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1、南昌工程学院机械与电气工程学院专科毕业设计目录摘 要IAbstractII前言11冲压的概念及特点12冲压的基本工序23冲压技术的现状及发展方向3第一章 设计主题5第二章 确定模具总体结构方案62.1冲裁件工艺性分析62.1.1材料选择62.1.2工件结构形状62.1.3尺寸精度62.2冲裁工艺方案确定72.3模具结构形式的确定82.4模具类型的选择82.5操作与定位方式92.5.1操作方式92.5.2定位方式92.6卸料、出件方式92.6.1卸料方式92.6.2出件方式92.7确定送料方式92.8确定导向方式10第三章 模具工艺参数确定113.1排样设计与计算113.2 搭边113.3进距与
2、条料宽度计算123.3.1送料进距A123.3.2条料宽度B计算123.4材料利用率13第四章 计算冲压力与压力机的初选144.1冲裁力的计算144.2卸料力的计算144.3顶件力的计算154.4总的冲压力F的计算15第五章 间隙的确定凸凹模刃口尺寸计算165.1冲裁间隙Z165.2冲裁间隙分析165.3刃口尺寸计算的基本原则165.4刃口尺寸的计算17第六章 主要零部件的设计186.1工作零件的设计与计算186.1.1凹模的结构设计和外形尺寸计算186.1.2冲孔凸模的结构设计和外形尺寸计算196.1.4卸料部分的设计206.1.5定位零件的设计216.2模柄的选择236.3橡胶的选用与计算
3、236.4模架及其他零部件的选用24第七章 模具总装图25总结26参考文献27致谢28 5 摘 要本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练本设计通过分析该零件的技术要求冲压工艺性初步确定冲压工艺路线再通过计算其毛胚尺寸和冲压来合并加工工序选择最佳方案。通过查阅资料计算来确定排样方案和各工序间的尺寸。及确定模具设计方案，要选择压力机的类型模具类型及结构形式的选择和模具零件的选用和设计最终确定其模具的装配图。我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的：1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的
4、能力。2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性。3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高等。索引关键词：冷冲模 正装复合模 冲孔 落料AbstractThis paper apply their professional theory course and the actual production of the knowledge in the cold stamping mould design w
5、ork of the actual training this design through the analysis of the components of the technical requirements stamping technology preliminary sure stamping process route again through calculating the blank casts size and stamping to merge processing operations choose the best scheme. Through the data
6、access calculation to determine the strip layout scheme and the size of the between each working procedure. And sure mould design, want to choose the type of press mold type and structure and the choice of the form of mould parts of the selection and design of the die final assembly drawings.I think
7、 through this graduation design, reached the purpose: 1. The comprehensive use of the professional courses of the theory and the actual production of knowledge, a cold stamping mould design work of the actual training, to cultivate and improve our ability to work independently.2. 2. Consolidate and
8、expanded the relevant cold mould design learned at the content of the course, master cold stamping mould design methods and steps of cold stamping mould design, master the basic skills and know how to analysis the technology of parts.3. Master cold stamping mould design, such as the basic skills of
9、calculation, drawing, consult design material and manual, familiar with standards and specifications related to the course, and carries on the comprehensive review, make independent thinking has improved, etc.Key Words:Cold die;Assembling a composite modulus;Punching;Dropping material南昌工程学院机械与电气工程学院
10、专科毕业设计前言模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲裁模具在模具工业中举足轻重的地位。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零
11、件制品；容易实现生产的自动化的特点。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。1冲压的概念及特点冲压模具（简称冲模）就是利用冲压模具安装在压力机或其他相关设备上，对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。它是冲压生产的主要工艺装备，其设计的是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响很大。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要
12、素，只有它们互相结合才能得出冲压件。冲模是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对运动使其产生塑性变形来得到预期的零件。其结构形式很多，通常多按工艺和工序组合分类，按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模；按工序组合程度可分为单工序模、复合模、连续模和连续复合模。复合模可以成倍地提高生产率，生产批量越大，提高生产效率就越显得重要。适用尺寸精度或同轴度、对称度等位置精度要求较高的冲压工件，但是复合模的复合工序数一般在四道工序以下，更多的工序数将使模具结构过于复杂，模具强度、刚度和可靠性也随之降低，制造及维修更加苦难。与机械加工及塑
13、性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲
14、压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。2冲压的基本工序由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断
15、面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
16、级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装
17、置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。3冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造，铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不采用冲压工艺，许多
18、工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既
19、节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不
20、同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准
21、件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。第一章 设计主题 1.0mm板复合冲模的设计工件名称：1.0MM工件简图：如图1-1所示生产批量：大批量材料：08F工件长度：20.921.1MM工件厚度：1.0MM表面粗糙度: 6.3未注公差: 按IT14级确定图1-1 工件简图第二章 确定模具总体结构方案第二章 确定模具总体结构方案2.1冲裁件工艺性分析2.1.1材料选择根据表1-1、表1-2分析，08F为优质碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。2.1.2
22、工件结构形状工件结构形状相对简单，属轴对称结构，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。2.1.3尺寸精度零件图上所有尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：10mm 8 mm 23mm零件内形：5mm R6mm 3.6mm 4mm表1-1 碳素结构钢的力学性能表材料名称材料牌号材料状态极限强度伸长率屈服强度弹性模量E/MPa抗剪抗拉碳素结构钢05已退火的20023028-05F210-300260-38032-08F220-310280-3903218
23、008260-360330-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-4402921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000002O280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-
24、70016360204000表1-2 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度普通碳素钢Q195未退火2603203204002833200Q235未退火3103803804702125240Q275未退火4005005006201519280优质碳素结构钢08F已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火2804003604102525045已退火44056055070016360从表1-1、表1-2中查出08F抗拉强度：=280390Mpa抗剪强度： =220310Mp
25、a伸长率： =32%屈服强度：=180Mpa分析其力学性能较好，具有良好的冲压性能，故选择08F材料。2.2冲裁工艺方案确定 该制件的冲裁工序包括落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案：方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。方案二也只需一副模具，零件的形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大， 6厚度可达3mm，而且由于压料冲件的同
26、时得到了较平的制件，制件平直度好且具有良好的剪切断面，适用于平直度要求高的中小型制件的大批量生产，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。通过对上述三种方案的分析比较,采用复合模是比较合理的。2.3模具结构形式的确定正装式复合模和倒装式结构比较：正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件
27、，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。根据以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。2.4模具类型的选择根据零件的冲裁工艺方案，采用正装复合冲裁模。经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置的正装复合模具结构方式。 8南昌工程学院机械与电气工程学院专科毕业设计2.5操作与定位方式2.5.1操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。2.5.2定位方式因为导料销
28、和挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。2.6卸料、出件方式2.6.1卸料方式弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料，由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模。 工件平直度较高，料厚为1.0mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故
29、可采用弹性卸料。2.6.2出件方式本模具采用弹顶装置将工件从凹模中顶出，属上出件方式。2.7确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机，采用纵向送料方式，即由前向后送料。2.8确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲
30、压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用中间导柱的导向方式，即方案四最佳。 9南昌工程学院机械与电气工程学院专科毕业设计第三章 模具工艺参数确定3.1排样设计与计算方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿
31、命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 3.2 搭边排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：（1）工件的尺寸和形状。（2）材料的硬度和厚度。（3）排样的形式（直排、斜排、对排等）。（4）条料的送料方法（是否有侧压板）。（5）挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查冲压模具简明设计手册得搭
32、边值：a=1.2mm，d=1.5mm ，故取搭边值为：a=1.2mm，d=1.5mm。3.3进距与条料宽度计算3.3.1送料进距A条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。 A=D+a (3-3)式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度a冲裁件之间搭边值根据公式(3-3)： A= D+a=11.2mm3.3.2条料宽度B计算排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。本设计采用的是有侧压装置的模具。B=D+2a+ （3-3-3）式中 B条料宽度基本尺寸；D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸；a侧搭边值 条料下料剪切公差；根据零件图查冲压工艺与模具设计确定剪料公差及条料
33、与导板之间的间隙=0.3。根据公式(3-3-3)： B= D+2a+ =(42+2*1.5+0.3) =45.3向厂家提出带料宽度为46mm 11南昌工程学院机械与电气工程学院专科毕业设计排样图3.4材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为= （3.1）式中： A冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；B条料宽度（mm）；S进距（mm）.=60.1%第四章 计算冲压力与压力机的初选4.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：=A (4.1)式中：A为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间
34、隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：=1.3LT （4.2）式中 ：L 冲裁轮廓的总长度(mm);T板料厚度(mm);板料的抗剪强度(MPa)。在一般情况下，材料1.3，为计算方便冲裁力也可用下式计算：=LT （4.3）经查资料取=275，由零件图在CAD用计算机算得零件的周长为148.4mm，将相应数据代入，得冲裁力为： =148.4*1.0*275 =40.810KN4.2卸料力的计算 = （4-2）式中 卸料力系数。查冲压工艺与模具设计得0.0250.06，取0.05 13南昌工程学院机械与电气工程学院专科毕业设计根据公式（4-2）： = =0.0540810 =2040.5 (N) 2.04(KN)4.3顶件力的计算 = （4-3）式中 顶件力系数。 查冲压工艺与模具设计得0.06.根据公式（4-3）： = =0.0640810 =2448.6(N) 2.45（KN）4.4总的冲压力F的计算根据模具结构总的冲压力F=+ =40810+2040.5+2448.6