模具专业毕业设计（论文）-轮圈内孔冲模设计.docVIP

湖南工学院2007届毕业设计说明书 轮圈内孔冲模设计 院(系)、部：机械系 学生姓名： 专 业： 模具设计与制造 班级学号： 目 录1.前言 42.设计说明书 52.1:设计题目52.2:原始数据52.3:设计要求52.4:零件的分析52.4.1零件的作用 52.4.2零件的工艺分析 52.5:零件工艺规程设计52.5.1制定工艺路线 52.5.2确定毛坯的制造形式和尺寸 62.5.3落料 72.5.4拉深 72.5.5局部胀形 82.5.6校形 82.5.7冲中间6小孔 92.5.8冲中间大孔及剩于12小孔 92.5.9校形 92.6:中间6孔冷冲模具设计102.6.1确定模具总体结构方案 102.6.2冲孔模的比较选择 112.6.3落料零件的工艺分析 112.6.4冲裁间隙的确定 112.6.5凸、凹模刃口的确定 122.6.6冲压力的压力中心的计算 132.6.7压力机公称压力的确定 162.6.8压力中心的计算 172.6.9冲裁模主要零件的设计与选用 172.7:编制加工工艺路线并编制加工工艺卡和工序卡262.7.1零件的分析 262.7.2工艺规程设计272.7.3制定工艺路线273.总结 30参考文献 31致谢 32附录 331.前言 设计是高等工业学校教学中的一个主要组成部分,是专业学习过程是最后的一个主要的实践性的教学环节,是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程. 设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法,培养学生树立工程技术必备的全局观点,生产观点和经济观点.树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力. 毕业设计,我们通过到工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在老师的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书.2 湖南12型拖拉机轮圈中间6孔的冲模设计2.1:设计题目:湖南12型拖拉机轮圈中间6孔的冲模设计2.2:原始数据:（1）:冲压零件图（2）:生产批量为大批大量2.3:设计要求:（1）:保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低，模具寿命长。（2）：设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。（3）：冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易，便于管理。（4）：便于搬运，安装，紧固到冲床上并且方便，可靠。（5）：保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调2.4:零件的分析:2.4.1零件的作用 题目所给定的零件是湖南12型拖拉机的轮圈，该轮圈位于轮胎内部，与连接轮胎与轮轴，起到连接与支撑作用，零件中有100h13的孔，用于安装轮轴，另有13个小孔用于螺栓联接，应满足装配互换性要求，其形位公差按最大实体要求设计制造，以降低工艺成本。2.4.2零件的工艺分析本设计之产品零件为薄板圆形规则零件，其表面质量要求不高，不需精加工。其剖面图有复杂不规则曲线，不利于用去除材料的加工方法获得，又因零件的厚度只有3mm,且材料为q235，其性能是塑性韧性较好，易于冲压加工。所以其外形轮廓易于用冲压的方法（如冲裁，拉深，局部胀形等）加工形成。另外，零件的形位公差要求也不高，整个零件只有两处有形位公差要求，其一为13小孔的位置度要求。按最大实体要求标注，即。按其标注可确定制造公差的动态公差图可用下式表示，其作用是便于加工制造，降低生产成本，还可满足装配互换性要求。另一处是一圆锥面的跳动度要求。这两项在冲压工艺中均易于做到。2.5:零件工艺规程设计2.5.1制定工艺路线 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状尺寸精度及其位置精度等技术要求能到合理的保证,在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑选用冲压工艺水和冲压机床配以专用模具并尽量使工序集中平提高生产率,除此以外,还应当考虑经济效果以便使生产成本发尽量下降.工艺路线方案比较:方案1：落料-拉深-局部胀形-校形-冲中间6孔-冲大孔及剩余12孔-校形.方案2：冲中间6孔-冲大孔及落料-拉深-局部胀形-冲剩余12孔方案3：冲大孔及落料-冲中间6小孔-拉深-局部胀形-冲剩余12孔方案4：冲18小孔-冲孔落料-拉深-局部胀形方案5：冲中间6小孔及落料-拉深-修边-局部胀形-冲孔在五个方案中只有方案1是先拉深后冲孔,这样有利于冲孔。若先冲孔后拉深不易保证拉深后孔不变形。从这方面考虑本次设计采用方案1较好。2.5.2确定毛坯的制造形式和尺寸零件材料为q235,厚度为3mm,形状较复杂,且为大批大量生产,故可用板金做毛坯.了 计算零件的表面积对于料厚大于1mm的工件,应以零件厚度的中线为准来计算,即零件尺寸从毛坯中间算起.(1)选择修边余量 由于拉深时材料厚度不均匀,机械性能有方向性,模具的间隙不均匀以及毛坯定位不准确等原因,拉深后工件的口部是不平齐的,为使工件整齐,应切去不平的部分,因而计算毛坯时应在工件高度方向上加在修边量(mm)修边量可根据零件的高度查表圆筒形工件修边余量表(参考书冷冲压工艺及模具设计p90 表4-3) 对于本设计之零件相对高度为h/d=78.5/332=0.236查表4-3:查得修边余量为3mm.(2)用叠加法计算毛坯面积(以下公式出自冲压工艺与模具p157-p158) 为了便于计算,把零件分解成若干个简单几何体,分别求出其面积后相加,图示的零件可看成由8部分组成图2.1其面积分别为:a1=d1*d1*/4=335*335*3.14/4=88096.6a2=r1*/2(*d1+4r)=6*3.14/2(3.14*335+4*6)=10135.0a3=r1*/2(*d1+4r)=6*3.14/2(3.14*335+4*6)=10135.0a4=r3*/2(*d2+4r)=10*3.14/2(3.14*355+4*10)=18128.8a5=2*l*x=2*3.14*41.136*(405.6-4.8)=103540.3a6=r4*/2(*d3-4*r4)=4*3.14/2(3.14*379.6-4*4)=7384.9a7=r5*/2(*d3+4*r5)=11*3.14/2(3.14*379.6+4*11)=21344.8a8=*d4*h=3.14*442.6*3=4169.3所以:a=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8=88096.6+10135.0+8593.4+18128.8+103540.3+7384.9+21344.8 +4169.3=261393.1计算毛坯尺寸:设毛坯直径为d,则:d*d=4a/所以d=577.05mm2.5.3落料 故可设计制造一冲裁模从板料中落料出d=577.05的圆形平板,以便用于拉深.2.5.4拉深 拉深次数和半成品尺寸的计算: 先计算毛坯的相对厚度: 100*t/d=100*3/577.05=0.52 根据相对厚度可以从无凸缘圆筒形工件拉深系数(用压边圈)表(参考书冷冲压工艺及模具设计1p88 表4-1) m1=0.55 m2=0.75 m3=0.77 m4=0.79 m5=0.81 零件的总拉深系数 m总=d/d=352/577.05=0.61 比较m总和m1,可知m总=0.61m1=0.55. 说明拉深该要件的实际变形程度比第一次容许的极限变形的程度要小,所以工件可以一次深而成.故可设计制造一套冲压模具一次冲压而成,如下形状:图2.2拉深后的半成品图2.5.5局部胀形 胀形是指利用模具强迫板料厚度减薄而表面积增大以获得零件几何形状产冲压加工方法. 胀形可用不同方法实现.如钢模胀形、橡胶胀形和液压胀形等.平板毛坯的局部用形可用于在平板上压出各种形状,如压加强筋,即可增加零件的刚度和强度,又可起到装饰和定位作用,特别是加强筋的压制,被广泛应用于汽车、飞机、仪表和无线电等工业部门.故本设计这之零件的加强筋即可用局部胀形形成.还可为下道工序冲孔定位之用.所以可设计制造一胀形模具形成此两加强筋.(此胀形模具的设计省略) 胀形变形具有如下特点:1.胀形变形后变形区内材料表面积变大,这种表明胀形时板料处于双向受拉的应力状态，在这种应力状态下，变形区毛坯不会产生失稳起皱现象。成品零件表面光滑，质量好。2胀形时要变形区板料毛坯横截面上只有拉应力的作用，拉应力在厚度上分布均匀，卸载时回弹小，所以在受力状态下毛坯得到的几何形状易于固定下来而得到尺寸精度要求较高的零件。3变形区内的材料在两向拉应力的作用下处于径向切向伸长，而厚度方向上缩短的应力状态，即变形区内零件形状是靠材料表面积增加而成形的。所以，胀形时毛坯厚度的变薄是不可避免手的。局部胀形后的半成品图如下图所示:图2.3局部胀形后的半成品图2.5.6校形 校形是指经过各种基本成形工序后的零件再产生不大的塑性变形，以达到零件规定的形状和尺寸精度要求的冲压方法。冲压件的形状和尺寸精度常常靠最后的校形工序来保证。因此，校形工序在冲压生产中有重要作用，运用广泛。 校形方法有平面校形模校平、齿形模校平、加热校平等，本次设计采用平面校形模校平。故可设计制造一平面校形模（平面校形模设计不是本次设计的重点故省略）对冲孔前的零件作一次校平工序。因前几道工序如拉深，胀形等可能使底面平面不平，不利于后面工序的冲孔加工。故在冲孔工序前加一校形工序。2.5.7冲中间6小孔(具体见后面相关设计)冲孔后的产品图如下图所示:图2.4冲孔后的产品图2.5.8冲中间大孔及剩于12小孔 此道工序和上道工序基本相同,需另外设计一套模具。（略）2.5.9校形此道校形工序与第六道校形工序相同，可共用一套校形模具。只是作用不全相同，此次是最后的校形工序。(过程略)校形后的最终产品图如下所示： 图2.5最终的产品图2.6:中间6孔冷冲模具设计1.6.1确定模具总体结构方案(1)模具类型:因为此零件是大批大量生产,尺寸较大,精度要求不高,可选择多凸模简单模冲裁.其中(2)操作与定位方式: 虽然零件的生产批量较大,但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求.且能降低成本,因此采用手工送料方式,考虑零件尺寸较大,厚度较厚,且冲压前已被拉深和胀形,可用拉深和胀形的表面定位和导向也能保证零件的精度,且便于操作,所以,无须再设计其它导向和定位装置.(3)卸料与出件方式: 考虑零件的厚度,本设计采用弹性卸料方式,这样可以降低模具成本,也便于取放零件.为了便于操作,提高生产率,冲孔后的废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式.(4)模架类型及精度:由于零件厚度较厚,冲裁间隙较大,且为圆形,又是简单模,因此可采用中间导柱圆形模架.2.6.2冲孔模的比较选择2.6.3落料零件的工艺分析(1)结构与尺寸: 该零件结构较简单,形状为圆形,尺寸较大,无凸出悬臂和凹槽,最大直径为445.6mm,冲孔所在平面最大直径也有335mm,小孔直径为13mm0.9t=2.7,大孔直径为100mm.孔距最小为:8.5mm1.5t=4.5mm.均适于冲裁加工.(2)精度: 18小孔没有标注公差,未注公差尺寸按gb1804-m查未注公差线性尺寸的极限偏差数值表(几何量公差与检测p257附表3-9)取0.2,查标准公差数值表(几何量公差与检测查得:18小孔的公差等级是it13-it14级.则模具精度与冲裁件精度关系表p27表2-1).查得模具精度为it9级.(3)材料:本零件的材料为q235(碳素结构钢)塑性较好,有一定强度,无须进行热处理.根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以冲裁加工.2.6.4冲裁间隙的确定 冲裁间隙值应能同时满足冲裁件断面质量最佳,尺寸精度最高.冲模寿命最长,冲压力最小等各方面的要求.在冲压实际生产中,为了获得合格的冲裁件,较小的冲压力和保证模具有一定的寿命,给间隙值规定一个范围,这个间隙范围就称为合理间隙.合理间隙有最大合理间隙(zmax)最小合理间隙(zmin)之分,考虑到冲模在使用过程中会逐渐磨损,间隙会增大,故在设计和制造新模具时,应采用最小合理间隙. 确定合理间隙的方法有理论确定法和经验法两种.（1）理论确定法 理论确定法的主要依据是保证凸、凹模刃口处产生的上、下裂纹相互重合，以便获得良好的断面质量如图所示图2.6冲孔间隙的确定可得合理间隙的确计算公式为：z=2t(1-h/t)tan2.1式中 t- h-产生裂纹时凸模挤入材料的深度h/t-产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度 -剪裂纹与垂线产间的夹角其中 t=3mm，h/t与值可查h/t与表（冲压模具设计与制造p89）查得：h/t=0.2 =0.4所以:z=2t(1-h/t)tan=2*3(1-0.2)*tan4=0.302mm（2）经验确定法经验确定法,可查冲裁模初始双面间隙(二)/mm表(冲压模具设计与制造p90 表3-10)查得:zmin=0.460mm zmax=0.640mm2.6.5凸、凹模刃口的确定 (1)冲裁件的尺寸精度主要决定于凸、凹模刃口尺寸及公差.模具的合理间隙值,也是靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证.因此,正确确定凸、凹模刃口尺寸及公差是冲裁模设计中的一项重要工作.冲孔时,因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相等或基本一致,应先确定凸模刃口尺寸,即以凸模刃口尺寸为基准,又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小,故凸模基本尺寸最小应取冲孔尺寸公差范围内的较大尺寸,冲孔凹模的基本尺寸,则是凸模尺寸上加上最小合理间隙.凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺公差和凸、凹模加工方法确定,即要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件,又要便于模具加工.（2）凸、凹模刃口尺寸的计算方法因零件形状规则简单,且为大批大量生产.可采用凸、凹模分别加工的方法,其优点是凸、凹模具有互换性.便于有互换性.便于成批制造,但受冲裁间隙的限制,要求凸、凹模的制造公差较小.已知冲孔件内孔尺寸为130.2查规则形状(圆形、方形)件冲裁时凸、凹模的制造公差表(冷冲压工艺及模具设计p32 表2-7)查得:凸模公差p/mm=0.020 凹模公差d/mm=0.025查系数x表(冷冲压工艺及模具设计p32 表2-8)查得x=0.75则冲孔凸模刃口尺寸dp=(d+x) 2.2 =(13+0.75x0.4)=13.3冲孔凹模刃口尺寸dd=(dp+zmin)=(d+x+zmin) 2.3 =(13+0.75x0.4+0.460) =13.762.6.6冲压力卢压力中心的计算（1）冲压力的计算 在冲裁过程中,冲压力是指冲裁力卸料力、推件力和顶件力的总称,冲压力是选择压力、机设计冲裁模和校核模具强度的依据.a:冲裁力的计算 冲裁力是冲裁时凸模冲穿板料所需的压力,在冲裁过程中,冲裁力是随凸模进入板料的深度(凸模行程)而变化的.图所示为冲裁q235钢时的冲裁力变化曲线.图中oa段是冲裁的弹性变形阶段,ab段是塑性变形阶段.b点为冲裁力的最大值.在此点材料开始被剪裂.bc段为断裂分离阶段.cd段是凸模克服与材料间的摩擦和将材料从凹模内推出所需的压力.通常冲裁力是指冲裁过程中的最大值，即图中b点压力fmax图2.7冲裁力变化曲线影响冲裁力的主要因素是材料的力学性能厚度冲件轮廓周长及冲裁间隙刃口锋利程度与表面粗糙度等,综合考虑上述影响因素.则刃口模具的冲裁力可按下式计算.式中 f-冲裁力,n; l-冲件周边长度,mm; t-材料厚度,mm; b-材料抗剪强度.mpa; k-考虑模具间隙的不均匀,刃口的磨损,材料力学性能与厚度的波动等回因素而引入的修正系数一般取k=1.3.对于同一种材料,其抗拉强度与抗剪强度的关系为b=1.3b. 2.4故冲裁力也可按下式计算f=ltb 2.5(出自冷冲压工艺及模具设计p27 式(2-3) )查我国工程中常用金属材料的力学性能表(材料力学p167 表7-1)查得q235的b=400mpa所以13的小孔的冲裁力 f=d3400 =3.14133400=48984n则6个13的小孔总冲裁力为f合=6f=648984=293904nb:卸料力、推件力与顶件力的计算 当冲裁力结束时,由于材料的弹性回复及摩擦的存在,从板料上冲裁下的部分会梗塞在凹模孔口内,而冲裁剩下的材料则会紧箍在凸模上.为使冲裁工作继续进行.必须将箍凸模上和卡在凹模内的材料卸下或推出.从凸模上卸下箍着的料所需的力称为卸料力,用fx表示;将在卡在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力,用ft表示;逆冲裁力方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力,用fd表示; 卸料力、推件力与顶件力如下图所示:图2.8卸料力,推件力与顶件力图卸料力、推件力和顶件力是从压力和模具的卸料、推件和顶件装置中获得的,所以在选择压力机的公称压力和设计冲模以上装置时,应分别予以计算,影响这些力的因素较多.主要有材料的力学性能与厚度、冲件的形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构,排样的搭边大小及润滑情况等.在实际计算时常用到下列经验公式:fx=kx*f 2.6ft=n*kt*f 2.7td=kd*f 2.8(以上公式出自冷冲压工艺及模具设计p28 式(2-4) 式(2-5) 式(2-6) )式中:f-冲裁力n n-同时在卡在凹模内的零件或废料数目,n=h/t(h-凹模洞口直壁高度 t-板料厚度) kx、kt、kd-分别为卸料力、推件力、顶件力系数其值见卸料力、推件力、顶件力系数表(冷冲压工艺及模具设计p28 表2-4) 查得: fx=0.03 ft=0.45 td=0.05 则: fx=kx*f=0.03293904=8817.12n ft=n*kt*f=30.45293904=396770.4n td=kd*f=0.05293904=14695.2n2.6.7压力机公称压力的确定 (1)对于冲裁工序,压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总压力的1.11.3倍,即p(1.11.3)f2.9式中: p-压力机的公称大力 f-冲裁时的总冲压力 冲裁时,总冲压力为冲裁力和与冲裁力同时发生的卸料力推件力或顶件力之和,模具结构不同,总冲压力所包含的力的成分有所不同,本设计采用弹性卸料装置和下出料方式和冲模.此时:f=f合+fx+ft 2.10=293904+8817.12+396770.4=699491.52n所以:p(1.11.3)f2.11=(1.11.3)699491.52n=(770910)kn查开式双柱可倾式压力机(部分)主要技术规格表(冲压模具设计与制造p37 表1-7)选择j23-100型压力机其主要参数如下:公称压力/kn 1000滑块行程/(mm) 130滑块行程次数/(次/min) 38最大闭合高度/ 480闭合高度调节量/(mm) 100滑块中心线至床身距离/(mm) 380立柱距离/(mm) 530工作台尺寸(前后)(mm) 710(左右)(mm) 1080工作台孔尺寸(前后)(mm) 380(左右)(mm) 560(直径)(mm) 500垫板尺寸(厚度)(mm) 100(直径)(mm)模柄孔尺寸(直径)(mm) 60(深度)(mm) 75滑块底面尺寸(前后)(mm) 360(左右)(mm) 30床身最大可倾角() 302.6.8压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心.为了保证压力机和冲模正常平稳地工作,必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合,对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄重合.否则,冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷,使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常的磨损,合理间隙得不到保证,刃口迅速变钝,从而降低冲件质量和模具寿命,甚至于损坏模具.因此,设计冲模时应正确计算出冲裁时的压力中心并使压力中心与模柄中心线重合,若因冲件的形状特殊,从模具结构方面考虑不易使压力中心与模柄轴线相重合,也应注意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围. 对于形状简单或对称的冲件,其压力中心即位于冲件轮圈图形的几何中心. 本设计之零件的6个孔以轴线对称布置,故其压力中心在零件的对称中心.2.6.9冲裁模主要零件的设计与选用与冲压材料直接接触完成冲压工件的零件，对其材料有如下要求。.有良好的耐磨性。材料耐磨性的优劣直接影响模具零件的使用寿命和冲压件的质量、成本。影响材料耐磨性的主要因素有钢中的含碳量、合金元素和硬度，这些因素表现为：钢中含碳量高，耐磨性好；合金钢比碳素工具钢耐磨性好；零件热处理后硬度提高，可获得较高的耐磨性，因而使其寿命也会大大提高。.有良好的热处理工艺性能。热处理工艺性能主要指淬硬性，淬透性和微变形性。具有良好热处理工艺性能的材料，可以通过热处理工艺消除应力，改变金相组织，提高精度，达到减小变形、增大耐磨性、延长使用寿命的目的。.要有一定的韧性。在冲击载荷条件下，模具材料有一定的韧性，有助于延长其使用寿命。.有良好的机械加工性能。.有良好的抗黏附性。冲压工件时，有些材料（如不锈钢）冲压力很大，因摩擦而发热，使冲压材料黏附在凹模工件表面，在冲件表面产生严重拉伤，导致模具使用寿命下降。若不及时清除模具表面的黏附物，会严重影响冲件质量和模具使用寿命，这种现象在不不锈钢材料拉深时尤为突出。(2)冲模零件的材料选用在选用模具主要零件（凸模、凹模和凸凹模等）的材料，要根据冲压零件的形状 、尺寸和所需冲压工序的要求、冲压材料的性能及厚度等因素决定。如对有色金属板或低碳钢板进行拉深时，拉深模板的凸模和凹模材料可选用碳素工具钢或低、中合金工具钢制造。而拉奥氏体不锈钢（如1cr18mi9ti）、高镍合金钢时，为防止材料黏附应选用硬质合金制造凹模镶块，或选用铝青铜等制造凹模。在模具零件的工作表面镀硬铬或进行渗氮处理，可防止拉深时的黏着效应。质合金是耐磨损寿命很高的模具材料，但不能进行机械加工。钢结硬质合金是介于硬质使儿模具钢之间的一种材料，既有高的耐磨性又可以进行机械加工。(3)冲模零件原材料的进厂检验冲模零件的原材料质量直接影响零件的加工和使用。原材料存在的质量缺陷会在加工过程中进行困难，如化学成分有误、材料性能不符，将直接影响锻造、热处理质量，降低加工尺寸精度和表面质量，造成模具使用寿命低、早期损坏等不良后果。而且模具制造多为单件生产，加工工艺复杂，制造周期长，原材料的质量缺陷会带来不必要的材料和工时浪费，因此，对原材料进厂进行质量检查，是确保模具质量和降低成本的首要环节。(4).冲压模具零件的分类可按照它们在模具中的的作用,分为工艺性零件和结构性零件两大类.工艺性零件包括成形零件(凸模、凹模、凸凹模)定位零件(定位钉、定位板、挡料销、导正销、侧刃等)和压料卸料零件(卸料板、压边圈、顶件板和推件板等);结构性零件包括导向零件(导板、导柱和导套等)固定零件(模座、模柄、凸、凹模固定板和垫板等)及其他紧固零件.我国冲压模具已制定了国家标准,包括模架、典型组合、零部件技术条件等。在设计时可参照标准选用标准零部件这对简化模具设计和制造、提高模具寿命、降低成本、缩短制造周期，都有十分重要的意义。(5)凸、凹模结构设计任何模具的凸模、凹模或凸凹模,无论形式怎样多样化,其结构主要有两部分,一是工作部分,用以成型零件;二是固定部分,用来使凸模正确地固定在模架上,设计模具工作部分时,主要就是决定刃口形式和固定方法. 选用材料:本设计选用cr4w2mov作为凸、凹模材料,这种材料是微变形冷作模具钢(高合金钢),其特性是具有高淬透性,高淬硬性,高耐磨性微变形,中等回火稳定性,高的搞压强度(比高速钢低).淬后体积变化可控制到微小,但变形抗力及抗冲击能力有限.可用于制造生产批量大,载荷较大,要求耐磨性高,热处理变形小的形状较复杂的冲模. .凸模的设计与选用:凸模结构形式选用: 凸模结构形式主要分为有固定台阶式和无固定台阶式两种。有固定台阶式，其中间台阶和凸模固定板本以过渡配合相配，而凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不致于从凸模固定板中拉出。无固定台阶式的凸模，其工作部分和固定部分为等断面形式，故非常适合凸模刃口用线切割工成形磨削成形。本次设计采用有固定台阶式圆形凸模. 凸模固定方式选用: 凸模在上模的正确固定应该是即要保证凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时拆装方便。常用的固定方法有机械固定法浇注固定法拼块固定法等。本次设计采用凸模固定板固定的方式。凸模固定板固定的方式是安装部分有一台，将凸模装入固定板采用h7/m6的配合，用镙钉将固定板和模座连接救起来，此法不宜经常拆卸，多用于冲压力较大，要求稳定性好的凸模的安装，是采用较多的一种安装方式 凸模的长度计算: 凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定,同时要考虑凸模的修模量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素. 本设计采用弹性卸料板.凸模长度可按下式样计算:l=h1+h2+h3+h 2.12式中:l-凸模长度,(mm) h1-凸模固定板厚度,(mm) h2-卸料板厚度,(mm) h3-卸料弹性元件被预压后的厚度,(mm) h-附加长度,它包括凸模的修边量凸模进入凹模的深度凹模固定板与卸料板之间的安全距离等.一般取1520(mm),本次设计选择的具体尺寸如图所示图2.9凸模结构尺寸图其具体形状及尺寸可见模具总装图和凸模零件图.另外对于凸模还需进行承压能力校验和失稳弯曲校验.具体校验如下:承压能力校验:圆断面凸模的承压能力校验是判断冲裁力是否小于或等于凸模强度所允许的最大压力.如果满足下式就认为合格.即:*d*t*d*d【压】/4 2.13或d/t4/【压】2.14式中d-凸模直径(mm) t-毛坯厚度(mm) -毛坯材料的抗剪强度,mpa 【压】-凸模材料的许用压应力,mpa查冲压常用金属材料的力学性能表(冲压模具设计与制造p30 表1-3)查得:=304373mpa查我国工程中常用金属材料的力学性能表(材料力学p167 表7-1)查得:【压】=800mpa显然:13.3/4=3.3254*373/800=1.865因此承压能力校验合够。失稳弯曲校验: 一般来说当承压力校验合格时失稳弯曲校验也能合格。因此可无需再验证失稳弯曲校验。:凹模的设计与选用凹模的孔口形式选用:凹模的刃口孔形式分有以下几种：1）圆柱形孔口凹模（如图a、b） 此种凹模刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，适用于冲裁形状复杂精度要求较高的制件。但由于是直孔，孔内易积存制件，增加冲裁力和孔壁的磨损，磨损后每次的修模量较大，凹模的总寿命较低，凹模磨损后孔口可能形成倒锥。2）锥形孔口凹模（如图c、d） 此种凹模孔内不易积存制件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀形小，所以凹模的磨损及每次的修磨量小，但凹模刃口强度较低，凹模刃口尺寸在修磨后有所增大，此凹模一般用在精度要求不高、形状简单、材料厚度较薄的制件的冲裁。图2.10凹模的孔口形式图本设计之凹模的孔口形式采用圆柱形孔口凹模.其优点是刃口强度高、修磨后刃口尺寸不变、冲裁精度高.另本次设计之零件因尺寸较大,凹模采用凹模套加凹模座的镶套凹模形式, 凹模套镶入凹模座中，这样一则便于加工，提高孔位精度，再则可以节省大块模具钢材，降低模具成本,也便于更换损坏的凹模套.凹模尺寸的确定:可按下列公式概略的对凹模的尺寸进行计算:如图所示:图2.11凹模尺寸的确定凹模高度h=k*b8mm.凹模壁厚(或由刃口到外边缘的距离)c=(1.52)h3040mm.式中b-冲裁件的最大外形尺寸k-系数,考虑坯料厚度t的影响,其值可查系数k表(冷冲压工艺及模具设计p175 表8-2)查得:h=0.5*13=4.5mm c=(1.52)=9mm实际尺寸可大于它.另外凹模座还用于定位冲件.其它具体形状及尺寸也可见模具总装图和凹模零件图.(6)定位零件的选用：模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位，根据毛坯形状尺寸及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式，常见的定位零件有挡料销、定位板、导正销和侧刃等。因为此道工序是单个毛坯的冲裁，较适合用定位板定位。所以本次设计采用定位板定位的方式定位，并且采用制件内孔定位的方式定位。即用轮圈的内表面和两加强筋定位，具体的形状和尺寸可见模具的总装图和定位板的零件图。(7)卸料与出件装置的选用卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压后,把冲件或废料从模具工作零件上卸下来,以便冲压工作继续进行,通常,把冲件或废料从凸模上卸下称为卸料,把冲件或废料从凹模卸下称为出件.卸料装置的设计与选用卸料结构是用于将条料废料从凸模上卸下的装置，分刚性（固定卸料板）和弹性两种固定卸料板固定在凹模上面，卸料力大，但无压料作用，多用于厚料冲裁模，凸模与卸料板单面有0.20.5mm的间隙。弹性卸料板是利用弹簧或橡胶的弹压力进行卸料，除卸料外，还对毛坯有压料作用，适用于薄料冲裁，卸料板形孔与凸模的单面间隙一般为0.050.1mm。 本次设计采用弹性卸料装置,用弹性卸料橡胶加卸料板配合卸料,这种卸料方式便于取放零件.且冲孔前可压紧零件,可提高冲孔质量. 弹性卸料板的厚度取凹模厚度的0.81倍,卸料板兼起导板作用,凸模与导板之间按h7/n6配合,且应保证导板与凸模之间的间隙小于凸凹模之间的冲裁间隙,以保证凸、凹模的正确合. 橡胶的选用与计算： 为了保证有足够的卸料力，以便使制件和废料能顺利的从上卸下来，在设计冲模时，必须恰当的选用橡胶的尺寸。 在选用橡胶卸料时，应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量，看能否满足冲压工艺的需要。橡胶板的压缩量不能过大，否则会影响其压力和寿命，最大压缩量不能超过其厚度的45%，预压缩量约为其厚度的（1015）%。橡胶高度h可按下式来计算h=l/（0.250.30）2.15式中 l-所需的工作行程（压缩量）（mm）在选择橡胶时，必须根据橡胶的特性曲线如下图所示： 图2.12橡胶特性曲线卸料装置的具体形状和尺寸可见模具总装图和卸料装置的零件图.出件装置的设计与选用为使模具结构简单和降低设计制造的成本，凹模中的废料由凸模直接冲出,无需再另外设计出件装置.(8).模架及其零件设计.模架模架由模座导柱导套及模柄等零件组成。模架已纳入冷冲模国家标准。模架的种类和应用:滑动模架式 滑动导向模架的导柱导套为间隙配合，其配合种类有h7/6h6两种。滑动导向模架按导套的多少及布置形式可分为以下几种。 a b c d 图2.13导柱导套的结构形式a:侧导柱导套模架b:中间导柱导套模架c:角导柱导套模架d:导柱导套架图为两导柱导套模架。其中图为后侧导柱导套模架，导向情况较差，但能从三个方向送料，操作方便，适用于导向要求不太严格且偏移力不大的情况。为中间导柱套模架。为对角导柱导柱模架，这两种形式的导柱中心都通过压力中心，导向情况较后侧布置较好，但操作不如后侧布置方便。为四导柱导套模架，四对导柱导套分布要模座的四个角部，导向效果好，精度高，但结构复杂，只有导向要求高偏移力大和大型冲模才采用。滚动导向模架 滚动导向是在导套导柱之间通过一组滚珠，使之进行滚动导向。滚珠装在保持架内，排列对称，分布均匀，与中心线成角，使每个滚珠在上下运动时都有各自的滚道，以减少磨损。滚珠应选同一直径，公差不超过0.003mm。滚珠与导柱导套之间不但没有间隙 ，反而有0.1200.02mm的过盈，从而提高了导向精度。因此滚动导向的精度高寿命较长，适于高速冲裁模精密冲裁模硬质合金模以及其它精密模具的冲压工作。.为使设计制造简单降低成本, 又能满足工艺要求,达到最大的经济效益, 本次设计采用滑动模模架,且为中间导柱圆形模架模架的具体形状和尺寸见模具总装图和模架零件图。模架的技术条件装入模架的导柱导套的配合要求应满足下面两个表中的规定。配合形式导柱直径配合精度配合后的过盈h6/h5h7/h6配合后的间隙值滑动配合180.0030.0100.0050.01518280.0040.0110.0060.01828500.0050.0130.0070.02250800.0050.0150.0080.025801000.0060.0180.0090.028滚动配合18350.0150.02表2.1导柱导套的配合要求表(单位mm)被测尺寸项检查项目被测尺寸/mm精度等级0级0i级公差等级a上模座上平面对下模座的平行度400540056b导柱轴心线对下模座平面的垂直度1603416045c导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度1603416045表2.2滚动导向模架分级技术指标导向零件 在大批量生产中为了便于装模，或在精度要求较高的情况下，模具都采用导向装置，以保证精确的定位，提高冲件的质量和模具寿命。 上、下模导向的基本形式有： 1）导柱和导套导向 在上下模座上分别设置两对或四对导柱导套对进行导向。导柱导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是模具行业应用最为广泛的导向装置。 2）导板导向 3）套筒式导向 4）导向块导向 本次设计采用导柱和导套的导向。导柱与导套的具体形状、精度及尺寸见模具总装图及零件图.安装尺寸见总装图.应保证上模相对于下模的正确运动.上、下模座上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件并分别与压力机的滑块和工作台连接,以传递压力,模座的尺寸规格一般根据模架类型和凹模周界尺寸从标准件中选取.其直径应比凹模板直径大3070mm模座的厚度一般取凹模板厚度的1.01.5倍上模座厚度可比下模座厚度小510mm上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致,其孔距公差要求在0.1mm以下.（9）其他支承与固定零件.模柄 模柄的作用是把上模固定在压力机机上,同时使模具中心通过滑块的压力中心.中心型模具都是通过模柄与压力机滑块相连接的,模柄的结构形式较多,并已标准化,一般模柄直径应与模柄直径相等,模柄长度应比模柄孔深度小510mm.本次设计选用通用型模柄,具体见总装图及模柄零件图.凸模固定板与垫板 凸模固定板的作用是将凸模固定在上模座或下模座的正确位置上,凸模固定板外形尺寸通常与凹模一致.厚度可取凹模厚度的6080固定板与凹模或凸凹模为h7/n6或h7/m6配合.压装后应将凹模端面与固定板一起磨平,对于本次设计之多凸模固定板其凸模安装孔之间的位置尺寸应与凹模型孔的位置尺寸保持一致.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的挤压损伤.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm.紧固件 冲模中用到的紧固件主要是镙钉和销钉.其中螺钉起联接固定作用,销钉起定位作用.螺钉和销钉都是标准件可根据具体情况选定,具体见总装图及紧固件零件图.2.7编制加工工艺路线并编制加工工艺卡和工序卡本次设计选择模具的凸模编制加工工艺路线并编制加工工艺卡和工序卡2.7.1零件的分析(1) 零件的作用凸模的作用是冲孔，对它有强度刚度的要求，另外还有刃口尺寸的精度要求，它对冲孔起到非常重要的作用将决定孔的尺寸是否正确。因此必须保证它的刃口尺寸精度。(2) 零件的工艺分析凸模的外形尺寸为规则对称零件，可用车刀车削毛坯达到尺寸精度即可。非常容易达到，但必需注意对其热处理要处理好，因为热处理对凸模的性能有非常重大的影响。2.7.2工艺规程设计(1) 确定毛坯的制造形式毛坯的制造形式可用锻造毛坯，因为锻造毛坯有非常强的机械性能，能满足凸模所要求的较高的刚度和强度。(2)基面的选择粗基准的选择 粗基选择凸模工作部分的尚未加工的外圆柱面。以此加工凸模的模柄部分。精基准的选择精基准选择已加工好的凸模工作部分的外圆柱面为精基准。加工时应保证工作部分与模柄部分的同轴度。2.7.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状尺寸精度等技术要求能骒到合理的保证.在生产纲领小批量生产的条件下,可以考虑采用普通机床和通用夹具生产以降低生产成本.提高经济效益为主.(1)冲模主要零件的几种工艺方案比较:方案1:锻造退火加工成形淬火与回火钳修装配方案2:锻造退火粗加工淬火与回火精加工钳修装配:方案3:锻造退火粗加工调质加工成形淬火