基于CAD的定子冲片模具设计毕业设计说明书.docx

1、第1章引言1.1 课题选取目的和背景11.2 国内外研究现状1第2章工艺方案的分析及确定2. 1零件结构及工艺分析32.2零件工艺方案的确定4第3章冲裁工艺及冲裁模设计3. 1冲裁变形机理分析63.1 凹模和凸模冲裁间隙的计算83. 2.1冲裁间隙的概念84. 2.2间隙对冲裁的影响85. 2.3冲裁间隙值的确定93.2 凹、凸模刃口尺寸计算113.3.1凹、凸模尺寸计算原则113.3.2尺寸计算方法113.3.3压力中心的确定153.3.4冲压工艺力的计算163. 3.5排样方案的选择及材料利用率的计算19第4章模具结构选择及设计4.1凸模的结构尺寸设计234. 2凹模尺寸结构设计244.

2、2.1凹模洞口的选择244. 2.2凹模轮廓尺寸设计254.3模架和导向零件的确定274. 3.1模架结构的选择275. 3.2导向装置的选择284.4卸料与顶件装置的确定294.4.1顶件装置的选取304.4.2卸料板与卸料螺丝的选取314.4.3弹性橡胶的选取324.5其他支承零件和定位零件的选择324.5.1模柄的选择324.5.2固定板的选择344.5.3垫板的设计344.5.4挡料销的选取354.6冲压设备的选择36第5章落料模的整体结构第6章UG的三维建模6.1零件三维造型396.2零件加工仿真416.3加工程序43第7章结论46参考文献47致谢48南昌航空大学学士学位论文基于CA

3、D的定子冲片模具设计第1章引言1.1 课题选取目的和背景模具是目前工业生产当中使用最广泛的设备，尤其是在在机械制造行业中。在目前的各种工业产品中，大部分的零部件都要依靠模具来成型。没有模具螺钉、螺母、垫圈等标准件就无法大量生产，而且推广工程塑料、粉末冶金、橡胶合成、合金压铸等工艺也全部需要用模具来批量生产。因此，模具是实现材料成型不可缺少的工具，同样也是工业生产中应用非常广泛的重要工艺装备。模具作为工业生产中的基础设备，其生产出来的产品所表现出来的精度高、工作效率高和能耗低、耗材低等特点使得模具的发展越来越迅速。先进制造技术的出现正快速的改变着制造业的产品结构和生产模式，模具制造行业也发生了巨

4、大的改变。质量高、成本低和时间短已成为现代工程设计和产品研发的核心因素，现代企业大都以质量高、价格低、周期短为宗旨来参与市场竞争。因此选取模具这个课题对指导对工业生产有很重要的作用。本次设计主要是定子冲片冷作模的设计，包括对零件的工艺分析和模具设计。冲压成形是机械制造中较为先进的加工方法，冲压方法和其他加工方法相比，无论在技术方面还是经济效益方面，都有许多的优点：零件精度高、尺寸稳定、材料利用率高、生产率高、操作简单乐，定子冲片落料模是单工序落料模，在压力机的一次冲压行程中，板材在一个位置完成落料，冲压出所需要的形状，提高了生产效率，并且可以保证零件所需要的尺寸精度。1.2 国内外研究现状模具

5、的发展越来越迅速，在一些工业发达的国家，传统的模具制造方法的正在慢慢的被淘汰，依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备来制造模具已经不适合这个快速发展的行业。国内一些企业开南昌航空大学学士学位论文始应用计算机辅助来设计模具的方法应用越来越广泛，通过数字化的模拟来对模具进行各种分析，包括应力分析等以此达到优化模具结构的目的，现在模具的发展趋势就是能够通过计算机辅助设计对模具的寿命、受力情况、以及磨损情况做出一个模拟预测。国外一些企业开始采用有限变形的弹塑性有限元法，对复杂成形件（如汽车覆盖件）的成形过程进行应力应变分析的计算机模拟以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和会发生的问题，将结果显示在图

6、形终端上，供设计人员进行修改和选择既促进了冲压工艺的发展，也将是塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。为了加快产品的更新换代，缩短模具设计、制造周期，工业发达国家正在大力发展模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）的研究，并已在生产中应用。第2章工艺方案的分析及确定2.1零件结构及工艺分析本次设计是对定子冲片冷作模具的设计。零件图如图2.1所示图2.1定子冲片零件图生产批量：中等批量生产材料：08F厚度0.5mm冲裁件使用的材料为08F钢板，优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能；冲裁件结构较为简单，但是外形有尖锐角。零件图上未标注公差的按IT14确定工件的公差，查公差数值表可知各尺寸公差为

7、：281.2/、180.09；6、60二。由以上分析可知，冲裁件的精度一般，形状简单，中等批量生产，厚度为0.5mm,满足冲压加工的工艺性要求。该零件厚度较薄，容易产生扭曲、变形、翘曲等缺陷，所以保证冲裁模具间隙的大小以及间隙的均匀性非常重要。该零件精度及结构尺寸都能满足冲裁工艺性的要求，在中等批量生产时可以用冲压加工。冲压工序为落料。2. 2零件工艺方案的确定确定冲裁的工艺方案，其实就是确定工序数目、工序顺序及工序组合。冲裁工序数目一般是根据冲裁件的形状来确定的，但对于一些形状复杂的冲裁件为了保证其工艺性更为合理，有时通常会将一道工序分解成两道工序或多道工序来进行。冲裁工序可以分为单工序冲裁

8、、级进冲裁和复合冲裁，所对应使用的模具为单工序模、级进模和复合模。确定冲裁工序组合就是确定用哪种工序来对零件进行冲裁。生产批量和模具类型之间关系见表2.2。表2.2冲压批量与合理模具形式批量/（千件/年）项目单件小批中批大批大量大件300中件1000小件5000简易模、单工单工序模、简级进模、复合级进模、复合级进模、复合模具形式序模易模模、单工序模模模高速压机、自机械化高速专用压机与设备形式通用压机通用压机动和半自动压机、自动机自动机通用压机表中数据来源：参考文献4由零件图可知该零件尺寸大小中等，精度要求一般。参考该表并且从经济效益和生产率方面来考虑可以采用单工序模来生产该零件，49一次冲压落

9、料即可得到该零件。第3章冲裁工艺及冲裁模设计3.1冲裁变形机理分析确定冲裁的工艺流程方案，其实指的是冲裁件的结构，形状，尺寸和精度等，对冲裁工艺的适应性。冲裁件工艺性分析的目的是为了对冲艺工艺性能不好的零件结构，尺寸和精度材料采取的措施。在使用其满足条件下进行改进，这样可以满足冲压的功能，若条件不能满足的时候，需要按照条件守则开始进行相应的工艺流程措施。确定冲裁件时候应该力求简单，规则，少废料或者无废料产生。尽可能的使用国家标准的制定法则，原则是用廉价的材料代替贵重材料，薄料代替厚料，黑色代替有色。1-凸模固定板；2-凸模；3-卸料板；4-板料：5-凹模图3.1冲裁工作示意图冲裁工序所包括的内

10、容有剪裁，落料，冲孔，切口，剖裁修边，整修等这种工序又可以分为以破坏式实现分离的普通冲裁和以变形形式实现分离的精密冲裁两种形式但对于一些复杂的冲裁件但对于一些复杂的冲裁件，为了其保证工序的合理性，工件质量的可靠性，可以在合理的范围内将他们拆分成两个或多个工序来处理。也就是单工序冲裁和级进冲裁，复合冲裁。所对应的模具为单工序模，级进模和复合模。确定冲裁是用哪种工序的如表2.2所示有所需要求可确定尺寸大小，精度，并且参考社会和实际工作时间可以考虑单工序模来生产该零件,并且一次冲压便可完成得到。冲裁是利用模具使得板料分离的冲压工序。从板料掉落的工件则是冲裁件，该过程也被称为落料，由冲压在板料形成的叫

11、为冲孔。冲裁可以直接得到所需要的零件。整个过程使材料变形可以分为弹性变形阶段和塑性变形阶段，断裂阶段。弹性变形阶段(6)（a）弹性变形、（b）塑性变形、（c）断裂分离图3.2冲裁变形过程凸模在接触时持续加压，材料的内应力急剧上升，以达到屈服极限，里面有少量金属被挤入凹模，使得出现塑剪，这样可以得到一个平滑明亮的剪切面;为了这个过程可以更好的进行，这两个模直接需要存在间隙，所以在塑剪的过程中其实还伴有着材料的拉伸与弯曲。当外力不断变大时，材料的应力集中现象越来越明显，首先内应力超过抗剪切力。出现轻微裂痕。断裂阶段凸模继续向下运动施加压力，应力集中继续增大，两模间的裂痕不断增大，最终被拉扯分离，得

12、到平滑光亮的剪切断面另外，冲裁变形的过程得到的冲裁面不是光滑平整垂直的，断面也可以大致分为三个区域，圆角带，光亮带，断裂带。其中，圆角带是塑性变形的时候开始的，由于金属纤维的弯曲和拉伸而形成，光亮带是变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直的表面，软材料的光亮带宽，硬材料的光亮窄。断裂带是在冲裁的第三阶段形成的，由于拉应力，裂纹不断扩展，金属被拉断，故表面极为粗糙且有不规则斜度冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模之间的尺寸之差，其影响为对断面质量的影响，当中又有单边间隙和双边间隙之分。由于当中存在弹性间隙，冲裁结束后的弹性形变，会使得冲裁件的尺寸和实际凸模凹模的尺寸存在偏差，而弹性形变

13、又与冲裁件息息相关。在变形去内压应力与拉应力呈现负相关，既当压应力变大时，拉应力相反，反之亦然。模具寿命也受间隙的影响，因为两个模具直接也有摩擦力，在冲压的过程中，若间隙很大会导致摩擦力太大，磨损严重，寿命也会大大降低，所以要避免间隙太小或不均匀的影响，从而提高模具的使用期限，提高经济效益。3. 2凹模和凸模冲裁间隙的计算3. 2.1冲裁间隙的概念冲裁间隙Z是指凹模刃口尺寸减去凸模尺寸的值，如图3.3所示，一般来说，冲裁间隙分为单面间隙和双面间隙，在实际的生产过程当中只考虑双面间隙Zo冲裁间隙不仅对冲裁件质量有着重要的作用而且还影响着模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此冲裁间隙在设计模具

14、的时候是需要重点考虑的工艺参数。图3.3冲裁模间隙图冲裁模双边冲裁间隙：Z=Dini-Di（3i）式中：D凹为冲裁模凹模直径尺寸（硒）；D凸为冲裁模凸模直径尺寸（mm）。3. 2.2间隙对冲裁的影响若选取的间隙值很小的时候，不仅降低了模具寿命，会出现不平整的断面和毛刺，成品的尺寸也会比实际需要的偏大。若间隙过大时则会导致毛刺和塌角，冲裁件的尺寸也会较凹模的小。合理的分配间隙值的大小可以让冲裁整个过程提高更好的合理利用率，有这较高的精度尺寸要求和断面质量，也能提高模具寿命。所以合理的选用一个冲裁间隙值无比重要，然而对于同一间隙值的选取，想要满足多方面的要求其实是非常困难，所以，它其实是一个区间，

15、一个不确定的值，例如当对质量并无非常严格的要求时选用较大的间隙也可以提高模具寿命和减少冲裁力，但当制造要求精度较高时，既公差要求很高可以选用较小的间隙，在确定凹模与凸模的上下刀尺寸时，考虑到模具在使用时存在损耗，会使得间隙慢慢扩大，所以要使用GAPmin值去计算冲裁间隙值的确定3. 2.3冲裁间隙值的确定可根据制件技术要求、使用特点等因素来确定冲裁间隙。选用方法一般有如下几种：(1)理论计算法图片从理论上来说，在冲压时只要凹模和凸模的刃口裂纹可以达到近似重合的标准，则可以认为模具间隙合理，如图3.5则表示的为合理状态2查表法然而在的现实生活中作业都是通过查表法来确定的,可以通过手册得到想要的数

16、据，有着专业的模具设计手册提供使用。图3.5冲裁间隙几何关系C=t(l-ht)tana(3.2)式中c为理论上的合理间隙值(mm)t一被冲条料的厚度(mm)；h一裂纹重合瞬间凸模切入条料的深度(mm)；a为断裂角度；由上式可知：间隙值得大小主要取决t、h和a三个因素。而h和a又和材质有关。因此影响间隙值得关键因素是材料厚度和材质，材料厚度越大，合理的间隙值也要相应增大，反之亦然。硬脆材料的h较小则合理的间隙值应该大一些，塑性材料的h较大则合理的间隙值就要较小。间隙的理论计算，只用来说明几个因素和间隙的关系并无多大实际作用，在实际生产中一般采用经验数据来确定间隙值得大小。(2)查表法在实际的生产

17、操作中，间隙值可以按照要求查阅手册得到。较小间隙值一般用在尺寸精度高冲裁件中。对于尺寸精度不高的冲裁件，可以采用大一点的双面间隙。具体的数据可以翻阅模具设计手册可以查得。(3)经验公式法：根据国家制造守则规定了在10毫米以下的金属或非金属条料的间隙。落料时应该使用凹模刃口为所参考的计算准则，所以落料件的尺寸应该参考的尺寸为之一致，在冲孔的时候应该与凸模刃口的尺寸作为比较在落料时，为了使即便模具磨损了，也能得到出合格的零件。所以尽量保证零件的落料尺寸可以和凹模的尺寸相接近，同理，在冲孔的时候也是如此，确定凸模的刃口尺寸。但是不管是哪个过程，为了使工件的合格尺寸的产生，都应该考虑模具制造公差的最低

18、要求，在实际的作业流水线中，过高和过低的要求都对生产合格的零件造成不利。制造精度的等级增加会使成本增加，制造精度的等级不够，会使冲出的零件不合格，为了配合这一过程，模具的制造公差一般要比工件的公差等级高出几级C2=kt(3.3)式中：k厚度，性能等系数(见表3.1)表3.1C系数值料厚k(mm)材料3软钢、纯铁0.06-0.09当断面质量无特殊要求时，将tCd一模具尺寸(mm)；A、B、C一相应冲裁件的基本尺寸(mm)；一冲裁件公差(mm)；A冲裁件偏差，对称偏差4=2A(mm)；3d一凹模制造偏差(mm)。当标注的形式为+3d或者-3d时，5d=A/4；当标注形式为3d时，d=A74=A/8

19、X磨损系数，与制造精度有关，一般工件精度在IT10以上x取1.0；工件精度在IT11-IT13时x取0.75；工件精度在IT14时x取0.5。凸模与凹模尺寸应该有着相应的规则去匹配，确保最小值间隙Zmin,同时了解双边间隙值最大值与最小值的范围是多少。图3.7定子冲片刃口计算(1)凹模应作业缺失磨损后变大的尺寸有RI、R3、a2、a3、bl按照公式3.2计算，其中未标准公差的尺寸取0.5.标注了公差的取1。5的取值由参考文献的值来取，其中R2=0.06,R3=0.12,Aa2=0.3,Aa3=0.3,Abl=0.3。R2= (Rmax-xA)； =(270.18-0.06)；005=270.1

20、2；OO5mmR3=(Rmax-xA)/=(6.19-0.5X0.12)；00l4=6.13oO5mma2=(Amax-xA)；=(4.3-0.5X0.3)：历=4.15；mma3=(Amax-xA)o=(6.3-0.5X0.3)o025=6.15oO2nmmbl=(Bmax-xA)=(5.3-0.5X0.3)；,”=5.13；,必mm(2)凹模在磨损后尺寸会变小的有RI、C2、C3、B3。其中未标准公差的尺寸取0.5.标注了公差的取1。由参考文献可知b3=0.25,c2=0.3,Ac3=0.3oRl=(Rmin+xA)%=(170.09+0.06)o,o5=17O.150.05mmc2=(C

21、min+xA)8=(3.9+0.3X0.5)00.0i=4.c3= (Cmin+xA) B =(5.84+0.3X0.5)(.oi=5.99ommb3=(Bmin+xA)%=(0.95+0.25X0.5)0,01=l.O75o.olmin(3)凹模磨损后不变的尺寸有al、b、2cl由式3-6可知al=A8d=A/8=30.0625mmb2=B8d=B/8=1.40.0625mmcl=C8d=CA/8=3.20.075mm以上为落料时凹模尺寸计算的方法，相应的凸模按照凹模的尺寸来配制。3.3.3压力中心的确定模具受到来自各个方向的力后的可以大致把他看成一个外合力，而压力的集中点指的是过程中各种合

22、力的集合点，为了能使得模具在运行时平稳运行，则需要外应力受力平衡。给予动力的滑块最中心的虚拟细线必须和模柄的轴线不能有任何偏差。如若不然动力滑块施加的压力将会与模具的压力集中线不相匹配，受力也不平衡，运动将倾覆。使得提供动力的滑块与模具和整台机器的与之相连的部件产生对撞偏移磨损，模具刀口处磨损会加剧，整个运动就会及其不平稳，对寿命和精度有着不可取代的影响。因此影响模具设计的因素有很多，但是对于压力计算法则来说更是重中之重，应该在设计模具压力时考虑这个因素。由于设计的零件压力中心通过人工计算非常困难，所以借助软件AutoCAD,基于CAD设计模具，便可以达到设计要求，因此利用AutoCAD201

23、4面域的图形特性可以简单锁定压力中心线的位置，以及各个所需要的参数，便于以此为依据来参考如图3.8所示。命令:能令：_massprop选择对象：指定对角点：找到55个选择对象：面域面积：5073.3390阖长：511.6025边界框：X：202.4291-337.4891Y:178.0635-238.7338质心：X:269.5977Y:213.0265惯性矩：X:231150328.8090Y：374564954.1161惯性积：XY:291382231.4262旋转半径：X：213.4520Y:271.7169主力矩与费心的X-Y方向：I：920744.4083沿1.00000.00273

24、:5820020.2121沿-0.00271.0000是否将分析结果写入文件？是”)/否(N)?I图3.8图形特性图3.9压力中心坐标经换算就可以知道所需要的压力中心的坐标，如图3.9所示可以了解压力中心的水平坐标轴为67.17毫米，竖直坐标为34.96毫米。3.3.4冲压工艺力的计算(1)冲裁力的计算冲裁力的定义是模具在运动时、材料可以承受凸模的最大极限保持不变形的力，冲裁力这一指标也是确定模具强度的大小规格和决定哪种大小的冲压机器的一个必不可少的指标。查找资料可以得到它的计算公式冲裁力计算如下所示F=KLtL(3.9)式中：F一冲裁力(N)；L一冲裁件的周长(mm)；T板料的厚度(mm)；

25、K一系数，K值一般取1.3；t材料的抗剪强度(N/mm2)抗剪强度I的数值可取t=0.8。为了计算方便可以直接使用下式估算冲裁力：F=Uot(3.10)式中：Ob材料的抗拉强度(N/mrn?)。由查找参考文献刊可知08F这类型号钢板的抗拉强度为295Mpa,由图3.8可知所需要的工件的整个距离长度为522.6033mm,该料选取厚为O5mm,所以F冲裁力=522.6033X0.5X295=77.031KN(2)卸料力、推件力及顶件力的计算零件在凸模的作用下在进行一次冲程后，工件被嵌入凹模槽内。废料则会随着弹性变形而掉落，即封闭轮廓形状以外的部分。但是废料与工件又会因为各类因素可能存在同时都有可

26、一起卡在封闭轮廓里面的情况，这样无疑于加大了冲裁的误差，所以需要避免这个情况，需要加入另一个冲程，即把料顶下来，可以使得下一次工序也可以和一次工序一样的过程。如图3.10所示，冲压方向相反将零件或者废料从凹模内顶出的力叫做顶件力。推件力顾名思义是将卡在封闭轮廓凹模里面的料子将其推出的力，这个料可以是废料也可以是成品。卸料力则是在凸模上将废料或者成品可以冲落下来的力叫卸料力。图3.10卸料力、推件力和顶件力卸荷力、顶出力和顶出力由压力机和模具的卸料、顶出器和顶出装置传递。因此，在选择压力机的吨位和设计模具上的顶出器和卸料装置时，必须考虑卸载力，顶出力和推力等附加力的影响。一般可以利用以下公式计算

27、，即F卸=KaF(3.11)F推=IF(3.12)F顶=KjF(3.13)式中：F一冲裁力；KW.K一分别为卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，通常K和取值为0.020.06,F施取值为0.030.取,K项取值为0.040.取。料厚取小值,料薄取大值。在落料过程中，压力机的公称压力应大于或等于总冲压压力。F总，F总为冲裁力和与冲裁力同时发生的卸料力、顶件力或推件力的总和。根据不同模具的结构，冲压力计算应该分别考虑，可以采用以下计算方法：当模具采用弹性卸料装置和装卸方式时：F总=F+F卸+F顶(3.14)当模具结构是采用弹性卸料装置和下出件的方式时：E=F+F卸+F推(3.15)当模具结构是采用

28、刚性卸料装置和下出件的方式时：F总=F+F推(3.16)这次设计过程选取的方式是利用上出件，弹性卸料装置。现在需要得到两个数据，卸件力和顶件力都需要计算得出。根据参考系数可以得到K卸=0.05,另一个为系数K顶=0.063。F卸=K卸XF=0.05X77.032KN=3.852KNF顶=K顶XF=0.063X77.032KN=4.853KNF,e=F+F卸+F顶=77.032+3.852+4.853=85.737KN3.3.5排样方案的选择及材料利用率的计算排样是让板件在模具上的排布方法。合理的方案可以大大降低人力和物力，从而提高效率和模具的使用寿命。有以下几种排样的方法(1)有搭边排样：零件

29、和料板的旁边会存在缝隙，也就是有余料，零件与零件之间也有余料存在，这类搭边排样则会浪费很多原材料,利用率也会很低，但这样排版方式可以满足较为复杂和精度要求较高的零件和也可以保护模具，使用的时间也会拉长。(2)少搭边排样：零件与零件之间的联系和零件与料子之间的联系都比较紧密，进行冲压之后只有少许的余料被浪费，零件的成品率高,经济效益高，同时也适合不需要高度要求的零件。(3)无搭边排样：这种方式是材料利用率最高的一种方式，几乎避免浪费，零件与零件之间零件与材料之间没有任何溢出，得到的落料件就是成品。但是这样排样方案一般很少采用，因为对零件有着很高规格。虽然后两者的方案最省材料，最节约钱财，但是对零

30、件的精度都无太大要求，而且比较损坏模具，从一层次来说，其实也在损耗经济。所以要从中选取平衡，得到一个最优，最适合冲压的方案，说排样形式有直排、斜排、对排、斜对排等多种排样形式。在选择排样方式的两个方向，一是保证材料消耗小，同时又提高生产速率，可以冲出合格的成品。选取不同方法时和途径来满足的要求，可以计算这些方法的材料利用率，通过计算材料利用率可以选择经济实惠的排样方法。就能够可以提高计算一个步距内的材料利用率来计算，一个进料距内的材料面积如图3.11所示，且一个进料距内材料利用率可由下式表示：图3.11进料距面积=100%=X100%(3.17)式中：A一工件总面积(mm2)；Aq个步距的毛坯

31、面积(mm2)；Bo段可以使用的材料宽度(mm)；L段冲程的长度(mm)。开始加入冲程的材料的利用率为：AoAo=nxx100%=nxx100%(3.18)DU入L式中：A一所得到的工件总面积(mm2)；Ao一个步距的毛坯面积(mm2)；B。、L一一段可以供用于冲压的宽度和长度(mm)；n一根带料或者条料上所冲的制件数量。带料、板料是否能够达到所满意的经济效益在工艺流程中中受材料开始头部部分和结尾部分所改变。为了能够更好的确定如何选择排版=样的方式，需要引进一个搭边值，何所谓搭边，在选择排样方案的时候另一个要确定的值是搭边值。所谓的搭边是指在排版的时候零件互相之间有存在联系和零件与即将使用的材

32、料之间存在联系，这种联系起来的材料称之为搭边，搭边料虽然是冲压过程中所不需要的无用的料，但是它却实实在在的影响着生产效率，间接也影响着经济。查参考资料可以选择制件a=1.0,a尸1.2。带料的宽度与所确定的方案和选取的材料的规格的大小有关，但他们确定时，宽度才可以确定了。用料宽度计算如下：B=(b+2ai)?T(3.19)式中：T一用料或者材料的宽度公差(见表3.2)；B一用料或者带料的宽度(mm)；b一制件垂直于送料方向的宽度(mm)；5一制件与带料侧边的搭边值(mm)。由零件形状的分析给零件有两种排样方案：表3.2条料或者带料的宽度公差T条料或者带料宽度B(mm)W1材料厚度t(mm)35

33、1-223W500.40.50.70.950-1000.50.60.81.0100-1500.60.70.91.1150-2200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表中数据来源：参考文献3方案一：如图所示，采用沿着X轴横向分布，因为人力计算不易，所以采用通过AutoCAD的计算排料数据可以了解参数b=60.67mm,查参考文献al=l.2mm,T=0.5。图3.12横向排料法条料宽度8=(60.67+1.2X2)，=63.07:5mm根据AutoCAD2014的面域特性可以知道该零件的面积为5073mm之，零件横向长度为135.06mm0查参考文献模具设计与制造可得a=

34、l,因此料长L=135.06+2=137.06mmo由此可以得到在一个冲压冲程里面的利用率不。=*100%=58.3%方案二：如图3.13,采用纵向排料法此时料宽8=(135.06+1.2X2)0,5=137.460.5mm,料长L=60.67+2=62.67mm。所以在一个进料距内的材料利用率叫。=面后X10%=63.现从个方面去对比参数，利用率，经济效益等，可以得出结果，第二种方案可以选择使用，因此材料的排样方案可选为纵向排料法来进行排料。第4章模具结构选择及设计4.1 凸模的结构尺寸设计凸模的结构包括支撑工作运行的部分，简称基本结构，何时冲裁运动的部分，触摸的工作部分直接用于工艺流程，参

35、与冲压，需要与材料所接触的部分，有应力集中，所以我们需要。根据他的工作状态和需要冲出的材料，零件的大小和特点。来设计出合理的凸模结构，同时他在安装状态又会影响着工艺流程的进行，凸模的安装形式也尤其重要。而凸模的安装部分多数是通过与固定板结合后，安装于模座上。凸模的安装形式主要取决于我们所希望凸模能够达到何种的工作状态和我们工作的环境是否有限制，是否有特殊的相关要求，是否冲裁件需要有特殊的形状，是否需要达到某种特殊的功能等，这些都会成为凸模安装形式考虑的因素。凸瓶需避邺胀度尺寸,应该影给整个工艺耀考虑模具1体的a鼎浣蝌,为了彳蜘懿出麻州亍，他的侬应i缓端醐磨励御，懿备易弼兔易m方便存皎领隅。当采

36、用固定卸料板和导料板结构时，如图4.la所示，凸模长度按下面公式计算：L=hi+h2+h3+h(4.1)当采用弹压卸料板时，如图4.1b所示，凸模长度按照下面公式计算：L=hi+h2+t+h(4.2)式中：L凸模长度(mm)；hi一凸模固定板厚度(mm)；h2一卸料板厚度（mm）；h:i一导料板厚度（mm）；t一材料厚度（nun）；这次设计采用的是弹压卸料板结构，凸模固定板厚度：查参考文献的模具设计与制造，取h=18mm；取卸料板厚度h2=16mm。由以上数据可算得凸模的长度L=18+16+0.5+18=52.5mm。凸模在进行冲压时，收到的是来自四面八方的载荷力的作用，但是由于被固定，凸模只

37、能在水平轴上运动，在卸去载合力的时候，受到的运动与轴向拉伸的运动为主，且凸模受到的轴向压力应该是远大于拉力的凸模的选取与材料的硬度和厚度息息相关，如果所选取的凸模的强度和刚度达不到要求，那么在这个冲程的过程中是非常危险的,会经常因为强度不够，模具可能会因为应力而从中断裂，会产生变形，损坏。甚至可能会引发安全事故。为了避免这个情况的发生，通常考虑引入一个参量长径比L/d小于10的时候，可以初步满足验证要求,具体的要在经过后续验证。但由于本次设计是一般冲压凸模的设计，08F钢板的厚度为0.5mm,所以比较容易满足强度刚度要求，不需要进行验证，无需进行强度和刚度校核检验。4.2凹模尺寸结构设计4.2

38、.1凹模洞口的选择常用的凹模洞口有如下几种，如图4.2所示rI图4.2常见的凹模洞口类型图中（a）、（b）、（c）所示的结构为直筒式刃口凹模，这类结构的优点有很多，比如认口处不易磨损，耐磨度高强度好，刚度大，且制造加工方便，稳定性强，不会因为工艺流程的进行次数增多而发生急剧变化，且对制件的冲裁精度影响不大，常用于冲裁形状复杂、精度要求较高以及零件厚度较大的零件。其中（a）、（c）结构一般用于复合膜或者上出件的冲裁模，落下成品料的出料方式主要有（b）提供。图中（d）、（e）所示的结构为锥筒式刃口凹模，这种结构的优点是刀口锋利，洞口处不会聚积零件废料，和凹模因摩擦而产生的摩擦力和涨裂力也相应更小，

39、刃口的磨损小，使用寿命较长；缺点是刃口的强度低，刃口发生摩擦以后刃口的尺寸会发生变大，一般是尺寸会变大。这种结构适合于冲裁精度较低、形状简单、厚度较薄的零件。图（f）所示的结构一般适合于冲裁0.1mm以下的软材料，这种模具的硬度较低（HRC3540）,所以这种模具又叫做软模。凹模的锥角a、后角P以及刃口直壁高度h都和材料厚度有关。经过分析，本次设计所采用的凹模洞口结构为锥筒式刃口凹模。4.2.2凹模轮廓尺寸设计凹模的轮廓尺寸指的是凹模的平面尺寸和构件厚度，凹模的外形轮廓一般为矩形或者圆形两种。圆形凹模一般用在冲裁中小型的零件，矩形形凹模一般用于冲裁大型工件。在计算的时候一般采用可经验公式的方法

40、来计算如图4.3所示凹模厚度:(4. 3)H=klXH15)凹模壁厚：C=(1.52)H(C3040)(4.4)式中：b一凹模刃口的最大尺寸，单位mm；k一系数，考虑板料厚度的影响，见表4.1。表4.1凹模厚度系数S材料厚度t1336W500.30-0.400.35-0.500.450.6050-1000.20-0.300.22-0.350.30-0.451002000.15-0.200.18-0.220.22-0.302000.1-0.150.12-0.180.15-0.22表中数据来源：参考文献3按照以上的计算方法可以计算出凹模的轮廓尺寸，而且计算出的模具强度能够符合要求，不需要进行强度校

41、核。根据公式可得：凹模刃口的最大尺寸b=270.12/2=135.06mm；查表4.1可知k取0.15；凹模高度：H=0.15X135.06=21mm；凹模壁厚：C=(L52)H,取系数为1.9可以得到C=1.9X21=40mm满足要求。所以凹模尺寸的为：L=b+2C=135.06+2X40=215mm因为b=135.06-80.045义1.732/2=55mm可以算B=b+2c=55+2X40=135mm参照GB2851-81,凹模尺寸为LXB=215X140即凹模外形尺寸为215mmxl40mmx211nm。4.3模架和导向零件的确定4.3.1模架结构的选择模架的作用是用来连接模具各个零件