1、链板落料冲孔复合模的设计摘要本次毕业设计的题目是链板落料冲孔复合模的设计，其结构简单，对尺寸精度和外观质量有较高的要求。因此，工艺方案的确定很重要，对于装配图和零件图的绘制利用CAD来完成，对我们今后从事模具行业奠定基础。冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。本次设计采用的是倒装复合模，本文分析了链板片的冲压工艺特点，冲压模具的设计，模具制造等理论知识及要求，结合生产实习的综合性知识，工艺特点及功能、技术要求，参考现有的冲压模具设计资料，完成了链板片冲压模具的方案设计。关键词：链板；冲压工艺；复合模；Abstract The topic of this graduation de
2、sign is the design of the chain plate blanking punching compound die, its structure is simple, have higher request for dimensional precision and appearance quality. Therefore, the determination of process scheme is very important, for the assembly drawing and part drawing drawing using CAD to comple
3、tion, lay a foundation for our future in the mold industry. stamping die is mainly to separate sheet metal or forming parts processing method. This design USES is inversion compound die, stamping process characteristics of chain plate are analyzed in this paper, the design of the stamping die, die m
4、anufacturing and other theoretical knowledge and requirements, combined with the production practice of comprehensive knowledge, process characteristics and functions, technical requirements, reference existing stamping die design, completed the chain plate stamping die design.Key words: chain plate
5、 Stamping process. Composite mould; 目 录第一章 前言.1 1.1 冲压加工的意义.1 1.2 冲压加工的特.1 1.3 冲压加工的内容.2第二章 冲压工艺设计.3 2.1 冲压件的工艺性分析.3 2.1.1 冲压件材料.3 2.1.2 冲压件形状和尺寸.3 2.1.3 冲压件的精度.4 2.2 冲压件工艺方案的确定.5第三章 冲裁件排样设计.73.1 排样方式.73.2 排样设计.8 3.2.1 搭边的确定.8 3.2.2 进距的确定.9 3.2.3 条料宽度的确定.9 3.3 材料的利用率.11第四章 冲压力计算.13 4.1 冲裁力的计算.13 4.
6、2 降低冲裁力的措施.13 4.3 卸料力、推件力和顶件力的计算.14 4.3.1 卸料力的计算.15 4.3.2 推件力的计算.15 4.3.3 顶件力的计算.15 第五章 冲压设备及选用.175.1 冲压设备的种类.175.2 冲压设备的选用.17 5.2.1 冲压设备选用的原则.17 5.2.2 冲压设备类型的选择.18 5.2.3 计算冲压工艺总力.18 5.2.4 校核初选设备.19 第六章 凸凹模刃口尺寸的确定.21 6.1 尺寸计算原则.21 6.2 凸、凹模刃口尺寸计算.21第七章 模具主要零部件设计.25 7.1凹模设计.25 7.1.1 凹模刃口形式.25 7.1.2 凹模
7、结构形式及其固定方法.25 7.1.3 凹模外形设计.26 7.2 凸模设计.27 7.2.1凸模的结构形式与固定.27 7.2.2 凸模尺寸的确定.28 7.2.3 凸模的强度校核.30 7.3 凸凹模设计.31 7.3.1 凸凹模外形尺寸的确定.31 7.3.2 凸凹模壁厚的确定.31 7.3.3 凸凹模材料的选取.32 7.4 定位零件的设计.32 7.4.1 导料零件的设计.32 7.4.2 挡料零件的设计.33 7.5 卸料装置的设计.33 7.6 连接件与固定零件的设计.35 7.6.1 凸模固定板的设计.35 7.6.2 垫板的设计.36 7.6.3 螺钉与销钉的设计.367.6
8、4 模架的选用.37 7.6.5 模柄的选用.387.6.6 推件块装置的设计.38第八章 模具装配图及零件图的绘制.41 8.1 装配图绘制.41 8.1.1 装配图绘制原则.41 8.1.2 装配图绘制要求.418.2 零件图的绘制.42 8.2.1 零件图的绘制步骤.43 8.2.2 零件图尺寸标注方法.43结论.45致谢.47参考文献.49 V第一章 前言1.1冲压加工的意义四年的大学学习期间，对所学专业除了有了一定的认识和了解外，还利用课余时间阅读了很多关于冲压模具的资料和文献，学习CAD以后我又了解了Pre/E、UG等软件，深深的体会到今后还有更多的知识等待我去了解和深层次的学习
9、本次毕业设计的课题具是链板落料冲孔复合模的设计，其结构简单，对尺寸精度和外观质量有较高的要求。因此，工艺方案的确定很重要，对于装配图和零件图的绘制利用CAD来完成，对我们今后从事模具行业奠定基础。通过本次的设计，使我在以下方面得到了一定的提升：1.具体运用和巩固了对模具课程及相关课程的理论知识；2.掌握冲压模具设计的基本技能，查阅有关技术资料和手册，熟悉标准和规范；3.运用所学的知识进行一次冲压模具的设计工作，具有初步设计模具的能力；4.树立正确的设计思想，培养严肃的工作态度，为今后的工作奠定了基础。1.2冲压加工的特点冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一，它是利用安装在压力机上
10、的模具，在常温（或加热）条件下对板料施加压力使其变形和分离，从而获得一定形状、尺寸零件的加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所以又称板料冲压。冲压生产过程的主要特点有以下几点：1、借助压力机的压力利用模具能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他的加工方法难以加工甚至无法加工；2、冲压加工的零件精度高，尺寸稳定，具有良好的互换性；3、冲压加工是少、无切削加工的一种，部分零件冲压直接形成，大部分无需任何在加工，材料利用率高，达到85%以上；4、生产效率高，生产过程易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产；5、操作简单，便于组织生产和管理。冲压加工的缺点模具制造周期长，制造成本高
11、不适于小批量生产；其次冲压加工多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，大量手工操作，劳动强度较大，易发生事故，安全生产与管理要求高，须采用必要的安全技术措施来保证。1.3冲压加工的内容 本次设计的过程主要解决的问题是冲压模具工艺的分析、工艺计算和结构的设计、装配，基本内容如下： 1.工件的工艺分析； 2.冲压工艺方案的确定； 3.工艺尺寸的计算； 4.冲压设备的选用； 5.模具零部件的主要设计； 6.利用CAD完成模具装配图和零件图的绘制； 7.完成一篇与专业有关的外文翻译，要求语句通顺，含义准确。第二章 冲压工艺设计冲压工艺设计包括冲压件的工艺分析和冲压工艺方案的确定。劳动量和冲压件成本是衡
12、量冲压工艺设计合理性的主要指标。工艺设计为模具的结构设计提供依据，因此工艺设计的好坏直接影响到模具的结构、产品的成品等。2.1 冲压件的工艺性分析 工艺分析包括技术和经济两方面的内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单、最经济的方法冲压出来。影响冲压件工艺性的因素有很多，从技术和经济方面考虑，主要因素如下。2.1.1冲压件材料该工件的材料为Q235普通碳素结构钢，
13、厚度为1mm，大批量生产，由于含碳量适中，抗拉强度为350MPa，屈服强度为235MPa，综合性能较好，所以为常用冲压材料，且具有良好的冲压工艺性，所以适合冲压。2.1.2冲压件形状和尺寸1、冲压件的形状应尽可能简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状组成，使排样时废料最少。2、冲压件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凹模折断。3、冲压件的外形或内形的转角处，要避免尖角的出现，应以圆弧过度，使于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂现象。4、冲孔时，孔的尺寸不宜过小，以免凸模折断。5、冲压件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，否则模具的强度和冲压件的质量难以保证。
14、不同形状和尺寸的冲压件，有不同的工艺要求。对于冲压件，要求外形简单对称，最好是由圆弧和直线组成的。该零件形状简单、对称，是由两个9mm孔和两个24mm圆与长为24mm的直线组成的（如图2.1所示），无凹槽、悬臂、尖角等，所冲孔的尺寸及孔边距和孔间距尺寸均满足最小值要求可以采用冲孔落料复合冲压。图2.1链板2.1.3冲压件的精度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度，而所谓经济级是指模具达到最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上又合理的精度。为降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲裁件使用要求的前提下，应尽可能采用经济
15、精度。冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关。一般冲压件内外形所能达到的经济精度、两孔之间的孔距公差、孔与边距的尺寸公差、冲压件的角度偏差以及剪断面的近似粗糙度值可查相关的表格。由查表可得：冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11（见表2.1），孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm（见表2.2），两孔心距的精度为0.02mm（见表3.11冲压工艺与模具设计）。 表2.1冲裁件内外形所能达到的经济精度 材料厚度t / mm基 本 尺 寸 / mm3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335IT14ITIT13
16、表2.2 孔中心与边缘距离尺寸公差 材料厚度t / mm孔中心与边缘距离尺寸 mm505012012022022036022440.50.60.70.60.70.80.70.81.00.81.01.22.2冲压工艺方案的确定所谓工艺方案，是指用哪几种基本冲压工序，按照何种冲压顺序，以怎样的工序组合方式完成冲压件的冲压加工。确定冲压工艺方案时需要考虑的问题，其主要内容如下。1、冲压性质 剪裁、落料、冲孔、切边、弯曲、拉深、翻边等是常见的冲压工艺，各冲压工序有其不同的性质、特点和用途。编制冲压工艺时，可以根据产品图纸和生产批量等要求，合理选择这些工艺。2、冲压次数和顺序 冲压次数是指同一性质的工序
17、重复进行的次数。对于冲裁件的冲压次数是根据具体形状和尺寸以及极限变形程度来决定。3、工序的组合方式 工序的组合方式主要取决于冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。生产批量大，冲压工序应尽可能的组合在一起，进行复合模或连续模冲压。4、其他辅助工序 对于某些组合冲压件或有特殊要求的冲压件，在分析了上诉冲压性质、冲压次数、顺序以及工序组合方式后，尚需考虑非冲压辅助工序，如钻孔、铰孔、车削等机械加工，热处理、焊接、表面处理和去毛刺等工序。这些辅助工序可根据冲压件结构特点和使用要求选用，安排在各冲压工序之间进行，也可置于冲压工序前或后加工。 （1）、通过对该工件的冲压工艺性进行分析可知，该冲压件具有良
18、好的冲压工艺性，比较适合冲压； （2）、该零件需要落料、冲孔两道基本工序才能成形； （3）、考虑到制件生产批量和产品的质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素，由冲压制件外观形状分析，该制件有落料、冲孔两道工序，所以确定此链接板的生产中可以采用下面的几套方案：方案一：先落料 后冲孔方案二：先冲孔 后落料方案三：采用落料冲孔复合模分析比较：方案一：模具结构简单，但需要两道工序、两副模具，生产率较低，难以满足大量生产时对效率的要求；方案二：定位简单可靠，但要用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全；方案三：只需一副模具，冲裁件的几何精度和尺寸精度容易保证，生产率最高，冲裁的孔与外形
19、的位置精度较高，工件较平整，模具制造复杂，可适用大批量生产，从以上比较多來看，在保证冲裁件质量的情况下，应尽可能降低成本，提高经济效益，工人操作方便、安全的情况下考虑，选择复合模比较合适。结论：经过全面分析、综合考虑，以零件质量、生产效益及经济性几个方面衡量，认为三种方案中方案三为最佳的方案，即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品。第三章 冲裁件排样设计 冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲压件的排样，简称排样。排样的目的在于减少废料的消耗，降低成本，提高生产率，延长模具寿命。排样时注意事项：1、提高材料的利用率（不影响制件使用性能前提下，可改变制件局部形状或外形）；2、排样方法应使操作手操作
20、方便，劳动强度小且安全；3、模具结构简单、寿命高；4、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求，尤其是弯曲件的制件半成品。图3.1排样图3.1 排样方式常见的排样方式有：1、有废料排样 如图3.1所示，沿冲裁件全部外形冲裁，冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料之间都存在工艺废料，可利用搭边补偿误差，能保证冲裁件的精度和质量。有废料排样时，冲裁件尺寸完全由冲模来保证，因此冲裁件精度高，模具寿命长，但是材料利用率较低。常用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件。2、少废料排样 沿冲裁件部分外形切断或冲裁，只在冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间或料头料尾留有废料。工件质量稍差，模具寿命缩短，但材料
21、的利用率稍高，冲模结构简单。3、无废料排样 工件与工件之间或工件与条料侧边之间均无废料，沿直线或曲线切断条料而获得的冲裁件。冲裁件质量和模具寿命差，但材料利用率最高。另外当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。采用少、无废料排样，可使材料的利用率提高到75%95%，对节省材料有及其重要的意义。但少、无废料冲裁也存在一些缺点，由于条料自身的公差和条料导向与定位所产生误差影响，冲裁件所能达到的精度和质量都较差，同时模具的寿命也低，冲裁件的断面质量差。无论是有废料、少废料和无废料排样中，其排样形式一般分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排和多行排等。3.2排样的设
22、计3.2.1搭边的确定 排样时，工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用主要是补偿定位及送料误差，保证冲出合格的零件；使条料具有一定的刚度，保证顺利送料，保证生产效率；避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，提高模具寿命和断面质量。确定合理的搭边值有利于提高冲裁件质量。从节省材料角度出发，搭边值越小越好，但是搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面不利。在实际确定搭边值时，需要综合考虑一下因素：1、材料的力学性能 硬材料的搭边值可以小些，软材料、脆材料的搭边值要大些。2、冲裁件的形状与尺寸 冲裁件尺寸大小或有尖凸的复杂形状时，搭边值要大些。3、送料及挡料方式 用手工送料，有
23、侧压装置的搭边值可以小些，用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些。4、材料厚度 厚材料的搭边值要取大一些。5、卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边值小一些。表3.1最小搭边值（单位：mm）材料厚度t / mm手 工 送 料自 动 送 料圆 形非 圆 形对排a1aa1aa1aa1a1 1.51.51.5223231-21.5222.52.53.5232-322.52.533.54233-42.533445344-5344556455-6455667566-85667786786778 8978查表3.1确定搭边值a和a1，因t=1mm，采用自动动送料，由此可知a=3mm ，a1=2mm。3.2.2
24、进距的确定进距也称步距，是指模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离，步距是决定挡料销位置的依据，由图可知S=27mm。3.2.3条料宽度的确定选定排样方法与确定搭边值后，就可以计算条料宽度了。条料宽度的确定与条料在模具中的定位方式有关。表3.2条料下料宽度偏差表（单位mm）材料厚度t条料宽度505010010020020040010.50.50.51.0130.51.01.01.0341.01.01.01.5 461.01.01.52.0 1、有侧压装置时条料宽度的确定。这种方式能使条料始终紧靠导料板一侧送进，故按下列公式计算 B0 -=(D+2a) 0 - 导料板之间的距离为 A=B+c 式
25、中， B为条料宽度，单位mm；D为冲裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸，单位为mm；a为侧搭边值，单位为mm，可参考表3.1；为条料宽度的单向偏差，单位为mm；A为导料板之间的距离，单位为mm；C为条料与导料板之间的间隙，单位为mm。2、无侧压装置时条料宽度的确定。利用导料板和挡料销对条料定位，导料板内无侧压装置。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能得摆动量c。因此条料宽度为 B0 -=（D+2a+c）0 - 导料板之间的距离为 A=B+c公式中各参数的含义同式（3.1）3、用导料板和侧刃定位时条料宽度的确定。侧刃定距的模具中，导料板带有一个台阶，利用导料板的台阶进行挡料，条料要
26、想继续送进模具，必须将被导料板台阶挡住的料边切除，侧刃就是用来切除该料边的，因此当送进步距采用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的料边宽度b。此时条料宽度为B0 -=（L+2a+nb）0 -=（L+1.5a+nb）0 -式中，B为条料宽度，单位为mm； L为冲裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸，单位为mm； a1为裁去料边后的侧搭边值， a1=0.75a(a为侧搭边值，可参考表3.1)单位为mm； b为侧刃冲切的料边宽度，单位为mm； 为条料宽度的单向偏差，单位为mm，可参考表3.2。表3.3条料与导料板之间的单边间隙（单位mm）材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度100100-20020
27、0-30010010010.50.61.05.08.01-50.81.01.05.08.0由于是自动送料，本设计采用有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离的计算方法。又由表查得=0.5，因此可得： B0 -=（D+2a）0 - =（66+22） =70 0 -0.5mm导料板之间的距离为 A=B+c =70+0.5 =70.5mm 3.3材料的利用率对冲裁件来说，一般材料占零件总成本60%以上。可见材料利用率是一个重要的经济指标。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所使用板料面积的百分比，是具体衡量排样合理性的指标。用cad测量工具测量冲压件的毛坯面积：A=1273.7mm2一个步距内的材料利用
28、率的计算公式为=A/BS100% 即 =1273.7/7027100% =67.4%式中，A为一个步距内冲裁件的实际面积，单位为mm ；B为条料宽度，单位为mm；S为步距，即每次条料送进模具的距离，单位为mm。为了计算更准确的利用率还应考虑料头、料尾以致裁板时边料消耗情况，此时可用条料（或整个板料）的总利用率来表示。 总=NA/LB100%式中，N为一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目，单位为个；A为一个冲裁件的实际面积，单位为mm； L为板料的长度，单位为mm；B为板料的宽度，单位为mm。第四章 冲压力计算 冲裁力是冲裁时凸模冲穿板料所需的压力，它是随凸模进入板料的深度（凸模行程）而变化
29、的。通常，冲裁力是指冲裁过程中的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据。 影响冲裁力的因素很多，主要有材料力学性能、厚度、冲裁件周边长度、模具间隙大小以及刃口锋利程度等。4.1冲裁力的计算公式计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算： F= KLtb即 L=422+122+9 =151.62mm F=1.3151.621310 =61102.86N式中 F：冲裁力，单位N； L：冲件周边长度，单位mm； t：板料厚度，单位mm； b：板料抗剪强度，单位MPa； K：考虑模具间隙的不均匀、
30、刃口的磨损、材料力学性能与厚度的波动等因素的影响，而给出的修正数，一般K取1.3;4.2降低冲裁力的措施在冲裁高强度材料，或者材料厚度大而周边很长的工件时，需要很大的冲裁力。当现场冲压设备的吨位不能满足时，为了不影响生产，充分利用现有冲压设备，研究如何降低冲裁力是一个很重要的现实问题。分析冲裁力的计算公式可知，当材料的厚度t一定时，冲裁力的大小主要与零件的周边长度和材料的强度成正比。因此，降低冲裁力主要从这两个因素着手。采用一定的工艺措施和改变冲模的结构，完全可以达到降低冲裁力的目的。同时，还可以减少冲击、震动和噪声，对改善冲压环境也有积极意义。目前降低冲裁力主要有下面的几种方法1、斜刃冲裁法
31、 斜刃冲裁是指将凸模或凹模的刃口做成斜的，此时由于避免了刃口同时对板料进行剪切，因此能达到降低冲裁力的目的。为了保证得到平整的冲裁件，落料时将凹模做成斜刃，冲孔时将凸模做成斜刃，并使刃口对称，以保证模具受力均衡。 2、阶梯冲裁 在多凸模的冲裁中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，可使各凸模冲裁力的最大值不同出现，从而降低冲裁力。 3、加热冲裁 材料在温度较高的加热状态下，抗剪强度明显下降(见表4.1)。因此，加热冲裁能降低冲裁力。但材料加热后回产生氧化皮，从而影响冲裁件表面质量，且产生环境和劳动条件变差。一般只适用于厚板或表面质量及公差等级要求不高的工件。表4.1钢在加热状态的看见强度b（单位
32、MPa）加热温度T材料200500600700800900Q195、Q215、10Q235、20、25Q275、30、3540、45、503604505306003204505205802002403303801101301601906090909030607070如图2.1所示，可知冲裁件的厚度t=1mm,厚度较小，且又须获得平整的工件选用阶梯凸模冲裁。4.3卸料力、推件力和顶尖力的计算冲裁结束后，从板料上冲裁下来的冲件（或废料）由于径向发生弹性变形而扩张，会梗塞在凹模洞口内，或者条料上的孔沿径向发生弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作能继续进行，必将工件或废料从模具分离。从凸模上卸下紧箍
33、的料所需要的力称为卸料力，用卸表示；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力，用F推表示；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶尖力，用F顶表示。卸料力、推件力和顶尖力都是由压力机和模具的卸料、顶尖和推件装置传递的。所以在选择压力机的公称压力需要对这三种力进行计算。影响这些力的因素较多，主要有：材料的力学性能和料厚；冲件形状和尺寸大小；凸、凹模间隙大小；凹模洞口的结构；排样搭边值大小及润滑情况等；4.3.1卸料力的计算 F卸=K卸F 即 =0.761102.86 =42772N式中 F卸： 卸料力，单位为N； F：冲裁力，单位为N； K卸：卸料力系数，查表4.2可得； 表4.2 卸料力、推件力和顶件力系数材料厚度 t/mmK卸K推K 顶
