吊耳朵冲压模具设计

1、摘要本次设计了一套冲压模具。首先要对冲压模具进行工艺分析，经过工艺分析和对比确定模具架及压力机，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在说明书中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，对冲压件的工艺分析，工艺方案的确定。通过，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配

2、图。关键字：冲压；工艺:模具结构AbstractA molding tool for designing a set ofly hurtling bore, fallinganticipating.Want to proceed the craft analysis to the washer first,analyze through craft with contrast certain molding tool a model numberfor and pressure machine, making sure pressure machine.Analyze again towash

3、 to press a molding tool for processing apply the type the choiceamolding tool for needing design.Get a molding tool for will designing typeempress expresses out each work zero parts design process of the moldingtool.In text file the first part, described to wash the developmentcondition that press

4、the molding tool primarily, explain to wash theimportance that press the molding tool and the meaning of this design,to craft that washing and pressing the piece analyzes, the craft projectreally settles.Pass, line upthe design of the kind diagram to the spareparts, complete the calculation of the m

5、aterial utilization.Proceed againthe calculation that wash cut the craft dint with wash to cut mold workpart of designs calculation.Finally to the design of the main the partsof zero with the choice of the standard piece, draw for this design moldingtool to take shape the offering with the molding t

6、ool according to, andfor assemble each size of diagram offering according to.The design projectpassing before draws an each spare parts of molding tool diagram withassemble the diagram.Keyword:Wash to press;Fall to anticipate to hurtle the bore;Moldingtool construction目录摘要1Abstract2目录3第 1 章 绪论61.1 中

7、国冲压模具现状61.1.1 模具 CAD/CAM 技术状况61.1.2 模具设计与制造能力状况71.2 冲压模具的发展重点与展望81.2.1 冲压模具产品发展重点。81.2.2 冲压模具技术发展重点。91.3 中国冲压模具发展趋势9第 2 章 零件的分析102.1 零件的工艺性分析102.1.1 材料102.1.2 结构形状112.1.3 尺寸精度112.2 工艺方案分析112.2.1 方案种类112.2.2 方案的比较112.2.3 方案的确定122.3 弯曲工艺计算12第 3 章 模具间隙和凸凹模尺寸的确定133.1 模具间隙的确定133.1.1 间隙对冲裁件尺寸的精度的影响133.1.2

8、 间隙对模具寿命的影响133.1.3 间隙对冲裁力的影响133.1.4 间隙值的确定143.2 凸凹模尺寸15第 4 章 冲载力和压力中心的计算194.1 压力中心的计算194.2 设备的选择20第 5 章 排样设计21第 6 章 模具总体设计246.1 精度与定位246.2 模具的导向装置246.3卸件、卸料设计256.4 支承与紧固25第 7 章 模具的寿命267.1 模具的失效形式267.2 提高模具寿命的途径28结论与展望31致谢32参考文献33第 1 章 绪论1.1中国冲压模具现状根据考古发现，早在 2000 多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方

9、面的成就在世界领先。1953 年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于 1958 年开始制造汽车覆盖件模具。我国于 20 世纪 60 年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了 300 多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12 m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到 Ra1.5 m 的精冲模，大尺寸（ 300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高

10、的水平。1.1.1 模具 CAD/CAM 技术状况我国模具CAD/CAM 技术的发展已有 20 多年历史。由原华中工学院和武汉 733厂于 1984 年共同完成的精冲模CAD/CAM 系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM 系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986 年共同完成的冷冲模CAD/CAM 系统是我国自行开发的第一个冲裁模 CAD/CAM 系统。上海交通大学开发的冷冲模 CAD/CAM 系统也于同年完成。20 世纪 90 年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用 CAD/CAM 技术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为CIMS 应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依

11、托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具 CAD/CAPP/CAM 集成系统于 1996 年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和 CAD/CAM 软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997 年一汽引进了板料成型过程计算机模拟 CAE 软件并开始用于生产。模具 CAD/CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统。如美国 EDS 的 UG，美国 Parametric Techn

12、ology 公司的Pro/Engineer，美国 CV 公司的 CADS5，英国 DELCAM 公司的 DOCT5，日本 HZS 公司的 CRADE 及 space-E，以色列公司的 Cimatron，还引进了 AutoCAD、CATIA 等软件及法国 Marta-Daravision 公司用于汽车及覆盖件模具的 Euclid-IS 等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了 CAD/CAM 技术。DL 图的设计和模具结构图的设计均已实现二维 CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型 CAE 软件方面，

13、除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维 CAD 模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着 RPM 应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产

14、中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。1.1.2 模具设计与制造能力状况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。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国

15、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。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，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。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC 技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型

16、面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD 处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。1.2冲压模具的发展重点与展望发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可分为产品重点、技术重点两个方面来研究。1.2.1 冲压模具产品发展重点。冲压模具共有 7 小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产

17、需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度1.2.2 冲压模具技术发展重点。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广 CAD/CAE/CAM 技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具 CAD、CAM 技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化

18、方向发展，并提高模具 CAD、CAM 系统专用化程度。为了提高 CAD、CAE、CAM 技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度 1 m 以下和表面粗糙度Ra0.1 m 的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术

19、等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。1.3 中国冲压模具发展趋势根据国内和国际模具市场的发展状况，以及未来我国的模具行业做出调整后，将呈现出十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模具的比例将不断提高；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大。这就是我国

20、模具行业未来的发展趋势。第 2 章 零件的分析2.1零件的工艺性分析零件图及相关尺寸见图2.1.1 材料垫片零件材质为：35 号钢，厚度为4mm；属于普通碳素纲，具有良好的冲压性能。由资料1查表得抗拉强度s b =375500Mpa，屈服极限ss =245MPa，弹性模数 E= 207 ´103 MP，伸长率s5 =25%，抗剪强度为=310380Mpa。2.1.2 结构形状该零件的结构相对有些复杂，但其属于薄板件，对称结构，比较规则，结构相对而言不算太大，适合冲压加工。2.1.3 尺寸精度由于本零件给定的尺寸精度一般，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的 IT12 级查2

21、得各尺寸的公差结论：该冲裁件的材料 35 号钢，是普通碳素结构钢，具有较好的冲压性能，年生产 10 万件，为大批量生产，故比较适合冲裁加工。2.2工艺方案分析2.2.1 方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：落料,弯曲,冲孔,采用单工序模生产。方案二：落料,弯曲,冲孔冲压,采用级进模生产。方案三：采用落料弯曲同时进行的复合模生产,单工序冲孔。2.2.2 方案的比较方案一，模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生

22、产需要。故而不选此方案。方案二，级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量，小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，进而也排除此方案。方案三，只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸、制造相对前面两种方案都有比较好。2.2.3 方案的确定综上所述，本套采用方案 3。2.3弯曲工艺计算（1）无圆角半径（较小）的弯曲件（r0.5t）根据毛坯与制件等体积法计算。（2）有圆角半径（较大）的弯曲件（r>0.5t）根据中性层长度不变原理计算。因为 r=2>0.5t=0.5*

23、2=1mm,属于有圆角半径(较大)的弯曲件.所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算 .视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算.LZ=l+A该零件的展开长度为Lz=45*2+38+1.57x(6+4x0.36)139.68(mm)以上格式中P-中性层曲率半径,mm;k-中性层位系数,查表得 k=0.38r-弯曲内弯曲半径,mmt-弯曲件材料厚度,mmLZ弯曲件的展开长度,mma弯曲中心角-弯角第 3 章 模具间隙和凸凹模尺寸的确定3.1模具间隙的确定3.1.1 间隙对冲裁件尺寸的精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值

24、越小，则精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。影响偏差值的因素有：凸模与凹模间隙、材料性质、工件形状与尺寸。其中主要因素是凸模、凹模间的间隙值。上述因素的影响是在一定的模具制造精度前提下讨论的。若模具刃口制造精度低，则冲裁件的制造精度也就无法保证。所以，凸、凹模刃口的制造公差一定要按工件的尺寸要求来决定。此外，模具的结构形式及定位方式对孔的定位尺寸精度也有较大的影响。3.1.2 间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响。间隙是影响模具寿命诸因素中最主要的因素之一。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间

25、隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面与材料间的摩擦减小，并减缓由于受到指责和装配精度限制而出现的间隙不均匀现象的不利影响，从而提高模具寿命。3.1.3 间隙对冲裁力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉力应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520左右时，冲裁力的降低不超过 510。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模上卸料和从凹模里推出零件都省力，当单边间隙达到材料厚度的 1525左右时卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增

26、大。3.1.4 间隙值的确定由以上分析可见，凸模、凹模间间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求、所需冲裁力小、模具寿命高。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙值增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Cmin。确定合理间隙的方法有理论确定法与经验法。1.理论确定法理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合，以便获得良好的断面。2.经验确定法根据近年来的研究与使用经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对尺寸精度、断面垂直度要求高的制件应选用较小间隙值，对断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应

27、以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可用较大间隙值本论文设计的产品经查冲压工艺与模具设计书中表 2.2.3 得：材料为08F 钢，厚度为 0.8 的铁芯片间隙值为：Zmin=0.072；Zmax=0.104V 形件弯曲时，凸、凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但在模具设计中，必须考虑到要使模具闭合时，模具的工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质量。U 形件弯曲时必须合理确定凸、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具的寿命。U 形件凸、凹模的单面间隙值一般可按下式计算：Z2 = t + D + Ct ；

28、式中：Z/2凸、凹模的单面间隙；t板料厚度的基本尺寸；基本尺凸模偏凹模偏基本尺凸模偏凹模偏寸差差寸差差 180 180.0200.0200.0300.045260 260 18300.0200.0250.0360.05036030800.0200.030 360 0.0400.060板料厚度的正偏差；C根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数，其值按表 4-16 选取。表-5 间隙系数 C 值（单位 mm）当工件精度要求较高时，间隙值应适当减小，可以取 Z/2=t。查有关资料板料厚度的正偏差为D = 0.15mmZ由公式可得：2= t + D + kt = 2 + 0.15 + 0.05

29、0; 2 = 2.25mm3.2凸凹模尺寸凸模与凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证。因此正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。冲裁时凸、凹模的制造公差由2得表 2.2，如下：表 2.2凸、凹模的制造公差零件的冲孔基本尺寸为 18 之间，故取凸模偏差为0.020mm，凹模偏差为0.020mm。1、根据冲孔落料的特点落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，故落料模以凹模为设计基准，先确定凹模的尺寸，再按照间隙值确定凸模刃口尺寸；冲孔时孔径的尺寸取决于凸模的尺寸，故冲孔模以凸模为设计基准。2、先考虑凹、凸模的磨损凹、凸模在冲裁过

30、程中有磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模尺寸磨损使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能提高模具使用寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。3、刃口制造精度与工件精度的关系凹、凸模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凹、凸模间隙值，保证模具的一定使用寿命。由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。冲孔：凸模刃口尺寸： d p= (d + KD)0-Tp（2.5）d凹模刃口尺寸： d= (d + KD + Z)+T（2.6）50

31、0 80 0.0250.0351205000.0500.070 120 0.0300.040180dmin 0式中：d冲孔件豁孔的最大极限尺寸（mm）；dp 冲孔凸模基本尺寸（mm）；T 凸模刃口制造公差，可按 IT8 选用（mm）；p制件公差（mm）；K系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。查2得，详见上表 2.3；dd 冲孔凹模基本尺寸（mm）；Zmin 最小合理间隙（mm）。落料：凹模刃口尺寸： Dd= (D - KD)-Tp（2.7）0凸模刃口尺寸：D= (D - KD - Zpmin)0-Tp （2.8）式中： D 落料件的最小极限尺寸（m

32、m）；Dp落料凹模基本尺寸（mm）；Dd 落料凸模基本尺寸（mm）。采用凸凹模分开加工时，为了保证凹凸模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差。因此，造成冲裁制造困难。为了保证凹、凸模间一定的合理间隙，必须满足关系式d+d£ Z- Z，pdmaxmin这对于Z、 Zmax差值很小时，将使凹、凸模刃口尺寸公差值更小，给凹、凸min模的制造带来困难。这种情况必须采用配合加工配合加工就是先按设计尺寸制造一个基准件，然后再根据基准件的实际尺寸，按要求的间隙值配制另一件。对于冲制薄材料的冲裁，或冲制复杂形状的工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的方法加工。落料时应以凹模为基准

33、件，根据凹模的实际尺寸按最小合理间隙配置凸模。冲孔时应以凸模为基准件配制凹模。凸、凹模工作部分尺寸主要是指弯曲件的凸、凹模的横向尺寸。当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差应根据工件尺寸、公差、回弹情况以及模具的磨损规律而定。1）弯曲件标注外形尺寸L= (L - 3 D)+dd凹模尺寸为d40间隙 Z/2）2) 弯曲件标注内形尺寸L= (L + 3 D)0凸模尺寸为p4-dp凹模尺寸为L= (L+ Z )+dd（或凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保重单dp0面间隙 Z/2）式中：LU 形弯曲件基本尺寸，

34、mm；L、L 凸、凹模工作部分尺寸，pdmm；D 弯曲件公差，mm； d、d凸、凹模制造公差，选用 IT7IT9 级pd精度，mm；Z/2凸、凹模单面间隙。由弯曲件图可以看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，则按未按公差 IT14 级来处理，查表得弯曲件公差D = 0.52mm ，凹模制造公差dd，选用 IT9 级精度d= 0.052mm，凸模制造公差d，选用IT8 级精度d= 0.033mm 。dpp当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时，取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 r 。由前面所述，该min凸模尺寸为 L= (L- Z )

35、0pd-d（或凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保重单面p工件的相对弯曲半径等于最小相对弯曲半径，那么，凸模的圆角半径应等于工件内侧圆角半径，即 R = 2mm 。t凹模圆角半径的大小不会直接影响到弯曲件的圆角半径，但是过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。另外，凹模两侧的圆角半径必须相等，否则会引起板料偏移。在实际生产中通常根据材料厚度选取凹模圆角半径：当t £ 2mm, R= (3 6)ta；t = 2 4mm, R= (2 3)ta；t > 4mm, R= 2ta。因此，取 R= 2mm 。a第 4 章 冲载力和压力中心的计算4.1压力中心的

36、计算冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常、平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机的滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴心线重合。否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常的磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲裁件质量和模具寿命，甚至损坏模具。因此，设计冲模时应正确计算出冲模时的压力中心，并使压力中心与模柄轴心线重合，若因冲裁件的形状特殊，从模具的结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。图 3.3 冲裁件由于该冲件属于对称

37、形状的零件，所以压力中心为于刃口轮廓图形的几何中心上。公 称 压 力滑块行滑块行程次数型号/KN程/mm/nmin-14.2设备的选择冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：1） 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；2） 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；3） 冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4） 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。由表 9-3 查得，落料时的压力机应选标

38、称压力为 800×103N 的开式曲柄压力机 J23-80。表 3.1开式曲柄压力机 J23-80 主要技术参数J23-80最大闭合高度/mm800闭合高度调节量/mm13060工作台尺寸/mm 长×宽380100800×540垫板厚度工作台板厚模柄孔尺寸（直径×深度）/mm度/mm/mm10010060×75排样概念优缺点及适用范围方式有废沿零件的全部外形冲这样排样材料利用率较低，但制件质量和精度均料压四周有一定的余量能得到保证，冲模的寿命相应提高，多用于形状复杂排样制件精度要求较高的制品冲压少废沿制件部分外形冲压，这种排样材料利用率较高，具

39、有一次能冲压多个料a 或a也就是12只能有一制件和简化模具结构 降低冲压力等优点。排样个。但只能保证一个方向的制件精度。无废在整个冲压过程中只这种排样材料利用率最高但制件的冲压精度差，料有料头料尾和结构废料。多用于冲压精度要求不高，且比较贵重的材料冲压。第 5 章 排样设计在冲压零件的成本中，材料费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)根据零件实际情况，采用有废料排样法：如，沿制件的全

40、部外形轮廓冲压，在制件之间及制件与条料侧 边之间 ，都有工艺余料 (称搭边)存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。排样方式的确定：材料圆件及 r>2t 的矩 形 件 边 长矩 形 件 边 长厚度圆角l<50mml>50mm 或圆角 r<2t排样表 1 搭边 a 和 a1 数值(低碳钢)t工件间 a1a侧面工件间 a1a侧面工件间 a1侧面a3.01.82.01.01.82.01.8

41、2.01.82.02.02.22.02.83.03.54.03.04.04.5105.00.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t表 4-2各材料搭边系数材料系数材料系数中等硬度的0.9软黄铜1.2钢0.8铝1.31.4硬钢青铜及硬黄11.111.2非金属（皮革、硬纸板）1.52铜硬铝衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为：nA = BL ×100%（4.5）=（9990）/（9

42、4×145）=73.3%式中： 材料利用率n张板料（或帯料、条料）上冲件的数目A整个冲裁件的实际面积L板料长度B板料宽度第 6 章 模具总体设计通常，模具是由机械零、部件，通用机构和功能元件构成。因此，其整体构造设计方法和原理，与通用机械设计的方法和原理基本上是相同的。但是，由于其使用功能和作用对象即使金属和非金属材料，加工成形为合格的制件（冲件、塑件、锻件等），而且，每副模具只能用于加工成形一种特定的制件，专用性强，是一种专用成形工具。因此，模具设计具有以下特点和要求.6.1精度与定位精度概念和意识，是模具设计人员须建立的基本概念和意识。模具精度包括模具整体组合和零、部件的位置与形

43、状尺寸精度、配合精度与定位精度。如冲模的冲裁间隙值及其均匀性等，均需由凸模与凹模的形状、位置精度、导向装置的位置与配合精度保证。因此，在模具设计时需进行严格的尺寸精度设计与计算。同时，还须考虑零、部件的制造工艺性和工艺精度，以保证模具的精密性能和可靠性。由于本零件给定的尺寸精度都较低，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的 IT12 级进行设计计算。因为该模具采用的是条料。而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。如下图所示:6.2模具的导向装置模具运动方向的导向，是由导向装置来保证的。同时，导向装置对模具间隙的均匀性，精确合模运动还起定位的作用。导向装置常用的有，导柱与导套组成的导向装置

44、（含滑动和滚动配合）；导板导向装置（含一般导板副和自润滑导板副），主要用于大型冲模，滑块与导轨组成的斜抽芯导向；冲模送料的导料板导向等四种。模具运动方向的导向装置，由于起着精密导向和精密定位作用，所以要求精度高，导向刚度好等，常采用过定位导向。由于本设计零件的相关部位的精度要求较高，且相对行程较大故采用导柱导套导向，且，相应导向均已标准化。如下图所示:6.3卸件、卸料设计冲模的卸料，通常采用在凹模上设计漏料孔漏料，在凸模上设计打料机构或设计气孔，用压缩空气吹料等方法。所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。如下图所示:6.4支承与紧固模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或动模）和下模座（

45、或定模）两部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件。模座也是送料机构、抽芯机构的支承部件。另外，凸模垫板、固定板及卸料板的支承配件等均是具有一定功能的标准支承零件。模具的固定和连接，分刚性和弹性两种。通常采用螺栓、定位销进行刚性固定和连接方法。其中压料、卸料板则采用弹性连接，上模座（或动模）与下模座（或定模）之间连接方式是由导柱和导套等导向装置，使在进行合模运动时相连接，以完成制件的加工成形。如下图所示:第 7 章 模具的寿命模具的寿命是指模具能够生产合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循环次数或所生产的制件数量来表示。模具在使用过程中，其零件将由于磨损或损坏而失效。如果磨损或损坏

46、严重，导致模具无法修复时，模具就应报废。如果模具的零件都具有互换性，零件失效后能够得到更换，那么模具的寿命在理论上将是无限的。但是，模具在长时间使用后，零件趋于老化，故障概率大大增加，修理费用随之增加，同时模具经常需要修理会直接影响制件的生产。因此，当修理模具在经济上并不合理时，也应考虑将其报废。模具在报废前所完成的工作循环次数或所生产的制件数量称为模具的总寿命。除此以外，还应考虑模具在两次修理之间的寿命，如冲裁模的刃磨寿命。在设计和制造模具时，作为用户都会提出关于模具寿命的要求，这种要求称为模具的期望寿命。确定模具的期望寿命应综合考虑两方面的因素：一是技术上的可能性；二是经济上的合理性。一般

47、而言，当制件生产批量较小时，模具寿命只需满足制件生产量的要求就足够了，此时在保证模具寿命的前提下应尽量降低模具的成本；当制件为大批大量生产时，即使需要很高的模具成本，也应尽可能地提高模具的使用寿命和使用效率。7.1模具的失效形式模具失效的基本形式有五种，即磨损失效、疲劳失效、热疲劳失效、塑性变形失效和断裂失效。磨损失效模具在使用时的磨损是不可避免的，使用时间越长，则磨损量也越大，磨损就越严重。磨损的形式有磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等。判断模具是否因磨损而失效的主要标准是制件的尺寸精度，当制件的尺寸超出允许的公差范围时即宣告模具失效。如果模具的磨损导致制件的表面质量严重下降，那么制件

48、的表面质量要求也是判断模具是否失效的依据。冲裁模的凸、凹模刃口由于磨损而逐渐钝化，严重时将显著地劣化模具的工作条件和制件的质量。制件的毛刺高度随着凸、凹模刃口的钝化而逐渐增高，因而可以作为判断凸、凹模刃口钝化程度的标志，当毛刺高度超过规定值时，表明刃口钝化严重，需要重新刃磨刃口后模具才能继续使用。疲劳失效模具一般都以间歇工作的方式进行工作，频繁的反复加载和卸载使模具受力零件处于交变应力作用下。模具使用一段时间后，由于交变应力的作用，在零件表面或内部存在微观缺陷及应力集中的部位将会萌生许多微裂纹。模具继续使用时，这些微裂纹将逐渐扩展，当微裂纹扩展到一定程度时，模具零件的承载能力被严重削弱，最终导致模具开裂或破损。热疲劳失效热加工模具一般都在急冷急热条件下工作。当模具零件急剧受热时，温度较高的表层材料的受热膨胀受到温度较低的内层材料的约束，使表层材料产生压应力；当模具零件急剧冷却时，温度较低的表层材料的冷却收缩又受到温度较高的内层材料的约束，使表层材料产生拉应力。在工作一段时间后，这种循环热应力将使模具零件表层材料出现许多细小的裂纹，导致模具失效。热疲劳裂纹的形状有网状、放射状、平行状等。塑性变形失效当模具零件承受的载荷使零件内部的应力超过其自身材料的屈服强度时，零件就会产生塑性变形。常见的塑性变形失效有工作零件出现表面皱纹、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、