接触簧片冲孔、落料级进模设计(四川理工学院毕业设计)

四川理工学院毕业设计接触簧片冲孔、落料级进模设计学生：黄学号：专业：材料成型及控制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 班级：2009指导教师：袁泉四川理工学院机械工程学院二O一三年六月四川理工学院毕业设计（论文）任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 设计（论文）题目：接触簧片冲孔、落料级进模设计学院：机械工程学院专业：材控班级：09级学号：学生：黄指导教师：袁泉接受任务时间2013.03.04系主任（签名）院长（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求内容：生产批量：大批量材料： 锡磷青铜t=1.5mm要求：（1）要求有目录、设计任务书及产品图；（2）零件工艺性、经济性分析；（3）冲压零件工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的拟订；（4）模具类型及结构形式的选择、排样方式，材料利用率的计算；（5）冲裁力的计算、压力中心的确定；（6）模具主要零件的确定（选择、设计和必要的计算）、压力机的选择等；（7）绘制正规的模具0#装配图一张，要求有正视图、俯视图、排样图、零件图、技术要求及明细栏；（8）绘制模具的主要零件图六张（或折合0#图纸一张）；要求用计算机绘制图纸，说明书按照学院规定采用电子版格式，毕业论文不少于2万字，图纸总工作量为折合0#图纸二张。2．指定查阅的主要参考文献及说明（1）中国模具 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件手册.中国模具工业协会标准委员会编.上海：上海科学普及出版社，1989（2）冷冲压国家标准.国家标准总局.中国标准出版社，1989（3）冲压工艺与模具设计.姜奎华.机械工业出版社，2002（4）模具制造工艺.黄毅宏.机械工业出版社，2004（5）冲模图册.李天佑.机械工业出版社，1998（6）冷冲模设计.丁聚松.机械工业出版社，1999（7）模具设计与制造简明手册.冯柄亮等.上海科技业出版社，2002（8）冷冲压与塑性成型—工艺与模具设计.翁其金.机械工业出版社，1990（9）冷冲模设计（第2版）.赵孟栋主编.北京：机械工业出版社，1997（10）冲压手册.王孝培主编.北京：机械工业出版社，1990（11）冲压工艺学.肖景容，姜奎华主编.北京：机械工业出版社，19903．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1收集参考资料，查阅文献，完成开题报告2013.03.04-2013.03.242方案设计、工艺计算、结构设计2013.03.25-2013.04.213毕业设计的图纸和相关毕业论文的撰写2013.04.22-2013.05.194设计说明书的撰写2013.05.20-2013.06.022012.05.285论文的修改、答辩的准备2013.06.03-2013.06.15摘要日常生活中，冲压模具被广泛应用。此次设计的是接触簧片冲裁模，利用的是级进模生产。本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、进行必要的工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机有关参数、绘制模具总装图及零件图等。本模具只用冲孔、落料两道工序，操作方便，模具结构较简单。关键词：级进模；闭合高度；冲孔；落料ABSTRACTIndailylife,thestampingdieiswidelyused.Thisdesignisthecontactspringblankingdie,istheuseoftheprogressivedie.Thisdesignfocusisontheanalysisofdeformationprocessinblankingandpunchingthebasicfactorsaffectingthequalityofcutpieces,mainlyintroducestheanalysis,theblankingprocesstodeterminethestampingprocessscheme,selectionofstructureofthedie,theneces-saryprocesscalculation,selectionandstructureandsize,themainpartsofdies.Theheightoftheclosedmoldandpresstherelevantparameters,drawupthemoldassemblydiagramandp-artsdiagram.Thepunching,blankingdieonlytwosteps,convenientoperation,diestructurei-srelativelysimple.Keywords:progressivedie;height;punching;blanking目录摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ第一章绪论 11.1国内外模具发展的现状 11.1.1国内现状 11.1.2国外现状 41.2模具未来的发展趋势 4第二章冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定 72.1冲裁件工艺性分析 72.1.1冲裁件的结构工艺性 72.1.2冲裁件的尺寸精度和 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度 82.1.3冲裁件尺寸标注 92.2冲裁工艺方案的确定 9第三章排样图的设计及材料利用率的计算 113.1排样方法的设计 113.2搭边的确定 123.3条料宽度和导料板间距的确定 133.4材料利用率的计算 15第四章冲裁力和压力中心的计算 174.1冲裁力的计算 174.2卸料力和推件力的计算 174.3压力中心的确定 18第五章冲压设备的选择 215.1冲压设备类型的选择 215.2选择冲压设备的规格 21第六章模具工作部分的设计计算 256.1冲裁间隙 246.1.1间隙的重要性 246.1.2冲裁间隙值的确定 256.2凸、凹模刃口尺寸的计算 266.2.1冲孔凸模、凹模的刃口计算 276.2.2落料凸模、凹模的刃口计算 286.2.3孔心距的计算 30第七章模具总体设计 317.1模具类型的确定 317.2送料方式的确定 317.3定位方式的选择 317.4卸料、出件方式的选择 317.5导向方式的选择 32第八章模具主要零件设计 348.1卸料橡胶的设计 348.2凹模的设计 348.2.1凹模刃口形式 348.2.2凹模外形和边界尺寸的确定 358.2.3凸模、凹模的固定形式 368.3凸模的设计 378.3.1凸模长度的确定 378.3.2凸模强度的校核 388.4凸、凹模材料的选取 408.4.1选取的一般原则 408.4.2模具选材的具体考虑因素 40第九章模具重要零件的设计和选择 419.1模架的选择 419.2导柱和导套的选取 419.3模柄的选择 419.4凸模固定板设计 419.5垫板的设计 429.6导料板的设计 439.7卸料板的设计 449.8侧刃及侧刃挡块的选取 459.8.1侧刃 459.8.2侧刃挡块 469.9螺钉及销钉的选择 469.9.1螺钉 469.9.2销钉 469.10模具闭合高度的校核 46第十章模具的装配 4710.1模具总装图 4710.2模具工作过程 48第十一章总结 49参考文献 50致谢 51附录A冲压模具常用零件的公差配合 52第一章绪论模具是现代化生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。在金属和非金属材料塑性加工工程中，模具是一种必不可少的工艺装备。模具的使用性能特别是使用寿命反映着一个国家的工业水平。随着经济的快速发展和市场需求的多样化,人们对产品生产周期的要求越来越短,尤其在小批量甚至单件生产方面,要求现代制造技术不仅要有较高的柔性,还要有更新的、更能满足市场要求迅速变化的生产模式。因此，在工业产品质量的不断提高的情况下，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1.1国内外模具发展的现状由于模具在国民经济发展中所起到的至关重要的作用，越来越受到各国的重视，纷纷不余遗力的发展该行业，使得模具产业取得了长足的进步，并因此带动了其他许多行业的发展。1.1.1国内现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，我国市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。虽然我国的模具工业起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分汽车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线筐架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、记数、分组、扭斜和安全保护等功能的铁心精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我过与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率有待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型、精密、复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面产能也不能满足过内的需求，因而仍需大两从过外进口。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。优势明显的广东特别是珠三角地区，将在十年之内发展成为世界模具生产中心。同时，由于近年来我国每年用近10亿美元进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以从减少进口角度出发，这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。现代模具其高技术、人才密集、高技术背景下的工艺密集型工业的特点，是在新型工业化道路上走在前面的产业，模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务，模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。当前，由于全球经济的不景气，以及中国劳动力成本的上涨，许多西方国家将基础制造业撤出中国，转移到其他发展中国家。中国的一些优势虽然正在减弱，但完善的基础设施与产业链，巨大的国内市场，决定了这种产业转移不会是骤然的。这需要中国尽快推进转型改革，推动制造业升级以增强国际竞争力，加速收入分配改革以增加国内需求，摆脱对出口的过度依赖。同时，我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。　　发展我国的模具工业，必须结合我国国情和提升模具工业实际，走新型工业化道路。从技术的发展来看，高精度、低成本、交货期短是今后模具发展的一个趋势，而我们要想赶上国际先进水平，技术创新是至关重要的一个环节。众所周知，电子商务是代表着未来贸易发展的方向，也是经济发展和进步的一个必然趋势。在市场竞争逐步深入的时期，企业创新能力越来越成为企业竞争力的重要组成部分，信息资源也越来越成为企业的战略资源。总的来讲，我国当前冲压模具技术的发展主要呈现三大特点：一、充分运用IT技术发展模具设计、制造。用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代—般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。二、缩短金属成形模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上的模具试验时间可减少80%、具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。三、车身制造中的级进冲模发展迅速。在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件。加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。“十一五”期间中国模具工业发展迅速，产需两旺，渐入佳境。但也要看到我国模具行业综合水平落后的面貌未得到根本性的改变，一些深层次的问题尚待解决。现在，中国可以说是世界模具生产大国之一，但还远远不是生产强国。我国仍需加快发展，并向生产强国的目标迈进。1.1.2国外现状日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。近年来，受国际金融危机影响，出现了全球范围内的市场萎缩，但据有关资料表明，截止上半年，日本依然是世界压铸模具生产强国，其利润并未萎缩，竞争力依然强大。　　由于日本、美国、德国等全球模具生产强国的国内需求逐渐衰退以及成本的增加，使得这些国家的模具制造商开始转移生产，并逐步开拓中国市场。希望藉由中国廉价的劳动力和材料采购成本来增加利润。但是这些国家的模具生产企业一旦东进，那么势必会使得其国家的模具设计及制造技术无形外流。这样就必须再次投入大笔的研发费用来加强其模具产品的竞争力，从而拉开其与中国模具产品的差异。而从另一方面来看，虽然国外模具企业的进驻会在一定程度上加剧国内模具的竞争，但是这些高端模具企业的入驻也从另一个角度促进了国内模具的竞争意识，从而会加大技术改良提高整体模具制造水平。此外，国外近年来大力发展高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。1.2模具未来的发展趋势未来模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。未达到这一目标，将主要体现在以下几方面：（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统(4)高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化　模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。第二章冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1冲裁件工艺性分析工件如图2-1所示，材料为锡磷青铜，厚度t=1.5mm，大批量生产。 图2-1工件图锡磷青铜有更高的耐蚀性,耐磨损,冲击时不发生火花。用于中速、重载荷轴承，工作最高温度250℃。具有自动调心，对偏斜不敏感，轴承受力均匀承载力高，可同时受径向载荷，自润滑无需维护等特性。锡磷青铜是一种合金铜，具有良好的导电性能，不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。锡磷青铜的插孔簧片硬连线电气结构，无铆钉连接或无摩擦触点，可保证接触良好，弹力好，拨插平稳。该合金具有优良机械加工性能及成屑性能，可迅速缩短零件加工时间。2.1.1冲裁件的结构工艺性⑴冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。该设计工件结构简单，无复杂曲。⑵冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过度渡，以便模具加工，减少处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。该工件的转角处为90º圆弧。⑶应尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不宜过小，如图2-2所示，该工件满足要求。⑷为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小。如图2-2所示，一般孔边距取：对圆孔为（1～1.5）t。对矩形孔为（1.5～2）t。则该工件4个孔中中间2孔的孔间距为4.8mm≥（1～1.5）t，（1～1.5）t=1.5～2.25，孔边距为1.9≥（1～1.5）t，同理，左右2个孔也满足条件。bmin=1.5tc≥（1～1.5）tLmax=5bc＇≥（1.5～2）t图2-2冲裁件的工艺结构⑸冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。2.1.2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度⑴冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般要求落料件公差等级最好低于IT10级,冲孔件最好低于IT9级.查文献[1]P82表2.7.5可得冲裁件孔中心距工公差,如下表2-1所示。由此表可知，该冲裁件对孔心距的普通冲裁要求能得到满足。表2-1冲裁件孔中心距公差（mm）材料厚度t普通冲孔公差高级冲孔公差孔距尺寸<5050~150150~300<5050~150150~300≤1±0.1±0.15±0.2±0.03±0.05±0.081~2±0.12±0.2±0.3±0.04±0.06±0.12~4±0.15±0.25±0.35±0.06±0.08±0.124~6±0.2±0.3±0.40±0.08±0.10±0.15本次零件设计精度要求不高，图上所注尺寸公差无特殊要求的，选取公差等级为IT14级，利用普通冲裁方式可达到要求。其模具制造精度也不高，能达到经济精度。⑵冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲裁模结构等有关。当冲裁件厚度为2mm以下的金属板料时。其断面粗糙度Ra一般可达12.5~3.2μm。2.1.3冲裁件尺寸标注由文献[1]P82可知：冲裁件的尺寸基准应尽可能与其冲压时的定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或先上，以避免产生基准不重合误差。切不要与参加变形的部位联系起来。如图2-3所示，a)图尺寸不合理，图b)的标注，两孔的孔心距尺寸不会受模具磨损的影响，比较合理。本次设计的工件图标注符合这点要求，所以尺寸基准合理。（a）不合理（b）合理图2-3冲裁件的尺寸标注2.2冲裁工艺方案的确定确定工艺方案就是确定冲压件的加工路线，合理的工艺方案应在不同的工艺进行分析与研究，比较其经济效果，然后选择其中合理的一个。其主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可完成一个冲裁件。该零件结构简单，包括冲孔、落料两个基本工序。可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，再冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料——冲孔复合模冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔——落料连续冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，但制件精度和生产效率都较高。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，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。由文献[1]p84可知各种冲模的对比关系，如表2-2。表2-2各种冲模的对比关系模具种类比较项目单工序模级进模复合模无导向有导向零件公差等级低一般可达IT13～IT10级可达IT10～IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中、小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低综合以上通过对上述三种方案的分析及各模具特点的比较，该工件的冲压生产采用方案三为最佳。第三章排样图的设计及材料利用率的计算3.1排样方法的设计排样的合理与否，直接影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。排样的目的在于合理利用原材料，衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。如图3-1所示。一类是结构废料，是由冲件的形状结构产生的；另一类是由于冲件之间和冲件与条料侧边之间的搭边，以及料头、料尾和边余料而产生的废料，称为工艺废料。图3-1废料的种类图要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料入手，选择合理的排样方法。根据材料利用情况，排样方法可分为三种：⑴有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都存在搭边废。有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高⑵少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在。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。⑶无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。采用少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量。综合上述三种方案的分析比较，考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择有废料排样为佳。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。如图3-2所示。图3-2冲件的排样3.2搭边的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪误差等原因而冲裁出残缺的废品。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高，但过小就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损。搭边值是由经验确定的。由文献[1]p71表2.5.2，取工件间搭边值a1=2mm，侧面搭边a=2mm。3.3条料宽度和导料板间距的确定在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。由于该模具设计中会使用侧刃定距，由文献[1]p73可知，当条料的送进步距用侧刃定位时，调料宽度必须增加侧刃切去的部分，如图3-3所示。图3-3有侧刃的冲裁故：调料宽度可按下式计算：（3-1）导料板间距离：（3-2）（3-3）式中：Lmax——调料宽度方向冲裁件的最大尺寸a——侧搭边值，a‘=0.75an——侧刃数b1——侧刃冲切的料边宽度C——冲切前的条料宽度与导料板间的间隙y——冲切后的条料宽度与导料板间的间隙由文献[1]p74得如下表3-1表3-1b1、y值mm材料厚度tb1y﹤1.5>1.5～2.5>2.5～3金属材料非金属材料1.52.02.52340.100.150.20故取：b1=2.0mm，y=0.15mm又由文献[1]p73得如下表3-2、表3-3表3-2剪切条料宽度的公差Δ（mm）条料宽度B材料厚度t～11～22～33～5～5050～100100～150150～220220～3000.40.50.60.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表3-3条料与导料板之间的最小间隙Cmin（mm）条料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度≤100>100～200>200～300≤100>100＜0.50.5～11～20.50.50.50.50.51111555888所以由上述两表可取：Δ=0.6，C=0.5，代值得:调料宽度：=（48+1.5×2+2×2）0-0.6=550-0.6mm导料板间距：=55+0.5=55.5mm=48+1.5×2+0.15=51.15mm所以得冲件排样图3-4所示。3.4材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。由文献[1]p68可得，一个步距的材料利用率η为（3-4）式中：A—一个步距内冲裁件的实际面积；B—条料宽度；S—步距；冲裁件面积：A=6×2＋1／2×π×22＋23.2×10＋13×13－1／2×（π×1.52﹢π×3.52）＋6×9.8－2×（2×2－1／4×π×22）－2×π×12－2×π×1.12=416.95mm2步距s=B+a=13+2=15mm所以一个步距内的材料利用率：η=A/Bs×100%=416/（55×15）×100%=50.5%若考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η总为：η总=nA1/LB×100%（3-5）式中：n—一张板料上冲裁件的总数目；A1—一个冲裁件的实际面积；L—板料长度；B—板料宽度。选取950mm×2000mm，1000mm×2200mm，1100mm×2500mm三种规格的板料，采用横裁法，则有：① 对于950mm×2000mm，有n1=950/55=17，n2=2000/15-1=132n=n1×n2=17×132＝2244η总=nA1/LB×100%=（2244×416.95）/（950×2000）×100%=49.2%② 对于1000mm×2200mm，有n1=1000/55=18，n2=2200/15-1=145n=n1×n2=18×145＝2610η总=nA1/LB×100%=（2610×416.95）/（1000×2200）×100%=49.5%③ 对于1100mm×2500mm，有n1=1100/55=20，n2=2500/15-1=165n=n1×n2==20×165＝3300η总=nA1/LB×100%=（3300×416.95）/（1100×2500）×100%=50%所以，综上所述，应选择1100mm×2500mm规格的板料，采用横裁法。总的材料利用率η总=50%。第四章冲裁力和压力中心的计算4.1冲裁力的计算冲裁力是冲压过程中凸模对板料的压力，它是随凸模行程而变化的。对冲裁力有直接影响的因素主要是板料的力学性能，厚度与冲裁件轮廓周长，但是，冲裁间隙刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等也对冲裁力有较大影响参考文献[1]p75相关内容，用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：（4-1）式中：L——冲裁件周边长度（mm）；t——材料厚度（mm）；τb——材料抗剪强度（MPa）；K——系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数K=1.3。为了计算简便，也可按下式估算冲裁力：（4-2）式中σb为材料的抗拉强度。由文献[3]p298知，锡磷青铜抗拉强度σb≥355Mpa，取σb=360Mpa。冲孔周长：L冲=2×2π×1＋2×2π×1.1=27.632mm落料周长：L落=2×（1/4×2π×2＋3＋23.2＋1/4×2π×1.5＋8＋1/4×2π×3.5＋7.8＋1/4×2π×2＋1）=114.26mm侧刃周长：L侧=2×（15+2）=34mm冲孔力：F冲=L冲×t×σb=27.632×1.5×360=14921N落料力：F落=L落×t×σb=114.26×1.5×360=61700N侧刃力：F侧=L侧×t×σb=34×1.5×360=18360N4.2卸料力和推件力的计算参考文献[1]p76可知，卸料力:(4-3)推件力:式中：F——冲裁力KX、KT——卸料力、推件力系数n——同时卡在凹模内的冲裁（或废料）数。n=h/t（4-6）式中：h——凹模洞口的直刃壁高度t——板料厚度由文献[1]p76表2.6.1，取KX=0.05，KT=0.05取n=4所以，卸料力：FX=KXF=0.05×（14921+61700+18360）=4749N推件力：FT=nKTF=4×0.05×（14921+61700+18360）=18996N由于采用弹性卸料和下出件方式,所以总冲压力为：FZ=F+FX+FT（4-7）=14921+61700+18360+4749+18996=118726N4.3压力中心的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。1、计算简单图形压力中心的位置（1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。（2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。（3）冲裁圆弧线段时，其压力中心位置如图4-1，按y=（180Rsinα）/（πα）=Rs/b计算，其中b为弧长。图4-1圆弧线段的压力中心2、多凸模压力中心的确定计算压力中心时，画出模具各凸模收刃口的相对位置，并在此基础上建立坐标系，应使坐标轴线尽量多地通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。由文献[1]p79得，压力中心坐标（X0，Y0）计算公式： （4-8）（4-9）式中：x1、x2……xn——各图形冲裁力的x轴坐标（mm）；y1、y2……yn——各图形冲裁力的y轴坐标（mm）；对该模具受力建立坐标系如图4-2，图4-2压力中心坐标图因为落料件对称，则落料凸模对称部分的压力中心在x轴上，综合，可得表4-1压力中心数据表4-1压力中心数据基本要素长度L／mm各基本要素压力中心的坐标值xyL1=217.30L2=6.2816.570L3=15.611.40L4=10.995.270L5=1600L6=4.71-4.550L7=46.4-17.10L8=6.28-29.970L9=6-30.70L10=1518.8-14L11=219.8-21.5L12=13.8160-15L13=6.2814.3-15L14=6.28-26.7-15L15=15-32.2-14L16=2-33.2-21.5将各坐标值及相关线段长度代入式子（4.1）和（4.2），可计算出模具压力中心坐标（X0，Y0）=（-6.41，-5.16）第五章冲压设备的选择5.1冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作，适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程，不会因板厚超差而过载，全行程中压力恒定，但是力机的速度低、生产效率低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。肘杆式精压机刚度大、滑块行程小，在行程末端停留时间长，适用于校平、校正和整形等类冲压工序。考虑到以上的因素，选用开式曲柄压力机比较合适。5.2选择冲压设备的规格1.公称压力压力机的公称压力，是指压力机滑块离下止点前某一特定距离，即压力机的曲轴旋转至离下止点前某一特定角度时，滑块上所容许的最大工作压力。按照曲柄连杆机构的工作原理可以得知，压力机滑块的压力在全行程中不是常数，而是随曲轴转角的变化而变化的。因此选用压力机时，不仅要考虑公称压力的大小，而且还要保证完成冲压件加工时的冲压工艺力曲线必须在压力机滑块的许用负荷曲线之下。一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于冲压总工艺力的1.3倍。在开式压力机上进行精密冲裁时，压力机的公称压力应大于冲压总工艺力的2倍。如图5-1所示，曲柄压力机许用负荷曲线与不同的冲压工艺力曲线的比较，图中F为压力，α为压力机的公称压力角。2.滑块行程压力机的滑块行程是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。压机行程的大小应能保证毛坯或半成品的放入以及成形零件的取出。一般冲裁、精压工序所需行程较小；弯曲、拉深工序则需要较大的行程。拉深件所用的压机，其行程至少应大于或者等于成第一章冲裁b)弯曲c)拉深d)落料与拉深图5-1曲柄压力机许用负荷曲线与不同的冲压工艺力曲线的比较品零件高度的2.5倍以上。3.闭合高度压力机的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台面之间的高度。调节压力机连杆的长度就可以调整闭合高度的大小。当连杆调至最短，滑块底面到工作台平面之间的距离，为压力机的最大闭合高度。当压力机连杆调节至最长时，滑块处于下极点，此时压力机为最小闭合高度。模具的闭合高度必须适合于压力机闭合高度范围的要求，如图5-2图5-2模具闭合高度与装模高度的关系设计模具时，模具的闭合高度的数值应该满足下式：（5-1）由于多位级进模的特点，为防止设备超载，可按公称压力F压≥1.3Fz选择压力机。参考文献[1]P348初选J21-16压力机，其主要技术参数如下：公称压力：160KN滑块行程：70mm最大封闭高度：220mm封闭高度调节量：60mm工作台尺寸（左右×前后）：450mm×300mm模柄孔尺寸（直径×深度）：Φ30mm×50mm第六章模具工作部分的设计计算6.1冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。6.1.1间隙的重要性（1）间隙对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱离模具时，会产生弹性恢复而造成的。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模的间隙。（2）间隙对冲裁力的影响试验证明随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚度的5％～20％范围内时冲裁力的降低不超过5％～l0％。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的15％～25％时，卸料力几乎降到零。但间隙继续增大会时毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。（3）间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总寿命。冲裁过程模具的损坏有磨损、崩刃、折断、啃坏等多种形式。影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的一个主要因素。当冲裁模间隙合理时，能够使材料在凸凹模人口处产生的上下裂纹相互重合于同一位置。这样所得到冲裁断面光亮带区域较大，而塌面和毛刺较小断裂锥度适中，零件表面较平整。冲裁件可得到较满意的质量。而间隙较小时模具寿命也较小，但得到的制件的质量较好。而间隙较大时模具寿命也较大，但得到的制件的质量较差。6.1.2冲裁间隙值的确定凸、凹模间隙是冲裁过程最重要的工艺参数，它对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力等都有很大的影响。因此，设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。(1)理论确定法确定间隙时理论计算的依据主要是：在合理间隙的情况冲裁时，材料在凸、凹口处产生的裂纹成直线会合。从图6-1所示的几何关系可得出计算合理间隙的公式：式中：h0——产生裂纹时的凸模压入深度（mm）；t——料厚（mm）；β——最大切应力方向与垂线间夹角（即裂纹方向角）。图6-1冲裁产生裂纹的瞬时状况由上式可知，间隙Z、材料厚度t、相对压入深度h0/t、裂纹方向角β有关。而h0、β又与材料性质有关，表6-1为常用材料的h0／t与β的近似值。由表中可以看到，影响间隙值的主要因素是板材力学性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差，由于这种方法用起来不方便，所以目前生产上普遍使用的是查表选取法。表6-1h0／t与β值材料h0／t（%）βt<1t=1～2t=2～4t>4软钢中硬钢硬钢75～7065～6054～4770～6560～5547～4565～5555～4844～3850～4045～3535～255°～6°4°～5°4°(2)经验确定法根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值，这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。对于尺寸精度、断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应选用较大的双面间隙值。查文献[2]p32表2.10可得，取Zmin=0.15mm,Zmax=0.19mm6.2凸、凹模刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。（一）计算原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用过程中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，有以下原则：（1）落料模先确定凹模尺寸，其标称尺寸应取接近或者等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。（2）冲裁模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或者等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小