上支架-前悬架减震器正冲侧冲模具设计

湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 (设 计) 论 文毕业设计(论文) 课题名称上支架-前悬架减震器正冲侧冲模具设计系 部机械工程系 专 业机械设计制造及其自动化 班 级T1013-6 姓 名刘申葳 学 号36摘 要 本课题最终形成神龙G29及T91，东风D760项目制件中的上支架-前悬架减震器正冲侧冲模具，进行三维数字化设计。 通过其他公司的试验，针对神龙G29及T91，东风D760项目制件，对上支架-前悬架减震器正冲侧冲模具进行计算机辅助设计，实现模具三维数字化设计与虚拟装配。用以指导神龙G29及T91，东风D760项目制件正冲侧冲模具的生产实践，达到提高生产效率、获得高质量产品的目标。就神龙G29及T91，东风D760项目制件模具设计，通过现场调研发现存在如下主要问题：1：模具制造周期长，成本高，人工操作量大，劳动时间长，根据工厂的生产设备，规划出好的生产加工工艺过程，设计出合理的方案，达到降低生产成本，提高生产效率的目的，以方便后面的工艺设计。2：此次生产需要了解产品，对图纸进行深入分析。基于上述原因，对神龙G29及T91，东风D760项目制件正冲，侧冲模具设计研究已势在必行。通过对模具的设计，不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据本公司产品的生产及发展需要，可以建立或完善生产加工工艺流程，从而更大程度上提高模具设计水平，获取更大的经济利益。关键词：正冲侧冲模具 三维数字化设计Abstract This topic eventually become the dragon G29 and T91, dongfeng D760 project parts of upper bracket - front suspension shock absorber are blunt side blow mould, 3 d digital design.By other companies test, in view of the dragon G29 and T91, dongfeng D760 project parts, on the bracket at the side of front suspension shock absorber is blunt blunt mold for computer aided design, realizes the mould 3 d digital design and virtual assembly.To guide the dragon G29 and T91, dongfeng D760 project parts are side blow mould production practice, to improve production efficiency, high quality products.Is the dragon G29 and T91, dongfeng D760 stamping mould design project, through the field investigation found the main problems are as follows: 1: mold manufacturing cycle is long, high cost, large amount of manual operation, work time is long, according to the factory production equipment, planning a good production and processing process, design a reasonable solution, to reduce the production cost, improve production efficiency, the purpose of the design for the back of the process.2: the need to understand products, in-depth analysis was carried out on the drawings.Based on the above reasons, the dragon G29 and T91, dongfeng D760 project parts are blunt, side blow mould design research is imperative.Based on the design of the mould, not only can shorten the production cycle, reduce the manufacturing cost, improve the machining accuracy, extend the service life of cutting tools, and according to the companys products of the production and development needs, can establish or improve the production and processing process, to a greater extent, improve the level of mold design, to obtain greater economic benefits.Key words: side blow mould 3 d digital design目录目录4第一章 概论51.1模具工业的发展与现状61.2 CAD在模具设计中的应用9第二章 工艺分析与模具结构形式设计102.1 工艺分析102.2 制定工艺方案10第三章 工艺计算123.1 冲压力的计算123.2退料力、顶出力的计算133.3降低冲裁力的方法143.4 计算压力中心14第四章 冲压设备选择164.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）164.3 选择冲压设备184.4模具闭合高度校核19第五章 模具结构设计205.1 模具总体结构设计20第六章 模具主要零部件设计236.1 凸、凹模设计236.2凸模结构设计266.3凹模结构设计276.4退料板设计276.5 弹簧的选择276.6螺钉的选择306.7导向零件选择31第七章 模具总图绘制327.1绘制二维工程图327.2三维建模327.3干涉检查、分析32第八章 模具主要零部件制造工艺的编制338.1 上模座338.2 下模座348.3 导柱358.4导套35第九章 结论36致 谢38第一章 概论1.1模具工业的发展与现状 1.1.1 模具工业发展概况模具是制造业的重要基础工艺装备。模具品种繁多，共有10大类，其中冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具、粉末冶金模具、拉丝模具、无机材料成形模具等是最主要的八大类，用于制造业中的几乎所有产品的生产。现代模具制造业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已形成相互依托的关系。一方面，模具是直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备；另一方面，模具生产本身又大量采用高新技术及装备，因此，模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。模具成形零件时实现快速、优质、低耗是国家可持续发展战略的要求。在中国，模具生产长期以来一直被当作产品生产的工艺后方，生产的模具也主要是自产自配，直至1987年，模具才作为产品被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约6000家，总产值约30亿元。经过20年发展，中国的模具工业已有了长足的进步。据不完全统计，现在国内(中未含港、澳、台统计数据，下同)约有模具生产厂点30000家，2006年模具销售额约720亿元。2007年可望有20以上的增长。从20世纪80年代后期开始，中国模具工业发展十分迅速。由于国民经济的发展对模具的需求越来越大，原有的国有模具企业有了很大发展，而三资和乡镇、个体模具企业的发展更为迅速。例如广东省和浙江省，原来模具生产规模不大，在国内未占重要地位，但目前，主要依靠三资企业的广东省和主要依靠乡镇、个体企业的浙江省，其模具年产值已分别占全国的40和25左右。虽然中国模具工业发展迅速，但仍不能满足我国制造业发展的需求，特别是中高档模具，在精密、大型、复杂、长寿命类型的模具仍旧供不应求。由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面中国与国际水平相比尚有较大差距，所以每年尚需大量进口。由于中国模具价格比较低廉，水平也在不断提高，因此出口发展很快。近年来每年出口增长幅度比行业增长幅度大得多。在模具产值产量和进出口迅速发展的同时，近年来中国在模具行业技术进步和模具水平的提高方面也取得了可喜的成绩。现在，我国已能生产精度达到2um的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在2000达lum。在大型塑料模具方面，我国已能生产43英寸(109cm)大屏幕彩电和65英寸(165cm)背投式电视的塑壳模具、10kg大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板塑料模具等。在精密塑料模具方面，我国已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5m的7800腔塑封模具等，精度达到05um的光盘模也已能够生产了。塑料模具的热流道和气辅等技术水平不断提高。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具，高档轿车的部分覆盖件模具也已能够生产了。子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具可与进口模具媲美。国内生产的最大模具单套重量已超过100t。我国模具企业CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、PLM、ERP等数字、化信息化技术的使用面正在不断扩大，水平也在不断提高。目前，我国模具总量虽然已达到相当大的规模，模具水平也已有了很大提高，但在总体上，我国模具生产的商品化、专业化、标准化程度还较低，商品化模具只占60左右，模具标准件使用覆盖率还不到60，专业模具企业只占模具生产厂点的少数，而且装备也比较落后。由于资金缺乏，我国的模具企业大都只能购买较低档的国产设备和来自我国台湾的设备，而少用欧美和日本的高档设备，设备数控化程度远低于国际水平。我国模具设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。1.1.2模具工业未来前景 目前，国内模具市场不断扩大，国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具国际采购的趋向十分明显。因此，展望未来，国际、国内模具市场总体发展前景美好。我国模具工业将会有一个继续高速发展的机遇期。只要我们把握我国重点骨干模具企业(按省直辖市分布)这个机遇期，中国模具工业不但会在量和质的方面继续有一个很大的提高，而且一定会在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制的方方面面取得较大进展。 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。 模具材料、能源、人工费用的不断上涨和模具价格的下降、模具交货期的缩短，这将是今后较长时期内模具企业所必须面对的现实和趋势。我国模具工业总体技术水平欠佳，自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，在中高档模具领域内缺乏国际竞争力的状况，在较长时间内还难以彻底改观。面对这样严峻的形势，依靠技术进步，不断提高管理水平和劳动生产率及努力降低成本才是模具企业的出路所在。 创新是企业的灵魂，是企业前进的引擎，而我国绝大多数模具企业的创新能力薄弱，这也是影响我国模具行业发展的一个重要因素。提高企业的核心竞争力需要创新，提高行业的总体水平更需要创新。技术创新、管理创新、制度创新、理念创新等等，行业发展迫切要求我们加快创新发展的步伐。 人才，特别是高级人才，包括高级技术人员、高级经营管理人才，技师和高级钳工及高级机床操作工的全面匮乏，已严重制约了我国模具行业的发展。这一问题虽然已引起行业、企业以及政府有关部门的重视，并已开始采取了一些措施，但要能满足行业发展需要，恐怕还有待时日。企业的未来取决于人才，行业的未来也取决于人才，因此，加速培养高质量、高水平的人才也必将是一个十分重要的发展趋势。 我们要从模具生产大国向模具生产强国迈进，就必须克服前进道路上的种种障碍和艰难险阻。前途虽然是光明的，机遇也大于挑战，但我们决不能掉以轻心，必须重视困难，看到不足，必须更加努力奋斗。“推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，上新台阶”是我们企业相当长一段时间内的中心任务。行业和企业，都应该围绕这一中心任务开展工作，以使我国模具行业更好、更快地发展。1.2 CAD在模具设计中的应用 CAD(Computer Aided Design),即计算机辅助设计,是利用计算机辅助人们对产品或工程进行设计、绘图、工程分析与技术文档编制等设计活动的总称。模具计算机辅助设计(Computer Aided Die Design)简称模具CAD。它是利用计算机进行模具设计的一项技术。模具CAD系统给设计人员提供了一个高效的设计环境,使人的创造力获得完美的发挥,摆脱了大量繁琐的重复性绘图工作,更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式,从而大幅度地提高了模具设计制造质量,于传统的模具设计是一次重大变革。冲压模具设计是一个复杂的过程,严重依赖于设计者的经验,如何缩短冲压模具的设计周期并提高其设计质量,一直以来是模具工业中的研究重点,采用计算机辅助设计技术,实现CAD与模具设计制造的一体化,既提高了模具设计和制造效率,缩短了模具生产周期,又提高了企业产品的市场竞争力。第2章 工艺分析与模具结构形式设计2.1 工艺分析冲孔件的工艺性是指工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲孔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。而冲孔件的形状特点，尺寸大小，尺寸标注方法，精度要求和材料性能等是影响冲孔工艺性的主要因素。2.1.1冲孔件的形状与尺寸要求 图工件的形状如图所示。需要加工的孔有四个，分别是正面右边的四个正冲的11的孔，以及左侧面的一个需要侧冲的16的孔。冲孔件的形状应尽量简单、对称，最好是由圆弧和直线组成。应该避免冲孔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。冲孔件上的孔与孔径、或孔与边缘的距离b、b1也不能过小， 一般b1.5t, b1t。为了防止冲孔时凸模折断或压弯，冲孔的尺寸也不能太小。2.2 制定工艺方案根据生产加工实际情况，分为四道工序：1. 落料 2. 翻边压筋3. 压弯成型4. 冲孔课题研究的是模具的冲孔工序。加工这道工序的模具是冲孔模，操作简单，生产效率高，冲压精度高，适合于大批量生产。第三章 工艺计算3.1 冲压力的计算为了进行模具设计满足冲压设备，需要计算冲压力，包括冲裁力、退料力、顶出力。3.1.1冲裁力的计算 本模具采用平刃口凸模和凹模冲裁，其冲裁力计算如下式（3.1）： （3.1）式中 冲裁力（N）；L冲裁件的周长（mm）；t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度（MPa）。考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择冲床的冲裁力（N）： =1.3 (3.3)式中 材料的抗拉强度。由于冲裁部分为5个孔，四个正冲的11，一个侧冲16的孔，侧冲的孔是通过吊装斜契机构，所以周长为：mmmm所给材料厚度：t=3.2mm;制件材料为汽车结构钢SAPH440，则=440Mpa由式（3.3）得： =1.3由于此模具采用型号为PFCM 65-16.5-20的吊装斜锲机构，机构工作图如下： 图则35243.49NN;3.2退料力、顶出力的计算 由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分材料会卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为退料力；逆着冲裁方向顶出来的力称为顶出力。影响退料力、顶出力的因素很多，如材料种类，材料厚度，冲裁间隙，零件形状尺寸以及润滑状况等。通常采用经验公式见式（3.4），（3.5）：退料力 （3.4）顶出力 （3.5）式中 F冲裁力（N）；、分别为卸料力顶出力因素，可由文献1中表1-15查得。由料厚为：t=3.2mm;=0.045退料力 =0.04253016.29N=10120 N； =0.0435243.49N=1409.74 N；3.3降低冲裁力的方法 在冲裁高强度或厚度大、周边长的工件时所需的冲裁力往往超过所给的冲床的吨位，为此一般采用如下几种降低冲裁力的方法。1）采用斜刃口模具 在采用普通的平刃口模具冲裁时，其整个刃口平面都同时接触板料，冲裁大型或厚板工件的冲裁力往往很大。若将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度。则冲裁时其刃口逐步切入材料，从而降低了冲裁力。设计斜刃口时，应注意将斜刃对称布置。以免冲裁时凹模承受单向侧压力而发生偏移，啃坏刃口。2）采用阶梯形布置的凸模 在多凸模冲模中，将凸模设计为阶梯行布置，即将凸模做成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而减少总的冲裁力。当 几个凸模的直径相差悬殊时，为了提高模具寿命，避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生的作用而产生折断或倾斜，一般都把小凸模做短些。 3.4 计算压力中心冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲裁时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑快中心重合。对称形状的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心，对于复杂工件或多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，也可以用软件求得。 本零件外形不是规则弧线，手动计算不准确故采用AutoCAD查询命令求得。首先将零件图创建面域，再使用查询命令，选择对象为刚创建的面域，即可求得零件质心，如图3.6所示，0点即为质心： 由于本制件是关于中间对称的，所以压力中心必定在中线：(253016.29*274+35243.49*33)/288259.68=244.53即为O点，如图所示： 第四章 冲压设备选择 冲压加工中常用的机械压力机属于锻压机械中的一类，机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，每个系列又分若干组。在选用时应使冲压设备的类型和规格满足所设计模具和生产的要求。4.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，它能完成各种冲压工序，如冲裁、弯曲、拉深、胀形、挤压和模锻等，是冲压车间的主要设备。曲柄压力机的主要技术参数：1）公称压力 曲柄压力机的公称压力是指滑块离下止点前某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块上所允许承受的最大作用力。例如J31-315压力机的公称压力为3150KN，它是指滑块离下止点前10.5mm或曲柄旋转到离下止点前，滑块上所允许承受的最大作用力。公称压力是压力机的的一个主要参数。2）滑块行程 它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，其大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。例如，冲裁用的曲柄压力机行程较小，拉深用的压力机行程较大。3）行程次数 它是滑块每分钟从上止点到下止点，然后再回到上止点所往复的次数。一般小型压力机和用于冲裁的压力机行程次数较多，大型压力机和用于拉深的压力机行程次数较小。4）闭合高度 它是指滑块在下止点时，滑块下平面到工作台上平面的距离。当闭合高度调节装置将滑块调整到最上位置时，闭合高度最大，称为最大闭合高度；将滑块调整到最下位置时，闭合高度最小，称为最小闭合高度。闭合高度从最大到最小可以调节的范围，称为闭合高度调节量。5）装模高度 当工作台面上装有工作垫板，并且滑块在下止点时，滑块下平面到垫板上平面的距离为装模高度。在最大闭合高度状态时的装模高度为最大装模高度，在最小闭合高度状态时的装模高度为最小装模高度。装模高度与闭合高度之差为垫板厚度。4.2.1冲压设备类型的选择冲压设备类型的选定主要取决于工艺要求和生产批量。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量 。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。在小批量生产当中，尤其是大型厚板料冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时因为受到操作因素的影响而不十分稳定。摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。但是、摩擦压力机的行程次数较少，生产率低，而且操作也不太方便。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。4.2.2冲压设备规格的确定在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。冲压设备规格的确定主要取决于工艺参数及模具结构尺寸，对于曲柄压力机必须满足以下要求：1)所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁模具，其行程不宜过大，以免发生模座与导向装置脱开的不良后果。3）所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。4）压力机的工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有安装固定的余地。一般每边应大出5070mm以上。压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。4.3 选择冲压设备根据所需的工艺力F=288.26KN，模具的闭合高度H=380mm，行程8mm，模具的外廓尺寸为。开式双柱可倾式压力机（部分）参数如下：根据模具尺寸，闭合高度和所需压力，可选型号为JB23-63的开式双柱可倾式压力机：公称压力 630KN；滑块行程100mm；滑块行程次数40/80次/分；最大装模高度400mm；工作台尺寸 570mm860mm。4.4模具闭合高度校核 4.4.1闭合高度冲床的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上、下调节，当滑块在上止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最上位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点位置，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最小闭合高度。4.4.2闭合高度的校核为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，压力机的闭合高度必须满足：-5+10 （4-1）如果模具闭合高度小于冲床的闭合高度，可以采用垫板，其厚度为 ，压力机的闭合高度必须满足：-5-+10 （4-2）其中，-和- 分别为模具安装在冲床垫板上时，冲床的最大和最小装模高度。上式中的5mm是考虑装模方便所留下的间隙，10mm是保证修模所留尺寸。模具闭合高度H=380mm由于闭合高度和机床最大装模高度相近，所以可以不采用垫板，则H1=0因此，根据冲压力、闭合高度、外阔尺寸等依据，选择该设备是合适的。第五章 模具结构设计5.1 模具总体结构设计5.1.1方案分析1）方案一：正冲侧冲间的同步运动，采用机械的特殊形状完成，导板导向，如图2所示： 图2 方案一优点： 运动稳定，效率高。缺点： 导板导向，精度不高。2)方案二：正冲侧冲间的同步运动，导柱导向，如图3所示：图3 方案二优点：可同步，且效率高；缺点：模具体积偏大。3)方案三：正冲侧冲间的同步运动，导柱导向，如图4所示： 图4 方案三优点：可同步，且效率高；缺点：模具内部可能会有少量残余横向力。5.1.2方案比较与选择方案比较：方案一的导板导向精度不够，方案二模具内部受力平衡，效率高，且导柱导向，精度更高，但结构太大。故采用方案三，方案三模具尺寸不至于太大，同时内部力有侧挡销消除。第六章 模具主要零部件设计6.1 凸、凹模设计6.1.1 模具主要零件 凸模 工作零件 凹模镶块 挡料销 导正销 定位销 工艺零件 定位零件 导料销 卸料板 顶件器 卸料、推料 顶杆（顶销） 及压料零件 托杆模具零件 上下模座 支持及 凹模固定板 夹持零件 垫板 行程限位 导柱 辅助结构零件 导向零件 导套 螺钉 销钉 紧固及 弹簧 其他零件 其他6.1.2计算冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差，其双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙好是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的间隙，使冲裁件的断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较高。但分别按质量、精度、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的零件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙值。对于具体选择，在一般条件下我们可以参考经验数据，此外也可以采用经验公式，如式（6.1）。Z=mt (6.1)式中 t材料厚度（mm）； m系数，与材料性能及厚度有关。 当t3mm时软钢、纯铁 m=15%19%铜、铝合金 m=16%21%由于各类间隙值之间没有绝对的界限，因此，还必须根据冲裁件的情况、模具结构、冲压方法以及模具加工方法等因素，酌情增减间隙值，如：（1）对于尺寸精度、断面垂直度要求高的冲裁件，应选用较小间隙值。对于尺寸精度和断面垂直度要求不高的冲裁件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用大间隙值。（2）在同样条件下，非圆形凸、凹模刃口形状比圆形的间隙大。（3）凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。本模具冲裁件材料为08AL t=3.2mm综合考虑各方面因素取 m=1012%由式（6.1）得 Z/2=mt=0.16mm6.1.3尺寸计算原则在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需要考虑下述原则：（1）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（3）在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高34级。6.1.4尺寸计算方法由于模具加工和测量方法的不同，凸模、与凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，基本上可分为两类。1.凸模与凹模分开加工 采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口部分尺寸与公差，它用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，必须满足式（6.2）的条件： （6.2）式中 凸模的制造公差；凹模的制造公差。在落料模设计中设工件尺寸为。根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值。仍然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。2.凸模与凹模配合加工 对于形状复杂或料薄的冲裁，为了保证凸、凹之间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。这种方法的特点是：1）模具间隙在配制中保证，因此不需要校核，所以加工基准件时可以适当放宽公差，使其加工容易。2）尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。因此目前一般工厂大多采用这种方法，但用此方法制造的凸、凹模不能互换。对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而仅是标注基本尺寸，并注明其公差按基准件实际尺寸配做，并用保证应留的间隙值。6.2凸模结构设计6.2.1凸模结构形式凸模的结构形式，主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。常见的圆形凸模结构形式如图6.3所示：图6.3凸模结构形式图中a、c适用的冲裁直径d=12mm，为了避免应力集中和保证强度与刚度方面的要求，而做成圆滑过渡的阶梯形或在中部增加过渡阶段。图b适用的冲裁直径d=830mm。图d适用于冲制孔径与料厚相近的小孔。采用保护套结构可以提高抗弯能力，又能够节省模具钢。图e适用于冲大孔径或落料用凸模，为了减少磨削面积，凸模外径与端面都加工成凹进形状。6.3凹模结构设计由于本模具的特殊性，凹模的工作部位只有5个孔位，所以采用圆形凹模镶块，便于更换，以延长模具寿命。6.4退料板设计退料板一般分为刚性退料板和弹性退料板两种形式：刚性退料板用螺钉和销钉固定在下模板上，能承受的退料力较大，常用于厚板冲压件的退料。其退料可靠、安全；但操作不便，生产效率不高。刚性退料板和凸模的单边间隙一般取0.10.5mm。刚性退料板的厚度与退料力大小及斜料尺寸有关，一般512mm。弹性退料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前可对毛坯有预压作用，冲压后也可以使冲压件平稳卸料。但由于弹簧、橡胶等零件的限制，退料力较小。本模具由于料厚较小，退料力不大，所以采用弹性卸料，用弹簧提供退料力。6.5 弹簧的选择6.5.1 弹簧选择原则弹簧是模具中广泛应用的弹性零件，可用于卸料顶出等工作。模具设计时，弹簧一般按照标准选用。a.选择弹簧的要求1）压力要足够。即 （6.3）式中 弹簧的预压力（N）；卸料力或顶出力（N）；n弹簧的根数。2）压缩量要足够。即 （6.4）式中 弹簧允许的最大压缩量（mm）；弹簧需要的总压缩量(mm)；弹簧的压缩量(mm)；卸料板、顶出器的工作行程(mm)；模具的修磨量或调整量(mm)；一般取46mm。3)要符合模具结构空间的要求。因模具闭合高度的大小，限定了所选弹簧在预压状态下的长度；上下模座的尺寸限定了卸料板的面积，也就限定了允许弹簧占用的面积，所以选取弹簧的根数、直径和长度，必须符合模具结构空间的要求。b选择弹簧的步骤1）根据模具结构初步确定弹簧的根数n，并计算出每根弹簧分担的卸料力（顶出力）；2）根据预压力（）和模具结构尺寸，在标准中初选出若干个序号的弹簧，这些弹簧均需满足最大工作负荷大于的条件。3）根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的=自由高度-受负荷时的高度。并根据负荷行程曲线，分别查出各弹簧时以及计算。对于满足要求的弹簧，为可进行选择的弹簧。4）检查弹簧的装配长度（即弹簧压缩后的长度=弹簧的自由长度-预压缩量）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸，如符合要求，则为最后选定的弹簧规格。6.5.2 退料弹簧的选择1冲4个25的孔所需的退料弹簧1）已计算知F退1=10120N，初步确定n=4F退1/n=10120/4=2530 N2）选用PUR聚氨酯橡胶负荷 F=4.5KN3）=22.05 mm，=5mm，=8mm，=4mm则 =17mm所以可选择为所用退料弹簧。2冲1个32的孔所需的退料弹簧1）已计算知F退2=1409.74N，初步确定n=1F退2/n=1409.74 N2）选用CR氯丁二烯橡胶负荷 F=5.5KN3）=22.05 mm，=7mm，=3mm，=4mm则 =14mm所以可选择为所用退料弹簧。6.6螺钉的选择6.6.1 退料螺钉的选择 选择退料螺钉,性能等级为4.8级，且初选2个卸料螺钉由文献4查表5-8得抗拉强度极限：=320Mpa；查文献4表5-10得安全系数S=1.5；故螺钉材料的许用应力=Mpa=213Mpa查文献4式（5-20）可求螺钉危险截面直径（小径） （6.5）式中 螺钉承受的总拉力；螺钉的许用拉应力。由于 =N=5060N将参数带入式（6.5）有mm=6.27mm按标准选用公称直径d=12mm的螺钉 M12110；螺钉小径=0.85d=10.02mm7.20mm，所以所选退料螺钉满足强度要求。退料螺钉型号 M12110 QM4201-936.7导向零件选择6.7.1 分析对生产批量大，要求模具寿命高，工件精度较高的冲模，一般采用导柱、导套来保证上、下模的精确导向。导柱、导套的结构形式有滑动和滚动两种形式。滑动导柱、导套都是圆形。其加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。而滚珠导柱、导套是一种无间隙、精度高、寿命较长的导向装置，适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具的冲压工作。本模具为汽车左右轮罩落料模具设计，精度要求不是很高，材料硬度不大为铝合金。所以选择滑动导柱、导套就可以满足要求。图6.9 滑动导柱、导套1-下模座 2-导柱 3-导套 4-上模座图6.9为常用的导柱、导套结构形式。导柱的直径一般在1660mm之间，长度L在90320mm之间。按标准选用时，L应保证上模座在最低位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面距离不小于1015mm，而下模座底面与导柱底面的距离不小于5mm。导柱的下部与下模具座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导套的长度L1，须保证在冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材料厚度等的不同间隙配合也稍有不同。6.7.2 导柱、导套选择查文献5标准选择导柱、导套：导柱3个 40 QM1201 材料：20 5560 HRC；导套3个 55 QM1211 材料：20 5055 HRC；第七章 模具总图绘制7.1绘制二维工程图根据前面所计算的模具零件尺寸用AutoCAD软件绘制出模具总装配图，包括主视图、俯视图、剖视图和向视图。同时绘制出上、下模座，凸、凹模，退料板等模具主要零件图，其它标准件按标准选取。7.2三维建模根据所绘制出的二维工程图用Pro/e软件进行三维建模。首先，要对各零件进行三维建模，由于该落料零件的外形不规则，用Pro/e软件直接建模比较困难，这里就将Pro/e软件和AutoCAD软件结合使用。首先，使用AutoCAD软件的三维造型工具拉伸生成实体，保存为sat格式，再输出到Pro/e软件中进行建模操作,特征创建。各零件建模完成后，用Pro/e进行三维装配，生成立体图。7.3干涉检查、分析三维装配完成后，然后再应用Pro/e进行干涉检查,运动分析，消除设计中的误差和干涉，对部分有零件之间有干涉干涉的地方进行修改、调整。保证整个模具各零件之间配合合理、无干涉，能够正常工作。第八章 模具主要零部件制造工艺的编制8.1 上模座图8.1上模座表8.1 上模座加工工艺过程序 号工 序工 艺 要 求10备料铸造毛坯,HT25020热退火处理30粗铣铣上、下面， 40铣四周至要求尺寸，且相互垂直、平行50钳中分划线，钻销孔，螺纹孔，弹簧孔、导套孔60精铣铣键槽，上下面至尺寸要求70镗导套孔、销孔至尺寸要求，8.2 下模座图8.2下模座表8.2 下模座加工工艺过程序 号工 序工 艺 要 求10备料铸造毛坯，HT25020热退火处理30粗铣上、下面40铣四周至要求尺寸，且相互垂直、平行50钳中分划线，钻销孔，螺纹孔，弹簧孔、导柱孔60精铣铣键槽，上下面至尺寸要求70镗导柱孔、销孔至尺寸要求，8.3 导柱8.7 导柱加工工艺过程序 号工 序工艺要求10下料切割棒料，20钢20粗车车两端面，车外圆，留0.60.8mm余量30热渗碳0.61.2mm，淬火处理5560HRC40磨磨外圆至尺寸要求8.4导套8.7导套加工工艺过程序 号工 序工艺要求10下料下料，20钢20车车端面、油槽，钻孔