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湘潭大学课程设计论文题 目：连接盖冲压模具设计学 院：机械工程学院专 业：材料成型及控制工程学 号：姓 名：指导教师：完成日期：2017.1.11第一章冲压件工艺性分析1.1 分析技术要求是否合理图1-1该零件形状简单，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻边等工序组成的复合件。工件的尺寸精度：冲裁件的精度要求，应在经济精度范围内（所谓经济精度是指在正常加工 条件下，采用符合标准的设备工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间 所能保证的加工精度），对于普通冲裁件，其经济精度不高于 IT11级，冲孔比 落料件高一级。对与本次设计，未标注有尺寸精度，考虑到成本，按照一般精 度要求来加工应该可以满足其工作性能，本工件要求内精度，故除特别要求工 件精度等级选取IT14。没有热处理要求1.2 审查零件材料选用是否得当考虑到产品成本和零件的使用性能，选用常用材料 08F,是优质碳素结构 钢，屈服强度180MPa,抗拉强度280390MPa,抗剪强度200310延伸率32%, 适宜冲压选择。1.3 冲裁件工艺性分析一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、 形位公差及技术要求。冲裁件的工艺性合理与否、，影响到冲裁件的质量、模具 寿命、材料消耗、生产率等，在设计中应尽可能提高其工艺性。冲裁件的形状尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下， 把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料。矩形孔两端宜用圆弧连接， 以利于模具加工。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具 寿命。冲裁减凸出或凹入部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽。最小宽 度b一般 不小于1.5t,若冲裁材料为高碳钢时，b2t, Lmax&5b,当材料厚度 t Ho H min 10mm4）冲压力与压力机力能的配合关系： 当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力 行程较小，近于板材的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的 总和F总选取压力机。根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压家的几何尺寸和精 度要求等来选定设备类型。由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力 F压（1.6s 1.8） F总选择压力 机。选 取公称压力为 350kN的开式压力机JC23-35。其与模具设计的相关参数为：公称压力：350kN滑块行程：80 mm、最大闭合高度：280mm封闭高度调节量：60 mm工作台孔径：380mm 610mm模柄孔尺寸：, 50mm 70mm第六章主要工作部分尺寸计算6.1 冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。 冲裁间隙分单边间隙和 双边间隙，单边间隙用 C表示，双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质 量、模具寿命、冲裁力大小的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重 要的工艺参数。6.1.1 冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表面应尽可能平整 尺寸应在图样规定公差范围之内影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值 的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料 性能等，其中间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值（ 仃）。差值越 小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺 寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉 伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱离模具时，会产生 弹性恢复而造成。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因 素主要是凸、凹模的间隙。间隙大小对冲裁件尺寸偏差的影响规律可见图 6-1。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢 复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的 孔径则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近于挤压状态，材料 手凸、凹模挤压力大。冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增打发， 而冲孔件的孔径则变小。6.1.2 冲裁间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿 命与全部磨损后总的寿命，冲裁过程中，模具的损坏有磨损、崩刃、折断、 啃坏等多种式。影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗 糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的 一个重要因素。因为冲裁过程中，模具端面受到很大的垂直压力与侧压力，而模具表面 与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这就以为着即使整个模具在 许用压应力下工作，但在模具刃口处所受的压力也非常大。这种高的压力会 使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动 时，附着部分便发生剪切而引起磨损一一附着磨损。其磨损量与接触压力、 相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要 形式。当模具间隙减小时，接触压力（垂直力、侧压力、摩擦力）会随之增 大，摩擦距离随这增长，因此模具磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生粘 结现象。因此适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料见摩擦减小，并 减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大时，半了的弯 曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑 性变形使磨损加剧，降低模具寿命，同时，间隙过大卸料力会随之增大，也 会增加模具的磨损，所以间隙是影响模具寿命的一个重要因素。6.1.3 冲裁间隙对冲裁力及卸料力的影响当间隙减小时，凸模压入板材的情况接近于挤压状态，材料所受拉应力减小， 压应力增大，板料的易产生裂纹，因此最大冲裁力增大。当间隙增大时，材料所 受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小，继续增大间隙值，凸、凹 模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓。当间隙增大时冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔见尺寸偏差为正， 因而使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大时，制件毛刺增大，卸料力、 顶件力迅速增大。6.2 冲孔刃口尺寸计算6.2.1 计算原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的， 且落料 见的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔见的小断尺寸等与凸模尺寸，在测量与使用中， 落料件都是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中， 凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使 间隙越来越大，因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则：(1)落料模先确定凹模r刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等与制件的最小极 限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格制件，凸模刃口的标 称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。(2)冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于之间的最大极限 尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格的空。凹模人口的标称 尺寸应比凸模大个亿最小合理间隙。(3)选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值，一般冲模精度较工件精度高23级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件可按IT10级精度要求来处理，工件尺寸公差应按“入体”原 则标注为单向公差。所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料尸体方 向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔见负公差为零，只标注正公差。6.2.2 计算方法模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。1 .凸模与凹模分开加工凸、凹模分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件， 为了保证凸、凹模间隙小 于最大合理间隙Zmax，不仅凸、凹模分别标注公差(凸模 3,凹模为)，而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件:id p Zm ax Z m i或取“ =0.4(Zmax -Zmin)、：d =0.6（Zmax -Zm.）也就是说，新制造的模具应该是 为+%+Zmin =WZmax。否则制造的模具间隙 已超过允许的变动范围Zmin Zmax ,影响模具的使用寿命。2 .凸模与凹模配合加工对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，然 后根据此基准件的实际尺寸，配作凹模（或凸模），使他们保持一定距离。因此， 只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明XX尺寸按 凸模（或凹模）配作，保证双面间隙”。这样。可放大基准件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。 由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化趋势不同， 所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同6.2.3 冲孔刃口尺寸计算查得冲裁刃口双面间隙 Zmin=0.08mm, Zmax=0.12mm。未注公差的零件尺寸按IT14级精度计算，查得x=0.5o冲孔凸、凹模的制造公差可由下表查出：基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0300.0452603600.0350.0503605000.0400.0605000.0500.070表6-2规则形状（圆形、方形）冲裁时凸模、凹模的制造偏差（ mm从上表可知：。凸=0.020,仃凹=0.025, A =-0.52校核： 。凸十仃凹=0.045mmZmax-Zmin = 0.005mm因此，凸、凹模采用配合加工方法。则凸模刃口尺寸由下式计算：d=9.96mm凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保证其双间隙为0.080.12mm,d =10.33mm图6-1冲孔凸模6.2.4 拉深成形工作部分尺寸计算拉深起伏见未注公差按IT14级计算，其偏差值可查表 6-1,得其极限偏差为 A = 0.62mm 0则凸、凹模的制造公差可按IT10级计算，其值可查得0.14mm。 拉深成形模的单边间隙；Z=1.62+0.8*1=2.42查得x=0.7520mm翻边凸，根据入体原则，则先计算凹模尺寸：D=19.75mm凸模尺寸根据凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法：D=15.16mm50mm成形件凸、凹模，根据入体原则，也先计算凹模：D=55.09mm凸模尺寸根据凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法：D=50.25mm6.2.5 落料刃口尺寸计算：。落料件尺寸58.5mm的极限偏差由表6-1查出A=0.87mm。磨损因数查出x=0.5。凹模的制造公差：.：=0.87加=0.0356 凸=0.025则：凸模尺寸为：d=58.07mm凹模尺寸：d=58.42mm38 42吗声R00mllM“6图6-2落料凹模第七章模具总体设计7.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模具。7.2 确定送料方式模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L （送料方向的凹模长度） B时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，L=B其送料方式应采用横向送 料。7.3 定位方式的选择由于该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用导料柱和挡料销协调作 用。控制条料送进步距采用挡料销。而第一件工件的冲压位置因为条料长度有一 定余量，可以靠操作工目测来定。7.4 卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中 材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便， 操作 者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性 力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板， 而只有在弹压卸料 板卸料力不足时，才改用固定卸料板。7.5 导向方式的选择如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架（对角导柱导套模架也可）；横向送料适宜采用对角导柱导套模架： 而后侧导柱导套模架有利于送料（纵 横向均可且送料较顺畅），但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及 对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具； 而精密模具还 须采用滚珠导柱导套。本模具采用后侧导柱导套模架，因为向横向送料方式较适 合。第八章冲模主要零件设计8.1 模具材料的选择8.1.1 模具材料的处理一模具材料的选择是否正确不仅影响到模具使用寿命，也影响着制件的生产 质量。应该根据模具制造条件、模具工作条件、模具材料的基本性能等相关因素， 来选择经济、先进、适用的模具材料。选材时必须兼顾模具使用性能要求。对于 冷冲模应主要考虑钢的强度、韧性和耐磨性。强度与韧性以及韧性与耐磨性之间 往往此消彼长。当模具的主要失效方式是脆性开裂时可考虑选择强度较低但韧性 更好的材料或制订合理的热处理工艺以改善钢的韧性，亦可根据实际情况选择同 时具有高强度与高韧性的高级合金钢。从兼顾韧性和耐磨性的角度除了整体合理 选材外，亦可考虑在保证韧性的同时，采用合理的表面处理以改善模具的耐磨性。 塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成形温度下的强度、耐磨性和耐蚀性，同时还应考虑其加工性能和镜面度。热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理对模具寿命的影响主要 反映在热处理技术要求不合理和热处理质量不良两个方面。统计资料表明，由于选材和热处理不当，致使模具早期失效的约占70%。8.1.2 Cri2钢的性能Cri2 钢 C含量 0.9%1.05%,Mn含量 0.8%1.1%,Si 含量 0.15%0.35%, Cr 含量0.9%1.2%,淬火温度820840C , HR8低于62,回火温度140160C, HRC6864。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸稳定性好，变形小，并 有效好的韧性。由于鸨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铭钢和 9SiCr钢更 多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。止匕外，鸨还有助于保存细小晶粒，从而 使钢获得较好的韧性。所以由Cr12钢制成的刃具，崩刃现象较少，并能较好地保 持刀刃形状和尺寸。但是，Cr12钢对形成碳化物网比较敏感，这种网的存在，就使工具刃部有 剥落的危险，从而使工具的使用寿命缩短，因此，有碳化物网的钢，必须根据其 严重程度进行锻压和正火。这种钢用来制造在工作时切削刃口不剧烈变热的工具 和淬火时要求不变形的量具和刃具，例如制作刀、长冲裁模的工作零件对材料性 能特殊要求，冲裁模的刃口在工作时受到强烈的摩擦和冲击，所以其模具材料应该具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。由于该模具是用来冲裁复杂形状的工件，采用材料C门2,热处理HRC5&608.2 冲孔凸凹模的设计8.2.1 凸模、凹模的固定形式如图81所示、图a、b、g、h是直接固定在模板上的，其中图 b、h 般用于小型和大列零件，图a、s常用于冲压数量较少的简单模；图 c、i所示 凸模（凹模）与周走板用H7/m6配合.上面留有台阶，这种形式多在零件形状简 单、板材较厚时采用；固d所示是采用怫接，凸模上无台阶，全部长度尺寸形 状相同，装配时上面怫开然后磨平。这种形式适用于形状较复杂的零件，加工 凸模时便于全长一起磨削，图J所示是仅靠H7/r6配合固紧，一般只在冲压小 件时使用；图e、f、k所示是快速更换凸模（凹模）的固定形式。对多凸模（凹模） 冲模，其中个别凸模（凹模）特别易坏.需经常更换，此时采用这种形式更换易 损凸模（凹模）较方便。Eih】I)j)图8-1凸模、凹模的固定形式本设计采用图（h）8.2.2 落料凹模刃口形式凹模刃口通常有如图8-2所示的几种形式图8-2凹模的刃口形式图a的特点是刃边强度较好该刃口形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口易积存废料或制件，推件力大且磨损撒，刃磨时磨去的 尺寸较多。一般刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口积存废料或制件，推件力大 且磨损大，刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高的制件， 对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。图b的特点不易积存废料或制件，对洞口磨损及压力很小，但刃边强度差。且刃磨后尺寸稍有增大，不过由于它的磨损小，这种增大不会影响模具寿命。一 般适用于形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。图c、d与图b相似，图c适用于冲裁较复杂的零件；图d适用于冲裁薄料 和凹模厚度较薄的情况。图e与图a相似，适用于上出件或上出料的模具。图f适用于冲裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（35 40HRC,采用这种形式可用手锤打斜面以调整间隙， 直到试出满意的冲裁件为止。第九章标准件的选择9.1 模架及模柄的选择根据主要零件的结构、外形尺寸及卸料装置的尺寸，选取后侧导柱模架，根 据冷冲模国家标准GB/T 2851.61990取凹模周界Do=160mm*250mm,始 用最小闭合高度180mm,最大闭合高度225mm。上模板厚H=45mm,下模板厚 H=55mm,材料 HT200。根据凸模的形式及卸料的要求，根据JB/T7646.3选择凸缘模柄。9.2 导料柱的选择考虑P小于料厚，所以卞g据JB71-85选才? M10X80选用材料为45号钢。9.3 推杆的选择按照 Jb2867.3-81 选择带肩推杆 JB/T7650.1 B8X 1109.4 导柱，导套的选择根据选择的模架来选择导柱，导套。导柱，导套为配合选择导柱：GB2861.1-81 导套：GB2861.1-819.5 模柄的选择根据所选择的压力机来选择模柄 GB2862.8-819.6 连接推杆的选择推杆的作用是实现推板和顶出器的传动，根据模具总压力考虑选择 GB2867.3-81 选用材料 Q235。第十章绘制模具总图及装配图1,下模架2,导柱3,导套4,上模架5,弹簧6,垫板7,螺钉8,模柄9,螺钉10, 打料销11,打料板12,打杆13,冲孔凸模14,卸料器15,翻边凸模16,拉深凸模17, 落料拉深凸凹模 18,落料凹模19,顶料销20,压板21,橡胶22,推杆23,螺钉24, 限位螺钉25,卸料板26,卸料螺钉
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