冲压模具设计及标准导柱图库开发

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1、错误！未定义书签。错误！未定义书签。Ra0.40.&血46mmH7/h6 mmmmmmmmmmDg =岛=90 mm D垫=120 mm H垫=10 mm H垫=10 mm错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。冲压模具设计及标准导柱图库开发第1章绪 论1.1课题研究的意义1.1.1参数化设计的意义参数化设计是Revit 1Buil(ding的一个重要思想，它分卜为1两个部分:oRevitBuilding中的图元者E是以构件的形1式出现，通过参数的调整反映出这些自构件之间的

2、不同，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信丿息。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指疋设计要求。如果想要满足这些要求，不仅仅要:考虑尺寸或工程参数的初值，还要在每次改变这些设计参数时来维护这：些基本关丿系，即将参数分为两类：-一一类是各种尺寸值,称为可变参数;另-一一类是几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可 变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。1.1.2冲压模具设计生产的意义冲压加工是金属板料的重要成型方法，它具有生产效率高、尺 寸精度良好、重量轻、成本低和易于实现机械化、自动化等优点， 在汽车、机械、家电、电器、仪表、日常生活用

3、品以及国防等各 个工业生产部门中占有十分重要的地位。随着生产技术的发展和各 类新产品的不断问世，人们的冲压件的品种、数量以及质量都提出 了更高的要求。成批和大量生产各种机电与家电产品必备的基础是模具的基础 工艺装备，是进行少或者无切削加工的主要工具，是发展制造业 的前提。随着我国正在向世界制造业中心和国际模具市场与制造 基地逐步发展，国内模具产业将获取更大的发展机遇和更广阔的 发展空间。近年来，据汽车、电器、农机、仪表仪器等行业的统计，以达 到经济生产规模的产品，其中6 5 %为冲模，2 0 %为塑料模，锻压 模约5 % ，其他1 0 % o冲模比例最大，使用最广。可见，冲模对我 国的制造业的

4、发展有着举足轻重的作用。1.2国内外研究现状1.2.1参数化设计的国内外研究现状早在20世纪80年代，参数化技术公司便推出了以变量化、参数化、特征设计为基础的新一 代实体造型软件。PRO/E,CAD由此认识到了参数化设计的真正威力，并纷纷仿效。常用的参数化 设计CAD软件中，主流的 应用软件有U G、 Pro/Engineer、CATIA和Solidworks这四 大软件，这些软件各自有不同的特点并在不同的领域分别占有一 定的市场份额。参数化设计的鼻祖就是P r o / E n g i n e e r 了，正是由 Pro/Engineer最先实现了参数化设计，正因为她参数化的特点，在其 横空出

5、世后迅速抢占了传统C A D软件巨头U G和C A T I A的部分市场 份额，其主要应用于小家电和日用品、消费电子、发动机设计等 行业；U G和C A T I A两个传统的软件巨头也不甘落后，紧随其后便 也加入了参数化设计的功能，在传统的制造行业比如汽车、航空航 天等行业上两个软件还依然占据绝对的市场份额。反观国内，我国的许多企业虽然引进了国外知名的C A D系统， 但往往没有得到充分的利用，企业对C A D的巨额投资，并没有全面 的达到提高设计质量、缩短实际周期的目的，也没有带来其应有的 效益。究其原因，是因为没有进行产品应用和管理方面的二次开发， 据抽样调查和外商统计，国内已引进的CAD

6、/CAM系统利用率高、效益 好的单位仅在2 0 %左右。所以，不夸张的说我国在参数化设计中是 远远落后于国外的。而且，机械设计的未来趋势就是参数化设计， 我国必须改善这点才能在机械设计制造行业有着突破性的进步。1.2.2冲压模具的国内外研究现状欧美模具/、企业大多数规模不大，员工人数超过百人的都比较少-一一般模具/、企业人数都在2 05 0人。企业各类人员的配置十分精简-一一专多能-一一人多职，企业内部看不到闲人。精益生产、瘦型管理的思想得到了很好的体现。在欧美:的模具制造业中，C A D / C A E 丿f C A M已经成为普遍应用的技术。在C A D的应用方面，早已甩掉图板、二维绘图的

7、初级阶段，目前的3 D 设计的使用率已达到了 70%89%之高。UG PRO/E等软件 的使用更是普遍现象。使用这些软件不仅可完成2 D设计，同时还 可以获得3 D模型，为N C编程和C A D / C A M 的集成给予了保证。应 用3 D设计，还可以进行装配干涉的检查，从而保证了设计和工艺 的合理性。又因为普遍应用了数控机床，模具零件的加工精度和 质量都得以保证。随着科学技术的进步与国民经济发展对各类通过模具生产的零 件的广泛需求，模具技术正向高精度、高效率、长寿命的方向迈 进。由于这是一项综合性技术，所以其发展必然涉及很多领域的共同配合。必须要分析、总结、思考，这样才能更有发展。当1刖，

8、我;国模具技术还不是很先进，经济效益也不是很高主要是因为-一一下几点原因：1、 冲压基础与成型理论落后2、模具/、标准化程度相对较低；3、模具设计方法和手段、模具/、制造工-艺以及设备相对落后；4、模具专业化水平低等等因素。因此我国的模具/、在寿命、效率、加工精度、生产周期等等方面与工业发达国家相比还：是有相当一-段的差距。所以，我们应该不畏艰苦不怕困难将我国的模具/、事业、制造事业做强 做大。1.3发展前景1.3.1参数化设计的发展前景目前，参数化设计已经成为了 CAD中最热门的应用技术之一，能 否实现参数化设计也成为评价C A D系统优劣的重要技术指标，这是因为 它更符合贴近现代C A D

9、中概念设计以及并行设计思想，工程设计人员 在设计开始阶段时便可以快速草拟产品的零件图，通过对产品大小形状的 约束最后精确成型，同一系列产品的第二次设计可以直接通过修改第 一次设计来实现，设计参数不但可以驱动设计结果，而且还可以影响产 品的整个开发周期，设计参数可以来自于其他系统。参数化设计技术以 约束造型为核心，更符合实际工程设计习惯，在设计初期，设计人员 往往关心的是零件的大致形状及性能，对精确尺寸并不是十分关心， 特别是在系列化设计中，参数化设计的优点就更加突出。1.3.2冲压模具的发展前景现如今，信息化带动工业化发展，在经济全球化情况下，我国冲 压模具一定要尽快提高水平。通过改革与发展，

10、采取了多种有效的措 施，在冲压模具行业全体人员和专业人士的共同努力奋斗之下，我 国冲压模具的水平也不断提高，逐渐缩短与世界先进水平的差距。在“十一五”期间，在科学发展观的指导下，我们应该提高自主开发能 力、重视创新、坚持改革开放、可持续发展、走新型工业化道路， 将速度效益型逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压 模具的水平也一定会更上一层楼。第2章 标准导柱参数化设计2.1 UG二次开发语言 UG/Open GRIP简介U(yOpen GRIP是UG软件包中的重要的二次开发模块的非常优秀的软件之一，具有易学、简 单、交互性能强的优点。是 Sime ns公司提供的用于UG二次开发的软件工

11、具。GRIP语言具备完整 的语法规则、程序结构、内部函数，GRIP程序能够实现与Unigraphics的各种交互操作，例如几何体的创建、文件的管理、系统参数的控制、UG数据库的存取等。(1： UGC次开发基础)2.2 GRIP程序的具体开发过程(1) 首先在你的E盘新建一个名为daotzhu的文件夹。(2) 单击【开始】一【程序】一Unigraphics NX 8.5 NX工具一NX Open Grip进入 GRIP 开发环境GRADE,如图2-1所示。GRipIgvclapincnit： ErvirncoinPll ILstiny ALLLinktill ITmr mugiMiO4)ij)t

12、ailyie llre?5JliS& direciurv0turn Menu up/offQUITD1 B C=In la t rat oropihionE 丄图2-1GRADE界面图在 GRADE界面图中选择 change Directory回车后出现 Enter new Directory。输入 E:/daozhu(生成新的工作目录)。紧接着进入GRADE界面。 在Enter Option中选择Edit功能输入程序名称 daozhu。假如目录中存在 daozhu文件 名，贝U打开GRIP程序，如不存在则新建一个 GRIP程序。生成文件记事本。(5)在记事本中输入你的程序代码保存，返回GRA

13、IP界面在 GRADE界面图中选择Compile程序编译功能。编译成功将出现“ GRIP PROGRAM COMPILED WITHOUT ERROE;而编译不成功，则出现错误代码提示， 如图 2-2、2-3.QU必EMI fl4竝hMBHITY5onj?ran TVConjRFHTTTr7RFFPTFHFTTV鲁itnEABEL1仃NUMBERJL曾DNUMBER24LNUMBER25blNUMBER34NUMBER沖rMJMBERKLSPHUMBER筑TRMLABEL392I SIRLAF1EL980 ERRORS,PROGRAM 397.DATA a 82INTFJMCIHIF LTNK

14、 FlT-Eww* 1 (iRIP PROGRflN CONPIJLED U1TIHIDUT ERRORHE1U1EN；图2-2程序编译成功 =7 ohjl =|1 lc jyl zir tn d Q. R.仇 li 曲 1 Qhl: pH I a nt 叫 fL 5*Rft 口 hJZT。Hcyl hOfl 甘 iri, fl, ft. lis* i (jhit * HT“ fl iunt j*, B,9 ohj3=sij 1c： il zniri in , 6,00,. he ight. Ha * ri int:)*, B_ 5*Cd=1 1R obJ4=sn lc*】/ntL甘 inhe

15、 Ight , HL*ad int 巴阿-5*d11 obJ5=um ite/ahJl,wlth,tthJZ12 objGi -siiht raz u bJ5 , w it h, 0I1J4, -DZ2,5fi. Hl14 bleniil/u LiJS czlidicif et9 3ref y15 dtflet e/ruf jitIfi JTj7=,fiiJlti|oiznr if Inf2L-*HrdIulbZZ17 ohJRsuhtr linenn. li： Niss-lrig HALTInHheInpFCgfGJIFLTVPFAVDRliTH個TILFNTrjTV口 BJ壬ENTiriV

16、1DB.TJiiNniiv2nu犁盲 hTM3图2-3程序编译不成功(7) 编译成功在GRADE界面中连续回车三次生成.gri、grx、grs三种文件。(8) 启动NX 8.5 文件一Excute UG/Open Grip选择目录中的daozhu.grx单击就可以生成设 计的导柱。2.3标准导柱参数化设计2.3.1 A型导柱设计(1) A型导柱零件图(2) 建模思路A型导柱零件是轴类零件和 A型导套配合，从A型导柱零件的结构具有一个圆柱和多个倒角。 编程建模顺序为先通过圆柱体函数的功能构造出圆柱体生成导柱，如图 2-5所示。再通过倒角命 令对导柱进行倒角和倒圆角。如图 2-6所示。图2-5导柱

17、（3）编写程序源代码en tity/obj1,obj2,obj3,obj4,obj5$定义实体110:param/e nter the opti on s,d=,d,L,L,resp jump/l10:,trm:,resp$参数输入120:obj仁solcyl/origi n,0,0,0,height, L,diamtr,d$生成高度为L直径为d的圆柱体1obj2=poi nt/0,0.5*d,L-3ble nd/obj1,radius,3,obj2delete/obj2$倒角obj3=poi nt/0,0.5*d,3ble nd/obj1,radius,3,obj3delete/obj3$倒

18、角trm:halt(4) 执行程序启动NX 8.5 文件一Excute UG/Open Grip选择目录中的daozhu1.grx单击，出现参数对话 框。在参数对话框中输入参数得到想要的导柱，如图2-6所示。图2-6 A型导柱2.3.2 B型导柱(1) B型导柱零件图，如图2-7所示(2) 建模思路B型导柱零件是轴类零件和 B型导套配合，从B型导柱零件的结构具有一个圆柱和多个倒角， 在导柱中部有一个定位槽。编程建模顺序为先通过圆柱体函数的功能构造出三个不同的圆柱体， 分别为d、(d+1)、D的圆柱体。通过实体布尔减运算分别把d和D圆柱体与(d+1)生成导柱。在通过倒角命令对导柱进行倒角和倒圆角

19、。(3) 编写程序源代码en tity/obj1,obj2,obj3,obj4,obj5$定义实体110:param/e nter the opti on s,d=,d,d1=,d1,L=,L,h=,h,respjump/l10:,trm:,resp$参数输入I20:oobj仁solcyl/origi n,0,0,0,height,h,diamtr,d1$生成高度为h直径为d1的圆柱体1obj2=solcyl/origi n,0,0,h,height,10,diamtr,d1-1$生成高度为h直径为d1-1的圆柱体2obj3=solcyl/origi n,0,0,h+10,height,L-h

20、-10,diamtr,d$生成高度为L-h-10直径为d的圆柱体3obj4=poi nt/0,0.5*d,L-3ble nd/obj3,radius,3,obj4delete/obj4$倒角1obj5=poi nt/0,0.5*d1,3ble nd/obj1,radius,3,obj5delete/obj5$倒角2trm:halt(4) 执行程序启动NX 8.5 文件一Excute UG/Open Grip选择目录中的daozhu2.grx单击，出现参数对话 框。在参数对话框中输入参数得到想要的导柱，如图2-8所示。图2-9 B型导柱2.4本章小结本章简单介绍了 UG二次开发语言、GRIP程序

21、的具体开发过程和两种导柱的参数化设计过程 和最终实体图。第3章模具总体结构设计3.1冲压件的工艺分析冲压件加工的工艺性指的是冲裁件对冲压工艺的适应性，良好的加工工艺应该满足工序少、 模具加工较易、材料理解省、寿命较长、产品质量稳定及操作方便等要求。影响工艺分析因数有 很多，如加工零件结构形状、形位公差、精度要求及技术要求等等。冲压件的工艺性主要要求有：1. 冲裁件的形状和尺寸冲裁件的形状应简单、对称，最好有直线和圆弧构成。避免冲裁件有过长的悬臂和狭槽，悬 臂和狭槽的最小宽度必须大于毛坯料厚 t的两倍,即b2t,如图3-1所示。为了防止冲裁时凸模折 断或压弯，冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距

22、离不能过少和冲裁件各直线或曲线的连接处 应尽可能避免锐角、严禁尖角。2. 冲裁件的尺寸精度一般冲裁件内、外形所能达到的经济精度，如表2-1。两孔中心距离公差、冲裁件的角度偏差值和一般冲裁剪切面表面粗糙度。3. 尺寸标注冲裁件的尺寸标注应该符合冲裁工艺要求。此次设计为联动片的冲裁模具，该冲压件外形简单，精度要求高，只需一次冲裁加工便可成 形。并且联动片的生产批量为小批量。联动片质量轻、尺寸小为了提高其生产效率、经济性将其 模具设计成简易精冲模。该模具用于冲裁2mm厚的优质冷轧钢板，联动片的简易精冲模。零件如图3-1所示。图3-1联动片冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。它应满足节 省材料

23、、减少工序、容易加工模具、使用寿命长、操作方便及产 品质量稳定等要求，在设计中，我们应该注意的是，制件的结构 形状、精度要求、形位公差及技术要求等对其具有较大影响。针对于本次毕业设计的题目要求，材料为厚度为2mm的优质冷轧钢板，具/、有良好的冲压性能，在工件进行冲压零件时，满足了冲裁件形状简单对称的原则，避免锐角的存在，孔与孔、孔与边缘的距离满足了 a 1.5t的要求。由于冲压零件较小，因此在凸模的前端采用了活动护套和固定护套来保护凸模，保证其大部分均可获得不间断的导向，增加了凸模的刚性和强度。工件的尺寸冲孔按1 T1 3级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足加工要求。冲裁件孔中心距公差为土

24、 0.153.2 简易精冲模3.2.1 简易精冲模优缺点简易精冲模指的是只完成一种工序的冲裁模。如落料、冲孔、切边、剖切等。简易精冲模可 以同时有多个凸模，单其完成的工序相同。简易精冲模优缺点：（1） 容易实现机械化和自动化操作。（2） 模具制造容易，结构简单，制造周期短，价格低。（3）通用性好，适用于中，小型批量生产。（4）模具结构与模具材料是否与冲裁批量相适应。（5）模架与模具选用标准件。（6）落料模的送料方向要与选用的压力机相适应。（7）对称工件的冲模架应保持上下模的正常装配。3.2.2 简易精冲模的结构形式该模具采用简易精冲模。3.3 冲模的结构组成冲模的零部件由工艺构件和辅助构件组成

25、。3.3.1 工艺构件工艺构件由工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零、部件组成。1.工作零件 工作零件指的是完成冲压工作的零件，冲模的工作零件主 要 是凸模和凹模。凸凹模成对互相配合，完成对毛坯料的 冲裁成形动作。它们 的形状精度、尺寸精度及材质处理等 因数决定着冲模的性能和使用寿命。2.定位零件 定位零件的作用是保证送料时有良好的导向和控制送料的进程。 毛坯在模具中的定位主要有两个方面：一是在送料方向的定位，用来控制送料的 进程，通常称为档板，如图 3-2 中所示的销。而是与送送料方向上的定位，称之为送 进导向。主要定位零件有导料板、挡料销（钉）、定距侧刃、导正销、定位板（销）。1）定位销

26、 单个毛坯件进行冲裁加工时，通才采用定位销定位。可用于毛坯的外形定 位，也可用于毛坯内孔定位2）挡料销 挡料销的主要作用是保证条料送进时有精确的送进距。挡料板的结构形式 按作用不同可分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销3）导正销 导正销的作用是保证极进模冲裁件内孔和外缘的相对位置精度。在极进模 中的定位主要采用导正销。导正销安装在凸模的工作端面上，在落料前导正销插入 已冲裁好的孔中，用来确保内孔与外形的相对位置，以消除送料时产生的相对误差。4）定距侧刃 定距侧刃是以切去条料旁侧少量毛坯料来限制送料进距。定距侧刃断面 的长度等于步距，定距侧刃的前后导尺两侧之间的距离步相等。所以只有侧刀切去 等

27、步距相等的料后，条料才可以向前一个步距。定距侧刃通常用于级进模。当用挡 料销满足定距要求就不用采用定距侧刃。结合设计要求、模具加工较易、材料省操作方便等要求，联动片的冲裁模具选择挡料钉和导 料板作为定位零件。定位销Xx1 丁 /sf X / / / N| 图3-2定位销(1) 压料、卸料及出件零、部件压料、卸料及出件零、部件由卸料板、推件装置、顶件装置、压边圈、弹簧和橡胶圈1) 卸料板卸料和推料零件的主要作用是保证在冲裁加工工序完毕后将制件和废料排 除，用来保证下一次工序可以顺利进行。卸料板分为刚性卸料板和弹性卸料板，。冈寸 性卸料板能承受卸料力较大，常用于较厚的冲压件的卸料。其特点是卸料安全

28、可靠，但生产效率不高。弹性卸料板分为顺装式模具的弹性卸料板和倒装式模具的弹性卸料 板。图3-3为顺装式模具的弹性卸料板。卸料板具有操作方便，生产效率高的特点。 但卸料力比较小。可靠性不如刚性卸料板。2) 推件装置 推件装置分为两种刚性推杆装置和弹性推杆装置。刚性推杆装置推杆力 大，推件可靠，但没有压料作用。3) 压边圈 在拉伸冲压工序工序中，为了保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材 料的起皱，一般采用压边圈。4) 弹簧和橡胶圈在模具中应用广泛，主要用于推料、卸料和压边等工作。-算*i-11$/V；X 、/ / /VT111 / / /1、 、 、 、/,、 、 、 、/2XT1L10图3-3

29、顺装式模具的弹性卸料板3.3.2辅助构件辅助构件由导向零件，固定零件(1) 导向零件导向零件的保证上模、下模相对运动时的精确导向装置，基本要求是工作可靠、保证 凸、凹模间隙的均匀、导向精度好、拥有一定互换性。导向装置目前已基本标准化，并有 商品供应。主要的导向零件有导柱和导套。导柱和导套的结构形式有滑动和滚动两种1）滑动导柱和导套的形状都是圆形，它具有加工方便，装配简单，是应用最多的导柱和 导套。如图3-4所示2）滚动导柱和导套是一种无间隙，精度高的导向装置，适用于高速和高精度模具。（2）固定零件固定零件的作用主要是保证工作零件、定位零件、卸料和推料零件、导向零件连接成一个有 机的整体，保证零

30、件间的相对位置，并使冲裁模具能正确安装在压力机上，例如上、下模座、模 柄、凸、凹模固定板和垫片。3.4模具的材料确定冲压材料与冲压生产的关系密切，冲压材料质量的好坏将直接影响冲压工艺过程设计、产品使用寿命和冲压件质量。冲压件材料费用往往要占冲压件成本的60%到80%。因此，提高冲压件结构的工艺性和提高与稳定材料的质量。工作零件的材料确定。冲模是在较大的冲击、温升、磨损等状况下工作，尤其是凸模、凹模的工作条件更差，所以 凸、凹模的材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、热变形小、淬透性及优良的机加工性能等，而且要价格便宜，采购方便。要满足上述全部条件是困 难的，所以冲模材料必须根据具体生产条件、用途来选

31、用。联动片的厚度为2mm的优质冷轧钢，并且轮廓较为简单，其凸凹模选用耐磨和耐冲击性都较 好的Cr12，其中凸模热处理硬度达到 HRC58-62，凹模的热处理硬度为 HRC58-62。冲模辅助零件材料的确定可以参见选材表3-5。表3-5零件材料选用表零件名称材料热处理/HRC上模座，下模座HT200模柄Q235挡料销、挡料板454348导柱、导套T10A5660固定板、垫板454348螺钉、螺栓Q23543483.5模具的总体设计联动片的模具结构主要由上模座、下模座、模柄、挡料销、挡料板、凸模、凹模、导柱、导 套、固定板、垫板、螺钉、螺栓等零件组成。凸模采用精铣进行加工，总长为 53mm凸模通过

32、凸模固定板固定上模座，凸模与固定板和上 模座之间采用螺钉联结，如图3-6。固定板一般用45钢制造，厚度为16mm凹模采用整块加工,通过电火花线切割加工。导柱选择级精度的中间导柱模架联动片精冲模具工作原理是：本模具使用在普通冲床上。精冲时的压力由上、下两组蝶形弹簧获得。上面弹簧力（为四组）大于下面弹簧力（为两组），因下面的弹簧力不应把已落料的工件顶进条料里。冲裁完成后当上模上升时，件 5作用于件11顶出工件，上模继续上升，件 5接触到 件8时向外摆动，脱开件11, 上模回升至最高点，完成一次冲程。图3-7联动片装配图3.6本章小结本章根据联动片结构的特点，决定将该套模具设计成生产效率高、经济性好

33、的简易精冲模。 介绍了简易精冲模和联动片模具的基础知识。确定出各个零件的材料和热处理硬度。最后给出了 模具的总体设计和模具的工作原理。第4章模具设计4.1联动片零件零件简图：如图4-1所示图4-1联动片生产批量：小批量材料：优质冷轧钢材料厚度：2mm4.2排样设计(1) 排料方式的选择冲裁件的排样指的是冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法。常见的排样方法有直排、斜 排、直对排和混合排。合理的排样不仅可以提高材料利用率，还可以降低成本，并且保证了模具 的寿命的有效措施。根据工件的形状，采用有废料的直排法。(2) 搭边设计搭边是排样时工件之间，以及工件与条料之间留下的余料叫做搭边。搭边的主要作用是

34、补偿 条料的定位误差，保证冲压出合格的工件。还可以保持条料具有足够的刚度。搭边是废料，搭边 越小越好但是搭边过小容易使刃口磨损，降低模具寿命。工件外轮廓近似L形，排样选择斜排的方式，如图4-2所示。图4-2排样图条料宽度b=107mm送进步距h = 23.5mm(3) 材料利用率nA 100%一个进距地材料利用率=Bh式中a冲裁件面积，mm平方n个进距的冲裁件数目B条料宽度,mmh进距,mm其中 A=905mm， n=1，二一张板料上的总材料利用率NABiL100%式中N 一张板料件总数目；L板料长，mmB板料宽,mm其中 n=10,L=290mm， B=107mm,=2924.3冲裁工艺力的

35、计算(1)冲裁力冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于 所计算的冲裁力。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依 据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F 般按下式计算(4-1)F =KLt式中F冲裁力，N ;L 工件外轮廓周长，mm；t材料厚度，mm；b材料抗剪强度，Mpa； K 系数。系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、材料力学性能和厚 度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般K=1.3 。为计算简便，也可按下式估算冲裁力(4-2)式中 其中，材料的抗拉强度。L = 260mmF : Lt；

36、bt =2mm=386 Mpa所以(2)F = 260 2 386 二 200720N卸料力卸料力是从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力斥卩=K卸F(4-3)查得冲裁力，N;卸料力因数。K卸-0.04，把已知数据代入上式得F卸二0.04 200720N =8028.8N(3)推件力推件力是把落料件从凹模洞口中顺着冲裁方向推出去的力K推=n K推f(4-4)n 同时卡在凹模内的冲裁件个数; F 冲裁力，N ;kb卸料力因数。查得K推=0.055，n=1把已知数据代入上式得K推=n K推 F=0.055 200720=11039.6N(4)顶出力顶出力P - K 顶 F(4-5)式中 F冲裁力，N ;

37、P顶一一分别为卸料力、顶出力因数。K顶=0.06，把已知数据代入上式得F顶=0.06 200720N =12043.2N查得4.4冲压设备的选用压力机的选择，是模具设计中的一项重要内容。压力机的选择 合理直接影响到冲压设备的安全高效的使用，也关系到冲压件产 品质量、产品成本模具寿命、生产率等一系列问题。冲压设备的 选用包括选择压力机类型和规格。为安全起见，防止压力机的超载，压力机的公称压力大于或等于各种冲压力的总和Fz即F压一 Fz的原则选取压力机。在小型冲裁件的冲压生产中，根据冲压工序的性质和模具结构选择采用开式压力 机。这种压力机具有三面敞开的操作空间、容易安装机械化装置 和操作方便等优点

38、。本次设计采用卸料装置和下出料方式的冲裁模，则Fz=F+F卸+ K推=219788.4N=220KN可选取公称压力为250KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力：250KN滑块行程次数：145次/min圭寸闭高度调解量：35mm滑块行程：45mm最大闭合高度：180mm工作台尺寸：240mm 370mm模柄孔尺寸：30mnh 55mm4.5冲裁压力中心确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了使冲裁平稳，减少导向件的磨损和提高模具 及压力机寿命应使模柄轴线和压力机滑块中心线重合。联动片零件是不中心对称零件，所以其重 心并不是很好确定，为此我们可以用三维软件来辅助

39、计算。这里我们使用了UG软件的分析模块0 OD I； ifg咖I对象-直时a)sSt显示信定直？1方1趣腿礎 IChi亘信旦厶亠匸孔L严j冋显示的质量属性值体积=1811.267031300 mmA3C:7sersi Adml 口 丄昌 tratorXDeaki- opDr swln gl_dx f.归 jt 二 pe20LS04C31313 leu t2fe7O3iiD0 2332.041949301 m*2 C.0111B3320kg D.13&0Q1444N 3J . 10-&17 325 E=2 0.07502 9,详细M贡国馬性玮阳堀羽“皆的人tF卫匚口廿空严厲冷面积=2332.04

40、1949801 mmA2质量=0.014183380 kg重量=0.139091444 N回转半径=32.106617325 mm质心=44.154679600, 20.097580829,1.000000000mm由此该模具的压力中心坐标为 xc, yc，则xc=44, yc=20。4.6凸凹模刃口尺寸的计算4.6.1刃口尺寸计算原则（1）落料件的尺寸是由凹模尺寸所决定的，在设计落料模时，应以凹模为基准，间隙 取在凸模尺寸上。冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，在设计冲孔模时以凸模为基准， 间隙在凹模上。（2）在需要考虑冲裁凸凹模的磨损时，应有两种情况。一是刃口尺寸在磨损后增大， 则刃口的公称尺寸应

41、该取工件公差范围内较小的数值。二是基准件的刃口尺寸在 磨损后减小，则标准件刃口公称尺寸应该取工件尺寸公差范围较大的数值。这样 也能在磨损的情况下加工出比较合格的零件。（3）模具刃口的制造公差既要保证工件的精度要求也要保证有合理的间隙。通常模具 的制造精度应高出工件精度 34级，可通过基本尺寸查询凸凹模的公差值，如表 4-3表4-3凸、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.040结合冲压模具及联动片的形状特点。此模采用配作法，落料时选凹模为设计基准件，只需计 算

42、凹模的刃口尺寸及制造公差，而凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按需求配作。凹模的公差为 0.020mm。(4-6)(4-7)(4-8)462刃口尺寸计算刃口尺寸计算方法主要有凸凹模分开加工和凸凹模配合加工两种。根据联动片的形状和加工 复杂程度，该模具选择凸凹模分开加工。为了保证间隙值，必须满足式（4-6）条件。:;凸 Y 凹Zm a x Zm in式中凸 凸模的制造公差；凹 凹模的制造公差。查表 4-3 的得凸 =0.02，:凹=0.02查表 4-4 得 Zmin =0.04，Zmax =0.06Zmax-Zmin = 002岂凸，凹二0.04所以满足间隙要求。表4-4刃口间隙材料名称45、65Mn1

43、0、15、20Q235 Q215H62 H680.10.0150.0350.010.0300000.2P 0.0250.045 :0.0150.035P 0.010.03000.30.040.060.030.050.020.040.010.030.4P 0.080.100.060.08P 0.040.060.0250.045由于联动片结构简单，只需落料不需冲孔。这里只对落料进行计算。根据刃口尺寸计算原则, 落料应该先确定凹模刃口基本尺寸。因为凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，所以应使凹模的基 本尺寸接近工件轮廓的最小尺寸，在减去凸模基本尺寸得到最小尺寸。落料的各零件尺寸公差 的分配位置见图3-5所

44、示。其计算见式D 凹=（D-XA）静D凸=（D凹一召山人凸式中D凹、D凸落料凸、凹模基本尺寸（mm）；咽、凸 凹、凸模制造公差（mm）；X磨损量，磨损系数为：Zmin最小合理间隙（mm）；丄工件制造公差（mm）；4.7冲模零件与结构设计4.7.1工作零件工作零件指的是完成冲压工作的零件，冲模的工作零件主要是凸模和凹模。凸凹模成对互相 配合，完成对毛坯料的冲裁成形动作。冲模的性能和使用寿命正是由它们的形状精度、尺寸精度 及材质处理等因数决定着。（1）凹模采用凸、凹模配合加工，落料时以凹模为基准件。对相应的凸模以凹模实际尺寸按需求配作1）凹模的刃口形状 刃口形状主要有锥形刃口、柱形刃口筒形或和柱形

45、刃口筒形。根据凹 模的设计要求和强度要求选择柱形刃口筒形。2）凹模外形尺寸凹模厚度的确定H=Kb凹模壁厚c=（1.52）H式中b凹模孔的最大宽度；mmK 因数H 凹模厚度，其值为 1520mm c凹模壁厚，其值为2640mm其中 b=60mm、K=0.3。H=Kb=0.360=18; c=2X 18=36按上式计算凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般步需要进行强度校核（2）落料凸模1） 凸模的结构组成根据冲裁件的形状和尺寸，采用圆形凸模机构，如图3-5。为了避免应力集中，同时保证强度和刚度方面要求，而做成圆滑过渡的阶梯形。2）凸模的长度 因为该模具采用弹性卸料板，其凸模的长度应该

46、根据模具的具体结构确定， 模具结构如图4-5。则凸模的长度为33mm。3)凸模强度的校核压应力的校核图4-5凸模结构(4-10)式中 dmin 凸模最小直径（mm）；料厚（mm ）；材料抗剪强度（MPa ）；匕压I凸模材料的许用应力（Pa ）。匕压I的值取决于材料、热处理和冲模 的结构，Cr12淬火硬度为58 62HRC时，取10001600MPa。其中dmin=i8mm;已知=0.3 mm ，=190MPa，取压=1300MPa代入上式计算, 得40. 30190门0. 18mmL压 11300d min则4t成立弯曲应力的校核式中 LmaxLm a 2 7(mm)(4-11)允许凸模最大自

47、由长度（mm ）； 凸模的最小直径（mm）；P冲裁力（N ）;已知Lmax= 33 mm，=22mm，P =6.7 10N代入上式计算，得d 2222270 d 270F =504 mm 6. 7104d2280X50下模座：L/mm B/mm H/mm=450 280X502. 凸模固定板凸模固定板将凸模固定模座上，其平面尺寸可与卸料板和凹模相同由于考虑销钉和螺钉等定 位零件的位置。mm固定板与凸模间采用过渡配合 H7/h6，压紧后将凸模端面和凸模固定板一起磨 平。凸模固定板的材料选45钢。D固二D凹 = 90 mm3. 垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力。以降低模座所受的单位压

48、力，防止 出现局部压陷。垫板材料选取 45钢，淬火硬度：HRC43-48垫板的外形尺寸通常与凸模固定板的 尺寸相同，故D垫=120 mm垫板标准厚度H垫=10 mm，但由于该套模具中使用的垫板需要螺钉联 接，所以其厚度可以适当加厚取 H垫=10 mm。4.8本章小结经过以上的分析和设计计算，本模具的设计工作全部完成。本冲孔模具的设计包括以下三部 分内容：1冲压件的工艺分析；2冲裁力的计算过程；3冲模零件结构的设计。第5章 联动片的价值分析与技术经济分析5.1价值分析概述价值.分析是研究技术经济效益的常用手段之-一一通过价值、功能评价值与寿命周期总成本的关系来比较宀 完成指疋功能的产品的价值有助

49、于企业从几种可行的方案中选择出最好的设计方案将其/、投入生产以最低的生命周期费用,提高产品整体的技术经济效益。产品的功能;、外、观I、价值等因素-直是消费者选择商品时关心的主要问题因此如何吸引消费者的眼球满足消费者的需求这就需要我们在设计阶段将这些因素相互协调合理:地确疋下来而怎样在设计阶段把握好产品价值产品功能及生产成本的相对关系，是我们每一个设计师都必须掌握的理论知识。5.2价值分析评价步骤价值分析归纳起来大致有4个步骤：（1）分析。收集相关资料，借鉴已有产品，在满足功能的前提下，从技术和经济两个方面对 产品进行分析。（2）综合。把分析出来的结果进行整理与归纳，从中寻找灵感，经过深思熟虑后

50、，提出新的 设计方案或者对已有方案进行改进。（3）评价。即对已得到的方案进行比较合理地评判，考虑各方面的因素，运用不同的技术经 济分析方法，以价值的高低作为最终的评价标准。（4）选定。通过产品的技术因素、成本经济因素、价值的高低来选择最优方案，最后投入生 产。总体来说，价值分析活动是一个提出问题、分析问题和解决问题的过程。经过价值分析，从 各种不同的对问题的解决方案之中选定最佳方案。5.3机械产品的技术经济评价工业产品的制造费用是用H来表示，是材料费用M、工资L及管理费用G之和，即H = M +L +G工业产品的技术评价一般分为若干项目进行，各个项目的表达方法应该要体现出优点，例如 用“简单”而不用“不复杂”来表示。对于各项要求的评价用分数来表示，分数分为五等：很好4芳，好 3，-般 2分，较差 1分，不能满足要求 0分。总的技术评价值由下 式求得：P +R +1llllPnX =n Pmax式中n -评价项目数Pmax 理想产品全部性能最高分数R、P2Pn -个性能的得分数x-技术评价值 经济评价值由下式求得：式中H 实际制造费用Hi -理想制造费用H 1