邢台职业技术学院毕业论文
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安装横梁修边冲孔模具设计研究
班 级 ：模具132班 姓 名 ：李美佳 学 号 ：130003040202 指导老师 ：于锁清 日 期 ：2016-5-27 专 业 ：模具设计与制造
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绪论
21世纪的今天,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：
(1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。 (2)CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统(CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具(软模、低熔点合金模具等)制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAE/CAM技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。 (3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的RP及NC技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。
(4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。 (5)开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约70万吨模具钢还要有相当一分进口。
模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。同时处理技术由大气热处理向真空热处理发展。
(6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等对成形过程、
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产品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。
(7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。(8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。
(9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便宜从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。
(10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统(FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。
第二章工艺分析
1工艺分析
成形需要拉延——修边冲孔——整形——冲孔4道工序来完成，现主要介绍修边冲孔模的设计。图1为拉延后图，图2为修边件 零件材料为Cr12MoV，精度IT12级，修边冲孔模寿命要求35万次。
图1 图2
零件属于普通零件，形状复杂。但设计模具时应注意一下几点： (1)零件有26个孔，26个凸模如何安装。
（2）孔比较小，凸模较细，冲孔是凸模的强度如何解决。 (3)横梁形状比较复杂，修边的边界和废料刀如何选择。 通过查相关资料，初步确定相应的解决方案如下：
（1）冲孔凸模与上模座采用螺栓连接，并于修边凹模一同安装在上模座。 （2）修边凸模与下模采用定位键定位并用螺栓连接用UG软件完成：具体加工采
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用UG加工模块进行编程加工。
1.1 冲裁力的计算
1.1.1 无剪切角时的冲裁力P： P=L*t*б P=2475*55*0.2=272250KN
1.1.2 薄板的修冲,落料模凹模及废料刀部结构
料厚1.2＜t＜2.5 时
1.1.3 切刃侧压力N：约为冲裁力P的1/3，即N=P/3=L*t*б/3=272250/3=90750KN
b
b
（N）
1.2 推件力
推件力Ps根据板厚、形状的不同而变化，一般为冲裁力的4～20%，如冲裁间隙为板厚的10%以下时，推件力将增大。
t≤2mm： Ps=0.05P（形状简单）； Ps=0.06P（形状复杂）； t=2～4.5mm： Ps=0.07P（形状简单）； Ps=0.08P（形状复杂）； t≥4.6mm： Ps=（0.10-0.20）P ；
所以P为冲裁力。PS=272250*0.6=163350KN
压料力一般为5% P，外板或制品斜度较大时最小10% P。 P=272250*0.5=136125KN
压料力
1.3 卸料力
卸料力因料厚、形状等的不同而各异，一般取冲裁力的2～8%。P卸料力=136125KN
2冲裁间隙
2.1间隙选取原则
落料尺寸取决于凹模尺寸（基准侧），间隙取在凸模上。 冲孔尺寸取决于凸模尺寸（基准侧），间隙取在凹模上。
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2.2间隙值的选取
板厚t 间隙C 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.5 0.030 0.035 0.040 0.045 0.060 0.070 0.080 0.090 C/t 5% 5% 5% 5% 6% 6% 6% 6% 板厚t 间隙C 1.6 1.8 2 2.2 2.5 2.6 2.9 3 0.112 0.126 0.140 0.154 0.200 0.208 0.247 0.255 C/t 7% 7% 7% 7% 8.0% 8.0% 8.5% 8.5% 板厚t 间隙C 3.5 4 4.5 5 6 7 8 10 0.315 0.360 0.428 0.475 0.600 0.700 0.800 1.000 C/t 9.0% 9.0% 9.5% 9.5% 10.0% 10.0% 10.0% 10.0% 经查表得：C=0.140 c/t=7
第三章模具零件设计
1压料芯的设定（压料芯）
1.1决定的要素
压料芯在模具中的主要作用是冲程时把材料压在凸模上，修边时防止材料变形，回程时压料芯得到弹簧的反作用力而退料，并帮助送料导向和保护凹模。 使用顶销等强制废料落下及防止板件错动的机构时，确定压料芯一定要比顶销提前min5mm压料。压料芯安装尺寸要考虑凹模有4-6mm的刃磨量，压料芯应根据工件形状制作，型孔与凹模的配合为H7/h6或H8/f7.
压料芯具有卸料与压料的双重作用，多用于冲制薄料，使零件的平面度提高，借助弹簧装置卸料，常兼作压边、压料装置或导向。压料芯平面外形尺寸与凸模尺寸相同，厚度取凸模的0.6-0.8倍，压料芯雨凸模的双边间隙根据冲件的料厚确定，一般取0.1-0.3mm（料厚时去最大，料薄时取最小）
1.2压料芯的导向
a. 利用导板导向 b. 利用导柱/导套导向
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