冲压模具毕业设计汽车覆盖件侧围前连接板

摘要 本次设计零件名称为汽车覆盖件侧围前连接板，从工艺性分析开始，设计的基本思路是根据工艺要求来确定的。在分析冲压变形过程以及冲压件质量影响因素的基础上，经过方案比较，选择一套复合模和两套单工序模来作为该零件生产模具设计的工艺方案。然后设计模具的工作部分，即凸、凸凹模及凹模的设计。包括典型零件的工艺分析、工艺方案制订、冲压工艺计算、冲模设计。设计过程中涉及到冲压工艺性分析与工艺方案制定、排样设计、冲压件质量及影响因素、冲压力、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、冲压典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲模设计方法与步骤等。根据模具的装配原则，完成模具的装配，装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理， 使本冲压模设计完全能生产出合格的零件。关键词：汽车覆盖件 模具 工艺方案The Design of Punching Die for Brake AccessoryAbstract：The design part name for automobile panel side of front connection plate,starting from the technical analysis, the design of the basic idea is according to the technical requirements to determine. In the analysis of stampingdeformation process and affect the quality of stamping parts based on the factors, through comparing the two scheme, choose a set of compound dieand two sets of single process mode to process the design of mold partsproduction. The working part and mold design, namely the design of convex,concave convex die and the concave die. Including the typical parts of the process analysis, process plan, process calculation, stamping die design.The design process involves the stamping process analysis and process planning, layout design, the factors, stamping parts quality and impactpressure, gap determined, blade size calculation principle and method ofstamping, typical structure, standard application, component design and molddie design methods and steps. According to the principle of die assembly,complete mold assembly, assembly die stamping deficiencies can be found bystamping die design and manufacturing, and find out why to correct, and themold to make the appropriate adjustments and repairs, the stamping diedesign can produce qualified parts.Key words：Automotive covering parts；Process plan ； Die；1. 绪 论1.1 课题背景意义本次设计的零件为汽车覆盖件，也是冲压件。冲压件指使用冲床以及模具对材料施加外力，使材料产生塑性变形或者分离，最后得到所需要的形状以及尺寸的工件的一种成形加工方法。汽车作为一个重要的生产工业，汽车覆盖件的设计就对汽车行业有非常重要的作用。而且工业的基础行业就是模具行业，产品质量和市场的开发能力就是由它的技术水平决定的。在当前模具工业发展有两个特点：一是要缩短模具的制造周期、以降低模具的制造成本。二是模具现在开始慢慢向“四化”发展，这四化非别分大型化、自动化、复杂化和精密化。如今，模具制造要求越来越高，制造工艺也越来越复杂。为了降低模具得制造成本，所以，在使用先进的设备的同时，应该采用多种工艺措施来延长模具的使用寿命。12 国内外汽车模具现状以及发展趋势1.2.1 国外模具现状以及发展趋势 国外相继开发的新型热作模具钢有高淬透性特大型锻压模具钢和高热强性模具钢以及高温热作模具钢。为了满足冷作模具的特殊要求,各国发展的新型冷作模具钢有高韧性、高耐磨性模具钢和粉末冶金冷作模具钢以及低合金空淬微变形钢。 国外新型塑料模具钢的发展趋势主要有以下几个方面:(1)预硬化型塑料模具钢(2)易切削、抛光性好的塑料模具钢(3)耐腐蚀塑料模具钢(4)整体淬硬型塑料模具钢。1.2.3 国内模具现状以及发展趋势我国现在的模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，模具技术要求高、投入大的模具专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。国际先进水平领先与我国的冲压模具设计制造能力与市场需要。即使在设计制造方法以及手段上面我国基本能与国际水平相持平，但是如果就制造质量、精度等方面来说，国外的水平还是领先与我国。我们与外国的差距主要表现在工艺设计、型面设计和信息共享程度这三个主要方面。引 言在现代化工业生产过程中，有超过百分之五十的工业产品需要使用模具加工，许多新产品在很大程度上只能通过模具的生产才能得到开发，模具工业已经成为国民经济比较重要基础工业。利用模具生产的产品具有很多优点，比如质量较好、生产效率高、成本低、节约能源和原材料等，同时，模具已成为当代工业生产的工艺发展方向和重要手段。所以，在现阶段日趋激烈的市场竞争过程中，赢得竞争的重要因素在于怎样提高产品质量、怎样快速地设计并制造出模具以及怎样使所生产的产品成本低、质量高。冲压模具是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。本次设计中，在提高工件的精度，冲压件的质量的同时，也要使生产效率能成倍提高。例如原来由两副模具分别完成的冲孔，落料工序，若使用落料冲孔复合模时，则可由一副模具在一次冲压行程中完成，生产效率提高一倍。提高冲压件的质量。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。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。第1章 零件的工艺性分析和工艺方案的确定1.1设计任务根据老师给的零件图如图2.1所示。生产批量：大批量材料：08F料厚：1mm图2.1零件图看图2.1零件图，通过零件的结构形状：制件需要进行落料、拉伸、冲孔、起伏、弯曲五道基本工序。结论：该制件可以进行冲裁制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和模具的寿命。1.2 确定冲裁工艺方案根据制件的形状确定其有落料、拉伸、冲孔、起伏、弯曲五道基本工序，此工件材料08F，即低碳钢优质结构钢，属于优质有色金属材料，其力学性能是强度、硬度低而塑性好，非常适合冲裁加工。这种材料具有良好的深冲性和焊接性而被广泛用作汽车覆盖件，制件形状简单，但需要多道工序才能完成。制件上的孔形状简单，对精度要求不高。从制件上看，要考虑先冲孔还是先弯曲，通过计算，即最小孔边距计算，则可以知道，先通过落料冲工艺孔，之后拉伸起伏到最后进行弯曲。最后再冲完所有孔，但在第二道工序中，不管是拉伸起伏还是弯曲，都归于成形，所以可以弄一套成形模具就可以把零件弄得零件图要求得形状与尺寸需要。很明显在第二道工序中即成形决定了零件的总体形状和尺寸。制件的外形分析：冲裁件的孔边距，为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和空间距不能过小，当厚度大于2时，孔口于内折弯线的距离大于等于厚度，当厚度大于等于2时，孔口于内折弯线的距离大于等于2个厚度值冲裁件的尺寸精度和和表面粗糙度，冲裁件的断面粗糙度值与厚度、刃口锐钝、冲裁间隙、材料塑性及冲模结构有关，工件厚度为1mm，其断面粗糙度为12.5um.冲裁件的外形无尖锐角，转角均圆弧过渡，圆角过渡有利于模具加工，不会引起热处理开裂和冲裁时尖角处的崩刃和过快的磨损现象。(1)方案种类 该工件包括落料、拉伸、冲孔、起伏、弯曲五道基本工序，可以有以下工艺方案方案一：先落料，后拉伸，再冲孔起伏、最后弯曲。采用4套模具生产。方案二：先落料拉伸，后冲孔起伏、最后弯曲。采用3套模具生产。方案三：先落料冲孔，后成形，最后冲孔，采用3套模具生产。(2)方案的比较 各方案的特点及比较如下方案一：模具结构相对简单，制造方便，但需要4副模具，成本相对较高，操作也不安全，劳动强度大，生产效率低，故而不选用此方案。方案二：复合模压料较好，制件平整，制造价格相对低，生产率高，其模具结构相对复杂，但提高了加工精度，成本也就相对较高。方案三：由于在第一道工序中冲出了工艺孔，为之后的两道工序做好了准备，保证了冲压完成之后工件的质量，再者，方案三一共采用了3套模具，相对来说节约了成本，综合来说，方案三在于之前2个方案比较成本相对较低，冲压出来的质量相对较高，生产率也比前2个方案高，适合大批量生产。(3) 方案的确定 根据上述分析，可以从成本方面，生产率方面，或者从制件质量方面考虑，方案(3)相对其他方案来说都较好，所以选用方案三来进行冲压模具设计，在第三套方案中，第一步工序主要是落料和冲工艺孔，冲出2个12的工艺孔以及冲出在翻边那一面的一个6的孔，第二道工序主要是成形，在第一道工序完成之后，通过两个工艺孔的定位进行成形，完成这一道工序，最后一步工序是进行冲孔，在第二道工序完成之后，依靠完成第二道工序中零件的形状和尺寸进行定位，再进行冲孔。完成整个零件的工艺过程。(4) 本次设计零件图如下： 各工序图如下： （1）落料+冲孔 （2）成形 （3）冲孔工件的定位：在工序一中零件的定位方式为：在送料方向上有一个挡料销，此时的挡料销起到定位的作用，同时在垂直与送料方向上设置有4个导料销，此时的导料销也起到定位的作用。而在第一道工序完成之后，所冲出来的孔有2个是工艺孔。这两个工艺孔就是为了第二道工序成形做好准备，用工艺孔来定位，而在第二道工序完成之后，零件所形成的形状就为第三道工序做好定位，用形状来定位。 第2章 模具设计工艺计算2.1毛坯尺寸的计算1.预估毛坯尺寸将制件用UG画出，再用命令求出面积，通过面积命令得知，该制件的面积近似为S=607282.3排样、步距的确定排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置布置方法。根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，能采用有废料排样。查冲模设计应用实例表2-16确定金属材料的搭边值，取最小搭边值：a1=2,a=2图3.2 排样图2.3.2步距在确定了上述的排样方案之后还应当计算材料的送料步距，确定条料的宽度以及计算材料的利用率等。每次冲一个零件（即n=1）的步距为：H=193+2=195，其中D为冲压件在送料方向上宽度，即B=383+2=385；2.4材料利用率的计算由工件展开图可知该冲压零件的有效面积为：S工=60728考虑到材料排样方式如图2.1所示，现在可计算出材料的利用率为：=S工/S总100%=60728/195385100%=80.89%第3章 冲裁力的计算3.1 冲裁部分冲压力的计算依据计算公式进行设计计算。对于采用平刃口凸模和凹模冲裁时其冲裁力为： 即有。取安全系数,故由上述分析可得设备上最小冲裁力为: 其中 L冲裁件冲裁轮廓周长；t为材料的厚度；为材料的抗拉强度。3.1.2落料时冲裁力的计算在落料时，公式中的L是指零件的外围周长，通过UG画图软件，知道了制件的总周长为1128mm。冲裁时采用平刃口凸模和凹模，所以冲裁公式为： 其中k为系数，l为冲裁件的周长，t为冲裁件的厚度，材料的抗剪强度。K取1.3，l通过计算取1128，制件厚度为1mm，材料的将以上数据代入公式，得： =439.920KN冲孔时冲裁力的计算在冲孔时，公式中除冲裁的周长L有所变化外，其它参数均不发生变化，在制件上有多个孔，分别求出L，因此此步中冲裁的轮廓周长分别为：L1=D1=3.14122=75.36L2=D2=3.1426=37.68L3=D3=3.14122=75.36将以上算出的轮廓周长分别代入公式，故此时冲裁力分为：F1=L1t=75.361300=29.3904kN F2=L2t=37.681300=14.6950kNF3=L3t=75.361300=29.3904kN3.1.3 卸料力、推件力的计算卸料力： 推件力： 式中 为卸料力系数，经查表，由于厚度t在0.5到2.5之间，所以常取系数为0.04-0.05 为推件力系数，根据厚度经过查表，该系数取0.055 为留在凹模洞口内的件数，由于本次设计加工的零件形状简单，精度要求也不是很高。所以凹模的结构形式如何均取。=0.05，=0.055所以计算此二力的大小为：=0.04439.920=17.5968KN=10.055439.820=24.1956KN故总的冲裁力的大小为：F总=F+Ft+Fx =439.920+17.5968+24.1956 =481.7124KN3.1.4压力机的选择： 为了防止设备的超载及安全起见，要求按照公称压力 =（1.6-1.8）481.7124 =770-875KN通过查冲模设计应用实例附录B3可知要选用公称压力为1000KN开式双柱可倾压力机J23-100，其主要的参数为： 公称压力：1000KN 滑块行程：130mm 最大闭合高度：480mm 最大装模高度：380mm 工作台尺寸：7101080 模柄尺寸：6075 电动机功率：10KW第4章 工作部分尺寸计算4.1冲裁间隙冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，对于间隙就是指凹模和凸模在垂直于冲裁方向上的尺寸差，也是指冲载的凸模与凹模刃口之间的间隙值，凸模与凹模每一侧的间隙称为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙。在没有特殊说明的情况下，冲裁间隙均指双边间隙。：间隙大小会对冲裁力和冲裁精度以及冲裁断面会产生影响。冲裁间隙过大会出现拉断毛刺，而间隙过小则会出现挤压毛刺。所合理安排冲裁间隙是很重要的。因随冲裁次数增多，模具磨损加大，冲裁间隙也加大，因此制造新模具时应选最小合理间隙值。 图4.1 凸凹模间隙由图可得： 式中 冲裁间隙，；凹模刃口尺寸，；凸模刃口尺寸，。模具间隙不仅冲裁断面质量有非常重要的影响，而且它还对冲裁尺寸精度、模具寿命、冲裁力卸料力以及推料力也有较大的影响，总之，它是冲裁设计中非常重要的工艺参数。4.1.1 间隙对尺寸精度及模具寿命的影响(1) 间隙对尺寸精度的影响当出现间隙较大的情况时，落料件尺寸就会小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则会大于凸模尺寸。而当出现间隙较小的情况时，在冲裁结束之后材料的弹性恢复就会使落料件的尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。(2) 间隙对模具寿命的影响为了提高模具寿命一般都采用较大间隙，如果制件精度的要求不高，那么最好采用合理大间隙，这样模具的寿命则可以提高35倍。4.1.2 合理间隙值的确定原则模具设计时应遵守以下原则：(1) 当对断面没有特殊的要求或者冲裁件尺寸的精度要求不高时，可以采用较大的间隙值。而当冲裁件尺寸精度要求比较高或者对断面质量有较高要求时，则尽量选择较小的间隙值；(2) 确定的模具的间隙值应满足：；(3) 新制作模具时考虑到模具在使用过程中的会逐步磨损，应采用最小间隙值。4.1.3 合理间隙值的确定合理间隙值的确定方法有三种：公式法、经验值法和查表法。在本次设计中采用查表方法来确定冲裁模具间的间隙，由于的要冲裁的零件为一般尺寸精度断面质量要求，其间隙为：=0.10=0.144.2冲裁模刃口尺寸的计算4.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则(1) 落料时，落料件的外尺寸应该等于凹模的内尺寸；冲孔时，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。所以落料时，应以凹模为基准，然后按间隙确定凸模尺寸，冲孔模应以凸模为设计基准，然后按间隙确定凹模尺寸。(2) 凸、凹模应考虑磨损规律。凸模刃口尺寸在冲压过程当中会磨损，使之尺寸会越变越小，之后会使冲孔尺寸减小，同样，凹模刃口尺寸在冲压过程当中也会造成磨损，使其尺寸会越来越大，则使落料尺寸增大。为了提高模具的使用寿命，保证冲裁件的尺寸精度，在设计落料模时，制造模具凹模的刃口的基本尺寸应等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔凸模时，其刃口基本尺寸应等于工件孔的最大极限尺寸。(3) 凸、凹模之间保证合理的间隙值。对于落料件，凹模是设计基准，间隙则应该由减小凸模尺寸来取得；而对于冲孔件来说，凸模是设计基准，间隙应以增大凹模尺寸来取得。又因为间隙在模具磨损后增大，所以在设计中凸、凹模时一般都取最小合理间隙，这样才能保证模具在相对情况下提高使用寿命。在本次设计过程中零件没有标注尺寸公差，经过相关资料的查询，对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级来处理,而对于圆形件一般按国家标准的IT10级来处理。4.2.2 冲裁凸、凹模刃口尺寸计算模具刃口尺寸及其公差的计算与加工方法有关，基本上可以分为两大类，一类是分开加工，这种方法多用于对圆形或者简单规则形状比如方形或者矩形的工件，凸，凹，模分别加工的优点是，凸、凹模具有互换性，制造周期短，方便于成批制造，而其缺点则是模具的制造公差比较小，模具制造困难，成本相对来说比较高，另一类则是配合加工，由于配合加工精度较低，所以在一般的生产中以及本设计中均采用分开加工的方法。采用分开加工必须满足下列条件： 如果其偏差值不符合上述原则时则按下面公式重新计算： 由上分析并根据计算原则，可计算凸、凹模工作部分尺寸如下：对于冲孔模： 式中 、分别为冲孔模的凸模、凹模的基本尺寸；冲孔件的最小极限尺寸；系数冲裁件的公差。根据前面的分析可得孔6的公差为IT10级，孔12为工艺孔，所以其公差为IT12，,故可将冲裁时的极限尺寸标注为：分别为凸模、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差，凹模取上偏差。查冲模设计应用实例表2-12.可知，当：，当=12时，4.2.3落料时刃口尺寸的计算：冲裁时凸模和凹模的公差分别按照IT6以及IT7级来设计通过公式： 公式中，D表示基本尺寸，x表示系数，表示制件在冲裁时的公差，经过计算以及查表可知，D=1128，X=1，=0.066，将以上数据代入公式中，得 =（1128-10.066-0.10） =1127.834 =（1128-10.105） =1127.895当冲孔时刃口尺寸的计算： 对于的孔： =12.235校核： 即0.02+0.025=0.0450.06，所以取的合格。对于的孔： =（6+0.750.3） =6.15 =（6.15+0.1） =6.25 校核： 即0.02+0.02=0.040.06，所以取的合格。4.2.4凸凹模的外形尺寸计算：凸凹模的壁厚要有足够的强度，根据公式： H=kb 其中，k表示因数，b表示凹模孔的最大宽度 经过计算及查表可得，k=0.12，b=381，将数据代入上式，可得 H=0.12381 46 壁厚为C=(2-3)H =(2-3)46 =92-138经过查表可知，凹模的外形尺寸计算为： L=（l+2c） =（381+2100） =581 B=（b+2c） =（190+2100） =3904.3模座的选取：由于本次设计的是复合模，在之前计算过凹模的外围尺寸即L和B，再通过冷冲模设计指导中冷冲模标准模架的选取，选择表4-7的滑动导向对角导柱模架，其参数如下： 凹模周界LB: 630400 闭合高度H： 300-340 上模座： 63040065 下模座： 63040080 导柱： 50280 导套： 50160634.3.1 模具大小确定按模具的外型尺寸大小，模具分类如下： 表4-2模具分类模具类别外型尺寸小型模具长+宽2400，且长1500中型模具2400长+宽3200，且长2000大型模具3200长+宽4200，且长3000 根据零件的大小初步确定该模具为小型模具4.4.2模具材料的选用模具上模座、下模座和压料板都是采用铸造结构。在本次设计中采用灰铸铁HT250铸造，灰铸铁中的由于有石墨的存在，有优良的减振性，是制造模座的好材料；石墨本身又是良好的润滑剂，耐磨性好，机加工性也好。铸件在机加工前，需进行一次去应力退火，也就是一般所说的人工时效处理，避免由于内应力的存在使铸件容易产生变形甚至开裂。经常使用的冲裁模凹凸模材料为T8A、T10A工具刚，W6Mo5Cr4V2高速工具钢，Cr12、Cr12MoV模具钢， 7CrSiMnV空冷钢等。本设计采用Cr12MoV冷作模具钢，其优点是高淬透性、高耐磨性、高热稳定性。而导套的材料要求较高，对强度、耐磨性要求比较高，故选用T7钢并淬火。而导柱较粗，受力复杂，表面需要高硬度耐磨而心部则要一定韧性。故选用20钢并调制处理以获得较好的综合力学性能。 第5章 模具总体设计5.1.1冲裁设计原则和步骤冲裁模设计的原则是在满足工件尺寸精度要求的前提下，使模具的结构简单，操作方便，材料消耗少。一般步骤则是：1确定工艺方案以及工艺顺序、工序性质和设备选用情况并且与相关人员进行讨论以及修改。2.先确定凹模尺寸，在计算出凹模的刃口尺寸之后，再计算出凹模的壁厚，确定凹模外轮廓尺寸，为下一步做好准备。3.根据凹模选模架类型。4.绘制冲裁装配图。 5.绘制冲裁零件图。6.编写技术文件。 5.1.2冲裁设计中必须考虑的若干问题冲裁设计与生产实际有着密切的关系，为了让模具设计尽可能适合于实际生产条件以及保证能生产出质量以及尺寸精度都满足要求的冲压件，要做到技术上可行而且经济上也要合理。所以这整个设计过程当中设计人员必须考虑的问题主要包括以下几个内容：1.零件的质量要求以及尺寸精度要求。2.零件对冲裁工艺的适应性。3.产品批量的大小。4.冲压设备条件。5.模具加工与技术水平。6.原材料性能、规格及供应状况。7.操作方便与安全生产。8.工厂管理水平。5.2.1 模具的结构组成 无论模具的结构形式如何，一套模具都是由固定部分和活动两部分组成。固定部分一般称为下模，它们都用压铁、螺栓等紧固件固定在压力机的工作台上，而活动部分一般都是称为上模，它们则是紧固在压力机的滑块上。在整套模具的整个运动过程中，上模是随着压力机做上下运动，实现加工。而根据模具零件的作用，一套模具一般分为以下五种类型零件：（1）工作零件。（2）定位零件。（3）卸料、推件零件（4）导向零件（5）连接固定件5.2.2 确定冲裁方式冲裁工艺有几种方式，分别是垂直冲裁、水平冲裁、倾斜冲裁及几个方向同时冲裁。在一般情况下应尽量采用垂直冲裁方式，因为所用的模具结构简单。但出现用垂直冲裁方式不能满足要求时，这时就要考虑采用斜楔机构非垂直冲裁方式。由于在这次设计中零件孔平面与冲压方向垂直，所以采用了垂直冲裁的方式，减少了设计制造时间和难度，缩小模具结构尺寸，提高了生产率。5.3模具零件 在前述的过程中，我们已经对冲压模具的刃口结构形状、结构尺寸和公差以及间隙进行了设计，接下来就应该对模具上各类零件在总体结构上的形状及尺寸进行设计计算。虽然各类冲压模具的复杂程度不同，所含零件各有差异，但根据其作用可归纳为以下几类零件的设计。 5.3.1 工作零件工作零件是能直接使被加工材料变形以及分离，如凸模、凹模、凸凹模等。经常使用的冲裁模凹凸模材料有很多种，比如有T8A、T10A工具刚，7CrSiMnV空冷钢，W6Mo5Cr4V2高速工具钢，Cr12、Cr12MoV模具钢 等。工具刚热处理硬度为5862HRC，凹凸模是整体加热淬火，变形相对来说比较大，所以镶件要留有淬火后的精加工余量，制造周期长，费用高。高速工具钢热处理后具有很高的强度和良好的韧性和耐磨性，但价格较贵，主要用于冲压件形状复杂、强度高、模具工作条件苛刻时。在这次设计中采用了Cr12MoV冷作模具钢，这种材料有很多优点，包括高淬透性、高耐磨性、高热稳定性等。Cr12MoV钢在中温淬火和中温回火之后就具有最好的强韧性。另外，Cr12MoV冷作模具钢可以按照冲裁要求的形状来铸造出镶块。这样可大大简化制模工艺，缩短制模时间，节省材料及加工费用。5.3.2 定位零件定位零件有很多种，如挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板，导料板、侧压板和侧刃等，一般来说它们都是控制条料的送进方向以及送料距离，这样来确定条料在冲模中的正确位置。5.3.3 压料、卸料与顶料零件压料、卸料与顶料零件包括冲模的卸料板、顶出器等。在整套模具工作过程中，卸料与顶料零件在冲压完毕后，会使工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行。在本次设计中，橡胶同时起到压料和卸料的作用。5.3.4 导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件得质量。如导柱、导套、导筒等。导套的材料要求较高，对强度、耐磨性要求也大，故选用T7钢并淬火。而导柱较粗，受力复杂，表面需要高硬度耐磨而心部则要一定韧性。故选用20钢并调制处理以获得较好的综合力学性能。5.3.5 固定零件固定零件作用是使工作零件、 定位零件、压料、卸料与顶料零件、导向零件这四类零件联接和固定在一起，构成一个整体，保证各零件之间的相互位置，并使冲模能安装在压力机上。这类零件包括有上模板、下模板、模柄、弹性元件、凸模和凹模的固定板、螺钉、垫板、限位器、销钉等。这类零件的模具上模座、下模座和压料板采用铸造结构。5.4 模具工作零件的设计模具的工作零件设计主要是指凸、凹模的总体结构设计以及对其进行强度校核。5.4.1 凸模的总体结构设计凸模比较细长，应进行压应力和弯曲应力校核，检查危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。即： 在上式中，t=1，F=71460代入上式。可得 因为最小凸模直径6mm大于0.86mm，所以满足强度要求，允许的凸模的最大自由长度为13mm。凸模长度应根据冲裁的整体结构来确定，一般情况下，在满足模具要求的前提下凸模越短，强度越高材料越省。并且要留有放料的安全距离。从所要加工的制件的形状上分析，该设计中的凸模既有圆形刃口凸模也有矩形刃口凸模。(1) 对于圆形凸模按照国家标准规定的凸模的标准结构形状如6.1所示：图6.1 圆形凸模的结构与尺寸规格在上图(a)所示的凸模为较大直径的凸模，即适合冲d=8-30mm的孔和刃口尺寸P、W与之相近的非圆刃口凸模，图(b)所示为较小直径的凸模适用于冲d=1-20mm的孔，这两种凸模适合于卸料力和冲裁力较大的场合。图(c)所示为快换式小凸模，它的维修很方便。前两种为台价式凸模，其装配修磨方便，强度和刚性较好，工作部分的尺寸由计算而来。与凸模固定板按过渡配合(m6)，最大直径部分的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。通过上述分析，冲孔凸模可选择图(a)所示的结构形式。由冲压件结构可知道，要在这道工序中冲出3个孔，方便之后零件的定位，所以要在凸模固定板上要设计3个凸模，为了避免冲压力的最大值能够在不同时刻出现，所以在设计时应将凸模设计成不同高度，采用凸模工作端面呈台阶式布置，以降低总的冲压力。对于冲2个12的工艺孔，凸模的设计为 对于冲6的孔，凸模设计为 5.4.2 凹模的总体结构设计在前面的设计中已经确定了凹模的刃口形式及结构，本节将具休设计凹模的外形结构尺寸。凹模的外形尺寸应保证模具有足够的刚度和强度。但由于在此次的设计中凹模的外形较复杂，有许多圆弧过渡，再者考虑到此次的设计为落料冲孔复合模，所以又要考虑到冲孔时凸模的放置，由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，一般根据冲压件尺寸和板料的厚度来进行确定。在本次设计中，凹模有两部分，一部分是在落料时的凹模，另一部分是冲孔时的凹模，在落料时的凹模，由于尺寸较大，刃口尺寸要求较高又以其为参考来选择模架，而另过一部分是冲孔的凹模，本次工序要冲3个孔，做成一个凸凹模，则性价比较为昂贵，为了降低成本，能够在当冲孔凸模出现磨损而导致不能再使用时，可以单单互换冲孔凸模，所以采用衬套的方法。衬套的设计与圆形凹模的设计方法相似。通过查询相关资料，冲模工作零部件标准与设计表3-19.考虑到衬套的刚度、强度以及使用寿命，确定衬套的外围直径时，当，衬套的外径D为30，当时，衬套的外径D为20，衬套的高度H与凸凹模的高度有关，因为衬套是装进凸凹模内，当凸模从上往下工作时，与衬套相配合工作冲出孔，但为了装夹方面，容易互换，衬套的高度应比凸凹模高度小，并且在凸凹模相应的孔的大小比衬套的外围直径要小，这样在需要时方便将衬套敲出。当时，衬套的结构为： 当。衬套的结构为： 落料冲裁时凹模高度的确定：经过查表得，凹模高度的公式为： H=kb其中，k表示因数，b表示的是凹模孔的最大宽度，在此次设计中是指冲裁时的外围尺寸。经查表，k=0.12.经计算，b=381，代入上式得 H=0.12381=46 凹模壁厚（刃口到边缘的距离）：C=(2-3)H，。 凹模壁厚为： C=（2-3）H =(2-3)46 =92-138其2D与3D视图如下：5.4.3凸凹模的设计：凸凹模的壁厚要有足够的刚度和强度，考虑到制造凸凹模时的成本及模具的生产效率，整个凸凹模分为两部分，一部分是被固定板所固定的固定部分，而除开固定部分剩下就是工作部分，由于两部分要求得精度不一样，工作部分要求比固定部分要高，所以设计时固定部分为平面，而工作部分形状则为与零件的尺寸相对应。通过计算和查相关资料，工作部分的高度H为27mm，而非工作部分及固定部分的高度为38mm，总体高度为65mm。其2D与3D视图如下：5.5 定位零件及定位方式的设计5.5.1 导料装置常用的导料装置为导料板和导料销。本次设计中的冲压零件为形状简单的复合冲压加工，所以可以选择以导料销方式作为导料装置。5.5.1 挡料装置挡料件可以限定条料的送进距离，并起到定位的作用，其主要形式有固定挡料销、临时挡料销、自动挡料销、活动挡料销、侧刃等。通过分析，此设计中可选用固定挡料销作为挡料装置。5.6 压料、卸料与顶料零件的设计在本次模具设计中，根据冲压零件的结构特征，在进行冲压时，要设计卸料及压料装置，所以在此主要对顶料件进行设计。顶料零件的作用是从凹模中卸下冲压件或废料的装置，在通常情况下将从上模内卸料的装置称为推件，而将下模内卸料的装置称为顶件。在此次设计中，所设计的为倒装式复合模，故装置为推件装置。1 推件装置可分为刚性推件装置和弹性推件装置(1) 刚性推件装置 在复合模中，为了保证冲孔凸模的支承刚度，推板的平面形状尺寸只要能够覆盖到连接推杆，本身刚度又足够即可，没必要设计得太大，安装推板的孔也不至于太大，设计时可根据实际需要选择标准推件板的结构。由于刚性推件装置的推件力大，而且工作可靠，应用十分广泛，不但可用于倒装式冲模中的推件，而且也用于正装式冲模中的卸件或推出废料，在冲裁板料较厚的冲裁模中，适用于采用这种推件装置。(2) 弹性推件装置 对于平直度要求较高的薄板冲裁件，适于采用这种装置。这种结构以弹性元件的弹力替代打杆提供推件块的推力。采用这种结构冲件的质量较高，重要的是弹性推件装置中的弹性元件必须有足够的弹力，必要时应选择弹力较大的聚氨脂橡胶、碟形弹簧等，否则冲件容易嵌入边料中，取出零件麻烦。根据模具的结构，可以把弹性元件装在推板上，也可以装在推件块上。弹簧的选用：橡皮和弹簧主要是用来给弹性卸料、压料和顶件装置提供作用力和行程。他们是模具中广泛使用的弹性元件。在本次设计中，使用弹簧提供力给卸料板使其进行卸料，橡皮于凸模过盈配合，在模具上下工作过程当中起到压料和卸料的作用。 根据弹簧选择原则： 表示的是弹簧的预压状态的压力， 表示的是卸料力 N表示的是弹簧的数量有先前力的计算可知；=21,996KN，在模具上计算设计使用4个弹簧，及n=4将数据代入公式，可得： =4400N经过查冷冲模设计指导 表3-28，选择弹力弹5063 橡胶的选取： 在该套模具中选用橡胶的作用是压料和卸料，通过冲压模具标准及应用手册表8-15可知，当d=6时，D=20，当d=12时，D=32 卸料板与凸模之间间隙的确定： 卸料板与凸模之间的间隙大小是以不致让冲件或者废料被拉进间隙为基准，卸料板又有固定卸料板和弹压卸料板之分，固定卸料板单单是起到固定的作用，而对于弹压卸料板，它不仅可以起到卸料的作用，同时还起到压料的作用。在本次设计中，所使用的是固定卸料板，所以要确定固定卸料板与凸模之间的间隙值，通过查询最新冲压模具标准及应用手册可知，当板料厚度为1 mm时，卸料板与凸模之间的间隙值为0.2mm。 5.7导向零件的设计对于生产批量大,要求模具的寿命比较长、又便于安装、精度高的冲压模具，都应用导向装置。常用的导向装置有导板式、导柱导套式和滚珠导套式。导向零件的作用是能提高模具的精度，还可以减少冲床对模具精度的不良影响，另外，导向装置还可以节省模具的调节时间，可与提高冲件的精度以及模具的寿命。冲压成形复杂时，导板孔加工困难。为了避免热处理变形，时常不进行热处理，所以其耐磨性较差，实际上很难达到和保持稳定的导向精度。因此，生产中广泛地采用导柱、导套导向。因此根据上述分析可将本设计中的导向方式设计成为对角布置的导柱导套方式，其结构及尺寸如图6.9所示： 图6.9 导柱导套结构尺寸图导套导柱的规格尺寸为 导柱： 50280 导套： 50160635.8固定零件的设计冲模的固定零件有模柄，上、下模板，凸凹模固定板，垫板，螺钉和销钉等。5.8.1 模柄 中、小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。本次毕业设计题目及零件的结构特征而选择以凸缘式的方式进行模柄的固定。其结构如图6.10所示 图6.10 模柄固定方式示意图 5.8.2 模板上、下模板与导向装置的总体称为模架，而无导向装置的一套上、下模板称为模座。模具设计时，通常是按标准选用模架或模座。下模板的轮廓尺寸还应比压力机工作台漏料孔每边至少大4050mm。上、下模板的导柱、导套安装孔通常采用组合加工，以保证上、下模板孔距一致。模板上、下平面之间应有平行度要求。模板大多数是铸铁或铸钢件，其结构应满足铸造要求。另外，大型模板上还应设置起重孔或起吊装置，便于模具起吊运输。本次设计所选用的为滑动导向对角导柱模架，上模座的规格尺寸为63040065：下模座的规格尺寸为630400805.8.3 固定板与垫板(1) 固定板的作用是将小型凸、凹模零件间接固定在模板上。固定板的平面尺寸除保证能安装凸模、凹模外，还要考虑螺钉和销钉孔的位置。固定凸、凹模要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此，固定板必须要有足够的厚度。根据本次装模高度等参数以及考虑到设计出的模具结构整体的紧凑性以及美观性，所以可将其选得小一些，并采用好一些的材料来保证其工作时的安全可靠性。故在此取上凸模固定板厚度为：H=20mm(2) 垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力,用来避免凸模或凹模端面把模板压陷。当冲压件料厚比较大而且外形尺寸又比较小时，凹模下端面或者冲压中凸模上端面对模板产生较大的单位压力，有时甚至会超过模板允许的抗压应力，此时就需对其进行校验。 在本次设计中，在上模座部分使用的垫板厚度为10mm，而对于下模座，由于受力比上模座大，所以厚度相对于上模座的垫板较大。取30mm。5.8.4 螺栓及销的选择螺栓主要是起联接作用，由它将各较厚零件联接在一起，其分布也应当均匀适当。它的规格按照国家标准来进行选择。销钉起定位的作用，防止零件之间发生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般选用两个，与零件上的销孔采用过渡配合。对以上的连接件的选择及其规格等详细信息参见装配图。5.9废料处理设计原则上废料靠自重落下。如果废料可能挂在刃口处，必须使用弹出、顶出、柱塞等辅助装置使其强迫范下。严防废料飞散，影响工作。废料应集中落在压力机后面，和操作人员分离开，废料通过滑料槽自由倾斜滑落，并集中堆放。若为滑料结构则滑料槽斜角至少成30。，并延伸到垫板端部、与废料收集箱对正。而大的废料要切断，不得带有锐角和大毛刺，以免伤人造成事故。废料规格大小： 细长形废料应小于等于600250(mm)； L形废料应小于等于500250(mm)。废料运出通道应畅通无阻，尽量避免两种形状的废料使用一个通道。最后废料要每一行程落下一次，使用废料收集抽屉者，最好在100片废料以下清倒一次。所以由本工件上看第一次冲孔均为小型废料，靠自重落下即可，在模座底部设置有抽屉，专门用来收集废料。正套的落料冲孔的模具图如下： 第6章 压力机的校核通过校核，其主要参数如表7.1所示表7.1 J23-16型压力机主要参数1压力机型号J23-16公称压力/kN160滑块行程次数(次/min)55最大封闭高度/mm220最大装模高度/mm180工作台尺寸/mm前 后300左 右450垫板尺寸/mm厚 度40孔 径210模柄尺寸/mm直 径40深 度60电动机功率/kW1.5 第7章 冲孔单工序模设计下面来介绍关于该零件第三道工序的模具设计：第三道工序是该零件成形的最后一道工序，即冲孔工序，在上一道即第二道工序完成之后，所成形出来的作为本工序的材料，由于已经成形完毕，只差冲孔，在第三道工序中是以上一道工序所成形出来零件的形状和尺寸来进行定位。在该道工序中要冲7个孔，都与平面相垂直，所以属于垂直冲裁。 7.1冲裁力的计算：在采用平刃口凸模和凹模冲裁的情况下，冲裁力的计算公式为： 其中：表示的是冲裁力 L 表示的是冲裁件的周长 T 表示的是材料的厚度 表示的是材料的抗剪强度，在本次设计中，材料为08F，经过有关资料的查询，取300MPa。经过零件的分析，孔的个数为7个，所以要以不同周长来分别计算它们的出冲裁力：对于半径为5mm的孔： =31.4 =31.41300 =N对于半径为9.5mm的孔： =3.1429.5 =59.66 =59.661300 =对于周长为34.56mm的方形孔： =34.561300 =对于周长为376.5mm的方形孔： =376.51300 =对于周长为18mm的方形孔： =181300 =N 经过以上计算，知道最大的冲裁力为 ，通过从我们对冲压工艺及冲模设计的学习，我们知道，通常我们所说的冲裁力是指冲裁力的最大值。 为了安全起见，考虑到实际生产中，模具间隙值得波动性以及不均匀性、刃口的磨损 ，材料的力学性能以及厚度波动等因数的影响，所以要考虑一个修正系数