自行车脚蹬外板复合模毕业论文

1、2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）摘 要我的毕业设计是冲压复合模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中的自行车脚蹬外板中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，在设计中我要考虑到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂

2、的工作，所以在设计时要不断的改进直到符合要求。关键词：翻边 工艺性 复合模 ABSTRACTMy graduation project is the design of the compound die stamping, stamping die separation or forming the sheet metal workpiece processing methods. Molds, production of large quantities of, and the mold can ensure dimensional accuracy and product quality

3、stamping products, mold design and manufacture the main consideration to the mold design can meet the design of parts of the process, whether the processing of qualified parts, as well as subsequent maintenance and storage is reasonable. In the design of the bicycle pedal outer plate, not only to ma

4、ke the parts made to meet the work requirements, but also to ensure that its service life.Second, the design must also consider its actual working environment and the design task must be completed, in the design, I have to take into account a lot about my knowledge of mold design, including the occa

5、sion of its use, appearance requirements, from here you can know the moldthe design is a very complex task, so in the design of continuous improvement until you meet the requirements.KEY WORDS: flanging、craft、 composite modulus 前 言在本次设计中我所设计的是自行车脚蹬外板复合模，此模具为小型大批量生产，因此对模具的寿命和精密度要求都很高，所以在设计的任务主要是模具类型的

6、选择和工作部分的制造，模具制造时的材料选择，在满足模具工作负载的前提下尽量采用价格低廉的材料，多采用先进的模具材料，这样不仅能设计和制造出合格的模具，也能充分得利用现代科技为工业的发展提供技术支持，在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。我所设计的题目是个小型的冲压模具，其质量和体积和大型的汽车覆盖件来比都是不能相比的，所以就要结合本零件的特点找出适合它的设计理念和设计思路，这样就不会产生设计出的模具无法使用或生产出的零件无法满足其使用性能等致命问题的出现。结合我国近年来模

7、具的发展历史，虽然在设计制造方法和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，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。所以我所设计的模具要考虑到更多的方面，结合我国的实际国情，和本公司的具体情况，多方考察找到适合自己特点的地方，这样不仅可以设计出合格的模具产品，还能提高自己的能力。 复合模具和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。近年来随着数控技术的不断推光和高技能人才的不断出现，我国的模具市场整体上还能满足大多数企业的需求，但是很多的关键

8、技术和国外相比起来还是有很大差距的，这就要求我在引进国外模具的同时要更大程度的把技术也引进过来。 但总体上和国外的模具相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，我还有相当长的一段路要走，这就要求我的模具设计人员在工作中要刻苦努力，不断创新，打造属于自己的品牌，所以需要我更多的努力去奋斗！ 目 录第1章 绪论1.1 冲压的概念、特点及应用.11.2 冲压的基本工序和模具的分类.21.3 冲压技术的现状及发展方向.4第2章 零件的工艺性分析和工艺方案确定2.1 零件的工艺性分析.10 2.2 零件的工艺方案确定.10 2.3 排样、搭边.11 2.4 条料宽度、进距、材料利用率.13第3章 落

9、料浅拉深复合模具的结构设计 3.1 落料浅拉深的相关计算.143.2 冲压设备的选择.163.3 确定模具的压力中心.163.4 确定凸、凹模尺寸.16 3.5 卸料橡胶和弹簧的选择.19 3.6 模具结构设计.20第4章 翻边冲孔模复合模的结构设计4.1 翻边冲孔的相关计算.224.2 冲压设备的选择.264.3 确定模具的压力中心.264.4 确定凸、凹模尺寸.264.5 弹簧的选择.284.6 模具结构设计.29第5章 模具的装配、调试和检测5.1 模具的装配.305.2 冲裁模具的调试.315.3 模具的检测.32第6章 模具材料的选用要求和选用原则6.1 冷冲模材料的选用要求.346

10、.2 材料的选用原则.34总结.36参考文献.38致谢.40第1章 绪 论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压

11、工艺就无法实现。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素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑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

12、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。冲压加工在现代工业生产中，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

13、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，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多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。1.2冲压的基本工序和模具的分类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

14、和断面质量的冲压（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。冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模工序组合程度, 产品的加工方法三方面来分类。 （1）根据工作性质分类：a.冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 b.弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 c.拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 d.成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生

15、局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 （2）根据工序组合程度分类：a.单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 b.复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 c.级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 d.传递模 综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系统，实现产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低产品的生产成本，节俭材料成本，并且质量稳定可靠。（3）依产品的加工方

16、法分类：依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。 a. 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。 b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。 c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。 d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模

17、。 e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。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。 1.3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。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

18、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。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济

19、的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种

20、先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(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CA

21、D/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

22、水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。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1500040000r/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（工件只升高3摄氏度）、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

23、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，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm /min，加工精度可达1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也

24、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。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以C

25、AD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(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

26、；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。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。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

27、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。(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

28、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

29、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。第2章零件的工艺性分析和工艺方案确定自行车脚蹬外板工件名称:自行车脚蹬外板生产批量:大批量材料:10F,厚1.5mm未注公差:按IT14级确定零件图如图2.1所示图2.1零件图2.1零件的工艺性分析本工件的外形和两个的孔,属于落料-冲孔工序,中间带有凸台的孔,可以采用两种方法冲压.第一

30、种是先作浅拉深,然后从底部冲孔,在进行拉深时,圆锥部位的材料一部分是从底面流动得来的,另一部分要从主板上流动而来,而后者若材料流动留有余量,就要增加工件排样的步距,从而造成材料消耗增加.第二种是先冲预定孔,在进行冲压.此则属于翻边工序.翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长,使材料变薄;而在径向材料长度几乎没有变化,既材料在径向没有伸长,因而不会引起主板上的材料流动,在排样时按正常冲裁设计的搭边值即可,可节省材料,该零件长年生产,若采用单工序模制造工序多且生产率低,故采用复合模，最外面外缘如果用翻边的话属于外缘翻边，又由于该工件外形是非规则几何图形，翻边比较麻烦且耗费材料较多，所

31、以采取潜拉深。冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。1.冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角；2.冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽；3.腰圆形件，圆弧半径R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样，如圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生；4.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小；5.冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不宜太短。2.2零件的工艺方案确定该工件包括冲孔、翻边、落料、拉深四个基本工序，可有以下二种工艺方案。

32、方案一：先冲孔，后翻边，再落料，再拉深，采用单工序模生产；方案二：落料翻边复合冲压，后冲孔翻边复合冲压，采用复合模生产；结合本零件的特点，经过对模具的分析可以得出，采用复合模生产比较适合本零件的生产。2.3 排样、搭边：设计复合模时，首先要考虑条料的排样。本工件的形状是两头小中间大，直接排样时材料利用率低，应采用直队排样示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料，常用的排样方法有三种：1.有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高；2.少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局

33、部搭边的在；3.无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。根据本零件的特点，适合采用有废料直排的方式,这样不仅使冲出的零件达到要求，有可以尽可能大的提高材料的利用率。排样如图2.2所示图2.2排样图查表1得：搭边值a=2.5; ;表1 最小搭边值表条料厚度t/mm搭边值/

34、mm圆形工件矩形件矩形件 L50aa1aa1a a10-0.251.21.01.51.21.8-2.61.5-2.50.25-0.51.00.81.21.01.5-2.51.2-2.20.5-1.00.81.01.01.21.8-2.61.5-2.51.0-1.51.31.21.51.22.2-3.21.8-2.81.5-2.01.51.31.81.52.4-3.42.03.02.4条料宽度、进距、材料利用率条料宽度B：进距h：材料利用率：=nA/bh100%（一个进距的材料利用率） (2.1) 式中：A-冲裁件面积（包括内形结构废料）； n-一个进距冲裁件数目； B-条料宽度； H-进距。=

35、 nA/bh100%=（12206.6）/（8243.5）100% (2.2) =61.86%第3章 落料浅拉深复合模的结构设计3.1 落料浅拉深的相关计算(1)落料面积计算：(2)落料周长计算：(3)落料力计算： (3.1)式中： 冲裁件周长mm 材料厚度mm 材料抗剪强度Mpa查表得： (4)拉深力计算： (3.2)查表得：=420 Mpa K=1.25(5)推料力计算： (3.3)式中：卡在凹模洞口的工件数目推料力因数 冲裁力 查表2得：=0.05 表2卸料力推件力和顶出力因数料厚/mmK卸K推K顶钢0.10.06 0.090.10.140.1 0.50.04 0.070.060.060

36、.5 2.50.0250.060.050.062.5 6.50.02 0.050.0450.056.50.015 0.040.0250.03铝、铝合金0.03 0.080.03 0.07纯铜、黄铜0.02 0.060.03 0.09(6)卸料力计算： (3.4)式中： 卸料力因数 冲裁力 查表2得：=0.06 (7) 顶料力计算： (3.5)式中： 顶料力因数 冲裁力 查表2得：=0.063.2冲压设备的选择： 根据计算结果查表得冲压设备为J23-40来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力： 滑块行程： 最大闭合高度：连杆调节长度： 立柱距离：工作台尺寸： 3.3确定模具的压力中心：

37、分析零件图得知：该工件的压力中心就是 圆的圆心。3.4 确定凸、凹模尺寸(1)落料凸凹模尺寸：查表3得间隙值：；。表3 初始双面间隙值表材料厚度t/mm08、10、35 09M2、Q235Q34540、5065MnZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin最小合理间隙值0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.

38、0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.180-1.50.150.2100.1700.2400.1700.240-1.750.2200.3200.2200.3200.2200.320-2.00.2460.3600.2600.3800.2600.380-查表4得：;；查表5得：X=0.25表4圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表公称尺寸凸模制造公差凹模制造公差18.1

39、8-.30-.80-.120-.表5 系数x材料厚度t/mm非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5冲件公差/mm10.360.161-20.420.202-40.500.244-50.600.30校核：；满足条件对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工法，其凸凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中未标注公差尺寸，查表得其极限偏差：；。查表得：当时X=0.5；当时X=0.75;按公式 (3.6) (2)凹模厚度：H=Kb式中：b-凹模孔的最大宽度（mm）； K因数； H=Kb=66 0.5=33mm3.5卸料橡

40、胶和弹簧的选择(1)卸料橡胶的设计计算： 1) 橡胶的自由高度 （3.54.0) (3.7) (3.8) 故26.2530mm2）橡胶装配高度（0.850.9) mm； (3.9)橡胶断面面积在模具装配时按模具空间大小确定。(2)弹簧选择：1）根据模具结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的顶力为2）根据与压力：和模具结构尺寸查表初选序号7883号弹簧，其最大工作负荷。 3）弹簧的校核：S1 S总S预+S工作+ S修磨 (3.10)式中:S1 -弹簧允许的最大压缩量(mm); S总-弹簧需要的总压缩量; S预-弹簧的预压缩量; S工作-卸料板或推件块、压边圈的工作行程; S修磨-模具的修磨量或调整量,

41、一般取46。 S工作=t+1=1.5+1=2.5mm (3.11) S总S预+S工作+ S修磨=5+2.5+10=17.5mm (3.12) S1=80-60.2=19.8（78号） 所以7883号弹簧均满足S1 S总， 经分析选78号弹簧最合适。弹簧尺寸：外径D=55mm 钢丝直径d=9mm 自由高度H0=80mm 装配高度H2=H0-S 预=80-10=70mm3.6 模具结构设计在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用中间导柱的导向方式，提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，故该级进模采用中间导柱的导向方式。在冲压过程中常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱

42、导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。对角模架：由于导柱安装在模具的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、级进模；后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构；中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料；四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点

43、，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件；导柱选用滑动导柱，模架采用后侧导柱模架，送料和操作比较方便。为防止装模时，上无转装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等：导柱分别为导套分别为上模座：320 20050下模座：320 20060模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。上模垫板厚度取固定卸料板厚度凸模厚度H=33mm下固定板厚度取模具的闭合高度H=195mm第4章 翻边冲孔复合模的结构设计4.1翻边冲孔的相关计算(1)计算翻边前的毛坯孔径：根据工件图计算翻边前毛坯孔径，称为底孔孔径，底孔周边材料

44、在翻边时材料没有径向流动。在分析它的横截面时，可把它看作弯曲。既如图3.1红线所示的部位。翻边后移动到实线位置，而其长度不变，前后两部分中心线长度相等。这与弯曲材料展开的计算是相同的。计算时应按点划线的圆弧和直线，通过几何关系计算其长度，先计算BC段长，先用做图法求出点划线上的B点、C点的位置。在直角三角形BDC中，用勾股定理计算BC长。具体计算可以参照图4.1。 图4.1 工艺孔的确定图有以上分析，EC应是AB和BC的和。因此，计算出底孔所需的直径为：考虑到翻边后还有冲裁孔，故留有余量，将工艺孔定为.校核变形程度。材料翻边过程是底孔沿着圆周方向被拉伸长的过程，其变形量不应超过材料的伸长率，否

45、则会出现裂纹。用变形前、后圆周长之比，表示变形程度。在翻边计算中称其为翻边系数m，即： （4.1）式中 翻边前的孔径（mm）；翻边后的孔径（mm）。按表6可知允许的m值为0.72，因此计算出的值比m大，即设计合理。翻边时不会出现裂纹。表6 一些材料的翻边系数退火材料翻边系数KKmin白铁皮.黄铜t.-mm.铝t.-mm.硬铝.软钢t.-mm. (2)翻边力计算： （4.2）式中，翻边力（N）； 板料厚度，t=1.5mm； 翻边前孔径（mm）；查表得： 在计算翻边力时，翻边孔径取实际孔径值与翻边所需孔径相比缩小1.92mm，则也应缩小1.92mm，翻边后的实际孔径应为17.08mm。故将d=15

46、mm，D=17.08mm代入上式中，则：(3)冲裁力计算： （4.3）式中： 冲裁件周长mm 材料厚度mm 材料抗剪强度Mpa查表得：1)冲2个孔时的冲裁力2)冲孔时的冲裁力3)冲孔时的冲裁力： (4)卸料力计算; （4.4）式中： 卸料力因数 冲裁力 查2表得：=0.05(5)推料力计算: （4.5）式中：卡在凹模洞口的工件数目推料力因数 冲裁力 查表2得：=0.05(6)顶料力计算 （4.6）式中： 顶料力因数 冲裁力 查表2得：=0.064.2 冲压设备的选择根据计算结果查表得冲压设备为J23-16来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力： 滑块行程： 最大闭合高度：连杆调节长度

47、： 立柱距离：工作台尺寸： 4.3 确定模具的压力中心分析零件图得知：该工件的压力中心就是 圆的圆心4.4 确定凸、凹模尺寸冲裁凸、凹分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料冲孔表中： 分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm） 分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm） 分别为凸、凹模的制造公差 制件的制造公差（mm） 最小合理间隙值（mm） x 磨损系数 (1)冲2个孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；(2)冲孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；(3)冲孔的凸模尺寸：查表得：X=0.5:；(4)翻边模具尺寸如图 图4.2翻遍模具图图中凸凹模的尺寸是由零件图尺寸计算得出的

48、。圆角尺寸R2mm是翻边工艺的需要；此处若设计为尖角，将使材料难以流动，导致板料发生撕裂；圆角值选的过大，会给下一步的整形增加难度，故选用R=2mm。4.5弹簧选择（1）根据模具结构初定5根弹簧，每根弹簧分担的顶力为（2）根据与压力：和模具结构尺寸查表初选序号6267号弹簧，其最大工作负荷。（3）弹簧的校核：S1 S总S预+S工作+ S修磨 （4.7）式中:S1 -弹簧允许的最大压缩量(mm); S总-弹簧需要的总压缩量; S预-弹簧的预压缩量; S工作-卸料板或推件块、压边圈的工作行程; S修磨-模具的修磨量或调整量,一般取46。 S工作=t+1=1.5+1=2.5mm （4.8） S总S预+S工作+ S修磨=5+2.5+7=14.5mm （4.9） S1=50-36.1=13.9（62号不行） S1=70-49.3=20.7 （63号） 因为6367号弹簧均满足S1 S总经分析选64号弹簧最合适。 弹