基于Pro/E的电控支架冲孔落料模设计

【前言】基于Pro/E的电控支架冲孔落料模设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。本文以电控支架模具设计为例，在分析零件特点的基础上制定了该零件的冲压工艺。采用成熟的Pro/E三维设计软件，实现了整套冲压模具的结构设计和工程图生成，大幅提高了设计效率。设计同时为生产之初发现设计问题提供了可能，降低了生产成本。 2 零件工艺性分析及方案设...

摘要：本文以pro/E软件为平台，对典型的板料冲压件电控支架的模具进行了设计。该产品冲裁包括冲孔和落料两个工序，经过工艺分析，最终确定采用冲孔落料复合模结构。论文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。

关键词：冲孔落料模 电控支架 复合模

中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0122-02

1 概述

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

本文以电控支架模具设计为例，在分析零件特点的基础上制定了该零件的冲压工艺。采用成熟的Pro/E三维设计软件，实现了整套冲压模具的结构设计和工程图生成，大幅提高了设计效率。设计同时为生产之初发现设计问题提供了可能，降低了生产成本。

2 零件工艺性分析及方案设计

产品三维示意如（图1）所示。制件材料为镀锌A3钢板，材料厚度1mm，每年生产10万件。镀锌A3钢板是一种未经退火处理的普通碳素钢，其具有良好的导电性能，满足电控支架导电的使用要求，利用设计手册查出其抗剪强度τ0为260MPa，抗拉强度σb为320MPa，断后伸长率为30%，此材料具有良好的塑性及较高的弹性，具有良好的冲压性能，满足冲压工艺要求。

如（图2）和（图3）所示，此电控支架是一个不对称的简单冲孔落料件，内孔为圆孔及简单不规则孔，无尖锐的清角，无细长的狭槽，有一个宽度为14mm悬臂，大于最小宽度（1.2t=1.2mm），最小孔φ1.6mm与边缘之间的距离为6mm，两孔之间的最短距离为10.2mm，均满足最小壁厚要求。其中最大尺寸为398.36mm，属于中小型零件。最小尺寸为φ1.6mm，不小于冲孔的最小孔径（1.0t=1mm），所以电控支架尺寸设计合理，满足工艺要求。

零件图中三个冲孔尺寸和落料尺寸均未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时一般按IT14级选取公差值。普通冲裁的冲孔精度一般在IT11-IT12级以下，所以精度能够保证。

电控支架冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。此零件属于大批量生产，因此采用单工序须要模具数量较多，生产率低，所用费用也高。采用复合模冲裁，其特点是在压力机的一次行程中，在同一工位上完成两个或两个以上的冲裁工序，它的结构紧凑、工件精度较高、生产率高，尤其是孔与制件的外形同心度容易保证，适合大批量生产。根据以上分析，该零件采用复合冲裁模。

3 工艺与设计计算

3.1 刃口尺寸的计算（以落料为例）

在设计基准件尺寸时，必须对冲裁件的有关尺寸进行具体分析，根据冲裁件结构尺寸的不同类型区别对待，具体计算以落料为例，如（图4）所示。

（图4）为冲裁件刃口尺寸图。落料时应以凹模为基准来配作凸模，并以凹模磨损后尺寸变大、变小、不变的规律分三种情形进行计算。

凹模磨损后变大的尺寸，图4中的A1d=398.36 A2d=54 A3d=24 A4d=10，这些尺寸按一般落料凹模尺寸计算公式进行计算。即

Ad=（A-χΔ）+δd （1）

式中 δd——为凹模制造偏差，单位mm。当凹模形式标注为+δd或-δd时，根据一般经验δd取Δ/4；Ad——凹模尺寸；A——相对应的冲裁件基本尺寸；Δ——工件的制造公差；d——工件孔的基本尺寸；χ——磨损系数。

Ad1=（A1max-χΔ）=（398.36-0.51.4）=391.36

Ad2=（A2max-χΔ）=（54-0.50.74）=53.63

Ad3=（A3max-χΔ）=（24-0.50.52）=23.74

Ad4=（A4max-χΔ）=（10-0.50.36）=9.82

按上述方法设计制造出凹模，冲孔凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.10～0.13mm。

3.2 冲裁力的计算

冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和工件将要实施冲裁的周边长度有关。采用平刃冲裁时，其冲裁力可按下式计算

P=κ·L·t·τ0 （2）

式中P——冲裁力；κ——系数，一般取κ=1.3；L——冲裁件的冲裁长度；t——板料厚度；τ0——材料的抗剪强度。

P=κ·L·t·τ0=1.3×1405.44×1×260=475038.7（N）

≈475.039（kN）

4 总体结构确定

制件在模具中的定位主要考虑定位基准、上料方式、操作安全可靠等因素。本设计选择定位板定位方式更能与所拟定的方案相适应。选择定位基准时应尽可能与设计基准重合，如果不重合，就需要根据尺寸链计算，重新分配公差，把设计尺寸换成工艺尺寸。为使定位可靠，应选择精度高、冲压时不发生变形和移动的表面作为定位表面，故选择定位销定位方式。方案设计采用单个毛坯手动操作送进和定位，并且材料不是太硬，所以选择弹性卸料方式比较方便、合理。为了便于操作，提高生产率，冲件和废料靠凸模直接从凹模洞口依次推出的出件方式。

整体模架采用导柱导套式模具结构，导向可靠、精度高、寿命长。并且使用安装方便，所以对于精度要求一般、生产批量大的冲裁件大多采用导柱式冲裁模。采用Pro/E软件导入零件三维模型，根据已有的设计计算，即可完成模具的整体设计，效果如（图5、6）所示。

5 结语

实践证明：模具结构简单实用，使用方便可靠，制件质量优良，尺寸精度和形状精度符合设计要求，能够满足客户要求，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。

参考文献

[1]王树勋.《模具实用技术设计综合手册》.北京：机械工业出版社，1995.

[2]李军.《精通Pro/E中文野火版模具设计篇》.北京：中国青年出版社，2004.

[3]刘建超、张宝忠.《冲压模具设计与制造》.北京：高等教育出版社，2003.

[4]李天佑.《冲模图册》.北京：机械工业出版社，1988年.

[5]姜奎华.《冲压工艺与模具设计》北京：机械工业出版社，2010.