固定架冲压模_毕业设计论文.doc

毕业设计(论文)任务书 专业 班级 姓名 下发日期 2013 年 3 月 3 日 题目 固定架冲压模设计 专题 主 要 内 容 及 要 求 固定架因其形状复杂(多为空间曲面)，外轮廓尺寸大。 材料相对薄，表面质量要求高等特点，用传统经验法进行模 具设计很难保证拉延工艺和参数选择的合理性，然而拉延工 序却是决定覆盖件质量的关键工序。随着计算机技术的发展， cadcae技术在汽车模具设计中发挥越来越重要的作用，成 为弥补传统设计方法不足的重要途径，同时又提高设计效率， 降低设计成本，缩短模具开发周期。 重点需要解决的问题是变压器套筒工艺设计、模具设计 及数控加工。 图纸要求：累计大于 2.5 张 0 号图；论文字数：3060 千字(约 35 页)。 主要 技术 参数 材料：08 号钢 厚度：1.5mm 进 度 及 完 成 日 期 第 1-2 周 查阅相关资料。 第 3 周 冲压工艺设计。 第 4-5 周 计算剪切力、压料力、搭边值。 第 6-7 周 压料体弹簧的选择和确定。 第 8-9 周 冲压设备的选择与校核。 第 10-12 周 绘制二维图纸 第 14-15 周 撰写毕业论文 答辩 教学院长签 字 日 期 教研室主任 签字 日 期 指导教师签 字 日 期 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 i 摘要 冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板 材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件 加工方法。冲压加工需研究冲压工艺与模具两个方面的问题。目前，冲压 件在各行各业中均占相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家 用电器等方面所占比重更大。 本文主要介绍了通过给定冲压件利用 ug nx 中的级进模向导设计一副 级进模，达到可以对给定的冲压件进行冲裁的目的，包括制件冲压工艺性 分析和确定，冲压模设计计算，主要有相关工艺计算，凸、凹模零件以及 主要零部件结构的设计，还有模具总体设计等方面。通过对冲裁件的工艺 分析，可以用最小的材料消耗，最少的工序数量和工时，稳定的活的符合 要求的优质产品，并使模具结构简单，模具寿命高，因而可以减少劳动量 和冲裁成本。本文较为详细地叙述了定位方式的选用、冲压模具工作零件 的设计计算、卸料装置的设计等。 通过对给定冲压件的分析，结合冲压模具的各种资料一步步的进行冲 压模具的设计，在设计过程中注意各个冲压过程的优化，排样设计合理， 使定位更加精确，从而达到材料生产率高的目的。 关键词：设计；ug nx；级进模；排样 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 ii abstract stamping and punching is a manufacturing method in which we gain some size, shape and performance by pressure or tension to sheet metal forming or exerting shear force on sheet to separation. stamping and punching machining required to study two issues, stamping process and die. currently, stampings in all kinds of industry account for a large proportion, especially in the automotive, electrical, instrumentation, military, household appliances and so on. this paper describes design of complex stamping in a progressive die stamping, including analysis of the workpiece stamping process and definition, stamping die design and calculation, the main is relevant process calculation, convex, concave mold parts and the main components structural design, mold design as well and so on.by process analysis to hedge and cutting pieces,you can use the smallest material consumption,minimum quantity and working hours,stable work meets the requirements of quality products,and to make the mould structure simple,long service simple,long sevice life of the mould,so can reduce the labor and cutting costs. describes in detail selection of positioning way, the design and calculation 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 iii of the stamping die parts, unloading device design, etc. through the analysis of a given stamping parts, combined with various data of the stamping die for stamping die design, step by step in the design process pay attention to the optimization of stamping process, layout design is reasonable, the more accurate positioning, so as to achieve the aim of material productivity high. key words: design; ug nx; progressive die; layout 目录 摘要 i abstract.ii 目录 iii 第 1 章 绪论 1 1.1 模具工业的概况和发展方向 .1 1.2 级进模概述 .3 1.3 progressive die wizard(pdw)简介 4 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 iv 第 2 章 制件的工艺分析 6 2.1 产品介绍 .6 2.2 制件的工艺性分析 .6 2.3 制件的经济性分析 .7 第 3 章 工艺方案及模具结构的确定 8 3.1 方案种类 .8 3.2 方案比较 .8 3.3 方案确定 .8 3.4 模具结构确定 .9 第 4 章 级进模排样设计 .10 4.1 产品展开尺寸计算 10 4.2 排样的设计原则 11 4.3 载体的形式与选择 12 4.4 工序順序安排 13 4.5 排样设计 14 第 5 章 压力中心及工艺力计算 .15 5.1 冲压力的计算 15 5.2 压力中心的计算与确定 16 第 6 章 主要零件的尺寸计算 .18 6.1 冲裁凸凹模刃口尺寸的计算原则 18 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 v 6.2 冲裁凸凹模刃口尺寸的计算 18 6.2.1 冲小孔 18 6.2.2 冲大孔 19 6.2.3 冲导正销孔 19 6.2.4 冲方孔 20 6.2.5 冲异型孔一 21 6.2.6 冲异型孔二 26 6.2.7 冲异型孔三 30 第 7 章 多工位级进模工艺零件的设计 .34 7.1 工艺零件的设计原则 34 7.2 工作零件的结构设计 34 7.3 导料装置的设计 36 7.4 定距与定位方式 36 7.5 卸料装置的设计 37 第 8 章 多工位级进模结构零件设计 .38 8.1 模架设计 38 8.2 模架导向零件设计 38 8.3 支承零件设计 39 8.4 其他零件的设计 40 第 9 章 模具总体结构 .41 9.1 冲模的总体高度 41 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 vi 9.2 模具的工作原理 42 第 10 章 压力机的选择与校核 43 10.1 压力机的选择 .43 10.2 压力机的校核 .43 参考文献 .45 致谢 .46 附件 1 .47 附件 2 .61 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 第 1 章 绪论 1.1 模具工业的概况和发展方向 模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国 民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具技术水平在很 大程度上决定了人才的整体水平，而模具技术水平的高低，又决定着产品 的质量，效益和新产品的开发能力，因此模具技术已经成为衡量一个国家 产品制造水平高低的重要标志。 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。 其主要表现和发展方向如下: (1)冲压成形理论及冲压工艺方面 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 节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 (2)冲模是实现冲压生产的基本条件. 在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应 高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高 精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料 及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设 备以及模具cad/cam技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换 代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲 模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代 表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到 2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等 工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精 度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿 车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在 制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国 际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一 定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、 自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了 现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加 工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 3 高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴 转速一般为15000到40000r/min),加工精度一般可达10微米，最好的表面 粗糙度ra1微米)，而且与传统切削加工相比具有温升低、切削力小，因 而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬 材料(60hrc)加工；电火花铣削加工(又称电火花创成加工)是以高速旋转 的简单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 造昂贵的成形电极，模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现 在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补 偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现 场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术(rpm)与树脂浇注技术 在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用rpm技术快速成形三维原 型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成 形模。 (3)冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、 高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满 足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力 机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大 量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速 自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计 算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率； 在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 4 动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高 达97%；公称压力为250kn的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以 上。 (4)冲压标准化及专业化生产方面 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。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂 购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工 越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专 业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制 造周期的缩短。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。 1.2 级进模概述 多工位级进冲压是指在一副模具沿被冲原材料(条料或卷料)的直线送 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 5 进方面，具有至少两个或两个以上等距离工位，并在压力机的一次行程中， 在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲压方法。这种方法使用 的模具即为多工位级进冲压模具，简称级进模，又称跳步模、连续模、多 工位级进模，如冲孔、落料级进模；冲裁、弯曲、落料级进模；冲裁、挖 深、再挖深、整形、冲孔、落料级进模等。 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效 率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。 这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质， 完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成铆接、 旋转等装配工序，因此这种模具与其它冲压模具相比具有独特的特点： (1)在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲 压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生 产率和设备利用率。 (2)由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模 的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空 工位，从而保证模具的强度和装配空间。 (3)多工位级进模通常具有高精度的内、外导向(除模架导向精度要求 高外，还必须对细小凸模实施内导向保护)和准确的定距系统，以保证产 品零件的加工精度和模具寿命。 (4)多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、 自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目 前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 6 个，寿命12亿次。 (5)多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给 模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性， 在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件 选材必须好(常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料)， 必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法 制造模具。 (6)多工位级进模主要用于冲制厚度较薄(一般不超过2mm)、产量大， 形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度 可达it10级。 (7)模具制造用期较长，成本高，多工位级进模随着工位数的增加， 相应要加工的模具零件数也多了，所以成本比普通冲模高。 1.3 progressive die wizard(pdw)简介 ug/progressive die wizard(pdw)是一个基于ug的三维级进模cad系 统，由ugs公司委托华中科技大学模具技术国家重点实验室开发。pdw模拟 了专家系统的级进模设计流程，设计对象和结果都是三维的。 pdw的功能强大，不仅可以进行普通钣金零件的级进模设计，甚至可 以进行拉延和非规则面组成的零件的级进模设计。具体来说，pdw的主要 功能如下： (1)三维设计 系统以ug为平台，从产品模型、工艺分析与设计到模具结构设计全部 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 7 采用三维模型，有利于维护系统的数据一致性，便于和cae/cam等无缝连 接。 (2)基于特征的工艺设计 工艺特征用于条料排样和零部件设计等整个级进模设计过程。使用基 于特征的方法，可以实现工艺定义的自动化，实现关联设计。在设计过程 中，特征与对应的模具结构零件是相关联的，当特征移动或删除时，其对 应的零件也将被移动或删除。 (3)基于约束的模具结构设计 借助于ug强大的装配功能，进行模具结构设计。所有的结构零件使用 装配约束来装配和定位。模具的镶件以组件的形式提供。 (4)零件冲压过程的仿真 pdw提供了条料的成形仿真，在条料排样结束后，可以进行成形过程 仿真，检查条料是否在中间被切断，工步的顺序是否正确等，以帮助用户 判断条料排样是否正确。 (5)开放的标准件库及镶件库 pdw提供了标准模架、标准件及镶件库，可以进行选择、修改、定制 等工作。常见的misumi(日本)，strack(德国)，danly(美国)等标准件都 已经存在库中，供用户选择。 (6)强大的辅助功能 除了上述功能外，系统还提供了明细表的生成、开孔、二维图生成、 显示管理等辅助功能，系统使用更加方便。pdw还提供了一个钣金零件的 识别模块，方便用户使用系统设计的零件。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 8 第 2 章 制件的工艺分析 2.1 产品介绍 (1)产品零件图： 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 图 2-1 工件图 (2)图 2-1 所示为一个弯曲片零件，材料为碳钢 08，厚度为 1.5mm。该零 件有一处局部成形，两处 90弯曲和一处 z 形弯曲。另外要冲一个 10mm 的孔、两处 4.5mm 的孔以及一处矩形孔。此工件形状比较复杂，所需工 序较多，工艺比较复杂。 2.2 制件的工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、 形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。 由图2-1知,零件的外形尺寸一般,总体呈u形,并附有2处弯曲,其中u形 弯曲可采用一次弯曲工序成形,另一次z形弯曲可采用一次弯曲工序成形 , 这样既容易保证弯曲成形精度,也简化了模具的结构。另外,为了保证弯曲 制件的精度,需要考虑回弹因素对产品公差的影响。具体情况将在模具结 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 构设计部分进行说明。 2.3 制件的经济性分析 所谓经济性分析,就是分析在冲压加工过程中,如何采用尽可能少的生 产消费获得尽可能大的经济效益。在进行冲压工艺设计时,应该运用经济 分析的方法找到降低成本,取得优异经济效果的工艺途径。冲压件的制造 成本包括: 模工材 cc 由图2-1可以看出,该产品的生产纲领为大批量生产,从冲压加工的经 济性角度考虑,适合采用级进模进行冲压生产。另外,可以通过多件同时生 产,提高材料的利用率,工艺合理化等措施来进一步提高制件的经济性。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 11 第 3 章 工艺方案及模具结构的确定 3.1 方案种类 分析此产品，知该产品成型工艺包括落料，冲孔，弯曲和切断四个基 本工序，可以选择以下三种工艺方案： 方案一：按照冲孔，落料，弯曲的顺序，采用单工序模生产。 方案二：采用冲孔-落料，弯曲并行的复合模与单工序模生产。 方案三：采用冲孔，落料，弯曲和切断的多工序级进模进行生产。 3.2 方案比较 方案一：模具结构简单，制造方便，但至少需要四副模具，成本较高， 生产效率低，劳动强度大，且更重要的是在第一道工序完成后，进入下道 工序必然会增大误差，使工件精度、质量大大下降，达不到相关的技术要 求，难以满足生产需要。故而不采用此方案。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 12 方案二：需要至少三副模具，成本相对还是高，但相比于方案一，冲 裁的工件公差等级有所提高，避免了多次冲裁的定位误差，并且在冲裁过 程中工件较平整。但是误差也不小，工件尺寸精度，质量还是难以满足生 产要求。故而也不采用此方案。 方案三：级进模是一种多工位，高效率的生产方法。能满足工件尺寸 公差等级要求，且操作安全方便，能实现自动生产加工。虽然制造成本相 对前两种方案较高，但是考虑到此产品生产纲领为大批量生产，综合其成 型特点和经济性条件，该方案的可行性比较高。 3.3 方案确定 综合以上各因素分析，因为此工件形状比较复杂，所需工序较多，工 艺比较复杂。而且此产品生产纲领为大批量生产，综合其成型特点和经济 性条件，最终确定采用多工位级进模具对该产品进行大批量的生产。 3.4 模具结构确定 由产品图分析可知，该制件总体尺寸精度要求不太高，形状不是很复 杂，但产量比较大，根据材料及其厚度一般的特点，为保证冲孔等位置的 精度，冲模有较高的生产率，初步采用挡料销定距，导正销导正定位，弹 压卸料装置卸料和自然漏料的级进模。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 13 第 4 章 级进模排样设计 4.1 产品展开尺寸计算 在进行弯曲工艺和弯曲模具设计时，按照传统方法，要计算出弯曲件 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 14 毛坯展开尺寸。计算的依据是：变形区弯曲变形前后体积不变；应变中性 层在弯曲变形前后长度不变。即：弯曲变形区的应变中性层长度，就是弯 曲件的展开尺寸。具体计算过程如下: 因为r/t=1.30.5t,知该弯曲件的弯曲为有圆角弯曲。查相关手册,取 应变中性层系数k=0.458,中性层弯曲半径r=r+kt=2.687， 由于制件弯曲部分为90弯曲,所以采用公式l=l +l +/2(r+kt)进12 行计算 其中l ，l 为直边部分长度, r+kt为中性层处的弯曲半径。12 而利用ug中级进模向导中的功能，可以直接展开零件，省去复杂的计 算， 其过程如图4-1所示： 图 4-1 ug nx 零件展开界面 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 15 弯曲件展开尺寸以及展开图如图4-2: 图4-2 零件展开图 4.2 排样的设计原则 多工位级进模排样设计，可借助ug软件进行，与传统的裁纸法或拼接 法等方法比较效率明显要高的多，一般按如下步骤进行。 (1) 确定冲压方向 首先确定产品展开尺寸，根据产品的毛边方向，确定冲裁和成形方向， 无毛刺方向要求时一般不受限制；若产品上有毛刺方向要求，必须注意冲 裁和成形的方向(冲孔件毛刺位于凹模刃口面，落料件毛刺位于凸模刃口 面)。弯曲件产品图上没有毛刺方向要求，尽量把毛刺留在里面，既能保 证产品的美观，还能减少弯曲时出现裂纹的可能。要特别注意材料的纹理 方向，避免纹理方向与弯曲线方向平行。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 16 (2) 确定排样形式 依据产品展开尺寸，粗略估算步距p=lmax+(1-2),用ug中级进模向导 的“坯料排样”功能作出横排,纵排,对称排,交错排和斜排等几种方案,进 行比较,分析,在保证产品顺利生产出来的前提下,选择材料利用率最高的 排样方式， 如图4-3所示： 图 4-3 ug nx 排样界面 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 17 4.3 载体的形式与选择 载体是制件在模具内稳定移动,顺序加工的传送带,料带上导正孔大多 设计在载体上。载体的基本形式有: 1.单侧载体:料带的一侧设计载体，多用于一侧有成形要求的冲压件。 2.双侧载体: (1)适用于双排结构或对称之间的冲压加工,两侧设置导正孔,在模具 内适当位置将两排冲件分开。 (2)单排较长制件的冲压加工,其中一侧作为副载体(也可不设导正孔),到 适当位置将其切除或冲落制件。双侧载体形式在冲压中送料平稳,且成形 稳定,并视情形设计成双排对插形式,从而提高材料的有效利用率。 3.中间载体 (1)排较长制件的冲压(两侧有各种成形要求),导正孔设置在中间两冲 压件之间的余料上,到最后工位将载体(余料)切除,使制件分离。 (2)双排冲压件排列或者两侧对称性冲压件排列。最后工位冲切载体 或者冲落制件,使制件和载体分离。中间载体成型时相对较不稳定,视情形 可设双排孔导正或利用零件上冲孔(适用于较厚材料)进行辅助导正。 图4-3所示为弯曲元件的展开图,材料为1.5mm的08钢,主要成型工序有 冲孔，落料,弯曲和切断等,经过分析,该零件适宜采用级进模加工生产,考 虑到此制件为空间三维方向弯曲,工艺较为复杂,且其中两处弯曲成型有较 高的成型精度要求,从设计与制造的难度与制件的实用性能等方面考虑,该 制件采用中间载体比较好。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 18 4.4 工序順序安排 根据已经确定的排样方式,在开始端安排冲孔,切废料等分离工序,再 向另一端依次安排成型工位,最后安排载体和制件的分离。此时应当考虑 排样方案的加工可行性和稳定性,后一工位不能对前一工位的成型有破坏 作用,或者后一工位无法成型,凸模或者凹模的强度是否足够等问题,具体 如下: 在工序顺序安排方面,一般先冲导正孔,侧刃,压印,后冲孔,落料,成形,最 后分离。 第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料 进行导正,在以后的工位中,根据工位数和易发生窜动的工位设置导正销, 也可在以后的工位中每隔23个工位设置导正销。 冲压件上落外形经分解导致冲裁工位较多,且各冲裁的位置太近时,可 分布在不同工位上冲出,但不能因为后续成形工序的影响而变形。 工位设置应保证凹模有足够的强度,凸模容易安装固定。在空间条件 不足的情况下,可以设置必要的空工位,空工位的数量根据模具结构的要求 而定,一般不宜设置过多,以免造成工位间积累误差过多,影响制件的成型 精度。 成型方向的选择(向上或者向下)要有利于模具的设计和制造,有利于 送料的顺畅。若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作,可采用斜滑 块,杠杆和摆块来转换成形方向。 综合以上各工序安排的原则,结合该产品的外形和成形过程,大体确定 此制件成形顺序, 第一工位安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位安排切废， 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 19 第三工位设置导正销对带料进行导正并切废，第四工位安排切废，第五工 位安排u形折弯，第六工位安排z形折弯，第七工位安排切断，将工件与载 体分离。最后,为了防止回弹,保证制件的成型精度,在具体结构上采用了 矫正弯曲。 4.5 排样设计 根据上述的工序安排,设计了图4-4所示的排样图,共有9个工位,分别 完成冲导正孔,冲孔，切矩形废料切废切废切废弯曲向下z形 折弯切断 该排样共设置导正销对带料进行导正,以保证弯曲件的质量,分别在第 三、第五、第六工位。 图 4-4 零件排样图 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 20 第 5 章 压力中心及工艺力计算 5.1 冲压力的计算 (1)冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨 位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有 关。平刃口模具冲裁时，冲裁力f可按下式进行计算： f=klt 式中 l冲裁件周边长度(mm) t 材料厚度(mm) 材料抗剪强度(m pa) 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k=1.3) 查冲压工艺与模具设计得 =300m pa，经过计算，制件各部分冲裁力 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 21 如下所示 冲4.5mm孔： =tklf1 n05.82635.14.3 冲10mm孔： =2 90 冲6mm孔： =t3 46. 冲方孔： =klf4 n057235178.1 切废料： =t5 .1.2. 切废料： =6 8603. 切废料： =tklf7 n05.2435.1.1 切废料： =8 72. 所以, 总冲裁力：f= + + + + + + +1f2345f678 =426.28kn 卸料力：f =k f= =21.31kn卸 卸 8.0. 推件力：f =k f= =23.4454kn推 推 2465 由于此副模具采用弹压卸料装置和下出件的方式: f =f+f +f =471kn总 卸 推 (2)弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。生产中常用经验 公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。 侧弯时的弯曲力：f =自 btrckb2 f = =13338n5工 位 3805.1237.02 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 22 f = =5335.2n6工 位 3805.1237.02 故，总的弯曲力f = f + f =13338+5335.2=18673.2n=18.7kn总 5工 位 6工 位 综上所述，总的冲压力：f =471+18.7=489.7kn总 冲 压 力 5.2 压力中心的计算与确定 级进模在生产过程中,因多种工序内容的组合冲压加工,使得产生侧压 力是不可避免的。由于级进模的压力中心一般都不在模具的工作中心上, 在实际生产中,级进模的压力中心应保证在(或者调整到)模柄的投影位置 上,以保证冲压的正常进行和模具的使用寿命。此次设计考虑到侧向压力 对总压力的影响，采取了抵消侧向压力的措施，增设了辅助内导柱。冲裁 力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工 作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。计算压力中心的坐标 定在第一工位冲预孔的中心，压力中心的位置按照下列公式算出： nlxxlx 210. nlyyly 210. 利用 ug 级进模向导中的功能，正确设置公式参数和工艺类型后，可以直 接得到工艺力、切割周长和重心 结果如图 4-5 所示： 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 23 图 4-5 计算结果 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 24 第 6 章 主要零件的尺寸计算 6.1 冲裁凸凹模刃口尺寸的计算原则 在决定模具刃口尺寸及制造公差时需要考虑以下原则： (1)落料件尺寸由凹模尺寸决定。冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。 故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上；设计冲孔模时,以凸模 为基准,间隙取在凹模上。 (2)考虑到冲裁中凸模，凹模的磨损，设计落料模具时,凹模基本尺寸 应取尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时,凸模基本尺寸则应取工 件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 (3)确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的公差要求。如果对刃口精 度要求过高(即制造公差过小),会使模具制造困难,增加成本,延长生产周 期；反之生产出来的之间可能不合格,会使模具的寿命降低。一般冲模精 度较工件精度高23。 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 25 (4)间隙值的确定:冲裁间隙值的确定一般有理论确定法和经验确定法。 由于制件材料为碳钢08,t=1.5mm, 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主 编)表2-5查得 z =0.132mm z =0.240mmminmax 6.2 冲裁凸凹模刃口尺寸的计算 6.2.1 冲小孔 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 默认零件为it10级精度，基本尺寸为4.5mm时，工件孔心距的公差为 0.048mm，则工件尺寸为 ，m048.5 d =(d+x ) =(4.5+0.5 0.048) mm=4.524 mmp0p02.02. d =( d + z ) =(4.524+0.132) mm=4.656 mmmind0 .0.0 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 26 6.2.2 冲大孔 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 默认零件为it10级精度，基本尺寸为10mm时，工件孔心距的公差为 0.058mm，则工件尺寸为 ，m058.1 d =(d+x ) =(10+0.5 0.058) mm=10.029 mmp0p02.02. d =( d + z ) =(10.029+0.132) mm=10.161 mmmind0 0.0. 6.2.3 冲导正销孔 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 27 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 默认零件为it10级精度，基本尺寸为6mm时，工件孔心距的公差为 0.058mm，则工件尺寸为 ，m058.6 d =(d+x ) =(6+0.5 0.058) mm=6.029 mmp0p02.02. d =( d + z ) =(6.029+0.132) mm=6.161 mmmind0 0.0. 6.2.4 冲方孔 尺寸18 刃口尺寸计算：07. 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=1 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 28 a =(a +x ) =(18+1 0.070) mm=18.070 mmp10p02.02. a =( a + z ) =(18.070+0.132) mm=18.202 mmd1mind0 0.0. 尺寸25.138 刃口尺寸计算：84. 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md025. + =(0.020+0.025)mm=0.045mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=1 a =(a +x ) =(25.138+1 0.084) mm=25.054 mmp20p02.02. a =( a + z ) =(25.054+0.132) mm=25.186 mmdp2mind0 5.05.0 6.2.5 冲异型孔一 尺寸1计算： 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 29 差 mp02.md03. + =(0.020+0.030)mm=0.050mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 a =(a+x ) =(64+0.5 0.74) mm=64.37 mmp0p02.02. a =( a + z ) =(64.37+0.132) mm=64.502 mmdmind0 30.03. 尺寸2计算： 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.75 a =(a+x ) =(9.5+0.75 0.36) mm=9.77 mmp0p02.02. a =( a + z ) =(9.77+0.132) mm=9.902 mmdmind0 3.03.0 尺寸3计算 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 30 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差： mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.75 d =(d+x ) =(14+0.75 0.07) mm=14.0525 mmp0p02.02. d =( d + z ) =(14.0525+0.132) mm=14.1845 mmmind0 0.0. 半径尺寸 r =7.026 mm r =7.092 mmp10.d1.0 尺寸4计算： 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md025. + =(0.020+0.025)mm=0.045mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 31 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 a =(a+x ) =(24.2+0.5 0.52) mm=24.46 mmp0p02.02. a =( a + z ) =(24.46+0.132) mm=24.592 mmdmind0 5.05.0 尺寸5计算： 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 差 mp02.md025. + =(0.020+0.025)mm=0.045mmd 所以 + z - z ，符合要求pmaxin 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-11查得： x=0.5 a =(a+x ) =(27.4+0.5 0.52) mm=27.66 mmp0p02.02. a =( a + z ) =(27.66+0.132) mm=27.792 mmdmind0 5.05.0 尺寸6计算 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-5查得： z =0.132mm z =0.240mmminmax z - z =(0.240-0.132)mm=0.108mmaxi 由冲压工艺与模具设计(姜奎华主编)表2-10查得凸、凹模制造公 大连理工大学本科毕业设计（论文）说明书 32 差 mp02.md02. + =(0.020+0.020)mm=0.040mmd 所以 + z - z ，符合