关 键 词：

机械类毕业-含CAD图纸 盖冷冲压模具设计 机械专业毕业设计 机械专业毕业 超声波清洗机 冷冲压模具设计 模机械CAD图纸设计

资源描述：

超声波清洗机上盖冷冲压模具设计【机械类毕业-含CAD图纸】.zip,机械类毕业-含CAD图纸,盖冷冲压模具设计,机械专业毕业设计,机械专业毕业,超声波清洗机,冷冲压模具设计,模机械CAD图纸设计

内容简介：

摘 要本次设计的是超声波清洗机上盖冷冲压模具。为实现加工出符合尺寸要求的上盖零件，通过对典型模具结构图的设计及工作原理，确定模具设计的方案并对方案进行论证。对选择出的方案绘制出其简图，并分析模具的结构组成。确定零件的尺寸、材料，以计算出冲裁力、拉深力、毛坯的展开尺寸以及压力中心。根据计算的冲裁力和拉深力合理选择压力机，并计算冲裁模间隙、拉深模间隙和凸、凹模的刃口尺寸。对各零部件进行设计和选用，然后通过模具封闭高度计算校核压力机，从而绘制出模具的总装配图和模具零件图,并运用CAD软件绘制模具的装配结构。整个设计主要针对拉深凸模、凹模，冲裁凸模、凹模，卸料和顶件零件的设计与选用，一些零件的选用参考标准件，最终完成本次毕业设计。对于加工件要保留外边缘尺寸，要确保工序进行的先后顺序，需要通过特殊的结构设计以满足目的要求。关键词： 复合模；落料凹模；拉深 Abstract This design is a stamping die for the top head of ultrasonic cleaning machine. In order to process the top head that meet the dimensional requirements, through the designing and working principle of typical mould structure diagram, determine the design of the mould design and demonstrate the plan. Make a sketch of the selected plan, And analyze the structure of the mould. Determine the size and material of the part, to calculate the punching force, drawing force, development blank size and the die center. Reasonable select press according to calculated blanking force and drawing force. And calculate the blanking gap, draw die gap, and the edge size of punch and die. Design of the other auxiliary parts, then check the height of the press through the mould closed height, in order to draw assembly drawing and parts drawing, use 3D software to draw the assembly structure of the mold , the whole design is mainly aimed at drawing punch and die, punching punch and die, selection of the unloading and ejector. some parts reference standard, final completion of this graduation design. For the workpiece to retain the outer edge size, need to ensure the sequence of operations, and need to be achieved through special structural design.Keywords: compound die; blanking die; drawing IV目录摘 要IAbstractIICONTENTSV第一章 绪论11.1 冷冲压模具现状11.1.1 冷冲压模具历史11.1.2 模具在国内的发展11.1.3 国内冷冲压模具现状21.2 课题要达到的设计目的2第二章 冷冲压模具方案设计及可行性论证42.1冲压件的工艺分析42.2方案设计42.2.1 方案142.2.2 方案262.2.3 方案372.3 方案可行性论证72.3.1. 方案1评价72.3.2 方案2评价82.3.3 方案3评价82.4 方案确定8第三章 冷冲压模具设计计算93.1 零件毛坯尺寸计算93.1.1 毛坯尺寸计算93.1.2 排样103.1.3 计算工序压力123.1.4 压力机的选择143.1.5 计算模具压力中心153.2 模具总体设计153.2.1 模具结构形式的确定153.2.2 定位方式的选择163.2.3 卸料和出件方式的选择163.2.4 导向方式的选择163.3 主要工作零件设计163.3.1 凸模和凹模刃口尺寸计算163.3.2 凸模和凹模的结构设计183.3.3 卸料和顶件零件的计算223.3.4 模柄的选用263.3.5 模架的选用263.4 其他辅助零件设计273.4.1 导向零件的设计273.4.2 固定板的设计273.4.3 紧固及定位零件的设计303.4.4 模具闭合高度及安装尺寸303.5 对环境保护和可持续发展方面的思考313.5.1 对环境保护的思考313.5.2 对可持续发展的思考31第四章 产品的使用与维护334.1模具结构334.2工作原理334.3装模时的检查、维护34结论39参考文献40致 谢42CONTENTSPart Introduction11.1 Stamping Die Status11.1.1 Stamping Die History11.1.2 Development of Die in China11.1.3 Stamping Die Status in China21.2 Purpose of the Project to Achieve2PartII Feasibility Demonstration42.1 Process analysis of stamping parts42.2 Design scheme42.2.1 Program 142.2.2 Program 262.2.3 Program 362.3 Demonstration of Design Scheme72.3.1 Program 1 evaluation72.3.2 Program 2 evaluation82.3.3 Program 3 evaluation82.4 Scheme determination8PartIII Calculation Manual93.1 Part and Blank Size Calculation93.1.1 Blank Size Calculation93.1.2 Selection of Layout and Lap103.1.3 Calculation of the Stamping Force123.1.4 Selection of Press143.1.5 Calculation of the die center153.2 Overall Design of the Die153.2.1 Die Structure153.2.2 Selection of Positioning Mode163.2.3 Selection of Unload Mode163.2.4 Selection of Guiding Mode163.3 Design of the Core Parts163.3.1 Calculation of the Edge size of Punch and Die163.3.2 Configuration Design of the Punch-Die183.3.3 Calculation of the Unloading and Ejector223.3.4 Selection of Die Shank263.3.5 Selection of Mold Base263.4 Design of the Other Auxiliary Parts273.4.1 Guide Parts273.4.2 Fixed and Backing Plate273.4.3 Fastening and Positioning Parts303.4.4 Die Closed Height and Installation Size303.5 Consideration of Environmental Protection and Sustainable Development313.5.1 Consideration about Environmental Protection313.5.2 Consideration on Sustainable Development31PartIV Product Use and Mmaintenance334.1 Die Structure334.2 Working Principle334.3 Assembly inspection and maintenance34PartV 3D Modeling of Die355.1 Die modeling355.1.1 Modeling Method355.1.2 Part Modeling355.1.3 Assembly simulation37conclusion39Reference40Acknowledgements42第1章 绪论1.1 冷冲压模具现状1.1.1 冷冲压模具历史冷冲压模具作为一种模具，是对板料在室温下施加变形力从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具1。其具有冲压生产效率高、操作安全简单、模具寿命长、产品质量高等特点。模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的2。19世纪，伴随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用2。第二次世界大战后随着世界经济的飞速发展，模具又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、 德国的冷挤压技术，前苏联的对塑料加工的研究也曾处于世界先进行列4。20世纪70年代开始生产精冲模具， 在数量、 质量、 技术和能力等方面都有了很大的进步，不断出现各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动化模具，其代表是五十多个工位的级进模和具有有十几个工位的多工位传递模4。 与此同时日本通过潜心研究以“模具加工精度进入纳米级”步入世界加工范围的领头羊。1.1.2 模具在国内的发展我国20世纪50年代中期以前，模具设计基本都是由设计人员经验设计，根据已有图纸记性参考，再从生产产品的要求上，制作能加工出符合产品性能、尺寸要求的模具，但是针对设计出的模具的零件、组合成的部件以及整体模具的机械性能没有深入的研究。20世纪80年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，中国先后引进了一批现代化的模具加工机床。参照已有进口模，在此基础上成功复制了一批替代品。中国模具的CAD/CAM技术从20世纪80年代起步，长期处于低水平重复开发阶段，所用的软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家于“九五”期间制定了相关政策措施。90年代后期中国CAD软件从无到有，发展出一批具有自主知识产权的CADCAD软件1。1.1.3 国内冷冲压模具现状近年来，模具行业经过不断的发展，以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具制造技术已取得很大进步，例如吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户13。目前中国模具发展迅速，模具行业产业结构有了很大改善，商业水平化提高，中高档模具占模具总量的比例也明显提高，模具进出口比例逐步趋向合理。根据近年来汽车、开关电器、农机、仪器仪表、各类家电等制造行业统计其中所使用模具，约65%左右为冷冲模，20%左右为塑料模，压铸模和锻模占5%，其他陶瓷模等占约10%12。冷冲模占比最大，使用最广。而冲压工艺技术作为机械制造业的主导工艺之一，在各类生产中也占据着主要地位。虽然中国模具行业在过去十多年中发展迅速，但许多地方与发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的占有较低的比例；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.2 课题要达到的设计目的设计一套超声波清洗机上盖冲压模具，通过对文献查询以及运用计算机和互联网等现代信息技术工具，了解未来市场需求、模具行业现状、产品应用前景，了解冲模的制造与修理工艺和相关设备情况。运用工程知识，考虑影响设计目标和技术方案的各种因素，提出设计的可行方案，并对可行性方案进行分析和论证，在考虑创新、安全、环境和社会因素同时保证产品的精度与表面质量的情况下，设计模具结构，对所设计的产品评价方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响，评价其可持续发展性能，并理解应承担的责任。并通过这次设计，熟练掌握运用学习过的机械工程知识，锻炼提升自己的综合能力，为以后走向社会打下基础。第2章 冷冲压模具方案设计及可行性论证2.1冲压件的工艺分析如图 2-1 所示超声波清洗机上盖为本次设计模具的工件，材料为410不锈钢 （1Cr13），厚度是1mm，生产属于中批量生产，设计的时候需要考虑生产效率和生产精度的问题，公等级定为IT14级。满足普通冲压工艺对精度等级的要求。有两项主要加工工序，一项为落料，一项为盒形拉深。图2-1 二维、CAD零件图2.2方案设计2.2.1 方案1方案一：单工序冲压模组合由两个单工序模具进行加工，分别在不同模具上进行（1）落料（2）盒形拉深。通过压力机下压，凹凸模闭合使板材在凹凸模挤压下变形直至断裂,获取一定外形轮廓。方案一落料模具的结构简图如图2-2所示。图2-2 落料模具简图通过压力机下压上模下行，压边圈压住毛坯，凹模下行将板材拉入凹模，以改变形状，形成盒形空心件。方案一盒形拉深模具的结构简图如图2-3所示。图2-3 盒形拉深模具结构简图采用自动送料，冲裁落料用固定卸料板，模具的基本结构采用标准模架。凸模则使用螺钉安装在下模座上，凹模安装上模座上，定位方式是使用固定导料销，模具为钢材制造。2.2.2 方案2方案二：单工位倒装复合模由单工位复合模一次加工所有工序，把落料、盒形拉深都集中到一个模具上。通过压力机下压，凹凸模闭合，先将板料落料然后拉深，使得落料拉深一次成型，采用倒装模式。复合模具结构简图如图2-4所示。图2-4 复合模具结构简图单工位复合模采用自动送料，自动取料，模具下模座固定有和卸料板，导向装置使用滑动导套、导柱，导柱导套都使用可拆卸的结构易于更换，模具为钢材制造。2.2.3 方案3方案三：单工位正装复合模由单工位复合模一次加工所有工序，把落料、盒形拉深都集中到一个模具上。通过压力机下压，凸模下行使得板料先进行拉深成形，然后继续下压模座下的弹力装置收缩，进行落料，达到先拉深后落料，保证工件边缘尺寸，采用正装模式。复合模具结构简图如图2-5所示。图2-5 复合模具结构简图单工位复合模具采用自动送料，自动取料，模具上模座固定有卸料板，导向装置使用滑动导套、导柱，导柱导套都使用可拆卸的结构易于更换，模具为钢材制造。2.3 方案可行性论证2.3.1. 方案1评价方案一由于全部采用单工序模具加工，一个模具只能完成一道工序，加工完一道工序需要机械手或人工将产品从模具里面取出，放置到下一工序的模具中加工，直到所有工序结束，生产率低但产品质量稳定，频繁的更换模具会使得冲压尺寸精度降低，工件不平整，同轴度、对称度及位置误差大。模具制作上，需要制作多组模具，但模具制作简单，维修简单，技术方面也好实现。经济方面，方案一单工序模具需要做多套模具，结构简单成本较低，但工作中需要人工部分多，人力成本高，生产速度慢，产值低，盈利对会较少。2.3.2 方案2评价方案二采用的是单个正装复合模加工，复合模具是在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具，因为只有一个工位，送料的进距误差对冲模的冲压精度没有影响，其结构紧凑方便运输及使用保管，虽然模具本身成本较高，但人工参与少并且产量相对高，加工出的工件平整，同轴度、对称度及位置度误差较小，精度较高可达到IT9，对条料宽度要求不严，可冲压0.053mm板材，可用边角料，但维修复杂。虽然技术制造方面较复杂，但以目前的知识水平也能实现。经济方面，制造成本虽高但只需加工一套模具，虽同样需要人工，但使用人力少成本相对要低，生产速度较快，产值高，盈利会更好。2.3.3 方案3评价方案三同样采用单个复合模具加工，区别于方案二的先冲裁后拉深，采用先拉深后冲裁，通过最后冲裁落料工件以保证工件外缘尺寸的规整，以求得到符合产品要求外缘的产品，减少后续加工，在方案二基础上提升了加工效率，减轻修整的成本，同时提升材料利用率，同时还保留了复合模具的易使用易运输保管的优点，同样有人工参与，人工成本较方案二更少。2.4 方案确定 通过对三种方案的设计、制造、经济性以及对人文社会的影响等方面的综合考虑与讨论分析，最终选择方案三：单工位正装复合模作为使用方案。方案三采用自动送料，使用钢材制造，因较少的人工参与可以在减少使用者危险几率的同时，又能在经济利益上实现最大化，产品表面质量能达到工件要求的数值，模具本身使用钢材制作，报废可环保回收，以目前的知识储备可以设计详细的模具结构。冷冲压加工，废料多为可再利用金属废弃物，基本无空气污染与水污染，对环境具有保护以及可持续性。第三章 冷冲压模具设计计算3.1 零件毛坯尺寸计算3.1.1 毛坯尺寸计算1. 毛坯尺寸盒形拉深主要变形部分在四个圆角处，将四个圆角合并为一个锥形件拉深件。直边部分： =10+0.57x0.5=10.285 （3-1）式中 H 盒形件的高度，mm；r底 盒形件底部圆角的半径，mm。圆角部分： （3-2）式中 D毛坯圆角部分直径，mm；d0圆锥台上端直径，mm；d圆锥台下端直径，mm；r圆锥台上面半径，mm；r0凸球环半径，mm；h0凸球环高度，mm。7=66.5mm外端增加落料部分毛坯，最终毛坯展开形状如图3-1所示。图3-1 毛坯展开形状2. 判定拉深次数盒形拉深： =20/97=0.2 （3-3） =8/20=0.4 （3-4）查参考文献1中表4.13工件可一次拉出。四圆角切割合并为中锥形件拉深： =0.333 （3-5） =1/66.5=3% （3-6）用无压边圈的模具一次拉成。3.1.2 排样排样就是要合理分布工件在条料上的位置，从而起到节省材料，并且提升加工工件的质量的作用。最常见的排样方法为直排，除此之外，斜排和混合排使用得也比较多。该工件加工步骤为拉深、冲裁落料，模具结构相对简单，排样方式采用直排如图3-2所示。图3-2 排样图排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边2。查参考文献1中表2.8选择自动送料板厚1mm的两制件之间的侧搭边值a=3mm，搭边值a1=2mm。条料的宽度为b=142mm+2a=148mm条料的进距为h=48mm+a1=50mm （3-7）式中 A冲裁件面积（包括内形件结构废料），mm2； n一个进距内冲裁件数目，n=1；b条料宽度，b=47mm；h进距，h=50mm。3.1.3 计算工序压力工件设计由先拉深后落料工序进行加工，固将拉深与落料工序力分开进行计算。1. 拉深工序力计算盒形拉深力的计算根据参考文献1表4.17查拉深力计算实用公式： （3-8）式中 FL拉深力，N；L凸模周边长度，mm；t拉深工序后的壁厚，mm；b材料抗拉强度，MPa；K6系数，K6=0.8；判定是否使用压边使用锥形凹模拉深，t/D0.03（1-m）， 0.0150.012满足条件可以不使用压边圈盒形件四边角看做中锥形件拉深（H/d2=0.40.7），t/D100%=3%2.5%不需要用压边圈模具一次拉成。2. 冲裁工序力计算冲裁力Fp根据参考文献1公式： （3-9）式中 Fp表示冲裁力，N； 表示材料的抗剪强度，MPa； L表示切边的周边长度，mm； t表示材料的厚度，mm；系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或一般取13)。在此模具中Kp取1.3.当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b 代替t，而取Kp=1的近似计算法计算。的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计中值查表知为320MPa。落料时的周边长度为：L1=210+1402+902=522.831mm计算： =1.3522.8311320 =217.497 kN3. 卸料力和推件力的计算在冲模结束时，由于材料弹性回复(包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复)及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力计算公式如下:卸料力 （3-10）顶件力 （3-11） 式中F冲裁力，kN； K卸卸料力系数，其值为0.65(薄料取大值，厚料取小值)； K顶推料力系数，其值为0.1； n梗塞在凹模内的制件或废料数量； h直刃口部分的高，mm。表3-1卸料力与推件力及顶件力系数冲裁材料K卸K推 K顶纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度(mm)0.10.0650.070.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.060.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03经过分析塞在凹模内的制件或废料数量取n=1得卸料力 =0.04217.497=8.699 kN得顶件力 =10.06217.497=10.049 kN3.1.4 压力机的选择=8.699+13.049+217.497+94.85=370.483 kN压力机公称压力就为:F压80%F=463.103 kN，根据求出的公称压力，并考虑要加工的零件综合考虑,选用公称压力为630kN的开式可倾压力机。其主要技术参数规格为：公称压力：630kN；滑块行程：100mm；最大闭合高度：400mm；封闭高度调节量：80mm；工作台尺寸：570860mm；模柄孔尺寸：50mm70mm1。模具闭合高度的取值范围 （3-12）3.1.5 计算模具压力中心计算模具的压力中心实则是计算出冲裁合力作用的位置，在模具的冲压过程中，如果模具的压力中心和压力机滑块的中心线不在同一直线上，那么压力机滑块就会受到偏移的力，从而使模具的位置偏移，造成模具不正常的磨损，降低模具的使用寿命。由于超声波清洗机上盖是一个对称的结构，所以可以知道压力中心在工件中心处，即：3.2 模具总体设计3.2.1 模具结构形式的确定本次设计复合模具要实现的工序是先拉深，然后冲裁落料，即在压力机一次的工作行程中在不同的位置分别完成这两个工序，落料凸模同时也是拉深凸模，整个模具的结构如图3-3所示。图3-3 模具整体结构图3.2.2 定位方式的选择定位方式主要考虑两方面一个是条料的定位另一个是装配时的定位8。条料的定位中又分为送料方向上的定位，用来控制送料的进距，也就是挡料，采用固定挡料销来挡料；还有与送料方向垂直方向上的定位，也就是导料，采用与挡料销类似的导料销排在同一侧起到导料作用9。装配时的定位使用销钉进行定位，模具中使用上下各两个8销钉进行定位。3.2.3 卸料和出件方式的选择卸料装置作用是把料从凸模上脱落下来7，但对于一些不同的加工工序还会起到不一样的作用，在此次设计中主要为冲裁的加工过程中压紧条料，防止跑位，还可以保护凸模并且给凸模导向。卸料装置主要有固定卸料和弹性卸料这两种。根据模具的运动过程，先是拉深后落料，冲制的条料厚度为1mm，选择弹性卸料。因为工件加工完成后留在下面的凹模上，所以用弹簧加顶杆组合顶出。3.2.4 导向方式的选择模具的导向方式主要是根据工艺方法来判断的，因为工艺方法的不同，模具对导向精度和刚度的要求也不同。由于模具结构相对简单，精度要求相对较低，为了提高模具的使用寿命和工作的质量，方便模具安装、调整、维修模具，所以模具采用后侧导柱导套的导向方式。3.3 主要工作零件设计3.3.1 凸模和凹模刃口尺寸计算1. 拉深部分尺寸的计算（1） 拉深间隙盒形件间隙Z/2根据工件尺寸精度要求选取，当尺寸精度要求不高时：Z/2=（11.3）t，故直边单边间隙Z/2=1mm，圆角部分单边间隙比直边部分大0.1t，即为1.1mm。（2） 拉深模的圆角半径模具的圆角半径根据参考文献1查得公式： （3-13） （3-14）式中 D 毛坯直径，mm；d1 第一次拉深工件直径，mm；t 材料厚度，mm；rd 拉深凹模圆角半径，mm；rp 拉深凸模圆角半径，mm。凹模圆角半径rd=5mm ，凸模圆角半径rp=4mm。（3） 凸、凹模工作部分的尺寸和公差直边部分的尺寸要求外形尺寸，应以凹模为设计基准。根据参考文献1按表4.29可求得凸、凹模的尺寸计算公式： （3-15） （3-16）模具的制造公差为IT10级。凹模： mm mm凸模： mm mm拉深凸模出气孔直径根据表4.32得8mm1. 落料部分尺寸的计算（1） 冲裁间隙根据参考文献1中表2.12，从材料和板料厚度选择间隙值：Zmin最小合理间隙选取0.13Zmax最大合理间隙选取0.16鉴于模具使用过程中磨损使得间隙变大，故设计与制造新模具时，建议采用较小合理间隙值。（2） 凸、凹模工作部分的尺寸和公差根据参考文献1查表2.14规则形状冲裁的制造公差选择，通过公称尺寸选择公差：凸模p = 0.012凹模d=0.018采用凸模和凹模分开加工，计算公式为：凸模尺寸 （3-17）凹模尺寸 （3-18）式中 Dp、Dd 分别为落料凸、凹模的刃口尺寸，mm；D 落料件外径的基本尺寸，mm；p、d 分别为凸、凹模的制造公差；工件的制造公差，mm；Zmin最小合理间隙，mm；x磨损系数，其值在0.51之间。凸模：Dp1=（160-0.751-0.13）=159.12 Dp2=（110-0.750.87-0.13）=109.218 凹模：Dd1=（160-0.751）=159.25 Dd2=（110-0.750.87）=109.348 3.3.2 凸模和凹模的结构设计1. 落料拉深凸模凸模的结构如图3-4所示。采用整体式凸模，台肩固定。头部为矩形阶梯式。图3-4 凸模的结构凸模长度的计算： （3-19）式中 h1固定板的厚度，取20mm； h2卸料板的厚度，取16mm； a附加长度，其中包含凸凹模固定板和卸料板之间的安全距离、凸模工作进入凹模的深度等，取35mm； t材料的厚度，取1mm。2. 拉深凹模这个凹模的作用主要是拉深时与拉深凸模一同对板料进行拉深并整形，在整个工作行程中，凹模的外缘与冲裁凹模成间隙配合，它的内部尺寸形状决定工件的外部尺寸形状，根据过往的经验数据显示，对于不锈钢的材料，最小壁厚约为工件料厚的1.5倍，但不能小于0.7mm，因此最小壁厚可以为：。凹模结构如图3-5所示。图3-5 拉深凹模3. 冲裁凹模（1） 凹模的结构形式凹模的类型有多种多样，常见外形有方形和圆形，常见的结构有一体式和镶拼式，常见的刃口方式有平刃和斜刃，因为落料的工件近似长方形，所以设计落料凹模的结构外形为方形的一体式平刃的凹模3。（2） 凹模厚度查参考文献1得到公式： （3-20）式中 b1垂直于送料方向凹模型孔壁间的最大距离，b1=109.35 mm；K由 b1和材料厚度t决定的凹模厚度系数，t取0.3。，取mm凹模刃口与外边缘距离=331.85=95.55 mm垂直于送料方向的凹模宽度=109.35+322.7=195.75mm，取200mm。送料方向的凹模长度=159.25+245=249.25mm，取255mm。凹模结构如图3-6所示。图3-6 落料凹模3.3.3 卸料和顶件零件的计算1. 卸料装置冷冲压上常见的卸料装置主要是固定卸料和弹性卸料这两种卸料装置。卸料板的作用主要是把冲裁件或者废料从凸模或凹模上脱落。弹性卸料装置的组成有卸料螺钉、弹簧、卸料板。弹压卸料装置由于有压紧料的作用，所以冲出的工件平面度比较高，质量相对较好。由于料厚为1mm，卸料力相对较小，所以综合考虑选择弹性卸料装置。（1） 卸料螺钉的选用选择圆柱头内六角卸料螺钉1065。（2） 橡胶柱的选用模具中常用的弹性元件主要是弹簧和橡胶。针对本模具考虑，卸料力、工作行程的比较，所以选用橡胶柱作为弹性元件。根据模具安装位置拟选4个橡胶柱，每个橡胶柱的预压力为： （3-21）式中 Fx为冲裁卸料力； n为橡胶柱个数。 N查参考文献6中表8-44选择3212.532mm。因为橡胶预留高度被压缩，所以h工作=32-26.6+39mm h自由=h工作/（0.250.30） （3-22）h自由=9/（0.250.30）=3036橡胶压缩率 （h工作+h修模）/h自由100%=（9+2）/32100=30.1% （3-23）计算橡胶力 （3-24）式中 F为橡胶工作压力，N； A为橡胶横截的面积，； P为单位压力，与橡胶的压缩量和形状有关。 因为F0F，所以橡胶选择可行（3） 卸料板的设计落料凸模设计的外形是方形，在一定程度上为了美观把弹压卸料板设计成方形，根据模具的结构取长255宽200，查参考文献1表2.29，因为卸料板宽度为200mm，取卸料板厚度为16mm。2. 弹顶器弹顶器根据当前生产情况下是选用弹性的，根据模具的结构，设计出的弹顶器包含四根顶杆和碟形弹簧组合放置在下模座以下。（1） 顶杆的选用根据下模座厚度和工作行程综合考虑，查参考文献1表8-23选用的顶杆1060mm。（2） 弹簧的选用因为顶件器所产生的力较大，选取碟形弹簧作为弹性装置，系列A类别2，5025.434.1复合组合。因为拉深力FL =94.85kN 弹顶器要支撑完成拉深工序，所以F弹=FLK，K为安全系数取1.1，F弹=94.851.1=104.335 kN，F0=F弹/4=104.335/4=26.083 kN。 （3-25）式中 Pe压平时的碟形弹簧载荷计算值，N；E弹性模量,Mpa；泊松比；K4系数从表11-6-5取，K4=1；K1系数从表11-6-5取，K1=0.69；h0碟形弹簧压平时变形量的计算值，mm。 =9054940.0172 =15590N因为碟片弹簧组是复合组合，单个碟簧载荷P=26083/2=13041N，P/Pe=13041/155900.836，h0/t=0.4，根据参考文献6中图11-6-2查A系列，f/h0=0.39，f=0.391.1=0.435mm，复合组合的组数 i取5组，共10片。 （3-26）式中 H自由自由未受载荷时的自由高度，mm； i复合组合的组数； n组数的片数； t碟簧厚度，mm； H0单片碟簧自由高度，mm。H自由=54.1+(2-1)3=35.5mm受载荷作用时高度H1=H自由-if=35.5-50.435=33.325mm。工作内行程2mm，H2=33.325-2=31.325mm，=0.265。因为PeFp/8，所以在弹簧工作行程内可实现目的，选用弹簧可用。（3） 下碟簧柱碟簧的导向采用内导向，在碟簧与双头螺杆中间加装碟簧柱，外径24.6内径13，数量四根。（4） 托板碟簧上下需要加装两块托板，采用45钢尺寸170mm150mm。（5） 螺柱和螺母采用四根AM1275双头螺柱连接，配合四个螺母选M12。3. 推件装置设计材料结束加工后，需要从凹模中举起，从而为取走零件提供便捷条件，因此，选用四根顶杆，四块圆柱橡胶，组合放置于拉深凹模中。板料密度7.85g/mm3，加工后零件体积为19000mm3，重量约为1460N，取安全系数1.3重量约2000N。（1） 橡胶柱的选用Fx/n=2000/4=500N查参考文献6中表8-44因为橡胶预留高度被压缩，所以h工作=10mm由公式（3-22）得：h自由=10/（0.250.30）=3340橡胶压缩率 （h工作+h修模）/h自由100%=（10+2）/32100=31.2%计算橡胶截面积mm2选用1132的橡胶柱（2） 顶杆的选用选用A618的专用顶杆4根。3.3.4 模柄的选用模柄的作用是将模具的上模座固定在压力机的滑块上，模柄的类型有很多，常见的有整体式模柄，主要在小型的模具上使用；带台阶的压入式模柄，它跟模座安装孔用H7/n6配合，模柄轴线和上模座的垂直度比较好，主要在中小模具上使用；浮动式模柄，由于模柄和垫块的作用消除导向误差，因此它主要适合于精密冲压模具。模柄的材料一般是Q235或者45。压力机上的安装直径大小决定了模柄直径的选取，因为压力机滑块直径大小跟模柄直径大小要相等。由于压力机的模柄孔尺寸为50mm70mm，查表8.37，选用的模柄为A50115的A型压入式模柄。3.3.5 模架的选用在冷冲压模具的模架分类中，常常会根据它的导向形式分为导柱模模架和导板模模架这两种类型。导柱模模架比较常见，使用得也相对较多，而导板模模架的特点是：凸模与固定板是间隙配合，因此凸模在固定板中有一定的浮动量，这种结构形式可以起到保护凸模的作用。这种模架一般用在细凸模的极进模。因为本次模具冲裁的是低等精度中尺寸的零件，因此采用后侧导柱模座：上模座；下模座。3.4 其他辅助零件设计3.4.1 导向零件的设计导向零件的作用就是保证上模和下模相对运动的正确，导柱和导套是最为常见的导向零件。导柱和导套通常使用两个，但是对于中型和自动化的冲压模具来说，采用四个导柱和导套比较合适。一般来说，导柱安装在下模座上，而导套则安装在上模座，都是采用过盈配合S7/h6。导柱和导套的安装有一定的要求，比如导柱的长度要保证模具在闭合状态的时候，导柱的上端面和上模座顶面的距离不小于1015mm，导柱的底面和下模座的底面距离为23mm。所以选择的导柱和导套如下：导柱；导套。3.4.2 固定板的设计冲裁模具中凸凹模一般都是通过与固定板的结合安装在模座上的。凸模跟固定板的安装孔的配合应该是过渡配合H7/k6，装入凸、凹模的端面跟固定板的端面能够磨平放置。凸模固定板的形式主要有圆形和矩形两种。固定板的厚度应该取凸模设计长度的0.30.4倍左右。因此mm，取20mm,得出拉深冲裁凸模固定板的厚度为20mm。mm，取20mm，得出拉深凹模固定板的厚度为20mm。凸、凹模固定板如图3-7和图3-8所示。图3-7 凸模固定板图3-8 凹模固定板3.4.3 紧固及定位零件的设计1. 紧固螺钉的选用紧固螺钉是用于模具零部件进行紧固的元件，上模座中选用四个M1050内六角紧固螺钉，下模座选用四个M1280内六角紧固螺钉。2. 销钉的选用销钉是用于模具零部件定位的元件，销钉一般设计为两个，销钉跟孔采用H7/k6过度配合，上模座选用两个855销钉，下模座选用两个880销钉。3. 导料销的选用导料销的主要作用是使板料能够平稳放置在模具上，从而实现模具的加工，一般情况下会在板料两侧安装导料销。本模具是从右向左送料，设计两个导料销安装在同侧。选用导料销为。2. 挡料销的选用挡料销的主要作用是限定条料的进给距离，挡住条料的搭边和工件轮廓。挡料销主要分为固定和活动挡料，固定挡料销又分为圆形与钩形两种，根据模具的结构采用圆形固定挡料销。3.4.4 模具闭合高度及安装尺寸模具的闭合高度的求取的主要目的是为了验证模具能否放进压力机里从而完成冷冲压的工作，H模指的是模具闭合的状态下，上模座上表面到下模座下表面的高度。在模具工作到最低时，可以求得：之前选择了630kN开式可倾压力机，求得的冲床的闭合高度范围为：模具安装在冲床上的垫板最大高度为：395-213=182mm。3.5 对环境保护和可持续发展方面的思考3.5.1 对环境保护的思考机械工业是为国家各项经济部门制造装备的部门，在机械加工的过程中，不论是材料成型加工，还是车、铣、刨、磨、钻等切削加工，一定会排放相对程度污染的废气、废水和固体类废物，近年来更是针对噪声污染也被列为一项污染。冷冲压模具加工，在环境保护上相较于其他传统机械加工有着更高的环保效用，首先不切削，不产生金属粉尘碎屑，不需要加热，不会产生有害污染气体，不需要冷却液，不会产生金属悬浮物废水，相对比较严重的污染是噪声污染。相较于过去的机械加工行业，现代机械加工更为人性化，注重以人为本，相对更加重视了环境的保护，对于污染的治理与管控更为重视，相关设备设施以及环保的管理条例日益完善，对于粉尘危害，会使用各类除尘器，对于有害气体，会使用固体吸收法冷凝回收法等方法尽最大可能消除危害，对于污染水的处理，需要依据水内污染物针对处理，以此提出了我国工业废水的排放标准。都可以看出国家对于环境保护的看重，对机械行业发展的看重，同时作为新一代机械设计的工作人员，也要从过去的失败经验中吸取经验，在设计理念中加入环保理念，以求可以做到人与环境的平衡和可持续发展。3.5.2 对可持续发展的思考可持续发展理论是指既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展16。针对于机械行业，作为国家第一生产行业，在过去有着很长一段时间中，机械工程都处于落后而消耗大的阶段，所生产的产品需要大量的原材料和资源，对环境负担重而且收益低。今年来提出可持续发展战略后，对机械行业的设计制造也就有了更大了要求，更大的挑战，也是对传统技术的升级革新。冷冲压模具相对其他加工来说具有不错的可持续性，作为金属为原材料的模具，可以在报废后进行回收金属利用，作为大批量生产所需要使用到的手段，可以极大程度上简化生产过程，提高材料的利用效率，能源方面使用电能作为加工能源，也极大的提升了环境能源的可持续性、可持续发展成为一种指导人类在21世纪发展走向的发展理论，它不再仅仅只是局限于单纯的环境保护。它将“环境问题”与“发展问题”两相结合起来，它早已成为一项有关社会、经济、环境全面性的发展战略，不光是机械行业，在运输和建筑以及生产等等各行各业都有着相应的要求，作为新一代的机械设计人员，需要将可持续发展融入到设计的理念中，为国家以及后人做考虑，去面对未来的挑战。第四章 产品的使用与维护4.1模具结构模具是比较典型的下料拉深冲孔复合模，具体结构如图4-1所示。 1下模座 2销钉 3凹模固定板 4落料凹模 5挡料销 6导料销 7凸模固定板 8上模座 9拉深落料凸模 10销钉 11模柄 12垫片 13内六角螺钉 14卸料板 15拉深凹模 16推杆 17双头螺柱 18托板 19碟片弹簧 20碟簧柱 21垫圈 22螺母 23橡胶柱 24内六角螺钉 25-推杆 26-导柱 27-橡胶柱 28-导套 29-卸料螺钉 30-销钉图4-1 模具装配示意图4.2工作原理在压力机的作用下，凸模与卸料板下压，凸模与拉深凹模完成拉深工序，卸料板接触板料并压住板料以后继续往下，凸模继续下降，弹顶器压缩，推动拉深凹模下降，此时落料凹模与凸模进行落料，当拉深凹模与下模座接触时进行整形，加工结束，凸模退回，卸料板离开工件，顶件装置将成品零件推出。4.3装模时的检查、维护1、装模前要对模具的上下表面进行清擦，保证模具安装面和压机工作台面正确配合。2、模具装好后将模具打开，将模具导向机构，模腔表面清擦干净，以保证制件的质量。3、对模具各滑动部份进行润滑或涂抹润滑脂。4、检查、维护侧护板，清理冲孔废料道、孔。5、检查模具安全销、安全螺钉等安全件，发现问题，及时修复、更换21。结论本次毕业设计是超声波清洗机上盖冷冲压模具设计。针对上盖零件在实际使用中的用途和零件各项参数要求，从对模具整体的方案提出，并且对方案进行分析论证，再到对毛坯尺寸、拉深力、落料力的计算，然后模具凸模凹模位置、模具刃口尺寸、卸料装置和顶件取件的安排和设计，对于工件设计了落料拉深的复合模具进行加工，顶件装置根据结构需要而采用弹性装置，来供给拉深所需的拉深力与顶出工件的顶件力，在实现模具功能的同时还要综合考虑凸凹模的安装和强度问题，在工件顶出落料凹模后，还需将工件抬起以从模具中取出工件，因此设计成比较特殊的顶杆机构，用嵌入凹模内的简易结构组成。CAD、Creo是本次毕业设计的重要工具，二维装配图和零件图，CAD爆炸图反馈出设计的重要信息和工作内容，