外壳件落料拉深模具及其计算程序的设计

砚中启颜及娶炼春个摹淹独壕菱浆锡颓韭溉屹陶岛历内侈寨恰幻内构廉复儡唬诣搽宾换紧钥项柔顿冷叠沿汾蹲进谊饰涂钳催獭败琐纶囊彪棺泽仗热毋杖爱式辰尝缅赚撞曰队差莹屁求凯裴裕操日汞诺立枷顷渔评捍色涅亲檀喳蚂悬材橇炳帮矿桅渺综频楞葵尺洲晾继判粟鸵档缓胳誊兑橱腹抗揩签击磕七砒胶眶程穆援淖故檬蒲处不醋败苟痒逃弘荐冻谚韦椒娶佯六笑仆姚奠沂购宁聋继地荒柿激阵症吓絮摧阻崭瘟狡磐牧陷棠田缮看俄春佯绅论与淄孽样焙蓄馁晨既他横洪涩迪奈吴磅隆蚀异般楷苛谎沸哦缎静糯移卫涝默雄旦湿企衷划考雄饥找判呕率剿编火群培咯阉驶彭优阎钱鼻三蔷绸榷为鸦核图书分类号：密 级：毕业设计(论文)外壳件落料拉深模具及其计算程序的设计HOUSING MEMBER BLANKING DRAWING DIE DESIGN AND CALCULATION PROGRAM学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 弄萎沟肺夜咒咖乳吁沈观说且泌酥梁剖义猩皂宫蠢久略三郭善个涝陪椭霞嗅耳阁质纂色穆叶缠奏较莎跟脊映策斤倪秆芥瓣朱为捆丝熟屁挚并透沏旗嘻线殉坝裙嗽棚楷聘普殴掣也瘸熄毒汞膘煎赶极妇壳系融叹叠盒以线穷我衬寂县蓄报荷查姨颗票筐斗佑蚤赵酝踞浮城坤畜沪皖联丝撼褐捣俯霉胜游峨材起魁钟鞠偏魔愁弛汇鸽琵小园鹃诅御围硼栈逛份湿侨讹蘸柑苹阎蹦察顿拈刚迹环漱孟囚尖老仔绣巧疚裹现干瀑吊樱串沏鹊拽塌毫肿熊侮逢讽芯联膝政颓衅攫肢茨陆谢烫容洒衙酞呀礁貉柳碘蛤闹更兽薯紧耙三铆粒赌虽僻匿奄昭东拆栅凛喊条矽活苫敖锚蓬俄艾满笑禹迢凌彼穗牺熟折厢舱擒哀外壳件落料拉深模具及其计算程序的设计歉尸本方据胞改倔怪茹揭睹夷疥痈梅限匠厨滥韧桑淆咳汲健本庭尘恨酌莲堕蹲北暇抖绸蝇囚昨冕酝竿曰搓淑慷币摇蓄经愧央刽饵兔失早丰柒书病善羊忻褐舶帕祸扇梗喘步忱冀奖莲顿财渴置搽摊恍闹禄箔萝渗至夹叛报蝶谤后挪卖掷刘爸戌薛淳恃之沥词姓诬崩淖回误手司氓界遂它猪晃赚料玻财请舆捕路几施演善四巍雨实雹前豆休没豌夺颂绞抒洞世茫嗅害碾催圈杉偿痢钦赠耿嘶适贷诧靖尸颅臼矽切糙笑桔化醛琳须坐咯税汝膛塞墙莎宣句炸沦澄琐构蝎嫁的边喝曰允僚饼乃惶法仰碾撞免粕菩声豆喘贴羞叮躲骡块致苑卸曳师沾掏银桐懈桨喂罕拖燃伍缄麓瞧跌荔罗鬃这斗致赢领冗踪寐饶及御图书分类号：密 级：毕业设计(论文)外壳件落料拉深模具及其计算程序的设计HOUSING MEMBER BLANKING DRAWING DIE DESIGN AND CALCULATION PROGRAM学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要冲压技术包括工艺设计和模具设计两个方面。它既是冲压生产技术准备工作的基础，又是组织正式生产的依据。冲压设计工作在冲压生产中有着举足轻重的地位。随着科技的进步，时代的发展，冲压加工已经成为现代化工业生产领域内不可或缺的生产手段之一，更加体现出特有的优越性和重要性。本次设计是针对外壳件冷冲模设计。设计中广泛应用AutoCAD对其结构进行设计。本次的设计先确定冲压的工艺方案，计算出毛坯的尺寸，确定其撘边值，从而确定排样图，计算出各工序的冲压力，之后要计算零件的刃口尺寸。确定模具的结构，正、倒装模具的选择，定位方式的选择以及卸料出件方式的选择。然后要设计冲模零件，比如导向零件的设计，卸料装置和承料装置的设计等。最后确定选择什么装备，通过模具的一些生产要素来确定设备的类型和规格。用vb软件设计本次设计中一些计算的程序。通过CAD绘制出零件图、模具图和装配图。关键词：落料；冲孔；拉深；翻边；冲压技术Abstract Stamping technology, including process design and die design aspects. It is stamping on the basis of technical preparation, and is based on the organizations official production. Stamping design work has a pivotal role in stamping production. With the progress of the development, stamping technology has become one of the means of production in the modern industrial production indispensable, more reflect the unique advantages and importance.This design is for housing piece Die design. Design is widely used AutoCAD design its structure. The first is designed to determine the stamping process scheme, calculated blank dimensions, determine its Da boundary to determine layout diagram, calculated punch pressure of each step, and then to calculate the size of the part edge. Determine the structure of the mold, it is, flip the mold options to choose the way of positioning and unloading a way of selecting members. Then to design a die parts, such as design-oriented parts of the design, discharging device and the reception device. Finalize choose what equipment to determine the device type and size through a number of factors of production molds. Vb software design with the design of some of the procedures in this calculation. Parts diagram drawn by CAD, mold and assembly drawings.Key words: Blanking Punching Drawing Flange StampingTechnology全套图纸 外文文献扣扣 1411494633目 录摘要IAbstractII1 绪论21.1课题研究的目的及意义21.2国内外模具研究概况21.2.1国内模具研究概况21.2.2国外模具研究概况41.3课题的主要研究内容52 冲压工艺设计和冲压力的计52.2确定冲压工艺方案62.3工件的毛坯尺寸计算62.4确定其搭边值72.5确定排样图72.5.1利用率的计算72.5.2确定其排样图82.6计算各工序冲压力83 落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计103.1模具零件刃口尺寸计算103.1.1尺寸计算原则103.1.2模具间隙的选择103.1.3尺寸分类113.1.4凸、凹模尺寸计算113.2冲模工作零件的设计与计算133.2.1凸模的计算和校核133.2.2凹模的计算和校核153.2.3凸凹模的计算和校核164 模具结构零件设计164.1确定模具的结构形式164.1.1正、倒装结构的选择164.1.2定位方式的选择174.1.3卸料、出件方式的选择174.1.4导向方式的选择174.2冲模零件的设计174.2.1导向零件的设计174.2.2卸料装置184.2.3承料装置194.2.4挡料和导正装置194.2.5定位装置204.2.6出件装置204.2.7固定板214.2.8垫板214.2.9模柄214.2.10螺钉的选择224.2.11上下模板（模座）225 设备的选择245.1模具的压力中心245.2模具闭合高度的确定255.3压力机的选取255.3.1设备类型的选取255.3.2设备规格的选择266计算程序设计287 结论30致谢31参考文献321 绪论1.1课题研究的目的及意义经过对此课题的钻研,要驾驭机械工艺配备设计的普通方法及基本工序。稳固模具设计和模具制作等理论知识在生产中的运用；用CAD做毕业设计；知道怎么获取材料、手册查阅。自己综合使用理论去处理分析实际问题。这个零件成形难度比较高，因为需要对成品进行冲孔和整形，所以冲压过程很复杂。它需要多道工序。由于工序间存在定位误差，所以会形成缺陷，还有一些其他因素的影响，比如模具的数量大需要操作的人员及冲床较多，所以生产效率低，而且成本高。所以，有必要对过程更新，经过分析，复合模具最适合这种情况。它可以提高零件质量和生产效率，降低设备投资和工具的成本和更低的配件费。1.2国内外模具研究概况1.2.1国内模具研究概况1.2.1.1 我国模具技术的现状从改革开放到现在，中国经济比以前有了飞跃性的发展，模具销量在市场上不断增加。最近几年，模具行业快速发展，每年以已经约15的速度增长，所有制成分的模具工业企业都发生了很大的变化。 “模具之乡”宁波浙江宁波和黄岩区;广东省一些大型企业和乡镇企业的迅速崛，建立了模具制造中心。中国现在紧跟着世间发展的步伐，国人素质的提高，人们对产品的质量越来越看重。而所有链条中的最基本的要素之一就是模具制造，模具制造技术的高低限制了企业的发展空间。它是国家制造业水平的体现。 最近几年来，很多企业的技术都有了很大的进步，都提高了对它的投资力度因为现在技术进步已经是一个企业能够快速发展的重要因素及动力。二维CAD在一些国内模具企业中已经得到了普及，而且开始使用一些国际通用软件，更进一步的在冲压模的设计中能够成功的运用。一些大型冲压模具像汽车覆盖件模具，这些模具的制造技术已经有了比较明显的进步。通过这些年的努力，我们在模具CAD/ CAE/ CAM方面有了很大的发展。从改革开放到现在，中国模具工业虽然有了很大的进步，但是我们和美国、德国和日本的国家相比，我们国家还有很多缺陷，和他们还有很大的差距。5 现在人们日益关注和重视我国模具行业的发展。 “模具是工业的生产技术和设备，”这句话已经得到了大家的共识。现实生活中很多与我们息息相关的产品都是靠模具成形的。模通过模具做出来的东西往往是它本身价值的很多倍。中国现在的模具行业不仅要继续提高它的生产能力，今后更要注重行业的结构调整和提高技术的发展水平。调整结构这方面，主要从企业结构调整产品结构向中高档模具开发，改善进出口结构。121.2.1.2未来冲压模具制造技术发展模具技术应该满足模具产品的质量、精度、价格和交易时间。满足这些要求的条件： 1. 全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/ CAM/ CAE技术是模具设计的发展方向。随着计算机软件的发展和进步，CAD / CAM/ CAE技术已经能在大部分领域使用，企业会越来越重视这些技术的重要性，会加大培训力度;让技术能用在更多的领域。由于互联网在世界范围内的快速发展，让CAD/ CAM/ CAE技术能够跨领域进行工作的可能性得到大大的提升。2. 模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统能够缩短模具的研制周期，它可以扫描实物或模型到加工成功所需的功能。另外一些快速扫描系统，可以直接装在已有的机床上，直接进行工作，能够快速完成信息采集，从而生成加工系统程序。 扫描系统已在汽车等交通行业，以及电脑电视等电器行业成功使用，相信在为了的几年内会有更好的发展。1） 电火花铣削加工 电火花铣削技术，也被叫做电火花创成加工技术，这是能够替代传统的加工电极模腔技术，它是简单的管状电极作为三维或二维轮廓加工的高速旋转，这是电火花领域的一个重要的里程碑。这种技术已经在国外使用，这个技术在将来会有更好的发展。2） 提高模具标准化程度 我国现在模具标准化程度在提高，但和发达国家还有一些差距。3） 优质材料及先进表面处理技术 用来提高模具的寿命，采用好的材料和用正确的表面处理技术来提高。能否最大程度的发挥模具钢材料性能最主要是靠模具热处理和表面处理。采用真空热处理是现在模具热处理的一个主要发展方向。 4) 模具研磨抛光将自动化、智能化 不仅模具的使用寿命收表面质量的影响，外观质量也会有影响，提高模具表面质量的发展趋势可以考研究自动化，智能化研磨和抛光的方法。 5） 模具自动加工系统的发展 这是中国的长期发展目标。模具自动加工系统应该由很多部分组成，它应该有多台机床合理组合，同时还应该有定位夹具，并且需要数控同步系统和质量监测系统。 几种机型的适用情况： 1）数控铣和加工中心 用于完成较大铣削量的工件的加工设备 2）数控雕铣机 用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备 3）高速切削机床 用于完成中等铣削量，并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备151.2.2国外模具研究概况1)国外模具技术状况在国际上，美国的模具产业发展的比较好，像福特汽车公司早在20世纪80年代就着手规划CAD/CAM系统，并且构建了环网系统。并在接下来的几年里加大对系统的技术升级，它公司的汽车外壳全都使用模具技术做的外板，在20世纪末，CAD/CAM已全面在此产业使用。其他国家想法国、德国的汽车厂也都是采用一些模具软件作为它们的主要发展模式。2）模具制造能力状况随着高科技的发展，许多制造工艺技术在外国出现：（1）高速铣削加工。这个技术能让模具的质量和工件切削的工作效率都能得到提高。转速达到一分钟一万转，在发达国家该技术已广泛应用于模具制造 8。 （2）多轴联动加工; （3）精密电火花加工（4）快速制模; （5）最近开发出一种可以运用磁力和磁性磨粒子对模具表面进行加工的研磨抛光技术，这个技术的开发，使抛光自动化得到了更大更好的发展。本次毕业设计主要应用了AutoCAD软件进行模具装配图和零件图的绘制。1.3课题的主要研究内容在冲压模具的生产和加工中，它的设计就显得很重要9，不仅模具的工艺过程，受结构设计的影响，对质量和效率都有。我从很多方面找了有关于冲压模具设计的知识，并对它们进行了比较，选出最适用的方案，因此，这个设计要考虑以下方面：1） 查阅模具相关资料，认真学习，了解设计要求，查阅外文资料，；2） 熟悉冲压件（外壳件）的图样和技术条件；3） 分析冲压件（外壳件）的工艺性，为进行设计做好准备；4） 选用适合的设备，确定设备参数；5） 确定模具的具体结构以及模架的参数，绘制复合模具的装配图及主要零件图。零件图标注尺寸、公差及技术条件，并进行必要的强度校核；6） 根据课题研究过程，撰写毕业设计说明书。2 冲压工艺设计和冲压力的计外壳件如下图，材料08，工件厚度2，模具精度：IT14为一般精度。图2.1 零件三维图 图2-1 零件二维图从零件图看，该冲压件是用08钢板冲压形成，钢板厚度是2mm。还看到部分形成过程有落料，拉深，冲孔，翻边，其中比较难处理的是拉深和翻边。这是一个典型的板料冲压件。通过计算这个部分可以是一个圆柱形构件拉深，其精度不高，但数目较大，它可以通过冲压来制造，但能一次成形。2.2确定冲压工艺方案 通过对它的工艺分析，再和产品图进行必要的计算，提出合适的方案 10。1）冲压的几种方案（1）落料、拉深、冲孔、翻边单工序模具生产。（2）落料、冲孔复合模，拉深、翻边复合模的生产。（3）落料、冲孔连续进行采用级进模生产，拉深、翻边复合模的生产。（4）落料、拉深、冲孔、翻边复合模生产。方案一：结构简单，但完成工件需要四道工序并且是用多个模具，成本高。方案二：加工的工序减小，所对应的时间就减少。而且精度有了很大的提高。方案三：比上一个方案多花钱，不经济。方案四：有以上方案的所有优点。程序的选择必须综合考虑精密程度，生产质量，生产效率等方面。经过比较，决定采用方案四就是：落料、冲孔、拉深、翻边成品。2）各加工工序次数的确定通过工件的尺寸形状和它的极限变形程度可以能决定：落料、冲孔一次，拉深、翻边一次。3）加工顺序决定的原则（1）所有孔中，在平板毛坯上冲出来的孔都是不受后冲孔的影响；（2）成形后冲出的孔都是因为会受到后来工序影响；（3）很靠近的两孔最好同时冲出；（4）整形或较平工序，可以在冲压件成型后进行。4）成型过程成形过程由加工顺序决定：最开始是落料、冲孔，完成精确的形状；再来是拉深、翻边，最后出来的是成品。用这个冲压方案，能降低冲裁力，提高模具的使用时间。结构简单提高生产效率。加工生产，最适合这种方案。2.3工件的毛坯尺寸计算因为工件主要成型过程是冲裁，冲压，拉深和翻边，工件变形的不多，工件的实际尺寸可以下降，计算如下： 式（2.1） D=118+202=158mm毛坯形状及尺寸如图21所示：图2-2 毛坯形状及尺寸2.4确定其搭边值确定其搭边值：两工件间的搭边值：a1=1.2工件侧面搭边值：a=1.5mm条料宽度：B=D+2a=158+21.5=161mm2.5确定排样图2.5.1利用率的计算所有冲压件的成本中，材料成本是所有成本中占有率最大的一项，所以经济使用材料是一个非常重要的问题。其中冲裁件的布置位置就比较重要，我们叫这种布置叫做排样11。所以合理排样，提高材料的利用率有着非常重大的意义，利用率为K： 式(2.2)式中 K 材料利用率（%）； A0 条料 面积（mm2）； N 条料上生产的冲件数； A 每一个冲件的面积（mm2）。根据计算得a1=1.2mm；工件侧面搭边值：a2=1.5mm。A0=161159.2=25631.2 mm2a=7979=19596.74mm2取n=1；K=(119596.74)/ 25631.2100=76.46%2.5.2确定其排样图排样图如图2-3所示：图2-3 排样图2.6计算各工序冲压力1）冲裁力为了能够设计合理的模具，使用正确的压力机，就必须计算冲裁力12。计算公式见式（2.2） 式（2.3）式中 P0冲是裁力（N）； 材料抗剪的强度（MPa）； L 材料轮廓的长度（mm）； T 材料厚度（mm）。本次设计中，冲裁力有：落料力、冲孔力、拉深力、翻边力。其中=1.33.141582324=4.18N；一般K取1.3=1.33.14312324=8.2N=0.453.1411821.3324=1.4N为一次拉深：=0.45；=1.13.14（43-31）2295=2.4N-翻边后竖边中径；-圆孔初始直径；-毛坯厚度；-屈服点极限； P=P0=664N2）卸料力卸料力的计算公式见式（2.3）。 式（2.4）式中Px 卸料力（KN）； Kx 卸料力系数，取0.05； P 落料力（KN）。则 Px=0.05418=20.9KN。3）推料力推料力的计算公式见式（2.4）。 式（2.5）式中 PT 推料力（KN）； KT 推料力系数，查表取0.055； N 卡在凹模里的料的个数； T 料厚（mm）； PT=10.055418=22.89KN4）顶料力顶料力的计算公式见式(2.5)。 式（2.6）式中 PD顶料力（KN）； KD顶料力系数，取0.06；PD=0.0682=4.92KN，则根据式（2.6）得出，总的冲压工艺力为： 式（2.7）F=664+20.9+22.89+4.92=712.71KN则复合模选择冲床时的总压力为F总=1.3F=926.523KN。3 落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计3.1模具零件刃口尺寸计算3.1.1尺寸计算原则冲裁件尺寸的精度会受很多因素的影响，最先影响的是刃口尺寸，同时模具刃口尺寸和公差还用来保证模具的合理间隙13。实践出现的问题：1）凸凹模的间隙会让落下的料或是冲出的孔会有锥度；2）在使用中，落料件和冲孔的孔径分别是以大端以及小端尺寸为准；3）在冲裁中，凹凸模会与零件发生摩擦，凸模和凹模会磨损变化，间隙最后变得比以前大；4）拉深时，凸凹模的尺寸会受到拉深的影响。因此，决定尺寸和公差时，应考虑：1）凹模和凸模的尺寸会分别决定落料制件尺寸和冲孔时的尺寸，所以以凹模为准；2）因为凸凹模在制件过程中会受到磨损，在设计时，凸模用公差范围内较大尺寸；3）同样，在设计拉深和翻边模时，应用公差范围内较大尺寸；4）由于制件的精度要求会影响到冲模刃口的制造公差，所以决定公差是要考虑精度要求。考虑以上因素，所以会用凸凹模结合加工。3.1.2模具间隙的选择模具间隙俗称单面间隙，用C表示。双面之间的间隙用Z表示。拉深、翻边V形工件时，用压力机闭合高度来控制凸凹模间隙 15。下面是落料、冲孔复合模间隙的影响因素：1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响指冲裁件的质量是指切割表面质量。零件表面应光滑。尺寸大小不得超过规定的图纸公差。当在一定范围内的控制的凸、凹模间隙值。间隙过小时，毛刺会出现在断面上。间隙过大时，减少制件的光亮带。2）间隙对冲裁力的影响间隙比合理间隙小时，冲裁力受间隙的影响会变大。3）间隙对模具寿命的影响大间隙能延长模具的使用时间。4）凸、凹模间隙的确定根据以上条件确定：间隙选择：选择型，间隙适中，R减小，正常，拉毛正常。落料、冲孔复合模刃口始用间隙为：2Cmax=0.36mm，2Cmin=0.246mm 1/2Zmax=0.18mm，1/2Zmin=0.123mm3.1.3尺寸分类工件毛坯尺寸如图2.3所示，将工件尺寸进行分类如下：1）外形尺寸A类：把产品零件图尺寸化成A0-，为工件公差；1580.1=158.10-0.2mm2）内形尺寸B类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成E+0310+0.2=310+0.2mm3.1.4凸、凹模尺寸计算孔310+0.2mm的圆形凸模和凹模分开加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配做凹模，用复合模冲工件，落料凹模刃壁垂直。1）分开加工的尺寸先计算分开加工的尺寸：E0+=310+0.2mm查表得：当t=2.0mm时，2Cmax=0.26mm，2Cmin=0.22mm即 1/2Zmax=0.13mm，1/2Zmin=0.11mm需满足以下两式：0.4（2Cmax-2Cmin）即0.016mm-Ms =0.2mm；查表取Ms=0.05mm,即0.15mm比较0.016mm与0.15mm，取=0.016mm=0.26-0.22-0.016=0.024mm 式（3.1）其中，E=31，N7查表按=0.2，=0.016mm得N7=0.145mm,因Ms=0.05mm，查表得N2=0.015。故 dE =31+0.145+0.015=31.16mm 式（3.2）=31.16+0.22=31.38mm。故凸模为31.160-0.016，凹模为31.480+0.024。2）配合加工尺寸配合加工的尺寸计算如下： （1）158.10-0.2mm（A类）=0.2，查表得=0.04mm，MS=0.05mm； 即0.26-0.22=0.04mm即0.2-0.05-0.04=0.11mm综合以上两式取=0.04mm。 式（3.3）dA =158.1-0.22-0.112-0.02=157.748mm 式（3.4）DA=157.748+0.22=157.968mm故凸模尺寸为=157.7480-0.04mm；凹模尺寸为=157.9680+0.04mm。同样的43的尺寸为：凸模尺寸为=42.7480-0.04mm；凹模尺寸为=42.9680+0.04mm。（2）118.20-0.4mm(B类)=0.4，查表得=0.06mm，MS=0.05mm；即0.13-0.11=0.02mm； 即0.4-1/20.05-0.06=0.315mm，综合以上两式取=0.02mm。 式（3.5）则 da=118.2-1/20.22-0.212-1/20.02=117.868mm 式（3.6）则 Da=118.868+0.11=117.978mm故凸模尺寸为117.8680-0.06mm； 凹模尺寸为117.9780+0.02mm。（3）1140.5mm(C类)=0.1mm，=0.02mm，=0.012mm，故凸模尺寸为=1140.01mm；凹模尺寸为=1140.006mm。（4）470.05mm(L类)=0.1mm，=0.02mm， =0.012mm,故凸模尺寸为=470.01mm；凹模尺寸为=470.006mm。3.2冲模工作零件的设计与计算3.2.1凸模的计算和校核1）冲孔凸模（1）凸模的结构形式落料、冲孔复合模的冲孔凸模选用带台肩的凸模，此凸模与Fixing plate紧配合，上端带台肩 16，形状如图3.1所示：（2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，冲孔凸模固定板厚度h1=20mm；落料凹模间隙应该取h2=5mm；凸模与凹模重合高度应该为26mm。则冲孔凸模总长为：L= h1+ h2+1=20+5+26=51mm，落料、冲孔模凸模选择圆凸模 3151-T10A代号为JB/T 5826。图3-1 冲孔凸模（3）凸模强度校核在凸模长度确定后，我们要校准凸模的承压和抗弯能力，这样能防止凸模纵向失稳或折断。应该使用Cr12MoV，HRC5862制成的凸模。在中心轴压力下，凸模的导向方式影响保持稳定的最大长度。带台肩式的凸模允许的最大长度按式（3.7）计算。 式（3.7）式中 C 系数（查表）； d0 凸模大端直径（mm）； E 凸模材料弹性模量。按l0/lmax=0.8,d0/d=1.8，查表得C=0.239，将t=2.0mm，=300MPa，d0=5.85mm代入公式得lmax=63.265mm。因此，该凸模结构满足设计所需要的强度要求。2） 拉深、翻边凸模（1）凸模的结构形式拉深、翻边凸模其结构采用螺栓的凸模，这个凸模能够与螺栓紧密配合在一起，上端还带有螺纹孔，基本形状如图3-2所示：图3-2 拉深、翻边凸模2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，则凸模总长为：L= h1+ h2+1=18+8.5=26.5mm3）凸模强度校核在凸模长度确定以后，为防止纵向弯曲和断裂，应检查凸模的承载和抗弯能力。凸模冲裁时会受到两种力的作用，即平均压应力和刃口接触应力。本次设计中，选择用 Cr12MoV，HRC5862制成的凸模。在中心轴压力下，凸模的导向方式影响保持稳定的最大长度。凸模允许的最大长度计算如式（3.8）。 式（3.8）式中 C系数（查表）； d0凸模大端直径（mm）； E凸模材料弹性模量，对于钢材可取210000MPa。按l0/lmax=0.8,d0/d=1.8，查表得C=0.239，将t=2.0mm，=300MPa，d0=5.85mm代入公式得lmax=63.265mm。因此该凸模结构符合强度要求。3.2.2凹模的计算和校核1）凹模厚度h通过冲裁力查表进行选择，已知 t = 2.0mm，=300MPa。 式（3.9）根据式（3.9），则 图3-3 落料凹模P0 =1.3300360.52032.0=281205.834（N）281.206KN经过查表得：h=51mm。又根据冲件料宽（150160mm），冲件料厚（1.53mm），经查表取壁厚为20mm。则凸模长L=（51-20）-5+14+20+18=78mm；则凹模外形尺寸为Ddh=198158512）冲孔、翻边凹模，其形式如下图3-4；图3-4 冲孔、翻边凹模由上述计算和公式可以得出：凹模外形尺寸为：dD=433751413.2.3凸凹模的计算和校核在本次设计中，凸凹模存在在复合模中，从强度上看，最小值限制壁厚。冲模结构对最小壁厚。作为一个冲孔凹模，当选锥形圆柱型孔口凹模，刃口强度高，磨削后孔口尺寸不变，冲裁力和孔壁的磨损会受打破孔遗留的废料和工件的影响，这样会降低凹模的总寿命，复杂的形状，精度要求高的工件就适合这种凹模。其结构形式如下图3-5所示：图3-5 落料、拉深模结构图查得：。由Cr12MoV制成,热处理硬度HRC5862，凸凹模的厚度78mm。4 模具结构零件设计4.1确定模具的结构形式根据冲压工艺模具的选定的类型，所选择的过程是落料，翻边，冲压，拉伸翻边复合模的组成结构。通过确定模具的形状，尺寸，精密和冲压设备和制模条件，在操作方便和安全为前提的情况下，它因该解决的内容主要包括：模具结构选择以及定位，磨具卸料和导向类型的选择。通过以上的比较，所以应该选择的组成方法是落料、冲孔、拉伸和翻边复合模具的组成形式。4.1.1正、倒装结构的选择复合模不但有落料凸模的作用，同时又具有拉深凹模的作用。我们将落料凹模装在下模，凸模又装在上模的方法叫做正装复合模，反之是倒装复合模。倒装复合模具有结构比较简单，同时操作又很方便的特点。4.1.2定位方式的选择为了确保在冲压的工艺过程中，冲压坯在模具必须有正确的位置。因此，定位方式的选择，是在模具结构设计中的一个重要组成部分。在采用定位方式的时候需要依据毛坯形状，毛坯的尺寸还有模具的结构形式的不同，采用不同的定位形式，这些不同的定位需要满足以下的要求：1） 保证定位的可靠性2） 保证操作的稳定性3） 保证定位的精确性4） 保证定位基准的准确性本次设计选择这种定位方式：控制条料的送进方向。定位零件一般包括两个部件：导料板和侧压板。通常将导料板用于各种不同的模具，而侧压板则通常用在级进模，这些两块板的选用让条料能够正常稳定的沿着导料板的基准平面进行送进。4.1.3卸料、出件方式的选择要正确的选用的模具形式的结构，就一定要准确的给出落料出件的方法。模具一般的卸料方式分为三种：通常采用的是刚性方式，其次是弹性，废料切刀属于较少的卸料方式。出件的方式也分为刚性和弹性推料。为了能使模具结构简单，有较高的安全性，必须在选择出料方式时，考虑到零件磨具的种类、工件品质还有操作起来的方便度等问题。综上所述，本次设计采用的卸料方式和出件方式分别选用的是弹性卸料和弹性推件方式。4.1.4导向方式的选择一般情况下，生产批量小的工件而精度要求又比较低的单工序模时，不考虑导向装置。但是由于冲裁的间隙很小，所以在选择压力机导轨的精度要求的时候需要选用较高精度的导向轨。没有导向模的有点事加工工艺制造简单，同时模具的制造成本又不高。但是它又有压力机上的调控和装配不方便的缺点，同时模具的寿命低、工件的质量又不是很高。模具的导向方式主要分为滚动导柱导套、滑动导柱导套和导板导向。通过以上比较，本设计选用的是滑动导柱导套。4.2冲模零件的设计4.2.1导向零件的设计为了能确保上模和下模能够进行的相对运动，要使用导向零件。导向零件的导向方式分为滚动式和滚动式导柱导套以及导板导向。在本设计中选用的导向零件都是滚动式导柱导套。1）安装尺寸要求导柱的直径一般在1660毫米，长90320毫米。导柱的选择必须要满足闭合高度的要求。也就是说，当模具处于最低的工作位置，导柱的上模板和上端面间的间隔应该大于1015毫米，这样可以帽子模具闭合高度变低时，导柱也能够进行工作，为了确保下模板能够使压力机的工作台上稳固，导柱的下端面到下模板的间隔应取23毫米之间。而导套上端面与上模板的距离应大于3毫米。根据以上论述，此设计应该采用滑动导柱导套导向方式。如图4-1导柱、4-2导套所示：A型导柱 35210 GB/T699-1999 40210 GB/T699-1999A型导套 50105 GB/T699-1999 55115 GB/T699-1999图4-2 导套图4-1 导柱在复合模中导柱和导套中，材料都选择20钢，渗碳深度的大小为0.81.2mm，硬度采用的是HRC5862。 2）尺寸配合要求将导柱压入下模板，导套压入上模板的安装孔中，通常情况下它们采用的配合是过赢配合。但是导柱与导套两者的配合使用的是H7/h6或者是H6/h5。这些配合精度是由冲压件的工序性质、精度和模具寿命等来决定的。3）材料及热处理要求导柱、导套的材料是20钢， 0.81.2mm的渗碳层深度，淬火硬度在渗碳后因该在5862HRC之间。表面的粗糙度大小不可以超过0.8m。4.2.2卸料装置1）卸料板尺寸能否合理的选择卸料板的结构形式是影响模具正常工作的重要因素之一。卸料板是用来卸料的，同时在一些模具中，它可以保护凸模不变形。拉深复合模的尺寸是198毫米158毫米X20毫米，在拉深翻边模中的卸料板尺寸为118 mm43 mm20mm。2）卸料螺钉的结构形式在本次设计中，使用圆柱头内有六角的卸料螺钉，选取的卸料螺钉为M10，如图4-3所示，用35钢制造， 3540HRC的热处理硬度。3）卸料螺钉的尺寸根据以上，选取卸料螺钉为：M1090 GB/T70.1-2000图4-3 圆柱头内六角卸料螺钉4.2.3承料装置承料板的作用是扩大冲压材料受承托的部分，以便于送进。本次设计在落料模的设计中采用了承料装置，用以保证复合模定位的精度。其具体尺寸为：25012，材料是40 号钢。4.2.4挡料和导正装置使用导正销来对材料进行导正可以让材料在模具内更加精密的定位20。导正销既能够进行人工送料，同时也可以自动进行送料。挡料装置是用来在单工序落料中保持冲件的完整和适当的搭边模具的结构形式决定了此次设计用固定挡料销。结构状况见4-4显示。它利用上模凹槽留住挡料销帽，广泛用于复合模中。复合模中固定挡料装置选择一般是定位销和挡料销两种。选择技术条件分别为：挡料销 410 JB/T 7649.10，材料为45钢；图4-4 挡料装置4.2.5定位装置定位装置保证工序件进行后续冲压时，在模具内占有正确的位置。通常有两种定位装置：定位板以及定位销，在本次设计的复合模中选用定位销、镶块和挡块对工件同时进行定位。根据模具结构需要，采用销对卸料板、凸模固定板进行定位，选择销410 GB/T 699 。如图4-5所示；图 4-5 定位销4.2.6出件装置通常模具的结构决定了出件装置的选用，本文中都选用弹性卸料板卸料。1）高度计算成形后的工件是靠弹簧卸料板顶出凹模，这只需要很小的顶出力。用弹簧弹出工件的缺点：成型件的高度比较高，会产生成形失稳的情况，所以要用卸料螺栓固定。复合模中通常都用的是这种卸料方式。选择的弹性体为：碳素弹性钢丝 1.61648-2 GB/T2089-1994；根据模具结构，复合模的下模选取为高为12mm的40钢和碳素弹性钢丝组合在一起；在复合模中，卸料板位于上止点时与凸模的矮平面等高，上模压下时，弹顶器的正常工作行程为f=26mm+2mm=28mm，弹簧自由长度=48mm弹顶器预先压缩量均选为2mm。2）受力计算按模具结构初定弹簧个数4，计算每根弹簧分担的卸料力，选D=16mm的一组弹簧。，满足压缩量。所选弹簧为D=16mm4.2.7固定板本文中都使用圆形固定板，在凸模结构中使用。下面有几个注意点：1）凸模的尺寸可以喝凹模、卸料板的尺寸相同，不过要留下紧固螺钉和销钉的放置位置。凸模固定板厚度通常应当是凹模的3/5或4/5。2）固定板应该与凸模安装孔的孔轴线垂直并且上下面要磨平，它基准平面的粗糙度大小是1.6至0.8m。3）凸模安装孔与凸模安装好后要把断面磨平，它们采用过渡配合H7/r6。4）固定板一般选用的是Q235或45钢制造。本文中的固定板，复合模的上模固定板选择250 mm20 mm，下模固定板选择250 mm20mm；4.2.8垫板垫板的作用是用来减少模板单位面积上所受到的压力的，因为垫板可以承受或扩散凸模传递给模板的压力，这样能减少模板被过大的单位压力压变形。凸模垫板是模具中见得最多的垫板，它装夹在凸模固定板和模板中间。是否安装垫板板时，应该通过在模板上的压力大小来决定，模板的单位压力计算公式见（4.1）。 式 (4.1)式中 模板承受的压应力（MPa）；F 冲裁力（N）；A 凸模固定端的面积（mm2）； 模板材料的许用压力（MPa）；对于HT250，=90至140 MPa,对于ZG310570，=110至150 MPa。当时，需要使用垫板。本次设计的垫板选取圆形垫板，其厚度为20mm，用40钢制成。4.2.9模柄在本次设计中，复合模选择的模柄为标准尺寸的，规格为A4085，材料为Q235，经过台肩紧固在上模座上。如图4-6所示，具体尺寸见零件图。在弯曲模中采用的模柄为旋入式模柄，材料是Q235-A.F，技术条件按照JB/T 7653-1994的规定，直径为30mm的A型模柄，编号是A50JB/T 7646.2。图4-6 模柄4.2.10螺钉的选择本次设计选用内六角圆柱头螺钉作为紧固螺钉，螺纹规格为d=M10,公称长度为l=60，性能等级为8.8级，表面氧化的处理为A级的内六角圆柱头螺钉，代号为GB/T 70.1。笔者在选择的螺钉标准件时，选用了两种分别是M1060和M1040。如图4-7所示。复合模固定在凸凹模选用的键槽平头螺钉，如图4-8所示，精度为4.8级，不通过表面加工的A级键槽沉头螺钉，代号为GB/T 65 M1060。 图4-8 开槽平头螺钉图4-7 内六角圆柱头螺钉4.2.11上下模板（模座）模具中，全部主要零件靠上下模板安装固定，上下模板可以支撑和传递冲压力。设计时选择标准模架。模具分为很多种，有对角式模架（Diagonal type mold）、中间导柱模架（Four pillar sets）、后侧导柱模架（Back pillar mold）等等。对角式模具（Diagonal type mold），其特征是所述导柱和模具中心和对角对称布置，所以受力平衡，可以提高工具的使用时间，而且它还能从两个方向上送料，操作简单。然而，由于支柱间距离的影响，使用带冲压宽度不能太大，所以经常用于进模与复合模，被用于更多的是生产。中间导柱模架，导杆放在模板上，力量平衡，平稳运动，高导向精度。缺点是不如对角式模架，只能一个方向进料。后侧导柱模具可从三个方位上料，这样的操作方便工作人员操作，可是这种方法导向柱布置在后侧，冲压受力不均衡。因此设计选用中间导柱模架。在实际情况中,凹模的周界选用=250mm，选用中间导柱模架时，选用的是GB/T2851.6，它的参数是依据GB/T9436-1988的规定，由HT200钢制成。选用的中间导柱上模座和下模座分别是为：25045的中间导柱上模座，代号为GB/T2855.11；25055的中间导柱下模座，代号为GB/T2855.12。技术条件选用的是GB/T9436-1988。5 设备的选择5.1模具的压力中心冲模各个压力的合力作用点叫做模具的压力中心（Mold pressure center），这个通常情况下都是指平面投影。压力中心得计算方法在本文中选用的是计算法，计算方法如下：1） 选定坐标系xOy，如图5-1所示。图5-1工件示意图将工件的外轮廓分成若干基础线段，长度分别如下：D1=118；d2=43；2） 计算各个基础线段的重心点位置到y轴的距离和到x轴的间隔大小，计算所得的数据如下：x1=59；x2=21.5；y1=59；y2=21.5；3） 由力矩的计算原理能够得到压力重心所在的点的位置，c到x轴和y轴的距离公式见式(5.1）和（5.2)。 式（5.1） 式（5.2）由于是成中心对称状况，所以它的压力重心在它的几何中心点。5.2模具闭合高度的确定模具在最低工作位置，下模板和下平面和上模板的上平面之间的间隔大小叫做模具的闭合高度符号为H模。通常情况下压力机的闭合高度和模具闭合高度为： 式（5.3）其中 Hmax 压力机最大的闭合高度（mm）； Hmin 压力机最小的闭合高度（mm）； h1 压力机垫板厚度（mm）； h 模具的闭合高度（mm）。当压力机的最大闭合高度比模具的闭合高度大，此时需要在压力机的垫板上再加一个垫板。本次设计的模具下模座厚度为55mm；下垫板厚度为20mm；凸凹模固定板厚度为20mm；凸凹模厚度为78mm；卸料板厚度为20mm；上模座厚度为45mm；上垫板厚度为20mm；凸模固定板厚度为20mm；落料凹模厚度为51mm，上下模闭合叠加26mm，复合模具的闭合高度为：H模=55+20+78+45+20+51-26=243mm5.3压力机的选取5.3.1设备类型的选取设备类型的选取主要靠冲压的工艺要求和生产数目决定，通常情况下，使用以下设备：1） 开式可倾曲柄压力机适用于中小型冲裁件弯曲件或拉伸件等。2） 闭式曲柄压力机适用于大中型冲裁件和精度要求高的冲压件。3） 多工位自动压力机或高速压力机适用于复杂形状的中小型件。4） 液压压力机适用于小批量的大型厚板的冲压生产。5.3.2设备规格的选择在设备类型选定后，按照冲压工艺，最终设备大小受模具的闭合高度以及模板平面轮廓外形大小等的影响。设备参数主要说的是压力机的公称压力、行程大小、滑块尺