冷冲冲裁模毕业设计论文.doc

摘要冲压制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用,特别是在机械业中则为突出。机械产品的外壳大部分是冲压制品，产品性能的提高要求高素质的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。 冲压制品的成型方法很多。其主要用于是冲孔，落料，弯曲，拉伸等。而冲压模，约占成型总数的60%以上。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压模的基本组成是：上下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导料板、卸料板,导柱导套、卸料板弹钉、卸料板等。冲裁模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 关键词：冲孔、落料前 言模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此, 我表示衷心的感谢他们对我的教诲.冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，望各位老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产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，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤 ，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53，50l00人的占21，100500人的占23，超过500人的占近4，职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。 中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7，达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。 韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。 塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。工件名称：大功率三极管管脚(Frame)生产批量：大批大量材料：纯铜，厚度为0.5mm工件简图：如图1-1所示一零件的工艺性分析此工件是大功率三极管中的管脚工件。由电功电子学原理考虑，所采用的材料为纯铜，在生产和包装的整个过程都不可直接用手接触条料和工件，防止工件氧化，并且在生产和运输过程中不能使条料和工件弯曲变形。工件的形状比较复杂，要求精度较高，整个工件整体上有四处弯曲。零件尺寸公差无特殊要求，按IT10级选取。主要工序有冲孔、冲裁、成形、弯曲。而工序中缺少了落料工序，是因为考虑到三极管的芯片粘片、焊接和模封等后工序的加工。模具若采用单工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位难以达到要求，质量难以保证。若采用复合模，不能同时完成工件的冲裁和弯曲。而且该工件属于定型产品中的零件，大批量生产，因而适宜采用多工位级进模生产。由于工件的异形孔比较多，在级进模的结构设计和加工制造上都有一定的难度，并且级进模是双件生产，试模失败后很难修改，因此要精心设计，各种问题都应考虑周全。二排样图设计 大功率三极管管脚是大批量生产，冲压材料使用纯铜卷料，料宽 为54mm,误差为0.02mm。采用自动送料器，自动送料装置送料和收 料架，其送料精度可达0.05mm。 通过分析单工件形状(如图2-2所示)和工件形状,其单工件两管 脚之间的间距为1.88mm,而管脚的宽度为0.8mm,长度为10.4mm。利 用这一特点可减少废料。所以排样图如图3-3所示,排样图分为14个 工位，各个工位的工序内容如下： 第1工位：冲A区斜脚对称侧刃;冲一个2.3mm圆孔和两个 0.8mm圆。 第2工位和第3工位：冲工件B区两侧外形。 第4工位：冲四个0.4mm圆孔;四个0.8mm圆孔和两个直径为 1.5的孔。 第5工位和第6工位：冲工件C区斜脚对称高度为1.85mm的梯 形孔; 冲工件D区斜脚对称外形。 第7工位：冲工件E区和F区斜脚对称外形。 第8工位：冲工件G区斜脚对称外形和两个f4.5mm圆孔。 第9工位：冲工件H区三条条状外形。 第10工位：冲工件J区四条条状外形。 第11工位和第12工位：冲工件K区斜脚对称外形。 第13工位：弯曲A部和B部(如图1-1所示)。 第14工位：弯曲C部和D部(如图1-1所示)。三. 工艺与设计计算 1.冲裁力 模具一共有14个冲裁区,冲床冲裁力由下式计算: F=1.25ttL 各冲裁区只是冲裁线的长度不同,材料剪切强度极限t =157Mpa, 板料的厚度t=0.5mm,用上式可分别计算出各冲裁区的冲裁线长度和 冲裁力,见下表: 部位 L/mm F/N 部位L/mm F/NA区对称侧刃272649.4F和G区外形冲裁15.21491.52.3mm圆孔7.22708.52个4.5mm圆孔28.262773.12个1.5mm圆孔9.42924.4H区外形冲裁86.484782个0.8mm圆孔5.024493J区外形冲裁64.86358.5B区两侧外形212060.6K区外形冲裁168157004个0.4mm圆孔5.0244934个0.8mm圆孔10.048986C区梯形孔403925D和E区外形冲裁222158.8总 计49200 2.弯曲力四个部位的弯曲均属于自由弯曲,弯曲力由下式计算: F= 式中安全因数K=1.3,抗拉强度=196MP,圆角半径r(如图1-1)所示, A、B、C、D四个部位的圆角半径分别是1mm、1mm、0.5mm、1mm, 板料的宽度分别是1.2mm、3mm、8mm、8.5mm。 由上式可计算出A、B、C、D四个部位的弯曲力,分别为30.6N、76.5N、305.8N、216.6N, 弯曲力总合为629.5N。 以上两项冲压力的总合为: =49200N + 629.5N = 49829.5N =49.8295KN 50KN3.计算压力中心压力中心的坐标定在第1工位的中心。从排样图可以看出, 图中图形以x轴的每个中心孔为原点对称, 所以y方向压力中心坐标为零。用公式计算: = 90.29mm = 0mm计算x方向的压力中心。计算结果为: X = 90.29mm将压力中心的位置标注在排样图上。4.计算各主要零件的尺寸(1).凹模厚度 按公式:(15mm)计算,其中=40mm,查表得=0.30,故 = 0.340mm= 12mm(因此须采用垫板，垫板厚度取12mm。(4).卸料零件的计算 该模具采用弹性卸料装置。 卸料力按公式2-11(冷模设计应用实例P41): 公式中卸料力因数,其值由表2-15(冷模设计应用实例P41)查得=0.07,则: = 49200N0.06= 2952N卸料装置初定6根弹簧,则每根弹簧分担的卸料力为: = 492N根据预压力和模具结构尺寸,由冷模设计应用实例P367附录C1中可选序号5156的弹簧,其= 530N 492N。检验是否满足:其中= 0.5mm+1mm= 1.5mm,= 10%20%,由冷模设计应用实例P367附录C1及负荷行程曲线,可得下列有关数据。弹簧序号 =-=+ +(=5) 514031.1 8.9 5 11.5 525037 13 7 13.5 536044.2 15.8 9 15.5 547051.2 18.8 11 17.5 558058.2 21.8 12.5 19 569065.3 24.7 14 20.5 其中表示弹簧自由高度; 表示弹簧受F冲裁力时的高度,以上单位都是mm。 故选取53号弹簧,外径D=25mm,钢丝直径d=4mm,自由状态下高度=60mm。弹簧的装配高度=-= 51mm。(5).计算凸凹模工作部分尺寸1).冲A区对称侧刃凸模工件孔尺寸:长11.5mm,宽8mm。由表2-12(冷冲压模具设计指导P16)查得：尺寸为11.5mm和尺寸为8mm时 =0.02mm。查表2-13(冷冲压模具设计指导P16)，X=0.5。根据表2-14(冷冲压模具设计指导P17)，= (B+X)。根据表2-16(冷冲压模具设计指导P18)，尺寸为11.5mm和尺寸为8mm时的公差分别为=0.06mm，=0.055mm。 则 = (11.5+0.50.06)mm= 11.53mm = (8+0.50.055)mm= 8.028mm2).冲圆孔凸模工件孔尺寸: 2.3mm、1.5mm、0.8mm、0.4mm、4.5mm。 由表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。 查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为2.3mm、1.5mm、0.8mm、0.4mm时的公差都为=0.040mm；尺寸为4.5mm的公差为=0.048mm。根据表2-14公式 = (2.3+0.50.040)mm= 2.32mm = (1.5+0.50.040)mm= 1.52mm = (0.8+0.50.040)mm= 0.82mm= (0.4+0.50.040)mm= 0.42mm = (4.5+0.50.048)mm= 4.524mm3).冲B区两侧外形凸模工件孔尺寸:长12mm、3mm、1.75mm、1.5mm,宽9mm、0.5mm,斜长1.13mm, 0.425mm。 根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为0.5mm、1.13mm、1.75mm 、1.5mm、0.425mm时的公差都为=0.040mm；尺寸为3mm的公差为=0.048mm；尺寸为12mm的公差为=0.070mm；尺寸为9mm的公差为=0.058mm。根据表2-14公式 = (0.5+0.50.040)mm= 0.52mm = (1.13+0.50.040)mm= 1.15mm = (1.75+0.50.040)mm= 1.77mm = (1.5+0.50.040)mm= 1.52mm = (0.425+0.50.040)mm= 0.445mm = (3+0.50.048)mm= 3.024mm = (12+0.50.070)mm= 12.035mm = (9+0.50.058)mm= 9.029mm4).冲C区梯形孔凸模工件孔尺寸:长8.5mm、9.58mm,斜宽1.93mm。根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为8.5mm、9.58mm时的公差为=0.058mm；尺寸为1.93mm的公差为=0.040mm。根据表2-14公式 = (8.5+0.50.058)mm= 8.529mm= (9.58+0.50.058)mm= 9.609mm= (1.93+0.50.040)mm= 1.95mm5).冲D和E区外形冲裁凸模工件孔尺寸:长2.9mm、1.5mm、1.4mm、0.3mm；宽0.5mm、0.43mm、0.175mm、1.5mm；斜宽1.62mm、1.52mm。根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为1.5mm、1.4mm、0.3mm 、0.5mm、0.43mm、0.175mm、1.62mm、1.52mm时的公差都为=0.040mm；尺寸为2.9mm的公差为=0.048mm。 根据表2-14公式 = (1.5+0.50.040)mm= 1.52mm = (1.4+0.50.040)mm= 1.42mm = (0.3+0.50.040)mm= 0.32mm= (0.5+0.50.040)mm= 0.52mm = (0.43+0.50.040)mm= 0.45mm = (0.175+0.50.040)mm= 0.195mm = (1.62+0.50.040)mm= 1.64mm= (1.52+0.50.040)mm= 1.54mm= (2.9+0.50.048)mm= 2.924mm6).冲F和G区外形冲裁凸模工件孔尺寸:长2.4mm、1.5mm、0.9mm,宽1.08mm、0.6mm、0.5mm。根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，以上尺寸的公差都为=0.040mm。 根据表2-14公式 = (2.4+0.50.040)mm= 2.42mm = (1.5+0.50.040)mm= 1.52mm = (0.9+0.50.040)mm= 0.92mm= (1.08+0.50.040)mm= 1.1mm = (0.6+0.50.040)mm= 0.62mm= (0.5+0.50.040)mm= 0.52mm7).冲H和J区外形冲裁凸模工件孔尺寸:长10mm、9mm、0.4mm、1.5mm,宽0.45mm。根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为1.5mm、0.4mm、0.45mm时的公差都为=0.040mm；尺寸为9mm的公差为=0.058mm；尺寸为10mm的公差为=0.070mm。 根据表2-14公式= (1.5+0.50.040)mm= 1.52mm = (0.4+0.50.040)mm= 0.42mm = (0.45+0.50.040)mm= 0.47mm = (9+0.50.058)mm= 9.029mm = (10+0.50.070)mm= 10.035mm8).冲K区外形冲裁凸模工件孔尺寸:长2.4mm、5.1mm、6.5mm、3.5mm,宽3mm、4.7mm、0.85mm,斜宽0.35mm。根据表2-12查得：以上尺寸时 =0.02mm。查表2-13，X=0.5。根据表2-16，尺寸为2.4mm、0.85mm、0.35mm时的公差都为=0.040mm；尺寸为5.1mm、3.5mm、3mm、4.7mm的公差为 =0.048mm；尺寸为6.5mm的公差为=0.058mm。 = (2.4+0.50.040)mm= 2.42mm = (0.85+0.50.040)mm= 0.87mm = (0.35+0.50.040)mm= 0.37mm = (5.1+0.50.048)mm= 5.124mm = (3.5+0.50.048)mm= 3.524mm = (3+0.50.048)mm= 3.024mm = (4.7+0.50.048)mm= 4.724mm = (6.5+0.50.058)mm= 6.529mm (6). 冲裁间隙 冲裁间隙值的选取对工件质量,冲裁力的大小,模具的寿命都有显著影响。冲裁间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升的现象, 也会使脆性材料从凹模孔中高速穿出, 以至工件报废, 甚至危及操作者的安全。由表2-10(冲模具设计应用实例P34)选择间隙。凹模工作部分尺寸均按凸模研配, 保证两侧共有0.025mm0.045mm的均匀间隙。四.模具总体设计有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,便可以对模具 进行总体设计,如图装配图所示。 从结构图初算出闭合高度: =(50+12+44.2+3+15+0.5+30+10+60) mm= 224.7mm 根据凹模的外形尺寸,确定下模板的外形尺寸为:315mm250mm。 五.模具主要零部件的设计模具为14工位级进模,步距为11.5mm,模具长315mm,模具结构 如装配图所示,采用四导柱滚珠导向钢板模架。上模部分由上模座、 垫板、凸模固定板,卸料板和各个凸模组成,卸料板与上模之间安装 有滚珠导向小导柱导套。下模部分由下模座、凹模基体以及凹模垫 板和导料板组成。 1.模架 多工位级进模选择模架精度,主要根据模具的冲裁间隙、配合精 度和模具复杂程度。模具冲裁间隙小于0.05mm时,采用滚珠过盈导向模架。本模具采用上述模架。所以 上模座: 310mm 250mm 50mm 材质为HT200 下模座: 310mm 250mm 60mm 材质为HT200 导 柱: 25h5 190mm 材质为20钢 导 套: 25H6 125mm 38mm 材质为20钢 保持圈: 25mm 32.5mm 76mm 材质为45钢 淬火硬度4045HRC。 弹 簧: 1.6mm 30mm 65mm 材质为60Si2MnA 淬火硬度4348HRC。 压 板: 16mm 20mm 材质为45钢 淬火硬度4045HRC。 螺 钉: M6mm16mm GB70-58 材质为45钢 淬火硬度4045HRC。 模 柄: A50mm95mm GB2862.1-81 材质为Q235钢 导柱、导套渗碳深度0.81.2mm,硬度5862HRC。 设计时,滚柱与导柱,导套之间应保持0.010.02mm的过盈量。为保证均匀接触, 滚珠尺寸必须严格控制。滚柱直径一般取35mm。本模具为高精度模具, 滚柱精度取IT5。滚柱排列对称, 分布均匀, 与中心线斜角一般取510, 使每个滚柱在上下运动时都有其各自的滚道而减少磨损。滚珠夹持的长度, 应保证上模回程至止点时, 仍有23圈滚柱与导柱, 导套配合, 起导向作用。 2.冲裁凸、凹模 由排样图可看出,冲裁部位共有38个,其中属于外形冲裁的部位有36个。为避免冲切连体外形接刀处因步距误差而产生连丝和毛刺，故冲裁连体外形的接刀设计如图排样图中的I、II所示。 凹模设计为整体结构，冲裁型孔均采用线切割机床加工。除圆形凸模外，各异型凸模设计成直通式外形，主要采用线切割加工。 由于冲裁凸模中具有较多的细小凸模,因此需要利用凸模护套对细小凸模进行保护,防止细小凸模损坏，设计时要认真计算它的强度，并选择合适的安装方法。 细小凸模的损坏形式主要是受压失穏而折断,在材料力学中属于“压杆稳定”的问题。凸模分为带导向装置和无导向装置两种，如图5-5所示。凸模损坏不是其压应力达到破坏值被压碎, 而是产生弯曲变形而折断,显然,图(1)比图(2)更容易折断。 防止凸模失稳破坏,主要应计算出图中所示失稳段长度L的值,当L小于一定的数值时,就不会发生失稳折断.用式2-24（冷模设计应用实例P44）计算D、E、F、G、H、J各区凸模允许的自由长度。各区冲裁力前面已计算出FD= FE= 539.7N、FF= FG= 373N、FH= FJ= 2119.5N。计算凸模的惯性矩。如图6-6所示，截面最小的惯性矩是对x轴的惯性矩, 其中图6-6,前两个视图都是按组合截面的方法计算惯性距。其值用下式计算。图中尺寸=4.45mm，= 0.475mm，=2.4mm，=0.475，=10.4mm，=0.74mm，则： 代入式（2-24）即： 则D、E、F、G、H、J各区允许的自由长度分别为:10.297mm、9.096mm、15.446mm。细小凸模的安装结构可有如图7-7所示的几种方法。先分析D、E、F、G、H、J各区冲裁凸模应采用的结构。图7-7(2) 所示的结构，是在凸模固定板和卸料板上都有保护套。上边的保护套起固定凸模的作用,下边的保护套与凸模间隙配合, 两护套之间的距离L就是凸模的自由长度部分, 它分别应小于10.297mm、10.297mm、9.096mm、9.096mm、15.446mm、15.446mm同时, L也必须大于卸料板的工作行程。分析本模具各工序后可知, 卸料板的行程定为1.5mm, 可以满足各工序的工作需要, 所以, 这种结构是可以采用的。上护套与凸模固定板采用H7/m6配合, 保护套中的的异形孔, 都可采用电火花机床加工, 采用这种结构凸模容易制造, 折断后更换也很方便。 图7-7(1)所示的结构, 凸模需穿过橡胶板, 凸模穿过橡胶板部分的长度属于自由长度。考虑到橡胶板部分长度的设计, 其厚度不能太小。另外,该结构稳定性差, 亦不适用K区的凸模。 图7-7(3)所示的结构,可满足本模具的使用要求,但凸模制造复杂,不容 易更换,所以不宜采用。 凹模孔都用线切割加工,必须要打穿丝孔, 直径小于1mm的穿丝孔很难加工, 因而, 在窄孔的侧面, 打3mm的穿丝空, 在线切割加工时, 切割出各个的异形孔, 然后在镶上钢板, 钢板的一侧就是冲裁的刃口。3. 卸料板 卸料板要有足够的运动精度,为此在卸料板和固定板之间要设辅助导向机构,俗称小导柱和小导套。小导柱和小导套的配合间隙应当更小, 一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。各种间隙的关系见表7-9(冲模设计应用实例P254), 从表中可以看出, 间隙Z2值都很小, 在冲裁间隙值等于或小于0.05mm时, 模具中的辅助导向机构必须设计成滚珠过盈的导向机构方能有导向效果。钢球保持圈属于标准件。本模具选用小导柱直径为12mm, 在固定板与卸料板之间共设置4套。4. 导尺的设计 导尺也称为导料板,导尺工作的侧壁设计成平直的,在侧刃处有一转角。导尺的内侧与条料接触, 外侧与凹模齐平, 这样就确定了导尺的宽度。条料在侧刃前的宽度为54mm,之后为50mm,凹模宽度为140mm,导尺的宽度在侧刃前的宽度为43mm,之后为45mm。导尺与条料之间的间隙一般为0.030.2mm,选0.1mm。导尺的厚度按表7-10(冲模设计应用实例P254)选择,约为5mm。导尺用螺钉和销钉固定在凹模上。导尺采用45钢制作,热处理硬度为4045HRC。导尺的进料端安装承料板, 其厚度与导尺相同, 入口处设计成半径为5的圆角。 5. 定位装置 模具的步距精度为 0.005mm,采用的自动送料机构精度为0.05mm,为此在模具内设置个5工艺性导正销,分别设置在第2、4、7、10工位,导正销的安装形式如图8-8所示.图中a直接装在凸模上, 图b是安装在卸料板上, 其余数种均是穿过卸料板和凸模固定板进行安装的; 本模具采用图中c, 采用导正钉与凸模固定板过盈配合之间是垫柱, 导正销与固定板,卸料板的配合均选用H7/h6,导正销直径为2.3mm。6. 限位装置 级进模结构较复杂,凸模较多,在存放,搬运,试模过程中,若凸模过多地进入凹模,容易损伤模具,为此在级进模中应安装限位装置。如装配图所示, 限位装置由限位柱、限位垫块、限位套组成, 在冲床上安装模具时把限位垫装上, 此时模具处于闭合状态。在床上固定好模具,取下 限位垫块,模具就工作,对安装模具十分方便。从冲床上拆下模具前, 将 限位套放在限位柱上, 模具处于开启状态, 便于搬运和存放。六.凹凸模的线切割加工工艺 1.凹模的准备工序: (1).下料:用锯床切割所需材料。 (2).锻造:改善内部组织,并锻成所需要大形状。 (3).退火:消除锻造内应力,改善加工性能。 (4).刨(铣):刨六面,厚度留磨余量0.40.6mm。(5).磨:磨出上下面及相邻两侧面,对角尺。(6).划线:划出刃口轮廓线,孔(螺孔销孔穿丝孔等)的位置。(7).加工型孔部分:当凹模较大时,为减少线切割加工量,需将型孔漏料部分铣(车)出,只切割刃口高度;对淬透性差的材料,可将型孔的部分材料去除,留35mm切割余量。(8).孔加工:加工螺孔销孔穿丝孔等。(9).淬火:达设计要求。(10).磨:磨销上下平面及相邻两侧面,对角尺。(11).退磁处理。(12).线切割。加工工艺路线工序号工序名称工序内容及要求1备料锻造毛坯2热处理退火3铣平面铣上下平面,及相邻侧面留磨余量0.6mm,尺寸保证28114131。4磨平面磨上下平面及相邻两侧面,对角尺出 280.4140.430.4。5划线划出刃口轮廓线,孔(螺孔销孔穿丝孔等)的位置。6铣车钻铣非圆漏料孔以及弯曲的两个槽,钻圆形漏料孔及弹顶器孔,用精孔钻钻出小于2的刃口孔。7孔加工加工螺孔,销孔,穿线孔等。8淬火使达到设计要求。9磨削上下表面及两相邻侧面达设计要求。10线切割非圆刃口线切割ABCDEFGHJK区达设计要求。 2.凸模的准备工序: 凸模的准备工序,可根据凸模的结构特点,参考凹模的准备工序, 将其中不需要的工序去掉即可。但应注意以下几点:(1).为便于加工和装夹,一般都将毛坯锻造成平行六面体。对尺 寸、形状相同,断面尺寸较小的凸模,可将几个凸模制成一个毛坯。(2).凸模的切割轮廓线与毛坯侧面之间应留足够的切割余量(一 般不小于5mm)。毛坯上还要留出装夹部位。(3).在有些情况下,为防止切割时模坯产生变形,在模坯上加工 出穿丝孔。切割的引入程序从穿丝孔开始。七.模具制造装配要点 凹模板、导尺均是需淬硬的零件,凹模板加工后,在线切割和淬 硬以前,在模架的下模板上进行装配。在凹模上划出各个形孔和圆孔 的线, 并根据计算数据划出压力中心, 使压力中心线与下模座的中 心线对正。钻、攻螺孔, 将下模板、下模垫板、凹模板、导尺进行 装配, 校正导尺间距后, 钻铰销钉孔和攻螺孔, 将上述四板固定。 钻孔并安装承料板。然后将下模全部拆开, 将下模垫板、凹模板和 导尺热处理淬硬后进行线切割加工, 用平面磨床磨平后重新装配。 固定在上模板的上模部分,各凸模垫板都应淬硬,装配前将凸模 淬硬并完成全部加工。 装配时,将凸模压入凸模固定板, 凸模与凸模固定板是过盈配 合。将外形凸模和小导柱固定在垫板上,再与卸料板穿在一起。凸、 凹模间隙为0.025mm0.045mm,在凹模型孔中垫约0.05mm的硬纸片, 以确定间隙。将已组装为一体的凸模固定板、凸模、小导柱、卸料 板、垫板一同,并使凸模插入凹模孔中,将上模板通过导柱、导套与 下模板装在一起。透过上模板钻、攻螺孔,使上模板、小导柱、垫 板、垫板上的小导套、凸模固定板固定检查无误后, 钻、铰销钉孔, 打入销钉,再钻、攻螺孔、安装卸料螺钉和弹簧。上模全部拆开, 将 垫板淬硬磨平,再次装配上模,完成模具装配。八.压力机的选择 选用开式双柱可倾压力机J23-40。 公称压力: 400KN 滑块行程: 100mm 最大闭合高: 330mm 连杆调节量: 65mm 工作台尺寸（前后mm左右mm）: 460700 垫板尺寸（厚度mm孔径mm）: 65220 模柄孔尺寸（直径mm深度mm）: 5070 最大倾斜角度: 30 参考资料目录1 张龙勋 主编。机械制造工艺学课程设计指导书及习题。北京:机械工业出版社,1999.112 王 芳 主编。冷冲压模具设计指导。北京:机械工业出版 社,1999.103 许发樾 主编。冲模设计应用实例。北京:机械工业出版社,1999.64 丁松聚 主编。冷冲模设计。北京:机械工业出版社,2001.105 李云程 主编。模具制造工艺学。北京:机械工业出版社,2001.36 李登、吴天生、闻百桥 主编。机械制图。北京:高等教育出版社,1997.77 范有发 主编。冲压与塑料成型设备。北京:高等教育出版社,2001.78 周开勤 主编。机械零件手册。北京:高等教育出版社,2001.79 李益民 主编。机械制造工艺设计简明手册。北京:机械工业出版社,1999.10 结束语: 毕业设计是在学完了大学三年的课程(包括全部考查课和考试课及专业课),并进行了生产实习和实地实习的基础上进行的一个教学重要环节。这次毕业设计使我能综合运用大学三年的课程的基本理论, 并结合生产实习中学到的实践经验、知识,初步具备了设计一个中下复杂程度零件的冷冲压模具设计的能力和更深入地运用冷冲压模具的基本原理和方法, 拟订冷冲压模具设计方案, 完成冷冲压模具结构设计的能力, 也更加熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及测量工具等基本技能的又一次实践机会, 为将来从事的工作打下良好的基础。 由于能力所限,经验不足等原因,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指教。 在此再次衷心感谢:指导和协助我完成这次毕业设计领导、还有学校的各位指导老师和同学!Page 23 of 23