毕业论文-零件的冲裁工艺与模具设计.doc

目 录1.绪论.31.1 冲压工艺的特点31. 1.1冲压加工的三要素31.1.2冲压生产的特点31.1.3冲压工艺存在的不足之处有：41.2 冲压工艺的分类51.3 课题的内容安排52.零件的冲裁工艺及结构形式52.1课程设计要求52.2零件的工艺性分析72.2.1生产批量7 2.2.2材料7 2.2.3技术要求72.2.4形状、尺寸7 2.2.5尺寸精度及粗糙度要求72.3冲裁工艺方案的确定82.3.1冲裁工序的组合82.3.2零件工艺方案及模具的类型的确定93.结构设计及尺寸计算93.1排样图设计93.1.1排样及送料方式93.1.2排样图113.1.3搭边123.2 冲裁力的计算123.3 推件力和卸料力的计算133.4 压力机公称压力的确定143.5冲模压力中心的确定153.6工作零件的设计与计算173.6.1落料凹模刃口尺寸计算173.6.2 凸模刃口尺寸的计算193.7凹模结构设计203.7.1确定凹模孔口的结构形式203.7.2凹模厚度的确定223.7.3凹模壁厚223.7.4 凹模周边尺寸的确定233.8凸模结构设计233.8.1凸模的结构设计、长度计算及固定方法233.8.2凸模强度校核243.9其它零件的设计243.9.1垫板的采用与厚度243.9.2弹性卸料板253.9.3弹簧的选用与计算253.9.4定位零件设计263.10模架及其零件设计283.11.模具材料的选用293.12.校核模具闭合高度303.12.模具的装配与检测313.12.1模具的装配313.12 .2模具的检测324.总结与展望32致谢34参考文献351.绪论 模具是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家 电和通讯等产品中，60-80%的零部件，都要依靠模具成形，来生产山具有高精度、高复杂程度、髙一致性的制件。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着国民生产的命脉。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表而粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1.1 冲压工艺的特点 冲压是利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力使其产生分离或塑性变形，从而得到一定形状，并且满足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常温（冷态下进行的，所以又称为冷冲压。又由于它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的，比如不锈钢面盆，它是用一块圆形不锈钢板料，在压力机上利用模具对板料加压力而冲出来的。 1. 1.1冲压加工的三要素 1).冲床 供给变形所需的力。 2).模具 冲压所用的用具是各种形式的冲模，冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变形所需的零件。 3).原材料 所用的原材料多为金属和非金属的板料。1.1.2冲压生产的特点 冲压是一种先进的板料加工方法，与其他加工方法（切削）比较，在技术上、经济上有如下优点。 1)它是无屑加工，被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形，不产生切屑,变形中金属产生加工硬化。 2)在压力机的简单冲压下，能得到形状复杂的零件，而这些零件用其他的方法是不可能或者很难得到的。 3)制得的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有一定的精度，具有互换性。 4)在耗料不大的情况下，能得到强度高、足够刚性而质量轻的零件，由于加工过程中不损坏原材料的表面质量，制得的零件外表光滑美观。5)生产效率高，冲床一次一般可得一个零件，而冲床一分钟的行程少则几十次， 多则几百次、千次以上。同时，毛坯和零件形状规则，便于实现机械化和自动化生产。6) 冲压零件的质量主要靠冲模保证，所以操作简单，便于组织生产。 7) 在大量生产的条件下，产品的成本低。 1.1.3冲压工艺存在的不足之处有： 对于批量较小的制件，模具费用使得成本明显增高,所以一般要有经济批量，同时，模具需要一个生产准备周期；冲压生产会产生噪声和振动，劳动保护不到位时，还存在安全隐患；冲压件的精度取定于模具精度，如零件的精度要求过高，用冷冲压生产就难以达到。 总体上看，冲压是一种制件质量较好、生产效率高、成本低，其他加工方法无法 替代的加丁工艺，在机械、车辆、电机、电器、仪器仪表、农机、轻工业、日用品、航空航天、电子、通信、船舶、铁道、兵器等制造业中获得了十分广泛的应用。参照参考文献4可知比例如下表所示。表1.1各类产品中冲压加工零件所占比例产品汽车仪器仪表电子电机电器家用电器自行车、手表比例%60-7070-7585 70-80 90 80 工业发达国家（如美国、日本等）模具工业的产值已超过机床工业，从这些国家钢材品种的构成可着出冷冲压的发展趋势，如参考文献4表1.2所示，其中钢带和钢板占全部品种的67，说明冲压加工方法已成为现代工业生产的重要手段和发展方向。表1.2工业发达国家钢材品种构成钢材品种钢带钢板棒材型材线材管材其它比例50171397221.2 冲压工艺的分类 生产中为满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，冲压 加工方法是多种多样的。但是，概括起来可分为分离工序和成形工序两类。分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等，目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离。成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、缩口等，目的是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性，并转化成所需制件形状。在实际生产中，为生产批量大时，如果仅以基本工序组成冲压工艺过程，生产率可能很低，不可能满足生产需要。因此，一般釆用组合工序，即把两个以上的单独工序组成一道工序，构成所谓的复合、级进、复合一级进的组合工序。 1.3 课题的内容安排 第一章：介绍了冲压工艺的特点、分类及本论文的内容安排。 第二章：介绍了零件的冲裁工艺及结构形式，根据任务要求，提出了不同的设计 方案，选择最佳。 第三章：对结构设计及尺、计算进行分析。包括冲压工艺设计、排样图与定位设计、冲裁力的计算、压力中心的计算和级进模主要零部件的设计要点等。 第四章：对本设计的工作做了一个总结并提出了进一步工作的展望。2.零件的冲裁工艺及结构形式2.1课程设计要求此次课程设计任务要求如下:工件名称：E型硅钢垫片工件简图：如下图所示图1零件图 产品工艺性的分析包括技术和经济两方面的内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否合适冲压件的冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明冲压生产可以取得经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最经济的方法冲压出来，能够做到的，表示该冲压件的工艺性好，反之，工艺性差。 影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点，尺寸大小，设计基准，公差等级和形状位置误差要求，材料的厚度及成形后允许的变薄量，材料的机械性能和冲压性能，在冲压过程中产生的回弹，翘曲的可能性，毛刺大小和方向要求等。这些因素对确定冲压工序的性质，数量和顺序，对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大的关系，因此，在制定冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析，尤其应该注意分析零件在冲压加工过程中的难点所在。良好的冲压工艺性表现在材料的消耗少，冲压成形时不必采用特殊的控制措施，工艺过程稳定简单而且寿命长，产品质量稳定，操作方便等，如果发现零件的工艺性差，则应该在不影响使用要求的前提下，对零件的形状，尺寸及其他要求做必要的修改。2.2零件的工艺性分析 2.2.1生产批量 工件要求大批量生产。 2.2.2材料 硅钢片冲压性能良好，适合冲裁。 2.2.3技术要求 工件除了要求平直度，并且不允许冲裂外，其他的都没有严格要求。2.2.4形状、尺寸材料：硅钢片，零件厚度t=0.35mm 图2 零件尺寸图 2.2.5尺寸精度及粗糙度要求 该零件精度要求不是很高，参照文献1可按IT11IT14级精度计算，且该零件无粗糙度要求。因此采用一般冲压模具即可。不需采用精密冲裁。 2.2.6冲压加工的经济性分析 该零件外形简单，全部由直线组成，形状简单。该零件是中批量生产，故采用冲压模具进行生产可以取得良好的经济效益，可以降低零件的生产成本。根据以上工件的特性，可知该工件冲裁性能良好，且一般冲裁即可满足要求。2.3冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据变压器硅钢片的特点确定冲裁工艺方案。 2.3.1冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所耍求的工序。除最初几次冲程外， 以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定： 1）生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。 2）工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的丁工件尺、公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到 的工件尺、差等级较复合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构，可提裁件精度。 3）对工件尺、形状的适应性工件的尺、较小吋，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常釆用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进 冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形丁件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要 大，但级进冲裁受压机台面尺汴与丁序数的限制，冲裁丁件尺、不宜太大。 4）模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲 裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。 5）操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较闲难，工作安全性较差，级进冲裁较安全。 综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下,模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。2.3.2零件工艺方案及模具的类型的确定 经分析，此工件结构简单，工件的尺寸精度要求不高，形状不复杂，但工件的产量较大，且该零件为单纯落料件，因此不许复杂工序，单工序冲裁即可以完成。为保证较高的生产率，采用弹性固定卸料，活动挡料销定位，使用带料和漏料的冲裁模具结构形式为好。3.结构设计及尺寸计算3.1排样图设计3.1.1排样及送料方式排样是指冲裁件在条料或板料上的布置的方法。工件的合理布置（即材料的经济利用）与零件的形状有密切关系。排样的合理与否不但影响材料的利用率，而且影响模具的寿命与生产率。 排样时应考虑下面两个问题：1. 材料利用率力求在相同的材料面积上得到最多的工件，以提高材料的利用率。一个进距的材料利用率的计算式：2-1式中：-材料利用率 n-个进距内冲裁件数目 b-条料的宽度（mm） h-进距(mm)2.生产批量排样时必须考虑生产批量的大小。决记排样方案时应遵循的原则；保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等，从各方面权衡利弊，以选择出较为合理的排样方案。方案一：釆用直对排根据材料厚度t=0.35mm，参考文献2表3-9可得最小搭边值a=2.0mm,工件间搭边值a1=1.8mm。查参考文献2表3-11得条料宽度公差=0.05mm。 (1)计算冲压件毛坯面积： (2)条料的宽度： (3)进距： (4)一个进距的材料利用率： 方案二：采用直排条料宽度:进距:一个进距的材料利用率： 从材料的利用率和经济效益等方面考虑，应该选用方案一。但是综合零件尺寸形状，中间有更大的空隙用于缠绕线圈，必定导致整体材料利用率较低。以及利用率数值相差不大和送料定位更加方便快捷的需要，最终选择方案二作为本设计的排样方式。条料采用手工送料，弹性挡销来确定步距的大小。3.1.2排样图按零件的不同几何形状，可得出其相适合的排样类型，而根据排样类型又可分为有搭边与无搭边两种。根据零件的形状分析和考虑到冲裁吋的工艺合理性与经济合理性，釆用有搭边的排样方案较合理。 方案一的排样图，见图3所示：图3排样图一方案二的排样图，见图4所示： 图4排样图二3.1.3搭边排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边虽然是废料，但在工艺上却有很大的作用，搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的零件，搭边还可以保证条料有一定的刚度，利于送进。搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，在冲裁中有可能被拉断，使零件产生毛刺，严重时会拉入凸模与凹模间隙之中，损坏模具刃口。搭边值的大小通常与材料的机械性能、工件的形状和尺寸、材料的厚度以及送料和挡料方式等因素有关。硬材料的搭边值比软材料的搭边值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时，搭边值取大些，厚材料的搭边值应収大些；用手工送料，有侧压装置时，搭边值可取小一些。搭边值大小的确记，目前足由经验确定的，实际生产中，考虑材料的利用率，可根据条料的长度作适当的增减。参照文献1根据要求取侧边值取a=2.0mm，零件之间搭边值取a1=1.8mm 。 3.2 冲裁力的计算 在冲裁过程中，冲裁力是随着凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。 用平刃口模具冲裁时，其落料力F1一般按下式计算：3-1式中F1-落料力（N） L-冲裁周边长度（mm） t-材料厚度(mm) -材料抗剪强度(Mpa） K-系数由于K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3.为方便计算，也可按下式：3-2 式中b-材料的抗拉强度该工件材料是硅钢片，它的抗剪强度b=560Mpa，经计算，该工件冲裁周边长度：计算落料力：3.3 推件力和卸料力的计算 冲裁过程中，材料由于弹性变形和摩擦使带孔部分的板料紧在凸模上，而冲落部分的板料紧卡在凹模洞门内，为继续下一步的冲裁工作，必须将在凸模上的板料卸下，将卡在凹模洞口的板枓推出，从凸模上卸下紧着的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；顺着冲裁方向将卡在凹模洞口内的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有时需将卡 在凹模洞口内的板料逆着冲裁方向顶出，这就叫顶件，顶件所需的力叫顶件力。 椎件力、顶件力和卸料力是从冲床、卸料装置或顶件器获得的，所以，选择设备吨位或设计冲模的卸料装置以及顶件器时，都需要对卸料力、推件力及顶件力进行计算。 影响椎件力、顶件力和卸料力的因素很多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件的形状和尺寸以及润滑条件等。大间隙冲裁时，由于板料所受拉伸变形大，故冲裁后的弹性回复使落料件比凹模尺寸小，而冲下的孔比凸模尺大，因此计算：卸料力、推件力都有显著下降，要准确地计算这些力是困难的，生产中常用以下经验 公式进行计算。推件力：3-3卸料力：3-4式中 F- 冲裁力 Kt、Kx-推件力和卸料力系数 n -同时卡在凹模洞口的零件数，可以用求得。式中h-凹模洞口的直刃壁高度查参考文献2表3-8取凹模刃口直壁高度h = 5mm，则n = 5/0.35=14 .由文献2表3-14，当t=0.35mm时,Kx=0.05,Kt=0.063 推件力 卸料力 由于该模具设计釆用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，根据上式计算则有：3.4 压力机公称压力的确定 压力机公称压力必须大于或等于冲压力。由于确定模具结构为单工序落料模，卸料装置为弹性卸料装置，出料方式是下出料。则计算冲压力为： 因计算出冲压力为：50103N 参考材料3 附录3 几种压力机的主要技术参数表,选择开式双柱可倾式J2310压力机，所选压力机的基本参数是：工称压力/KN160滑块行程/mm50滑块行程次数/(次/min)170最大封闭高度/mm255最大模装高度/mm215闭合高度调节量/mm45立柱间距离/mm225导轨间距离/mm垫板尺寸/mm厚度 30孔径 140工作台尺寸/mm前后 200左右 310模柄孔尺寸/mm直径 45深度 65电动机功率/KW1.53.5冲模压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为保证冲模正确和平衡地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线相重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲模和压力机导轨的不正常磨损，提高模具寿命，避免冲压事故。确定复杂形状冲裁件的压力中心和多凸模模具的压力中心，常用下面几种方法: a.按比例画出冲压件形状b.选定坐标XOYc.将工件冲裁周边分成若干基本线段，求出各段长度，并同时求出各段重心。 按比例画出零件行状，选定坐标系XOY，如图所示，因零件左右对称，即Xc=0， 故只需计算Yc，将零件冲裁周边分成L1、L2L6基本线段，求出各段长度及各段的中心位置。参照文献2按照以下方法求得压力中心。图5压力中心计算示意图 L1=18 mm Y1=0 mm L2=24 mm Y2=6 mm L3=4 mm Y3=28 mm L4=20 mm Y4=7 mm L5=10 mm Y5=2 mm L6=4 mm Y6=12 mm3-5计算出的压力中心为（0, 5.8）。3.6工作零件的设计与计算3.6.1落料凹模刃口尺寸计算1）确定凸、凹模刃口尺寸的原则：a、落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于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应比凹模小一个最小合理间隙。b、冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。 c、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，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高23级。参照文献13可知工件尺寸公差应按“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实体方向单向标注，即：落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为零，下偏差为负. d、由参考资料2知计算公式分为三类，如下所示：第一类尺寸：（磨损后会增大的尺寸） 3-6第二类尺寸：（磨损后会减小的尺寸） 3-7第三类尺寸： （磨损后不变的尺寸）3-82） 由图可知，该零件属于无特殊要求的一般落料件.为了便于计算，将尺寸代号表示如下图所示：图6尺寸标示图3） 由IT=12，查参考文献13表3-2 常用尺寸公差表可得各尺寸的公差,和参照资料2表3-7查得磨损系数如下所示： x= 0.75 x= 0.75 x= 1 x= 1 x= 14) 凹模磨损后，变大尺寸为 .根据公式求得：5) 凹模磨损后，变小的尺寸 ,求得：6) 磨损后几乎不变的尺寸C1,求得：7) 凹模尺寸图示如下： 图7凹模尺寸示意图3.6.2 凸模刃口尺寸的计算 以上是落料凹模尺寸的计算方法，相应的凸模尺寸按照凹模尺寸配作即可，需要保证最小间隙数值Zmin .故在凸模上只标基本尺寸，不标注偏差，同时在图样技术要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模尺寸配置，保证双面间隙值为Zmin-Zmax ”。 查参考资料3表3-4 冲裁模具初始间隙值 得： Zmin=0.024mm, Zmax=0.032mm .凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.024mm0.032mm之间即可。 经计算，凸模刃口尺寸确定如下图所示：图8凸模尺寸示意图3.7凹模结构设计3.7.1确定凹模孔口的结构形式 凹模孔口形式有直刃壁形式和斜刃壁形式。直刃壁凹模特点是刃口强度高，修模后刃口尺寸不变，制造较方便简单，但是在废料或冲件向下推出的模具结构中，废料或冲件会积存在孔口内凹模胀力大，增加冲裁力和刃壁的磨损，磨损后毎次修模量较大。斜刃壁凹模孔内不易积存废料，磨损后修模量较小，刃口强度较低，修模后孔口尺寸会变大。下图为凹模刃口的几种形式： a. b.c. d. e. 图9凹模刃口结构形式 其中图a、b、c为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图a、c型，下出件的冲裁模用图b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如300时，刃磨0.1mm时，其尺寸增大0.0017mm,凹模锥角，后角和洞高度h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取1530,2030, h=4-10mm 。综上所述及其对工件孔分析，选择a型凹模洞口，取h=5mm，周边为1mm。最终确定方案如下图所示： 图10凹模刃口示意图3.7.2凹模厚度的确定可按下式计算：凹模厚度:3-10式中：K-修正系数，考虑坯料厚度影响的系数，其值可查参照2表3-24 b-冲裁件最大外形尺(mm） 查参考文献2表3-24查得K=0.35 ，算得：小于最小规定值，故选择H凹=20 mm .3.7.3凹模壁厚凹模壁厚 即刃口到边缘的距离。凹模厚度： 3-11 取C=45 mm3.7.4 凹模周边尺寸的确定3-123-13式中： L凹-凹模的长度 B宽-凹模的宽度 b-冲裁件最大外形尺寸 bl-冲裁件最大宽度尺寸则有： 取L凹=110mm 取B凹=100mm 考虑到尺寸有所增大，参照参考文献3最终确定凹模尺寸为：130mm100mm20mm3.8凸模结构设计3.8.1凸模的结构设计、长度计算及固定方法凸模的结构总的来说包括两大部分，即凸模的工作部分与安装部分。用凸模固定板将凸模连接固定在模板的正确位置上，其平面尺寸除保证能安装凸模外，还应该能够正确安放定位销和紧固螺钉。凸模和固定板之间采用过渡配合，凸模装入固定板后，端面进行磨平。凸模长度L应根据模具的具体结构确定，公式如下： 3-13式中：H1-凸模固定板的厚度（mm） H2-卸料板的厚度（mm） H3-材料的厚度（mm） h-附加长度（10mm20mm）凸模固定板厚度: 取H1=15mm卸料板厚度: 取H2=20mm材料的厚度：取L凸 =50mm3.8.2凸模强度校核一般情况下，凸模的强度足足够的，没有必耍作强度校核，但是对于特别细长的凸模则必须进行凸模承载能力和抗纵向弯曲能力的校核。 (1)承载能力校核冲裁时，凸模承受的压应力c必须小于凸模材料允许的压应力c, 即： 3-14对于非圆型凸模而言， 3-15式中：c-凸模材料的许用压应力，Mpa; F-凸模纵向总压力，N; Amin-凸模最小断面积，mm2;由前面计算：F=5.0104 N Amin=100 mm2故 F/Amin=5.0103 Mpa凸模材料选用 Cr12,参照文献19查得该种模具钢的许用压应力为c= 7350 Mpa ，因为c =5.0103 Mpac，所以强度条件符合要求。3.9其它零件的设计3.9.1垫板的采用与厚度是否采用垫板，取决于模座所承受的应力是否超过模座材料的许用应力而定，当压应力，则应釆用垫板，反之可以不加垫板。3-16式中：F-凸模所承受的压(N) A-凸模与上下模板的接触面积(mm2) -模板的允许抗压强度(Mpa)则 =F/A =5.0104N/100mm2 =5.0103 Mpa，查参考文献7表7-11， =0.91031.4103 Mpa ,即有：，故应当采用垫板。查表可得厚度为8 mm 。3.9.2弹性卸料板常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。弹性卸料装置一般由卸料板、弹簧(橡胶)、卸料螺钉组成。卸料板外形尺寸与凹模外形尺寸一致，卸料板的厚度与制件尺寸和卸料力有关， 一般为：H卸=（0.81）H凹=1220 mm ,取15mm.3.9.3弹簧的选用与计算 卸料采用弹簧作为弹性单元，弹簧的自由高度为： 3-173-18式中弹簧的自由高度（mm）; S工作工作行程与模具修磨量和调整量（46mm）之和。 则 取=39mm。弹簧的装配高度为：（0.850.9）=33.1535.1mm3.9.4定位零件设计 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。模柄的结构形式很多， 主要有：旋入式模柄、压入式模柄、凸缘模柄和浮动式模柄。据实际情况，釆用压入式模柄，它与模座孔采用过度配合H7/m6、H7/h6,并且加上销钉以防止转动。该种模柄可以较好保证轴线和上模座的垂直度，适用于各种中小型冲模，生产中最常见。压入式模柄规格：查冲压模具设计实用手册表5-87，表5-88.为满足模柄与压力机的配合，故采用D=50mm，45钢，热处理4348。所选压入式模柄的结构示意图如下所示： 图11模柄结构示意图2）螺钉与销钉 螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。一般按经验选用。对于中、小型模具螺钉的尺寸可根据凹模厚度选用。螺钉的数量视被紧叫零件的外型尺寸及其受力大小而定，一般采用6个，也可采用4个。螺钉的布置应对称，使紧固的零件受力均衡。冲模上的螺钉常用圆柱内六角螺钉。这种螺钉紧固牢靠，且螺钉埋在凹模内，使模具结构紧凑，外形美观。螺钉拧入最小深度：釆用钢时与螺纹直径相等；采用铸铁时为螺纹直径的1.5倍。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般用两个，多用圆柱销，与零件上的销孔釆用过渡配合，其直径与螺钉的直径相同。若零件受到的错移力较大时，可选用较大的销钉。销钉的最小配合长度是销钉直径的2倍。 上模座和下模座所用的螺钉，査14表9-7得： 上模：型号M855mm下模：型号M870mm 圆柱销【14】表9-27得: 上模座: ：D型销640mm 下模座： D型销650mm3）挡料销 定位零件采用挡料销，挡料销的形式较多，它与条料的进料边一端或与条料上搭边相接触，限定条料在送进方尚的移动距离，主要起定位的作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，根据模具的结构，由于卸料板釆用的是弹性卸料板，所以挡料销釆用活动挡料销，活动挡料销能根据外界条件自由伸缩，比较方便，不用在凹模上钻相应的让位孔。 4）导料销 导料销是对条料或带料的侧向进行导向作用，以免送料偏向的销钉。其结构和挡料销类似可以选用标准结构。导料销一般设两个，并在位于条料的同侧导料销可以设在凹模面上，本设计由于选用弹性卸料板，故最终选用弹性导料销。可以在卸料板结合时不产生阻碍作用。3.10模架及其零件设计对于生产批量大，要求模具寿命长，便于安装、精度高的冲压模具，都应釆用导向装置，常采用的导向装置有：导板式、导柱导套式和滚珠导套式。本设计采用导柱导套式。导柱导套的布置方式常见的有后侧布置、中间两侧布置、对角布置和四角布置等几种。考虑到零件的偏心问题以及大规模生产的需要，再结合送料操作方便的原则，最终选择四角布置的模架布置。容易实现机械化、自动化生产，而且使得凸凹模具有较好的导向作用，减少磨损，增长模具使用寿命。根据冲汛压工序性质工件精度及模具寿命等要求，导柱与导套的配合精度可分为H6/h5 和 H7/h6两种。对于冲裁模，导柱与导套间隙应小于凸、凹模间隙。凸、凹模 间隙小于0.03mm时，导柱与导套的配合取H6/h5，大于0.03mm时,取H7/h6。对于本设计中的硬质合金模具，应取H6/h5的配合，一般模具选取H7/h6即可。导柱、导套既要耐磨，又要具有足够的韧度，一般选用20号钢经渗碳淬火处理，硬度为HRC 5862，渗碳层深度0.81.2 mm。根据参考文献12表4-30可知： 上模座： LBH=280mm260mm40mm 下模座： LBH=280mm260mm45mm导柱： dL=18mm170mm导套： dLD=18mm100mm25mm3.11.模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的以下几点性能。1）应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2）应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3）应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4）应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火变形小的模具钢。3.12.校核模具闭合高度模具闭合高度H应该满足： 3-19式中 Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机J2310，查开式压力机参数表得： Hmax225mm, Hmin135mm,H145mm.将以上数据带入公式7-1，得105H175经计算该模具闭合高度H=160mm，在105mm175mm内，且开式压力机J2310最大装模高度215mm,大于模具闭合高度160mm ,可以使用。模具组装最终效果如下图12所示，详细情况见附图A0（合金模具总装图）。图12合金模具总装效果图3.12.模具的装配与检测3.12.1模具的装配1)将凸模装入凸模固定板，保证凸模对固定板端面垂直度要求，并同磨凸模及固定板端面平齐。把凸模放进凹模型孔内，两边垫以等高垫块，并放入后导柱模座内，用划针把凹模外形画在下模座上面，将凸模固定板外形画在上模座下平面，初步确定了凸模固定板和凹模在模座中的位置。然后分别用平行夹板夹紧上、下模两部分，作上、下模座的螺钉固定孔，并将上模座翻过来，使模柄朝上，按已画出的位置线将凸模固定板的位置对正，作好固定板的螺孔，按凹模型孔划下模座上的漏料孔线。 2)加工上模座联接弹压卸料板的螺钉过孔；加工下模座上的漏料孔，并按线每边均匀加大约1mm。 3)用螺钉将凸模固定板和垫板固紧在上模座并用螺钉将凹模固紧在下模座。注意不要过紧，以便调整。 4)试装合模，使下模座的导柱进入上模座的导套内，缓慢放下，使凸模进入凹模型孔内。如果凸模未进入凹模孔内，可轻轻敲击凸模固定板，利用螺钉与螺钉过孔的间隙、进行细微调整，直至凸模进入凹模型孔内。同时观察凸模与凹模的间隙，用同样的方法予以调整，并通过冲纸法试冲，直到间隙均匀，合格为止。5)冲裁间隙调整均勾后，把上模组件取下，钻、铰定位销孔，配入定位销（销与孔应保持适当的过盈）。下模座的定位销孔按凹模销孔引做，同样配入定位销，保持销与孔有适当的过盈。 6)按装配图装配其他零件，达到技术要求，最后打标记。3.12 .2模具的检测冲模装配前，应该对零、组件进行检查、复查的内容有:1） 冲裁模的刃口部分应锋利,拉伸模的弯曲的工作型面应过度圆滑,表面粗糟度应符合要求;2） 工作热处理后的实际硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求应技术要求的规定;3） 外行的非工作锐边是否已经倒角或导圆;4） 零件不应有沙眼、缩空、裂纹、磨削退火或机械损伤;5） 可卸导柱的椎面与趁套上椎孔的吻合长度面积应不小于80%。4.总结与展望这次的毕业设计是大学四年中的最后一个环节，是对四年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，让我感慨颇深，主要体会有以下几点：1）扎实的基础课，专业课是模具设计的基础。由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。2）理论与实践相结合的重要性以前的学习中，基本上是纯理论的学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。通过向老师们请教，我了解到设计要面向企业，面向市场的原则，毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练，是我们独立工作的前凑，将对我们以后的工作产生深远的影响。3）对模具设计中的安全性，经济性加深了认识在设计工作中，要不断对安全性进行分析，从操作者的角度进行设计，在设计中，需要考虑到模具的成本问题，经济效益是工业生产的前提，成本的高直接决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准件。4）电脑成为设计中重要的辅助工具。由于工件形状复杂，在设计中计算塑件的体积出现了很大的难度，通过计算机辅助绘图和计算才得以解决。另外在绘零件和装配图时采用电脑也更方便快捷。采用电脑处理，精度高，方便快捷，在本次设计时，要求计算机绘图，从而对AUTOCAD的学习有了很大的进展，对WORD等各种文字处理工具有了更为熟练的操作，而模具CAD技术已成为该行业的发展趋势，电脑终将成为设计的必备工具，这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。5）设计态度直接决定着设计质量毕业设计一般时间都足够，但足够的时间不一定都能设计出优秀的模具。这就除了能力水平的问题外，极为重要的一点便是态度问题，作为学生必须要态度谦虚、工作认真、勤学好问、实事求是，才能正确对待设计，才有可能取得设计。即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，如机器损坏或零件老化等一系列问题时，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。随着科学技术的高度发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格低廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；增加设计方面的知识而努力。综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导，为这次毕业设计提供了非常有利的保障。因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。 致谢写到这里，即我的毕业论文将要付梓的时候，想要说的感谢很多，然而我却想借这一席之地说上几句。这篇并不太长的论文，不仅使我想到两个月来的艰辛工作，这几年来的寒窗苦读，更是我人生最重要的一段时间的一个句号。在这段时间里，我从一 个从未离开父母庇护的懵懂少年成长为一个懂得人间寒暑的髙校毕业生，其间的痛苦，悲伤，欢笑，一切的一切在我脑海中还是那么清晰、难忘同时我也受益很多， 大学的磨练，使我成熟稳重了，提高了分析问题、解决问题的能力。模具设计综合了大学所学的各种课程的各方面的知识，如材料力学、工程材料、 模具制造工艺等，使我们将所学的知识运用到本次设计中，也在设计学到更多的知识，重温一遍所学的东西。在这次设计中，我的计算机绘图的水平也大有提高。在此， 我要感谢，感谢给予我精心