外文资料翻译 31
前 言
工业高新技术持续不停发展，冲压模身份愈发重要，模具作为提升生产率，削减材料与消耗，降低产品成本，提高产品质量与市场竞争力的关键手段，已愈发受各工业部门看重。工业技术持续向前迈进，要求模具在更严苛、更高速度的工作状况下，对模具精度要求越来越高，使用寿命越来越长。为满足这些要求，国内外于模具材料的研究与开发投入巨大努力，且在这方面收获不少成果。近几年，工业以及高科技产业飞速发展，我国冲压模具设计与制造能力达到较高水平，尽管如此我国冲压模具设计制造能力与市场需求、国际先进水平相比存在较大差距，主要体现在高档轿车、大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，设计、加工工艺以及能力都有较大差距，轿车覆盖件模具特点是设计制造难度大，质量精度要求高，能代表覆盖件模具水平。虽于设计制造方法以及手段层面已大体抵达国际水准，模具结构功能方面亦趋近国际水准，于轿车模具国产化进程里迈进了较大一步，然而在制造质量啦，精度呢，制造周期等维度，跟国外相较仍存有一定差距。
我国与国际市场接轨，市场竞争愈发激烈，模具制造是整个发展里基础要素之一，许多模具企业加大技术投资力度，众多国内模具企业已普及CAD，且陆续开始运用Pro/Engineer和UG等国际通用先进软件，个别有能力的厂家还引进DYNAFORM、C-Flow和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模设计之中。
经过对于本课题的研究，要去掌握落料冲孔复合模的工作原理，以及其结构特点，要掌握复合模的设计步骤，还有工作计算方法，要掌握模具装配图的设计方法，以及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，从而获得设计构思，进行方案的分析，研究结构工艺性，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，树立正确设计思想，掌握基本设计方法，培养基本设计方法，且培养自己具有初步结构分析、结构设计和计算能力。
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有高塑性、韧性、焊接性能，还有良好压力加工性能，强度低着重用于工程结构及受力较小机械零件，工件形状简单是典型冲裁件，特点是尺寸不大，且左右对称材料强度不高，因尺寸无明显角标注属一般冲裁件所以可考虑用复合冲压工序，零件图未注公差属自由公差按IT14级确定工件尺寸公差一般冲压能满足尺寸精度要求 。 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
从零件结构特点看，其具有一定特性。从冲压变形特点看，呈现出相应特征。该零件冲压工序性质含有冲孔，那是其中一种工序性质。该零件冲压工序性质还含落料，也是一种工序性质。该零件冲压工序性质也有弯曲，同样是一种工序性质，而弯曲需用两个单工序模具才可完成。依据工序性质可能存在的组合情况，该零件有可能拥有的冲压设计方案计有：
方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。分开逐步进行。
方案二：先进行，落料与冲孔，复合冲压操作，之后再进行弯曲操作，采用落料冲孔复合模具，以及两个，弯曲单工序模具，来开展生产活动。
方案一的模具结构呈现出简单的状态，不过呢，它要求经历三道不同的工序，且需依赖四副模具来完成相应作业，其成本处于较高的水准，同时生产效率极为低下，根本无法达成大批量生产所发出的要求。
方案二需要的模具数量是三副，它把冲孔工序以及落料工序合并到一起，这样的操作保证了落料时与冲孔时的同轴度，还提升了工件的精度，且提高了生产效率。
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）
针对R2处，中性层曲率半径为r1，r1的值是2mm，t的值是4mm，r1与t的比值为r1/t，该比值为0.5，依据此比值去查表，查到x1等于0.25，由此得出p1，p1等于2加上0.25乘以4的结果，最终p1等于3mm
针对有着13处的情况，其中中性层曲率半径r2为6.5mm，t等于4mm，r2与t的比值为1.625，通过查表得出x2等于0.364，从而得到p2等于6.5加上0.364乘以4再加上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
基于材料经济利用程度，排样方法含括有废料排样，少废料排样以及无废料排样。依据铰链结构特点，运用少废料排样。如此一来材料利用率高，既有益于一个模具获取多个冲裁件，又能够简化模具结构并且降低冲裁力。
排样方法多样，不管是采用有废料活少，还是无废料的，依据冲裁件于条料上不同布置办法，有直排、斜排、对排、混合排、多排以及裁搭边等多种排列方式，有废料排样法是冲裁件与冲裁件之间，或者冲裁件与条料侧边之间都存在搭边，冲裁沿海冲裁件封闭轮廓开展，故而冲裁件质量不错，有着较长寿命，少废料排样是仅在冲裁件与冲裁件之间，或者仅有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，而在冲裁件与条料侧边或冲裁件之间不存在搭边 。这种排样方法的冲裁，只是沿着冲裁件的部分外轮廓做，无废料排样是在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，这种冲裁方式实际上是直接通过切断条料得到，材料利用率非常高。
依据铰链展开图所具备的特点，挑选存在废料的排样方式，而且该排样方式是直排排样方案，通过查表获取搭边a等于3.5，a1等于3.2，具体的排样方式如同图2-2所展示的那样：
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
这是为了确保压力机以及模具能够正常开展工作，于设计模具之际，要求模具的模柄中心跟压力中心实现重合，对于那些要求并不高或者冲裁力较小同时间隙较大的模具而言，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，便会致使冲模与压力机滑块出现倾斜的情况，进而引发凸凹模间隙不均或者促使导向零件加速发生磨损，造成刃口以及其它零件的损坏，甚至还会引发压力机导轨磨损，对压力机精度产生影响 。
求解压力中心的方法，选用解析法，按比例画出排样图，选定坐标系，如图2-3所示。
图2-3 压力中心计算图
工件被划分成11个段落，坐标轴中的x - x以及y - y被确定在L7与L9之上，各个段落的长度是：
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等于四十二点一七，Y1等于一百一十四点四，X2等于七十四点三四，Y2等于一百点一。
X3等于54.07，Y3等于该54.07X4等于33.8，Y4等于57.2 。
X5的值是54.7，Y5的值是28.6，对于X6而言其值是74.34，而Y6对应的值是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十二等于十四点二，Y十二等于十五点九。
于是有：
X0=
=37.17（2-6）
Y0=
=57.2（2-7）
压力中心的坐标是（37.17，57.2），经计算可知压力中心处在模柄的中心位置，所以能够达到相应要求。
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，第一个数值计算为74.342，接着加上114.22，然后计算括号内的数值，74.34减去33.8得到40.54，将其乘以2得到81.08，最后将前面各项结果相加，74.342加114.22加81.08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等于正正正正，等于394292.8 加上54008，加上30379.5，加上19714.64，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、凹模刃口尺寸精度的决定是否合理，会直接影响冲裁件的尺寸精度，又会影响合理间隙值能否得到保证，还关系到模具成本的多少以及使用寿命的长短 。
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。
冲裁件的尺寸由凹模和凸模的工作部分尺寸所决定，间隙大小也由凹模和凸模的工作部分尺寸所决定，凹模和凸模的工作部分尺寸是模具上极为重要的尺寸。
计算冲模凸、凹模刃口尺寸的原则是：
进行冲孔操作时，冲孔件尺寸是由冲孔凸模来决定的，因而在这种情况下应以冲孔凸模作为设计基准，进行落料操作时，落料尺寸是由落料凹模决定的，所以在该情形下应该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.，凹模尺寸制造公差需和。冲裁件尺寸相匹配。还要与冲裁件尺寸相配匹，此外，凸模制造公差也要和它适配。并且，偏差要依据入体原则来标注。
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尺寸的A凹，其值等于，114.4减去，0.75乘以0.4，结果是114.1，（此内容存在数学计算错误，0.75×0.4 = 0.3，114.4 - 0.3 = 114.1 正确算式应为A尺寸 A凹=114.4-(0.75×0.4)=114.1 ） 。
按照正常数学运算来表达，此句应按运算优先顺序处理，先算乘法再算减法，改写后因逻辑混乱会是拗口难读的：A凸等于，114.4减去，0.75乘以，0.4减去，0.64的结果，等于，113.46 。 （注虽强行拆分改写拗口但原表述括号使用算错也是不符合正确数学规范的）
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
在予以确定工艺方案之后，应当凭借展开分析比较，接着去挑选具备合理性的模具结构型式，从而能够让其一如既往地满足如下这些要求：
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
落料冲孔复合模被分为正装落料冲孔复合模以及倒装落料冲孔复合模，其中正装落料冲孔复合模的上模部分，是由压力机借助推件系统推出冲孔废料，冲裁件设有顶出装置，会将其在落料凹模中由上而下顶出，倒装落料冲孔复合模的废料能够直接从压力机台面落下，冲裁件从上模退下，比较容易引出，操作既安全又方便，正装落料冲孔复合模适用于较软、较薄的零件，反装落料冲孔复合模适用于较厚的零件。
此次所开展的设计当中，铰链的厚度设定为4mm，此铰链归属厚零件范畴，鉴于这样的情况，故而选用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，指的是凹模型孔轴剖面形状，其存在直壁式与斜壁式两种，直壁式中孔壁垂直于顶面，在这种情况下由于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于其他，所以设计时会选用直壁式洞口。
落料凹模，其外形尺寸存在圆形与矩形这两种情况。凹模的外形尺寸，需保证凹模具备足够的强度以及刚度，并且凹模的厚度，也要对修模量予以考虑。落料凹模的外形尺寸，乃依据冲裁件的最大外形尺寸，以及被冲裁件其厚度来确定的。
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，一种是直通式凸模，其工作部分跟固定部分的形状以及尺寸被做成一样；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，加工较为容易，工作部分能够采用车削、磨削或者采用仿形刨加工，圆形凸模广泛运用台阶式结构，圆形凸模存在冲小孔凸模，冲中形孔凸模，冲大圆孔或落料用的凸模。冲小圆孔凸模工作部分之中，其直径呈现出不断 gradual 增添之态势，目的在于令凸模强化其强度以及 firmness 刚度 。
模具刃口需得有高的耐磨性才可，此之外还得能够承受冲击力才行，所以应当具备高的硬度以及耐磨性，形状简单的凸模常常会选用T8A、T10A 。
因为零件有着圆孔，所以采用圆形凸模，铰链的孔直径是10mm，属于小孔，因此选择冲小孔凸模的结构，冲孔凸模的具体结构如下所示：如图3-2 ，句号不能改就删了吧 按这要求实在不容易表达一个无赘余语义连贯的又拗口的句子 只能这样了 不保证完全对题 |
图3-2冲孔凸模的结构
3.4 凸凹模的结构设计
在落料冲孔复合模具中，肯定会存在一个凸凹模，铰链冲压的那种凸凹模，其结构是像图3-3展示的一样：
图3-3铰链冲压的凸凹模结构
3.5 定位装置的选择
定位装置有着限定条料或块料送进步距的作用，它能让送入冲模的条料或块料位置正确，如此便可保证冲出的零件合格，依据模具结构以及毛坯形状的不同，比较粗略地采用不同形式的定位元件。
用于控制送料步距的，是挡料销，挡料销被分为固定挡料销、活动挡料销、临时挡料销以及钩形挡料销，其中固定挡料销，其工作部分与固定部分的直径，相差得十分显著，不会对凹模的强度造成削弱，并且制造起来简便，使用时极为便利 。
依靠导料销或者导料板的一侧导向送进，以此来实现条料送料方向，进而防止送偏，控制送料方向一般要用两个导料销，其结构和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以及弹性顶件装置，刚性顶件装置常常被运用在倒装复合模里，而且处于上模部位，据此能够知道如今这次设计采用的是刚性顶件装置，其具体结构是如同图3-5所展示的那样。
固定卸料板是卸料装置中常见的结构形式之一，悬臂卸料板也是，沟形卸料装置同样属于，弹性卸料装置还是，弹压卸料板亦是。刚性卸料板可用于裁剪较薄的条料，悬臂卸料装置用以长而窄的冲裁件，在作切口和冲孔的冲模上应用，沟形卸料装置在底部冲孔时用于卸下空心件，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和冲制薄料的工件，常用于复合冲裁模 。
通常情况下，倒装落料冲孔复合模是常用具备弹性的卸料装置的，然而呢铰链的厚度是4mm它属于有着较厚这种特性的零件范畴，所以是不能够借助弹性该类的卸料装置的。于是就采用了托举的杆，托举的这个杆它是与压力机相连接的，其作用是用于倒装落料冲孔复合模展开卸料相关工作的。托举的杆其结构呈现出来的样子就如同图3-6所展示的那样。
图3-5 顶出器
图3-6 托杆
3.7 模架的选择
模架是模具用来当作骨架的部分，有致使模具上所有零部件都装在其结构上的作用，它还能够承受冲压过程里所有载荷，上下模座之间所依靠的乃是导向装置，导向装置具有保证位置精确的功能，其还可引导凸模进行运动，进而使得冲裁过程中间隙均匀，上模座借助模柄同压力机滑块相连接，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、下模座 ，它们的形状大体相像。冲模的全部零件，有的将直接安装在上、下模座上，有的需间接地放置在上、下模座里，可以这么说分别把上、下模座与压力机滑块、工作台相连接旨在传递压力。所以上、下模座的强度以及刚度就必须被予以高度重视。模座倘若因强度欠缺而引发破坏；要是刚度不足，那么在工作期间就会出现较大的弹性变形，进而致使模具的工作零件以及导向零件快速磨损，这是一种平常但常常不被人们所看重的情况 。
在选用和设计时应注意如下几点：
尽量选用标准模架，标准模架的型式和规格，决定上、下模座的型式和规格。若需自行设计模座，圆形模座直径比凹模板直径大30至70mm，矩形模座长度比凹模板长度大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，一般为凹模板厚度的1.0至1.5倍，以保证有足够强度和刚度。就大型非标准模座而言，还得依据实际需用情况，按照铸件工艺性所需要求以及铸件结构设计规范来开展设计
所选用或设计的模座一定得跟所选压力机的工作台以及滑块的有关尺寸相适配，还得做必要的校核，例如，下模座的最小轮廓尺寸呢，要比压力机工作台上漏料孔的尺寸，每边起码都要大40到50mm 。
3. 模座材料一般会选用HT200，模座材料一般还会选用HT250，模座材料也能够选用Q235，模座材料也能够选用Q255结构钢，对于大型精密模具的模座会选用铸钢ZG35，对于大型。精密模具的模座会选用铸钢ZG45。
模座的上表面，其各部分理应具有等同的高度水平，下表面同样如此，二者之间的平行度，必须要契合所规定的标准要求，而这种平行度的公差，通常情况下，被设定为4级 。
5. 上模座导套安装孔中心距跟下模座导套安装孔中心距得一致，通常精度要求在±0.02mm以下，模座里导柱安装孔轴线要跟模座上平面垂直，模座里导套安装孔轴线也要跟模座下 平面垂直，安装滑动式导柱时垂直度公差一般是4级，安装滑动式导套时垂直度公差一般也是4级 。
6. 模座的上表面粗糙度为Ra1.6至0.8μm，模座的下表面粗糙度同样为Ra1.6至0.8μm，在确保平行度得以保证的条件下，其粗糙度可以被允许降低为Ra3.2至1.6μm。
国家针对模架制定了标准，设计模具的时候要依据具体条件去进行选择，国家规定的标准模架最常用的是用导套、导柱当作导向装置的模架结构；依据其导柱放置方位存在不同，其基本形式有四导柱模架，有对角导柱模架，有后侧导柱模架，还有中间导柱模架。
