毕业设计论文端盖零件的冲压成形工艺及模具设计

毕业设计论文论文题目：端盖零件的冲压成形工艺及模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 毕业设计（论文）任务书系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 起 迄日期: 4月1日 5月9日 指导教师: 发任务书日期:年 4 月 1 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：1.1设计任务来源：设计题目：端盖 材 料：08钢 生产批量：大批量生产技术要求：未注尺寸精度按IT14级 1.2设计目的及意义 ： 冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课，技术基础课和专业课所学课程的理论和生产实际知识，全面系统巩固课堂教学的基本知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识，从而培养和提高学生独立工作的能力。2.巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：2.1课题任务的内容：（1）端盖零件的工艺性分析及工艺方案制定（2）选择模具的结构形式（3）主要工艺参数计算（4）选择与确定模具主要零部件的结构与尺寸（5）模具总体装配及主要工作零件的工艺规程编制（6）编写设计说明书2.2课题任务的要求：设计题目：端盖 材 料：08钢 生产批量：大批量生产技术要求：未注尺寸精度按IT14级 厚 度：2mm工作要求：冷冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲压工艺性分析入手经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写冲压工艺卡的一个综合分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性质、数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定等内容。冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排出诸问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，设计计算并构思出与冲压设备想适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图的整个设计绘图过程。冲模制造是根据模具结构、模具材料、尺寸精度、形位精度、工作特性和使用寿命等项要求，综合考虑各方面的特点，并充分发挥现有设备的一切特长，正确选择加工方法和装配方法，选出最佳加工方案，制定出合理的冲模加工工艺规程的过程。目录绪 论.1 第1章 任务来源及设计意义3 1.1 设计任务来源.3 1.2 设计目的及意义3第2章 冲压工件的工艺性分析4 2.1 冲压及冲裁件的工艺性的感念.4 2.2 零件工艺性分析.4第3章 冲压工艺方案的确定6 3.1 确定工艺方案的原则.6 3.2 工艺方案的确定.6第4章 模具结构形式及冲压设备的选择.9 4.1 模具结构形式的选择.9 4.2 冲压设备的选择.10第5章 主要工艺参数计算.11 5.1 排样设计与计算.115.2 计算工序压力.135.3 计算模具压力中心.145.4 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差.165.5 弹性元件的选取与设计.19第6章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸226.1 确定工作零件226.2 定位零件的设计.246.3 导料板的设计256.4 卸料部件的设计.256.5 模架及其他零部件设计25第7章 模具的总体装配.29第8章 模具工件零件的加工工艺.30 8.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点.308.2 凸、凹模加工的工艺路线有以下几种方案.308.3 本副模具工件零件加工方案的确定.30第9章 模具的装配与调试.32 9.1 模具的装配329.2 模具的调试33设计总结.35致 谢36参考文献.37绪 论改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺，模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命，效率、加工精度、生产周期等方面与发达国家的模具相比差距相当大。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化，多样化高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化，高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD），数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。未来冲压模具的发展趋势:模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90以上的零部件，都要依赖模具成型，在电子产品中，冲压件约占8085；在汽车，农业机械产品中，冲压件约占7580；在轻工产品中，冲压件约占90以上。此外，在航空及航天工业生产中，冲压件也占有很大的比例。在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40左右。而模具技术水平的高低，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。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。本课题的要求是：（1）系统总结，巩固过去所学的基础课和专业课知识。（2）运用所学知识解决模具领域内的实际工程问题，依次进行综合知识的训练。（3）通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。（4）提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识冷冲压模具设计应注意的问题：冷冲压模具设计的整体过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计，这期间要经过计算，绘图，修改等步骤。在设计过程中应注意以下问题。合理选择模具结构根据零件图样及技术要求，结合生产实际情况，提出模具结构方案，分析比较、选择最佳结构。采用标准零部件应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制造简单化，缩短设计制造周期，降低成本。其它（1）定位销的用法： 冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径相近，不能太细，每个模具上根据需要设置，其长度勿太长。（2）螺钉用法： 固定螺钉拧入模体的深度勿太深，如：拧入铸铁件，深度是螺钉直径的22.5倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1.52倍。（3）对导柱，导套的要求： 模具完全对称时两导柱的导向直径不易设计得相等，避免合模时误装方向而损坏模具刃口。导套长度的选取应保证开始工作的导柱进入导套1015mm。（4）取放制件方便： 设计拉深模时，所选设备的行程应是拉深深度（即拉深件高度）的22.5倍。第1章 任务来源及设计目的意义1.1 设计任务来源 设计题目：端盖 材 料：08钢 生产批量：大批量生产 技术要求：未注尺寸精度按IT14级 图（1-1） 产品零件图1.2 设计目的及意义 冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课，技术基础课和专业课后，所设置的一个重要的实践性教学环节。用模具生产的制件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。本设计题目为端盖，但对做毕业设计的毕业生有一定的设计设计目的及意义。其目的有以下几点：1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，全面系统巩固课堂教学的基本知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，提高综合能力的培训及扩大模具领域的新知识，从而培养和提高学生独立工作的能力。2.巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。3. 掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。本课题的意义是：通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冷冲模设计的基础，为设计更复杂的冷冲模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。第2章 冲压工件的工艺性分析2.1冲压及冲裁件的工艺性的感念冲压是在室温下，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。在冲压加工中，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，称为冲压模具（俗称冲模）。冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高，成本低的条件下得到质量合格的冲裁件。影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状特点，尺寸大小、尺寸大小标注方法精、度要求和材料性能等。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少，工序数目少、模具结构简单而寿命长、产品质量稳定、操作简单等。11刘建超、张宝忠主编冲压模具设计与制造高等教育出版社2.2零件工艺性分析2.2.1材料：08钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，且市场上也易购得此种材料，价格适中。2.2.2工件结构：冲裁件的形状应该尽量简单，对称，最好是由圆弧和直线组成。应该避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽，其最小宽度要大于料厚t的两倍，即b2t。由工件图看，该工件只有落料，拉深和冲孔三个工序，形状较为简单，结构对称。冲裁件内，外形应尽量避免有尖锐清角，拉深部分有R=1mm的拉深圆角过渡。该工件有一个18mm的孔和两个5mm的孔,孔与边缘之间的距离是5mm(5mm的孔与R10mm之间的距离,18mm与28mm之间的距离)。故可以采用复合冲压工序,这样可以大大提高工作效率,并减轻工作量,节约能源,降低成本,而且避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题,对保护操作者安全也很有利。2.2.3尺寸精度:为降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲压件使用要求的前提下，应尽量采用经济精度。所谓经济精度是指模具达到最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上又最合理的精度。冲裁件的精度一般满足其经济精度要求。该工件图上除mm ,mm和筒外径mm有精度要求外,其余尺寸未注公测量机械工业出版社3中国机械工业教育协会 组编冷冲模设计及制造机械工业出版社2.2.4结论:可以冲裁。第3章 冲压工艺方案的确定3.1确定工艺方案的主要原则概括起来主要有以下三点:（1）保证冲裁件质量;（2）经济性原则（3）安全性原则. 44丁松聚主编<<冷冲模设计>>机械工业出版社3.2工艺方案的确定：由工件图看,该工件包括落料,拉深和冲孔三个基本工序,其中拉深过程中能否一次成形,保证工件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键.下面判断该工件是否可一次拉成.由工件图可知,该工件为有凸缘圆筒形件,要求内形尺寸,没有厚度不变的要求.此工件的形状满足拉深工艺要求,可用拉深工序加工.24mm为IT12级,满足拉深工序对工件的公差等级的要求,且08钢拉深性能好.3.2.1选定修边余量,预算毛坯直径:因板料厚度t=2mm>1mm,故按板厚中线尺寸计算. d=28-2=26mm, =28+2=30mm, .由表4-2有凸缘圆筒形拉深件的修边余量5查得:1.154<1.5,修边余下公式：式中r=1mm,d=30mm.式中H=0.1mm, d=28mm.式中r=1mm,d=22mm.3.2.2计算h/d的值，判断能否一次拉成。(1)毛坯相对厚度.(2)凸缘相对直径30/26=1.154.(3)工件相对拉深高度.0由表4-9带凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度h(1)/d(1)查得0.80，因0.158<,故可一次拉成。在满足确定工艺方案的主要原则的前提下，可有以下四种不同的工艺方案：方案一：先落料，然后冲孔和拉深在同一工步；方案二：落料，冲孔为同一工步首先完成，然后进行拉深；方案三：落料，拉深为同一工步首先完成，然后进行冲孔；方案四：先拉深，然后落料和冲孔在同一工步。若采用方案一加工工件，不易保证两个5mm孔之间的中心距长度尺寸48mm的精度，而且易使内孔冲头磨损，降低模具寿命；若采用方案二加工工件，虽冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率也较高，但拉深成形困难，易产生废品；若采用方案三加工工件，模具结构简单，寿命长，且冲压件的形位精度和尺寸精度准确，表面质量高，生产效率高，操作方便；若采用方案四加工工件，虽能保证冲压件的形位精度和尺寸精度，但拉深时，压边圈易松动，条料可能单边拉入拉深凹模，使条料变形。经分析，比较最后确定方案三。第4章 模具结构形式及冲压设备的选择4.1模具结构形式的选择4.1.1模架及导向方式根据国家标准，模架主要有两大类：一类是由上模座，下模座，导柱，导套组成的导柱模模架；一类是由弹压导板，下模座，导柱，导套组成的导板模模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉，压板固定在压力机工作台面上。上，下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架的基本要求：（1）要有足够的强度与刚度；（2）要有足够的精度（如上，下模座要平行，导柱，导套中心要与上，下模座垂直，模柄要与上模座垂直等）。（3）上，下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小，上，下模之间的移动应平稳和无滞住现象）。由上述看，选择模架非常重要。为了满足模架的基本要求及保证模具的使用寿命，且后侧导柱模架的导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便。故该复合模选用后侧导柱模架。44.1.2毛坯定位方式的选择冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。控制送料步距的定位，称为挡料；控制条料宽度方向上的定位，称为导料。冲裁条料时，导料零件有导料板和导料销等，保证进距的挡料销和定距侧刃等。导料板、导料销对条料或卷料的侧边进行导向，以保证其正确的送进方向的板件或销。条料靠着导料板或导料销的一侧导向送进，以免送偏。3根据工件图，该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，为了保证条料紧靠导料板一侧送进时，常采用有侧压装置，所以条料采用导料板，送进步距控制采用挡料销。4.1.3卸料，出件方式的选择卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀三种。其中卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸凹模上的冲裁件或废料的板件。固定卸料装置装于下模的凹模上，结构简单，卸料力大，使用安全可靠，一般仅起卸料作用，用于硬料、厚料。出件装置主要有刚性出件装置与弹性出件装置两种，刚性出件装置一般用于上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板（块），将凹模的工件推出，因次推件力大，而且工作可靠。因为工件料厚为2mm ，卸料力相对较大，故采用弹压卸料装置，卸料可靠。该模具采用弹性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。4.1.4主要零部件的定位方式与固定方式凸模用凸模固定板固定，固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合为台阶式凸模用H7/h6，直通式凸模用N7/h6 P7/h6；凹模用导料板定位，一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。4.2冲压设备的选择冲压设备的选择应注意以下几点：压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即，式中所选压力机的吨位，冲裁时的总力；根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数，如复合模工作需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小使冲后有关零件能自由通过。选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。模柄直径，长度尺寸是否与压力机滑块模柄直径、深度尺寸相当。压力机滑块行程应该是拉深深度的22.5倍。压力机的行程次数应当保证有最高的生产效率。压力机应该使用方便和安全。5为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力（1.61.8）的原则选取压力机。参照许发樾主编冲模设计应用实例附录B3开式双柱可倾式压力机6主要技术规格，选取公称压力为400KN的开式双柱可倾式压力机，该压力机与模具设计的有关系数为：公称压力：400KN； 滑块行程：100mm； 滑块行程次数：45次/mim 最大闭合高度：330 mm； 最大装模高度：265 mm； 封闭高度调节量：65 mm； 工作台尺寸（前后×左右）：460 mm×700 mm； 模柄孔尺寸（直径×深度）：50mm×70mm； 最大倾斜角度：6许发樾主编冲模设计应用实例机械工业出版社。第5章 主要工艺参数计算5.1排样设计与计算在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。5.1.1选择排样方法冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是降低成本和保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施，故排样时应考虑如下原则：提高材料利用率；排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率虽高，但过小时搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口，因此确定搭边值时应考虑如下因素：材料的力学性能，软材料，脆材料，搭边值要大一些；硬材料，搭边值可小一些；材料的厚度，材料越厚，搭边值也越大； 零件的形状和尺寸，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大；排样的形式，对排的搭边值大于直排的搭边值；送料及挡料方式，用手工送料且有侧压装置的搭边值可小一些，用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些；卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。由表3-12搭边a和数值查得：=2.0mm，a=2.2mm. 35.1.3计算送料步距与条料宽度送料步距：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距s的计算公式为：s=D+，D平行于送料方向的冲裁件宽度，冲裁件之间的搭边值。s=38+2=40mm.条料宽度：条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值， 6由许发樾主编冲模设计应用实例机械工业出版社附录A冲压常用材料的性能和规格查得。故F=1.3×177.3077×2×260=119860.0052N。5.2.2卸料力：=，式中=0.0555.2.3拉深力计算：由于该零件为有凸缘圆筒形件的拉深，故可按有压边圈的圆筒形件近似计算，按下式：，式中拉深力，d拉深件的直径d =24mm，t材料厚度，K修正因数，材料的强度极限，=330Mpa拉深系数m=，由表4-18修正因数K6的数值，查得修正因数K=0.60，则=0.60×3.14×24×2×330=29842.56N5.2.4压边力压边力用下式计算，=AP，式中A压边圈面积，A=。P单位压边力，由表4-166查得P=3.0 Mpa，则压边力=455.3×3.0=1365.9N。5.2.5冲孔力计算：=1.3Lt，式中L=3.14×5×2+3.14×18=31.4+56.52=87.92 mm=1.3×87.92×2×260=59433.92N5.2.6推件力计算：=n,式中n卡在凹模内的工件数，n=4，=0.05，=4×0.05×59433.92=11886.784N。故总冲压力为=F+=119860.0052+6592.3003+29842.56+1365.9+59433.92+11886.784=228981.4695N。根据计算结果，冲压设备拟选，并求出各部分重心位置的坐标（），（）（）；3.按冲裁轮廓线下列公式求冲模压力中心的坐标值（）：5计算压力中心时，先按比例画出零件图如下图（5-2）所示，把坐标原点取在工件的对称中心上，建立xoy坐标系如下图所示，将冲裁轮廓线按几何图形分解成共11组基本线段。这样使工件两边5mm的孔对轴心的力矩之和为零，大大简化了计算，用解析法求得模具的压力中心C点坐标（0，0），有关计算如下表：图（5-2）零件图表5-1压力中心计算由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心与模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，若选用J23-40冲床，能满足要求。5.4计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差5.4.1冲裁模凸、凹模刃口尺寸计算原则：设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来获得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来获得。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙。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，既要保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6IT7级来选用。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注单向公差，所谓“入体” 原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注1。5.4.2冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 由工件图看，该工件是圆弧和圆构成的简单规则形状的工件，故冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度易保证，所以采用分别加工。凸、凹模分别加工法具有制造周期短，凸、凹模具有互换性，便于成批制造。落料设工件的尺寸为，根据计算原则得：；冲孔设冲孔尺寸为，根据根据计算原则得：孔心距孔心距属于磨损后基本不变的尺寸，在同一工步中，在工件上冲出孔距为L±/2两个孔时，其凹模型孔中心距可按下式确定：=L±/8；1上述式中：落料凹、凸模尺寸；冲孔凸、凹模尺寸；落料件的最大极限尺寸；冲孔件的最小极限尺寸；L、工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸；工件制造公差；最小合理间隙；磨损系数；凸、凹模的制造公差，按IT6IT7级来选取。为了保证初始间隙不超过即+，选取必须满足以下条件：-。 由工件图可知，除孔、有精度要求外，其他未注公差按IT14级计算。外形R10mm,R7mm,38mm由落料获得；5mm，由冲孔获得；查表2.3.3冲裁模初始双面间隙值Z，得=0.246mm，=0.360mm，则-=（0.360-0.246）mm=0.114mm由公差表查得：、为IT12级，取=0.75mm，其余为IT14级，取=0.5mm因该工件是形状简单的圆弧组成，则凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，故mm的凸、凹模的制造公差由表2-4标准公差值3查得=0.025mm，=0.016mm；3薛彦成主编公差配合与技术测量机械工业出版社。R10mm的凸、凹模的制造公差=0.015mm，=0.009mm；R7mm的凸、凹模的制造公差=0.015mm，=0.009mm；5mm的凸、凹模的制造公差=0.012mm，=0.008mm；的凸、凹模的制造公差=0.018mm，=0.011mm；尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注落料；查表冲裁模初始双面间隙值，得，则（）由公差表查得：、为级，取，其余为级，取，校核满足：。冲孔孔心距4848=L±/848±0.015表（5-2）工作零件刃口尺寸的计算 5.4.3拉深凸、凹模刃口尺寸计算拉深间隙拉深模的间隙是指凸、凹模横向尺寸的差值。双边间隙用Z来表示。确定拉深间隙的原则是：既要考虑板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚的现象，故间隙值一般比毛坯厚度略大一些。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大，工件易断，模具磨损严重，寿命低。间隙过大，拉深力小，模具寿命虽提高了，但工件易起皱，变厚，侧壁不直，口部分线不齐，有回弹，质量不能保证。6拉深模间隙取向的规则：对于最后一次拉深工序规定如下：当工件外形尺寸要求一定时，以凹模为基准，凸模尺寸按凹模减小以取得间隙；当工件内形尺寸要求一定时，以凸模为基准，凹模尺寸按凸模放大以取得间隙；拉深凸模和凹模的单边间隙可按表4.8.2有压边圈拉深时单边间隙值1，查得Z/2=（11.1）t，Z=2（11.1）t=（44.4）mm，取Z=4mm当零件尺寸标注在外形时，以凹模为基准，工作部分尺寸为：当零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，工作部分尺寸为：式中：凹、凸模尺寸；、拉深件外径的最大极限尺寸和内径的最小极限尺寸；零件的公差；凸、凹模的制造公差，见表4.8.3；Z拉深模双面间隙，见表4.8.2；由于拉深工件的公差为IT12级，因此凸、凹模的制造公差可采用IT6IT8级，取凸模IT6级，凹模IT7级。的凸、凹模的制造公差=0.021mm， =0.013mm； 尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注拉深拉深工件的公差为级，因此凸、凹模的制造公差可采用级，取凸模级，凹模级。的凸、凹模的制造公差，。表（5-3）拉深凸、凹模的尺寸计算5.5弹性元件的选取与设计为了得到较平整的工件，本模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。5.5.1上卸料采用橡胶作为弹性元件选取橡胶作为弹性元件的原因，是由于橡胶允许承受的载荷较大，安装调整灵活方便。根据工艺性质和模具结构确定采用较硬橡胶，形状是圆筒形，数量为4块。橡胶的选择原则：为保证橡胶正常工作，所选橡胶必须满足压力要求，即，橡胶在预压缩状态时的预压力，卸料力；橡胶所能产生的压力F，F=AP，A橡胶垫的横截面积，P橡胶的单位压力。为保证橡胶不过早失效，所选橡胶必须满足压缩量的要求，即+，橡胶的允许最大压缩量，一般取=35%45%，橡胶的自由高度；橡胶的预压缩量，一般可取=10%15%；橡胶的工作行程，它包括卸料板工作行程+凸模总修磨量，即=+。其中=+1mm，为材料厚度，一般可取510mm所选橡胶必须满足模具结构空间的要求，即在橡胶垫周围应留有足够的空隙，以容纳橡胶压缩时断面尺寸的胀大量。橡胶选用步骤：确定橡胶垫的自由高度，由=35%45%，=25%30%，则橡胶垫的自由高度=/（0.250.30）=（3.54）。确定橡胶垫的横截面积A：为使橡胶满足压力的要求，=AP，所以橡胶垫的横截面积与卸料力及单位压力之间存有如下关系：A=/P确定橡胶垫的平面尺寸：圆筒形橡胶垫的外径为D，内孔为d，则横截面积A= ，代入上面公式A=/P后，则可得外径D=。校核橡胶垫的自由高度，橡胶垫的自由高度与其直径D之比应在下式范围内，即0.5/D1.5。确定橡胶垫安装高度，=-。1卸料橡胶的设计计算如下表：项目公式结果备注卸料板工作行程=h1=t+h27.5mmh1为凸模凹进卸料板的高度1mm，h2为凸模冲裁后进入凹模的深度4.5mm。橡胶的工作行程=+13mm为凸模总修磨量，取5.5mm,橡胶的自由高度=452mm取为的25%橡胶的预压缩量=15%7.8mm一般取=10%15%每个橡胶承受的载荷F1F1=/41648.08N选用四个圆筒形橡胶橡胶垫的外径DD=66mmd为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm;P=0.5Mpa校核橡胶垫自由高度0.5/D=0.6151.5满足要求橡胶垫安装高度=-44.2mm表（5-4）卸料橡胶的设计计算5.5.2下顶块压边也采用橡胶作为弹性元件：其设计计算见下表：项目公式结果备注橡胶的自由高度=440mm=（4.5+5.5）=10mm，取为的25%橡胶的预压缩量=15%6mm一般取=10%15%橡胶承受的载荷F1F1=+13252.684N选用一个圆筒形橡胶橡胶垫的外径DD=184mmd为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm;P=0.5Mpa校核橡胶垫自由高度0.5/D=0.1961.5满足要求橡胶垫安装高度=-34mm表（5-5）下顶块橡胶的设计计算第6章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸6.1确定工作零件6.1.1凸模 在冲压过程中，冲模中被冲制件或废料所包容的工作零件。凸模的结构形式及其固定方法落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，采用线切割机床加工，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。拉深凸模结合该工件拉深部分的外形并考虑加工，将拉深凸模设计成台阶式，采用线切割机床加工。冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，且台阶式的凸模强度刚性好，修磨方便，其工作部分尺寸由计算而得，所以冲孔凸模采用台阶式。一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。采用台肩固定，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造，最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。凸模长度计算凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量，固定板与卸料板之间的安全距离、装配等需要。1 料凸模的长度计算由1刘建超、张宝忠主编冲压模具设计与制造高等教育出版社，当采用弹压卸料板时，其凸模长度按公式2.9.2：=，L凸模总长度；凸模固定板厚度，取=20mm；卸料板厚度，取=14mm；t材料厚度；h增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.51）mm，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020mm则落料凸模的长度L=20+14+2+16=52mm.2 深凸模的长度计算拉深凸模圆角半径确定：只有一次拉深凸模圆角半径可按下式计算，凹模圆角半径，=3mm；=（2.13.0）mm；取=2.5mm,拉深凸模的长度=30-（4.5-4.1）+15=44.6mm3 冲孔凸模的长度计算由零件图可知，其中冲两个5mm的圆形凸模可选用标准件BII型式（尺寸为5.15mm×42.5mm，42.5mm=30-4.5+2+15）。冲孔的凸模结构如下图：冲孔凸模的长度=52-4.5+2=49.5mm式中2mm凸模冲裁后进入凹模的深度。凸模强度校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，无须进行校核，但特别细长的凸模或凸模的横截面积很小而冲裁的板件厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。6.1.2凹模 在冲压过程中，与凸模配合直接对冲裁件进行分离或成形的工作零件。落料凹模落料凹模的外形结构及其固定方法凹模的外形结构为矩形，采用螺钉和销钉直接固定在支承件上。凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺钉（或沉孔）之间，螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。落料凹模刃口形式凹模按结构分为整体式和镶拼式凹模，本副模具采用整体式凹模。冲裁凹模的刃口形式有直筒式和锥形两种。根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度及模具的具体结构，本副模具采用直筒式，其优点如下：3 口强度较高，修磨后刃口尺寸不变； 刃口直壁下面的扩大部分可使凹模加工简单； 用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件。落料凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓尺寸通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸或凹模孔口刃壁间的距离，按经验公式来确定。由公式2.9.3，2.9.4计算：凹模厚度：H=kb=0.30×74=22.2mm(查表2.9.5凹模厚度系数得k=0.30)。1凹模壁厚：C=（1.52）H=（33.344.4）mm，取凹模厚度H=30mm，取凹模壁厚C=43mm;凹模宽度：B=b+2C=74+2×43=160mm;凹模长度：L取130mm，（送料方向）；凹模轮廓尺寸为：130mm×160mm×30mm，结构如下图：拉深凹模拉深凹模圆角半径的确定：只有一次拉深凹模圆角半径可按下式计算，即，式中凹模圆角半径，D坯料直径，d凹模内径；，取=3mm拉深凹模镶嵌在落料凸模内。冲孔凹模2个5mm冲孔凹模做在落料凸模上，冲孔废料通过落料凸模内的弹性装置在上模回程时推出，冲孔凸模固定在下模座上。18mm的冲孔凹模做在拉深凸模内，拉深凸模固定在下模座上，冲孔废料通过下模座。各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。6.2定位零件的设计冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。控制送料步距的定位，称为挡料；控制条料宽度方向上的定位，称为导料。1 根据坯料形式、模具结构、冲件精度和生产率的要求，控制条料的送进方向采用导料板，有侧压装置；送料步距控制采用活动挡料销。采用侧压时应注意以下几点：在条料厚度小于0.3mm时，不能采用侧压。当用滚轴自动送料时，不用侧压，因由于侧壁摩擦，会阻碍送料。由于弹簧压块式是利用弹簧，所以侧压力较大，冲裁厚料时使用。88王孝培主编冲压手册机械工业出版社。起定距作用的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。有表15.48查得尺寸如下：d L 挡料销 弹簧 螺塞 6 8 6×8 0.5×6×22 AM10×1.09见图（61）活动挡料销9郝滨海主编冲压模具简明设计手册，化学工业出版社。图（61）活动挡料销6.3导料板的设计导料板是对条料或卷料的侧边进行导向，以保证其正确的送进方向的板件。导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平。导料板的宽度，导料板的厚度由表2.9.7导料板厚度H，选择挡料销高度h=3mm，导料板厚度H=6mm由表1.4.5模具一般零件的常用材料及热处理要求，查得：导料板采用45钢制作，热处理硬度为4348HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进端安装有承料板，承料板的作用是扩大冲压材料受承托部分，以便送进，由表14-27承料板尺寸（GB2865.6-81）查得：h=3mm,L=160mm,B=40mm. 7 7模具手册之四，刘彩英主编冲模设计手册机械工业出版社。6.4卸料部件的设计6.4.1卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm，卸料板采用Q235钢制造，淬火硬度为4045HRC。6.4.2卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10×10mm，卸料钉尾部留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。6.5模架及其他零部件设计6.5.1模架根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取I级精度的后侧导柱模架。由表2-41后侧导柱模架5。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格，即：上模座尺寸：200mm×160mm×45mm，ZG35;下模座尺寸：200mm×160mm×55mm，ZG35;导柱d/mm×L/mm尺寸为：28mm×200mm，20钢；导套d/mm×L/mm×D/mm尺寸为：28mm×110mm×43mm，20钢；因为钢质模座强度更高，加工工艺好，故采用钢质模座代替普通的铸铁模座。导柱、导套渗碳深度为0.81.2mm，硬度为5862HRC。落料凹模、凸凹模、拉深凸模、拉深凹模、冲孔凸模、冲孔凹模材料均采用Cr12MoV, 热处理硬度为6064HRC。5王芳主编冲压模具设计指导机械工业出版社。导向零件的制造：模具导向零件是模具重要零件之一，其质量的好坏，对模具的制造精度、使用寿命和产品成形质量有着非常重要的作用。导柱和导套属于轴类和套类零件，一般是由内、外圆柱表面组成。其加工精度要求主要体现在：内、外圆柱表面的表面粗糙度及尺寸精度，各配合圆柱表面的同轴度等。导向零件的配合表面都必须进行精加工，而且要有较好的耐磨性。一般导向零件配合表面的精度可达IT6，表面粗糙度Ra=0.20.1m 。对精密的导向零件配合表面的精度可达IT5，表面粗糙度Ra=0.10.05m 。导向零件的形状比较，加工方法一般采用普通机床进行粗加工和半精加工后在进行热处理，最后用磨床进行精加工，消除热处理引起的变形，提高配合表面的尺寸精度和减少配合表面的粗糙度。对于配合要求高、精度高的导向零件，还要对配合表面进行研磨，才能达到要求的精度和表面粗糙度。3模具的闭合高度：该模具的闭合高度：，式中L落料凸模长度，L=52mm；H凹模厚度，H=30mm；落料凸模冲裁后进入凹模的深度，=4.5mm；拉深凸模的固定板，=15mm；则：=45+10+52+30+15+55-4.5=203.5mm；可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-40的最大装模高等（265mm），可以使用。6.5.2模柄.模柄是作为上模由表2-38浮动模柄查得模柄的具体尺寸如下：5见图（62）模柄图（62）模柄d D H 凹球面模柄 凸球面垫块 锥面压圈 螺钉50 85 130 27 50×83 85×12 130×22 M10×305王芳主编冷冲压模具设计指导机械工业出版社6.5.3固定板、垫板凸模固定板将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后作为一个安装在上模座或下模座的板件上。模具中最常见的凸模固定板，分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的设计应注意以下几点： 凸模固定板的厚度一般取凹模的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6，凸模压装后端面要与固定板一起磨平。固定板的上、下表面应磨平，并与凸模安装孔的轴线垂直。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为Ra=1.60.8m，另一非基准面可适当降低要求。固定板材料一般采用Q235或45钢制造，无需热处理淬硬。3取凸模固定板的厚度为20mm，下固定板的厚度为15mm，采用Q235制作。垫板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，保护模座一面被凸模端面压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模座之间。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取412mm，取H=10 mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为4348HRC。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为Ra=1.60.8m，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径增大0.30.5mm。36.5.4螺钉与销钉螺钉与销钉都是标准件，按标准选用。螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用，常用圆柱销钉。选用螺钉、销钉应注意以下几点：螺钉要均匀布置，尽量置于被固定件的外形轮廓附近。当被固定件为圆形时，一般采用34个螺钉，当为矩形时，一般采用46个。销钉一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距刃口及外