1、湖南大学衡阳分校课程设计第 1 页 共 31 页 1湖南大学衡阳分校毕业设计完整版全套 CAD 图纸，联系 153893706课 题 名 称 锁壳冲裁模具设计 学 生 姓 名 学 号 2003103317 院(系)、专业 机械系 2003 级模具三班 指 导 教 师 2006 年 05 月 25 日湖南大学衡阳分校课程设计第 2 页 共 31 页 2计 算 内 容 说 明目录前言 3 第 1 章 工艺分析工艺方案的确定101.3 零件材料性能分析及工件工艺性分析101.4 零件工艺性的分析 121.6 确定工艺方案及模具结构形式14第 2 章 工作原理 16第 3 章 工艺设计及排样方案 17
2、3.2 确定排样方式和计算材料利用率19第 4 章 工作零件设计 22第 5 章 参考资料 30第 6 章 总结 31湖南大学衡阳分校课程设计第 3 页 共 31 页 3计 算 内 容 说 明前 言模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，他它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。例如，冲压件和锻件是通过冲压和锻造方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的；金属压铸件、粉末冶金零件以及塑件、陶瓷、橡胶、玻璃等非金属制件，绝大多数也是通过模具成形的。由于模具成形具有优质、高产、省料、低成本等特点，现已在国民经济各部门，特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油
3、化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。模具工业能促进工业产品生产的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，因此引起各个国家的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力” ，在德国则冠以“金属加工业中的帝王” ，在罗马尼亚视为“模具就是黄金” 。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。模具是高科技含量的产品，是专门为工业生产服务，并用于特定产品生产而被
4、特殊制作的工艺装备，随着工业产品向多样化发展，模具生产从形状、尺寸、数量、材料、结构、精度、使用条件及寿命等方面，向着多样化发展的倾向也日趋明显。模具基本上是按订货合同单件生产，因此，模具产品的多样性及单件生产的技术特点十分突出。所以，工厂的设计、工艺、工艺装备和管理等，都要适应这个技术特点。大部分精密复杂模具都需要高精度机床加工，检测设备要求精密度更高。模具加工技术集中了机械、电子乃至化学和光学等工业技术的精华。同时，模具对熟练技工的依赖程度远比其他加工业要大。因此，技术的先进性及对熟练技巧的依靠性也是模具产品的技术特点。随着技术的快速发展，特别是信息技术等高新技术在模具设计制造上的应用日渐
5、广泛和高新技术对模具提出的要求越来越高，模具的高新技术特点将日益明显，而对熟练技巧的依靠性将逐步淡化。湖南大学衡阳分校课程设计第 5 页 共 31 页 5计 算 内 容 说 明作为工业生产基础工艺装备，模具在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。80 年代以来，我国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展。 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
6、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%。 改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入
7、了对模具制造的投入，例如科龙、美的、康佳和威力等集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。例如，江苏无锡的微研有限公司为一日本独资企业，员工有 200 余人，拥有精密数控模具加工设备 60 余台，1998 年其模具产值超过 2 亿元。中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达 2 微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160 个，寿命 12 亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、6.5K大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照
8、相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的湖南大学衡阳分校课程设计第 6 页 共 31 页 6比重还比较低，CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长
9、寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在： 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外 70以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路，因此生产效率和经济效
10、益俱佳。 产品水平 ：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。 针对不足和模具市场巨大的潜力，根据我国模具工业的现状，并联系国际先进水平，中国模具工业协会协助政府制定了我国模具行业“十五”发展规划，确定模具工业重点发展领域有三方面：一是对整个模具行业发展有重要影响的主要模具标准件；二是技术含量高，反映模具制造水平和发展方向的模具；三是目前大量进口的中高档模具。重点发展的模
11、具产品主要有：模架，包括冷冲模架、塑料模架和压铸模架等；模具导向件，包括导柱、导套、导板及无油润滑计 算 内 容 说 明 说明湖南大学衡阳分校课程设计第 7 页 共 31 页 7计 算 内 容 说 明导向件等；推杆、推管，包括塑料模用及压铸模用的异型推杆等；热流道元件，包括内热式、外热式、阀式和管式等；弹性元件，包括矩形弹簧、聚氨酯弹性体和氮气缸等；小型标准件，包括标准凸凹模、浇口套、定位圈和拉钩等；汽车覆盖件模具，特别是轿车所需的覆盖件模；精密冲压模，包括多工位级进模、厚板精冲模和硬质合金多功能复合模等；大型塑料模，包括汽车饰件模和家电塑壳模等；精密塑料模，包括塑封模和多层多腔、多材质、多色
12、精密塑料模；大型薄壁精密复杂压铸模，包括用于铝、镁、锌、铜及其合金压铸的模具；大型、精密锻模；子午线轮胎橡胶模；长寿命玻璃、陶瓷模；快速经济模具；多工位冷镦模及挤压模；塑料型材及塑料管路模具。希望在模具企业的整体实力有进一步提升，重点、骨干企业可以达到 50%。2003 年是“十五”关键的一年，如果做不到 60%任务的完成，那么计划就会失败，而模具失败了，对整个工业都会有影响。 近年来，外企进入中国, 加剧了竞争，也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展，未来一年中，行业协会也将加强模具企业间的组织和协调，制定合理的价格水平。同时，研究国际模具价格水平，以对行
13、业进行指导和信息沟通。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学 CAD 国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑
14、州工业大学橡塑模具国家工程湖南大学衡阳分校课程设计第 8 页 共 31 页 8计 算 内 容 说 明研究中心等。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。(1)冲模技术以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。在设计制造方法和技术手段方面不断改善，在轿车模具国产化方面迈出了可喜的步伐。 多工位级进模和多功能模具是我国重点发展的精密模具品种。目前，国内已可制
15、造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。生产的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达 20m，寿命达到 1 亿次以上。其他的多工位级进模，如用于集成电路引线框架的 2030 工位的级进模，用于电子枪零件的硬质合金级进模和空调器散热片的级进模，也已达到较高的水平。(2)塑料模具技术近年来，塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占比例不断扩大。电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达 1020 吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达 600腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑料尺
16、寸精度可达 IT6-7 级，型面的粗糙度达到 Ra0.05-0.025m，塑料模使用寿命达 100 万次以上。在塑料模具的设计制造中，CAD/CAM 技术得到较快的普及，CAE 软件已经在部分厂家应用。热流道技术得到广泛应用，气辅注射技术和高效多色注射技术也开始成功应用。湖南大学衡阳分校课程设计第 9 页 共 31 页 9计 算 内 容 说 明(3)CAD/CAE/CAM 技术目前，国内模具企业中已有相当多的厂家普及了计算机绘图，并陆续引进了高档 CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等著名软件在中国模具工业应用已相当广泛。一些厂家还引进了
17、Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。近年来，我国自主开发 CAD/CAE/CAM 系统有很大发展。例如，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件，北京机电研究所开发的锻模CAD/CAE/CAM 软件，北航华正软件工程研究所开发 CAXA 软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件等在国
18、内模具行业拥有不少的用户。(4)快速成形/快速制模技术快速成形/快速制模技术在我国得到重视和发展，许多研究机构致力于这方面的研究开发，并不断取得新成果。清华大学、华中理工大学、西安交通大学和隆源自动成形系统公司等单位都自主研究开发了快速成形技术与设备，生产出分层物体(LOM)、立体光固化(SLA)、熔融沉积(FDM)和选择性烧结(SLS)等类型的快速成形设备。这些设备已在国内应用于新产品开发、精密铸造和快速制模等方面。 快速制模技术也在国内多家单位开展研究，目前研究较多的有电弧喷涂成形模具技术和等离子喷涂制模技术。中、低熔点合金模和树脂冲压模制造技术已获得成功应用，硅橡胶模也应用于新产品的开发
19、中。(5)其他相关技术近年来，国内一些钢铁企业相继引进和装备了一些先进的工艺设备，使模具钢的品种规格和质量都有较大的改善。在模具制造中已较广泛地采用新的钢材，如冷作模具钢 D2、D3、A1、A2、LD、65Nb 等；热作模具钢H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi 等；塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII 等。湖南大学衡阳分校课程设计第 10 页 共 31 页 10计 算 内 容 说 明这些模具材料的应用在提高质量和使用寿命方面取得了较好的效果。 国内一些单位对多种模具抛光方法开展研究，并开发出专用抛光工具和机械。花纹蚀刻技术和工艺水平提高较快
20、，在模具饰纹的制作中广泛应用。高速铣削加工是近年来发展很快的模具加工技术。国内已有一些公司引进了高速铣床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些准高速的铣床，并正开发高速加工机床。但是，高速铣削的应用面在国内尚不广泛。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括：提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平；在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术；大力发展快速制造成形和快速制造模具技术；在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型
21、技术； 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；发展优质模具材料和先进的表面处理技术；逐步推广高速铣削在模具加工的应用；进一步研究开发模具的抛光技术和设备；研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；开发新的成形工艺和模具。湖南大学衡阳分校课程设计第 13 页 共 31 页 13计 算 内 容 说 明第 1 章 工艺分析一 冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理。一般的讲，在满足使用的要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术的水平和设备条件等因素的影响。二 综
22、合技术经济效益观念改革开放以前，我国企业，特别是在军工生产中，只要产品，不讲经济效益是很普通的。那时，模具技术工作者在确定工艺方案，设计模具时，主要考虑的是满足产品质量和数量的要求，很少考虑经济效益。今天，在现代工业生产与市场经济的条件下，常常需要他们参与对生产的预测与决策。因此，必须具有现代技术经济效益观念。在工艺设计过程中，还应考虑节省能源、减少材料消耗、降低生产成本，实施安全生产，保证获得利润等等。在保证产品质量的条件下，充分发挥企业技术与设备的优势，争取获得最佳技术经济效益。三 零件材料性能分析及工件工艺性分析(1.3)（一）该产品的基本工序为落料、冲孔。（二）它对零件尺寸公差特殊要求
23、， 采 用 IT12 级，利用普通加工方式可达到图样要求。（三）零件材料性能分析锁壳零件图如下：参考冲压工艺与模具设计 。北京：机械工业出版社，2000.5P45,46湖南大学衡阳分校课程设计第 14 页 共 31 页 14冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能，以便设计。现将摩擦片零件材料为 10 号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：1）应力：材料单位面积上
24、所受的内力，单位是 N/mm ，用 Pa 表示。2 10 Pa=1MPa；6 1MPa = 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。2 9 2）屈服点 s。材料开始产生塑性变形时的应力值，单位是 N/mm 。弯曲、2 拉深、成形等工序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取 s = 206 MPa。湖南大学衡阳分校课程设计第 15 页 共 31 页 153）抗拉强度 b。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 MPa。b = 294432MPa。4）抗剪强度 b。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 MPa。取 b = 255333MPa。5
25、）弹性模量 E。材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要较大的力。E = 194 x 10 MPa。3 6）屈服比 s/b。是材料的屈服强度与抗拉强度之比，其值越小，表示材料允许的塑性变形区越大，在拉深工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。7）伸长率 。在材料性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量与原长度之比称为伸长率，其数值用“”表示，其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得，材料为 10 号钢的伸长率 =29。综上所述，对锁壳零件材料 10 号钢的力学性
26、能分析，主要是为了便于模具设计中各参数的计算，故在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。（四）零件工艺性的分析该零件为锁壳，结构简单，对称，是典型的拉深件。在拉深过程中要注意控制拉深程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：1）拉深件圆角半径：拉深件的圆角半径要适合，应尽量大些，以便于成形和减少拉深次数，避免在拉深过程中出现失稳现象即拉裂。拉深件底与壁的圆角半径应满足 r1t。而在此设计中圆角半径 R3t，故满足设计要求。2）考虑拉深件厚度不均匀的现象：在拉深过程中，一般为不变薄拉深，从理论分析上说是不符合的，在拉深过程中壁厚应有少量的变化，如果在拉深
27、件精度要求不高时，一般可以忽略不计，而在此设计当中我们应该考虑壁厚不均匀现象问题，加工出符合图样要求的零件。湖南大学衡阳分校课程设计第 16 页 共 31 页 163）拉深见的孔位布置：根据示图所示，该零件的孔位布置合理，处于中心部位。在冲孔时，要注意孔与拉深件的同心度的问题，孔到拉深底部边缘的距离 dd1-2r1-t。 根据零件图，初步分析可以知道锁壳零件的冲压成形需要多道工序才能完成，首先进行一次正拉深，形成外形尺寸形状。其次进行反拉深。底部还要冲小孔。综上所述，锁壳由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：(1) 落料+拉深 (2)修边 (3) 冲孔 (4)翻边. 由于是多道工序，多套模具成
28、形，还要特别注意各工序间的定位。（五）重视模具材料和结构的选择，保证有一定的模具寿命。工艺毛坯的极限偏差： 尺寸 凸模偏差 凹模偏差58 -0.020 +0.03088 -0.025 +0.025湖南大学衡阳分校课程设计第 17 页 共 31 页 17计 算 内 容 说 明(六) 确定工艺方案及模具结构形式根据制件工艺分析，其基本工序有:落料冲孔。完成锁壳的设计,根据所需基本工序可,得到如下几种方案:方案一1）落料2）拉深3）修边4）冲孔 25）冲 11.8 的翻边孔 1 个6）翻边7）冲 6 的孔 2 个 8）冲不规则形状的孔 1 个方案二1）落料+拉深2）冲 11 的孔 2 个及不规则形状
29、的孔 1 个3）翻边4）修边5）冲侧孔方案三1）落料+拉深+非翻边孔+冲 2 孔2）翻边3）修边4）冲 11 孔5）冲侧孔湖南大学衡阳分校课程设计第 18 页 共 31 页 18计 算 内 容 说 明综合以上三种方案，方案一最合理。采用三种模具即可解决一些问题，第一种是方案,工艺好,精度高;第二种方案，是先冲孔后翻边,会造成尺寸偏差,精度减低.第三种方案会造成尺寸偏差,精度减低，工序不易操作.故选择的是方案一。湖南大学衡阳分校课程设计第 19 页 共 31 页 19计 算 内 容 说 明第 2 章 工作原理首先由压力机带动模柄，模柄再带动上模座下行，上模座带着凸凹模下行，凸凹模与落料凹模完成落
30、料的动作，凸凹模继续下行，拉深凹将条料拉入凸凹模，完成拉深动作过程，再由顶杆带动压边圈拉制件顶出。湖南大学衡阳分校课程设计第 20 页 共 31 页 20计 算 内 容 说明第 3 章 工艺计算及排样方案1、尺寸的确定已知 b1=88 b=58 t=1.2 r 底 =6 r1=3.8 r2=7.3 h0=28r1/b=3.8/58=0.066h0/b=28/58=0.483由图 472 查得该件属 区的低矩形件，又根据 t/bx100=1.2/58x100=2.172 ，可按表 433 所得的第一种方法计算。1）选取修边余量 h，确定矩形件的计算高度。当 h0/r1=28/3.8=7.368h
31、=0.5h 0/r1=0.5x7.368=3.684(mm)h=h0+h=28+3.684=31.684(mm)2）假想毛坯尺寸直径。D=1.13 )18.0.(4)5.0(72.1)43.0(2 rrhrhb 底底底=112.418mm3）毛坯长度r=D+(b1-b)=112.418+(88-58)=142.418(mm)湖南大学衡阳分校课程设计第 21 页 共 31 页 21计 算 内 容 说 明4） 毛坯宽度K=D-(b-2r1)+【b-2x（h-0.43xr 底 ） 】 （b 1-b）/（b 1-2r）=112.418x(58-2x3.8)+【58+2x（31.684-0.43X6）
32、】 （88-58）/（88-2x3.8）=113.832mm5）毛坯直径R=0.5K=0.5x113.832=56.916(mm)圆整毛坯直径为 11.25mm。毛坯长度为 142.5mm,毛坯宽度为 114mm。毛坯半径为 57mm。6）毛坯尺寸如下图示：由 h0/b=28/58=0.483m1所以属于一次拉深成形。湖南大学衡阳分校课程设计第 22 页 共 31 页 22计 算 内 容 说 明2、确定排样方式和计算材料利用率。（2.1）排样类型与排样方法（一）排样的目的与作用冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样法，简称排样。排样的结果要画出排样图。排样是否合理，直接影响到材料利用率，
33、零件质量，生产率，模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的，技术性很强的工作。（二）排样的基本类型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，排样又可分为直排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。1有废料排样 落料时冲裁轮廓是封闭的，在工件与工件之间以及工件与条料侧边之间，都留出了作为剪切支撑面的工艺余料，简称搭边。搭边就是废料，从降低材料消耗考虑，希望搭边小些。但搭边值太小，支撑面刚度不足，将使工件质量变坏、模具寿命降低。有废料排样有如下几种形式：（1）直排 排样时，优先选用直排，因为直
34、排的模具最简单。但对于三角形、角尺形等工件，采用直排会造成较大的材料浪费，可考虑选取斜排或对排。（2）斜排 斜排将使制模工作量增大，可达 15%。因此，如果节省材料不超过 5%，采用斜排的意义不是很大的。（3）对排 选取对排省料幅度较大，比直排省料可达 30%50%。但需注意如下问题：如果采取送一次料冲一件的方案，即用单凸模，模具结构与直排时基本相同，模具费也相差不大，但只适用与条料，不能卷料，因为在冲完一次后，需要调头冲另一行。冲另一行时，条料的刚度很差，给送料造成困难，有时根本无法送料，操作者普通不愿意采用这种方案。因此，只有在生产量不大，且调头冲时能保证足够的刚度时才可考虑采用此方案。如
35、果采取一次冲两件的方案，即用双凸模，则模具结构复杂了，模具长度增大了，因而模具费用也增加了。可以通过盈亏平衡点，对各方案进行比较，并作出选择。（4）多排 采用多排是为了省料，但省料有限。对于圆形件，采用单排、双排、三排的材料利用率分别 78%、84%、86%。采用四排以上时，每增加一排，材料利用率提高不到 2%。然而，增加排数，将使模具复杂化，由于受到凹模强度的限制，相邻两件上不允许同时冲出的，必须设置空工位，结果使模具沿送料方向增长长度，造成模具费用增加。所以，只有在大量生产圆形小件，并且材料较贵重（主要是各种铜板）时，才能考虑采用多排。（5）混合排 如果将一种零件落料后的废料作为另一种工件
36、的原材料，当然也可以提高材料的利用率。但这种排样对于小型件既不方便又不安全。2少废料与无废料排样 就是使一个工件落料形状的一边或数个边成为另一工件的边缘，取消了工件之间的搭边，成为少废料排样。如果条料的边缘能作为工件的边缘，则可以完全取消搭边而成为无废料排样。少废料和无废料排样，冲裁轮廓都是非封闭的。能进行少废料和无废料排样的工件是不多见的，常常需要对工件的形状作些修改才能实现。显然，这种排样材料的利用率是很参考冲压工艺与模具设计 。北京：机械工业出版社，2000.5P55湖南大学衡阳分校课程设计第 23 页 共 31 页 23高的。但这种排样也存在缺点，突出的一个问题是一个工件上的毛刺和塌角
37、可能处在不同的板的平面上，而毛刺和塌角在相反的方向上工件，在使用上常常是不允许的，选用时要特别注意。另一个缺点是工件尺寸不容易准确，因为一个工件的轮廓形状可能分几次才冲出，由于定位误差较大，冲出的工件尺寸和形状就不如冲封闭轮廓的落料精确。但由于它具有省料的突出优点，在工件尺寸精度要求不高时，特别是大量生产时，还是应该优先考虑的。(2.2) 排样设计上图的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压，有两种排样方式如图示。经过分析计算：（a）的排样方式，材料利用率最高。3、搭边值的确定由于工艺所采用的送料方式为手工送料，且为非图形，查表 2-17 得a=2.5mm a1=2mm4、冲压设备的
38、选择，由于本套模具为落料拉伸模，计算参数如下：1）落料力F 落 =1.3Lz将 t=1.2mm 及 08 钢材料的搞剪强度 =260Mpa 代入上式，得湖南大学衡阳分校课程设计第 24 页 共 31 页 24计 算 内 容 说 明F 推 =1x122849.99x0.035=4299.750NF 总=F 落 +F 推 =127149.74N根据压力，可选用 160 的开式双柱可倾压力机。根据资料得其主要参数及大小如下：最大冲压力 160KN滑块行程 70mm滑块行程次数 120 次/min最大封闭高度 220mm封闭高度调节量 45mm工作台尺寸 300mmx450mm模柄尺寸 直径 40x6
39、05、落料拉深先后的确定F0=127149.7 4拉深力F 拉 =(2b1+2b-1.72r)t bk4查表 4-23 得 k4=0.7 b=420Mpa 代入公式得F 拉=(2x88+2x58-1.72x6)x1.2x420x0.7=104376.704所以 F 总 F 拉所以本复合模为先冲裁后拉深湖南大学衡阳分校课程设计第 25 页 共 31 页 25计 算 内 容 说 明第 4 章 工作零件设计1 凹模的设计1）模的材料选 Cr12，凹模是在强压连续使用和有很大冲压力的条件下工作台的，且伴有温度的升高，工作条件恶劣，要求凹模材料有好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切耐性。2）凹模的硬度要求较
40、高，一般应进行淬为热处理，使其硬度达到期 HRC58-62。3）凹模设计的结构如下图所示：4）刃口尺寸的确定由表尺寸 2-23 表得Zmax=0.180Zmin=0.126Zmax-Zmin=0.180-0.126=0.054根据表 2-32 表得A 凹=（A-x ） +0 凹湖南大学衡阳分校课程设计第 26 页 共 31 页 26计 算 内 容 说 明根据表 2-30 得x=0.75 =0.4则： A 凹 1=（58-0.75x0.4） 0+0.030=57.70+0.030A 凹 2=（88-0.75x0.4） +00.035=87.70+0.0355） 、强度的校核凹模强度校核主要是栓查
41、高度 h，因为凹模下面的模座或垫板一的洞口较凹模洞口大，合凹模工作时弯曲，若凹高度不够便会产生弯曲变形，以致损坏。查表 2-45 得 弯 =1.5F/h2 【 弯 】h 最小 = /5.1弯F凹模厚度 H=K6 查表 2-24 得 K=0 .2H=142.5x0.2=28.5mm考虑到工件及凸凹模的影响取取 H=0.32mm【 弯 】=490Mpa 弯 =1.5X122849.99/322=179.956Mpa【 弯 】经校核，凹模强度足够。2、凸模的设计1）凸模的材料为 Cr12mov2）凸模硬度要求低于凹模硬度，但其硬度还是较高的，要经过回火的热处理方法，使其硬度达到 HRC56-60。该
42、凸模为拉深模具，且凸模的长度，宽度应根据拉深件具体结构确定。湖南大学衡阳分校课程设计第 27 页 共 31 页 27计 算 内 容 说 明3）圆角半径 r prd=8trp=（0.61）r d4）所以该凸模圆角半径 rp为rp=0.6x8t=0.6x8x1.2=6mm5）凸模刃口的尺寸B 凸 =（B-X -Z） 0-P查表 2-30 得x=0.75 =0.4 Z=（1.01.1）tB 凸 1=（58-0.75x0.4-1.2x2） 0-0.020B 凸 2=（88-0.75x0.4-1.2x2） 0-0.025=85.30-0.0256）拉深凸模出气口的尺寸查表 4-35 得：通孔直径 dd=
43、6.5mm7）凸模强度校核 p=F/A【 p】冲裁时，凸模承受的压力，必须小于凸模材料强度允许的压应力【 p】 p=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpa p【 p】=9801569所以凸模强度足够。湖南大学衡阳分校课程设计第 28 页 共 31 页 28计 算 内 容 说 明3 凸凹模具的设计1）材料选用 Cr12。2）热处理硬度达到 HRC58-62，尾部回火 HRC40-45。3）凸凹模的尺寸如图所示：凸凹模的最小壁厚一般由经验数据确定，倒装复合凸凹模最小壁厚：对于黑色金属和硬材料约为工件的料厚的 1.5 倍，但不小于 0.7mm；对于有色金属用软材料约等于工件壁厚，
44、但不小于 0.5mm 正装复合模凸凹模的最小可参考表 2-27t=1.2最小壁厚 3.2最小直径 18 湖南大学衡阳分校课程设计第 29 页 共 31 页 29计 算 内 容 说 明4、卸料板的设计1）材料为 45 号钢。2）装置形式如下图所示。固 定 卸 料 板5、打杆的长度考虑到垫板的高度是 10mm，推板的高度是 12mm，模柄的尺寸是 40 x100。螺母的宽度为 8mm。且需 2 个螺母，还需留一定的余量。所以打杆的长度L=10+12+100+2x8+10=148mm湖南大学衡阳分校课程设计第 30 页 共 31 页 30计 算 内 容 说 明6、压边装置的设计在拉深过程中，压边圈的
45、作用是用来防止工件边壁或凸缘起皱的。随着拉深增加还需要减少的压边力应减少。t/D=1.2/112.418=1.1% m1=0.050查表 4-11 t/D1.5% m10.60应采用压边圈装置。压边力 Fy=AP查表 4-27 得P=2.5-3MPa根据设计时压边圈的面积为：A=R 2+30x114=x57 2+3420=13627(mm2)Fy=22.5x13627=34067.5N一般情况下采用弹簧垫或橡皮垫，本设计选择橡皮垫。采用平面压边圈，一般拉深模中采用平面压边圈。7、顶杆的长度顶杆的长度取决于工件的高度，在保证制件顶出的情况下，顶杆的长度为：L=32+45+10=87mm取 L=9
46、0mm8、橡皮垫的设计1） 、选用的原则为保证橡皮不致于过早失去弹性损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的 45%一般取 h 总 =（0.35-0.45）h 自由故工作行程h 工作 = h 总 - h 预 =（0.25-0.30）h 自由2)橡皮高度h 自由 =h 工作 /0.25-0.30湖南大学衡阳分校课程设计第 31 页 共 31 页 31计 算 内 容 说 明3)橡皮的结构形式如下图：D= PFl/)2.1(=132mm根据工件的厚度 1.2mm，拉深时凸模进入凸凹模深度为 35mm，考虑模具维修时刃磨留量 2mm，则总的工作行程。湖南大学衡阳分校课程设计第 1 页 共 31 页
47、1计 算 内 容 说 明H 工作 =1.2+35+2=38.2mmH 自由 =38.2/0.25-0.30=127.3152.8mm取自由高度为 150h 预期 =(10%15%)h 自由=1522.5mm取 h 预 =22mm模具中橡皮高度为 128mm9、模具的选择根据制件的毛坯尺寸可选凹模周界为 250mm，B 为 125mm，H 为160220mm，的后侧导柱模深根据模架可知上模座 250X125X40 GB2855.5-81下模座 250X125X45 GB2855.6-81导柱 28X150 GB2861.1-81导套 28X100X38 GB2861.6-81湖南大学衡阳分校课程设计第 1 页 共 31 页 1计 算 内 容 说 明第 5 章 参 考 资 料1 肖景容 姜奎华编的冲压工艺学北京：机械加工出版社会性 1999。2 王孝培主编冲压手册第二版 北京 机械工业出版社。3 王芳主编冷冲压模具设计手册 北京 机械工业出版社。4 黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：机械工业出
