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1、毕业设计 对讲设备固定支架的冲压模具设计学 号：09130067姓 名： 专 业：机械工程及其自动化系 别：机械与电气工程系指导教师： 教授二一三年六月摘 要本设计是对给定的模具产品图进行冲压模工艺分析和模具设计，在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度和精确度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的，并提出了合理的工艺方案和结构形式，介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式，讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算，并选择合适的压力机，设计中主要对模具工作部分尺寸进行计算和主要零部件的设计以及加工工艺的制定。毕业设计这一教学环节是我独立承担实际任务的全面训练，通过
2、独立完成毕业设计的全过程，培养了我的时间工作能力。另外，本次毕业设计还需要具备一定的计算机应用能力，如利用Microsoft word，同时具备必要的计算机绘图能力，如利用AUTOCAD 2007软件进行二维图、三维图的绘制。此次毕业设计除了对知识和能力培养的收获感受外，还得到思想道德方面的锻炼。通过这次毕业设计，让我感受到了作为一名高级工程技术人员应该具备高度的责任感，树立实事求是的科学作风，并严责遵守规章制度该模具提高了制件质量和生产效率，降低了模具成本，制件质量符合生产要求。关键词：复合模 工艺分析 冲孔 落料ABSTRACTThis design is to the product c
3、hart which assigns carries on flushes the die mold design and mold design process analysis. In the overall evaluation efficiency, the components ramming technology capability as well as the complex degree and accuracy and so on in many factor foundations carried on the ramming craft analysis and the
4、 computation, a reasonable process was proposed. The blanking layout and feeding styles, unloading way and guiding method were introduced, and the main components of the mold design and process technology development .The determination of the clearance between working parts and the calculation of pu
5、nching and blanking compound die were expounded. Graduation design the teaching link is my independently bear the actual task of comprehensive training, through independent complete the whole process of graduation design, has trained my ability of time to work. In addition, the graduation design als
6、o need to have a certain computer application skills, such as the use of Microsoft word, at the same time possess necessary ability of computer drawing, such as the use of AUTOCAD 2007 software for 2 d figure and 3 d diagram drawing.。The graduation design in addition to harvest feelings on the knowl
7、edge and ability training, also have ideological and moral aspects of the exercise. Through this graduation design, it makes me feel as a senior engineering and technical personnel should have high sense of responsibility, establish the scientific attitude of seeking truth from facts, and berate abi
8、de by the rules。This compound die improved product qualities and production efficiency with lower costs. The reliable product quality is achieved.Key words: Compound Die; Process Analysis; Punching; Blankingiv目 录摘 要iABSTRACTii1绪论11.1冲压的概念、特点及应用11.2冲压的基本工序及模具21.3冲压技术的现状及发展方向32冲孔落料级进模设计与计算82.1概述82.2设计
9、要求：设计该零件的冲裁模82.3冲压件的工艺分析92.4确定工艺方案92.4.1计算毛坯尺寸92.4.2冲压工序性质和工艺方案的选择102.4.3确定排样方式和计算材料利用率112.5冲裁工艺性分析及间隙的选择132.5.1冲裁间隙的选择132.5.2冲裁间隙对冲裁件的影响142.5.3间隙对尺寸精度的影响142.5.4间隙对冲裁力的影响152.5.5间隙对模具寿命的影响152.5.6确定合理间隙的理论依据152.6冲裁力、卸料力、顶件力的计算及压力机的确定和选择162.6.1冲裁力的计算162.6.2降低冲裁力的方法162.6.3冲裁压力中心的计算182.6.4刃口尺寸的计算182.7冲裁模
10、主要零部件的结构设计192.7.1标准模架的选用192.7.2卸料装置中弹性元件的计算202.7.3其他零部件结构213弯曲的计算243.1凸模圆角半径243.2凹模圆角半径243.3弯曲凹模深度243.3.1凹模深度h要适当243.3.2弯曲凸 、凹模的间隙253.4弯曲半径的选择253.5压力机的选择263.5.1弯曲力的计算263.6凸模设计263.6.1凸模尺寸263.7凹模的设计273.7.1凹模尺寸273.8定位装置283.9卸料装置和推件装置28结论29致 谢30参考文献31北京交通大学海滨学院毕业设计1 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）
11、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
12、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
13、。(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。
14、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 冲压的基本工序及模具 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。 上述两类工序，按
15、基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一
16、副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。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
17、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
18、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
19、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
20、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，5
21、0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
22、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
23、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，
24、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CAD/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
25、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
26、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
27、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
28、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
29、），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。302 冲孔落料级进模设计与计算2.1 概述冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状. 尺寸和性能的零件。冲压通常在冷态下进行，因此也称为冷冲压。板材冲压具有下列特点：（1）材料利用率高。（2）可加工薄壁、形状复杂的零件。（3）冲压件在形状
30、和尺寸精度方面的互换性好。（4）能获得质量轻而强度高、钢性好的零件。（5）生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。板材冲压常用的金属材料有低碳钢、铜、铝、镁合金及高塑性的合金钢等。冲压工艺在汽车，电机，仪器等各种民用轻工产品以及航空和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。2.2 设计要求：设计该零件的冲裁模冲压技术要求:1. 材料:Q2352. 材料厚度:1mm3. 生产批量:大批量4. 未注公差:
31、按IT14级确定。图1 零件图2.3 冲压件的工艺分析该零件为工业用温控器支架，材料较薄，其主要作用是用来支撑。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径r=0.5mm， 相对圆角半径r/t为0.5，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。直径为2mm的4个孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有位置要求，但孔径无公差配合。 圆孔精度不高，弯曲角为90，也无公差要求。 通过工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。2.4 确定工艺方案2.4.1 计算毛
32、坯尺寸该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算：根据图，各处的,展开长度是以前弯曲前、后中性层长度不变为原则计算，即：中性层长=展开长度。根据表3.2(1)得当图形单角弯曲的时候的公式是： (2)当图形一次弯曲两个角时的公式是：图2 零件的展开图上式中， 考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取最后可以得到2-4所示的零件的毛坯尺寸。2.4.2 冲压工序性质和工艺方案的选择冲压该零件，需要的基本工序和次数有：（a） 落料；（b） 冲2个孔；（c）冲中部孔R3和R4；（f）弯曲成形。根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。方案一：落料首次弯曲二次弯曲冲孔。方案二：冲孔落料首次弯曲二
33、次弯曲。方案三：冲孔，落料（复合模）首次弯曲二次弯曲。方案四：冲孔，落料（级进模）首次弯曲二次弯曲。对以上三种方案进行比较，可以看出：方案一：全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下料操作也不方便。方案二：单工序模，先冲孔再落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生产率较低，且多了一模具，生产周期长。方案三： 落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，而且有利于降低零件的生产成本，可以提高生产效率。但是复合模适合位置精度高，生产批量大的冲裁件使用。方案四：从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组
34、合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是连续模的结构复杂，对制造精度的要求高，制造成本高。由于模具采用多工序，连续生产，生产效率高。通过以上的方案分析，选用方案四比较合理。2.4.3 确定排样方式和计算材料利用率1.排样的意义冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样排样合理就能降低材料消耗。大批量生产时，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、模具结构与寿命、生产率、冲裁质量、生产操作方便与安全等。排样的形式根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排，单行排，多行排，斜排，对头排和对排等多
35、种排列方式。排样的设计，在排样的设计中，除了选择适当的排样方法外，还包括确定搭边值的大小，计算条料的宽度及送料的进距，画出排样图，必须时还需要计算材料的利用率。2.材料的利用率材料的利用率是冲压工艺中一个非常重要的经济指标。排样是否合理，经济性是否好，可用材料利用率来衡量。材料的利用率的公式：其中，n为一张板上冲裁件的总数目；s为一个冲裁件的实际面积；L为板料的长度；B为条料的宽度。3.确定排样方式排样图是排样的最后设计，是编制冲裁工艺与设计冲裁模具的重要文件。一张完整的冲裁模具装配图，应在其右上角画出冲裁件的图形及排样图。排样图上，应该注明条料宽度及偏差、送料进距及搭边值。排样1：第一个排样
36、如图所示：图3 排样图 1根据材料的厚度t=0.8mm,可以查表得，则送料进距， 条料宽度：B=54+4=56mm所以，材料的利用率排样2图4 排样图2根据材料的厚度t=0.8mm,可以查表得，则送料进距，条料宽所以，材料的利用率所以，第一个方案的排样图比较合适。2.5 冲裁工艺性分析及间隙的选择冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。 2.5.1 冲裁间隙的选择冲裁间隙指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、
37、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲裁间隙分成三种类型3：类（小间隙），类（中等间隙），类（大间隙）。图5 冲裁间隙示意图2.5.2 冲裁间隙对冲裁件的影响1间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。2、间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚
38、，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。2.5.3 间隙对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值。这个差值包含两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模间隙是影响凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。2.5.4 间隙对冲裁力
39、的影响随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺增大，引起卸料力、顶件力也迅速增大。2.5.5 间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。 间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小；但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一
40、般间隙为（10%-15%）t时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。2.5.6 确定合理间隙的理论依据由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。设计与制造新模具时采用最小合理间隙值。 确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算公式如下： 其中，t为材料的厚度；c为系数，与材料性能及厚度
41、有关。表2-1冲裁模较大单面间隙材料 厚度08、10、35、09Mn、Q235、B3Q23540、5065Mn最小值最大值最小值最大值最小值最大值最小值最大值0.50.0200.0300.0200.0300.0200.0300.0200.0300.60.0240.0360.0240.0360.0240.0360.0240.0360.80.0360.0520.0360.0520.0360.0520.0360.0520.90.0450.0630.0450.0630.0450.0630.0450.0631.00.0500.0700.0500.0700.0500.0700.04500.0631.20.
42、0630.0900.0660.0900.0660.0901.50.0660.1200.0850.1200.0850.1202.00.1230.1800.1300.1900.1300.190间隙的选择可以按照如下原则：对于断面垂直度与尺寸公差要求较高的工件，选择较小的合理间隙值。这时冲裁力与模具寿命作为次要因素来考虑。对于断面垂直度与尺寸公差要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，采用较大的合理间隙值。 部分冲裁件的单面间隙值见表2-1根据表2-11中得，由于t=1mm，所以。2.6 冲裁力、卸料力、顶件力的计算及压力机的确定和选择2.6.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的
43、压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的吨位必须大于冲裁力。一般平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算：F为冲裁力；L为冲裁件周边长度；K为系数，去K=1.3；为材料的抗剪强度；t为材料厚度。2.6.2 降低冲裁力的方法在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和加热模具冲裁几种方法。本次设计采用斜刃模具冲裁以降低冲裁力。表2-2 卸料力、推件力及顶件力的因数冲裁材料K卸K推K顶紫铜黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢料厚度mm0.10.10.50.5
44、2.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03卸料力：推料力：顶料力：式中：为卸料力系数；为推料力系数；为顶料力系数。根据表2-2中，t=1mm，得=0.070，=0.1，=0.14已知， 根据表9-1得，所以卸料力： 推料力：已知n=3，=0.1，所以顶料力：压力机公称压力的确定 本模具采用刚性和下出料方式，所以 根据以上的计算，冲压设备应该选取J23-25.表2-3 J23-25压力机的技术参数公称压力/kN最大装模高度/mm滑快行程/mm
45、行程次数/次min-1最大闭和高度度/mm2503756555270立柱距离/mm工作台尺寸/mm滑块中心线至床身距离/mm模柄孔尺寸/mm床身最大倾角/ 度左右/mm前后/mm直径深度2703705602004060302.6.3 冲裁压力中心的计算按照比例画出冲裁轮廓线，选定坐标x，y；把图形的轮廓线分成几部分，计算各部分长度；求出各部分重心位置的坐标值；按照下列公式求冲模压力中心坐标值。其中，=5；2.6.4 刃口尺寸的计算a.加工方法的确定。结合模具及工件的形状特点，此模具制造应该采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按
46、要求配作；冲孔时，则只需要计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小的双面间隙值。凸凹模刃口尺寸由配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。b.采用配作法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分为三种情况，分别统计如下。第一种尺寸（增大）：5,25，第二种尺寸（减小）：,10，2，第三类尺寸（不变）：10.5e.按入体原则查表2-3确定冲裁件内形与内形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见表7-2.d.画出落料凹模尺寸。1）2）3）2.7 冲裁模主要零部件的结构设计2.7.1 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度，凹模壁厚 。其中，