方形垫片冲孔、落料复合模设计

四川理工学院毕业设计（论文）方形垫片冲孔、落料复合模设计四川理工学院机械工程学院四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 方形垫片冲孔、落料复合模设计 学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程 班级：2009.4 学号：= 学生： = 指导教师： = 接受任务时间 2013.03.04 系主任 （签名） 院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求内容：方形垫片冲孔、落料复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：中批量要求：要求有摘要（中、英文） 、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。2指定查阅的主要参考文献及说明1） 实用模具设计与制造手册 ，许发樾主编 机械工业出版社 2000.102） 冲模设计手册,冲模设计手册编写组编注 机械工业出版社 1999.063） 实用冲压技术手册 ， 王孝培主编 机械工业出版社 2001.034） 冲压模设计与制造,刘建超 张宝忠主编 高等教育出版社 1999.15） 互换性与技术测量,廖念创等 计量出版社 1998.02 6） 金属材料及热处理,上海工大史美堂主编 上海科技出版社 1980.077） 冲模图册,李天佑主编 机械工业出版社 1995.103进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 收集文献,提出体系架构需求，完成开题报告 2013.03.04-2013.3.162 确定设计方案,完成所有工艺计算，重点解决关键疑难问题并分析 2013.3.17-2013.4.133 撰写论文,完成装配图及零件图 2013.4.14-2013.5.114 校对、修改加工论文及图纸 2013.5.12-2013.5.255 毕业设计修改及提交，准备答辩 2013.5.26-2013.06.21摘 要本设计是对给定的模具产品图进行冲压模工艺分析和模具设计，在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度和精确度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的，并提出了合理的工艺方案和结构形式，介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式，讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算，并选择合适的压力机，设计中主要对模具工作部分尺寸进行计算和主要零部件的设计以及加工工艺的制定。该模具提高了制件质量和生产效率，降低了模具成本，制件质量符合生产要求。关键词：复合模 工艺分析 冲孔 落料Abstract This design is to the product chart which assigns carries on flushes the die mold design and mold design process analysis. In the overall evaluation efficiency, the components ramming technology capability as well as the complex degree and accuracy and so on in many factor foundations carried on the ramming craft analysis and the computation, a reasonable process was proposed. The blanking layout and feeding styles, unloading way and guiding method were introduced, and the main components of the mold design and process technology development .The determination of the clearance between working parts and the calculation of punching and blanking compound die were expounded. This compound die improved product qualities and production efficiency with lower costs. The reliable product quality is achieved.Key words: Compound Die; Process Analysis; Punching; Blanking目 录摘要 ABSTRACT第一章 绪论 1第二章 止动片冲压工艺分析及模具设计 .42.1 设计题目设计一止动片，零件图如下 42.2 冲压件工艺分析 42.3 冲压工艺方案的确定 .42.4 模具结构形式的确定 .52.5 排样设计 52.6 冲压力的计算 .72.6.1 冲压力 72.6.2 卸料力 82.6.3 顶件力 82.6.4 模具总冲压力 82.7 压力中心的计算 82.8 初选压力机 10第三章 模具总体设计 113.1 模具类型的选择 113.2 定位方式的选择 113.3 卸料方式的选择 113.4 出件方式 123.5 确定送料方式 123.6 导向方式的选择 12第四章 模具工作部分尺寸计算 134.1 工作零件刃口尺寸计算 .134.1.1 冲载间隙分析（要改模板） 134.1.2 落料模具工作零件刃口尺寸计算 .134.1.3 冲孔模具工作零件刃口尺寸计算 144.2.卸料装置中弹性元件的计算 .154.2.1 卸料块的设计 .154.2.2 弹性元件橡胶的设计 15第五章 主要零部件设计 .185.1 工作零件的结构设计 185.1.1 凸凹模 185.1.2 落料凹模 185.1.3 冲孔凸模 215.2 其它模具零件结构尺寸 235.2.1 卸料板的设计 235.2.2 垫板设计 245.2.3 固定板设计 265.3 模架的选用 .275.3.1 上、下模座的设计 285.3.2 导柱、导套及模架的选用 295.4 其它标准零件的选用 325.4.1 模柄的选用 325.4.2 导料销 335.4.3 卸料螺钉的选用 335.4.4 定位零件 335.4.4 推件装置 34第六章 压力机的校核 37第七章 模具的装配总图 .38第八章 模具主要零件加工工艺的制定 398.1 落料凹模加工工艺过程 398.2 冲孔凸模加工工艺过程 398.3 凹凸模加工工艺过程 408.4 凸模固定板加工工艺过程 418.5 凸凹模固定板加工工艺过程 428.6 卸料板加工工艺过程 438.7 凸凹模垫板加工工艺过程 448.8 冲孔垫板加工工艺过程 45第九章 结论 46参考文献 .47致谢 48四川理工学院毕业设计（论文） 第 1 页第一章 绪论11 冲压与冷冲模概念冲压是在室温下，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，将材料加工成零件的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲模在现实冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件“一摸一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲模在种类繁多的模具中占有十分重要的地位，是工业生产中应用最为广泛的模具，从产量上看，它占了模具总产量的 30%以上，从产值上看，它占了模具总产值的 50%左右。冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的制件所表现出来的高精度、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。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（占产品成本的 10%30%）等特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。1.2模具工业在当今市场的发展状况和前景：模具工业作为现代社会的一种新兴工业，它能够节约能源、节约原材料以及较高的生产效率，它能够保证比较高的加工精度等特点。模具市场在世界上大部分都是供不应求的，它的市场需求量大致 580 亿至 660 亿美元之间，与此同时，模具工业在我国也迎来了一轮新的发展前景。模具工业在我国最近几年总产值保持 12.5%的年增长率，截止至2006 年底模具产值预计超过 550 亿元。3 模具在现代工业中的地位在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、玩具和日常品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。据国际技术协会统计，2011 年产品零件粗加工的 80%，精加工的 60%都由模具加工完成。四川理工学院毕业设计（论文） 第 2 页1.4 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 四川理工学院毕业设计（论文） 第 3 页第二章 方形垫片冲压工艺分析及模具设计2.1设计零件一方形垫片，零件图如下:图 2-1 为方形垫片制件，材料为 Q235-A，厚度为 2mm，大批量生产。试设计图 2-1 方形垫片零件图相应的模具及其主要的零部件，工件结构分析、工艺分析、模具方案的论证、进行总体结构设计、制定主要件的工艺规程、必须的工艺计算、制造工艺以及一定的技术经济分析等。2.2 冲压件工艺分析（1）材料:该冲裁件的材料 Q235-A 是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。（2）零件结构: 零件结构简单对称，无尖角，中间有一个圆孔，中心孔直径为20mm，满足冲裁孔径 的要求，成型后须保证各尺寸公差要求。孔与m20.1td边缘的最小壁厚为 5mm，满足冲裁件最小孔边距 的要求，满足许用m35.1mintl壁厚要求，因此，该制件具有良好的冲压工艺性，比较适合冲裁。（3）尺寸精度: 零件图上长度和宽度标注了公差要求，由公差表查的要求属于IT14。圆角没公差要求，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。中心孔尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求属 IT12。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。四川理工学院毕业设计（论文） 第 4 页2.3 冲压工艺方案的确定由图 2-1 可知 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:（1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产。（2）落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。（3）中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案（1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案（2）只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。方案（3）也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用方案（2）为最佳2.4 模具结构形式的确定正装式复合模和倒装式结构比较：正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲载件，还可以冲制孔边距较小的冲载件。废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力，有利于凸凹模减小最小壁厚。倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲载件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有力条件，所以应用十分广泛。制件孔边距较大，平直度要求不高，不能使用正装式复合模生产。由以上综合分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产。2.5 排样设计排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。排样的方式有多种多样，如：直排、斜排、直对排、混合排、少废料和五废料等排样方式，由止动片图得，此冲裁件采用直排。排样时工件以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理的确定搭边数值。搭边过大，材料利四川理工学院毕业设计（论文） 第 5 页用率低;搭边过小时，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。根据生产统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高 50以上。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关：（1）材料的力学性能，硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。（2）工件的形状与尺寸，工件的尺寸大或者有圆角半径较小的凸起时，搭边值取大一些。（3）材料厚度，材料厚度大则搭边值大一些。（4）送料及挡料方式，手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。（5）卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且影响冲裁件的剪切表面质量。查冲压模具设计与制造表 2.5.2,确定搭边值:条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为2.2mm和2.0mm从而可计算出条料宽度和送进步距分别为44.4mm和32mm。如图 2-2 所示毛坯排样采用的是条料，且垂直于送料方向的凹模长度大于送料方向的凹模宽度，为降低生产成本，提高经济效益，采用横向手工送料方式，条料的送进方向。图 2-2 方形垫片排样图四川理工学院毕业设计（论文） 第 6 页一个步距内的材料利用率 为.裁单件材料的利用率按2式计算,即（2-%10BLnA1）式中 A冲裁面积(不包括内形结构废料 如图 2-3)； 一个冲距内冲冲裁件数目；1nB条料宽度；L进距。利用 CAD 可计算得 24.38m6所以 %84.6310.59%10nA图 2-3 废料种类图2.6 冲压力的计算2.6.1 冲压力冲压力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。所以，在这里要计算两次冲裁力，再相对比较取最大的冲裁力作为冲压力。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F 一般按下式计算：（2-2）KLt四川理工学院毕业设计（论文） 第 7 页式中：冲裁力（KN） ；FL冲裁周边长度；t材料厚度；材料的抗剪强度（Mpa） 。K系数；系数 K 是考虑到实际生产中，模具间隙的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度等因素的影响而给出的修正系数。一般取 K=1.3。材料 Q235-A 的抗剪强度查表 =350Mpa；材料厚度 t=2mm；冲孔力 ：1F所以 KNKLt 18.573028.63其中 L=62.83mm；落料力 2F所以 KNKLt 59.13024.13.其中 L 由 CAD 周长计算:L=131.42mm；通过以上数据比较分析，这里冲裁力的选取较大的冲孔力 作为冲压力2FF=119.59KN2.6.2 卸料力 从凸模上卸下箍着的的料所需要的力称为卸料力。卸料力计算按式 2.6.3（经验公式）得：FKX(2-3) 式中：卸料力；XFF冲裁力；四川理工学院毕业设计（论文） 第 8 页卸料力系数；XK其值由表 2.6.1 查得 0.05。XK则卸料力： NFX98.5.10.2.6.3 顶件力逆冲裁方向将料冲凹模内顶出所需要的力称为顶件力。顶件力计算按式 2.6.5（经验公式）得：（2-4） )(1FKD式中：顶件力；DFF冲裁力；冲孔力；1顶件力因数；DK其值由表 2.6.1 查得 06.DK顶件力则为： NFD.1)8.579.1(06.2.6.4 模具总冲压力为：KNFDX 17.36.098.5冲总2.7 压力中心的计算模具压力中心就是冲压力合力的作用点。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力与模柄中心线相重合，这时应注意压力中心的偏离不致超出所选用压力机的允许范围。冲模的压力中心按下述原则确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。四川理工学院毕业设计（论文） 第 9 页压力中心如图 2-4 所表示图 2-4 压力中心图由于该冲压件是对称的，所以冲模的压力中心在冲压件轮廓图形的几何中心上（亦就是原点） 。2.8 初选压力机压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 1.11.3 倍，即 KNFPZ52.1708.4)3.1(因此初选压力机为：J2316。四川理工学院毕业设计（论文） 第 10 页第三章 模具工作部分尺寸计算3.1 工作零件刃口尺寸计算3.1.1 冲载间隙分析3.1.1.1 间隙对冲载件尺寸精度的影响冲载件的尺寸精度是指冲载件的实际尺寸与图纸基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两个方面的偏差，一是冲载件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。间隙影响冲裁件尺寸精度具体有以下几种情况：当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在剪切作用下被分离，使落料件的尺寸等于凹模尺寸，冲孔件尺寸等于凸模的尺寸。当间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，冲裁后因材料弹性恢复，将使冲裁件尺寸向实际方向收缩。对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。但因拱弯的弹性恢复方向与以上相反，故偏差是二者的综合结果。当间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，冲裁后，材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体反方向胀大。对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸；对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。3.1.1.2 间隙对冲载力的影响实验证明，随着间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，当单边间隙在材料厚度的 左右时，冲载力的降低不超过 。因此，在正常情况下，间隙%205 %105对冲裁力的影响不大。间隙对卸料力、推料力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。一般当单面间隙达到材料厚度的 左右时，卸料力几乎降到零，但间251隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。3.1.1.3 间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具寿命。刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格制件数表示。总寿命是用模具失效为止的总的合格制件数表示。模具失效的原因一般有：磨损、变形、蹦刃、折断和胀裂。冲裁过程中凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与四川理工学院毕业设计（论文） 第 11 页被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动，附着的部分就产生剪切而引起磨损。这种附着磨损，是冲模磨损的主要形式。接触压力愈大，相对滑动距离愈大，模具材料愈软，则磨损量愈大。而冲裁中的接触压力，即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘接现象。而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之蹦刃。小间隙还会产生凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常破坏。所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减小模具粗糙度值，良好润滑，以减小磨损。3.1.1.4 间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲载件质量、冲载工艺、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲载件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲载力小、模具寿命高，但分别从质量，冲载力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个合适的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 ，最大值称为最大 。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故minZmaxZ设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。3.1.2 落料与冲孔模具工作零件刃口尺寸计算由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类:按凸模与凹模图样分别加工和凸模与凹模配作法。这里采用按凸模与凹模图样分别加工法来进行计算，因为这种方法使用圆形或简单规则形状的工件，因冲裁件此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（1）落料设工件的尺寸为 ，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹0D模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。(3-1)AxA0ma)(（3-2）0minmaxin )(TTZDZDT 四川理工学院毕业设计（论文） 第 12 页（2）冲孔设冲孔尺寸为 ，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺0d寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸加上最小合理间隙值即得到凹模尺寸。(3-3)0min)(TxdT（3-4）AAZxdZA 0minini )(上述试中： 、 落料凹、凸模尺寸；ADT、 冲孔凸、凹模尺寸；d落料件的最大极限尺寸；max冲孔件孔的最小极限尺寸；in工件制造公差；最小合理间隙；minZ磨损系数；x、 凸、凹模的制造公差，可按 IT6 至 IT7 级来选取，也可查表 2.4.1 选TA取，获取（ - ） ， （ - ） 。T4.0maxZinA6.0maxZin由图 2-1 可知，该零件无特殊要求的一般冲孔、落料。外形 mm、 mm 和 R5mm 由落料同时获得，圆孔 mm 由冲孔获得，062.4052.3 21.0查表 2.3.3 得 =0.246, =0.360,则minZmax mZ4.)246.03.(in由公差表查得： mm、 mm 为 IT14 级，取 =0.5mm；R5mm 无公差要求，062.4052. x按 IT14 级，取 =0.5mm； mm 为 IT12 级，取 =0.75mmx1.设凸、凹模分别按 IT6 和 IT7 级加工制造，则冲孔： =（20+0.75 0.21） mm0min)(TdT013.=20.16 mm13.=（ 20.16+0.246） mmAZTA0in)( 02.=20.40 mm2.校核: + Tminax0.013mm+0.021mm 0.114mm四川理工学院毕业设计（论文） 第 13 页0.034mm 0.114mm（满足间隙公差要求）落料：对于外形 mm =（40-0.5 0.62）062.4 AxDA0ma)( mm=39.69 mm025.5（39.69-0.246）0min)(TZDATmm=36.44 mm016.016.校核：0.025+0.016=0.041 0.114mm（满足间隙公差要求）同理：对于外形 mm =（30-0.5 0.52） mm=29.74 mm052.3A021.021.=(29.74-0.246) mm=29.49 mmT3.3.校核：0.021+0.013=0.034 0.114mm（满足间隙公差要求）3.2. 卸料装置中弹性元件的计算3.2.1 卸料块的设计卸料装置一般是弹性的,其基本零件是卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成，弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的 0.60.8 倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定，一般取 0.10.3mm。此，为便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口端面0.30.6。卸料螺钉一般采用标准的阶梯形螺钉，其数量按卸料板形状与大小确定，卸料板为圆形时常用 34 个，为矩形时一般用 46 个。卸料螺钉的直径大小可选 812mm，各卸料螺钉的长度应一致，以保证卸料板水平和均匀卸料。弹性卸料装置依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸较力不太大，但冲压时可兼起压料的作用。 3.2.2 弹性元件橡胶的设计3.2.2.1 橡胶的形状及数量由于橡胶允许承受的载荷较大，安装灵活方便，因而是冲裁模中常见的弹性元件。冲裁中用于卸料的橡胶有聚氨脂橡胶和合成橡胶，其中聚氨脂橡胶性能比合成橡胶优异，所以采用聚氨脂橡胶，形状为圆筒形橡胶，假设数量为 n=43.2.2.2 确定橡胶的自由高度 0H(3-5)工）（ )45.3(四川理工学院毕业设计（论文） 第 14 页mth6231工 作其中： 卸料板工作行程工 作h为凸凹模凹进卸料板的深度，取 1mm1为凸凹模冲载后进入凹模的深度 3mm2t 为材料厚度 2mm m1)56()105(6修工 作工 hH其中： 橡胶工作行程工为凸凹模修磨量，取 5mm修h综合上述， ，取 为 的 25%40工 工H03.2.2.3 确定橡胶的预压缩量 预015%）（预 Hm6.4.0预3.2.2.4 每个橡胶承受的载荷 1F选用四个圆筒形橡胶 NFX24759041四川理工学院毕业设计（论文） 第 15 页第四章 模具总体设计4.1 模具类型的选择冲裁模结构类型很多，按工序组合程度分类，可分为：单工序模、复合模、级进模等。单工序模是指在压力机的一次行程内只完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模，落料模只适用于冲裁精度要求不高，形状简单和生产批量小的冲件。复合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模。它在结构上的主要特点是有一个或几个具有双重作用的工作零件凸凹模，如在落料冲孔复合模中只有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。根据凸凹模在模具中的装配位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模。而其中正装式复合模较适用于冲裁材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲裁制件孔边距离较小的冲裁件。倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利的条件。该生产采用的是大批量生产，生产效率较高。级进模又称连续模，它是一种工位多、效率高的冲裁模。整个冲裁件的成形是在连续过程中逐步完成的。连续成形是工序集中的工艺方法，可使切边、切口、切槽、冲孔、塑性成形、落料等多种工序在一副模具上完成。根据冲压件的实际需要，按一定顺序安排了多个冲压工序（在级进模称为工位）进行连续冲压。它不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完全成形，为高速自动冲压提供了有利条件。级进模有两种典型结构：导正销定位的级进模和侧刃定距的级进模。根据零件的冲裁工艺方案，确定采用复合模。此模具的结构较为简单，降低了模具的加工难度，减少生产成本，提高了生产效益。4.2 定位方式的选择四川理工学院毕业设计（论文） 第 16 页考虑到该制件是大批量生产，要提高效率，就要从某些细节着手。在此，我采用的是活动挡料销进行定位。因为此挡料销的后端带有弹性元件，能自由活动，并且该结构广泛应用在弹性卸料板的结构中。当模具闭合后不允许挡料销的顶端高于条料厚度就采用此结构。4.3 卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲载后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取 。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模)5.02(t的配合间隙应该小于冲载间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料，由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择 ，若t)2.0(弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲载间隙。常用作落料模、冲孔模、复合模的卸料装置。工件平直度较高，料厚为 2mm 相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故采用弹性卸料。4.4 出件方式因采用倒装式复合模生产，故采用上出件为佳。4.5 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小于送料方向的凹模长度 L，故采用横向送料方式，即由右向左送料。4.6 导向方式的选择方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，其对角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸 L一般大于纵向尺寸 B，常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲载模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模四川理工学院毕业设计（论文） 第 17 页具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠，刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向准确可靠、滑动平稳。但只能纵向送料，一般用于单工序模或复合模。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，该复合模采用后侧导柱的导向方式，即方案二最佳。第五章 主要零部件设计5.1 工作零件的结构设计5.1.1 凸凹模零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸凹模强度和刚性，将凸凹模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。凸凹模总长 L：mhhL4.71831432其中 为凸凹模固定板厚度， 为橡胶安装高度， 为弹性卸料板厚度， 为凸凹1h23 4h模凹进弹性卸料板厚度。5.1.2 落料凹模5.1.2.1 凹模结构形式凹模的结构形式也较多，按外形可分为标准圆凹模和板状凹模 ，按结构分为整体式和镶拼式。按刃口形式也有直筒形和锥形两种。一般用多采用整体式及镶拼式，根据零件为多种几何形状，整体式适用于小型凸、凹模，镶拼组合式主要用于较大的凸、凹模。根据以上分析应采用整体式，各种凹模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。根据实际生产需要，使用外形为矩形的板状凹模。5.1.2.2 凹模的固定方式凹模的固定方式有三种：第一种是热套和冷压；第二种是低熔点合金，环氧树脂浇注及无机粘接；第三种是螺钉紧固，销钉定位。采用第一种时不易装拆，主要四川理工学院毕业设计（论文） 第 18 页用于冷挤压预应力凹模。用第二种时，其紧固力较小，不易装拆。采用第三种时，紧固力大，定位可靠，通用性较强，装拆方便，适用于各种类型的模具采用，要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具的寿命。根据以上分析应采用螺钉紧固，销钉定位。凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与上模座固定的固定方式。因冲件为大批量生产，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直筒形刃口，该形式刃口强度较高，修磨后刃口的尺寸不变，用于冲裁形状或精度要求高的零件。5.1.2.3 凹模尺寸计算其外形尺寸按相关公式 2.9.3、2.9.4 计算：凹模厚（高）度 （5-1）kbH)15(m所以：=0.4 40 =16kb其中： 查表 2.9.5 可知 =0.4k考虑到推进块的安装空间和运动空间，凹模的实际厚度应增加。取 H=30mm凹模壁厚(5-2)HC)25.1(所以：=2 16 =32C)25.1(m凹模宽度 mCbB94320取 B=95mm四川理工学院毕业设计（论文） 第 19 页凹模长度 mClL10432取 L=110mm所以凹模轮廓尺寸为 ，为了保证螺孔间、螺孔与销钉孔3951之间的强度和模具的寿命，一般开的孔与孔之间的距离根据表 2.9.3 知道销孔与螺纹孔之间的距离不应小于 5，螺纹孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔径值。 、5.1.2.4 凹模材料的选用根据需要，凹模的材料选用 T10A，工作部分热处理淬硬 6064HRC（材料及热处理选用参考表 1.4.4） 。查表 2.9.14 选 M8 的螺钉。凹模板中的孔与孔之间的校核:由表 2.9.3 校核最小的 A 值为 12mm,最小的 B 值为 14mm,最小的 C 值为 5mm,最小的 D值为 12mm,以上的所有尺寸都能符合要求,因此孔与孔之间的距离得以校核。5.1.3 冲孔凸模5.1.3.1 凸模结构尺寸与固定方式落料凸模刃口部分非圆形，为便于凸模和固定板的加工可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的圆形或方形。凸模的固定方式有台肩固定、铆接固定、粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定。台肩固定结构简单，便于装拆，而且能承受较大的冲力；铆接固定与台肩固定的作用差不多，但其不易装拆，准确更换不方便；粘结剂浇注固定主要用语直通式非圆形凸模；根据以上分析应采用台肩固定。5.1.3.2 凸模的长度计算及材料的选用凸模的长度根据模具的具体结构确定，长度根据磨损量及固定板、卸料板厚度等来决定的即： mhL5430221其中 为凸模固定板厚度， 为凹模厚度1h2h凸模材料的选用：根据需要选用 T10A,工作部分热处理淬硬为 5862HRC。5.2 其它模具零件结构尺寸5.2.1 卸料板的设计卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的 0.60.8 倍，四川理工学院毕业设计（论文） 第 20 页即 H=0.630=18，卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定取 0.15，其轮廓尺寸为 =110mm95mm18mm，孔与孔之间的距离为根据表 2.9.3 知道销钉孔LBH与螺纹孔之间的距离与凹模的距离不应小于 5，螺纹孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔径值，孔与孔之间的距离不能太近，则会影响模具的寿命，并影响其刚度和强度。5.2.2 垫板设计垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被压挤损伤，是否需要垫板，可按下式校核： y式中：为凸模端面的压应力，MPay为模座材料的许用应力；垫板的形状与凸模固定板和凹模板相同，一般为圆形或矩形，垫板厚度一般为。垫板材料常用 45 号钢（热处理硬度为 ）或 T8A(热处理硬度m103 HRC483为 )。HRC562MPaAPy 74.192.730式中：P 为冲载力A 为凸模最大端面积。而模板材料选用铸铁 HT250， ，则MPaY1409，所以需要加垫板。垫板厚度可以取 ，取 H=8模具垫板。孔与y m124孔之间的距离为根据表 2.9.3 知道销孔与螺纹孔之间的距离不应小于 5，螺纹孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔径值，孔与孔之间的距离不能太近，这样会影响模具的寿命，并影响其刚度和强度。安装垫板的时候要考虑孔与孔之间的刃口配合。5.2.3 固定板设计固定板的作用是将凸模（凸凹模）固定在下模座正确位置上,固定板为矩形或圆形板件，固定板与凸模（凸凹模）为 H7/h6 配合，安装后应将凸模（凸凹模）端面 与固定板一起磨平，装配可通过 2 个销钉定位,4 个螺钉与上模座连接固定,各形孔的四川理工学院毕业设计（论文） 第 21 页位置尺寸与凹模的保持一致,其厚度为凹模的 倍取 （凸凹模8.0624308.H取 0.6，即 ） ，一般开的孔与孔之间的距离根据表 2.9.3 知道销mH18306.孔与螺纹孔之间的距离不应小于 5，螺纹孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔径值。材料选用 45 钢5.3 模架的选用5.3.1 上、下模座的设计模座一般分为上、下模座，其形状基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具工作零件和导向零件迅速磨损。在选用和设计时应该注意如下几点：（1）尽量选用标准模架，对于圆形的模座，其直径比凹模板的直径大对于矩形模座，其长度应比凹模长度大 ，而宽度可以等于或m703 40m3大于凹模板的宽度，但应考虑有足够的安装导柱、导套的位置。模座的厚度取凹模的 倍，考虑受力情况，上模座厚度可以比下模座的厚度小 。1.5 105（2）所选用或者设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，下模座的最小轮廓尺寸应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大 。m504（3）模座材料一般选用 HT200、HT250，也可以选用 Q235、Q255 结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢 ZG35、ZG45.（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为 4 级。（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在以下；模座的导柱，导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装m02.滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为 4 级。四川理工学院毕业设计（论文） 第 22 页（ 6）模座的上、下模表面粗糙度 Ra 值为 ，在保证平行度的前提下，可m8.06允许 Ra 值降低为 。孔距公差要求在 模座的材料选用 HT250。m6.12315.3.2 导柱、导套及模架的选用导柱的标准号为 A 型（GB2861.1-81） ，其尺寸为，导套的准号为 A 型（GB2861.6-81） ，其尺寸为m16028,1025。两者的材料选用：T10A。42,395.4 其它标准零件的选用5.4.1 模柄的选用由压力机的型号 J23-40.可查得模柄孔的直径为 50,深度为 70,由装配要求,选择旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，并加螺丝防止松动，这种模具拆装方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于由导柱的中、小型冲模。5.4.2 导料销两个导料销设在同侧，条料沿着两个导料销确定的直线送进，从右向左送料时，导料销装在后侧；从前向后送料时，导料销装在左侧。由挡料销控制送料步距，在上模设置对应的导正孔，固定在凹模板中。5.4.3 卸料螺钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10mm，螺纹部分为 。卸料螺mM8钉尾部应留有足够的行程空间，卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 1mm，有误差时通过螺钉与卸料板之间的安装垫片来调整。5.4.4 定位零件5.4.4.1 挡料销的选用采用一颗挡料销安装在凹模上。查标准 JB/T7649.10-1994，选取直径为 4mm 的固定挡料销，这种挡料销的固定部分和工作部分的直径差别很大，不至于削弱凹模的强度，并且制造简单，使用方便。5.4.4.2 销钉的选取由凹模周界 选用 的圆柱销，根据模具的实际情况，上模座m125608选用两颗 的圆柱销钉定位，下模座选用两颗 的圆柱销钉定位。58 m805.4.4.3 由凹模周界 选用 M8 的内六角螺钉，根据模具各零件的具体情况，上模座选用四颗 的内六角螺钉固定。下模座选用四颗 的内六角螺钉固定。4M7M5.4.5 推件装置四川理工学院毕业设计（论文） 第 23 页刚性推件装置推件力大，而且工作可靠，应用十分广泛。5.4.5.1 推杆查标准 GB 2867.1-81，选取 A 型标准带肩推杆三件，见图 4-19、4-20、4-21.标记 推杆 GB2867.1-81764A推杆 GB2867.1-8120推杆 GB2867.1-819第六章 压力机的校核6.1 公称压力根据公称压力的选取压力机型号为 J23-16,它的压力为 160KN144.28KN,所以压力得以校核。6.2 滑块行程次数 滑块的行程次数为 115/min.因为零件的生产批量为大批量,又是手工操作送料,速度不能太快。因此，滑块行程次数得以校核。6.3 工作台面的尺寸 根据下模座 ,且每边留出 ,即mBL1028m106,而压力机的工作台面 ,冲压件和mBL0381 BL352废料从下模漏出, 查表附表 1 知：漏料尺寸小于压力机的孔尺寸,故符合要求，得以校核；6.4 滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为 30mm,模柄孔深度为 50mm,而所选的模柄符合要求,则得以校核。6.5闭合高度四川理工学院毕业设计（论文） 第 24 页由压力机型号可知道模具的最小闭合高度 ，最大闭合高度mH160inmH20ax由压力机型号可知道 M=80mm ， =50mm， (M 为闭合高度调节13ax量/mm, 为垫板厚度/mm)1模具的闭高度为：mmH4.196)84.7530(532即 ,所选压力机合适,则压力机得以校核。160.第 7章 冲压设备的工艺参数根据总冲压力 F=136KN,模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，通过校核，查附录表 1，选择开式压力机 J2316.其工艺参数如下：公称压力：160KN滑块行程：70mm滑块行程次数：115 次/min最大闭合高度：220mm最小闭合高度：160mm闭合高度调节量：60mm滑块中心到床身距离：160mm工作台尺寸（左右）：450mm（前后）：300mm立柱间距离：220mm模柄孔尺寸： m503