盒形件冲压工艺分析及复合模设计

编号： 毕业设计说明书题 目：盒形件冲压工艺分析及复合模设计 学院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 戴瑶 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 杨晓清 职 称： 讲 师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014年5月24日摘 要该套模具制造简单,但需要多套模具,效率低、流程路线太长,过程分离,更难保证零件的精度和技术要求,并且过程自动化程度不高,生产成本也非常高,已经不能满足现代机械加工的需求。所以为了解决这种问题,针对冲压工艺和矩形盒拉深过程,首先介绍了盒形件冷冲压成形过程，通过对盒形件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，等设计出三种不同的冲压工艺方案并且分析和比较的形成过程包括单一过程,复杂的过程和持续的过程也就是我们常说的单工序、复合工序和连续工序,最终确定用一套复合模完成落料、拉深、冲底面矩形孔，翻边的工序过程。精加工冲压方法,力的计算,模具尺寸和公差,和设计模具。一份详细的零件清单和所需的模具,并给出一个合理的装配图。给未来的设计提供了一个参考，借鉴执笔的成效。关键词：盒形件；拉伸；复合模；模具设计AbstractThe mold manufacturing is simple, but need more sets of molds, low efficiency, process route is too long, the separation process, more difficult to guarantee precision parts and technology, and process automation degree is not high, the production cost is also very high, has been unable to meet the demand of modern machining. So in order to solve this problem, the stamping process and the deep drawing process of rectangular box, introduced the process of cold stamping parts box.So in order to solve this problem, in view of the stamping process and the rectangular box deep drawing process, cold stamping process, the box parts are introduced through the quality of mass production of box parts, parts, parts structure as well as the use requirement analysis the box shaped parts of the mass production, quality components, parts structure and analysis, requirements of the study, in accordance with the use of performance is not reduced, will determine its stamping parts, three stamping process analysis and comparison of different process involves the formation of a single process, complex process and continuous process is what we often say that the single processes, complex processes and continuous processes, determined by a set of compound die blanking, drawing, punching bottom moment face process. Fine punching method, calculation of the force, mold dimensions and tolerances, and die design. A detailed list of parts and tooling required, and gives a reasonable assembly. By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Provide a reference for the future design, drawing pen effect. Hope this design can be a template for future design data, also contribute to the mechanical industry in our country, makes our country mechanical industry more and more developed, the development of getting better and better.Keywords: Rectangular box; tensile; compound die; die design目 录引言11分析零件的工艺性21.1模具前瞻介绍21.2盒形件零件分析22确定工艺方案42.1工艺计算并分析42.2计算毛坯尺寸42.3确定工艺方案73主要工艺参数的计算83.1确定排样和冲裁板料的方案83.2计算工艺力及初选设备103.2.1计算工艺中的各个力103.2.2初步选择压力机133.2.3计算凸、凹模刃口尺寸及公差144模具的结构设计174.1模具工作部分的尺寸计算184.1.1落料凹模的计算184.1.2拉伸冲孔凸凹模194.1.3落料拉伸凸凹模204.1.4上垫板214.1.5压边圈224.1.6卸料导料板234.1.7凸模固定板245模具结构形式的选择265.1定位方式的选择265.1.1卸料装置与出件方式的选择265.1.2模架的选用285.1.3模具的闭合高度286选定冲压设备297模具的装配与调试307.1复合模的装配307.2凸、凹模间隙的调整327.3冲裁模具的调试328结论33谢 辞34参考文献35引言作为一个经过多次调查的结果，分析得出：这近几十年来，我们国家的各个领域的不同企业都存在着不同程度上的进步和改变发展水平，都在向国际模具市场靠拢，在我们国家模具行业领导的正确引导下，咱们模具行业无论是市场占有还有成为主要的产业都在倍到而进的发展进行时。我查阅资料后发现，有一份前瞻产业研究院发布的报告，上面是这样分析并预测我国模具行业今后发展的:“我国现在的模具有75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型” 前瞻商业咨询有限公司.模具制造行业分析报告M.深圳：前瞻商业咨询有限公司，2014；350.。现在，冷冲压在模具制造工艺中目前已经成为一种先进和常常使用的金属加工方法。所以说，加工并且设计冷冲压模具是现在模具制造业中很重要的一部分内容。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计Error! Bookmark not defined.。在冲压设计中有一个环节叫做毛坯，在设计的毛坯展开中运用了计算机辅助设计，可以使得排样、拉深这两项工序的毛坯进行优化设计。除此之外，对冲压成形性能和成形极限的研究理论，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，通过冲压理论来指导科学阶段分析阶段的实验，使冲压到开发计算机辅助工程和智能化的方法。具有自主知识产权的设计，是完全适合中国国情，具有高水平的模具，设计师和制造商必须不断地学习模具设计与制造的最新知识，敢于创新。我国现在有很多的模具标准件，包括模具和引导，推动杆，如标准件，这为实现中国的模具行业可能的发展。与此同时，模具CAD/CAM/CAE的这项技术在模具技术发展中是属于比较重要的地位。目前，普遍获得CAD/CAM/CAE技术已经基本成熟。CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计、辅助工程和辅助制造)技术转变 陈辉.李名尧.吴春华.模具CAD/CAE/CAM技术的发展及软件应用J.机械设计与制造，2011，06：.。美国率先将计算机技术应用于模具工业,实现模具CAD/CAE/CAM一体化系统,达到提高模具设计效果与加工质量、有效提高生产周期的目的Error! Bookmark not defined.。这样子的话，我国现在的这项技术还不是很成熟，但已经走上轨道，并且未来的前景非常好，对模具这个产业来说是一次突破性的提升。作为当代大学生的我们，也需要掌握更多的知识来补充自己，不断学习。在我们的课程里面有一门学科就是关于CAD/CAM的。本次设计的题目是盒形件冲压工艺分析及复合模设计，设计的任务主要是模具工艺分析以及复合模具设计的部分。在模具制造中的材料的选择，以满足负荷使用廉价的材料，尽可能的更先进的模具材料。这不仅可以生产出合格的模具设计，也可以充分利用现代科学技术要为发展工业提供技术支持。在对选题的分析和设计过程是通过我大学这四年来所学知识的全部运用以及通过上学期末生产实习实践所得的经验相结合得出了本次论文的内容。1 分析零件的工艺性1.1 模具前瞻介绍首先我想要说一说我们国目前模具的发展状况，出现了那些问题或者是目前我们国家比较注重模具的哪些方面。我先从模具的质量问题谈谈我的想法：我认为模具的质量主要是集中出现在精度和寿命这两个方面中，另外也包括结构和外观这个方面下。还有一个方面就是维修和后期的保养。在模具行业的领导者们都很清楚，评判这一套是否是好模具和创新型的模具，着重于这套模具在维修这方面是不是很方便，后期的一个保养是不是很划算。那么现在我们国家按照这样的一个状况来说，主要是冲压件生产的批量不是很多，从而形成了我国冲压模具在咱们国内模具市场中在使用寿命这一方面，对待这个寿命问题，提出的解决方案和处理方法都不是很有成效，创新度不够。再加上精度达不到技术要求、所设计的结构又存在不合理、外观不好看这些问题往往会使质量这个因素成为主要问题。其次我想说一说按现在的情况来看，我国的模具行业比国外的要落后，要不先进。虽然存在着起步就差很远的情况在。但是我国也必须努力向前看，多多培养这方面的人才，多向国外学习，在现代化的大道上称为模具行业的引导着，实现目前国内外先进的自动化。使得我国模具和国际接轨。这就需要开发、整理、推进CAD/CAM/CAE这项技术。让这项技术带着我国模具行业更上一层楼。同时也要兼顾模具检测设备朝着精密、高效和多功能的方向持续发展Error! Bookmark not defined.。最后我想说一说。在我搜索相关知识时，我知道了。先进的模具只有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。相信我国的模具行业发展会越来越壮大，我国模具行业一定会很好的度过这个尴尬阶段，前面发展的道路会一直光明。1.2 盒形件零件分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度 杜东福.冷冲压工艺及模具设计M.长沙：湖南科学技术出版社，1990.。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一方面中。然而我们都知道在冲压加工中需要加工的工序非常繁多，每一道工序中的工艺性又不是太相同。有一种情况是加工同一个零件，在生产中所处的不同的生产条件、工艺装备等情况而产生的不同，最终导致了其工艺性的意义是非常不一样的。这方面是我这次分析得重点：零件的结构工艺性。该零件类似于餐盒结构，如图1-2所呈现的，该零件是带凸缘的盒形件，材料的厚度：料厚t=1.5mm，拉深工艺完成之后厚度不变，零件底部圆角半径r=5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺中对精度等级的各项要求。图1-2工件图首先拉伸时采用拉深模具将冲裁好的条料毛坯压制成各种开口的空心件，或者已经开口的空心件加工成别的形状的一种加工方法。一种处理采用拉丝模在粗冲好条第一段压成各种开口空心件加工方法，或有一个开放到另一个形状的中空件。本次课题的盒形件冲压工艺采用的是前者的加工方法。需要计算毛坯的材料的尺寸可以在接下来的设计中去扩展。拉深所用的模具叫做拉深模，拉伸也被称为拉伸、引伸、拉延等 宛强编著.冲压模具设计及实例精讲M.北京：化学工业出版社，2008.3：221.。这项拉深工艺可以加工很多零件，比如：筒件、阶梯形、球形、锥形、抛物线形等旋转体零件，当然也可以制出方盒形等非旋转体零件Error! Bookmark not defined.。课题盒形件就是属于非旋转体零件，可以清楚地知道拉深工艺的应用范围比较广泛，在冷冲压过程中是它的基本工序其中的一步。其次零件的工艺性对精度的要求在一般情况下是这样规定的，采用拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于各种材料存在的向异性产生的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，所以出现“凸耳”现象，为了获得所需要的凸缘外形，需要增加切边工序Error! Bookmark not defined.。最后我想说的是影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是 阳勇主编.冲压工艺与模具设计M.北京：北京理工大学出版社，2010.8：211.：拉深件在本次课题要求中加工方法尽量简单、对称；对于半敞开及非对称的这种空心件，应该尽量采用“成对拉深-剖切”；拉深件的圆角不宜过小，以便拉深成形；拉深件各部分的尺寸必须保证比例的合适；拉深件的尺寸精度不宜过高Error! Bookmark not defined.；在材料方面，拉深件不需要较高的屈服强度和硬度。另外盒形件冲压工艺，该盒形件的工件零件的结构较简单、形状对称，类似属于圆筒形拉深件 杨安.拉深坯料的体积法计算与数值模拟D.南昌大学.2007.。盒型零件的尺寸公差为IT14，选择使用普通的冲裁方法是可以达到零件图样上所要求的工艺。工件材料为10F，碳素结构钢，材料状态已退火，抗剪强度220340mp抗拉强度 275410mpa屈服强度 190mpa伸长率2 确定工艺方案2.1 工艺计算并分析h=32 b=97 r=9 =5(1) 时，确定是矮矩形件，只需一次拉伸即可。(2) 则说明属于 r较小 这一类型的矩形拉伸件。由于r较小，这种零件拉伸时仅有微量材料从角部转移到直边，即圆角与直角间的相互影响很小，可以将其侧壁分为长度是与的两对直边部分及四个半径为r的圆角部分。2.2 计算毛坯尺寸首先盒形拉深件的变形是不均匀的，圆角部分变形大，直边部分变形小Error! Bookmark not defined.。所以在拉深过程中，该零件的直边以及圆角部分一定存在着某种相互的影响，至于影响的程度那么就要取决于零件的形状，那么不同的形状影响也有所不同了。盒形件的拉深工序中的拉深件，该工件的毛坯形状和尺寸随着H/B(H为盒形件的高度)和的不同而发生变化，这两个因素决定了圆角部分材料向直边部分转移的程度和直边部分高度的增加量Error! Bookmark not defined.。其次由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的凸耳Error! Bookmark not defined.。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。所以要在计算毛坯尺寸数值的时候有必要的加上修边余量。最后我查了课本，上面介绍了传统的该类冲模加工方法采用实体模型作为依据 张宏武.典型汽车覆盖件模具数控加工工艺研究D.西安石油大学.2011.。实体模型是直观的，可靠的数据被采集，降低加工设备的要求等等这些优胜点。所以我国目前很多模具厂家都是这样做实现实体模型的处理方法。由于工件拉深为为带凸缘的矩形盒的拉伸，毛坯理论计算存在一定的困难，本次课题的设计中，我们采用UG的钣金工具中的一步可成成形性分析命令，来完成拉深部分的展开，完成毛坯展开图。如图2-1所所呈现的，为UG完成的工件模型。图2-1工作UG模型图图2-2所示是像是网格一样的图，这代表着工件UG的网格划分图，网络划分图是目前在模具工艺中排样过程最常用的分析方法。下图所所呈现的：图2-2工件UG网格划分图利用UG的毛坯展开命令得，毛坯的大体尺寸展开分析初步是这样的。如图2-3所示。图2-3毛坯初步计算尺寸图2-4最终确定毛坯尺寸由于现在在计算中得出的结论是计算的板料为不规则形状，拉深时很容易受力不均，所以，我们选用矩形板料，通过光顺边缘，并取修边余量，确定倒圆角的大小。最终确定毛坯尺寸为图2-4。为了防止四角起皱，将毛坯的四角设计成半径30的倒角，如图2-4所呈现的：2.3 确定工艺方案根据以上面的零件工件展开的分析和计算，有初步和最终的尺寸。在分析计算过程中，遇到了问题。首先在初步进行展开计算时，考虑到矩形盒形件展开计算比较复杂，其中包括了直边和圆角需要同时考虑才。所以初步定的方案是忽略掉翻边这一工序，那么零件图改成了没有边的一个普通矩形盒子。那么加工工序则可以是由落料直接到冲孔切边。这样的话在一套复合模中实现没有太大意义。最终把零件图加上了宽边，形成了类似于帽子形状的宽边矩形工件。那么在这个工件上的展开计算利用三维软件进行辅助。下面可以进一步明确该盒形件的冲压加工工序需要包括以下几种基本的工序是:落料、拉深、冲孔和修边。依照这些基本的工序，可以比拟出下面几种不同的工艺方案：方案一：这个方案是分步骤，一步步实现工艺，先进行落料，然后进行拉深，再到冲底面矩形孔，最后到修边这项工艺就是结束了整个工艺流程。需要设计计算出拉深模以及所需的配合尺寸公差，同样冲孔模，还有修边模所需要的相关计算，这样以来工作量大，需要制出为之相匹配的导向装置，那么无形中就增加了安装这些模具，结构装置的时间，和调试这些装置的人工。在这些过程中模具的生产效率就会随之降低。所以上述这些加工工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造比较容易，制造成本低廉，但是缺点是由于结构简单会促使模具定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不是很方便，耗费大量时间，同时生产效率低。方案二：模具制造方面有复合模和级进模，复合模就是压力机在一次加工行程进行时，落料、冲孔等等这些加工工序在一整套模具结构中体现。这样的模具结构，对于工件的同轴度很好的保证了，工件的加工表面也比较平整，并且加工精度也一定会很高，还有一个方面就是效率的问题，同样也是很高的。利用率也不低，不会限制条料的大小宽度，废料也可以拿来再生产。很方便很能够节约。不太好的地方就是，复合模中的凸凹模部分比较容易受到最小壁厚的限制，这样导致了普遍性不高，有些内孔间距比较小的零件就不会使用该模。级进模则是由多个工位按照顺序关联完成不同的加工工序，在压力机的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一套模具上就可以完成多个工序Error! Bookmark not defined.。那么在本次课题中我想要采用复合模进行设计制造。那么就是将落料、拉深和冲孔在同一个复合模中一次加工成型，修边工序为单工序模具。此方案把三个工序集中在同一副复合模中完成，促使得生产效率有很大的改变。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且加工精度也比较高，能保证加工技术要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。方案三本方案，是利用一个叫做带料式级进多个工位同时工作并且是自动的。冲压自动压，使生产效率高、操作简单、安全有效，但这个计划需要一个专用压力机或自动送料装置。案需要专用的压力机或自动的送料装置。该模具结构非常复杂以至于设计中会产生很多问题，就会加大生产的周期，从而生产加工升本也随之升高。通过对于前面三种方案的分析和比较，我考虑到零件的精度高，寿命不能太低以及生产批量大。并且需求多。方案一无法满足需求量的要求，此方案是单工序模，加工时间过长，导致效率过低。从而此方案无法实现工艺要求。而比较方案二和方案三，主要分歧出现在，辅助模具机构的选择上。方案三虽然自动化程度很高，经济效益也不错。但是需要专用的机构来完成，模具结构复杂加工工艺时间长，成本高。故舍弃此方案。选择物美价廉的方案二。这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本比例不高，经济方面比较合理。在方案二中，是将落料、拉深和冲孔在同一个复合模中。首先必须要知道复合模设计的要点Error! Bookmark not defined.：1模具结构类型的选择：按照凸凹模位置的不同，复合模分为两种：正装复合模、倒装复合模。其中倒装复合模漏料方便，操作安全，应用广泛。2模板材料及厚度的选择。3闭模高度的确定。4模板外形尺寸的确定：为了保证落料凹模的刚度，但又不使厚度及外形尺寸过大，应在四周适当的设置8个左右的圆柱销，圆柱销具有模板定位、承受落料力的水平分立的双重作用。5工作零件设计。6定位零件设计：复合模的定位方式与其工序位置、坯料方式等因素有关。7卸料零件设计。8限位装置设计。通过对复合模的了解。选择方案二是最合理的选择。现在开始对该零件进行相关计算。3 主要工艺参数的计算3.1 确定排样和冲裁板料的方案关于排样这个问题，我专门查阅了书籍，资料中是这样对排样进行定义的：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样Error! Bookmark not defined.。排样的合理性表现是提高材料的利用率、降低成本比例，以保证冲件质量及模具寿命的有效措施。根据材料的合理利用情况分类得Error! Bookmark not defined.：(1) 有废料排样 产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均有搭边。(2) 少废料排样 仅在产品与产品(或产品与坯料边缘)之间有搭边。(3) 无废料排样 产品与产品之间、产品与坯料边缘之间均无搭边。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。在排样部分还有一个问题比较重要，那就是搭边值。下面是经过翻阅一些资料而论述的。搭边的作用是为了保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需的工艺废料 郭焕刚等.高速船用化油器落料冲孔复合模具设计J.2009.。按照常理来说，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差还有送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，少量毛边现象，最终冲裁制件出合格的工件Error! Bookmark not defined.。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺序一层一层行进，加大提高了生产率。搭边值得出情况大小要合理选取。根据此零件的尺寸通过查表 卢险峰编著.冲压工艺模具学M. 北京：机械工业出版社：2000.取。最小搭边值为从目视测方面来讲，该零件的排样应该采用直排是最合理。排样图如图3-1所呈现的：图3-1排样图按照图3-1上可知：进距 梁柄文.实用板金冲压工艺图集M.北京：机械工业出版社，1999. S=202+1.8=203.8mm 条料宽度Error! Bookmark not defined. b=220+22.0=224mm下面进行板料的选用，板料规格目前是准备拟用1.5mm1400mm4000mm不锈钢板。查冲压模具设计GB708-88，目的是为了在操作时方便快捷从而采用横裁这个方式。裁板条数 17条 每条个数 模具的结构设计在模具机构设计中，适合本次盒形件的设计是冲裁模的设计。我了解到的冲压模具有很多种类，同时它们具有着不尽相同的特点以及适用于的范围也是不大相同的Error! Bookmark not defined.。当我在设计过程中选择的时候，需要考虑的大致有几方面，包括工件的形状特点，尺寸大小，精度要求，材料的厚度，目前所涉及的冲压设备，冲压效率，成本等等这几方面因素。需要将这几方面全部考虑后才可以确定设计Error! Bookmark not defined.。设计要求需要有冲压模具图，包括装配图，零件图。这两张图为之后模具的装配调试和维修提供了很重要的资料。在设计中这些都必须是要遵守机械制图中国家标准的基本规定，另外或许还需要知道模具行业中企业特殊的规定Error! Bookmark not defined.。3.2 模具工作部分的尺寸计算3.2.1 落料凹模的计算在我所查阅的资料中显示模具结构设计中的凹模类型有非常多的类型，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶拼式；刃口也有平刃和斜刃Error! Bookmark not defined.。本次盒形件结构设计中的落料凹模，是采用矩形板结构，因为我的工件俯视图看下来就是一个要拉深成一个矩形，还采用了直接通过螺钉、销钉与下模座固定的这种固定方式。按照生产要求，因为需要大批量生产，就必须要考虑凹模的磨损和保证零件的质量。凹模轮廓尺寸计算如下： 凹模厚度 (4-1) 凹模壁厚 在决定选择哪个值得时候，必须要保证实际情况，并且依据它来选取尺寸。最后只需要大体上选取的数值大于计算所得的值就可以。. 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的凹模板其尺寸为。(4-2)如下方图所呈现的：图4-1落料凹模3.2.2 拉伸冲孔凸凹模拉深冲压边缘部分是矩形形状,便于打孔和固定板处理,可以设计成阶梯形结构,通过凹模固定板和下模,模具板用螺丝和固定夹紧定位。根据穿孔边缘的大小尺寸、卸料装置和固定安装的要求。工作部件的凸模Cr12材料选择、热处理硬化工作部分热处理淬硬。穿孔深度深的工件,必须设计出正确的几何形状。为了使零件容易在拉深后被拿下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度。为了防止拉深零件凹模在压缩空气顶空之后边瘪时和拉深零件真空紧固在凸模上，拉深凸模上面有冲孔凹模的型孔之间发生,同时可以起到通孔的作用。如下方图4-2所呈现的：图4-2拉深凸凹模3.2.3 落料拉伸凸凹模本次设计的复合模中最重要的工作机构工作零件是凸凹模，它的外形是落料凸模又是拉深凹模，而且在内刃口和外刃口处为圆形，为了方便在凸凹模和上模的固定，凸凹模的安装部分设计内容为可以方便加工的矩形，在通过螺钉固定在凸模固定板上，且用销钉来完成定位。在零件的拉深模设计中，有一部分叫做工作零件设计。在设计中还包括了拉深凸凹模工作部分的尺寸设计。通过查看教材后得知，拉深件的尺寸精度是依循拉深过程中的最后一次的拉深凸模的尺寸来保证的，与拉深过程中的其他中间工序的尺寸精度没有关系。所以拉深过程中的中间工序部分可以用来选取工序尺寸作为模具的工作部分的尺寸。然而在最后的一道工序里面，是要依照零件产品里面或者是外面的形状来定尺寸要求并且还需要通过磨损方向性来确定拉深凸、凹模的工作尺寸还有它的公差。如下方图4-3所呈现的：图4-3落料拉深凸凹模3.2.4 上垫板现在分析垫板，经过查阅资料。垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏Error! Bookmark not defined.。上垫板，通俗来讲就是垫冲子，是以防于冲子底尾部受到挤压，从而损伤到下模座，提高了该套模具的高度。此次模具设计中的垫板这个部分的分析主要是它的尺寸和重量还有精度问题。对比后发现，其尺寸重量都很小，精度要求很好。上垫板一般采用的材质是SLD。，其硬度的需求是需要深冷处理的。那么上垫板在整套模具中的作用则是需要它来承受冲头、镶件等等这类运动系的机构在冲压这个过程中所受到力需要其来起到回让这样的效果。也是为了保护好上模座不发生形变。其形变主要是凹陷和变形。另外我再补充一个知识，冲头。它在模具中的结构是有三种固定方式：挂台固定，压块固定，入子固定Error! Bookmark not defined.。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为15mm。在上垫板上设计了一个推杆孔，为了安装推杆,和八个螺孔和两个销孔,这些都是密集和拉深打孔安装各种固定部分匹配。图上的尺寸精度和形状位置公差和粗糙度。如下方图4-4所呈现的：图4-4上垫板3.2.5 压边圈现在分析模具结构设计中的一个机构压边圈。在拉深过程中，拉深件凸缘变形区的切向压应力的作用下，可能是由于的起皱现象导致失去稳定性，就为了防止拉深起皱，生产周期，与施加在压边圈的部分成为压边力 郝建玮.王全科编著.冲压模具设计对压边圈的结构改进J.模具金属加工，2009.：4748.。这样坯料被紧紧固定在凹模平面上，当工艺开始时，拉深时工件凸缘部分仅在压边圈与凹模之间顺利通过，使得工件不致失稳而起皱，与此同时，由于摩擦力的存在会阻止坯料的顺利滑动Error! Bookmark not defined.。压边圈拉伸时一般是不需要对其进行润滑，乃至顺滑所需要的装置。在拉伸过程中，为防止工件口缘部分失稳而起皱，在凹，凸模之间边缘部分设置的圈形压紧装置。在这个设计中,压边圈柱塞,借用顶部顶杆所施的力, 而且冲压拉深零件图,设计31毫米的高度。压边圈既起到压边的效果,又起到把拉深件顶出拉深凸模的作用。如下图4-5所呈现的：图4-5 压边圈3.2.6 卸料导料板在开模状态下，内卸料板伸出落料凹模、外卸料板伸出凸凹模的距离应合适，过小则影响压料，卸料效果，过大则会引起产品变形Error! Bookmark not defined.。在模具设计的阶段，如果发现卸料力不够的时候，要检查在设计之前是否计算了卸料力的大小，然后在这种情况下，需要保证弹簧压缩的量是完全足够的。那么就要开始调节螺塞这个装置来增加卸料力。当然了，也可以通过选取压缩力大的弹簧来解决问题。经常看见的卸料零件是和固定卸料板以及弹压卸料板。前者是刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。由于需要拉深，卸料板的浮动距离较大，所以选用固定卸料板，同时，为了设计制作的方便，将卸料板和导料板做成一个整体，卸料导料板如下方图4-6所呈现的。卸料板一般情况下设计应该结合凹模的尺寸大小，长宽和凹模的的长宽一样，厚度选择为20mm，根据凹模的尺寸，从而可以确定卸料板的尺寸400mm340mm20mm。图4-6卸料导料板3.2.7 凸模固定板凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位Error! Bookmark not defined.。凸模与凸模固定板的配合尺寸是：H7/m6。我所了解到的关于凸模固定板的知识来看，现在的冲压模具制造工艺对于固定板厚度可以说是没有比较明确的规定。因为校正冲针冲头和导向都是由脱料板来工作的，固定板的作用就是不让冲头冲针不被拉下和尾部导正的，固定板跟冲头哪怕是有少许的间隙都不用去计较的，不会影响任何东西，当然前提是冲头与脱料板的间隙比较小，不会摆动。则凸模固定板的厚度Error! Bookmark not defined.： H凸固=（0.60.8）H凹 式中：H凸固-凸模固定板厚度； H凹-凹模厚度。根据公式得凸模固定板厚度为 王树勋.高广升.冷冲压模具结构图册大全M.广州：华南理工大学出版社，1988.18 ATTILA MUDERRISOGLU,MAKOTO MURATA,MUSTAFAA,et al.Bending flanging and hemming of aluminum sheet-an experimental studyJ Journal of Materials Processing Technology,1996,59(2) :10-17：H凸固=（0.60.8）H凹 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）44 =26.435.2（mm） 根据模具需要选择凸模固定板厚度30mm。凸模固定板如下方图4-7所呈现的图4-7凸模固定板4 模具结构形式的选择4.1 定位方式的选择首先定位方式在我们理解的含义就是指定位零件的选择。那么定位零件的作用是为了在生产中使用的坯料、工序件、条料在模具上固定有正确的位置。而且通过查阅资料定位零件的结构种类、形式多种多样。在对生产中使用的坯料、工序件、条料实现定位功能的定位零件有这么几种Error! Bookmark not defined.。其中包括挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，这些都是用于对以上阐述的工序件进行定位的定位零件有定位销、定位板等Error! Bookmark not defined.。其次定位零件中部分零件都已经是属于标准化,根据坯料、条料、工序的过程形状、尺寸、精度和模具的结构和生产效率的要求选择相对应的标准，目前都已经是走向标准化的路线，为了更好的为模具产业的发展奠定基础。最后，本次我的课题中设计和制造的模具采用的条料，那么在选择控制条料的送进方向这一机构时，我主要是采用导料板，无侧压装置。原因是无侧压装置可以防止我的条料送进过程中实现稳定性。还有在选择控制条料的送进步距时，采用的机构是固定挡料销定距，导料销精定位。然而由于第一冲件的冲裁位置，选用条料的长度存在一定余量可以保证搭边值的通过性，完全可以由操作人员通过目测来保证工艺的实现。4.1.1 卸料装置与出件方式的选择本次设计的一个部分是卸料部分，目的是为了将做完落料、拉深、冲孔这些工序的条料制成的工件从模具中取下来，而设计的装置。这个卸料装置我设计的是采用橡胶来实现顶出这个功能。查了相关资料，和查看相关工件模具设计制造的装配图。通常采用弹簧和橡胶这两种机构来实现卸料。卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行Error! Bookmark not defined.。另外卸料的含义就是把冲件或者废料从凸模上拆卸下来。通常来讲，卸料的装置如果是按照卸料的方式那么就可以将此装置称为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀这三种。固定的放电装置，放电装置由固定卸料板，在模具结构设计中一般安装。弹性卸料装置的卸料板，出料螺杆和弹性元件（弹簧或弹簧）；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或弹簧的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，所以在很多情况在用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废刀落料这一工序名称，意思是废刀落料冲裁过程中废料，切成块，从而保证排放部分的正常运作。在对卸料装置有一定认识之后，我想通过拓展更多的了解卸料。我分享一个关于自动收集与处理废料的小贴士。是这样描述的，当冲压工作的工作台是方孔型时，可以在下托板这个装置设置一个对应尺寸的漏料孔(用来盛坯料、条料冲裁后的废料)，与此同时呢，也要放置一个对应尺寸，配合好的导料板，为了将冲孔工艺过后产生的废料送至冲压床下面的有一个装置叫做废料传送带，之后废料就会被带走处理掉Error! Bookmark not defined.。有的冲床工作台的下面是一个气垫型的装置，而并非一个类似于传送带的装置。那么这样的装置就必须要将导料板置于倾斜的位置，还要在下托板机构上面安装一个振动器Error! Bookmark not defined.。这样子，冲压工艺后产生的废料就会随着导料板的引导向冲床后面，然后由人工将其带走，就完成了卸料的工艺要求。介绍完卸料装置现在来介绍出件装置，它的的作用是从凹模模具中拆卸下来的冲件或者是废料。我通常把超过上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。该模具上、下模分别设置了推件装置和顶出装置。出件装置设计：在模具设计装配图中经常会出现橡胶这个装置。再有的模具设计中弹簧与橡胶的作用如出一辙，都是起到一个将零件或者条料定出的效果，主要出现在卸料装置这一部分来设计和分析，出件装置一般是顶件器、顶杆、卸件橡胶这三部分组成。其中顶杆规格取12-140，材料为45钢，热处理淬硬3540HRC，夹板规格取D=2066mm，带有凸台，有限位的作用Error! Bookmark not defined.。厚度为：h=10mm，卸件橡胶取外径为D=206mm，中间有d=22mm的孔的橡胶圈Error! Bookmark not defined.。在这次橡胶圈的尺寸设计中，：由上述知D=206mm，d=22mm，因为要保证正常卸料，则有 ，（其中，查相关表格得P=3.2MPa，聚氨酯橡胶 ） （、即为橡胶行程，），且满足条件。橡胶最低位置高度：H=。橡胶安装高度：。另外还需要对橡胶进行校核，橡胶校核为：，所以本次设计选用的橡胶满足要求。下面是橡胶的规格：206mm156mm。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为1.5mm，由于使用材料为10F，卸料力不算太小，而且拉深的深度也不小，所以采用固定卸料装置，同时为了制作方便，将卸料板和导料板制作成一个整体，简化的模具的制造Error! Bookmark not defined.。4.1.2 模架的选用在选择模架之前必须要考虑在此之前计算凸凹模刃口尺寸时分析的落料凸模。另外还要确定这次盒形件采用的是复合模设计的这个方案。那么就要取落料、拉深这项工艺工序制成复合模，落料凹模的壁厚是不是很薄。本次设计中凸凹模的最小壁厚为，满足钢材最小壁厚的要求能够保证足够的强度，故采用复合模。本次课题设计的模具是复合模，该套模具是属于倒装式。是按照落料凹模在本次模具机构设计中的安装位置，在上模布置的。该模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有固定卸料装置Error! Bookmark not defined.。此类结构的优胜之处是操作比较方便，出件不会受到阻碍，整套模具设计出来很流畅，生产效率比较高。从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，选择中间导柱模架，由凹模外形尺寸，再按其标准选择具体结构尺寸如下上模板 HT200下模板 HT200第一对导 柱 20钢第二对导 柱 20钢 第一对导 套 20钢第二对导套 20钢压入式模柄（GB2862.1-1981）： Q235 4.1.3 模具的闭合高度在复合模设计中闭模高度的确定这是其中的一个要点，还要对零件分析时确定是采什么冲裁方式，所以相对应的闭模高度也是不一样的。在模具设计中常常看到的是，模具高度H，它是模具在这套模具中最低的工作位置时，上模座和下模座之间存在的空隙的距离，那么它的高度应该和咱们选用的压力机的装置上下模的高度互相配合Error! Bookmark not defined.。模具的实际闭合高度，一般为：该副模具使用上垫板厚度为15mm。假设模具冲头（凸凹模）部分的长度，最后设计出的尺寸是109mm，凹模（落料凹模）部分最后设计出的尺寸是70mm，那么按照经验和规定来分析，凸凹模固定板的厚度就应该是取30mm，则模具的闭合高度为Error! Bookmark not defined.： 5 选定冲压设备利用我们所学的知识，通过对知识的理解。我认为在冲压模具设计中的冲压设备主要是通过目前正在加工的各类产品、零件显示的特性以及特征的不同，主要将其分为两个大类：一是机械压力机、二是剪切机。其一机械压力机，它主要作用于弯形、拉深、缩口、压印、起伏、翻孔、翻边、扩口、胀形、整形等这些工序上。（对应的压力机可称为弯形设备、拉深设备、缩口设备）。其二剪切机主要用于落料、冲孔、切断等。（对应的设备可称为落料设备、冲孔设备等）Error! Bookmark not defined.。多数情况下机械压力机加工的板料较厚，加工过程中变形较大，故机械压力机的吨位一般比剪切机的吨位大Error! Bookmark not defined.。伺服冲压机有反馈调整系统，可以根据冲压过程中反馈回来的信息调整自身数据（如压力大小），使工作效果更好。而一般的油压机则没有反馈调整系统。选择冲压设备是冲压工艺设计的重要内容，是设备安全、合理利用直接相关联的。而且相关的冲压工艺和产品质量，顺利完成精密零件，生产效率高，模具的寿命性能，表和规范，高、低和一系列重要成本问题。那么设备的选择关系到的问题这么的多并且也是很有经济效益的。我们可以从两个方面的分析：一是冲压设备类型的选择。其中包括对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件的冲压生产；对于大中型精度高的冲裁件；对于大批量生产且形状比较复杂的拉深件；对于小批量精冲的零件等等。这些条件的冲裁件都有自己不同的相对应的设备。二是冲压设备规格的选择。其中包括有公称压力；滑块行程；闭合高度；甚至其他参数也是尤为重要的。这些是初步选定设备后，应该做的就是按照冲压加工时所需要的各种力，功等等作为选择冲压设备的规格。在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。查表选择压力机，确定选用开式双柱可倾压力机JA21-160,其主要具体参数如下:公称压力 1600KN滑块行程 160mm最大闭合高度 450mm封闭高度调节量 130mm工作台尺寸 mm模柄孔尺寸 7080mm6 模具的装配与调试6.1 复合模的装配复合模一般以凸凹模作为装配的最基本的基件。其装配顺序为：装配模架，导套与上模座采用配合，导柱与下模座采用基轴制配合；装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定在另一模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模；试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；卸开上、下模，安装相应的定位、卸料、推件或顶出零件，再重新组装上、下模，并用螺钉和定位销紧固。表7-1导柱和导套的配合要求Error! Bookmark not defined.配合形式导柱直径配合精度配合后的过盈配合后的间隙滑动配合-滚动配合-A-A装配图如下所示：6.2 凸、凹模间隙的调整冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使用寿命的主要因素之一，所以才有在制造冲模的时候，必须一定要保证凸、凹模间隙的大小及均匀的统一性。通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装配时保证的。冲模装配时调整凸、凹模间隙的方法很多，需根据冲模的结构特点、间隙值的大小和装配条件来确定。这里用垫片法来调整。垫片法是利用厚度与凸、凹模单面间隙相等的垫片来调整间隙，是简便而常用的一种方法。其方法如下：按图样要求组装上模与下模，其中一般上模只用螺钉稍微拧紧，下模用螺钉和销钉紧固。在凹模刃口四周垫入厚薄均匀、厚度等于凸、凹模单面间隙的垫片（金属片或纸片），再将上、下模合模，使凸模进入响应的凹模孔内，并用等高垫铁垫起。观察凸模能否顺利进入凹模，并与垫片能否有良好的接触。若在某方向上与垫片接触的松紧程度相差较大，表明间隙不均匀，这时可用手锤轻轻敲打凸模固定板，使之调整到凸模在各方向与凹模孔内