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1、1 前言毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课
2、和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的：一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。 2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型2.1 工件零件对下图一冲压件进行设计，材料为Q235，厚度为2mm。批量：1000件，精度要求不高，可用公差等级为IT14级。零件
3、图如图10.1所示：图 2.1 工件图2.2 工艺分析此工件形状比较复杂,但精度要求不高只有IT14 级,主要工序有冲孔、落料、压筋、切舌，冲孔尺寸有46;落料尺寸有:70 、45、50 、60、37、75、30; 压筋尺寸有：25，定位尺寸有:380.2；切舌尺寸有：15、15，定位尺寸有:150.2；Q235是普通碳素钢,材料状态:未淬火;抗剪强度=304373MPa,抗拉强度b=432461MPa;屈服点s=253MPa;伸长率 10=1923%;从它的力学性能可知它的冲裁性较好.冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之
4、变形的内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为：对冲裁件形状与尺寸的要求1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形
5、状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。3.冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。5.冲裁件上孔与孔之间，孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。冲裁件对尺寸精度的要求 一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT10IT11级以内。本工件材料
6、为Q235，厚度为2mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件结构形状简单，所以精度按照IT14级制造。取磨损系数X=0.5。结论（1） 材料：Q235钢板是普通碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。（2） 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R1的圆角。（3） 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：、。2.3 确定工艺方案模具结构类型因该工件属大批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下两种模具结构方案：方案一
7、：采用复合冲裁模结构。 即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。复合模有如下特点：1、冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。2、冲件表面较为平整。3、适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。4、冲模面积较少。方案二：采用级进冲裁模结构。 即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模有如下特点：1、 材料利用率较高。2、 凸模形状简单，提高模具使用寿命。3、 工作效率比较高。该工件材料为Q235，厚度为2mm。大批量生产，精度要求不高，IT14级即可，对比以上两种方案决定采用级进模冲裁结构。通
8、过到工厂的调研，了解到其工件包括下料、落料、冲孔、压筋、切舌几个工序。经过研究可采用以下几个方案来实施:1、 下料压筋冲孔切舌落料2、 下料冲孔切舌压筋落料3、 下料冲孔切舌落料压筋4、 下料冲孔切舌落料压筋5、 下料冲孔落料切舌压筋6、 下料压筋冲孔切舌落料第一、二、三种方案是工厂采用的一般方案，主要是用来小批量生产，生产效率不高，模具设计比较简单。第四种方案是把落料、切舌和冲孔有一副连续模来做。采用此方案则要求设计的模具精度比较高。成本较大。第六种方案把落料、冲孔、压筋和切舌分成两副模具，可以满足大批量生产的要求，同时也可以节省模具成本，对模具的要求不是很高。设计的模具的结构比较简单。第五
9、种方案相对第六种方案来说，主要考虑模具和工件的定位和压一般成形规律，与尺寸精度的影响。通过和老师讨论第五种方案较好。2.3.1 定位装置 为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=2mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个始用挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个固定挡料销.2.3.2 卸料装置连续模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不
10、太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件的条料较厚，故采用第一种刚性卸料结构。2.3.3 导向装置采用二导柱式模架。3 冲孔落料模模具结构设计3.1 工件展开图图 3.1 工件展开图3.2 排样及计算条料宽度及确定步距冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是
11、指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用
12、少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边值的合理确定关系到工件的质量及模具的寿命。首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按圆弧取搭边值b=2.5,侧边按圆形取搭边值a=2.2,条料与导料板间的间隙，垂直于送料方向的工件尺寸为。连续模进料步距为32.5mm。条料宽度按相应的公式计算： B=(D+2a+) （3.1）查表 =1B=(121+2.22+1) =124.4.3.3 材料利用率的计算一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。材料利用率 =A/（SB）100 （3
13、.2）A一个步距内工件的有效面积mmS送料步距mmB条料宽度mmA=3307.29mm=3307.29/(35124)100%= 76.205%画出排样图2如下：图 3.2 排样图3.4 计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为： P0=P+Pt （3.3）P=P1+P2 （3.4）而式中 P1-落料时的冲裁力P2-冲孔时的冲裁力按推料力公式计算冲裁力：P1=KLt （3.5）其中：K 为系数 见表3-13L 为工件的轮廓长度（mm） 为材料的抗剪强度（）t 为材料的厚度（mm） 查附表41 =340MPa=1.32982340/10000=26.34（KN）P2=1.
14、32342340/10000 =6.66(KN)按推件力公式计算推件力Pt：Pt=nKtP （3.6）其中：n 为卡再凹模里料的个数=h/t。h为凹模刃壁垂直部分高度（mm） t为料厚（mm） 见表3-16 P 为冲裁力N。取n=3，查表2-10，Kt=0.055Pt=30.055(26.34+6.66)=5.45(KN) 计算总冲压力PZ：PZ=P1+P2+Pt =26.34+6.66+5.45 =38.45(KN)3.5 压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压机滑块的中心线相重合，以防止模具工作时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心的工作，主要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模才进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。由冲裁压力中心计算公式， （3.7）本次设计的模具中的冲孔模属于多凸模冲孔，因此要计算其压力中心，图3.3 压力中心各型
