后围密封梁冲孔剖切复合模具设计大学论文.doc

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1、全套设计（图纸）加扣扣 194535455摘 要模具在工业设计中的发展越来越深入，本篇论文主要通过设计后围密封梁冲孔剖切复合模具，简述了模具在国内的发展与现状，并简单介绍了AutoCAD和Pro/e在模具设计中的简单应用，详细叙述了后围密封梁冲孔剖切复合模具设计过程。据零件的形状和工艺性要求，进行工艺分析，制定了零件的冲压成形工艺方案，重点阐述了冲孔剖切复合模具设计。论述后围密封梁冲孔剖切模具方案的比较和选择。根据零件形状、结合实际制定出合理的排样设计。详细介绍了后围密封梁冲孔剖切模具的结构设计及关键零部件设计（包括冲裁力、卸料力和顶出力的计算，弹簧、卸料螺钉的选择，凸、凹模设计，上、下模板，

2、导柱、导套的选择,闭合高度计算等）。简述了冲压设备的选择，并且编制了模具主要零部件制造工艺、主要零件定位方式。简要阐述了利用AutoCAD进行模具设计过程和Pro/e三维建模。关键词：冲孔剖切模具设计；工艺分析；结构设计；闭合高度；冲压设备选择；虚拟装配AbstractThis thesis discussed the development and actuality of die industry in our country, and introduced the combined use of AutoCAD and Pro/e in die design. Particularly

3、discussed the designing process of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Arts and crafts analyzing based on the arts and crafts requirement and parts shape. Brought forward the punching and forming schemes of the part. Stressed the design process of excision m- old. Co

4、mpared and adopted the schemes of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Designed the arrangements of the parts on the material based on the shape of the parts and practice condition. Particularly discussed the designing of the molds main parts structure, including calc

5、ulating the punching force, protrusion force, choosing springs and bolts, designing concave and convex die, choosing the fixing boards and guiding pole and sheath. Simply discussed how to choose the pressing equipment. Arranged manufacture arts and crafts for the main parts of mould. Simply discusse

6、d the designing process of the die by combined use of AutoCAD and Pro/e. Did virtual assemblage and interference verification. Keyword: punch die design; arts and crafts analysis; structure design; virtual assemblage 前 言制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国民生产总值（GDP）的40%以上，振兴制造业是启动我国经济新高潮的杠杆。从技术进步角度看，以计算机为中心的新一

7、代信息技术的发展，全面推动了制造技术的飞跃发展，在不断汲取其他相关领域新技术的基础上，使创新贯穿于制造全过程，并使技术与管理相结合，不断推出新的制造模式，推动了人类生产活动不断进步。中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。 随着我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最

8、快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。为了达到上述要求，模具企业只有运用先进的管理手段和 CAD/CAM 集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。本篇论文主要侧重于从工艺分析、冲裁力计算、机构设计、零件设计、计算机绘图等几个方面入手，主要研究内容通过分析计算设计出一套完整的左/右前轮罩落料模具。在第一章里简要分析了模具工业在我国的发展现状、发展前景，同时简述了AutoCDA、Pro/e等计算机软件在模具设计中的广泛应用；对零件进行分析，制定出工件的加工工艺，初步拟定该落料模具的总体结构；对排样的优化设计、冲裁力的计算；对凸、凹模的设计；对各标准件包括弹簧、导柱、导套和上、下模座

9、选择过程的分析。本文同时简要论述了AutoCDA、Pro/e在本模具设计中的应用及两者的结合。本文是在收集和阅读了大量的模具设计知识、网上查阅资料，去各模具工厂参观，以及现场观看校模具工厂的设计过程的基础上形成的。同时本文的形成，得益于尹绥玉老师、陈勇老师的自始至终的难点释疑和全面指导，得到了校模具工厂各位师傅的帮助和疑难解答，在此一同表示感谢！目录摘 要IAbstractII目录IV第一章 概论11.1模具工业的发展与现状11.1.1 模具工业发展概况11.1.2 模具工业未来前景11.2 CAD在模具二维设计中的应用21.3 Pro/e在模具三维设计中的应用2第二章 工艺分析和模具结构形式

10、设计42.1 工艺分析42.1.1零件结构分析42.1.2零件加工工艺分析42.1.1 冲孔模的形状与尺寸要求42.1.2. 后围密封梁冲孔剖切零件结构分析152.2 制定工艺方案52.2.2工序顺序的编排与工序组合6第三章 工艺计算83.2.1搭边93.3 冲压力的计算103.3.1冲裁力的计算103.3.2退料力、顶出力的计算103.3.3 降低冲裁力的方法1113.4 计算压力中心12第四章 冲压设备选择1134.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）134.2 冲压设备选择原则144.2.1冲压设备类型的选择144.2.2冲压设备规格的确定144.3 选择冲压设备15第五章 模具结构设计16

11、5.1 模具总体结构设计165.1.1方案分析165.1.2方案比较与选择165.2模具闭合高度分析175.2.1闭合高度概述175.2.2估算模具闭合高度17第六章 模具主要零部件设计186.1 凸、凹模设计1186.1.1计算冲裁间隙186.1.2 凸、凹模刃口尺寸计算196.1.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则和依据196.1.2.2尺寸计算方法196.1.3 凸模结构设计206.1.3.1凸模结构形式206.1.3.2凸模长度设计216.1.4 凹模结构设计226.1.4.1凹模结构型式226.1.4.2凹模外形尺寸计算236.1.5 凸、凹模最终确定结构236.2 退料板设计246.

12、3 顶出装置设计256.4 弹簧的选择266.4.1 弹簧选择原则1266.4.2 退料弹簧的选择276.4.3 顶出弹簧的选择276.5螺钉的选择286.5.1 卸料螺钉的选择286.5.2 顶出螺钉的选择286.6 定位方式设计296.7导向零件选择296.7.1 分析1296.7.2 导柱、导套选择306.8 支撑零件选择（上、下模座）306.8.1上、下模座选择原则306.8.2上、下模座选择31第七章 模具总图绘制327.1绘制二维工程图327.2三维建模337.3干涉检查、分析34第八章 模具主要零部件制造工艺的编制358.1 上模座358.2 下模座358.3 凹模镶块378.4

13、 退料板38第九章 结论39结束语40参考文献41装配图截图第一章 概论1.1模具工业的发展与现状1.1.1 模具工业发展概况在现代化工业中，越来越多的工业产品都用到了模具加工，特别是像轻工、电子、航空、汽车等行业较为明显，我国模具工业虽然起步比较晚，掌握的高新技术比较少，与工业发达国家美国日本相比在生产中有比较大的差距，但在国家产业政策和与企业之间共同努力下，我国模具行业依然取得了迅速发展。据统计，我国近十年来模具发展很迅速，每年将近一15%的速度快速增长。 “十五”期间，我国的模具行业得到快速发展。虽然在过去那十年里模具行业取得了惊人的收获，行业规模得到了空前的发展，仅次于美国日本两大工业

14、大国，但是在模具生产工艺、模具使用寿命、模具加工精度等方面，依然与发达国家存在很大的距离，特别是那些高精密、外形比较复杂等方面，仍主要依赖进口。因此，近年来我国模具发展的重点放在高精度、多功能等方向中。随着这些年我国在模具行业的大力投入，模具行业迈向了一个更高的台阶。1.1.2 模具工业未来前景根据当前模具工业的形势分析可看出，我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，例如医疗机械、高速铁路、航空航天、新能源、IT等行业。就目前我国工业发展来说，电子、轻工、机械、电器、仪表、交通和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具来完成量产化。用模具成型的方法制造出来的零件，将

15、拥有高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗等特性，是其他加工制造方法所不能完成的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。我国模具行业更加趋向于多功能复合模具，多功能模具能完成多种工艺加工，除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。 随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，市场对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、

16、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。随着社会发展和科技革新，产品更新也越来越快，但是对模具精度要求也越来越高。全套设计（图纸）加扣扣 1945354551.2 CAD在模具二维设计中的应用CAD/CAE技术利用计算机软、硬件系统为人们辅助设计产品总体设计、产品分析、工程绘图、技术分析、文档编辑等综合性技术。作为一项重要的技术辅助技术，正越来越广泛地在模具行业中得以应用。CAD/CAE技术从20世纪50年代至20世纪90年代，一共经历四次变革，而90年代至今是第四次变量化技术改革，传统的模具设计是经过概念设计分析样品生产分

17、析设计分析生产这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机的发展，CAD/CAE技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法，利用参数化设计约束产品的尺寸和外形，在传统技术的基础上仿真建模更加真实，精度提高和操作性上非常方便。模具设计已经渐渐由传统的外观和结构外形，转变为模具结构分析领域，运用CAE软件（尤其是有限元软件）对其进行抗冲击试验模拟、强度、跌落试验模拟、散热能力、刚度、疲惫和蠕变等分析。最终根据分析结果可以精确确定模具设计是否合理，如果不合理还可以知道不合理之处，然后加以修改，最终确定合理的模具结构。随着科技的不断进步、社会的不断进步，制造业正向数字化、全球化、网络化的方

18、向发展，产品的生命周期越来越短，旧产品的淘汰、新产品的上市更替速度越来越快。而模具是制造业的基本工艺设备，模具设计与制造的效率对产品的生产发效率有着决定性作用。因此在模具设计的过程中，利用先进的CAD/CAE技术进行模具设计已是大势所趋。1.3 Pro/e在模具三维设计中的应用计算机辅助设计软件Pro/ E 是一个参数化的实体造型软件。不但能生成真实的几何形体，还可进行精确的模型分析，运动分析，干涉检查等。Pro/ E 的参数化约束造型技术大大减轻了设计人员的绘图工作量，提高了产品设计的效率和质量，为后续更改模型设计提供很大的方便，利用Pro/ E相应的开发工具及技术开发冲压模具计算机辅助设计

19、(CAD) 系统，可实现零件设计、装配设计、加工设计等同时进行。从而达到缩短模具的生产制造周期，提高产品质量的目的。模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。 Pro/ENGINEER 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详

20、细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。Pro/ENGINEER 软件为模具制造过程引进并行工程技术提供了可靠保证。 Pro/ENGINEER 软件采用参数化三围设计，我们可以根据绘制草图通过拉延、切割、冲孔等操作绘制零件图，最后通过装配完成三围实体装配设计，最后可以进行干涉分析，检查校核。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间，提高效率。 第二章 工艺分析和模具结构形式设计2.1 工艺分析2.1

21、.1零件结构分析后围密封梁冲孔剖切后工序完成后零件如图2.1.1所示：料厚1mm。图2.1.1后围密封梁冲孔剖切工序零件图根据上述零件图，我们可以看出，我需要冲样料周边20个和中间8个7的小孔，以及剖切5个断面，所以基本是落料模设计，具体就是冲裁模设计中的冲孔模和剖切模组成的复合膜设计。冲压件的冲压工艺性是指其冲压加工工艺的难易程度。而一个良好的冲压工艺卡应保证材料损耗率低、模具结构简单而使用寿命长、加工工序少而精度高、产品质量稳定而工人操作简单等。而影响冲压工艺性的因素有很多，如冲压件的尺寸大小、形状特点、精度要求和材料性能等。2.1.2零件加工工艺分析根据东风越野车有限公司生产加工实际情况

22、，毛坯零件分为四道工序：1、拉延；2、修边冲孔；3、冲孔剖切；4、冲侧孔剖切 。本课题研究其中的第二道工序：冲孔剖切工序。2.1.1 冲孔模的形状与尺寸要求冲裁件的形状应尽量简单、对称，最好是由圆弧和直线组成。应该避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽，其最小宽度要大于料厚t的两倍。冲裁件上的孔与孔径、或孔与边缘的距离b、b1也不能过小， 一般b1.5t, b1t。为了防止冲裁时凸模折断或压弯，冲孔的尺寸也不能太小。2.1.2. 后围密封梁冲孔剖切零件结构分析1图2.1.2为后围密封梁冲孔剖切零件图。该零件材料为dc06宝钢料厚t=1mm。该零件是大批量生产，其形状复杂，加工工序多，多步多工位加工成型

23、。该零件冲孔和剖切不在一个平面，而且加工孔位和切断面多，需要严格保证孔位位置精度以及零件外形尺寸。 图2.1.2后围密封梁冲孔剖切工序零件图2.2 制定工艺方案2.2.1零件工艺要求 （1）模具要有恰当的闭合高度，应满足东风越野车有限公司冲压设备，为使冲压设备正常工作，闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于最大与最小闭合高度之间。 （2）凸、凹模是模具上的关键零件，有复杂的几何外形和加工精度，要求很高，因此，它必须要有足够的强度和硬度，不允许在冲压过程中断裂或变形。对其材料及热处理应有适当要求， 防止硬度太高而脆裂，也要防止硬度太低变形。 （3）导柱、导套的作用是保证凸凹模在冲压工作时有精

24、确的配合间隙。因此，导柱、导套的间隙应小于冲裁间隙。导柱设在下模座，应安排在远离凸凹模块和压料板的部位，保证在冲程下死点时导柱的上端面在上模板顶面以下最少 5 至 10 毫米。导柱应安排在远离模块和压料板的部位，使操作者的手臂不用越过导柱送取料。 （4）定位零件定位块是确定坯料安装位置精度的零件， 设计时应考虑操作方便，不应有过定位，本课题主要定位方式有零件外形定位、定位销定位、键定位等。 （5）支承及夹持零件它包括上下模板、螺钉、模柄、冲头固定板等；上下模板是冲模的基础零件；模柄直径必须配合冲床安装孔，模柄均以上两支螺栓直接锁紧在上模上方;其他各种零件都分别安装固定在上面。模板的平面尺寸，尤

25、其是前后方向应与制件相适应，过大或过小均不利于操作。 （6）螺钉、销钉、弹簧等零件应该用标准件，选用时在保证紧固和弹性顶出功能同时，应避免紧固件暴露在外表面操作位置上，防止碰伤人手和妨碍操作。2.2.2工序顺序的编排与工序组合1）方案编制方案一：单工序模加工，单独设计冲孔模和剖切模，先冲孔后剖切；方案二：复合模加工，一次设计一步加工完成冲孔与剖切；2）方案比较与选择方案比较：方案一工序太多，需要两套模具，分别做冲孔和剖切，模具设计简单，加工精度也能保证，但是增加了制造成本和工时，分步加工定位基准的选择会导致位置精度不好保证，影响零件质量，问题分散；方案二一步到位，节约工时和制造成本，如果模具设

26、计精密精度高，零件的尺寸精度和位置精度以及外形尺寸、零件质量都可以保证。根据当今模具发展与现状，在能保证零件合格的情况下零件的加工工时和制造成本很重要，而且复杂模具设计技术成熟，一套模具互换性强，可以大大提高加工效率节约成本；同时考虑零件的精度要求、现有设备情况和冲裁方便等因素，选择方案二为最终确定工艺方案，如图2.1.所示：图2.1.3最终方案图3） 技术要求（1）冲孔、剖切工艺必须满足技术要求，保证精度等级，型面以下模座为基准，上模需偏料厚1mm；（2）上下模座材料HT250/退火处理，图上未标注圆角半径尺寸为R3-R5mm；装配前除去工作零件的工作部分外所有棱边，铸件不得有毛刺、气孔；（

27、3）凸凹模块材料Cr12MoV、硬度满足HRC58-62，未注公差尺寸的极限偏差按 GB180479 规定的 IT14 级，孔尺寸偏差为H14，轴尺寸偏差为 h14，长度尺寸偏差为 JS14；（4）粗糙度要求：刃口、滑动面Ra0.8，刚结合面Ra1.6，与零件不附着的加工面Ra6.3，不需要机械加工的按铸件表面要求，凸模、凹模、顶出器等模具零件的型面按数模要求进行加工；（5）对铸造和锻造零件加工前应分别进行时效处理和退火处理，凸凹模修整前要热处理达到硬度要求；（6）模具上下模座涂防锈漆。第三章 工艺计算3.1 毛坯展开计算根据该零件的各组成特征， 按照各特征的规则形状或近似形状进行展开，再将已

28、展开的毛坯板料进行过渡处的圆弧修正。初步确定轮廓尺寸，然后通过试模、实验,最终得毛坯精确尺寸。如图3.1所示图3.1毛坯形状和尺寸制件尺寸的确定：长度方向：1136mm；宽度方向：441mm:确定坯料尺寸：取长度修边余量单边为15mm，宽度度的修边余量单边加25mm，故毛坯的计算尺寸为：1436mm*491mm。在实际生产中所用的毛坯板料尺寸为1497.6mm*750mm。 零件的毛坯图如下：3.2 排样优化设计冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。正确的排样方法和适当的搭边值，将影响材料的合理利用、生产率、成本和工件质量及模具寿命。本落料模具由于毛坯和零件的形状，选择的排样方式是按照毛

29、坯矩形直排排列，模具沿工件外沿进行冲裁，工件周边都留有搭边，这样不仅能保证冲裁件的质量稳定，而且延长冲模寿命。由于我是进行第三步工序设计-冲孔剖切模具设计，因此不需要考虑排样优化设计。3.2.1搭边排样时冲裁件之间间距和冲裁件与板料侧边之间的余料尺寸是指搭边，它不仅补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件，而且可以增加条料刚度、方便条料送进，提高劳动生产率、及模具寿命。搭边是废料，从节省材料降低成本出发，搭边值应愈小愈好，但过小的搭边容易挤进凹模，加速刃口磨损，降低模具寿命，而且也影响冲裁件的剪切表面质量。由于该零件材料是DC06宝钢，它的碳小于等于0.006%,含锰量小于等于0.03%,含

30、磷量小于等于0.02%;1mm厚钢板延伸为41%，屈服强度：100180MPa，抗拉强度250MPa，而且冲裁件的尺寸较小，是在一个平面内冲孔和剖切，料厚较小只有1mm，因此综合多方面因素考虑，查文献1表3-14以及结合实际加工经验选择搭边值为：a=1.62；=1.353.3 冲压力的计算为了选择冲压设备设计出模具，必须计算出冲压力，包括冲裁力、卸料力、顶出力。3.3.1冲裁力的计算本模具采用平刃口凸模和凹模冲裁，其冲裁力计算如下式（3.2）： （3.2） 式中 冲裁力（N）；L冲裁周边长度（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；K系数。考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀

31、，凸、凹模刃口的磨损，板料力学性能和厚度波动等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，所以修正系数K一般取1.3，故选择冲床的冲裁力（N）： =1.3 (3.3)式中 材料的抗拉强度。由UG软件可以测出：冲孔和剖切零件总周长为：L=193.66mm2+160.58mm2+125.1mm+25.73mm28=1554.02mm；所给材料厚度：t=1mm;查资料获得材料抗剪强度：270MPa由式（3.3）得：=1.31.31554.02mm1mm270N545461.02 N;3.3.2退料力、顶出力的计算冲裁结束后，由于材料的弹性变形及摩擦力的存在，冲裁后落料部分的材料会卡在凹模上，而落料剩下的部

32、分材料会紧贴在凸模上。因此，为了保证模具流水线一般加工下一个毛坯件，就必须要将卡在凹模内的落料推出，将紧贴在凸模上的材料卸下，而卸下凸模上材料的力就是卸料力；推出凹模内落料的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力称为顶件力。如图3.5所示：图3.5 卸料力、顶出力材料的力学性能、材料的厚度、凹模洞口结构设计、搭边大小、模具间隙、润滑情况、制件尺寸和形状等都会影响这些力的大小，所以要精确计算这些力的大小很困难，通常采用经验公式见式（3.4），（3.5），（3.6）：卸料力 （3.4）顶件力 （3.5）推件力 （3.6）式中 F冲裁力（N）；、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，可由文献1中表3-19查

33、得。由料厚为：t=1mm;查文献1表3-19得：=0.04，=0.055，=0.06；由公式（3.4）、（3.5）、（3.6）得出：卸料力 =0.04545461.02N=21818.44 N；顶件力 =0.06545461.02N=32727.66N；推件力 =0.055545461.02N=30000.36N。3.3.3 降低冲裁力的方法1在冲裁高强度或厚度大、周边长的工件时所需的冲裁力往往超过所给的冲床的吨位，为此一般采用如下几种降低冲裁力的方法。1）若将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度。则冲裁时其刃口逐步切入材料，从而降低了冲裁力。设计斜刃口时，应注意将斜刃对称布置。以免

34、冲裁时凹模承受单向侧压力而发生偏移，啃坏刃口。2）采用阶梯形布置的凸模 在多凸模冲模中，将凸模设计为阶梯行布置，即将凸模做成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而减少总的冲裁力。当 几个凸模的直径相差悬殊时，为了提高模具寿命，避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生的作用而产生折断或倾斜，一般都把小凸模做短些。3.4 计算压力中心冲压力合力的作用点就是指冲压模的压力中心。冲裁时，冲压模具的压力中心一般尽量保证要与冲床滑块的中心线重合。否则冲床滑块就会承受偏心力，产生扭矩，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的过度磨损，使得冲床滑块和模具的使用寿命下降。所以在设计

35、模具时，必须要尽量保证冲孔剖切模具的压力中心与冲床滑块中心线在一条线上。对称形状的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心，对于复杂工件或多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，也可以用软件求得。本零件外形不是规则弧线，手动计算不准确故采用AutoCAD查询命令求得。首先将零件图创建面域，再使用查询命令，选择对象为刚创建的面域，即可求得零件质心，如图3.6所示，O点即为本零件压力中心：图3.6零件质心第四章 冲压设备选择1选择合理的冲压设备，它直接关系到设备的使用的合理程度和操作安全性，同时也关系到冲压工艺过程的零件精度、产品质量、成本的高低、模具寿命和生产效率等一系列问题。在冲压生产

36、中，按照传动方式的不同，压力机主要分为液压机和机械压力机两大类。机械压力机是冲压加工中锻压机械中的一类，也是冲压生产中应用最广泛的一种，机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，每个系列又分若干组。在选用时应使冲压设备的类型和规格满足所设计模具和生产的要求。4.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，它能完成各种冲压工序，如冲裁、弯曲、拉深、胀形、挤压和模锻等，是冲压车间的主要设备，曲柄压力机主要是由床身、工作机构、操纵系统、传动系统、能源系统组成。曲柄压力机的主要技术参数：1）公称压力 曲柄压力机的公称压力是指滑块离下止点前某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一

37、特定角度时，滑块上所允许承受的最大作用力。例如J23-40压力机的公称压力为40KN，是指滑块离下止点前10.5mm或曲柄旋转到离下止点前，滑块上所允许承受的最大作用力。公称压力是压力机的的一个主要参数。2）滑块行程 它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，其大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。例如，冲裁用的曲柄压力机行程较小，拉深用的压力机行程较大。3）行程次数 它是滑块每分钟从上止点到下止点，然后再回到上止点所往复的次数。一般小型压力机和用于冲裁的压力机行程次数较多，大型压力机和用于拉深的压力机行程次数较小。4）闭合高度 它是指滑块在下止点时，滑块下平面到工作台上平面的距离。当闭合高度调

38、节装置将滑块调整到最上位置时，闭合高度最大，称为最大闭合高度；将滑块调整到最下位置时，闭合高度最小，称为最小闭合高度。闭合高度从最大到最小可以调节的范围，称为闭合高度调节量。5）装模高度 当工作台面上装有工作垫板，并且滑块在下止点时，滑块下平面到垫板上平面的距离为装模高度。在最大闭合高度状态时的装模高度为最大装模高度，在最小闭合高度状态时的装模高度为最小装模高度。装模高度与闭合高度之差为垫板厚度。4.2 冲压设备选择原则合理的冲压设备不仅对弓箭质量、精度、生产效率、生产成本有着重要影响而且对生产安全、模具使用寿命也有很大影响，因此选择合理的冲压设备是冲压工艺设计的一个重要步骤。设备类型的选择主

39、要是依据冲压件的零件尺寸的大小、生产批量、工艺方法和性质，以及冲压件的形状、尺寸和精度要求来决定。4.2.1冲压设备类型的选择对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量 ；但是，由于它有极为方便的操作性能和和价格低廉，而且还能保证一些要求不高的精度和刚度，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，不仅精度和刚度高，而且模具简单调整方便，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在

40、大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机。在小批量生产当中，尤其是大型厚板料冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料太厚超载而损坏设备，主要适用于拉深、胀形和弯曲。对于薄板件，通常选用通用机械压力机，不仅速度快、生产效率高、质量稳定，而且适用范围广，适用于各种工序。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机，主要体现在生产效率高，减少加工成本，消除半成品堆储等问题，适用于各种工序。4.2.2冲压设备规格的确定在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。冲压设备规格的确定主要取决于工艺参数及

41、模具结构尺寸，对于曲柄压力机必须满足以下要求：1） 所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁模具，其行程不宜过大，以免发生模座与导向装置脱开的不良后果。3）所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。4）压力机的工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有安装固定的余地。一般每边应大出5070mm以上。压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。4.3 选择冲压设备本模具根据上述计算的冲裁力，然后考虑压力机行程和闭合高度

42、，以及东风公司已有的压力机设备，最终确定的冲压设备型号为：JD36-400公称压力 =4000KN；最大闭合高度为 =1000mm；最小闭合高度为 =6000mm；计算所需冲裁力为 =545461.02 N=4000KN，所以满足要求。第五章 模具结构设计5.1 模具总体结构设计5.1.1方案分析在上述计算和分析的基础上，进行模具总体结构设计。根据零件要求，现设计了如下两套后围密封梁冲孔剖切模具结构方案：方案一 模具采用正装，凸、凹模采用镶块拼接结构，弹性卸料，下模板挖出落料孔，如图2.3所示：图2.3 后围密封梁冲孔剖切模具（方案一）1-凹模 2-下模板 3-导柱 4-导套 5-上模板 6-

43、卸料板 7-凸模8-弹簧方案二 模具采用倒装结构，凹模装在上模板上，凸模装在下模板上，凸、凹模采用整体结构，弹性卸料，零件由顶出器顶出。如图2.4所示：图2.4 后围密封梁冲孔剖切模具（方案二）1- 凸模 2-卸料板3-下模板 4-导柱 5-导套 6-上模板 7-凹模 8-弹簧9-顶出器5.1.2方案比较与选择方案比较：方案一，凸、凹模采用镶块拼接结构，不但便于维修互换性好，而且适合大批量生产，同时在下模板上挖出尺寸较大的落料孔，便于落料，提高生产效率，但是大大削弱了模板的强度，影响模具寿命。方案二，凸、凹模采用整体结构，便于制造加工，但是不便于维修，适合小批量生产，用顶出器顶料。方案选择：根

44、据比较可知，方案一比较合理，不仅能够满足模具设计的生产要求，而且模具使用寿命、模具磨损维修、模具互换性都好，所以最终选择方案一为后围密封梁冲孔剖切料模具结构设计方案选择。5.2模具闭合高度分析5.2.1闭合高度概述模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。在确定模具闭合高度应了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上、下调节，当滑块在下止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最上位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点位置，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑

45、块底面到工作台的距离，称为冲床的最小闭合高度。为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间由式（5.1）确定。+10-10 （5.1）如果模具闭合高度小于冲床的最小的闭合高度时，可以采用垫板，其厚度为 则关系见式（5.2）。-+10-10 （5.2）其中，-和- 分别为模具安装在冲床垫板上时，冲床的最大和最小装模高度。5.2.2估算模具闭合高度已经选择冲压设备型号为 JD36-400。冲床最大闭合高度为=1000mm冲床最小闭合高度为=600mm所以在模具设计的中在各零件厚度的确定时保证闭合高度应满足:+10mm=610mm-10mm=990mm第

46、六章 模具主要零部件设计6.1 凸、凹模设计16.1.1计算冲裁间隙冲裁模间隙会影响切断面质量、尺寸精度和表面平直度，而且间隙大小也影响卸料力、推件力，间隙增大，卸料力和推件力都将减小，所以冲裁间隙好是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数。冲裁间隙是冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差，一般指双面间隙，用Z表示。设计模具时选择合理的间隙，会使冲裁件的断面质量好，所需冲裁力较小，模具寿命提高，表面平直度也提高，但分别按质量、精度、冲裁力、表面平直度等方面的要求，各自确定的合理间隙并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产实际中通常是选择一个合适的间隙范围内的值作为合理间隙，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。考虑到凸凹模具在使用过程中因为磨损会使间隙值慢慢变大，因此在设计和制造模具时选用用最小合理间