三角垫片落料,冲孔复合模设计概论

三角垫片落料，冲孔复合模设计

摘要

随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。冷冲模是其中的一种。

毕业设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。其目的是，综合运用所学课程的理论和实践知识,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握模具设计与制造的方法、步骤和相关技术规范。熟练查阅相关技术资料。掌握模具设计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。

冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。

关键词：

工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺等。

DESIGN OF COMPOUND DIE FOR BLANKING

AND PUNCHING OF TRIANGULAR GASKET

ABSTRACT

With the skill of the mold manufacturing gradually to the scientific development, and gradually from the previous manual mode to the development of the use of software and other high-tech methods to assist the design of the completion of the cold stamping die is one of them.

Selected mold to after graduation design is in the mold professional theory teaching practice teaching. It is the knowledge of a general inspection, is jobs before a combat exercises. The purpose is, the integrated use of curriculum theory and practice knowledge, design a pair of full training, training and improve their ability to work, consolidate and expand professional mold curriculum content, master mold design and manufacturing methods, steps and related technical specifications, good access to relevant technical data. Master mold design and manufacture of basic skills, such as parts of the process analysis and mould process scheme demonstration, process calculation, processing equipment, manufacturing Process, collect and consult the design documents, drawings and technical documents.

Stamping process and die design should be combined with the factory equipment, personnel, and so the actual situation, from the quality of the parts, production efficiency, production cost, labor intensity, environmental protection and production safety aspects considering, select the advanced technology, economic reasonable, use the reliable process scheme and die, to make the forming part of the production to ensure that the design drawings on the technology to meet the requirements, as far as possible reduce stamping process cost and ensure safety in production.

KEY WORDS:Process analysis，Demonstration of Die & Mold Technology，Process calculation，Selection of processing equipment，manufacturing process

目录

前言 (1)

第一章、冲裁件的工艺性分析 (3)

1.1 冲裁件的结构工艺性 (3)

1.1.1 冲裁件的形状 (3)

1.1.2 冲裁件的尺寸精度 (4)

第二章、制件冲压工艺方案的确定 (5)

2.1 冲压工序的组合 (5)

第三章、制件排样图的设计及材料利用率的计算 (6)

3.1 制件排样图的设计 (6)

3.1.1 搭边与料宽 (6)

3.2 材料利用率的计算 (8)

第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 (9)

4.1 冲压力 (9)

4.1.1 冲裁力的计算 (9)

4.1.2 卸料力、推件力及顶件力的计算 (10)

4.2 压力中心的计算 (10)

4.3 压力机的选用 (11)

第五章、凸、凹模刃口尺寸计算 (13)

5.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则 (13)

5.2 凸、凹模刃口尺寸计算方法 (14)

5.2.1 凸模和凹模分开加工 (14)

5.2.2 凸模和凹模配合加工 (15)

第六章、模具整体结构形式设计 (17)

第七章、模具零件的结构设计 (18)

7.1 落料凸模的设计 (18)

7.2 落料凹模的设计 (18)

7.3 冲头固定板的设计 (19)

7.4 凸凹模固定板的设计 (20)

7.5 冲孔冲头的设计 (21)

第八章、模具的总装配 (23)

结论 (24)

谢辞 (25)

参考文献 (26)

前言

模具行业的发展现状及市场前景

现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在700亿至850亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持15%的年增长率（据不完全统计，2005年国内模具进口总值达到700多亿，同时，有近250个亿的出口），到2007年模具产值为700亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2006年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2005年我国汽车产销量均突破550万辆，2007年产销量各突破700万辆，轿车产量将达到300万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。。数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。

加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。

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。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。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。

冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。

利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。

冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可以使用。

冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。

因此，冲压工艺是一种产品质量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。

冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种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。

当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面：

（1）工艺分析计算方法的现代化

（2）模具设计及制造技术的现代化

（3）冲压生产的机械化和自动化

（4）新的成型工艺以及技术的出现

（5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。

第一章冲裁件的工艺性分析

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。

1.1 冲裁件的结构工艺性

1.1.1 冲裁件的形状

图1-1 零件及尺寸

此制件的形状较简单，且对称，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。

产品材料为08钢，其抗剪强度为260-360MPa，其抗拉强度为330-450MPa，屈服点200MPa。

1.1.2 冲裁件的尺寸精度

冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT10—IT14的经济级普通冲裁。本设计中选用IT14级。

第二章制件冲压工艺方案的确定

2.1 冲压工序的组合

冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。

冲裁方式根据下列因素确定：

（1）根据生产批量来确定对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。

（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。

（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定该产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。连续冲裁又可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件。

（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。

（5）根据操作是否方便与安全来确定复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。

综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择复合冲压工序冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。

第三章制件排样图的设计及材料利用率的计算

3.1 制件排样图的设计

排样时需考虑如下原则：

1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）2）合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。

3）模具结构简单、寿命长。

4）保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。

3.1.1 搭边与料宽

搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。

搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度δ=2.5mm，确定搭边工作间a1为2.2mm, a为1.8mm。具体可见排样图2。

图3-1 搭边与料宽

送料步距和条料宽度的确定

（1） 送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零

件的步距S 的计算公式为

217.8mm

1.8216S a D S =+=+= 1 式中 D ——平行于送料方向的冲裁宽度；

a1——冲裁之间的搭边值。

采用定位销进行定距，步距精度经经验估算得到步距公差为正负0.05。

（2） 条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。

当用孔定距时，可按下式计算

条料宽度 )()(0.5m m -232.280.5-2.22227.88-a 2Dm ax -B =?+=?+=?

式中 B ——条料的宽度（mm ）；

Dmax ——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm ）；

a ——侧搭边值；

Δ——条料宽度的单向（负向）公差；

剪切条料宽度偏差0.5=Δ, 因此0.5-232.28=B 。

3.2 材料利用率的计算

一个步距内的材料利用率η为

%

96.66%1008.21728.232/66.320741%100/=???=?=ηηBs nF 式中 F ——一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；

n ——一个步距内冲裁件数目；

B ——条料宽度（mm ）；

s ——步距；

第四章 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心

4.1 冲压力

冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。

4.1.1 冲裁力的计算

平刃口冲裁力可按下式计算

落料力计算

855.05KN

N 855047.73602.5730.811.3F KL F ==???==δτ

式中 F ——冲裁力（N ）；

L ——冲裁件周边长度（mm ）；

τ——材料抗剪强度（MPa ）；

δ——材料厚度；(mm)

K ——系数，通常K=1.3；

冲3小孔力计算

132.26KN

132256.8N 3602.51003.141.33F nKL F ==?????==δτ

冲大孔力计算

367.38KN

367380N 3602.51003.141.31F nKL F ==?????==δτ