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1、本科毕业设计（论文）说明书某款锁扣板冲裁弯曲复合模具设计学院专业班级学生姓名学生学号指导教师提交日期年月日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学广
2、州学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密,在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。（请在以上方框内打y”）学位论文作者签名：日期：年月日日期:指导教师签名:毕业设计（论文）任务书兹发给机械工程及自动化专班学生毕业设计（论文）任务书，内容如下：1 .毕业设计（论文）题目：某款锁扣板冲裁弯曲复合模具设计2 .应完成的项目（论文提纲）：（1）查找、阅读有关冲压工艺方面的书籍、论文资料4篇以上（要求外文资料阅读量不少于3万印刷字符），撰写一份不少于3000字的开题报告。（2）根据提供的某款锁扣板零件，分析等件的
3、冲压工艺性，确定模具总体力.案；设计计算毛坯排样尺寸；设计模具零件及装配结构；利用平面CAD软件绘制模具总装图和零件图。要求总图量不少于3张AO图纸。（3）撰写成份1万汉字以上的毕业设计说明书;（4）翻译一份与毕业设计相关的外文文献资料，字数要求3000汉字左右（或1.2万印刷字符）。3 .参考资料以及说明：11王孝培.冲压手册（第2版）ML北京：机械工也出版社，2004.21夏琴香.冲压成形工艺及模具设计ML广州：华南理工大学出版社，2005.31王新华.冲模设计与制造实用计算手册IM.北京：机械工业出版社，2003.41王芳.冷冲压模具设计指导Ml.北京：机械工业出版社，2005.151薛
4、启翔.冲压模具设计结构图册IM.北京：化学工业出版社，2005.陈锦昌.计算机工程制图（第3版）ML广州：华南理工大学出版社，2003.4 .本毕业设计（论文）任务书于2012年12月20日发出，应于2013年5月18日前完成，然后提交毕业设计（论文）答辩委员会进行答辩。专业教研组（系）负责人审核年月日指导教师（导师组负责人）签发年月0毕业设计（论文）评语：毕业设计（论文）总评成绩：毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：年月日排样是冲压模具设计中的一个重要工艺。材料成本是板料冲压中最重要的成本之一，因此最大限度减小废料是节省材料的本质所在，这不仅仅体现在板料冲压过程中，而且在整个生产过程中也应该
5、注意。本文主要是讨论用AutoCAD的ObjeCtARX开发工具为冲压模具开发一个切实可行的排样优化系统。这个排样优化系统的基本原理还是首次被描述，并且也提出了这个系统的一般结构。这个系统不仅仅是一个排样算法的计算问题而且还要考虑到工业实际要求和用户操作的问题。在最后，以一个毛坯形状补偿法去解决补偿曲面的自交问题，并且这种方法是对传统的“一步转换”法的一种改良，它可以消除排样过程中高效性和精确性之间的冲突。关键词：排样；优化；冲压模具JzAbstractBlanklayoutisoneofthemostimportantprocessesinstampingdiedesign.Asthemaj
6、orcostinsheetmetalstampingisthematerialcost,anyeffortstominimisethescrapmayresultinsubstantialsavingsnotonlyinstripmaterial,butalsoinoverallproduction.ThispaperismainlytargetedatestablishingapracticalblanklayoutoptimisationsystemforstampingdiebyusingAutoCADsObjectARXtoolkit.Thebasicprinciplesofblank
7、layoutoptimisationarefirstdescribed,andthenthegeneralstructureofthesystemisproposed.Notonlyasuitablealgorithmforlayoutcalculation,butalsothemanufacturingrequirementsanduseroperationarefullyconsideredinthissystem.Finally,analgorithmforblankshapeoffsettingisproposedtosolvetheproblemofselfintersectioni
8、noffsetcurves,andthetraditionaltl-steptranslation,algorithmforthecalculationoflayoutparametersisimprovedtoeliminatethecon11ictbetweenprecisionandefficiencyinthelayoutoptimisation.Keywords:Blanklayout;Optimization;Stampingdie摘要IAbstractII第一章i&11.1冷冲压与模具技术现状11.2 毕业设计的意义与目的21.3 本章小结3第二章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定
9、42.1 材料分析42.2 冲裁件的结构工艺性42.3 展开尺寸的计算42.4 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求52.5 5冲裁方案的确定52.6本章小结6第三章排样图的设计及材料利用率的计算73.1 排样的设计73.2 搭边的选取73.3 材料利用率的计算93.4 本章小结9第四章冲裁工艺力的计算104.1 冲裁力的计算104.1.1 冲裁力的计算公式104.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算104.3 弯曲力的计算124.4 冲压压力中心计算124.5 5本章小结14第五章冲压设备的选择155.1冲压设备类型的选择155.3本章小结15第六章冲裁模工作部分设计计算166.1 冲裁间隙166.
10、2 模具刃口尺寸的计算166.2.1 落料部分刃口设计计算186.2.2 冲孔部分刃口设计计算196.2.3 弯曲凸模，凹模设计计算196.3 本章小结20第七章模具总体设计227.1模具类型的选择227.2确定送料方式227.3定位方式的选择22HI7. 4卸料、出件方式的选择227.5本章小结23第八章卸料零件计算248. 1卸料树脂的选择24第九章主要零部件设计259.1 模具材料的选择259.1.1 模具材料的性能与热处理259. 2落料凹模设计259.1.1 落料凹模外形和尺寸的确定259.1.2 落料凹模的结构形式269. 3凸凹模设计269.1.1 模具的结构形式和固定方法269
11、.1.2 凸凹模长度的确定269.1.3 凸凹模结构设计279.4冲孔凸模271.1.1 冲孔凸模的固定形式271.1.2 凸模强度校核271.1.3 冲孔凸模的结构279.5 弯曲凸模设计279.5.1 模具的结构形式和固定方法279.5.2 凸模强度的较核289.6 弯曲凹模设计289.6.1 模具的结构形式利固定方法289.6.2 凹模强度的较核289.7 本章小结28第十章标准件的选择2910.1模架及模柄的选择29102凸模固定板及垫板的选择29103模具闭合高度的校核2910.4卸料螺钉3010.5螺钉及销钉的选择3010.6本章小结30第十一章模具装配3111.1模具的总装配（以
12、弯曲模为例）31参考文献34致谢35附录36第一章绪论1.1冷冲压与模具技术现状我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具生产能力。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发
13、生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到l2m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到RaWl.5m的精冲模，大尺寸（三30Omm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用
14、轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工，可以获得
15、其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可以使用。冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代
16、化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些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（2）模具设计及制造技术的现代化（3）冲压生产的机械化和自动化（4）新的成型工艺以及技术的出现（5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。1.2 毕业设计的意义与目的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
17、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-O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。
18、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。1.3 本章小结本章从国内外当今模具的发展状况这个角度介绍了课题的研究意义，在此基础上提出课题设计的任务。并分析了产品工艺，进行了比较，选择最佳方案。第二章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定2.1 材料分析冲裁材料为Q235,查文献属于普通碳素钢，屈服点os=240MPa,抗拉强度440-470MPa,延伸率不小于2125%,抗剪强度310-380MPa塑性好，焊接性好，适合冲裁。2. 2冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免
19、复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。冲裁件凸出或凹进的部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽，如图22所示。最小宽度b-般不小于1.5t,若冲裁材料为高碳钢，b2t,LmaX5b,当材料厚度t0.10.50.045-0.0550.0630.08钢0.52.50.04-0.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.02-0.060.0250.03铝铝合金0.025-0.080.03-0.07紫铜黄铜0.020.060.03-0.09注：表4-1引自文献。卸料力系数K却在冲多孔
20、、大搭边和轮廓复杂时取上限值。冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为理=%+/(4-4)采用弹性卸料装置和下出料的总压力为心=O+&+。(4-5)采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为七=%+%+耳贞(4-6)式(4-5)、(4-6)(4-7)弓I自文献P52。因为工件厚L5mm,相对较薄，卸料力也比较小，故采用弹性卸料装置上出料方式,总冲压力F总：F总二F冲+F卸+F顶=162.27+8.11+8.92=179.3KN4. 3弯曲力的计算本产品属于V形弯曲，由于弯曲虽然是一
21、副模具，但需要弯曲两次，定位做成可调接的，所以在计算弯曲力时，需要计算两次，V形弯曲的计算公式如下第一次弯曲，弯曲力计算F=0.6KBtt(R+t)(4-7)F=0.61.3141.0l.0470(1.0+1.0)=2566.2N=8.69KN第一次弯曲，弯曲力计算F=0.6KBtt(R+t)(4-8)F=0.61.3281.OX1.0470(1.0+1.0)=5132.4N式中F弯曲力(N)；B产品的弯曲的宽度(mm)；材料抗拉强度(MPa)；(440-470MPa)t材料厚度；(mm)K系数，通常K=L3；弯曲力用理论计算很复杂，一般采用经验计算方法，K值的大小取决于弯曲件的形状及变形方式
22、。其数值由实验确定。由于弯曲时两边对称弯曲，所以计算弯曲力时,两侧弯曲力等同。由于本设计中，上模和下模刚性碰撞，成型。所以总的弯曲力F总=F=2.565.13=7.69KN4.4 冲压压力中心计算冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力中心时，如图4-2所示。为了减少计算，坐标设在k和4上，此时X尸0,卅二0,可少算两个数。将Xoy坐标系建立在图示的对称中心上，将冲裁轮廓线按集合图形分解为10段基本线段。若选用J23-40T冲床，模柄
23、孔中40,压力中心点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。有关计算如表4-1。落料冲孔模如下:Fl冲6孔力Fl=3801.33.1461.0=9.31KN,得F1=9.31KNF2冲6孔力F2=3801.33.1461.0=9.31KN,得F2=9.31KNF3冲方孔力F3=380l.395.31.0=47.08KN,得F3=47.08KNF4落料力F4=380l.3195.51.0=96577KN,得F4=96.57KNY lFl到X轴的力臂Yl=-5.1XlFl到Y轴的力臂Xl=-23.5Y 2F2到X轴的力臂Y2=-5.1X2F2到Y轴的力臂X2=23.5Y 3F3到X轴的力臂Y3=
24、0X3F3到Y轴的力臂X3=-4.1Y 4F4到X轴的力臂Y4=0X4F4到Y轴的力臂X4=0根据合力距定理：YG=(Y1F1+Y2F2+Y3F3)/(Fl+F2+F3-)Y GF冲压力到X轴的力臂；YG=-5.85XG=(X1F1+X2F2+X3F3)/(Fl+F2+F3)XG一一F冲压力到Y轴的力臂；XG=-1.19弯曲模计算公式如上，式中Xi.x2Xn各图形冲裁力的X轴坐标(mm)；Yky2Yn各图形冲裁力的y轴坐标（mm）；/、I2In各图形冲裁周边长度（mm）。由于本设计中产品对称，所以模具的压力中心为零，即在产品中心。4.5 本章小结本章分析了加工该零件冲压工序的安排，计算冲压力，
25、为选择合理的模具结构和压力机打下基础。第五章冲压设备的选择5.1 冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作，适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程，不会因板厚超差而过载，全行程中压力恒定，但是压力机的速度低、生产效率低。适用
26、于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。考虑到以上的因素，选用开式压力机比较合适。5.2选择压力机考虑到制件的精度要求，参考文献P49初选J23-40压力机，其主要技术参数如下：公称压力：400KN标称压力行程:7mm滑块行程：100Inm最大封闭高度：300mm封闭高度调节量：80mm工作台孔径（前后X左右）：420mm630mm模柄孔尺寸（直径X深度）：50mm70mm5. 3本章小结本章分析了压力机的选择方法，根据零件的特点以及厂里的要求，选择合理的冲床来调试模具。第六章冲裁模工作部分设计计算5.1
27、 冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。一般直接采取查表的方法，直接明了。间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用小的间隙值，而对于精度要求不高的
28、工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件,根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等，灵活掌握、斟情增减。本模具所冲裁的材料为Q235,材料厚度为LOmm,查表得：Zmin=0.03mm,ZmX=005mm5.2 模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。（一）计算原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用过程中，落
29、料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径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，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则：（1）落料模先确定凹模尺寸，其标称尺寸应取接近或者等于制件的最小极限尺寸,以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。（2）冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或者等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。（二）计算方法模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关
30、，基本上可分为两类。L凸模与凹模分开加工凸、凹模分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件，为了保证凸、凹模间隙小于最大合理间隙Zmax,不仅凸、凹模分别标注公差（凸模凹模2），而且要求有较高的制造精度,以满足如下条件4+5,ZmaX-Z而Il（6-2）或取=.4（Zmax-Zmin）（6-3）=06（Zmax-Zmin）也就是说，新制造的模具应该是+,+2min=Znm，如图6-5所示。否则制造的模具间隙已超过允许的变动范围Zmin-Zma,影响模具的使用寿命。图&5凸、凹模分别加工时的间隙变动范围然后根据此基准件的实际尺寸，配作凹模（或凸模），使他们保
31、持一定距离。因此，只2.凸模与凹模配合加工对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明XX尺寸按凸模（或凹模）配作，保证双面间隙”。这样。可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化趋势不同，所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同。6.2.1 落料部分刃口设计计算应以凹模为基准件，然后配做凸模。图示为落料件，先做凹模，凹模磨损后，(图6-6右图的点画线位置)，
32、刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。因此凹模尺寸应按不同情况分别计算。凹模磨损后尺寸变大(图中A类)。计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为Ap,再按落料凹模公式计算：Ad=(A-xA)(6-4)上式引自文献P64式(2-ll)o式中Ad凹模刃口尺寸(mm)；A工件标称尺寸(mm)；1.1.1 公差(mm)；d凹模制造偏差(mm)；d=4o落料凹模尺寸：Ajl=(Amax-XA)+=65-0.5X0.04=64.98+0.02;Aj2=(Amax-X)+=36.2-0.5X0.04=36.18+0.02;Aj3=(Ama-X)+=28-0.5X0.02=27.99+0.02;Aj4=(Amax
33、-X)+=26-0.5X0.02=25.99+0.02;Aj5=(Ama-X)+=2-0.5X0.02=1.99+0.02;该零件落料时凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值ZminZmaX=O040.08加。本设计中取006。落料凸模尺寸:Ajl=(Ama-2Z)+A=65-2X0.04=64,92+0.02;Aj2=(ma-2Z)+=36.2-2X0.04=36.12+0.02;Aj3=(ma-2Z)+=28-2X0.04=27.92+0.02;Aj4=(ma-2Z)+=26-2X0.04=25.92+0.02;Aj5-(Amax-Z)+=2-0.04=1.96+0.02;1.1.2 冲孔部分刃口设计计算由于冲出的孔形状简单，所以凸模与凹模分开加工。由文献P58表2-5查得Zmm=O03mmZmaX=O.05mmZlimx-Zmin=(0.05-0.03)mm=0.04mm由文献P58表2T0查
