钣金件冲压模具设计

1、江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 机电与汽车工程 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 指导教师 二零一三年六月江苏科技大学本科毕业论文钣金件冲压模具设计sheet metal stamping die design中文摘要冲压模具，是在压力机施力的冷冲压作用下，将材料加工成零件的一种特殊工艺设备。冲压模具是冲压生产中必不可少的设备，它能够通过落料、冲孔、拉伸、弯曲等操作，将板料加工成形状结构复杂的零件，属于技术密集型产业。本毕业设计主要包括以下方面：所需加工零件工艺性分析，模具零部件的尺寸计算，solidworks在模具设计中的应用。主要是solidworks在

2、模具设计中的应用，通过使用solidworks进行建模，直观的分析模具的整体结构，并利用软件进行3d仿真，将实际生产所需的设计与试样，利用三维软件完整的进行仿真展示，验证所设计模具的结构与尺寸的合理性。本课题具有提高模具科技含量、节约设计所需的成本与时间、促进cad/cae技术在模具设计中的应用等现实意义。关键词：冲压模具设计；solidworks建模；3d仿真abstract the stamping die is a special process equipment under the presses cold pressure, to processed the material in

3、to parts.stamping die is stamping essential equipment.it can through blanking, punching, stretching, bending operations and so on，board material is processed into the shape and structure of complex parts.it is a technology-intensive industries.the graduation project include the following:the machine

4、d parts analysis of the process which is required.calculated the size of the mold parts.solidworks in the application of mold design.primarily is solidworks in the application of mold design,through the use of solidworks to modeling,intuitive analysis of the overall structure of the mold,and use the

5、 software to 3d simulation.the actual production of the required design and sample, complete simulation and show at the use of three-dimensional software, verify that the design of the mold structure and size of the reasonableness.this topic has improve mold scientific and technological content, sav

6、ing the cost and time required for the design, to promote the application of cad / cae in mold design and other practical significance.keywords:stamping die design;solidworks modeling;3d simulation目 录第一章 绪论11.1选题的目的和意义11.2国内冲压模具设计现状11.3相关领域的研究进展21.4本文主要研究内容2第二章 零件的工艺性分析32.1工艺性分析32.1.1材料分析32.1.2结构分析3

7、2.1.3精度分析42.2冲压工艺方案的制定42.3确定冲模类型及结构形式4第三章 零件工艺计算53.1刃口尺寸计算53.1.1落料凸模53.1.2圆孔冲孔凸模63.1.3腰形孔冲孔凸模63.2排样73.2.1排样方法73.2.2排样图73.2.3排样计算83.3冲压力计算83.4压力中心计算93.5模具零部件结构的确定93.5.1落料凹模外形尺寸93.5.2冲孔凸模外形结构、尺寸确定103.5.3凸凹模外形结构、尺寸确定113.5.4凸模强度校核123.5.5垫板的选用143.5.6模柄选用143.5.7卸料板螺钉沉孔深度计算153.5.8卸料板与凸模之间的间隙确定153.5.9下模座漏料孔

8、的结构尺寸163.6推件、顶件装置设计163.6.1推件装置的结构163.6.2推件块与凹模的配合173.6.3打杆的长度计算173.7压力机选用183.8标准模架的选用193.9其余辅助部件选用20第四章 solidworks在模具设计中的应用234.1solidworks软件介绍234.2 solidworks软件特点234.3 solidworks典型零件及装配图244.3.1模具典型零件244.3.2模具装配图254.4 solidworks实际应用中解决的问题264.4.1弹簧弹顶装置及的尺寸选用264.4.2卸料螺钉与橡胶工作过程中的干涉284.5基于solidworks的3d仿真

9、294.5.1装配体爆炸图294.5.2冲压过程运动仿真31第五章 全文总结335.1论文总结335.2论文中尚存在的不足之处及改进方法33致谢34参考文献35第1章第一章 绪论1.1选题的目的和意义模具是高新技术产业的一个组成部分，是工业生产的重要基础装备，用模具生产的产品，其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点，这是其他任

10、何加工制造方法所不及的。目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。对任何国家来说，制造产业是综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的基础和关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。据中国模具工业协会发布的统计材料，2004 年我国冲压模具总产出约为 220 亿元，其中出口 0.75 亿美元，约合

11、 6.2 亿元。根据我国海关统计资料，2004 年我国共进口冲压模具 5.61 亿美元，约合 46.6 亿元。从上述数字可以得出 2004 年我国冲压模具市场总规模约为 266.6亿元。其中国内市场总需求为 260.4 亿元，总供应约为 213.8 亿元， 市场满足率为 82%。由此可以看出，国内冲压模具市场前景广阔，冲压模具在国内还具有较大的发展空间。所以，冲压模具设计这一研究的开展与应用，具有较大的社会价值及现实意义。11.2国内冲压模具设计现状工业化国家及他们的模具企业，非常重视模具技术的研发工作，有各类模具技术研究机构，创新模具技术的工作始终在开展，并总是置于生产和经营的首位，促进了模

12、具技术水平的提高。但在中国，长期以来，人们对于这个问题的认识和时间走了弯路。如20世纪中期以前，由于我国是一个农业国，工业基础很落后，模具很少，更谈不上模具设计、制造及模具技术研究；20世纪中后期，由于我国在装备制造业中存在一种重设计、轻工艺，重视机床、不重视模具的偏见，致使模具乃至整个模具行业处于一种从属地位，而专业行的模具技术的研究机构自然处于少得可怜的境地。直到20世纪后期，才开始改变这种落后的局面。中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方。因此一直发展缓慢。1984年成立了中国模具工业协会，1987年模具

13、首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约6000家，总产值约30亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具产业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。71.3相关领域的研究进展国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在：（1）充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；（2）高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高

14、企业的市场竞争力；（3）快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；（4）从事模具行业的人员精简，一专多能一人多 职，精益生产；（5）模具产品专业化，市场定位准确；（6）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；（7）工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。21.4本文主要研究内容本文研究了冲压模具设计的各种方案后，对比以上研究背景，对冲压模具零部件进行了设计，进行solidworks的建模与仿真。本论文的主要工作有：阐述了冲压模具所选用方案与原因，进行了模具零部件的计算。第二章 零件的工艺性分析2.1工艺性分析工件为图1

15、所示的落料冲孔件，材料为1050a铝板，材料厚度1.6mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：图 1 冲压零件2.1.1材料分析 1050a铝板为工业纯铝。工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。工业纯铝不能热处理强化，可通过冷变形提高强度，惟一的热处理形式是退火。广泛应用于对强度要求不高的产品，如化工仪器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。2.1.2结构分析 零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一圆孔，孔的

16、直径为16mm，满足冲裁最小孔径的要求。另外，在直径为50mm的圆周上均布着三个槽孔，同样满足的条件，最小孔边距满足冲裁件最小孔边距的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。2.1.3精度分析：零件上的尺寸有明确的尺寸公差，如下：孔位精度：0.050mm槽孔公差：0.050mm零件外形尺寸公差按照it7精度。2.2冲压工艺方案的制定零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，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，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不

17、适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。 综上所述，比较三个方案采用方案二生产。2.3确定冲模类型及结构形式根据零件的冲裁工艺方案，采用倒装复合冲裁模。为了提高材料的利用率，采用固定挡料销。由于采用倒装模，所以采用弹性卸料方式，同时，为了操作方便，提高生产率，冲件和废料采用直接从凸凹模洞口推下的下出件方式。第三章 零件工艺计算3.1刃口尺寸计

18、算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。3.1.1落料凸模 落料件尺寸的基本计算公式7为 基本尺寸90，根据冷冲模设计p46表3-4得凸、凹模最小间隙zmin=0.105mm，最大间隙zmax=0.135mm，x=1查表1得凸模制造公差，凹模制造公差有mm。即 表1 it公差表9基本尺寸公差值it4it5it6it7it8it9it10it11it12it13it14it15it16it17it18大于到mmm0334610142540600.10.140.250.40.611.43645812183048750.120.180.30.480.751.21.86104691522365

19、8900.150.220.360.580.91.52.210185811182743701100.180.270.430.71.11.82.718306913213352841300.210.330.520.841.32.13.33050711162539621001600.250.390.6211.62.53.95080813193046741201900.30.460.741.21.934.6801201015223554871402200.350.540.871.42.23.55.412018012182540631001602500.40.6311.62.546.31802501420

20、2946721151852900.460.721.151.852.94.67.225031516233252811302103200.520.811.32.13.25.28.131540018253657891402303600.570.891.42.33.65.78.940050020274063971552504000.630.971.552.546.39.73.1.2圆孔冲孔凸模 冲孔基本公式7为基本尺寸16mm，根据冷冲模设计p46表3-4得凸、凹模最小间隙zmin=0.105mm，最大间隙zmax=0.135mm，x=1由于制造偏差可按零件公差的1/31/4来取，可得凸模制造公差，凹

21、模制造公差有mm所以 3.1.3腰形孔冲孔凸模 冲孔基本计算公式7为 基本尺寸6mm，长16mm，根据冷冲模设计p46表3-4得凸、凹模最小间隙zmin=0.105mm，最大间隙zmax=0.135mm，x=1凸模制造公差，凹模制造公差，有3.2排样 排样是指冲裁件在板料或者条料上面的布置方法，选择合理的布置方法，不仅能够提高材料利用率、减少生产成本，还能降低模具复杂性，延长模具使用寿命，所以，排样应遵循以下原则7：（1） 提高材料利用率。（2） 使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。（3） 使模具结构简单、模具寿命较高。（4） 排样应保证冲裁件的质量。3.2.1排样方法： 根据零件形状与

22、板料尺寸，本零件有以下两种排样方法可以选用：（1）直排（2）多行排 直排冲裁所需的模具结构简单，生产的零件精度相比于多行排高。多行排生产效率高，一次冲裁可以加工多个零件，但是模具结构复杂，零件精度较差，一旦出现问题则会影响几十个甚至上百个零件的精度，修模较困难。考虑到本零件精度要求较高，所以经过比较，本次模具设计采用直排。3.2.2排样图： 如图2，为工件冲压的排样图。图2 排样图3.2.3排样计算：根据冷冲模设计p61表3-10得，两工件之间的距离a=1.6mm,侧面沿边距离mm。送料步距7：a=d+a=90+1.6=91.6mm， 条料宽度7：，根据冷冲模设计p62表3-11得=1.0。经

23、过取整，条料宽度b=96mm。式中：b条料宽度； d平行于送料方向的冲裁件宽度； a、搭边值； 板料裁剪时的下偏差。 一个步距内的利用率7式中：一个步距内零件的实际面积， 一个步距内所需毛坯面积。3.3冲压力计算已知冲裁力基本计算公式7为式中：l冲裁件周长（mm） t板料厚度（mm） 材料的抗剪强度（mpa） k系数。常取k=1.3.计算零件的周长：l=90+16+36+3210=450mm。材料厚度1.6mm，1050a铝的抗剪强度取98mpa 因此：f=91728n 模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力为： 则零件所需得冲压力为：3.4压力中心计算零件外形为对称件，所以该

24、零件的压力中心就是零件外形中心线的交点，即圆心。3.5模具零部件结构的确定落料冲孔复合倒装模主要由模架、凹模固定板、凸凹模固定板、凸模、凹模、凸凹模、卸料板、橡胶、垫板等部分组成。模架指的是上、下模座、导柱、导套和模柄等的组合体，冲压模具的全部零件都安装在模架上。其主要作用是把模具的结构及工作零件连接起来，以保证模具工作部分在工作时有一个确定的相对位置。凹模固定板安装在上模座，其作用是把落料凹模固定在上模座上。凸凹模固定板安装在下模座，其作用是把凸凹模固定在下模座上。凸模用于加工零件孔的冲裁，凹模用于加工零件的落料，凸凹模用于加工零件的落料以及孔的冲裁。卸料板是安装于橡胶上方的圆板，其主要作用

25、为工件冲压后将板料从凸凹模顶出来。橡胶安装于凸凹模四周，用于卸料板的压缩与弹出。垫板分为上、下垫板，分别安装于上、下模座，其主要作用为增强上、下模座的强度。3.5.1落料凹模外形尺寸（1）凹模壁厚 板料厚度t=1.6mm，按照冲件料薄取小值，料厚取大值的原则，根据最新模具标准应用手册p162表6-29得，凹模壁厚为45mm。（2）凹模厚度 凹模厚度h根据冲裁力p从图3中选取，图中，纵坐标为冲裁力，横坐标为凹模厚度，由于冲压力为106.4kn，所以:h=21mm图3 按冲裁力选取凹模厚度7（3）凹模刃口的结构 对于整体式凹模，冲裁凹模的刃口尺寸形式有直筒形和锥形两种，选用刃口时，主要应根据冲裁件

26、的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。由于本零件精度要求较高，采用顶出装置将冲压完成的零件卸料，所以采用直筒型刃口，如下图4： 图4 凹模刃口高度 所以：h=6mm（4）圆形凹模固定板选用 凹模固定板尺寸可根据凹模刃口尺寸加上凹模壁厚求得，凹模刃口尺寸+凹模壁厚=90+90=180mm，根据最新模具标准应用手册p152表6-23选用标准尺寸凹模固定板，所以圆形凹模板尺寸选择200mm，厚度16mm。3.5.2冲孔凸模外形结构、尺寸确定。 因为所冲的孔均为圆形冲孔，而且凸模都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。冲孔凸模截面形状与

27、冲裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。 16孔冲孔凸模采用圆柱头直杆圆凸模，冲孔凸模固定在落料凹模的圆凹模板上，凸模长度为上模固定板与凹模的长度之和，所以凸模长度l=16+21=37mm。3.5.3凸凹模外形结构、尺寸确定 凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装时，内孔不积存废料，最小壁厚可小一些；当模具为倒装结构时，内孔积存废料，故最小壁厚应大些。根据最新模具标准应用手册p166表6-32得凸凹模最小壁厚为4mm。 凸模长度l为固

28、定板厚度、橡胶高度h、卸料板厚度的总和。其中固定板厚度取16mm。橡胶高度h： 卸料板工作行程7： 式中：凸模凹进卸料板的高度，取1mm; t板料厚度; 凸模冲裁后进入凹模的深度，取1mm. 所以，卸料板工作行程：h=1+1.6+1=3.6mm 橡胶工作行程7： 式中：凸模修磨量7，取15mm 所以橡胶工作行程h=3.6+15=18.6mm。 橡胶压缩量取橡胶自由高度的25%，则橡胶自由高度=4h=74.4mm 橡胶外径d7： 式中：d橡胶内径； p橡胶压力； q压缩10%35%时，橡胶的单位压力（mpa）。 橡胶内径d=90mm，p=4586n，橡胶的预压缩量取15%，由表得q=0.5mpa

29、。 所以橡胶外径：d=140mm 由于，满足条件7，所以橡胶尺寸可用。 橡胶的安装高度7 根据最新模具标准应用手册p154表6-25得卸料板厚度为12mm。 所以凸凹模长度l=16+63+12-1=90mm.3.5.4凸模强度校核冲裁时凸模因承受了全部压力，所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时，又承受拉应力。因此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，无需进行强度校核，但对细长的凸模或凸模截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和

30、折断。(1)弯曲应力圆孔冲孔凸模: 本次设计所选用的凸模为无导向设计，所以校核弯曲应力的计算公式7为： 式中：l凸模允许的最大自由长度（mm）； f冲裁力（n）； d凸模直径（mm）。所以， 满足条件。腰型孔冲孔凸模: 本次设计所选用的凸模为无导向设计，所以校核弯曲应力的计算公式7为： 式中：l凸模允许的最大自由长度（mm）； f冲裁力（n）； j凸模最小断面的惯性矩（）。所以， 满足条件。(2)压应力圆孔冲孔凸模: 校核压应力计算公式7为： 式中：d 凸模允许的最小直径（mm）； t 板料厚度（mm）； t 冲压材料抗剪强度（mpa）； 凸模材料的许用压应力（mpa）。 计算得： 所以d=1

31、6mm0.2mm 满足条件。腰型孔冲孔凸模:校核压应力计算公式7为： 式中： d凸模允许的最小直径（mm）； 凸模材料的许用压应力（mpa）； f冲裁力（n）。 计算得：所以d=16mm8.5mm 满足条件。综上所述，经过弯曲应力与压应力的校核，所设计模具尺寸符合强度要求。3.5.5垫板的选用垫板直径d=200mm，根据最新模具标准应用手册p154表6-25得，厚度h=6mm，材料45钢。3.5.6模柄选用中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对模柄的要求7有：1. 要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠。2. 要与上模正确而可靠的连接。

32、冲模模柄有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘模柄、槽型模柄、浮动模柄和推入式活动模柄。压入式模柄可较好的保证轴线与上模座的垂直度，适用于各种中、小型冲模，生产中最常见；旋入式模柄拆装方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的中、小型冲模；凸缘模柄多用于较大型的模具；槽型模柄主要用于简单模中，更换凸模方便；浮动模柄主要用于硬质合金模等精密导柱模；推入式模柄主要用于精密模。根据本冲压零件的要求和工艺特点，以及各种模柄的特点，本次冲压模具设计选用压入式模柄，模柄与模座孔采用过渡配合h7/m6，采用销钉以防转动。模柄示意图5如下：图5 模柄3.5.7卸料板螺钉沉孔深度计算如图6，图中所示为卸料板螺

33、钉与下模座、卸料板的安装结构，卸料板螺钉沉孔深度7为： 图6 卸料板螺钉沉孔深度7 式中：模座厚度（mm）； 凸模（或凸凹模）的高度（mm）； 卸料板的厚度（mm）； h卸料螺钉头部高度（mm）； 刃口修磨量（mm）； 入模量（mm）； l卸料螺钉的长度（mm）。 所以，卸料螺钉沉孔深度为：h=60+90+1+6-12-90=55mm h8+15+1+8=32mm 满足条件3.5.8卸料板与凸模之间的间隙确定卸料板与凸模之间的间隙大小以不使冲件或废料被拉进间隙为准。卸料板与凸模之间的间隙值如表2：表2 卸料板与凸模间隙7板料厚度tc10.20.5120.3231340.5246表中：为凸模与卸

34、料板的单面间隙；c为侧面导板与条料宽度之间的间隙。本次冲压零件板料厚度为1.6mm，所以冲模与卸料板的单面间隙为0.3mm。3.5.9下模座漏料孔的结构尺寸 图7所示为冲裁工件或废料直接通过压力机台面的孔漏下，其下模座的漏料孔尺寸7为：b=a+（0.52）mm图7 下模座漏料孔7所以，下模座漏料孔尺寸为：b=92+1=93mm。3.6推件、顶件装置设计3.6.1推件装置的结构凹模装在上模座上（倒装）时，要利用刚性或弹性推件装置推出工件。推件装置装在上模内，通过压力机滑块内的打料机构完成推件工作。刚性推件装置的典型结构如图8所示。推板的形状要根据被推下的工件形状，并应考虑推力均匀分布和尽可能减少

35、对模柄和模座强度削弱的原则选用。7 图8 推件装置典型结构7上图适用于倒装复合模中的推件，上模向上时，推杆1通过推板2、经顶杆3推出推件块4，从而推出工件。3.6.2推件块与凹模的配合 当冲裁件的内形尺寸较小，外形尺寸较简单时，推件块外形与凹模为间隙配合h8/f8，推件块内孔与凸模为非配合关系。当冲裁件的外形尺寸较大，外形相对复杂时，推件块内形与凸模为间隙配合h8/f8，外形与凹模为非配合关系。本次设计所需冲压的零件尺寸较小，结构较为简单，所以推件块外形与凹模采用间隙配合h8/f8，内孔与凸模为非配合关系。73.6.3打杆的长度计算 打杆的长度7为：式中：顶出状态时，打杆在上模座平面以下的长度

36、（mm）； 压力机的结构尺寸（mm）； c考虑各种误差而加的常数，一般取c=1015mm。所以，打杆长度为：h=60+80+15=155mm3.7压力机选用本次设计所采用的模具结构为落料冲孔倒装复合模，且冲压零件结构简单，板料厚度较小，模具尺寸较小，零件属于大批量生产，所以选用开式可倾压力机，根据表 3选择j23-16型号的压力机。表3 j23型开式可倾压力机型 号 j23-6.3j23-10j23-16j23-25j23-40j23-63j23-80公称力 kn63100160250400630800滑块行程 mm35456570110120130行程次数 次/min150145125555

37、05045最大封闭高度 mm150210280270320360380封闭高度调节量 mm40556555708090滑块中心至机身距离 mm130150175190200260290工作台板厚度 mm404545556590100立柱间距离 mm160200220240275350380工作台至导轨间距离 mm210220300300370490525工作台尺寸前后 mm240275295350400480540左右 mm390425400550675710800工作台孔尺寸前后 mm100125130130180200230左右 mm155195220190270340360直径 mm12

38、0155150150215250280滑块底面尺寸前后 mm125135170170190272350左右 mm140165195195290320370模柄孔尺寸直径 mm25384040505060深度 mm55556060758075电动机 kw1.11.51.52.245.57.5外形尺寸前后 mm80089512501345150018101895左右 mm580713900950115013501360高度 mm1600165320002130247027402710重量 kg435705105517803000450063003.8标准模架的选用模架指的是上、下模座、导柱、导套和

39、模柄等的组合体，冲压模具的全部零件都安装在模架上。其主要作用是把模具的结构及工作零件连接起来，以保证模具工作部分在工作时有一个确定的相对位置。为了缩短模具制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准。选择模架结构时要根据工件的受力变形等特点，坯件定位、出件方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。一般上讲，在选用圆形的模座时，应使模座的直径比凹模的直径大3070mm；在选用矩形模座时，模具的长度尺寸应比凹模的长度大4070mm，其宽度可以与凹模相同。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时，还要注意到模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度

40、应比压力机工作台孔的孔径每边约大4050mm。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度。10通常中、小型冲压模常采用后侧式、对角式或对称式的导柱型模架。四角导柱式模架主要用于精度要求高的冲压件和大型冲压件。标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸。模具采用对角导柱模架，对角导柱模架的导柱、导套对角布置，安装在模座对称中心两侧，导向平稳。根据以上计算结果，根据最新模具标准应用手册p288表10-1得模架规格为上模座200mm200mm50mm，下模座200mm200mm60mm，导柱32mm210mm、35mm210mm，导套32mm115mm48mm、35mm115mm

41、48mm。本次模具设计所用主要零部件如下表综合：表4 模具零件明细表名称数量材料备注凹模固定板1cr12jb/t 7643.4-2008卸料板145钢jb/t 7643.5-2008垫板245钢jb/t 7643.5-2008凹模1cr12mov硬度5862hrc，jb/t 5830-2008凸模4cr12mov刃口5862hrc，头部固定部分4050hrc，jb/t 5825-2008凸凹模1cr12mov硬度5862hrc凸模固定板145钢硬度2832hrc，jb/t7643.5-2008模柄1a3打料杆145淬硬，4348hrc推件板145淬硬，4348hrc上模座1ht200gb/t

42、2855.1导套220钢渗碳、淬火，5862hrc，gb/t 2861.3导柱220钢渗碳、淬火，5862hrc，gb/t 2861.1下模座1ht200gb/t 2855.2推杆345淬硬，4348hrc3.9其余辅助部件选用(1)上模座紧固螺钉 根据最新模具标准应用手册p461附表a-1，选用内六角圆柱头螺钉，m10。(2)下模座紧固螺钉 根据最新模具标准应用手册p461附表a-1，选用内六角圆柱头螺钉，m10。(3)上模座定位销 根据最新模具标准应用手册p469附表a-10，选用1095mm，材料奥氏体不锈钢，硬度210280hv30。(4)弹簧弹顶挡料销 根据最新模具标准应用手册p24

43、4表8-25，选用830mm的弹簧弹顶挡料销。材料45钢，硬度4348hrc。(5)卸料螺钉 根据最新模具标准应用手册p271表9-7，选用内六角圆柱头螺钉，m8.材料45钢，3540hrc。(6)模柄止转销根据最新模具标准应用手册p469附表a-10，选用410mm，材料奥氏体不锈钢，硬度210280hv30。第四章 solidworks在模具设计中的应用4.1 solidworks软件介绍solidworks公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品solidworks提供一系列的三维（3d）设计产品，帮助设计师减少设计时间，增加精确性，提高设计

44、的创新性，并将产品更快推向市场。4.2 solidworks软件特点solidworks软件功能强大，组件繁多。 solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是solidworks 的三大特点，使得solidworks 成为领先的、主流的三维cad解决方案。solidworks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。solidworks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。4.3 solidworks模具典型零件及装配图solidworks具有强大的零件及装配图绘图功能，相比于世界上其余3维cad软件，比如pro/e等，界

45、面清晰，操作简单，且装配准确。4.3.1 典型零件 图为弹簧弹顶装置，起挡料作用，能够通过弹簧实现压缩和复位功能。图9 弹簧弹顶装置 图为凹模固定板，能够将落料凹模与冲孔凸模固定在上模座上。 图10 凹模固定板 图为下模座，承受冲压过程中大部分的冲压力，并且通过下模座将模具固定于压力机工作台。图11 下模座4.3.2 模具装配图图 12 模具装配图1图 13 模具装配图24.4 solidworks实际应用中解决的问题在模具设计过程中，会遇到各种各样的问题，比如：尺寸之间的配合、零件工作过程中的干涉、零件在模架上的布局等。在本次模具设计中，碰到了零件之间相互干涉以及尺寸的选用等问题，在soli

46、dworks的帮助下都顺利的解决了。4.4.1 弹簧弹顶装置的尺寸选用在设计过程中，弹簧弹顶装置即挡料销的尺寸在选择过程中产生了干涉的问题，如图14：图14 挡料销、凸凹模干涉 图15中，左侧为弹簧弹顶装置，右侧为凸凹模，在弹簧弹顶装置的选用过程中，台阶的直径大小产生了干涉问题，台阶与凸凹模有公共的部分，这是不允许的，在solidworks的干涉检查中，清楚的标注出了干涉的部位以及干涉的尺寸，如下图：图15 干涉检查 根据干涉检查提供的数据，我们能够很快的修改零件的尺寸（因为挡料销布局固定，所以只能改动尺寸），使之合理化，修改后如下图16：图16 改进后干涉检查4. 42 卸料螺钉与橡胶工作过

47、程中的干涉卸料螺钉穿过下模座、垫板、下模固定板（部分情况下还有橡胶），然后与卸料板连接。与卸料板、橡胶一起起卸料作用。由于本次设计垫板与下模固定板尺寸为200mm，橡胶直径经过计算为140mm，故在本次设计的模具中，卸料螺钉不穿过橡胶，在橡胶外部。但是由于在冲压过程中，橡胶会因冲压力而压缩，外圆直径会膨胀变大，如下图17所示：图17 橡胶在卸料螺钉位置的确定中，因橡胶的膨胀扩大而导致卸料螺钉与橡胶相互干涉，如图18，这样会导致卸料螺钉弯曲无法正常工作，同时橡胶无法正常压缩，在凸凹模修磨量很小之后，由于橡胶无法达到预定的压缩量，因此无法完成冲压。图18 卸料螺钉、橡胶干涉通过solidworks

48、的仿真，可以预知橡胶压缩后会膨胀达到的尺寸，从而重新布置卸料螺钉的位置，合理的避开橡胶，使之能够正常工作。调整之后的卸料螺钉位置如下图：图19 改进后卸料螺钉与橡胶至此，solidworks解决了设计过程中零件的干涉与尺寸的选择问题，缩短了设计所需的时间，避免了在模具制造出来之后因无法使用造成的财物、时间与人力浪费。4.5 基于solidworks的3d仿真solidworks软件本身具有强大的仿真功能，它能够进行机构运动仿真、装配体运动仿真等一系列仿真操作。相比于其它仿真软件，solidworks操作简便、界面简明、易于上手。本次设计使用的主要了装配体的爆炸图以及冲压过程模拟。4.5.1 装

49、配体爆炸图爆炸图，即为装配体拆分图，能够将装配体的所有零件按照顺序完全分解开，从而完成爆炸效果。通过爆炸图，能够让工人在装配过程中清晰的了解模具的装配过程以及各零部件的装配顺序，并且方便检查零件之间是否存在干涉问题。爆炸图通过偏移各个零部件的位置，达到拆分装配体的要求。在solidworks中创建爆炸图，首先需要用solidworks建模，如图20，然后点击“爆炸视图创建”，如图21，然后选取所要偏移的零件，输入偏移量，点击完成，至此，一个零件的偏移完成，依次按照装配顺序对各个零件进行偏移操作，操作过程中注意偏移量的合理性。当全部操作完成后，爆炸图即完成，如图22。点击“新建运动算例”创建新的动画演示，如图23，在“动画向导”中选择“爆炸”，点击“下一步”即完成爆炸图的动画演示。图20 所建模型图21爆炸图创建图22 爆炸图图23 动画制作4.5.2 冲压过程运动仿真本次设计的模具为落料冲孔倒装复合模具，在solidworks中，我们可以利用仿真模块进行冲压过程的