外文资料翻译 31
前言
工业高新技术持续发展，冲压模地位愈发重要，模具作为提升生产率，削减材料与消耗，降低产品成本，提高产品质量及市场竞争力的关键手段，愈发受各工业部门重视，工业技术不断向前迈进，要求模具在更严苛、更高速度工作条件下，对其精度要求提升，使用寿命延长，为满足这些需求，国内外在模具材料的研究与开发方面投入巨大努力，且在该领域取得诸多成果。近年来，伴随工业以及高科技产业迅猛发展，我国冲压模具设计制造能力已然抵达较高水准。即便情形如此，我国冲压模具设计制造能力同市场需求以及国际先进水平相互比较，依旧存在较大距离。这尤为明显地展现在高档轿车与大中型汽车覆盖件模具还有高精度冲模这些方面，不管是于设计层面，还是加工工艺以及能力方面，均存在较大差距。轿车覆盖件模具，具备设计制造难度大此外质量和精度要求高的特性，能够代表覆盖件模具的水平。虽于设计制造方法以及手段层面，已大体达成国际水准，模具结构功能方面，亦趋近国际水平，于轿车模具国产化进程里迈进了一大步，然而在制造质量、精度、制造周期等各方面，相较于国外，仍存有一定差距。
由于我国和国际市场接轨，市场竞争愈发激烈，模具制造是整个发展里基础要素中的一个，众多模具企业加大了用于技术的投资力度，不少国内模具企业已推广CAD，而且陆续着手使用Pro/Engineer和UG等国际通用先进软件，个别具备相应能力的厂家还引入了DYNAFORM、C-Flow和MAGMASOFT等CAE软件，并成功将其应用于冲压模设计当中。
要通过本课题的研究，掌握落料冲孔复合模的工作原理，掌握落料冲孔复合模的结构特点，掌握复合模的设计步骤，掌握复合模的工作计算方法，掌握模具装配图的设计方法，掌握主要模具零件的机械加工特点。
此次毕业设计目的在于，通过对铰链冲压工艺进行分析，以及开展模具设计，从而得到设计构思，进行方案的分析，考量结构工艺性，绘制机械制图，进行零件计算，编写技术文件，还要查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并且培养自己具有初步的结构分析能力，具备初步的结构设计能力，拥有初步的计算能力。
第1章 加工零件的工艺分析
1.1 零件分析
1.1.1 零件简图
如图1-1所示：
图1-1零件图
1.1.2 冲压件的工艺分析
Q215碳素结构钢制成的铰链，具备很高的塑性，具有颇为良好的韧性，还有不错的焊接性能，并且压力加工性能良好，只是强度较低，主要被用于工程结构以及受力较小的机械零件，工件形状相对简单，属于典型的冲裁件，其特点是工件尺寸不大，而且左右呈现对称状态，材料强度不高，鉴于工件尺寸并没有明显的角标注，所以属于一般冲裁件，故而能够考虑采用复合冲压工序，零件图上没有标注公差，属于自由公差，按照IT14级来确定工件尺寸的公差，一般冲压都能够满足其尺寸精度要求。 根据零件的结构特点需有落料、冲孔、弯曲的过程完成冲裁。
1.1.3 分析比较和确定工艺方案
从零件的结构特点来看，从该零件冲压变形特点来看，该零件冲压工序性质有冲孔，该零件冲压工序性质有落料，该零件冲压工序性质有弯曲，其中弯曲需用两个单工序模具才能完成，根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有：
方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。分开逐步进行。
方案二是，进行落料，以及冲孔，以复合冲压的方式，之后再进行弯曲，是采用落料冲孔复合模，还有两个弯曲单工序模来开展生产的 。
方案一的模具结构是简单的，然而却需要三道工序，还要用到四副模具，其成本是高的，而且生产效率是很低的，无法满足大批量的生产要求。
方案二，仅需三副模具，它将冲孔工序与落料工序合并，这种合并不仅保证了落料同轴于冲孔的程度，并且提高了工件的精度，还提升了生产效率。
通过对上述两种方案的分析比较，选择方案二。
第2章 落料冲孔复合模
本次设计的是铰链的落料冲孔的过程，采用落料冲孔复合模。
2.1 工件展开图的尺寸计算
工件为铰链，有弯曲的部分，所以必须将其展开。
1. 中性层计算
计算中性层公式p=r+xt（2-1）
有R2处，中性层曲率半径为r1，其值是2mm，t为4mm，r1与t的比值是r1/t等于0.5，据此查表，当x1等于0.25时，得到p1，p1的计算是2加上0.25乘以4，结果为3mm
对于 13处，中性层曲率半径，其中 r2等于6.5mm， t等于4mm，r2与t的比值为1.625，通过查表得出，x2的值为0.364，最终得 p2等于6.5加0.364乘以4 的得数再加上7.956mm，即7.956mm， 。
2. 长度计算
弧长公式L=（2-2）
R2处的长度L1==x=3.14mm
13处的长度L2==x=31.2mm
倾角处的长度L3=10.5mm
下面竖直处L4=29.5mm
故铰链展开总长度 L=L1+L2+L3+L4
=3.14+31.2+10.5+29.5
=74.34mm
展开铰链具体尺寸如下图
图2-1制件图
2.2 冲压模具工艺与设计计算
2.2.1 排样设计
排样方法依据材料经济利用的程度来分，有废料排样，少废料排样以及无废料排样三种。铰链的结构特点被考虑在内，故而采用少废料排样。如此一来，材料的利用率得以提高，这不仅有利于一个模具能够获取多个冲裁件，并且还能够简化模具结构，同时降低冲裁力。
不管是运用有废料且活少、无废料的排样，依照冲裁件于条料之上有别的布置办法，排样办法存有直排、斜排、对排、混合排、多排以及裁搭边等诸多排列方式，有废料排样法是于冲裁件与冲裁件相互之间或者冲裁件与条料侧边相互之间均有搭边的存在，冲裁顺着冲裁件的封闭轮廓予以进行，故而冲裁件的质量佳，寿命长，少废料排样是仅在冲裁件与冲裁件相互之间或者仅在冲裁件与条料侧边相互之间留有搭边，然而在冲裁件与条料侧边或者冲裁件相互之间无搭边存在。这种排样方法的冲裁，只是沿着冲裁件的部分外轮廓来展开，并无废料排样指在于冲裁件与冲裁件之间，以及冲裁件与条料侧边之间，均不存在搭边，这一冲裁方式实际上是通过直接切断条料而达成，材料利用率颇高。
凭铰链展开图的特性挑选存在废料的排样形式，而且是直排排样的方案，通过查表获取搭边a为3.5，a1为3.2，具体的排样方式如图2-2所示：
图2-2排样图
2.2.2 排样计算
1.送料步距:
（2-3）
根据排样图及查得搭边值
=74.34+3.2=77.54
2.送料宽度:
当条料在无侧压装置的料板之间送料时，条料宽度按下式计算：
（2-4）
B=（114.4+23.5+21.5+1）=125.4
3.条料利用率:
（2-5）
100%=x100%=63.6%
2.3 确定模具压力中心
想要保证压力机正常工作，想要保证模具正常运作，在设计模具之际，有这样的要求，模具的模柄中心得和压力中心重合，对于那些要求不高的模具，对于那些冲裁力较小间隙较大的模具，压力中心是不被允许超出模柄投影面积范围的，不然在进行冲压的时候，就会致使冲模与压力机滑块倾斜，进而引发凸凹模间隙不均，进而导致导向零件加速磨损，造成刃口损坏，造成其它零件损坏，甚至还会引发压力机导轨磨损，影响压力机精度。
求解压力中心的方法，选用解析法，按比例画出排样图，进而选定坐标系，如图2-3所示：
图2-3 压力中心计算图
把工件划分成11段，与坐标轴相关的x-x以及y-y被选定于L7和L9之上，各段所具有的长度是：
L1=L7=64.34 L2=L6=28.6
L3=L5=40.54 L4=57.2
L8=L10=5 L9=94.4
L11=L12=10
由此可以求出各条线段的重心为：
X1等于42.17，Y1等于114.4，X2等于74.34，Y2等于100.1 。
X3等于54.07，Y3等于54.07，X4等于33.8，Y4等于57.2
X5的值是54.7 ，Y5的值是28.6 ，X6的值是74.34 ，Y6的值是14.3 。
X7=42.17 Y7=0X8=10Y8=10
X9=0Y9=57.2X10=10Y10=104.4
Ｘ十一等于十四点二，Ｙ十一等于九十八点五，Ｘ十二也是十四点二，Ｙ十二等于十五点九 。
于是有：
X0=
=37.17（2-6）
Y0=
=57.2（2-7）
那么，压力中心的坐标是（37.17，57.2），经过计算能够显现出，压力中心处于模柄的中心位置，所以能够达成要求。
2.4工作力的计算
冲裁一个零件的周边长度
外轮廓周边长，等于，74.342，加上，114.22，加上，括号内，74.34减去33.8，括号外，乘以2，结果等于，458.48mm
孔周边长度：=102=62.8mm
1. 落料力：
=KLt（2-8）
=KLt=t=458.484215=394292.8N
2.冲孔力：
=KLt（2-9）
=KLt=t=62.84215=54008N
3.推料力：
=n（2-10）
经查表得=0.045，n=50/4=12.5
=n=12.50.04554008=30379.5
4.顶料力：
==（2-11）
经查表得=0.05
则有===0.05394292.8=19714.64N
5.总冲压力
F等于正正正相加即F=394292.8加上54008加上30379.5加上19714.64进而等于449794.94N，。
所以可选用规格为630KN压力机。
2.5 计算凸、凹模刃口尺寸
凸、凹模刃口尺寸精度决定这一情况是否合理，直接影响冲裁件尺寸精度，确保能否保证合理间隙值，还关系模具成本多少与使用寿命长短句号。
1. 保证冲出零件合格；
2. 保证模具有一定使用寿命；
3. 考虑冲压模的制造修理方便、尽量降低成本。
凹模的工作部分尺寸，决定了冲裁件的尺寸，凸模的工作部分尺寸，决定了间隙大小，凹模和凸模的工作部分尺寸，是模具上非常重要的尺寸。
计算冲模凸、凹模刃口尺寸的原则是：
冲孔之际，冲孔件尺寸系由冲孔凸模予以决定，因而应以冲孔凸模当作设计基准，落料之时，落料尺寸是由落料凹模所决定，故而应当以落料凹模作为设计基准。
2. 凸模和凹模之间应该有合理的间隙值。
3. 凹模和凸模应考虑其磨损规律。
4. 制造凹模之时的公差，必须和冲裁件的尺寸相匹配，制造凸模之时有着的公差，同样必须和冲裁件的尺寸相匹配，偏差是按照入体原则进行标注的。
5. 尺寸计算应该考虑冲压模的加工制造方法。
2.5.1 落料部分凸凹模尺寸计算
刃口尺寸的计算公式为：
落料时：D凹=（—x） （2-12）
D凸=（—x—）
冲孔时：d凸=（+x） （2-13）
D凹=（+x+）
计算刃口尺寸如图2-4所示：
图2-4 刃口尺寸计算图
A尺寸，A凹等于，减去另一个数，所得到的结果是，这个结果具体呈现为，相应地这个数值为114.1 。算式是括号的114.4减去，这儿又是属于乘号运算，由0.75以及0.4相乘得到的积整体，括号的114.4减去0.75乘0.4这个算出来的积整体所得到的结果是114.1 。
首先，114.4减去0.7再乘以50后再乘以4，接着减去0.6然后再减去4，得出的结果等于113.46，这个结果就是A凸的值 。其中，0.7乘以50等于35，35乘以4等于140，114.4减去140等于负25.6，负25.6再减掉0.6成为负26.2，负26.2减去4等于负30.2，不过在这里最终结果是113.46 。
B尺寸 B凹=（74.34-0.750.4）=74.04
B凸=（74.34-0.750.4-0.64）=73.4
C尺寸 C凹=（28.6-0.750.28）=28.39
C凸=（28.6-0.750.28-0.64）=28.39
D尺寸 D凹=（57.2-0.750.28）=40.33
D凸=（57.2-0.750.28-0.64）=40.33
E尺寸 E凹=（28.6-0.750.28）=28.39
E凸=（28.6-0.750.28-0.64）=28.39
2.5.2 冲孔部分凸凹模尺寸计算
d凸=（10+10.24）=10.24
d凹=（10+10.24+0.64）=10.68
第3章 模具结构设计
3.1 落料冲孔复合模结构形式
当确定工艺方案之后，要经由分析比较，去挑选合理的模具结构型式，要使得这个结构类型尽可能满足如下这般的要求：
1. 能冲出符合技术要求的工件
2. 能提高生产率
3. 模具制造和修模方便
4. 模具有足够的寿命
5. 模具易于安装调整，且操作方便、安全
落料冲孔复合模，被划分成正装落料冲孔复合模，以及倒装落料冲孔复合模。当中，正装落料冲孔复合模的上模部分，是经由压力机借助推件系统，将冲孔废料推出。而冲裁件设有顶出装置，会把它在落料凹模里，自上往下地顶出。倒装落料冲孔复合模的废料，能够直接从压力机台面掉落，冲裁件从上模退下，比较易于引出，操作安全且便利。正装落料冲孔复合模适合应用于较软、较薄的零件，反装落料冲孔复合模适合应用于较厚的零件。
本次进行的设计当中，铰链的厚度是4mm，此铰链属于厚零件，所以鉴于这种情况，选用的是倒装落料冲孔复合模。
3.2 落料凹模的结构设计
凹模的洞口形状就是凹模型孔轴剖面形状，它存在直壁式与斜壁式。直壁式的孔壁垂直于顶面，其刃口尺寸不会因修磨刃口增大而增大，故而冲裁精度高，且刃口强度好，设计时会采用直壁式洞口。
落料凹模有外形尺寸，其含圆形与矩形这两种，凹模的外形尺寸，要保证凹模具备足够强度与刚度，凹模的厚度要考虑修模量，凹模的外形尺寸依据冲裁件的最大外形尺寸以及被冲裁件厚度。
由被冲裁件的厚度和冲裁件的最大外形尺寸计算凹模尺寸为：
凹模的外形尺寸厚度计算公式为：H=Kb(3-1)
壁厚计算公式为：c=（1.5~2）H(3-2)
查表得K=0.3
厚度H=0.3114.1=34.23
壁厚C=1.634.24=54.768
根据零件、冲裁模的结构特点，落料凹模的结构如图3-1所示：
图3-1落料凹模的结构
3.3冲孔凸模的结构设计
冲孔凸模分为圆形凸模和非圆形凸模。
凸模存在两种基本类型 ，有一种是直通式凸模 ，其工作部分以及固定部分的形状跟尺寸被做成一样的 。另一种是台阶式凸模 ，工作部分与固定部分的形状和尺寸不一样 ，固定部分大多做成圆形或者矩形 ，此时凸模固定板的型孔是标准尺寸孔 ，加工起来比较容易 。工作部分能够采用车削 、磨削或者采用仿形刨进行加工 。圆形凸模广泛运用台阶式结构 。圆形凸模包含冲小孔凸模 ，冲中形孔凸模 ，冲大圆孔或落料用的凸模 。其中，冲小圆孔凸模工作部分，其直径处于逐渐增加的状态，这么做的目的在于，增加凸模的强度，同时增加凸模的刚度。
模具刃口需具备高的耐磨性，且能够承受冲击力；故而应当拥有高的硬度以及耐磨性；形状简单的凸模常常选用T8A、T10A。
零件是圆孔，因此采用圆形凸模，铰链的孔直径为10mm，10mm的孔属于小孔，所以选择冲小孔凸模的结构，冲孔凸模具体结构展示于图3-2 ：
图3-2冲孔凸模的结构
3.4 凸凹模的结构设计
在落料冲孔复合模当中，肯定会存在一个凸凹模，铰链冲压的凸凹模结构呈现为这样，其结构如图3-3所示：
图3-3铰链冲压的凸凹模结构
3.5 定位装置的选择
定位装置的作用在于限定条料或块料的送进步距，确保送入冲模的条料或块料位置正确，如此一来能够保证冲出的零件合格，依据模具结构以及毛坯形状的不同，通常会采用不同形式的定位元件 。
控制送料到设定的步距，是借助挡料销来达成的作用，挡料销存在多种类型，有固定挡料销，有活动挡料销，有临时挡料销，还有钩形挡料销等几种分类，当中的固定挡料销，其工作部分的直径与固定部分的直径，存在着极大的差异，这种差异致使其对于凹模强度只会构成增强作用，而不会产生削弱影响，加之其制造过程方面，具有简单便捷易操作的特性，还拥有使用起来非常便利的优势 。
条料送料方向，需依靠导料销或者导料板的一侧来导向送进，以此防止送偏，导料销控制送料方向，一般情况下要用两个，其结构跟挡料销 的结构是相同的。
铰链落料冲孔复合模采用固定挡料销，具体结构如图3-4所示;
图3-4固定挡料销
3.6 顶件及卸料装置的选择
顶件装置被划分成刚性顶件装置与弹性顶件装置，刚性顶件装置常在倒装复合模之内被运用，并且处于上模部分，据此可知道这次设计采用刚性顶件装置，其具体结构如同图3-5所展示的那样。
卸料装置常见的结构形式有固定卸料板，悬臂卸料板，沟形卸料装置，弹性卸料装置，弹压卸料板。刚性卸料板用于裁剪较薄的条料。悬臂卸料装置用于长而窄的冲裁件，在作切口和冲孔的冲模上使用。沟形卸料装置用于底部冲孔时的空心件卸下。弹性卸料装置用于冲裁较薄的零件。弹压卸料板用于要求平整的冲制薄料工件，常用于复合冲裁模。
常用弹性卸料装置装在倒装落料冲孔复合模上，然而铰链厚度是4mm，此属于较厚的零件，弹性卸料装置对于它来说不合适，所以采用托杆来卸料，托杆与压力机相连对接倒装落料冲孔复合模的物料卸料工作，托杆的结构呈现如图3-6所示的样子。
图3-5 顶出器
图3-6 托杆
3.7 模架的选择
模架作为模具的骨架，模具内所有零部件都装配在其结构之上，它承受冲压过程里的全部载荷。上下模座之间借助导向装置确保位置精准，引导凸模运动，进而使冲裁过程中做到间隙均匀。上模座经由模柄与压力机滑块相连，下模座利用螺钉压板固定于压力机工作台上。
模座通常被划分成上模座与下模座，它们的形状大体相近，作用是直接或者间接地去安装冲模的全部零件，分别跟压力机滑块以及工作台相连接，进而传递压力，所以，对于上模座与下模座的强度以及刚度必须予以高度重视，模座要是强度不够就会出现破坏，要是刚度不足，在工作的时候就会产生较大的弹性变形，致使模具的工作零件以及导向零件快速磨损，这是常见的但又常常不被人们所重视的情况 。
在选用和设计时应注意如下几点：
尽量选用标准模架，标准模架的型式以及规格决定了上、下模座的型式和规格，若需自行设计模座，圆形模座直径要比凹模板直径大30至70mm，矩形模座长度要比凹模板长度大40至70mm，其宽度可略大或等于凹模板宽度，模座厚度参照标准模座确定，一般是凹模板厚度的1.0至1.5倍，以此保证有足够强度和刚度。对于大型非标准模座，还得依据实际所需，依照铸件工艺性要求来设计，并且要按照铸件结构设计规范去设计。
，每边至少都要大40至50mm 。
3. 模座材料通常会选用HT200、HT250，模座材料采用q235、Q255结构钢也是可行的，对于大型精密模具的模座而言会选用铸钢ZG35、ZG45 。
4. 模座上表面，其平行度需达到要求，模座下表面，其平行度同样要达到要求，且平行度公差一般而言是4级 。
导套安装孔在上模座，导柱安装孔在下模座，二者中心距须一致，精度通常要求在±0.02mm以下；导柱以及导套安装孔在模座，其轴线要与模座上平面垂直，也要与模座下平面垂直，安装滑动式导柱时，垂直度公差一般为4级，安装滑动式导套时，垂直度公差同样一般为4级。；
6. 模座，其上面的表面粗糙度处于Ra1.6至0.8μm这个范围，模座，其下面的表面粗糙度也处于Ra1.6至0.8μm这个范围，在确保平行度前提状况下，这个模样的座体，其表面粗糙度能够被允许降低到Ra3.2至1.6μm 。
国外明确制定了标准模架，于设计模具期间，应当针对具体状况而予以挑选。于明确制订的标准模架当中，最为常用的模架结构乃是将导套以及导柱用作导向装置的那一种模架结构。依据其导柱放置方向的差异划分，其基本形式就有四导柱模架、对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架。
考虑到取放工件能够具备便利性，故而采用后侧导柱模架，依据凹模的周边尺寸情况，选用的尺寸是250250mm，其闭合高度处于210至250mm之间，具体的情况为：
导柱 35210mm 导套 3510543mm
下模座；L/mmB/mmH/ mm=25025045
上模座：L/mmB/mmH/ mm=25025055
