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1、吉 林 农 业 大 学学士学位毕业设计说明书 题目名称： 隔板的冲压工艺及模具设计 学生姓名： 王东麒 院 系： 工程技术学院 专业年级： 06级机械 指导教师： 赵清来 职 称： 讲师 2010 年 5 月 21 日目 录题目摘要及关键词1 前 言1 冲压成型工艺2. 冲压件工艺分析22.2 确定冲压工序：32.3 确定工艺方案：32.4 在满足上述要求，既制定生产方案43 冲裁工艺及其计算53.1 排样设计53.2 排样的方法6. 板料排样设计6. 搭边6. 条料宽度74 冲裁模工艺计算74.1冲裁力的计算74.2 压力中心的计算94.3 冲压设备的选用114.4 凸凹模刃口尺寸计算124
2、.5 凸模、凹模、凸凹模的结构设计145 弯曲工艺计算195.1第一套弯曲模的相关计算及模具设计195.2 第二套弯曲模的相关计算及模具设计236 设计校核266.1 凸模强度的校核266.2 螺栓强度校核276.3 压力机装模高度的校核287 毕业设计总结28参考文献29附 录30隔板的冲压工艺及模具设计学 生：王东麒 专 业：机械设计制造及其自动化指导教师：赵清来摘 要：全文对隔板的冲压工艺及模具设计进行了具体的论证设计。通过工艺分析确定需要三套模具，分别是落料冲孔复合模、第一次弯曲成型模以及第二次弯曲成型模。根据工艺分析与确定，第一套模具先进行落料冲孔，相应的设计出落料冲孔复合模具。冲小
3、孔的凸模需要进行强度校核。工件的第二道工序是弯曲成型，由于产品展开后是不规则形状，所以在展开的时候我们要用特殊的软件来进行模拟展开，展开后的尺寸用于毛坯的选材；本道工序需要完成三个部分的弯曲，均为度型弯曲，弯曲圆角均为；在设计顶出器的时候为了保证一些零件表面的加工精度，我们要把顶出器一些尺寸与零件做配合，顶出时不至于使零件变形。关键词：冷冲压; 落料冲孔；弯曲During the process and die designName：Wang Dongqi Major：Automation of mechanical design and manufacture.Tutor：Zhao Qing
4、lai Abstract: The whole paper was mainly on the concrete proof design of the ramming craft for clapboard and its mold design. Needs three sets of molds through the craft analysis determination, respectively is falls the material, the first curving becomes the mold, the second curving becomes the mol
5、d .The second working procedure is curving takes shape, after because the product launches is the irregular shape, therefore in the time which launches we must use special software to carry on the simulation to launch, launch after the size to use in the semi-finished materials selection, this proce
6、dure need to completed three parts, all of the three are 90-degree U-bend and their bending round are R2. Goes against in the design time in order to guarantee some components surfaces the processing precision, goes against when as for does not cause the components distortion.Keywords: Fall to antic
7、ipate the blunt bore; Flection; Three setsI1 前 言模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平，因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲
8、压设备对板料金属进行加工，以获得所需的零件形状和尺寸。冷冲压和金属加工比较，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产。由于板料零件具有重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件，以满足产品需要。因此，现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表和各种民用轻工业产品中，都大量使用冷冲压零件。国防方面，如飞机、导弹、枪弹、炮弹等产品中，采用冷冲压加工的比例也是相当大的。随着汽车和家用电器等的飞跃发展，许多先进工业国家，对发展冷冲压生产给予了高度的重视。例如，美、日等国模具工业的产值
9、已超过机床工业。美国1982年模具年产值为57.70亿美元，机床则为55亿美元。日本1982年模具年产值为8600亿日元，而机床则只有7842亿日元。在模具工业中冷冲模占的比例很大。因此可以看出冷冲压在国外的发展趋势。冷冲压工艺大致可区分为分离工序和成形工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和切割。成形工序则可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可以分别采用各种工序对板料毛坯进行加工，以获得满意的零件。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压技术也在不断革新和发展，主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算方法的现代化。例
10、如，生产汽车覆盖件的冲压工艺，传统方法系根据已有的设计资料和设计者的经验，进行对比分析，确定工艺方按和有关参数，然后设计试验模具，进行试冲，经过反复试验和修改，才能转入批量生产。近几年来，国外（如美国福特汽车公司中心研究室）已开始采用有限变形的弹塑性有限元法，对覆盖件成形过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和将会发生的问题，将结果显示在图形终端上，供设计人员进行修改和选择。这样，不仅可以节省昂贵的模具试验费用，缩短新产品的十指周期。而且可以逐步建立一套能紧密结合生产实际的先进设计方法，既促进了冷冲工艺的发展，也将塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。（2）
11、模具设计制造技术现代化。为了加快机电产品的更新换代，缩短工装设计、制造周期，许多工业先进国家正在大力开展模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）的研究，并在生产中开始应用。模具CAD/CAM技术应用较早的领域便是冷冲模。根据国外经验，采用这一技术，一般可提高模具设计制造率23倍，模具生产周期可缩短1/22/3，发展这一技术的最终目标，要达到模具CAD/CAM一体化，而模具图纸将只作为检验模具之用。采用模具CAD/CAM后，还可以提高模具质量，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开发上。（3）冷冲压生产的机械化和自动化。为了满足大量生产的要求，冲压设备已由单工位低速压
12、力机发展到多工位高速自动压力机。一般中小型冷冲件，既可在多工位压力机上生产，也可在高速压力机上采用多工位级进模加工，使冷冲压生产达到高度自动化。大型冲压件（如汽车覆盖件）可在多工位压力机上利用自动送料、取件装置，进行机械化流水线生产，从而减轻劳动强度和提高生产率。（4）为了满足产品更新换代和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺（如高能成形和旋压等）、简易模具（如软模和的熔点合金模等）、通用组合模具、数控冲压设备和冲压柔性制造系统（FMS）等。这样，就使冷冲生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。（5）不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖
13、件，以减轻零件重量和提高其结构强度。 冲压成型工艺. 冲压件工艺分析此冲压件名称为隔板，是小型零件，大批量生产。结构为左右对称形式；材料为钢，为普通碳素钢，具有较好的可冲压性能；厚度为0.8；成型工艺包括落料冲孔、弯曲两部分。该连接件上的六道的弯曲工艺由两次弯曲成型。由于该连接件是U型弯曲工件，回弹一般比较小，经计算满足冲压工艺要求。此制件要求精度不高，不需较高的公差等级，属于一般冲裁弯曲精度。模具为普通冲裁弯曲模具即可达到之生产要求。冲孔的工艺性：该冲压件上有6个圆孔，孔径分别为23.2 、23.5、24.5，均大于1.3t（t为板料厚），方孔的尺寸为6070，满足冲孔条件，且孔的尺寸精度要
14、求一般，可采用直接冲孔。弯曲的工艺性：图示零件包含六个弯曲部位。在此连接件设计当中主要解决好以下几个问题：对冲压件进行工艺分析，设计出的模具结构能保证工件的正常生产；通过分析比较，确定最佳工艺方案。设计出的冲裁模结构必须有足够的强保证生产的正常运行；解决根据冲裁力和弯曲力选择压力机和根据模架最大闭合高度选择压力机间的矛盾；合理选择冲压设备；表面粗糙度，由于该件形状不太复杂，精度要求也不是很高，所以一般可要求Ra=0.4um以上，特别是圆角半径要求更高； 弯曲时如何控制回弹的影响；合理排样，最大限度的提高材料利用率。2.2 确定冲压工序：由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性
15、能等的不同，其冲压方法多种多样。但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件和毛胚沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形，成为所需要的形状和尺寸的制件。冷冲压可分为三个基本工序：（1）冲裁：落料 冲孔（2）弯曲 ：压弯（3）整形经过分析，本零件需要通过以下工序完成（1） 落料 冲孔 （2）压弯 （3）压弯 2.3 确定工艺方案：由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其加工的方式多种多样，一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成，因此，编制工艺方案时，必须考虑是采用单工序模分散冲压呢？还是将工序组合起来，选用复合模
16、或连续模生产。一般来说，这主要取决与冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。生产批量大，冲压工序应尽可能地组合在一起，进行复合模或连续模冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产。对与有精度要求的零件，为了避免多次冲压的定位误差，也应选用复合模冲压。所以为其选择正确的模具加工形式，在满足冲压件质量要求的前提下，最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式，必须解决好以下的问题。(1)模具类型的确定是简单模、复合模、还是级进模。(2)进出料方式的确定根据原材料的形式，确定进料方法、取出和整理零件的方法、原材料
17、的定位方法。(3)压料和卸料方式的确定压料或不压料、弹性或刚性卸料等。(4)模具精度的确定根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导向方式和固定方式。2.4 在满足上述要求，既制定生产方案(1)设计多套模具，使用简单模一套加工一个步骤的工序，第一模具进行落料加工，裁出工件的最基本外形。第二套模具进行冲孔加工，在第一套模具加工完的材料上进行冲几个圆孔和一个方孔的工艺。再用六套模具进行弯曲变形加工，分别压制六个弯曲边。(2)设计三套模具，使用倒装结构的复合模进行加工，第一套模具进行落料冲孔同时加工一道工序完成。由于最小孔径.，而且孔壁到弯曲边的距离较大st+r，（为弯曲半径）不会产生变形
18、，可以一次冲出全部圆孔。第二套模具进行弯曲变形的加工，弯曲两端和前端。第三套模具再次进行弯曲加工，达到零件要求。图2-1 第一套产品图 图2-2 第二套产品图Figure 2-1 The first product figure figure2-2 The second set of the product 图2-3 第三套产品图Figure 2-3 The third set of the product对两个方案进行比较，首先两套模具都能加工出合格的制件，虽然使用简单模加工会产生一些误差，但此制件要求的精度并不高，所以不太影响制件的加工，不过增加一套模具生产成本就会大大提高，此类一套模具的
19、成本也在千元左右，而且随着模具的增加，也增加装卸的次数，降低了生产的安全性。因此我选择了第二套方案。对于冲裁复合模是采用典型的倒装结构，加工废料可以从下模座孔落下，制件采用钢性推件装置推出，卸料板采用弹性卸料板，由于制件较大，采用四导柱模架。对于弯曲模，采用通过两套模具，分别以一步弯曲成型的方法实现两道弯曲工序，使其满足弯曲要求。3 冲裁工艺及其计算3.1 排样设计 冲裁件在板、条等材料的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。在企业中能节省企业生产过程中的成本。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。毛坯排样，以确定毛坯在条料
20、上的截取方式，设计搭边，载体等并定出步距。冲裁件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标材料的利用率。其计算公式如下：一个单位进距内的材料的利用率为： 式中 A 冲裁件面积； N 一个进距内冲件实际面积； B 条料宽度； S 进距。一张板料上总的材料的利用率为： 式中 B-板料宽度N 一张板料冲件总数目； L 板材长度。条料、带料和板料的利用率 比一个进距内的利用率低。其原因是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响。要提高材料的利用率就必须减少废料面积。冲裁过程中分为两种废料即结构废料和工艺废料。结构废料一
21、般不能改变，而工艺废料却可改变，它主要取决于冲压方式和排样方式。3.2 排样的方法(1)有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。(2)少废料排样 沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。(3)无废料排样 冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差，但材料利用率最高。当送进步距为
22、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、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。在此设计中，采用有废料直排排样方式。.板料排样设计. 搭边搭边分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要位，放在不注目的位置。排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。有公差要求的边和使用过程中有滑动配合要求的
23、边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。条料排样的搭边值一般与工件形状、工件厚度t等有关，多工位连续模的搭边比单工序模的搭边稍微大一些。列出最小的搭边值的经验数表，可查表确定最小撘边值。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料与一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。搭边值要合理选择，如果过大，材料利用率低；过小，利用率虽高，却很难起到搭边的
24、作用，在冲裁中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入模具间隙中，损毁模具刃口，降低模具寿命。影响搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。. 条料宽度料宽排样方式和搭边值确定后，即确定条料或宽料的宽度及进距。条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工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间送进，并于导板间有一定的间隙。因此在确定料宽时，要考虑到模具的结构中，是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构确定不同的料宽。为此，确定裁体形式与毛坯定位方式，并设计定位销直径，数量及布置。根据经验以及冲压成型工艺
25、与模具设计P58 3-12可确定搭边值和料宽具体尺寸本设计中排样相关设计:根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。两工件间搭边：a 1.8mm ；工件侧边搭边：a2.0mm ；进 距：h 300.4mm ；条料宽度：b 396.5mm ；冲裁件的面积：96972.3mm2一个进距内的材料的利用率：通过对制件的分析，最终的排样设计如图：图3-1 排样图Figure 3 1 The same figure4冲裁模工艺计算该模具采用弹性卸料和下出料的方式4.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲床和设计模具,冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适应冲裁的要求.冲裁力的大小主要与材料力学性能
26、、厚度和冲裁件的轮廓长度有关。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F0一般按下式计算：F=K L t 式中： F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。考虑冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3。一般情况下，冲裁件从板料切下后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要试图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，须要计算卸料力和推件力。卸料力： （从凸模上
27、将零件或废料卸下所需的力称卸料力）。推件力： （从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力）。其中： F 冲裁力；n 同时梗塞在凹模内的零件(或废料)数；K、K 卸料力、推件力系数。由表2查得：K卸=0.05 =0.055表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数Table 2-1 discharge material force, force and push it against a force of料厚（mm）K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.090.040.070.0250.060.020.050.0150.040.10.0650.055
28、0.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金0.030.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09计算： (1)落料力：=1.31330.80.8450622.81KN 其中 L1104+225.4+2（27.5+70+365-35+236.6） 1330.8mm 取450MPa(2)冲孔力：1.3400.670.8450187.51KN其中 L22（60+70）+43.2+44.5 1330.8mm(3)落料时的卸料力：=0.05622.8=131.14KN (公式4-1) (4)冲孔时的推件力: =60.055187.5=161.88KN 根据
29、材料厚度选取凹模洞口直筒高度为h5mm， 故：nh/t5/0.86。(5)总压力F FFFF (公式4-2) 622.81+187.51+31.14+61903.34KN4.2 压力中心的计算根据力学原理，诸分力对某力矩之和等于其合力对同轴之矩，冲裁时的合力作用点或 多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心。设计时模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，减低模具与压力机的使用寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。则有 由于冲
30、裁力与周边尺寸成正比关系，即，（为板料厚度，为板料抗剪强度），所以上式也可用周边尺寸表示如下形式：确定模具的压力中心，按比例画出零件的形状，选定坐标系XOY，因为零件左右对称，既0，故只需要计算。将工件冲裁周边分成N个基本线段。求出各段长度及各段的重心位置：（忽略圆角）图4-1 零件图Figure 4 1 part chartl1=225.4y1=0l2=70y2=17.5l3=73.2y3=35l4=500y4=160l5=73.2y5=285l6=90y6=307.5l7=140y7=347.5l8=55y8=378.75l9=104y9=392.5l10=260y10=130l11=20
31、.1y11=387.5l12=28.26y12=275l13=21.98y13=134l14=21.98y14=117l15=28.26y15=45l16=20.1y16=5压力中心位置：4.3 冲压设备的选用冲压设备的选用原则(1)压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。(2)压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积, 压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小。
32、(3)所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。模具的闭合高度H是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin。设计模具时，模具闭合高度H0得数值应满足下式：Hmax-5mmHHmin+10mm无特殊情况H应取上限值，即最好取在：HHmin+1/3L，这是为了连杆调节过长，罗纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。(4)冲压设备的吨位必须大于所计算的冲压力。根据
33、以上原则选定J23-125开式可倾压力机,相关参数如下：公称压力 1250KN滑块行程 145mm滑块行程次数 38/min最大封闭高度 480mm封闭高度调节量 110mm工作台尺寸（前后） 710mm工作台尺寸（左右） 1080mm模柄孔直径尺寸 60mm模柄孔深度尺寸 80mm床身最大可倾角 254.4 凸凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带
34、的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则：(1)设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。(2)根据冲
35、模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x、表示，其中为工件的公差值，x为磨损系数，其值在0.51之间，根据工件制造精度进行选取：工件精度IT10以上 X=1工件精度IT11IT13 X=0.75工件精度IT14 X=0.5(3)不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。(4)选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一
36、般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。(5)工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。冲裁件的尺寸精度是影响冲裁件模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸及其公差来保证，因此，正确确定模具刃口尺寸及公差，是设计冲裁的主要任务之一。模具结构本身不复杂
37、，但由于材料比较厚，冲裁力较大，故需注意凸凹模的结构，合理采用线切割和电火花加工，确保刃口加工精度和强度。料由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面一般都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲空件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中，落料是以大端尺寸为基准，冲孔件是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则:落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时候孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁
38、中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍然能冲出合格的零件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高（既制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果刃口精度要求过低（既制造公差过的），则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。零件精度与模具制造精度的关系，若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度来处理，冲模则可以按IT11精度制造
39、；对于圆形件，一般可按IT6IT7精度制造模具。计算冲孔时，凸模刃口尺寸：类尺寸：1170-0.5B类尺寸：4.50+0.3 3.50+0.3 3.20+0.3C类尺寸：170.2 83.50.2查冲压成型工艺与模具设计得系数x=0.5Ap=（A-x）0 +p=（117-0.50.5）0 +0.5/4=116.750 +0.125凹模的刃口尺寸按凸模的实际尺寸配制。4.5 凸模、凹模、凸凹模的结构设计(1)凸模:需冲3.2, 3.5, 4.5各四个圆孔，设计为普通直柱式的圆形凸模；还需一个60mm70mm的方形凸模。尺寸如图：图4-2 直柱式圆形凸模 图4-3 方形凸模Figure 4 2 p
40、illar round by a cam Figure 4-3 Square protruding from the molds (2)凹模：凹模的外形尺寸凹模厚度 H =K b=0.12392.5=47.1mm凹模壁厚 C =1.5H=71mm 式中K 系数； b 冲裁件最大外形尺寸。即外形为535mm441mm，再根据标准模架结构选定凹模周界L=630mm，B=500mm。凹模要保证具有足够的强度，为此需要进行特殊处理。凹模刃口部分尺寸要准确，强度也要有保证。考虑凹模的刃口形式，由于生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，故选择柱形刃口筒形，该刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。尺寸如图：
41、图4-4 凹模Figure 4-4 cavity本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然有一个凸凹模。凸凹模结构如图。校核凸凹模的强度，凸凹模的最小壁厚M=1.2mm。而实际最小壁厚为2.4mm，符合强度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制。图4-5 凸凹模Figure 4-5 punch-die该复合冲裁模将凹模及凸模装在上模上，是典型的倒装结构。两个挡料销控制送料的导向和进距。卸料采用弹性卸料装置，由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。冲制的工件由推杆、顶板、顶杆和推件块组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。卸料弹簧的设计计算：根据模具结构出定6根弹簧
42、，每根弹簧分担的卸料力为： F/n31.14/65.19KN根据预压力和模具结构尺寸，由冲压工计算手册表6-22，选96100号弹簧，其最大工作负荷F6350N 5190N。校检是否满足总压缩量 V=a+2”，而其它的则很适合副型或变更型，例如在改变型“ZC”中的“S=a+2” 。其他的性质包括、而不是局限于、公差、指令码、交货时间和材料说明。3 快速模标准件数据库快速模是在三维环境中（UG）进行注塑模具设计的应用软件包，它采用的面向对象法而得到发展。一个标准件数据库模型是为设计师提供标准元件的选择、加载、识别和编辑，这些元件包含如供应商、主类型、副型、变更类型、约束、公差等这样的丰富信息。这
43、样的信息对数据库中所有归类元件能够被压缩、检索和处理。在标准件数据库模型中，更多重要的是每种元件在数据库中只提供一种项目，则把与特征结构、尺寸、约束或其它相关信息的变化嵌入它的标准信息中。例如：“浇道口”是一个项目和“分级的中心针”则是另一个项目。参数的定义需考虑到元件在质地，尺寸方面的变化。这些提供了三个相关文件，一个计算机辅助设计模型文件、一个特征配置文件和一个尺寸数据文件（如下所述），这些文件是根据供应商和类别归类在一个模型树结构中。4 CAD模型文件各个种类都是由一计算机辅助设计模型文件表现。在每个模板中、几何特性是用参数化定义表达的，此外，那些与副型和变更型有关的特征则作为选定特征而
44、被归类和压缩。他们都通过可以按要求终止或启动特征的逻辑公式表达，因图1 浇道口标准件类型图2精确分级中心针副型此可以通过操作和控制模型、主类型、副型或变更型的表达式来压缩或解压。其他的表达式则分成两个等级，第一个等级包括那些与关键元件相关的参数，这些参数是对元件的功能必不可少的或者是对与模块组装有关的其他元件的功能必不可少，它们都以关键表达式命名。第二种等级是针对被详细定义的特征尺寸的元件的几何结构的表达；它们与关键表达式相关，如果第一等级表达式发生变化，他们会自动更新。5 特征结构文件一个特征配置文件是采用一个标准例子来定义结构成分和一个元件种类的选择。文件的结构是同类别的，因此可用来定义许
45、多不同类型的机械元件。这些文件规定如下：适当的主类型、副型和变更型；计算机辅助设计模块、尺寸数据和位图文件；大小；关键参数；参数约束；可以被编辑的全局参数和在计算机辅助设计模块中相应的表达式；附加属性如材料、取消递交时间、价格等。配置文件记录是加密到解读格式文档中，这个文档是已经通过文档读取的方式被预先确定和辨别的文档。特色结构是集成在一个群里的各个项不能兼容而来自不同群里的项却能共存的群里。例如：在misumi中，任何时候只有一个副型是有效的。通过使用UG功能控制机理，与这些结构相关的特征被激活或暂停。所以在一种训练方式下建模对计算机辅助设计模块是非常重要的，这种方式是每个特征都是单独的和完
46、全的由一个控制表达式来控制。一种类似的机理被用于处理变更型。接下来这一节包含关键参数，和与CAD模块的几何特征有关的表达名称。二种关键参数可以辨别：被陈列和编辑的参数，和被隐藏与非搁置的参数。约束也包括在格式中，例如：“AB”被读入原件对象中缓冲和在相应的关系中被核查以确保这是适合的。必然属性只有主类型副型变更型的特殊结构才具有。这些性质能够为副型变更型位图文件标记，如图。副型的精确分级的中心针识别、主要尺寸、约束等。它们被指定在适当的范围。其它的总论可以被归入配置文件，例如：公差和购买信息，各公差元件由参数上下限表达。上下限可以参看其它的参数值来表达。同样的，公差可以根据相关文件关键参数得到
47、，并且它们可以更新和按照应用被列成表格。这个提供了一种把元件与模板图联系起来的可能。今后公差也可以通过计算机辅助过程设计系统（CAPP）来完成选取。因为购买申请、订购须知可以根据卖主要求交上样本。如像“sub_type sizeKey Parameter List -alterations-end”。一种方法已经被运用到通过参数编译产生有效的指令码，然后从计算机辅助设计模块中检索它们的值。它还为购买文件和数据库能够自动更新。6 尺寸数据文件一尺寸数据文件是用来储存预先确定的尺寸值，以便供应商缺席时获得，根据尺寸组织。在SCL的数据结构中，每个参数都以四个变量表达，当前值，最小值，递增值和最大值
48、。电流、最低的、增加的，参数的当前值是用来更新当用户选择一个特定尺寸时的计算机辅助设计表达值，然后CAD模块也按照选择的尺寸依次更新。其它在容许范围内指定的值对参数编辑功能非常有用。7 QM_STD_COMP阶段的数据结构为了在一计算机辅助设计会议表达一标准件，第一阶段命名为QM_STD_COMP。QM_STD_COMP的目标性质是以群变成二群，稳定的性质和一个缓冲块，表达出来的性质是与计算机辅助设计元件指针在进行会议时经由一标记当QM_STD_COMP对象是有效时有关。它们被保存在计算机辅助设计的属性里。这不是完成一项单纯的任务，一方面在运行期间计算机辅助设计被分配指向一个实体，并且只对本次
49、会议有效；另一方面一个QM_STD_COMP对象与CAD元件模块有关，如像它的性质在关闭当前UG会议后被表达，并在下次会议时可被恢复。为了解决这个问题，采用了UG的自定义项（UDOs），它们能够保持链接到计算机辅助设计实体上。快速建模保持了一系列的以当前数据库著称的UDO指针为标记，每个指针都是与几何实体有关的。当快速建模开始时，它搜索所有的UDOs和建立当前的词典。所以快速建模对象是动态地识别和标记同它们相关的计算机辅助设计几何学实体。性质的表达如像供应商名称、种类和主类型，设置输入来定位特殊配置文件，这些文件采用一个预先确定命名的数据库目录和文件。一旦这些文件是可识别的，每个 QM_STD
50、_COMP对象CAD模块和尺寸数据文件都可以被确定。具有代表性的是SCL允许用户设置他们的选择然后再证实它们。为了便于元件修改的注销，采用了一个缓冲器。这个缓冲器编辑和用户界面功能。它包含变更属性，最后作为永久性属性储蓄到UG贮藏室中，或是被删除。不同于稳定性质的标记副本，它也包含允许用户选择的变更群，在接受用户输入和显示参数之前强制检验，这些都是可以由用户编辑。QM_STD_COMP阶段的方式已经被集合成四个等级。最低等级包含提供检索和设置所有阶段性质的存取方法。第二等级是支持目标函数的普通操作，包括字符串处理，表达式解释和计算等。第三等级是以功能方式为名的来迎合参数编辑、表达式回执、对取消
51、的修复和特征结构的开关。为了支持用户界面的编辑领域、方式到计算当前参数值、范围、约束，甚至订单密码也要在这一阶段执行。这个阶段的最高等级被叫着“运用方式”，这将在下面章节重点介绍。8 标准件数据库设定8.1 加载标准件 第一，从空白QM_STD_COMP对象开始，SCL模块将逐步的分配对象属性。这个模块收索库目录，辨别所有的库项和群，然后变成一个supplier cate gory-major type树状结构。主用户界面开始启动（如图3a），一旦用户从供应商和种类中做出选择，特征配置文件将立即被识别和翻译。来自元件对象的文件定义性质的信息，如CAD模块文件名，它的主类型名、有效的的副型和变更
52、型和他们相关的位图文件名和触发表达式，关键参数和他们的相关表达式等都能通过用户界面编辑。然后缺省的副型和变更型被设置为当前选择。在这个阶段的用户可以套定特征结构，一个结构群中各元件之间的规则除外。当一个变更型被触发，在同一个群中的其它变更型则被关闭。根据用户的选择，可显示和不可显示参数，约束和公差和附加的属性如可得的材料，则被分配为对象属性。图3 SCL快速建模的主页面第二，CAD模块文件是作为在工程目录里的一部分新文件被加载和保存（如图）。副型变更型的新特征结构基于用户选择立即生效。尺寸信息如加工余量，参数值和范围，是从尺寸数据文件处获得。在QM_STD_COMP对象中关键参数 则被分配到缺
53、省的预先设定的值中。当增加一个新元件时，用户需要选择一个尺寸。如果用户选择了不同的尺寸，对选择尺寸的预定参数将从尺寸数据文件中获得。然后被分配到QM_STD_COMP对象关键参数中。当用户证实了这个选择，几何尺寸将通过QM_STD_COMP方式更新，然后这部分将作为一个元件被插入到在开始选取的组装磨具中。用户可以根据自己的喜好编辑，接受或删除这些元件。当用户证实这些元件和退出SCL模块时，目标程序就会作为CAD属性被存入，并且把删除快速建模对象。图4 有不同变更型的SCL零件例子到目前为止，那标准件可以作为一个CAD元件完全储存起来，由图5a的用户界面可知，关键参数能够被进一步的编辑或定制，当
54、用户界面出现时，QM_STD_COMP对象就已经建立了与这个特殊元件有关的全部属性。在QM_STD_COMP对象中的尺寸和其它主要参数则被赋予当前的有效值。同时，约束，参数范围也可以从尺寸数据库中找到。当用户键入他的输入时，独立编辑领域的回收功能将确定输入值。如果这个输入不是违规的，它将被当作对象会员属性。一旦用户从用户界面点击“Apply” 或 “OK”按钮 , 这些与QM_STD_COMP对象的关键参数有关的表达被赋予新数值，并且几何特征也自动更新。图5 SCL参数编辑用户界面8.2 标准间的编辑用户可以编辑一个 Quickmould应用中的插入元件，一旦它被激活，她可以收索在CAD文件中
55、的所有快速建模对象。它们被注册到通用程序中，这就是指 Quickmould能自动识别选择的标准件，并建立一个新的QM_STD_COMP对象，所有相关属性 都被检索到更新的对象中。然后SCL用户主页面（如图3a或3b所示）是在检索可利用的数据库项目后建立的。事实上，当QM_STD_COMP被活化，它的特征配置文件再次被读取，当前结构和各自的选择信息的按钮也开始出现在用户界面上。标准件现在可以按照他第一次插入时那样进行编辑。自从对象已经完全建立，用户可以重新选择供应商、种类、副型和变更型，并且编辑尺寸和关键参数，然后点击“Apply”。这里值得提出的是当一个种类转换为一个不同种类时，一个新的模块随
56、后被加载和新的QM_STD_COMP对象被建立。原始元件模块、结构和数据文件是不会被删除的直到用户确认替换。8.3 删除标准件这种方法已经被用来删除或选择来自装配工程的标准件，也包括从当前目录中获得的模板、结构和数据文件。同时与在会议中的当前对象和代码指针会被清除。9 个案研究在本节，如上所述的元件种类，如图1中的浇道口是用来研究这个系统的功能。把这个种类增加到数据库，第一次创造除了配置文件。它指定了五种住类型，从“sbtm”到“sbtsh”。相关的CAD模块文件“sbt.prt” ；尺寸数据文件“sprue-bushes.dat”；所有根据用户界面需要的位图文件（*。bmp）。因为来自浇道口
57、没有副型，作为默认，有效的主型被列入副型如“sbtmsbtsh”。所有的属性都根据他们在配置文件中的范围而定的，例如D_tolerance = h6适合所有的案例。然而材料= HPM1和“硬度=40HRC” 则是唯一定义在主型“sbtm”和“sbtm”范围。这种类型有15种变更型。它们在配置文件种被分成三组，如“KC”单独为一组，“AIW”到“ZC” 为另一组，“LKC” 作为第三组。然后在同样的文件中，参数作为可显示而被列出，如“L”和“SR” ，或者不可显示的如“OD”和“a” 。他们相关的表达式名称是一起被指定的。约束也包含在“Va+2”格式中，每当CAD模块更新时都会赋值。同样的，公差
58、表达如“H1 0.05 0.03”,如果它是像文献12所述的完整的系统，它们都可以用于过程设计和误差分析。 在进入SCL模块环境中数据库通过收索数据库的目录自动识别项目，如图3a所示，SCL用户选择元件的主页面。用户选择“Misumi” 从第一个下拉菜单中选出其它选项，然后浇道口作为种类，动态的，可得的主型、副型、可利用的变更型和缺省的结构都展现在用户界面上（如图3a）。有效的结构图也展现在用户界面上。一旦用户点击“Apply” 或 “OK”，数据库元件就会被下载。最初的原件模型如图4a所示。所有的主副类型都是独立存在的，例如，如果特征结构“sbtm” 被激活，然而其它的则被立即暂停。这种异运
59、算同样可以运用到变更型中，例如，用户可以在结构中同时选择“KC”、“ALW”和“LKC”（如图3b和图4b），但是在变更型“AIE”到“ZC”之间，一次只能一个有效的运行。如图3c。当选择“ZC” 时，“ALW”则自动关闭，因为它们属于同一个群。变更型“ZC”和“KC”可以同时被选择，因为它们来自不同的群（如图3c和图6a）。当用户点击“编辑元件参数”按钮时，就会出现如图5a的编辑页面，根据CAD模型摘录和显示参数值。从中可以看到只有像“L”和“SR”的参数不能显示。参数像图1中的OD和a 不可编辑。如果用户接受所有的参数值，点击用户界面底部的“Apply” 或 “OK”按钮。这个元件被自动地
60、增加到工程装配，然后那用户界面如图3c所示。用户任然可以编辑所有的参数，通过点击“编辑元件参数”按钮，界面如图5a。当用户把尺寸从“10”改到“25”时，数据库会取出从尺寸数据文件得来的相关参数值，并且更新菜单如图5b。根据用户证实，CAD模型将被更新如图6b。如果用户最终接受这个元件，数据库可以生成像SBTM 25-70.0-SR23-P2.0-A1.0-V23.0-G10-KC13-U5-S10.5-T14.2-end的指令码，并自动地作为CAD模型储存起来以备将来参考。图6 有不同变更型的SCL零件例子10 优点及其局限性这系统程序库能够根据需要拓扑结构和压缩CAD文件，相比之下，传统的
61、三维数据库发展的几何学，地质学和参数变化的参数模型只被局限在尺寸上。其它的更先进的三维元件数据库不允许拓扑结构更容易变更。我们的系统程序库得到了很好的改善，因为它减少大量CAD模型模板。就拿misumi mould元件编目为例，它包含总共195个主类型和副型，并且它们每个都有许多变更型。如果我们假定平均每个主类型或副型有10个变更型，那么CAD模型总额要求就是1950个。在QuickMould中，各个元件种类在数据库中只作为一个项目。在同一个样编目中只需要21个项目。它已经成功地从个卖主的商业应用中定义超过200个不同于种类的工业的元件，这个数据库在用户定义元件没有方案时可以容易地被再使用和展
62、开。当前一个运用的局限就是当前可使用的数据库只有一个CAD平台，发展一个中性的系统程序库是当前正在进行的一个研究项目。其它局限就是预处理器的界面还没得到发展。在展开的目标定义的适用性允许不同体系的富集，主要归因于容易地合并，比如概念上的机构具体化或多体系统分析，这将是未来研究的方向。最终数据库模型可以被延至通过国际互联网供应一分布式程序库，为了保护可量测性，一个基础的XLM面向对象的数据库需要建立来支持这个数据库。11 结论这篇文章描述了一个有效率的面向对象数据库模型来定义参数化的机械构件。这个模型延用了当前通过合并不同的几何拓扑学和非几何信息的参数法，这是传统参数设计上的一个发展，传统的参数
63、设计就是CAD模型通过固定编码来处理这样的一些信息，这个简洁和适用的模型是通用的，并且能够定义许多种机械构件。AcknowledgementsQuickMould research project was sponsored by the InfoComm Development Authority (iDA) of Singapore and jointly developed by Nanyang Technological University (NTU) and Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMT).Referen
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