轭铁Ⅰ冲压工艺与模具设计

冲压模具毕业设计第一章 绪 论模具设计是模具设计与制造专业教学中最后一个实践性教学环节，是学生学完基础课和专业课之后进行的。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压的基本工序分为分离工序和成形工序两大类。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冲模一定会得到更普及地应用。 冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。本次设计零件加工包括了冲孔、落料、和弯曲的加工。通过对冲孔模、落料模、弯曲模的学习，分析和比较了各加工工艺方案，完成了模具总体的结构分析，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计,然后确定外形尺寸,选择冲压设备,绘制总的装配图和零件图。 落料和冲孔都属于冲裁模。冲裁模是从条料、带料或半成品上使材料烟规定的轮廓产生分离的模具，随着科学技术的发展，冲压技术也向高速化、自动化、精密化的方向发展。冲裁模一般分为简单模、级进模、和复合模。简单模在国内应用比较广泛，它是在压力机的冲压行程中完成一次冲裁工艺。简单模也分为无导向简单模、导板式简单模，和导柱式简单模；级进模是在单工序冲模基础上发展的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工艺，在最后工位冲出完整的工件。由于级进模是连续冲压，因此生产效率高，适用于大规模生产，但是因为其结构复杂，定位要求比较严格，因此说制造成本高。复合模是指在压力机的一次冲压行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展的一种较先进的模具。与连续模相比，冲裁模冲裁件的位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，适用于生产批量大，精度要求高，内外形尺寸差较大的冲裁件。 本次设计零件的材料是电工纯铁（DT4），适用于冷冲压加工。如何安排合理的加工工艺，确保生产的效率最高，同时也能满足零件的加工要求。这是整个设计的重点。在该零件的加工中，包括了冲孔，落料，以及弯曲等冷冲加工。冲孔属于冲裁加工的一种。冲裁模的结构比较简单，冲裁过程分为弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。其断层直接关系到冲裁加工质量的好坏，一般的，断面分为四个特征区，即圆角带，光亮带，断裂带，和毛刺。我们必须有合理的冲裁模的间隔来保证良好的特征带的分布。冲裁模有刃口尺寸、冲裁力等工艺参数的确定。在设计本零件的冲孔和落料加工时，须首先确定其力学性能，然后设计主要零件，完成结构草图，最后完成装配图。 弯曲是将金属材料完成一定的角度、曲率和形状的冲压工艺方法。通常弯曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。弯曲有回弹的现象，因此回弹会降低弯曲件的精度，是在弯曲加工中不易解决的问题，因此在设计的时候必须考虑这个问题，例如可以考虑通过利用回弹规律补偿回弹，改变弯曲变形区应力状态校正回弹等。在了解了弯曲加工的特点及工艺参数后，安排了加工的合理工序，熟悉各种模具结构。进而完成零件设计和结构设计，绘制零件工作图。 在冲压模的设计过程中，还必须考虑到模具的成本，因此在进行选材，结构设计时，必须尽量不设计形状复杂的结构，同时采用镶嵌式代替整体式的结构。针对模具的定位要求高的特点，在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。总的一句话，必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上，尽量降低模具材料的成本，简化模具的结构，这样才能有利于这个行业在我国的发展。设计任务与要求 课题名称：轭铁冲压工艺与模具设计 阅读专业基础教材，深入现场收集现有冲压工艺和模具的资料，了解与工艺相关的生产条件。根据选定工艺方案设计冲压模具，完成1到2副模具的全套图纸绘图工作。编制“冲压工艺卡”等技术文件。写毕业设计说明书，要求条理清楚，论据可靠，计算准确，既要有一般性论述，还要有一定的创新内容。图文并茂，篇幅争取达到12千字。绘图内容：冲压件图、模具总装配图、模具主要零件图。绘图量； 折合0号幅面3张以上。本次所设计产品如下图所示： 技术要求：1. 材料：电工纯铁 （DT4）2. 材料厚度：1.5mm3. 生产批量：大量生产4. 未标注公差：按IT14级确定第二章工艺性分析及总体方案的设计2.1 材料的性能分析电磁纯铁（DT4）也叫电工纯铁(electrical pure iron)或阿姆科铁，它的碳含量为0.220.44，杂质总含量一般<0.4，是最早应用的软磁材料。由于它0Ms高，矫顽力(Hc)低，磁导率较高，加工性、成型性和焊接性好，制造工艺简单，成本低等，至今仍大量应用，它还可用作合金的原料，故总用量达工业纯铁的80。电磁纯铁的主要缺点是电阻率()低，不到0.1m，当用于交流条件下就会产生大的涡流损耗，所以这种纯铁主要用于直流或低频磁化条件下的电器、仪表中的磁性元件、电子管零件、直流电机和大型电磁铁的铁心，以及继电器的衔铁、磁屏蔽罩等。它的抗拉强度 b 230 ， 断面收缩率 75%。2.2 落料冲孔工艺性分析（如图2-1） 图2-12.2.1 冲裁件的内孔和外形的转角工艺分析冲裁件的内空和外形应避免尖角，各直线或曲线的连接处后有适当的圆角转接，如图 r = 0.25，从而便于模具加工减少热处理开裂，减少冲载时尖角处的崩刃和磨损。据模具设计与制造北京大学出版社谢 北主编p30查得用工纯铁类冲载最小圆角半径r0.15t，将数据代入即r0.225，而本工件最小圆角半径是0.25，满足要求。1. 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽尽量避免冲件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽也不宜过小，其许可值b1.5t，lmax=5b，代入数据b2.25，lmax=11.25，见图1中b与l均符合。2. 冲裁件空隙边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约，其值不应过小，一般要求a（1-1.5）t，a1（1.5-2）t，由图1所示：a=4.2，a1=4.2，故符合要求。2.2.2 冲孔时最小最小凸模校核：冲孔时因受凸模强度的限制孔的尺寸不应太小否则凸模易折断或压弯。用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸。查表模具设计与制造谢 北主编p31表2.5，d0.8t，本工件d=3.6远大于0.8×1.5=1.2.2.3 弯曲的工艺性分析（1）弯曲件最小相对弯曲半径为保证弯曲外层材料不致弯裂，即要求相对弯曲半径不小于某一极限值，即为相对弯曲半径。查冲压成型技术康俊远主编表4-2查得最小相对弯曲半径rmint的数值为1，本工件的最小相对弯曲半径1.5/1.5=1，符合要求（2）弯曲件的直边厚度H2t，见图所示H3，符合弯曲工艺要求。2.4 冲裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差不高于IT14级，一般落料公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级，由表3-5可得落料公差,冲孔公差分别为0.40，0.08，而冲件落料公差与精度冲孔公差分别为0.5，0.15，由表3-6得孔的中心距公差±0.15而冲件孔中心距最高精度公差为±0.25，因此可用一般精度的冲裁，普通冲裁即可以达到要求。由于冲裁件没有断面粗糙度的要求，我们不必考虑。2.5 冲裁间隙的确定已知板料厚度t =1.5mm，凸凹模材料初定为：T10A根据冲压成型技术 康俊远主编P31 表3-4 冲裁模初始的双边间隙值 =0.132 =0.24 2.6 工艺方案的确定2.6.1 零件方案概述该冲裁件包括落料、冲孔、弯曲、起伏成型等工序。可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种，但零件属于大批量生产，若采用单工序模需要模具数量较多，生产率低，费用较高，故不予采用。用复合模可以使冲件的精度和平值度得到保证，生产率也较高，但应零件的孔边距较小，模具强度不能保证。用级进模冲裁时，生产率高，操作方便，通过合理的设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。根据以上分析，该零件采用级进模冲裁工艺方案。2.6.2 方案种类该工序包括落料、冲孔、弯曲、起伏成形等工序，可有以下三种工艺方案方案一：落料、冲孔复合模-对称弯曲-起伏成形-钻孔，攻丝。方案二：落料、冲孔连续模-直角弯曲-起伏成形-钻孔，攻丝。方案三：落料、冲孔、起伏成形连续模-直角弯去-钻孔，攻丝。2.6.3 方案的比较采用第一种方案，容易保证工件平直度，但要求孔边距较大，模具强度不能保证，且凸凹模复杂，难以加工。采用对称弯曲生产效率高，但由于采用剖切模时剖切线不是直线，剖切模复杂，定位较难，不易保证工件精度。采用第二种方案，孔边距较大，且由于工件较小，采用落料、冲孔连续模可以较好的保证精度和质量，但由于工序较多，尤其在做最后起伏成形时，成形力太小较难选择压力机。第三种方案，比较而言第三种方案工序紧凑，可减少多余的成形工序，只需两套模具，节约材料，成本较低。经过以上方案的比较，本套模具采用第三种方案。第三章 冲压模具工艺与设计计算3.1 排样的分析及计算本冲裁件采用有废料直排（如下图3-1） 图3-1查搭边值，根据模具设计与制造谢昱北主编P38表2.13查得 a=1.5 a1=1.8计算工件展开长度，从而计算条料宽度。弯曲件展开长度的计算：查表冲压成形技术表4-5的系数 k=0.32 又已知r =1.5工件展开长度 L = L1+L1+L3+（r+kt） =28.8+1.2+9.2+6+ = 48.3 mm步距的长度 b = s+(0.050.1) = 13.60 mm条料的宽度 根据冲压工艺与模具设计华北航天工业学院钟毓斌主编 查P63表2-14 侧刃余量b1及出端导料间隙，查得b1=1.5。P62表2-14剪板机下料公差=0.6下料宽度 B=（D+2a1+nb1） = (48.3+3.6+3) = 54.9 3.2 材料利用率的计算工件一个步距外形轮廓面积S总S总 = S1 + S2 + S3S1 = + (9.2-0.707)×12 + =166.2 mmS2 = (16×12) + (12.8×10) + (1.2×1.4) ×2=323.36 mmS3 = 3.1×10 = 31 mm S总 = S1 + S2 + S3 = 166.2 +323.36 +31 =520.56 mm材料的利用率为 = ×100% = ×100% = 69.72%3.3 冲压力的计算3.3.1 冲裁力的计算周长的计算 L总 = L工件 + 2L侧刃 + L冲孔L工件 = （0.39+1.2+1.4+1.2+0.785+3.05）×2 +（16+1+12.7）×2 +（8.2+1.414）×2 + 18.84 + 6.2 =119.72 mm L侧刃 = 13.6 mm L冲孔 = 11.30 mmL总 = L工件 + 2L侧刃 + L冲孔 =119.72 + 2×13.6 + 11.30 = 158.22 mmF冲 = Ltb = 158.22×10×1.5×10×230×10 = 54.585 KN 3.3.2 起伏成形力的计算查冲压成形技术康俊远主编F成型 = AKt = (2×4.71 + 12.56) ×100×1.5 = 4.24 KN3.3.3 卸料力的计算F卸 = 0.05×F冲 = 0.05×54.585 = 2.73 KNF总 = F冲 + F卸 + F成型= 54.585 + 4.24 + 2.73= 61.55 KN3.4 压力中心的设计计算 （如下图3-2）1=13.6 A1（-27.9，-25.95）2=119.72 A2 ( 13.6, 0)3=11.30 A3（13.6， 12.3）4=13.6 A4（12.9，25.95）5=4.71 A5（-3.25，-16.65）6=4.71 A6（3.25，-16.65）7=12.56 A7（13.6，-18.65） 图3-2压力中心= - 8.4压力中心= = - 1.4压力中心为：（压力中心，压力中心）=（-8.4，-1.4）3.5 压力机的选用F总=61.55KN参照材料成型设备机械工业出版社王卫卫主编，初选J21-63型曲柄压力机，其技术参数如下表： 标称压力 Fg/10KN 6.3标称压力行程 Sg/mm 3.5 滑块固定行程S/mm 50滑块调节行程 S/mm 50/6 标称压力行程次数 n/次mm1 160 快速型 标称压力行程Sg/mm 1快速型 滑块行程S/mm 20快速型 标称行程 快速型 次数(不小于) n/次mm1 350 最大封闭高度 固定和可损 H/mm 170 最大封闭高度 活动台最低 H2/mm 最大封闭高度 活动台最高 H1/mm 封闭高度调节量 H/mm 40 标准型滑块中心到机身距离 C/mm 110 标准型工作台尺寸左右 L/mm 315 标准型 工作台尺寸前后 B/mm 200 标准型 工作台孔尺寸左右 L1/mm 150 标准型 工作台孔尺寸前后 B1/mm 70 工作台孔尺寸直径 D1/mm 110 模柄孔尺寸模柄孔尺寸 （直径*高度） 30×503.6 刃口尺寸的计算3.6.1 工件外形轮廓尺寸的计算，由于工件外形轮廓较复杂，故采用配做法加工。（如图3-3）由图所示轮廓尺寸分为A、B、C三类，其中磨损系数取X = 0.5 图3-3A类尺寸的计算Ad = (A- X) A1 = (1.4 0.5×0.75) = 1.365A2 = (16.1 0.5×0.2) = 16 A3 = ( 10.1 0.5×0.2) = 10A4 = (12.1 0.5×0.2) =12A5 = (50.46 0.5×0.1) = 50.41B类尺寸的计算Bd = (B+ X) B = (0.45 + 0.5×0.1) = 0.50C类尺寸的计算Cd = C + C1 = 8.5 = 8.50.013Cd = (C + 0.5) C2 = (0.2 + 0.5×0.05) = 0.2250.006外形轮廓尺寸因采用“配作法”加工，故不需要计算出凸模的尺寸及公差。外形轮廓落料凸模按凹模来修配，保证单面最小合理间隙 = = 0.066即可。3.6.2 冲孔工序外形尺寸计算。由于该孔为原型孔较简单，易保证加工精度，故采用“互换”加工法来计算凸凹模刃口尺寸。冲孔工序的凸模为基准件，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证模具在一定范围内磨损后，仍能冲出合格零件。凹模刃口尺寸则按凸模尺寸加上最小间隙值确定。计算公式 dp= (d+ X) dd = (dp + Z) 由于冲裁件的精度要求为IT14，查表得出磨损系数X= 0.5按照经验，再取d和p时可以采用“四六”分原则确定d和p值。既 d = 0.6×(Z- Z) = 0.6×(0.24 0.0132) = 0.0648p = 0.4×(Z- Z) = 0.4×(0.24 0.0132) = 0.0432代入以上公式dp =(d+ X) =（3.6 + 0.5×0.5） = 3.625 dd = (dp + Z) = (3.625 + 0.132) = 3.757 3.6.3 起伏成形凸凹模工作尺寸的计算由于在本工件中有起伏成形而形成的三个“凸台”，所标注的均为外形尺寸，所以在确定凸凹模尺寸时可以借用落料冲裁的刃口尺寸计算公式，并加以修改使其符合起伏成形的实际。对于小凸包外形尺寸Dd =（Dmax-）= （1.5-0.5×0.05）= 1.475由于小凸包内形没有要求，又考虑其外形较小，所以考虑其壁厚为t=0.25.=所以 =大凸包的尺寸计算： = =3.95由于大凸包不光标注了外形同时也标注了内形，综合考虑其壁厚t=0.5. = =2.95第四章 模具的总装图与各部分的设计4.1 连续模总装图 （如图4-1） 图4-1连续模总装爆炸图 （如图4-2） 图4-24.2 凹模的设计计算4.2.1 材料及热处理由于冲裁需要大批量生产，但工件精度要求一般，初选9Mn2V钢。9Mn2V钢属于低合金工具钢，淬透性，耐磨性，淬火变形均比碳素工具钢要好。它是在碳素工具钢的基础上主要用Mn来合金，以提高钢材ude淬透性，同时加入Si或V。9Mn2V钢油粹时的临界直径为40mm，在170硝盐中淬火的临界直径也有3040mm，如果不一定要求模具整体淬透，油淬时尺寸可放宽。9Mn2V可用于制造冷冲模，落料模，弯曲模等。可代替碳素工具钢碱浴淬火及部分代替含Cr合金工具钢，它的耐磨性优于T10，和CrWMn相近，若T10钢的耐磨能力为1，则9Mn2V的为6.5，CrWMn的为7.9。所以用后两者代替目前广泛采用的T10，不仅可以减少热处理变形，还可提高模具寿命，对于中小型模具可采用9Mn2V。凹模硬度 6064 HRC热处理 淬火4.2.2凹模结构和尺寸的确定 （如图4-3和图4-4） 图4-3 图4-4凹模结构采用整体式柱形筒形凹模凹模厚度的确定采用经验公式 H = K·b式中 b 最大型孔尺寸K 厚度系数 (如下表)tb 0.5 >0.51 >12 >23 >350 0.3 0.35 0.42 0.5 0.650100 0.2 0.220.28 0.35 0.42100200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22已知凹模型孔最大长度是 55.9 mm由上图查得 厚度系数 K = 0.28H = K·b = 0.28×55.9 = 15 mm由厚度再来确定总长和总宽度L值得确定小型模具 L = （1.52）H凹中、大型模具 L = （23）H凹已知 H = 15 mm且是小型模具，故采用L = 1.75 H凹 = 1.75×15 = 26.25mm 螺钉孔至模板边缘的距离查表冲压手册机械工业出版社，郑家贤主编P253 表5-12 从凹模外缘至螺孔的最小允许尺寸 查得a大 = 1.13da小 = 1.13d四周四个紧固螺钉采用d10的圆柱头内六角螺钉，其基本尺寸参见国标 GB/T70.1-2000 (单位：mm)代入数据 a = 11.3 mm左右两个紧固螺钉采用d8的圆柱头内六角螺钉代入数据 a小 = 1.13×8 = 9.04 a = 1.13×8 = 9.04所以凹模外缘到螺孔的最小允许直径为9.04 mm 4.3 凸模的设计计算 （如图4-5） 图4-54.3.1 侧刃的设计采用侧刃的种类及材料根据冲压模具设计实用手册机械工业出版社，郑家贤主编 P282 表5-43 定距侧刃的结构尺寸 （GB/T 7684.11994） (单位：mm)选用IB型定距侧刃 B = 8 , a = 2 材料： 9Mn2V热处理硬度： 5860 HRC 如图4-6所示:图4-64.3.2 落料及冲孔凸模的设计材料：9Mn2V热处理： 淬火硬度：5862 HRC凸模长度的确定凸模长度的计算跟总装配图的结构而定，参见前面的连续模装配图。弹性橡皮自由高度的计算：H = 其中 t 板料厚度h 预压缩量 取3 mm 凸模进入凹模的深度 取2.5 mm (其深度一般为23 mm)H = = = 28 mm所以弹性橡皮的自由高度为28 mm 凸模长度 L = h1+h2+h3+h4+h式中： h1凸模固定板的厚度取20mm h2弹性橡皮的厚度算出28mm h3卸料板的厚度取12mm h4导料板厚度取6mm h 凸模进入凹模的深度以及凸模的修模量取3mmL = 20+28+12+6+3=69mm由于凸模采用反铆合磨平来装配，故凸模长度还需加1mm的反铆余量。所以 L总=69+1 = 70mm4.3.3 起伏成形凸模的确定：依冲载件图纸“凸包”高度为0.6mm，且由凸模小易磨损，加上磨损余量0.05，所以确定起伏成形凸模长度比落料孔凸模长0.65.所以 L=（70+0.05） =70.654.4 确定各主要零件结构尺寸模具的工作零件，定位零件，压料和卸料零件，导向零件，连接和紧固零件，弹簧，橡胶等要首先按冷冲模具国家标选用，若无标准，可先选用再进行设计。对于小而长的冲头，壁厚较薄的凹模等还需要要进行强度校核。设计计算确定了凹模的结构尺寸后，可根椐凹模周界选用模架。模具的闭合高度，轮廓大小，压力中心应与选用设备相造应4.4.1 导料板，承料板本套模具中的导料板在进料处为15度的倾角，以方便送料，另外由于采用的是双侧刃定距定位，所以要在导料板上开出放置挡料块的梯形槽，还要有侧刃的凹模，为保证精度宜将上下面磨平。承料板用4个螺钉将其与导料板紧固。（如图4-7） 图4-74.4.2卸料板，卸料螺钉卸料板的尺寸 L×B 120mm×120mm，弹压卸料板的外形一般与同方向上的固定板的外形一致；固定卸料板一般与凹模外形一致。查冷冲模设计指导得厚度 Hx =12 mm。其成形孔基本与凹模刃口的形状相同。（如图4-8） 图4-84.4.3 弹性元件弹性橡皮自由高度为 H = = = 28 mm材料厚度t为15mm，预压缩量h为3mm，凸模进入凹模深度为2.5mm。如图4-9所示：图4-94.4.4 凸模固定板凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,厚度为凹模的0.60.8h,h为凹模的厚度,这里取0.8h,即0.815=12mm,根据核准选取板的规格为LBH=12012012;凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过销钉定位,螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角,由以上可得凸模固定板的零件图，如图4-10所示: 图4-104.4.5 模架对角导柱模架，中间导柱模架，四角导柱模架的共同特点是，导向装置都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠，所以要求导向精确可靠的都采用这3种结构形式，但因对角导柱模架上，下模座，其工作平面的横向尺寸L一般大于纵向尺寸B，常用于横向送料的级进模，纵向送料的单工序模或复合模。参照国标GB/T2855，21990，因凹模尺寸为120 mm 120 mm，并考虑压力机的最大封闭高度是170，故选取长，宽为125 mm125 mm，上下模座厚度分别为35 mm40 mm。如图4-11所示： 图4-114.4.6 模柄:经认真考虑，宜采用压入式模柄。压入式模柄与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加销钉以防止转动。以下图为压入式模柄结构尺寸,并结合本模具实例标出尺寸与及其形状与位置公差，因上模座的高度是35mm，且已知压力机上的模柄孔是3050 mm。参照机械标准JB/T 7646，11994，单位mm，选取基本尺寸d=30的模柄，其余尺寸参见图4-12。 图4-124.4.7 导柱导套本套模具采用的是A型导柱，参照GB/T2861，1-1990，并结合实际需要采用了d=22的导柱，导套与导柱配用d=22。其尺寸如图4-13所示： 图4-134.4.8 紧固螺钉，卸料螺钉及销钉的零件图 如图4-14所示： 图4-144.5 压力机的校核（1）公称压力的校核，根据初选的压力机J21-6.3，查得其技术参数为63KN的标称压力。本套模具的总冲压力前面已算出F总=61.55KN故公称压力得以校核。（2）做功校核：设备在设计时所依据的工件变形为A1，对A1的计算不同的类型的压力机有不同的算法，如通用曲柄压力机是以一个典型冲载力为依据，而冷压机则是以一个典型挤压力为依据。如果我们选择的压力机类型是与所进行的冲压工艺相对应，则设备做功可不校核，如在通用曲柄压力机上进行冲载，在拉深压力机上进行拉深；若在通用曲柄压力机上进行拉深，挤压复合工序等，则需进行设备做功校核。（3）行程次数：行程次数为45次/min。因是手工送料且为大批量所以行程次数不能太大。参见曲柄压力机技术参数表可得以校核。（4）工作台面尺寸的校核：查得所选模架底座L×B=125×125.压力机技术参数中工作台面尺寸为L×B=315×200，可知符合要求。（5）滑块模柄孔尺寸：滑块上模柄孔直径是30，模柄孔深为50，而所选的模柄夹持部分长度为45mm。所以符合要求。（6）闭合高度的校核：由压力机技术参数可知：Hmax=170，M=40，所以压力机闭合高度范围是130至170mm，而模具的闭合高度（参见装配图）为164mm，可以安装到压力机上，符合要求。第五章 冲压模具零件加工工艺的编制5.1 凹模加工工艺过程 如表5-1所示 表5-1 凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成125mm125mm20mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工 钻，钻沉孔，攻丝，钻钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606410平磨磨厚度及基面见光平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验5.2 凸模加工工艺过程 如表5-2-1,5-2-2,5-2-3所示 表5-2-1 落料凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成53mm16mm60mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模,配作落料凸模达要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨各配合面达要求9检验表5-2-2 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备棒料10mm60mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验说明:凸模按表5-2-2加工. 表5-2-3 起伏成形凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备棒料4.2mm58mm和1.6mm×58mm2热处理退火3磨留0.0050.01单边研量外缘磨床4钳工倒角达要求5钳工抛光达表面要求6热处理淬火,回火,保证HRC58627钳工磨平上下表面达要求9检验5.3 卸料板加工工艺过程 如表5-3所示 表5-3 卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成125mm125mm15mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰26.8,攻丝钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验5.4 凸模固定板加工工艺过程 如表5-4所示 表5-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成125mm125mm15mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰810,4个紧固螺钉孔攻丝，钻4×8销钉孔钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验5.5 上模座加工工艺过程 如表5-5所示 表5-5 上模座加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机7钳工钻铰810,钻沉孔，4个紧固螺钉孔攻丝，钻4×8销钉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验5.6 下模座加工工艺过程 如表5-6所示工序号工序名称工序内容设备1备料取标准下模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 线切割机7钳工 钻，攻丝，钻钻床8钳工研光各型孔达要求9检验 表5-6 下模座加工工艺过程 5.7 导料板加工工艺过程 如表5-7所示表5-7 导料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准导料板2热处理退火3钳工划螺孔,销孔位置4钳工钻铰45,攻丝钻床5钳工按图加工与挡料销的配合处达要求6检验第六章 弯曲模的设计6.1 弯曲模的设计要点弯曲件的工序安排对弯曲模的结构、产品的精度影响极大。为了满足工件的质量要求，在确定弯曲件的工序安排和设计模具结构时，应合理定制工艺，遵循弯曲过程中的变形规律，除了需要综合考虑模具结构设计原则外，同时还必须注意以下几点。6.1.1 弯曲件工序的安排（1）对于形状简单的弯曲件，如U形、V形、Z形工件等，可以采用一次弯曲成形。对于形状复杂的弯曲件，则一般需要采取二次或多次弯曲成形。（2）对于批量大且尺寸小的弯曲件，为使操作方便、定位准确和提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模。（3）需进行多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯两端，后弯中间部分。前次弯曲应考虑后次弯曲有可能的定位，后次弯曲不能影响到前次已弯曲成形的形状。6.1.2 弯曲工序和模具尺寸的确定应充分考虑冲压件的尺寸和形状，然后确定弯曲工序的顺序。（1）对冲压件的工艺进行总分析，确切的评价冲压件整体结构的合理性和采用工艺过程的的可行性。对弯曲角和弯曲次数多的冲压件、非对称形状的冲压压件，要分析所采用工艺的可靠性；对有孔或有切口的冲压件等，要注意由于弯曲的作用特别容易引起变形或出现的尺寸误差。这时，最好是在弯曲之后再作冲孔和切口。（2）计算出冲件的毛坯展开长度，以此计算毛坯的长度，在已设计好的弯曲模上作试弯曲，然后经过修正，将毛坯的展开长度最后确定下来。这样就可以得到最终要求的尺寸的冲压件。因而，先是要进行弯曲模的设计制造，然后再确定下料模的精确尺寸。（3）制备毛坯时，应尽量使后续弯曲工序的弯曲线与材料轧制方向成一定的夹角。对于需进行多次弯曲的零件，一般应选用冲压行程方向作为零件的弯曲方向。（4）选取比弯曲力吨位稍大的设备，对与些相适应的模具大小、高度、行程长度等作出考虑。特别是为了保证形状及尺寸必须设计校平模的某些场合，此校平模就要做得既结构简单又要牢固可靠，能够承受足够大的压力。6.1.3 毛坯的可靠定位1. 毛坯的定位必须能迅速而准确地进行，尽可能水平放置，并要考虑到以下各点：（1）在弯曲开始时，毛坯就应定位良好，稳定可靠。为防止弯曲过程中毛坯可能发生的偏移，这时在模具上除了有放置毛坯的定位板（销）以外，还必须考虑因滑动所引起的偏移而采取的必要措施。如利用工件上的孔来定位等方法。如果无孔可供定位时，则可考虑采用工艺孔来定位。如果无法设置工艺孔时，则可采用定位尖、顶杆或V形顶杆。（2）对于一般零件的弯曲，大多以毛坯的外形作为粗定位，然后用凸模上的导正销作精确定位的方法。它适合于平而厚的板料的弯曲，其冲压件的精度好，生产效率也高。（3）选取弯曲加工中不发生变形的部位来定位。在万不得已的情况下要使用已发生变形的部位来定位时，要有不妨碍材料移动的结构。（4）当工艺上要求多道工序时，各工序要有同一定位基准。（5）对于厚板的场合，要特别注意使定位板不致与端面的毛刺相干扰。（6）在压弯过程中，必须考虑到防止毛坯滑动的可能性。（7）为有利于提高弯曲件的精度，在必要时，弯曲件可添加工艺连接带（这部分材料在弯曲后再将其切除）或采用对称弯曲。2. 控制毛坯产生严重的局部变薄或变形不足模具结构应使毛坯的变形尽可能是纯弯曲变形，以免产生大量的局部变形。但是，在弯曲线的周围，如果没有足够的成形区，就不能准确地获得冲压件所要求的形状。6.1.4 弯曲区的校正和回弹对于校正弯曲， 在弯曲结束时，使工件弯曲部分与相接触的工作部分之间应能得到校正。由于弯曲件的回弹，因此在弯曲模的结构设计时应考虑到制造和试模时能修正凸模和凹模工作部分的几何形状及补偿的可能。同时，应考虑到在维修时有消除磨损影响和补偿回弹的可能性。6.1.5 毛坯上受力分析作用在毛坯上的外力要尽量对称，以避免在变形过程中毛坯产生错移对于变曲工序的模具设计，同样也需要考虑模具的受力状态和压力中心的问题， 如果压力中心选择不当或受力不均匀，都会使冲压件造成偏斜和偏移。其实，诸如弯曲时的偏移就是此类模具也需要考虑模具压力中心的一个例证。6.1.6 冲压件的取出装置冲压件的取出必须能迅速安全地进行，必须使卸料方便，通常使用顶出装置、压缩空气吹出装（用于小件）等。弹簧式顶出装置多与压料装置并用。6.1.7 注意操作的安全及模具的标准化1. （1）充分注意操作者的手不能进入危险区域。（2）对于特长件的弯曲，应注意伸出模具以外的毛坯端部在变形过程中的路径，不能使之进入操作者的位置区域。2. 模具的标准化与其它类型的模具一样，弯曲模也要尽可能做到标准化。6.2 弯曲力的计算本套模具中按“L”形弯曲公式计算弯曲力，参见冲压工艺与模具设计华北航天工业学院出版社钟 主编。 = =(0.65-0.8) 式中 B 弯曲长度（mm）T 板料厚度（mm） 板料的抗拉强度（MPa） 弯曲凸模圆角半径（mm）=(0.65-0.8) =0.8×=1380 (N)弹簧的选用:弹簧的选用首先要算出压料力，并以此根据查国标确定弹簧类型根据经验公式：=KK取0.05=0.05×1380N = 69N以为依据查冲压手册机械工业出版社郑家贤主编P486表B-4选用弹簧，弹簧的外径D=12，钢丝直径d=2，节距3.3，最大工作负荷的总变形量F/mm=0.6，最大工作负荷的总变形量0.98，最大工作负荷=156N，有效圈数为7。6.3 弯曲模的结构总装图 如图6-1所示 图6-1弯曲模的总装爆炸图：如图6-2所示 图6-26.4 弯曲模凸、凹模设计弯曲模的凸，凹模均采用局部镶块式，并用紧固件固定，以节约模具钢。为达到一定的校正回弹的目的，在凹模旁增加一挡块。如图6-3所示材料：凸，凹模采用T10A钢，除底座用HT200外，其余均用一般钢材Q235模柄：旋入式模柄。 图6-36.5. 后续加工的完成在起伏成形所形成的的凸台上钻通孔并攻M2.5的螺纹，首先用数控钻床根据经验用的钻头在凸台中心钻通孔，然后再攻M2.5的螺纹。（冲裁和弯曲的详细图纸见附页）第七章 总 结历经两个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模具方面的问题，是我第一次真正接触和我专业模具设计的课题，通过它可以让我更好的锻炼和巩固我在大学四年来所学的知识。特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，因为是第一次设计模具，时间和我的工作经验少的因素，从中也许有点不足和缺陷，还望老师和同学多多批评指导。我对模具的认识过程亦是如此。不过经过两个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了工厂设计人员和王老师等各位老师以及许多同学的帮助，特别是王老师的悉心指导，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我的各位老师和同学再次表示衷心的感谢! 设计者 高佳 二零零八年十一月参 考 文 献1、模具设计与制造 谢昱北主编 北京大学出版社， 2005.2、冲压成型技术 康俊远主编 北京理工大学出版社， 2008.3、冲压模具设计实用手册 郑家贤主编 机械工业出版社， 2005.4、冲压工艺与模具设计 钟毓斌主编 华北航天工业学院， 2005. 5、实用冲压模具设计手册 郑可锽主编 北京宇航出版社， 1990.6、冷冲压模具图集 齐卫东主编 北京理工大学出版社，2007.7、机械制图 郭纪林 余贵英主编 大连理工大学出版社， 2005.8、互换性与技术测量 韩进宏主编 机械工业出版社， 2006. 9、模具制造工艺学 胡彦辉主编 重庆大学出版社， 2006.10、机械设计手册 成大先主编 北京化学工业出版社， 1994.11、金属学与热处理原理刘北兴主编 哈尔滨工业大学出版社， 2005.12、成型工艺与模具设计 鄂大辛主编 北京理工大学出版社， 200713、冲木结构设计方法、要点及实例 张正修主编 机械工业出版社， 200714、冲模结构图册 王新华主编 机械工业出版社， 200315、冲压工艺与模具设计 钟斌主编 机械工业出版社， 2000- 48 -