模具0722 陈庆(定稿）.doc

南京化工职业技术学院毕业设计（论文）装饰牌零件冲压模的设计姓 名 陈 庆 所在系部 机械技术系 专业班级 模具设计与制造0722 指导教师 杨 素 萍 2010 年 1 月南京化工职业技术学院毕业实习（报告）毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：装饰牌零件冲压模的设计指导教师：杨素萍职称：副教授类别：毕业设计1、设计（论文）的主要任务 1) 设计一张落料、冲孔、拉深模的总装图，和若干张零件图。2) 利用cad技术对模具总装配图进行造型设计3) 编写设计说明书及作业指导书4) 学会查阅模具设计、制造、模具材料等手册5) 在设计过程中，复习在校所学知识2、设计（论文）的主要内容1) 设计一套落料、冲孔、拉深冲压模2) 设计一张落料、冲孔、拉深冲压模的总装图，和若干张零件图，并对装配图进行造型设计3) 编写设计说明书4) 编写工作零件的机械加工工艺过程卡片5) 编写模具装配工艺、模具操作使用安全规程等作业指导书3、设计（论文）的基本要求1) 装配图应清楚表明各零件之间的装配关系，动作过程、配合尺寸精度、零件数量、序号、零件的材料等要求。2) 零件图应清楚表明尺寸精度等级、表面粗糙度、材料热处理3) 模架要求按标准选用4) 设计说明书应条理清晰、计算准确、详细。5) 零件工艺过程设计必须保证质量、注重经济成本、方便加工，工艺过程要规范、详细。4、主要参考文献1) 徐政坤主编，冲压模具设计与制造，化工工业出版社，2003.72) 刘建超主编，冲压模具设计与制造，高等教育出版社，2004.63) 郭铁良主编，模具制造工艺学，高等教育出版社，2002.75、毕业设计（论文）时间安排1) 2009年11月30日以前查阅资料、并对相关内容进行整理（电子档）2) 2009年12月1日2009年12月5日：中期检查3) 2009年12月6日2009年12月25日：完成设计并撰写设计报告4) 2009年12月26日2010年1月4日：修改设计报告并定稿装订，准备答辩5) 2010年1月7日：毕业设计答辩备注iii附：装饰牌的零件图材料为h62，厚1mm，大批量生产目录毕业设计（论文）任务书i目录iii1 概 述11.1 冲压模具设计与制造的概述11.2 cad软件的概述31.3 毕业设计的概述52 装饰牌模具设计的工艺分析和工艺计算62.1 零件的工艺分析62.2 模具类型的确定72.3 盒形件拉深坯料尺寸的确定82.4 搭边值的确定92.5 排样图92.6 冲压力和压力中心的计算112.7 压力机的选择132.8 卸料装置与定位装置的选用143 装饰牌模具零部件的设计163.1 凸、凹模刃口尺寸的计算163.2 工作零件的设计183.3 其他零件的设计233.4 盒形件拉深中形状不良的产生与防止253.5 绘制模具总装图264 模具工作零件的加工284.1 冲孔凸模的加工过程284.2 落料凹模的加工过程284.3 凸凹模18的加工过程294.4 凸凹模20的加工过程305 小 结32附 录33参考文献44致谢451 概 述1.1 冲压模具设计与制造的概述冲压是在室温下，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。冲压模具是在冷冲压加工中，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，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。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压加工的特点：由于冷冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。1.冲压生产率高和材料利用率高; 2.生产的制件精度高、复杂程度高、一致性高; 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（约占产品成本的10%30%）的特点。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。冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，改采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限b 以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁和冲裁等。成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限s，但未达到强度极限b，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。有关冲压工序的详细分类与特征冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定著产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：1. 根据工艺性质分类1) 冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。2) 弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。3) 拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。4) 成形模是将毛坯或半 成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。2. 根据工序组合程度分类1) 单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。2) 复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。3) 级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。3. 根据材料的变形特点分类通常模具是由二类零件组成: 一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等； 一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。以往由于模具构造较简易，模具工厂大多依据资深人员所绘制之草图来加工模具零件，有关模具设计、构想模具结构细节及模具组装程序皆无完整的图面数据和作业说明，委外加工或自行加工有问题时，几乎完全依赖资深人员或老师傅以口头方式加以说明。而连续模具之采用原则有适应大量生产之需求、工程安排比较容易、具有经济性、缓和引伸加工材料的加工硬化和具有操作安全性；级进模的使用限制有产品数量的考虑、产品形状的限制、不适于制造精度公差较高之制品、不适于制造会产生残留应变之制品、指定毛头方向之制品有时无法加工和成品材质及适用压床之限制。且目前冲压模具之构造倾向复杂化，一副模具所包含的模具组件种类和数目亦很多，假使依照旧有方式进行模具之加工及组装，不仅在零件及组装方面会产生严重的问题，而且在往后之模具维护及保养上将因缺乏正确的图面数据以供基准而陷入动弹不得之因境。亦即冲压模具设计图之要求完整性将是模具工厂的必要作业。也将是整个机械行业所面临。1.2 cad软件的概述autocad是由美国autodesk公司于二十世纪八十年代初为微机上应用cad技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 autocad可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用autocad绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。 autocad具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 autocad具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320200到20481024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为autocad的普及创造了条件。 autocad的发展过程可分为初级阶段、发展阶段、高级发展阶段、完善阶段和进一步完善阶段五个阶段。cad技术的发展趋势 cad技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，cad技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。1. 标准化 除了cad支撑软件逐步实现iso标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为cad系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。 传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准，相互都能理解。而存储在磁盘、光盘上的形形色色的cad二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困难得多。从80年代中期起，iso国际标准化组织着手酝酿制订这类标准，称作iso10303产品数据表达与交换标准，简称step。它要涵盖所有人工设计的产品，采用统一的数字化定义方法。由于step标准涉及的面非常宽，众口难调，标准的制定过程十分缓慢，存在问题很多。而在我国，cad应用工程的实施具有更加严密的组织领导体系，而且实际从事cad应用软件开发的单位相对比较集中，起步比国外晚，不存在要与过去开发的老系统保持兼容问题。如果我国采取主动贯彻step积极思想的方针，不纠缠于过分繁琐的技术细节，针对我国的现实需要和技术发展前景，及早统一协调自主开发软件的数据模型，这将有助于推动国内cad界的学术研究风气，促进cad软件开发水平的大幅度提高。这种主动出击的策略要比单纯等待step标准草案一版一版更新有利得多。回顾历史，cad和计算机图形学的国际标准制定总是滞后于市场上的工业标准。cad产品更新频繁。谁家产品的技术思想领先，性能最好，用户最多，主导了市场，谁就是事实上的工业标准。cad技术的发展不是一种纯学术行为，它是在高技术产品所固有的激烈市场竞争中不断向前推进，永无止境。 cad软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。 目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准制定单位；另一是市场标准，或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而后者以市场为导向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。通过总结这个领域几十年标准化工作的经验，不少标准化专家已认识到存在的问题，这已经成为进一步制定标准的障碍。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准，也就是说革新后仍应以公用标准为基础，不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。另外，也有人提出现在制定标准的单位很多，但是标准制定过程却没有标准，这也是标准革新过程中值得考虑的问题。这些观点对我国制定cad标准也许有所启迪。2. 开放性 cad系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口9598nt和unix平台上，在java linux平台上也有cad产品，此外cad系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的cad系统。集成化 cad技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义cad功能cad/cae/capp/cam/caq/pdm/erp经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。目前创新设计能力（cad）与现代企业管理能力（erp、pdm）的集成，已成为企业信息化的重点；其二，是将cad技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高cad系统的效率；其三是cad基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。应运而生的虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业就是该集成层次上的应用。3. 国际cad商品系统开发的另一个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件，进行集成。至今最成熟的几何造型平台有两家：parasolid和acis；几何约束求解构件有一家，它的主要产品是2d和3d dcm。我国开发的机械cad应用系统已经部分采用acis和parasolid平台，这是合理的。但是国际上近来又有一种思潮，要求软件开发自由化，以免受制于一、二家公司垄断性产品的束缚。这就是选用linux操作系统以及在它基础上开发各种共享软件，开放源程序。我国也在酝酿自主开发因特网、操作系统、以及各种办公的国产化系统。这时，自研制几何造型通用平台和各种功能构件也将提上议事日程，我们要及早做好准备。4. 智能化设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能cad是cad发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动（包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式）往往是束手无策的。因此，智能cad不仅仅是简单地将现有的智能技术与cad技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的cad系统，而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。cad的这个发展趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。1.3 毕业设计的概述根据专业学习和资料查阅的情况，本毕业设计题目选择为装饰牌零件的冲压模具的设计，其目的想通过设计实践，培养综合运用在校所学知识的能力，为将来的工作打下良好基础。因此做这样的毕业设计是具有非常重要的意义的。毕业设计的主要内容：在对零件进行全面分析的基础上，设计装饰牌零件的冲压模具的总装图和零件图，主要是工作零件凸模，凹模，凸凹模以及辅助零件的设计，并对工作零件的加工工艺过程进行设计。462 装饰牌模具设计的工艺分析和工艺计算2.1 零件的工艺分析 图2.1 装饰牌的零件图1. 冲裁工艺性：根据图2.1所示：该工件有落料、拉深和冲孔三个工序。材料为h62，具有较好的冲压性能，适合冲裁。落料外形则需先由拉深坯料展开图开确定，即图2.2。由该图可知该该件结构相对简单，有两个16mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求（孔边距和孔间距均大于1.5mm）。工件的尺寸全部为自由公差，可看做it14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2. 拉深工艺性：该工件属于由凸缘的盒形件拉深，形状简单对称，对工件厚度变化也没有做什么要求。工件总高度为2mm，容易实现拉深，而凸缘外形尺寸110mm和80mm可在冲裁完成后采用修边达到。工件材料为h62，具有较好的冲压性能，适合拉深。图2.2 装饰牌毛坯图2.2 模具类型的确定2.2.1 冲裁方案的选择由上述冲压工艺方案的确定以及任务书中的要求最后可产生以下两种方案：方案一：落料拉深冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案二：冲孔落料拉深级进冲压。采用级进模生产。方案一冲件被顶到模具工作面上必须用手工或机械排除，生产效率稍低；因零件属于轴对称图形，几何形状相对简单，工件尺寸公差为it14级，而复合模制造零件公差等级可达it10it8级，完全满足要求，故模具制造不困难；工件最大尺寸110mm，属于中型件，复合复合模生产的特点；复合模生产符合大批量生产的要求。方案二为级进模，工序间自动送料，可以自动排除冲件，生产效率高；但工件尺寸偏大，而其只适合加工小型件；级进模加工零件公差等级可达it13it10级，满足工件公差要求；级进模生产也符合大批量生产的要求。通过对上述两种方案的分析比较，该件若能一次拉深成形，则其冲压生产采用方案一为佳。由计算可知，该件能一次拉深成形，故选用方案一。复合模具就是在冲床的一次行程内，完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过程中，冲件材料无需进给移动。其优点：a) 制件精度高。由于是在冲床的一次行程之内，完成数道冲压工序，因而不存在累积定位误差，使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。b) 生产效率高。c) 模具结构紧凑，面积较小。2.2.2 确定模架及导向方式由于该零件较大，故该模具采用后侧窄形导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，横向和纵向送料都比较方便，本模具采用纵向送料。2.2.3 定位方式选择该冲件采用的坯料是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销进行定位，采用手工操作。2.2.4 卸料、出件方式的确定因为该工件料厚1mm，尺寸较小，所以卸料力相对较小，拟选择弹性卸料、推杆装置上出件方式。2.3 盒形件拉深坯料尺寸的确定2.3.1 修边余量的确定修边余量可由表2-47查得，（出自冲压模具设计和加工计算速查手册）h=3h=3x1=3mm.2.12.3.2 坯料尺寸的计算由冲模设计手册可查得有凸缘的盒形件拉深坯料计算公式如下：2.2.2.3展开图的长度为: .2.4展开图的宽度为： .2.5设因为： h=h+h2.6所以： .2.7 mm.2.8 所以:展开图的长度 展开图的宽度 具体参数可参详下图，即坯料展开图2.3 图 2.3 坯料展开图2.3.3 展开图的画法1. 照上图方式将l展开，交两条点画线与、；2. 以点画线的交点为圆心，以为半径画圆弧，分别交两条点画线与、；3. 分别以线段、的中点为起点向上一步所画的圆弧引切线；4. 最后以为半径将两条切线分别与两条直壁展开部分用圆弧连接。2.4 搭边值的确定搭边是指冲裁时制件与制件之间、制件与条（板）料边缘之间的余料。搭边的作用是：补偿定位误差，保证冲出合格的制件；保持条料具有一定的刚性，便于送料；保护模具，以免模具过早地磨损而报废。搭边值的大小决定于制件的形状、材质、料厚及板料的下料方法。搭边值大小影响材料的利用率。材料大致为矩形外形且l大于50mm，所以由表2.5.2（出自冲压模具设计与制造）可查得：工件间a1=1.5mm,侧面a=1.8mm。2.5 排样图冲裁件在板料或条料的布置方法称为排样。合理的排样应该是在保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下，以最少的材料消耗冲出最多数量的合格制件。冲裁件排样是冲压工件及模具设计的重要环节，它直接影响到材料的利用率，工件的质量，生产率，模具制造难易程度，模具寿命等，由于冲裁件是矩形零件，为了提高材料的利用率故采用直排法，但亦可分为横排和竖排，即图2.4和图2.5（以排三个为例）。图 2.4 横排1. 横排条料长为： 4+3117.14=357.42mm条料宽为： 2a+87.14=90.74mm所以： 32432图 2.5 竖排2. 竖排 条料长为： 4+387.14=267.42mm条料宽为： 2a+117.14=120.74mm所以： 32288因为： 3243232288所以竖排好。所以选用图2.5的排样方式。排好样的图如图2.6。 图 2.6 排样图3. 计算一个步距内材料的利用率.2.9因为： a= 所以： 2.6 冲压力和压力中心的计算2.6.1 冲裁力的计算：2.10式中：p：冲裁力（kn）：材料抗剪强度（mpa）l：冲裁件周边长度（mm）t：材料厚度（mm）k：系数，取k =1.3 (出自冲压模具设计与制造)所以：落料力 = n冲孔力 n所以： f=+n2.6.2 卸料力、推件力、顶料力的计算卸料力 .2.11推件力 .2.12顶件力 .2.13、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，可由表2.6.1（出自冲压模具设计与制造）查得：=0.020.06、=0.030.09、=0.030.09。所以取=0.02、=0.04、=0.05，所以： =5354n n n由于模具用弹性卸料和下出料方式，所以总冲裁力为： 2.14 n 2.6.3 总拉深力的计算1. 拉深力的计算： .2.15式中：k：数，一般取0.50.8l：拉深断面周长（mm）(出自冲模设计手册)所以： 2. 压料力的计算： q=aq=.2.16式中：a：开始拉深时毛坯处于压边圈下的面积：毛坯直径d：冲件直径（出自冲压模具设计实用手册）q可由表3-30（出自冲压模具设计实用手册）查得为1.52.0，此处取2.0所以： q 所以总拉伸力为： 2.17 2.6.4 总冲压力的计算总冲压力 p=.2.18 2.6.5 模具压力中心的确定模具的压力中心是指冲压力合力的作用点。计算压力中心的目的是：使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合，避免会产生偏弯矩，减少模具导向机构的不均匀磨损。保持冲裁工作间隙的稳定性，防止刃口局部迅速变钝，提高冲裁件的质量和模具的使用寿命。合理布置凹模型孔位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。由于本工件属于轴对称图形，所以模具的压力中心即为工件的几何中心。2.7 压力机的选择选用冲床的公称压力应该大于总压力，因此可以选用公称压力为400kn（型号jg23-40）的开式双柱可倾压力机。374/400=93.5所以冲压过程是在压力机公称压力的93.5的状态下使用。由冷冲压模具设计与制造可查得该压力机的主要技术参数如下：公称压力：400kn滑块行程：100mm最大闭合高度：300mm封闭高度调节量：80mm工作台尺寸：420mm630mm(前后左右)模柄孔尺寸：50mm70mm床身最大可倾角：2.8 卸料装置与定位装置的选用2.8.1 卸料弹簧的选择依据模具安装位置和模具的总体尺寸，拟选用20个弹簧，则每个弹簧的预压力为：查有关弹簧规格，初选弹簧规格为：18mm3.5mm50mm。其具体参数是：d=18mm，d=3.5mm,t=5.93mm,mm,n=7.5mm,mm,l=537mm。计算： 2.19 校核：设则： 2.20 =8+2+5=15mm由于：16.215，即。所以，所选弹簧式合适的。（以上公式出自冲压模具设计与制造）2.8.2 拉深压料橡胶的选择橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调整方便，价钱又不贵，是模具中广泛使用的弹性元件。冷冲模中所用橡胶一般为聚氨脂橡胶（pur）。橡胶的高度h 与直径d 应有适当的比例，一般应保持h=（0.51.5）d。设所以： （0.250.35）.2.21所以： =9/（0.250.35）=(2636)mm取=36mm,则由(0.100.15)可得：（3.65.4）mm橡胶产生的压力按下式计算：2.22式中：:胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力;p:胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关，其值可按图2.9.35确定，设计时取预压量下的单位压力；a:胶横截面积。因为由模具实际情况可决定选用圆筒形橡胶,拟选用6个聚氨脂橡胶，故由图2.9.35可查得p=0.5。所以每个橡胶承受的载荷为：所以单个橡胶横截面积: a=单个橡胶的外径： d=2.23 校核橡胶高度与直径之比： 0.5(/d）=36/491.5 （以上公式出自冲压模具设计与制造）所以所选橡胶合格。2.8.3 送料装置的选用条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于块料或工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。1. 条料纵向定位装置在复合冲裁模上，采用挡料销进行挡料，以保证纵向搭边值。挡料销确保条料送进时有准确的送进距。2. 条料横向定位装置在该复合模中，采用两个挡料销进行挡料，同时兼导料的作用，以便于送料，并有利于防止条料偏斜。3 装饰牌模具零部件的设计3.1 凸、凹模刃口尺寸的计算3.1.1 落料、冲孔凸、凹模刃口尺寸的计算1. 由工件图可知该工件尺寸公差全部为自由公差，故这里取it14级，所以该图尺寸具体为、r、。因为取it14级公差，所以： x=0.52. 冲裁模初始双面间隙值的确定若优先考虑工件的尺寸精度和断面质量，则冲裁模初始双面间隙值z可由表2.3.2（出自冲压模具设计与制造）查得：,。所以： 3. 设凸、凹模分别按it6和it7级加工制造，则：冲孔： .3.1 3.2 校核： .3.3所以：0.011mm+0.018mm=0.029mm0.02mm （不满足间隙公差条件）所以只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内。因此取： 所以：，孔距尺寸： 3.4 落料： 校核： 0.025+0.016=0.041mm0.02mm (不满足间隙公差条件） 0.011+0.018=0.029mm0.02mm (不满足间隙公差条件） 0.021+0.013=0.034mm0.02mm (不满足间隙公差条件） 0.015+0.009=0.024mm0.02mm (不满足间隙公差条件） 0.035+0.022=0.057mm0.02mm (不满足间隙公差条件）所以只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内。因此： 所以： 以上计算公式出自冲压模具设计与制造3.1.2 拉深凸、凹模刃口尺寸的计算1. 拉深次数的确定因为修边余量所以： h=3.5 则： 因为假想拉深系数： m=r/3.6式中：毛坯圆角部分的假想半径(出自冲压模具设计和加工计算手册)所以： m=10/26.4又因为角部的相对圆角半径r/b=10/50=0.2，毛坯相对厚度：所以由表2-52 (出自冲压模具设计和加工计算手册)可查得：0.85因为： b100所以：取大值0.85。所以： 所以可以一次拉深成形。2. 凸、凹模刃口尺寸的计算由工件图可知该工件尺寸公差全部为自由公差，故这里取it14级，所以该图尺寸具体为、。所以：凹模刃口尺寸： 凸模刃口尺寸： 以上公式出自实用冲压工艺及模具设计手册表7-62。3.2 工作零件的设计3.2.1 冲孔凸模的设计凸模长度l的计算：l=.3.7式中：l凸模长度凸模固定板厚度卸料版厚度h增加厚度，本模具选6mm （出自冲压模具设计与制造）所以： l=10+10+1+6=27mm具体设计尺寸见下图3.1。图 3.13.2.2 落料凹模的设计凹模的结构有整体式和镶拼式，因为整体式便于安装且因为落料工序简单，故本模具选择整体式凹模。凹模高度和壁厚的计算：凹模高度： h=kb （）.3.8凹模壁厚： c=（1.52）h (40mm)3.9式中：b凹模刃口的最大尺寸 k系数，考虑板料厚度的影响 (出自冲压模具设计与制造p104）k可由表2.9.5查得：k=0.200.30，本凹模取k=0.20。所以： h=kb=117.140.20 c=（1.52）h=34.5mm 46mm,取36mm由此可确定落料凹模如图3.2所示。图 3.2 3.2.3 拉深工序工作零件的部分设计1. 拉深凹模圆角半径的确定首次（包括只有一次）拉深凹模圆角半径可按下式计算：3.10式中：凹模圆角半径; d毛坯直径; d凹模内径； t板料厚度。 (出自冲压模具设计与制造)所以： =0.82. 拉深凸模圆角半径的确定因为： t6mm所以凸模圆角半径： 23)t所以：取=3mm.3. 凸、凹模单边间隙的确定拉深模的凸、凹模之间的间隙对拉深力、零件质量、模具寿命等都有影响。间隙小，拉深力大、模具磨损大，过小的间隙会使零件严重变薄甚至拉裂；但间隙小，冲件回弹小，精度高。间隙过大，坯料容易起皱，冲件锥度大，精度差。因此，生产中因根据板料厚度及公差、拉深过程板料的增厚情况、拉深次数、零件的形状及精度要求等，正确定位拉深模间隙。由该工件的结构可知：本模具为由有压边圈的拉深模且为盒形件拉深模，对工件的尺寸精度要求不是很高。所以单边间隙值z/2=（1.11.3）t。所以：取单边间隙z/2=1.1mm.4. 间隙的取法拉深件标注内形尺寸时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，即间隙靠扩大凹模尺寸得到。5. 拉深凸、凹模制造公差因为该装饰牌公差全为自由公差，我们取it14级公差，故其公差均在it13级以下，所以凸模和凹模制造公差采用it10级。3.2.4 凸凹模部分设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和拉深凹模、拉深凸模和冲孔凹模的工作零件。它的外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。因为本模具为倒装复合模，所以其最小壁厚值可查表（出自冲压模具设计与制造）查得：最小壁厚=2.7mm。由上面的计算可得出凸凹模18和凸凹模20的零件图，即分别为图3.3和图3.4。图 3.3 凸凹模18结构图图 3.4 凸凹模20结构图3.3 其他零件的设计3.3.1 垫板的设计垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部凹陷，从而影响凸模的正常工作。其基本外形尺寸应和模具上部的凸、凹模一致，故具体尺寸可参详凸凹模得到。即图3.5。图 3.5 垫板的结构图3.3.2 固定板的设计凸模的固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，本模具选其厚度为10mm。固定板的凸模安装与凸模采用过渡配合h7/m6、h7/n6。压装后将凸模端面与固定板一起磨平。其尺寸见图3.6。图 3.6 凸模固定板的结构图3.3.3 卸料装置的设计 本模具采用弹压卸料装置，由卸料板、弹性元件（弹簧）、卸料螺钉等组成。弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板料的厚度选用。其间隙值可由表2.9.11（出自冲压模具设计与制造）查得：单边间隙z=0.1mm。卸料板具体尺寸件图3.7。图 3.7 卸料板的结构图3.3.4 压边圈的设计 因为装饰牌为有凸缘的拉深件，故需要设计压边圈，压边圈的内形和外面凸台基本尺寸依据工作零件的尺寸设计。具体尺寸见图3.8。图 3.8 压边圈的结构图3.3.5 推件板的设计由于本模具的特殊性，故需在凸凹模20（装配图中零件编号，下同）内部加设一推件板，其主要作用是在滑块回程后将工件推出凸凹模20。具体尺寸见图3.9。图 3.9 推件板的结构图3.4 盒形件拉深中形状不良的产生与防止由于盒形件拉深时变形分布不均匀的特点，在拉深过程中往往出现形状、尺寸不符合要求的缺陷。常见的几种缺陷产生的原因及消除方法如下。1. 底面变形：产生原因：圆角变形大，直边变形小，造成转角的底面也产生变形使对角线方向发生翘曲。解决办法：1) 四角处进行润滑。2) 减小圆角部分的压料力。3) 减小直边部分凹模圆角半径。4) 用胀形方法加工。5) 改用低屈服点材料。2. 侧壁松弛：产生原因：直边材料流入比转角部分材料流入大，由多余材料形成侧壁的松弛。解决办法：1) 压紧直边部分，对于强度高的材料尤应如此。2) 减弱转角部位压料面的压力，采用良好的润滑以及使转角处的凹模圆角半径比直边加大50%左右。从而尽可能加大转角部分的材料流入量。3) 外移转角处的托杆。4) 直边部分采用拉深筋。3. 侧壁凹陷 产生原因：一般产生在长度为厚度50倍以上的接近极限拉深件侧壁，圆角部位切向压缩变形大，角部材料有向直边侧壁移动的迹象，硬化严重的材料更易产生侧壁凹陷。解决办法：1) 在直边部位的压料面上加拉深筋，但这会使制件侧壁上产生拉深筋划痕。2) 增加整形工序，第一道工序拉深出接近图样尺寸，只使凸模长度和宽度稍小点，第二道时材料不流动四周压住，比第一道多拉深2%5%，达到图样要求。3.5 绘制模具总装图根据以上模具零部件的设计和选用，可得模架信息数值如下：上模座：总长350mm，总宽340mm，总高45mm，导套孔尺寸mm；下模座：总长350mm，总宽340mm，总高55mm，导柱孔尺寸；导柱：，l=160mm；导套：，l=75mm。模具工作原理：工作时条料进入卸料版9下面，由挡料销定位。冲床滑块下行，凸凹模20与压边圈19压紧板料，凸凹模20与落料凹模12完成落料。同时，凸凹模18与凸凹模20开始进行拉深。拉深结束后，滑块继续下行，冲孔凸模21与凸凹模18完成冲孔。滑块回程时，弹顶器通过顶杆16和压边圈19将工件推离凸凹模18。滑块继续上升，由冲床横杆通过打杆2作用于打板25，再由打板和卸料弹簧一起作用于推杆22，使其作用于推件板17将工件凸凹模20。至此，整个冲压工序完成。总装图的主视图如下图3.10图 3.10 总装图的主视图1.模柄；2.打杆；3.螺钉（4个）；4.螺钉（2个）；5.卸料螺钉（20个）；6.上模座；7.弹簧（20个）；8.导套（2）；9.卸料版；10.导柱（2）；11.下模座；12.落料凹模；13.挡料销（3）；14.螺钉（4）；15.圆柱销（2）；16.顶杆；17.推件板；18.凸凹模；19.压边圈；20.凸凹模；21.冲孔凸模；22.推杆；23.垫板；24.凸模固定板；25.打板。4 模具工作零件的加工根据模具制造工艺学的相关内容，本章主要介绍模具工作零件加工工艺路线和加工过程。4.1 冲孔凸模的加工过程冲孔凸模的加工工艺路线：备料热处理粗加工毛坯热处理攻螺纹