毕业设计-熊晨

1、 马达支架级进模设计学 生：熊 晨 指导老师：陈力航（湖南农业大学工学院，长沙 410128） 摘 要：冲压是指板料经分离或成形而得到制件的方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。模具工业是现代工业发展的基础，是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺设备。冲压模具是模具工业的重要组成部分，模具工业是国民经济的基础工业。近年来，与机械相关的各个行业都越来越重视模具的设计与应用，不仅是因为模具已发展成为一项比较成熟的共性技术，同时还因为模具在现代工业中发挥越来越重要的作用，模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且加工中不破坏产品表面。在这次毕业设计

2、中，先介绍了马达支架的结构，对其工艺特点进行分析，再根据其结构特点对模具进行设计。其中重点阐述了成形该零件的级进模的排样设计、工位设计、模具总体结构设计、模具凸、凹模设计、固定板设计及抬顶料装置、卸料板结构及各零部件材料、热处理技术要求等。该模具虽然结构相对复杂，但加工质量好，生产效率高，适于工厂大批量生产。设计过程中，不可避免的遇到一些困难，但是通过努力最终得以解决。这次设计是对模具设计的一次全面实践，相信对未来自己从事的工作一定会有相当大的帮助。 关键词：冲压模具，马达支架，级进模The Motor Bracket Design of Progressive Mold Student: X

3、iongchen tutor: Chen Lihang (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128,China)Abstract: Stamping is refers to the sheet metal forming by separation or by stamping method. Stamping use of stamping dies for sheet metal processing. Room temperature for sheet metal stamping

4、process called cold stamping. Mould industry is the basis for the development of modern industry, it is mass production tools, products of the same type is the main process equipment in industrial production. Stamping die is an important part of mold industry, mold industry is the basic industry of

5、national economy. In recent years, with mechanical or related industries are pay more and more attention to mold the design and application, not only because the mould has developed into a relatively mature technology, but also because the mold plays more and more important role in modern industry,

6、the mold to ensure the accuracy of the stamping product size, make the product quality is stable, and the processing surface without breaking the product.In this graduation design, first introduced the structure of the motor bracket, analyzes its technological characteristics, according to the struc

7、ture characteristics of mould design. Which expounds the forming of the parts of progressive die strip layout design, workstation design, convex, concave die mold overall structure design, mold design, fixed plate design, and carried lifter device, stripper plate structure and each parts material an

8、d heat treatment technical requirements, etc. The mold structure is relatively complex, but the processing quality well, high production efficiency, suitable for mass production in factories. In the design process, will inevitably encounter some difficulties, but through hard work finally settled. T

9、his design is a comprehensive practice of mold design,I believe that there is a big help for my job in the future . Keywords: Stamping mold,The motor bracket, Progressive mold1 前言四年的大学生活即将接近尾声，进行为期两个月的毕业设计，我们感受颇深。毕业设计是对大学四年所学的专业知识和基础知识的一个系统性的总结与运用，同时也是一次培养我们分析问题和解决问题的很好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个环节，所以我特别珍

10、惜这一次最后的学习机会，认真扎实的完成所分配给我的设计任务，使大学最后的几个月在学习和进取中充实的度过。另外，毕业设计还可以培养独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对我参加工作后能否尽快地适应社会有很大的帮助。通过这一环节的训练，提高了以下能力：a、综合运用所学知识和技能，独立分析和解决设计问题的能力；b、熟练运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅文献等等的能力；实验研究的能力；撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力：c、收集加工各种信息的能力，获取知识的能力；d、创新意识和严肃认真的科学作风。本次设计的课题是模具设计，具体是设计卡板的大批量生产用

11、模具。由于卡板属于小制件产品生产，利用一般机加工方法生产费时费力而且产品质量还不能很好的得到保障。在现代化工业生产中，模具已广泛用于电动机与电器产品、电子与计算机产品，仪表、家电产品与办公设备、汽车、军械，通用机械等产品的生产中。由于模具本身多为单件生产，型面复杂且精度要求高，加工难度大、生产周期长、制造费用高，不宜用于单件及批量小的制品零件生产。而采用模具生产具有三高两低的特点，即高效率、高精度、高材料利用率和低成本、低能耗，且产品的一致性好，有利于装配和互换等，因而得到了广泛的应用。由于模具是订单式生产，当前新产品的结构越来越复杂，质量要求也越来越高，交货期越来越短，这就对模具设计提出了更

12、高的要求。在现代化工业生产中，使用模具生产零件制品，是一项优质、高效、低能耗、适应性很强的生产技术，同时也是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值较高的社会财富。但利用模具生产制品，只适用于制品批量较大的生产。对于上述所提到的各项问题，在设计时应综合考虑。既要有效率，又要能保证质量，最终满足经济型要求。因此，在本次设计中，我将综合考虑各项要求，争取设计出合格的冲模用模具。2 绪论2.1 我国冲压模具业发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，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

13、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。 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。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 虽然中国模具工业在过去十多年中取

14、得了令人瞩目的发展，但许多方面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比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。2.2 我国冲压模具制造技术发展趋势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。达到这一要求急需发展如下几项： 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

15、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

16、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

17、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

18、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。3 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型3.1 产品零件图图1 产品零件图Figure 1 Product Part Drawing工件如图所示，材料为Q195，厚度为1.5mm，图中所注尺寸精度均为IT14，工件需大批量生产，表面镀锌处理。设计目的：通过对定转子马达支架的工艺分析，确定出具体的模具加工方法，设计出生产所需的模具，从而利用模具加工出所需零件。模具加工的优点：1. 模具的适应性强2. 模具的生产效率高，节约

19、原材料3. 模具生产的零件制品互换性好4. 操作简单5. 模具经济效益好此次设计的主要内容有：方案的构思，可行性设计，结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书的完成。3.2 工艺分析3.2.1 工艺审核1）.工艺性审核的目的冲裁件的工艺性是指冲裁件产品对冲压工艺的适应性，亦即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸公差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。在设计冲模前，对制品零件工艺性审核及分析有着十分重要的实际意义。这是因为，良好的冲裁工艺性，能使材料消耗少、工序数目少，使用的模具结构简单而寿命长，并且容易加工制作及操作。所以，

20、在冲模设计前，一定要认真分析所要加工的制品结构形状、尺寸及精度、所用材料等方面是否符合冲裁工艺要求，从而确定能否进行冲裁的可能性。2）冲裁件工艺性审核方法冲裁件的工艺性主要应从以下几方面进行审核:1 冲裁件的形状冲裁件的形状应力求简单、对称。要避免冲裁件上有过长的悬臂和窄槽，否则是模具结构复杂，会给制造与维修带来困难。本次设计中冲裁件的形状左右对称，具体结构也不复杂，符合冲裁件的形状力求简单的原则。2 最小冲孔尺寸 本设计冲孔最小值为直径为2mm,凸模采用强度较高的材料制作，满足最小冲孔尺寸不是过小的要求（材料Q195的抗拉强度，由新编实用冲压模具设计手册表2-3冲孔的最小尺寸查得钢，所以满足

21、要求）。3 最小圆角半径冲裁件各直线或曲线的链接处，要有适当的圆角，避免尖角以防造成应力集中而使模具损坏。4 冲裁件上的尺寸精度冲裁件上的尺寸精度一般不能要求太高，太高的尺寸精度会给模具设计与制造带来困难。一般金属冲裁件的内外形经济精度为IT12-IT14级。本设计中制件采用自由公差，即IT14级精度等级要求，属于经济性精度原则。5 冲裁件断面质量表1 一般冲裁件断面表面粗糙度Table 1 general blanking section and surface roughness材料厚度t/mm11-22-33-44-5剪切断面表面粗糙度Ra/m3.26.312.52550 冲裁件断面（剪

22、切面）表面粗糙度要求不能超过上表2-1中数值，超过的话只能采用精密冲裁或普通冲裁后再进行整修成形。 本次设计中断面粗糙度为满足IT14级精度，因此满足冲裁件断面质量的工艺性要求。3.2.2 工件工艺分析1）材料：该冲裁件的材料195是普通碳素结构钢，具有较好的可冲压性能。2）零件结构：该工件外形结构较简单，形状规则，并在转角处有圆角，比较适合冲裁。 3）尺寸精度：零件图上所注尺寸公差无特殊要求，所以按IT14级选取， 利用普通冲裁方式可达到图样要求。结论：适合冲裁。3.3 工艺方案及模具结构类型由于本次设计的是冷冲模，而冷冲模是冷冲压生产中必不可少的工艺设备。它是在室温下，把金属或非金属板料置

23、入模具内，通过压力机（冲床）传给模具上模的压力，对板料加工，最终使板料在模具上、下模（凸、凹模）作用下发生下发生分离或形变而制成所需的形状、尺寸的零件。为了适应冷冲压生产的需要，冷冲模的结构必须要满足冲压生产的要求，不仅能冲出合格的制品零件，而且能做到批量生产，操作使用方便，安全可靠；使用寿命长，成本低廉；并能容易制造与维修。3.3.1 冷冲模类型与结构1)类型根据工艺性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。根据工序组合程度分类：单工序模、复合模、级进模此外，还可按照模具导向形状分类，按特种类型分类，还有简易冲模。2）结构组成 冷冲模结构分为：支撑零件：支撑及支持零件主要用来链接及固定工作

24、零件，使之成为完整的模具整体。 导向零件：主要用以保证工作零件凸、凹模之间具有准确位置。 工作零件：用以直接与板料接触，并在压力机压力作用下，以完成板料分离及形变而成为制品零件。 卸料零件：主要用以卸除套在凸模上的之间及废料。 定位零件：用于确定坯料或坯件相对于冲模的正确位置，以保证冲件的质量及精度。 压料零件：主要用于压住坯料或坯件以保证在冲压时使材料能顺利的进行变形，如压边圈主要用于拉伸模结构。 紧固零件：主要用来紧固、连接各类冲模类型，其中圆柱销兼起稳固定位作用 缓冲零件：主要用其弹力，通过顶杆、顶板、推板起卸料作用，主要用于复合模、弯曲模、拉伸模、成形模中。 附加零件：主要用于传动及改

25、变工件运动方向，主要用于自动冲模及半自动冲模中。 通常情况下，模具的工作零件、定位零件，卸、推料零件称为模具的工艺零件；而导向零件，支撑及支持零件，紧固零件，缓冲零件及附加零件等称冲压模具的结构零件，亦称辅助零件。3.3.2 冲裁模冲裁原理 图2 冲裁原理示意图Figure 2 Blanking Principle Diagram 在冷冲压生产中，用来将金属板料或非金属板料相互分离的冲模称为冲裁模。如上图所示为一普通冲裁模工作示意图。其中凸模4是通过模柄安装在压力机滑块5上，凹模2是通过模座固定在压力机工作台1上。凸模4与凹模2组成一队上、下工作刃口，两者之间断面形状相同、尺寸相似，并略有一定

26、间隙。在冲压开始时，将被冲的板料3放在凹模2上面，并进行适当的定位。当凸模4随压力机滑块下降对板料施加压力时，板料在凸、凹模作用下产生塑性变形进行剪切或者弯曲，直至最后顺凸凹模刃口断裂或弯曲分离而形成所要求形状的零件，完成冲裁工作。其板料在冲裁过程中的简单变形过程为： （1）弹性变形阶段 （2）塑性变形阶段 （3）断裂分离阶段3.3.3 零件冲压方案确定该零件包括冲孔、拉深、落料、弯曲四个基本工序，可以采用以下四种方案：、 先落料，再冲孔-拉深-弯曲先落料，再冲孔拉深，最后弯曲，采用单工序模生产。、 落料-冲孔-拉深复合冲压，再弯曲，采用复合模与单工序模相结合生产。、 冲孔拉深-落料-弯曲连续

27、冲压、 复合冲压，采用单工序模与复合模相结合生产。方案模具结构简单，制造周期短，加工成本低，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，这样应采用复合冲裁或连续冲裁方式。如采用复合模，则其凸凹模壁厚不能太薄（外形与内形、内形与内形），以免影响强度；凸凹模刃磨有时不方便，尤其是在凸凹模即冲裁，又成形的情况时。所以，只有当制件精度要求高，生产批量大，表面要求平整时，才选用复合模具结构。 综上所述可知，宜采用方案三，即采用固定挡料销和导料板定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔-拉深-落料-弯曲连续冲压模。具体冲

28、压顺序为： 1.冲定位孔。 2.冲支架M-3.5固定螺栓孔预冲孔 3.冲轴承孔 4.拉深轴承孔 5.冲碳套方形孔及固定螺栓孔 6.切除余料 7.折弯 8.折弯 9.拉深铆合钉孔 10.切断顺序图如下所示： 图3 冲压过程排样示意图Figure 3 Stamping Process Layout Diagram4 级进模设计计算4.1 零件图图4 零件图Figure 4 Part Drawing4.2 工艺方案及模具结构类型由2.3节的分析知，此零件利用冲孔-拉深-落料-弯曲连续冲压模生产。4.3级进模的工作原理 级进模，指的是压力机在一次冲压行程中，采用带状冲压原材料，在一副模具上用几个不同的

29、工位同时完成多道冲压工序的冷冲压冲模，模具每冲压完成一次，料带定距移动一次，至产品完成。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的精密、高效和高寿命的先进模具。多工位级进模一般都与自动送料、自动出件、自动检测和自动保护装置配置在一起，以实现自动化生产，主要用于生产批量大、材料厚度较薄、形状复杂以及精度要求较高的中小型冲件的生产。 4.4 多工位级进模的特点 1.冲压生产效率高。多工位级进模能在不同工位连续完成复杂零件的冲裁、弯曲、拉深、翻边、翻孔及其他成形和装配等工序；大大减少了中间运转和复杂定位等环节，显著提高了生产率，尤其是高速压力机的应用更是成倍提高了小型复杂零件的生产率。 2.操作安

30、全、自动化程度高。多工位级进模一般都有自动送料和自动出件的装置，且模具中设有安全监测装置，当冲压加工发生误送或其他意外时，压力机能自动停机。一个操作工人能操作多台机器，且操作工人的手不需要进入危险区。这些都充分体现了操作安全和自动化程度高的优点。 3.冲件质量高。多工位级进模通常具有高精度的导向和定距系统，因此能够保证冲压零件的加工精度。 4.模具寿命长。多工位级进模在冲压时可将复杂零件的內形和外形加以分解，并在不同的工位逐段冲切和成形，简化凸凹模刃口或型面形状。在工序集中的区域可增设空位工序，保证凹模的强度。工作零件的优化，延长了模具的使用寿命。 5.设计制造难度大、冲压生产的总成本较低。多

31、工位级进模的设计和制造难度大、周期长且制造成本高，材料的利用率一般也比较低。但由于级进模的生产效率高，压力机占用少，需要的操作工人数及车间面积少，并且省略了储存盒运输环节，因而其产品零件的综合生产成本并不高，仍有较好的经济效益，这也是多工位级进模得到广泛应用的根本原因。 4.5 排样设计 多工位级进模的排样设计得合理与否，将直接影响到模具设计的成败。多工位级进模的工位数很多，要充分考虑分段切除和工序安排的合理性，并使条料在冲压过程中畅通无阻，另外，级进模还要便于制造、使用、维修和韧磨。因此，设计排样图时应考虑多个方案，并进行分析、比较和综合，然后确定出最佳方案。在冲压零件中，节约材料和减少废料

32、具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好的确定冲压件的尺寸和合理排样是降低成本的重要措施之一。冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。排样方法按有无废料可分为三种：无废料排样、少废料排样、有废料排样。本次设计中采用无废料排样。4.5.1 排样的设计多工位级进模的排样设计与工件的冲压方向、变形次数以及相应的变形过程是密切相关的，此外，还要考虑模具制造的可能性与工艺性。因此，模具设计时应遵循下列原则:1. 尽可能提高材料的利用率。尽量按少废料或无废料排样，以降低冲件的成本，提高经济效益。双排或

33、多排排样比单排排样要节省材料，但模具的结构复杂、制造困难、操作也不方便，应综合考虑后加以确定。  2.合理确定工位数。在不影响凹模强度的原则下，工位数越少越好，这样可以减少累计误差，使冲出的零件精度高。但有时为了提高凹模的强度或便于安装凸模，需在排样图上设置空工位。一般情况下，进距小（s8mm）时宜多设空位，进距大（s16mm）时少设空位。  & j. + L* f" , U( e( a" y  y/ b三维网技术论坛3.合理安排工序顺序。原则上宜先安排冲孔、切口和切槽等冲裁工序，再安排弯曲，拉深和成形等工序，最后切断或落料分

34、离。但如果孔位于成形工序的变形区，则应在成形后冲出。对于精度要求高的工件，应在成形工序之后增加校平或整形工序。 ! s/ f; e% d4 M% a% i8 z   L; p三维网技术论坛4.保证条料送进进距的精度。一般应设置导正销进行精定位，侧刃则起粗定位的作用。当使用送料精度较高的送料装置时，可不设侧刃，只设导正销即可。导正销孔应在第一工位冲出，第二工位开始导正，以后则根据冲件精度的要求，每隔适当的工位即设置导正销。导正销孔可以是工件上的孔，也可以在条料上冲工艺孔。对于带料级进拉深，也可借助拉深凸模进行导正，但更多的是冲工艺孔导正。 5.保证冲件形状及尺寸的准确性。当冲

35、件上的型孔位置度要求精度要求较高时，在不影响凹模强度的前提下，应尽量安排在同一工位或相邻两工位上冲出。 6.提高凹模强度及便于模具制造。冲压形状复杂的零件时，可用分段切除的方法，将复杂的内孔或外形分步冲出，以使凸、凹模的形状简单规则，便于模具制造并提高其寿命，但应注意控制工位数。此外，也要防止凹模的型孔距离太近而影响其强度。凹模型孔距离也不宜太远，否则需增大模具的尺寸，这样既浪费材料又显得笨重，而且还会降低冲裁的精度。 3 G* R1 Y' N& J7 R! N8 w, c6 e& S级进模排样的设计，需多参考一些类似产品设计成功的例子，通过对多套排样方案进分风析、检讨

36、，从中选出最佳方案。4.5.2 最小工艺搭边值的选择冲裁排样时，工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是用来补偿条料定位误差，保证冲出合格件；保持条料具有一定的刚性，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关：1、 材料的力学性能。硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。2、 工件的形状与尺寸。工件的尺寸大或有圆角半径较小的凸起时，搭边值要大一些。3、 材料厚度。材料厚度大则搭边值取大一些。4、 手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些。 而此次设计中，由于所冲孔与条料边缘最近就有2mm的距离，所以不另外考虑搭边值，根据前面的工序安排，最后一道工序为切断，且外形尺寸要

37、求不高，所以，工件与工件间的搭边值也不考虑。4.5.3 送料步距的计算模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料步距。当每个进距内只冲裁一个零件时，送料步距等于条料上两个零件对应点间的距离。 （1）公式中 ：送料步距，mm; 送料方向上的冲裁件宽度，mm; 冲裁件间的搭边值，mm计算得步距为：4.5.4 条料宽度的计算冲裁时，通常需按照要求将板料裁剪为适当宽度的条料，称为下料。在设计冲裁模时，设计者应根据冲裁件的形状尺寸、选用的搭边值计算出条料宽度，以备供应、工艺、生产等部门备料。条料宽度根据新编实用冲压模具设计手册表3-13的弯曲件的毛坯展开长度的计算公式计算，即如下所示图5 工件外形示

38、意图Figure 5 Workpiece Contour Diagram 即 （2） 即确定后排样图如下图所示：图6 排样图Figure 6 Layout Diagram4.6确定条料利用率选取98mm×1.5mm的条料。工件的有效面积约为:生产一个工件所需的条料面积为：所以，一个进距的材料利用率为：4.7 计算冲裁力及弯曲力冲裁力是指从板料上冲出所需轮廓尺寸的制品，其材料对凸模的最大抵抗力，也就是压力机在此时的最小承受压力。4.7.1 冲裁力的计算冲裁力可以分为平刃冲裁力和斜刃冲裁力两种。冲裁力的大小计算公式可参见下表所示：表2 冲裁力类型Table 2 The Blanking

39、Force Type刃口形式 计算公式 平刃式 斜刃式 注：表中 P冲裁力，N； L冲裁轮廓线总长度，mm； 冲裁件厚度，； 材料抗剪强度，； 与斜刃高度差H有关的系数，当时，；当时，。 此外，一般情况下，材料，为了方便计算，冲裁力也可以按下式估算： （3）式中：材料的抗拉强度，。材料Q195的抗拉强度由冲压模具设计和加工计算速查手册表2-86常用材料力学性能查得： 冲裁力计算： 1.冲定位孔孔 2.冲支架M-3.5固定螺栓孔预冲孔 3.冲轴承孔 4.拉深轴承孔,由于此次拉深为筒形非变薄拉深，所以 5.冲碳套方形孔及其M-3.5固定螺栓孔预冲孔 6.切除余料 7.折弯，由新编实用冲压模具设计手

40、册表3-14弯曲力经验公式U型约束弯曲的经验公式 式中，弯曲力，N；K系数，取11.3；B弯曲件的宽度，mm；t料厚，mm；材料的抗拉强度，；凸模圆角半径，mm。所以， 8.折弯 9.拉深铆合钉孔 10.切断 4.7.2 卸料力、推件力、顶件力的计算 冲裁件在冲裁过程完成后，材料会沿径向产生弹性回复，使处于凸模周边的材料紧砸在凸模上，而冲断后落入凹模的材料则因弹性回复而梗塞在凹模内。从凸模上将工件（或废料）卸下来的力称为卸料力，从凹模内向冲裁反方向将工件（或废料）顶出的力称为顶件力，从凹模内顺冲裁方向将工件（或废料）推出的力称为推荐力。在选择冲裁设备及冲裁模设计时需要考虑这些力。 1.卸料力冲

41、裁时，退下卡在凸模上的废料或制件所需的力，或者是从凸模上将零件或废料取下所需的力称为卸料力，记为。 计算公式为： 式中：卸料力系数 2.推件力 冲裁时，吧卡在凹模中的废料或制件退出来所需的力，或从凹模腔内顺着冲裁方向将零件或废料推出所需的力称为推件力，记为。 计算公式为： （4） 式中：卡在凹模中的制品数量（n=h/t） 推件力系数 3.顶件力 冲裁时从凹模中顶出零件或废料所需的力，或从凹模腔内逆着冲裁方向将零件或废料顶出所需的力称为顶件力，记为。 计算公式为： （5）式中：顶件力系数表3 卸料力、推件力和顶料力系数Table 3 Discharge power, pushing force

42、and lifter force coefficient 材料及厚度（mm）钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09所以，总卸料力为：总推件力为：弯曲压料力为： （6）所以，取由于此连续模采用刚性卸料装置和自然漏料方式，故按冷冲压模具设计与制造式（2.15），总的冲压力为： （7）式中 总的冲压力； 冲孔时的冲裁力； 卸料力；

43、推件力； 弯曲力； 弯曲压料力。所以，总冲压力为：4.8 压力机公称压力的确定及压力机的选用 所选用的压力机公称压力应大于计算出来的总冲压力355.676587kN；压力机的最大装模高度应大于或等于225mm(冲模闭合高度+5mm)；工作台板尺寸应能满足冲模的正确安装。对于冲裁力压力机公称压力的确定： （8）式中：P压力机的公称压力，N； 冲裁时的总冲压力，N。对于弯曲力压力机公称压力的确定： （9）所以，选用压力机的公称压力应为：所以，据计算，查新编实用冲压模具设计手册表1-39开式双柱可倾式压力机（部分）主要技术规格可得选用型号为JB23-63的压力机。其主要技术参数为：公称压力：630k

44、N滑块行程：100mm滑块行程次数：40次/分钟最大封闭高度：400mm闭合高度调节量：80mm滑块中心线至床身距离：310mm立柱距离：420mm工作台尺寸（前后×左右）：570mm×860mm工作台孔尺寸：（前后×左右×直径）：310mm×450mm×400mm垫板尺寸：（直径）：80mm模柄孔尺寸（直径×深度）：50mm×70mm工作台板厚度：70mm4.9 模压力中心的确定 冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。设计冲模时，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合，即冲模的模柄中心与冲模的压力中心一致，以

45、保证冲模的压力机上正常、平衡地进行冲制工作。若无法使压力中心与滑块的中心线完全重合，则应在设计中考虑采取平衡偏心载荷的措施，但偏载力要控制在尽可能小的范围内，且偏心距离不应超过冲模的模柄尺寸。 简单工件的压力中心，与工件的重心重合，如圆孔、长圆孔、方孔和长方孔等。对称形状的冲裁件，其压力中心位于轮廓线的几何中心。 复杂形状冲裁件的压力中心确定复杂形状冲裁件的压力中心，常根据力矩平衡原理用解析计算法确定。其计算步骤为： 1.按比例将冲裁件的冲裁轮廓画出； 2.建立直角坐标系，其坐标原点虽可以任意选取，但坐标轴位置选择适当可使计算简便； 3.将冲裁件的冲裁轮廓分解为若干段，求出各段的长度、； 4.

46、确定各基本段的重心位置，即、和、； 5.计算冲裁压力中心坐标、 （10） （11） 计算如下下模板冲裁压力中心如下图所示：图7 下模板Figure 7 Template上下对称，所以压力中心位于中心线上，即，又由上式计算得。 5 连续模零、部件结构设计 5.1 凸、凹模结构设计5.1.1 凸模在多工位级进模中，凸模的种类较多，按截面来分有圆形和异形凸模等；按功用划分又有冲裁和成形凸模等。凸模的大小和长短也各异，其中有很多的是细长凸模。又由于工位数多，凸模的安装空间收一定的控制，所以多工位级进模凸模的固定方法也有很多。选用固定方法的原则是：在同一副级进模中应力求固定方法一致，小凸模和易损凸模力求

47、以快换式固定，另外还要便于装配和调整。为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：a.精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。b.防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉深作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。c. 防止转动 1.凸模的结构形式经综合考虑，选用无固定台阶式凸模，其工作部分和固定部分为等断面形式，故非常适合凸模刃口用线切割或成形磨削成形。 2.固定方式凸模在上模的正确固定应该是既要保证凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时拆装方便。因考虑

48、到冲三个方孔的凸模之间的间距小，故采用台阶式固定，如下图所示：图8 台阶式固定Figure 8 Terraced Fixed 3.凸模高度的确定 凸模长度L应根据模具的结构确定，据冷冲压模具设计与制造式（2.25），凸模长度的计算公式为： =+ （12） 式中 固定板厚度，mm； 卸料板厚度，mm； 倒料板厚度，mm； 附加长度，主要考虑凸模进入凹模的深度（0.51mm）、总修磨量（1015mm）及模具闭合状态下凸模固定板与卸料板间的安全距离（1520mm）等因素。则：=+ =24+30+8+30 =92mm 4.凸模强度和刚度校核 凸模工作时受到交变载荷作用，冲裁时受到轴向压缩作用，卸料时受

49、到轴向拉伸作用。由于冲裁时凸模刃口端面承受的轴向压力远大于卸料时受到的拉力，当用小凸模冲裁较厚或较硬的材料时，有可能因受到的压力超过模具材料的许应压力而损坏。如果凸模结构的长径比，又会因受压失稳而折断。因此在设计或选用长凸模时必须对其抗压强度和抗弯刚度进行校核，而用于一般落料或冲孔的凸模无需进行校核。 凸模端面尺寸较小时，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。此设计中圆形冲孔凸模断面面积最小，故只对其进行校核。 （1） 凸模抗压强度校核： （13）对圆形凸模，代入上式可得 （14） 式中 P冲裁力，N； S凸模最小断面面积，mm； d凸模直径，mm； t毛料厚度，mm； 毛料的抗剪强度

50、，MPa； 凸模材料的许用压应力，MPa。其中，查冲压模具与制造表9-9，知，取1200MPa，=195Mpa，则：所以 成立，即该冲孔凸模抗压强度足够。（2）凸模抗压失稳校核对于有导向装置的圆凸模不发生失稳弯曲的最大长度为： （15） 式中：临界载荷作用下，压杆（凸模伸出固定板）的“许用长度”，mm； E弹性模数，MPa，对模具钢E=（2.12.2）×； J凸模最小断面的惯性矩， ，圆形凸模，； K安全系数，通常取K=2-3； 与支承情况有关的长度系数。 代入数值验算得凸模失稳曲应力足够。5.1.2 凹模1.凹模型孔的结构类型据冷冲压模具设计与制造，选取直壁式刃口凹模，刃口强度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不变，对冲裁间隙无明显影响，适合于冲裁形状复杂、精度要求高，以及厚度较大的零件。但是由于在型孔内容易聚集零件或废料，因而推件力大。如果刃口周边有突变的尖角或有窄悬臂伸出，由于应力集中，有可能在脚部产生胀裂，因此对凹模和凸模的强度都带来不利的影响。同时，由于摩擦力增大，对孔壁的磨损深度增大，故刃磨层较厚，致使凹模的总寿命缩短。2.凹模外形尺寸的确定据冷冲压模具设计与制造式