脚手架冲孔模具的设计[毕业论文+CAD图纸]

模具设计毕业论文：脚手架冲孔模具的研制设计含论文，CAD图纸

摘要

随着社会生产力的发展，人们意识的提高，使我们国家模具技术的发展进入了一个新阶段。在工业产品的品种和数量不断增加的同时，人们对产品的质量、结构式样及外观等项目提出新的标准和要求。这就使得模具制造技术处在不断更新和发展之中。为了掌握模具制造技术，具备良好的实际生产能力，就必须深刻理解模具制造技术的工作性质和应用特点。

在这次脚手架冲孔模具设计的过程中，我们对冲孔模有了一个整体的认识与理解。知道这次设计冲孔模需要两工作部分的力达到同步作用在工件上，才能完成冲孔的要求。在此次设计过程中，我们制造一个简单的冲孔模，是对知识的一个巩固。

最后，我们感谢老师这些天来对我们的指导。

关键词：同步、中心高度、冲裁力

目录

第一章 绪论 -----------------------------------------------------------------------------1
第二章 简介 -----------------------------------------------------------------------------2
2.1模具及模具的类型-------------------------------------------------------------------3
第三章 模具材料的分析和热处理----------------------------------------------------3
3.1 模具用钢------------------------------------------------------------------------------4
3.2 钢制热塑模的热处理---------------------------------------------------------------5
第四章 冲裁模的结构类型及其应用-------------------------------------------------5
4.1冲裁模零件的类型-------------------------------------------------------------------5
4.2 冲裁模的结构设计------------------------------------------------------------------6
4.3 冲裁模结构图例---------------------------------------------------------------------8
第五章 冲裁力和压力中心的计算----------------------------------------------------9
5.1冲裁力的计算------------------------------------------------------------------------10
5.2 压力机公称压力的选取----------------------------------------------------------10
5.3 降低冲裁力的措施----------------------------------------------------------------12
5.4 冲压模具压力中心的确定-------------------------------------------------------13
第六章 精密冲裁工艺与精冲模具简介--------------------------------------------13
6.1 精密冲裁概述----------------------------------------------------------------------16
6.2 精密冲裁的工艺方法-------------------------------------------------------------18
第七章 模具装配、使用寿命--------------------------------------------------------19
小 结 ------------------------------------------------------------------------------------20
致 谢--------------------------------------------------------------------------------------20
参考文献---------------------------------------------------------------------------------20

第一章 绪论

冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在材料的冷状态下进行，为此也称冷冲压。冷冲压是金属压力加工方法之一，是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成型工程技术。冲压加工的原材料一般为板料或带料，故也称板料冲压。冲压工艺是指冲压加工的具体方法（各种冲压工序的总和）和技术经验，冲压模具是指将板料加工成冲压零件的专用工艺装备。

冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。根据变形机理的差异，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。

我所设计的脚手架冲孔模，作为冲裁模，重要的就是冲裁力的大小。本模具要求的就是冲头两端冲裁力大小相同，做到对零件冲裁的同步。模具材料的选用和热处理也关系着模具的使用寿命等等因素。

第二章 简 介

2.1 模具及模具的类型

模具是由机械零件构成，在与相应的压力成形机械（如冲床、塑料注射机、压铸机等）相配合时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性质，使之成形为合格制件或半成品的成形工具。
模具的种类很多，按材料在模具内成形的特点，模具可分为冷冲模及型腔模两大类型。

冲裁模就属于冷冲模。通常说的冲裁指普通冲裁，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。冲裁所使用的模具称为冲裁模，如落料模、冲孔模、切边模、冲切模。

冲裁工艺与冲裁模在生产中使用广泛，它可为弯曲、拉深、成形、冷挤压等冲压工序准备毛坯，也可直接制作零件。

冲孔模是在落料板材或成形冲件上，沿封闭的轮廓分离出废料得到带孔制件的冲模。

1.冲单孔的冲孔模 其结构大致与落料模相同。冲孔模的凸模、凹模类似于落料模。但冲孔模所冲孔与工件外缘或工件原有孔的位置精度是由模具上的定位装置来决定的。常用的定位装置有定位销、定位板等。

2.冲多孔的冲孔模 图1是印制板冲孔模，用于冲裁印制板小孔，孔径为φ1.3mm，材料为复铜箔环氧板，厚1.5mm。为得到较大的压料力，防止孔壁分层，上模采用六个矩形弹簧。导板材料为CrWMn，并淬硬至50～54HRC，凸模3采用弹簧钢丝，拉好外径后切断、打头，即可装入模具中使用。凸模与固定板动配合。下模为防止废料胀死，漏料孔扩大，工件孔距较近时，漏料孔可以相互开通。

图1 印制板冲孔模

1-矩形弹簧 2-导板 3-凸模

4-凸模固定板 5-凹模

3.深孔冲模 当孔深化t/D（料厚/孔径）≥1，即孔径等于或小于料厚时，采用深孔冲模结构。图2是凸模导向元件在工作过程中的始末情况，该结构给凸模以可靠的导向。主要的特点是导向精度高，凸模全长导向以及在冲孔周围先对材料加压。

图2 凸模导向元件在工作行程中的始末情况

a)冲孔开始 b)冲孔结束

第三章 模具材料的分析和热处理

模具的寿命除了取决于模具结构设计及其使用与维护情况外，最根本的问题是制模材料的基本性能是否和模具加工要求与使用条件相适应。因此，根据模具结构和使用情况，合理选用制模材料是模具设计人员的重要任务之一。

目前，制模材料仍以钢为主，包括冲压模、塑料模、压铸模、锻模等。

3.1 模具用钢

一、基本要求

制造模具所采用的钢材应具备下列基本性能：

1、加工性能良好，热处理后变形小

2、抛光性良好

3、耐磨性良好

4、较好的淬透性

5、耐腐蚀性好

二、常用模具用钢材品种

1、碳素钢：碳素结构钢、碳素工具钢

2、合金钢：合金工具钢、合金结构钢

3.2 钢制热塑模的热处理

一、热塑模主要零件的热处理工序

1、采用冷挤压成型的模具热处理工序安排

锻造—正火或退火—粗加工—冷挤压型腔（多次挤压时中间退火）—加工成型—渗碳或碳氮共渗等—淬火与回火—钳修抛光—镀铬—钳工装配。

1、接淬硬的热处理工序安排

锻造—退火—粗加工—调质或高温回火—精加工—淬火与回火—钳修抛光—镀铬—钳工装配。

3、精加工在调质后的热处理工序安排

锻造—退火—粗加工—调质—精加工—钳修抛光—镀铬—钳修装配

4、采用合金渗碳钢制作模具的热处理工序安排

锻造—正火+高温回火—精加工—渗碳—淬火与回火—钳修抛光—镀铬—钳工装配

二、渗碳钢的预热处理工艺

1、正火 2、安全退火

钢的热处理就是采用适当的方式对钢进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

通过热处理，不仅可以充分发挥材料的潜力，显著提高力学性能，提高产品质量，延长使用寿命，而且能够消除毛坯缺陷，改善工艺性能，有利于进行冷、热加工。据统计，在机床制造中，有60%~70%的零件需要进行热处理；在汽车、拖拉机制造中，70%~80%的零件需要进行热处理；各类工具几乎100%需要热处理。因此，热处理在机械制造业中占有十分重要的地位。热处理方法虽然很对，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成。

本模具的材料有45钢，65Mn，Cr12。45钢属中碳钢。有较高的强度和硬度。这类钢经调质后，能获得较好的综合力学性能，主要用来制作受力较大的机械零件。65Mn属高碳钢，有较高的强度、硬度和弹性。Cr12是一种常用的冷作模具钢，这种钢具有较高的硬度、强度和耐磨性。

第四章 冲裁模的结构类型及其应用

4.1冲裁模零件的类型

尽管冲裁模有简单的，也有复杂的，但总是分为上模与下模。上模固定在压力机滑块上，并随滑块一起运动，称为冲模的活动部分；下模固定在压力机的工作台上，称为冲模的固定部分。

4.2 冲裁模的结构设计

冲裁模是冲裁工序所用的模具。冲裁模的结构型式很多，为研究方便，对冲裁模可按不同的特征进行分类。

1、按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；

2、按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模；

3、按上、下模的导向方式可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。

4、按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨脂冲模等；

5、按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。

6、按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。

4.3 冲裁模结构图例

冲孔模的结构与一般落料模相似。但冲孔模有其自己的特点，特别是冲小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚度，以及快速更换凸模的结构。在已成形零件侧壁上冲孔时，要设计凸模水平运动方向的转换机构。

1、单工序冲孔模

1）带固定卸料板的冲孔模 衬套经淬火、磨削后压入固定卸料板内，其内孔与凸模滑配，以保护凸模，防止折断和提高冲孔精度。冲孔时，卸料板不能压住板料，否则冲裁件容易变形，平整度较差，该模具适用于冲小直径的孔。

2）带弹压卸料板的冲孔模 弹压卸料板装于上模。冲孔时，弹压卸料板始终压住板料，所以冲孔件比较平整。因模具的弹压卸料板的宽度与凹模宽度相同，工作时，容易发生压手事故。

3）弹压卸料板装在下模的冲孔模 相比板料压紧方式相同。冲裁时，零件变形很小，平整度高。该模具适用于冲孔精度要求高的冲裁件，缺点是零件和废料同时落在压料板上，每次冲压后，必须同时取件和清理废料。

2、侧壁冲孔模

冲压图2.7.4b)零件侧壁孔，a)图是依靠固定在上模的斜楔1来推动滑块4，使凸模5作水平方向移动，完成零件侧壁冲孔（也可或冲槽、切口等）。斜楔的返回行程运动是靠橡皮或弹簧完成。斜楔的工作角度α以 40°～45°为宜。40°的斜楔滑块机构的机械效率最高，45°时滑块的移动距离与斜楔的行程相等。需较大冲裁力的冲孔件，α可采用 35°，以增大水平推力。此种结构凸模常对称布置，最适宜壁部对称孔的冲裁。图c)是采用的是悬臂式凹模结构，可用于圆筒形件的侧壁冲孔、冲槽等。毛坯套入凹模体3，由定位环7控制轴向位置。此种结构可在侧壁上完成多个孔的冲制。在冲压多个孔时，结构上要考虑分度定位机构。

3、单工序多凸模冲孔模

图2.7.5所示为单工序多凸模冲孔模，电机转子片37个槽孔全部均在一次冲程中完成。冲孔前将毛坯套在定位块14上，模具采用双导向装置。模具靠导柱6与导套7对上、下模导向,同时,卸料板通过导套8与导套7滑配,使卸料板以导套为导向,增加了工作的可靠性与稳定性。推件采用推件力较大的刚性装置，对于多孔冲模或卸料力较大的工件,能可靠地卸下冲件。

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