毕业论文-有孔U形零件弯曲模具加工工艺设计.doc

目 录1 绪论11.1设计目的21.2国内外研究概况21.2.1我国冲压模具现状21.2.2我国模具CAD/CAM技术的发展情况1321.2.3我国模具设计与制造能力现状1131.2.4未来模具发展的趋势31.3本次设计的主要内容32 零件冲压工艺分析52.1冲裁件的形状和尺寸应满足以下要求252.2冲裁件的精度与端面粗糙度352.3材料的冲压性能分析653 冲裁方案的确定与排样63.1冲裁方案的分析和确定63.2工序及排样图设计63.2.1排样设计63.2.2 材料的利用率174 工艺计算294.1冲裁力的计算294.2弯曲力的计算1094.2.1 弯曲件展开长度计算94.2.2弯曲件回弹值的计算104.2.3弯曲力的计算104.3卸料力，推件力和顶件力的计算2124.4冲裁工艺力的计算2134.5模具压力中心的确定2134.6冲裁模刃口尺寸的计算134.6.1 冲孔5134.6.2 落料零件2144.7弯曲模的设计10174.7.1 弯曲模设计的前期准备174.7.2 弯曲模具的组成174.7.3 阅读弯曲件产品图174.7.4 分析弯曲件工艺174.7.5弯曲模类型的确定184.7.6弯曲模结构形式及工作过程184.8冲压设备的选择1185 模具的结构方案设计195.1模具总体结构195.2主要零部件的设计205.2.1凹模的结构设计205.2.2冲裁凸模的结构设计1215.2.3弯曲凸模的设计225.2.4凸凹模的结构设计2235.2.5自动对心导向机构的设计245.2.6轴销钉的结构设计255.2.7模柄的结构设计1265.2.8卸料板的结构设计1265.2.9聚氨酯弹性橡胶的选取1275.2.10导料板的结构设计1285.2.11挡料销的结构1285.2.12弹簧的选取295.2.13其他部分的设计与选用4306 模具零件的固定方法、安装与工作过程3316.1模具零件的固定方法316.1.1 凸模的固定316.1.2 凹模的固定316.1.3导柱导套的固定316.1.4模柄的固定326.1.5导料板固定装置的固定326.1.6凸轮的固定326.1.7各销的固定与配合公差4336.2模具的安装及装配336.2.1装配内容及装配顺序选择336.2.2本模具的装配过程336.2.3典型零件的装配要点346.3本模具的工作过程及特点356.3.1工作过程356.3.2本模结构特点366.3.3模具的不足之处367 典型零件加工工艺编制3377.1凹模的加工工艺377.2上下模座的加工工艺38设计小结39参考文献40致谢41511 绪论本次设计的内容是设计夹角小于90度的有孔U形零件模具，需要成型的工件的零件图如下图所示，板料厚度t=1，材料为10号钢。图1.1 工件图1.1设计目的模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济中的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高13。本次设计就是以创新和优化为目的，对目前较为流行的级进冲裁模具进行了设计，包括工艺和结构方面的优化，达到性能提升的同时降低成本，设计过程本身对于我们模具专业的学生来说就是一种挑战，是一种创新，对我们的设计能力和经验的积累也是有利的，我们应该注意在这个过程中的学习。1.2国内外研究概况1.2.1我国冲压模具现状近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平9。1.2.2我国模具CAD/CAM技术的发展情况13我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的级进模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。1.2.3我国模具设计与制造能力现状11 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。1.2.4未来模具发展的趋势未来模具的发展趋势为“产品研发设计周期期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低廉”等10。1.3本次设计的主要内容在为期两个月设计过程中我主要从以下方面来开展设计工作的。第一，根据工件的要求和尺寸绘制了零件的零件图，包括二维和三维图。第二，对零件进行冲压工艺性能分析。第三，确定冲裁方案。第四，排样设计。第五，工艺计算，包括冲裁力和凸凹模刃口尺寸的计算等。第六，根据冲裁力选用压力设备。第七，模具的结构方案设计，包括设计一些典型零件和附件，并绘制其零件图。第八，模具典型零件的固定方法的研究。第九，模具的安装与装配方法介绍。第十，模具的工作过程介绍和绘制模具装配图。第十一，对典型零件确定加工方安，拟定零件的加工工艺路线。另外，在整个过程中我对CAD，PRO/E等软件在模具设计中的应用也做了更加深入的认识。2 零件冲压工艺分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲裁工艺的适应性。一般情况下对冲裁件的工艺性影响最大的是制件的结构形状，精度要求，形位公差及技术要求。良好的结构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高，产品质量稳定，操作简单。通常对工件的工艺影响最大的是几何形状尺寸和工艺要求2。2.1冲裁件的形状和尺寸应满足以下要求2 冲裁件的形状应尽可能简单，对称，避免形状复杂的曲线，本次设计的工件形状简单，结构对称，没有复杂曲线，故符此形状方面的要求。 冲裁件内外形转角处要尽量避免尖角，而以圆弧过度，以便于模具加工，减少热处理和冲压时候的开裂，减少冲裁时候尖角处的崩刃和过快磨损。冲裁件的一般圆角半径R应大于或等于板厚t的一半，即R0.5t。在同种材料相同的情况下外形上的圆角半径值可比内形上的圆角半径值小10%20%。本次设计工件无尖角，便于模具的加工，减少了尖角处的崩刃和磨损，冲裁件的圆角半径R=100.5t=0.75，故冲裁件的尺寸满足要求。 冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜太大，以免凸模折断，而本次设计的工件无凸出悬臂。 冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。本次设计中最小冲孔尺寸5，材料为10号钢满足dt的最小冲孔尺寸要求。 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小，否则冲裁件的质量不能保证，会产生孔与孔之间的材料扭曲，或使边缘材料变形。本次设计的工件的孔间距离为20，孔与边缘的最小距离为4，能够满足材料不发生扭曲变形的要求。2.2冲裁件的精度与端面粗糙度3冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8IT10级冲孔比落料的精度约高一级。故本次设计中冲孔和落料时工件采用IT12级精度，设计模具时凸模采用IT6级精度制造，凹模采用IT7级精度制造，两孔中心距公差控制在0.12之间。断面粗糙度只要不影响工件的使用和装配，取其自然的断面粗糙度，即Ra=12.550,最高Ra=6.3。2.3材料的冲压性能分析6材料为10号钢，其主要性能为：s=205Mpa，b=386Mpa，延伸率=31%，断面收缩率为55%，塑性良好，适合于进行冲压和焊接。3 冲裁方案的确定与排样3.1冲裁方案的分析和确定方案种类： 该工件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可有以下三种方案。 方案一：先冲孔，再落料，最后弯曲。采用单工序模生产。 方案二：采用落料-冲孔复合模和弯曲模进行生产。 方案三：冲孔-落料-弯曲级进模。方案比较如下 各方案的特点及比较如下： 方案一：模具结构简单，制造方便，但需三道工序，三副模具，成本相对较高，生产效率低，工件精度，质量难以达到生产要求。故不选此方案。方案二：只需两套模具，工件精度和生产效率基本能满足要求，模具轮廓尺寸较小，模具制造成本不高。方案三：级进模是一种多工位，效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸大，制造复杂，成本高。因而也排除此方案。方案的确定 综上所述，本次设计采用落料-冲孔复合模和弯曲模两套模具进行生产。3.2工序及排样图设计3.2.1排样设计排样设计是指冲裁件在条料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边是降低成本和保证制件质量和模具寿命的有效措施。为提高材料的利用率，尽量减少废料，模具可采用少废料的排样方法，经多次排样计算决定采用直排法，排样图3.1如下： 图3.1排样图由排样图可知，在冲裁过程中无侧向搭边，由经验值查得工件间搭边值a1.0，由于材料为10号钢，故综合考虑经济性和工艺性，取工件间搭边值a1=1.5,侧边搭边值a=1.8。3.2.2 材料的利用率1排样的目的是为了在保证制件质量的前提下，合理利用原材料，衡量排样经济性，合理性的指标是材料的利用率，一个进距内材料的利用率的计算公式为： （3.1） 式中：A冲裁件面积 n一个进距内冲裁件数目b条料宽度h进距 本次设计中n=1，b=65.1+1.8+1.8=68.7，h=11.5面积A的计算为： 工件的展开长度L利用外侧尺寸加算法算得：故： 材料的利用率%4 工艺计算24.1冲裁力的计算2 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具的必须的数据。在冲裁的过程中，冲裁力的大小是不断变化的，冲裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。对于普通平刃刀口的冲裁，其冲裁力F可按如下公式计算： （4.1） 其中： F冲裁力 NL冲裁件的周长 mmt材料厚度 mm材料抗剪强度 MPak系数（与材料性能，厚度偏差，模具的间隙波动有关，常取1.3） 由于在通常情况下b=1.3，故为了计算上的方便，公式可简化为： （4.2） 对本工件，b=386MPa，t=1mm 已知：L=（65.1+10）2+5=165.95故：4.2弯曲力的计算104.2.1 弯曲件展开长度计算图2-2预弯零件尺寸图（1）无圆角半径（较小）的弯曲件（r0.5t）根据毛坯与制件等体积法计算。（2）有圆角半径（较大）的弯曲件（r0.5t）根据中性层长度不变原理计算。因为r=10.5t=0.51=0.5mm,属于有圆角半径(较大)的弯曲件.所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算.视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算. 所以毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度与圆弧部分长度的总和。即：式中： L为弯曲件毛坯总长度（mm）；为各段直线部分长度（mm）；为各段圆弧部分弯曲中心角（）；各段圆弧部分弯曲半径（mm）；为各段圆弧部分中性层位移系数。，查表4-6 可知：中性层位移系数=0.32，故该零件的展开长度为 L=132+28+65.1(mm)4.2.2弯曲件回弹值的计算大变形程度(r/t5)时的回弹值 大变形程度,圆角半径回弹小,不必计算,只计算凸模角度.弯曲件弯曲角不为90时其回弹角可由下式计算=（180-）/90a. 查表4-3(P115)得到=3b.计算回弹角=（180-）/90 =（180-60）3/90=4c. 计算凸模中心角 =-=90-4=56以上各式中，-弯曲件的弯曲角为时的回弹角, (); -弯曲件的要求的弯曲角, ();-弯曲件为90时的回弹角, ().4.2.3弯曲力的计算弯曲力是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。由于弯曲力受到材料性能、制件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，因此很难用理论分析方法进行准确的计算，一般来讲校正弯曲力比自由弯曲力大。生产实际中常用下列经验公式作概略计算。1. 自由弯曲力V形件U形件式中： F自自由弯曲力(冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力)，N； b 弯曲件宽度，mm； t 弯曲件材料厚度，mm； r 弯曲件的弯曲内半径，mm； b 材料抗拉强度，MPa； K安全因数，一般取 K1.3。 故F自=0.7*1.3*10*1*1*386/（1+1）=1756.32.校正弯曲力F校=qA式中： F校校正力，N； q 单位校正力，MPa，见下表； A 工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm2。表4.1其中：由表4.1查得单位校正力q = 2030MPa ,取q = 25MPa；水平投影面积A =30*10 -*=280.4所以： F=qA = 7010N 3.顶件力及压料力对于有顶料装置和压料装置的弯曲模而言，其顶件力或压料力可近似取 Q=(0.30.8)F自4. 弯曲时压力机的压力确定 弯曲时压力机的压力可用下式计算FF自+F 校 + Q 式中：F压力机的公称压力，N。 自由弯曲时，校正弯曲力F 校不计。 校正弯曲时，校正弯曲力与自由弯曲力不是同时产生，且校正弯曲力比自由弯曲力及顶件压料力大得多，故F自和Q 可以忽略，只按校正弯曲力F 校大小来选择压力机。 根据设计要求，零件上的弯曲可采用自由弯曲，故： （4.3） 自由弯曲力 b弯曲件宽度 10mm r弯曲件的弯曲内半径 1mm 材料抗拉强度 386MPa k安全系数 k=1.3 t材料厚度 1mm由此算得=1.756KN由于在设计工序时弯曲凸模的长度比冲裁凸模的长度要短，且冲裁工序先于弯曲工序，不同时进行，在选择压力机时弯曲力相对于冲裁力可不用考虑。4.3卸料力，推件力和顶件力的计算2 由于冲裁时材料的弹性变形和摩擦，在一般冲裁条件下，冲裁后材料将发生弹性恢复，使落料件或冲孔废料梗塞在凹模中，而板料则紧卡在凸模上，为使冲裁工作继续进行，必须将卡在凸模上的板料卸下，将卡在凹模中的工件或废料向上或向下推出。将紧卡在凸模上的料卸下所需要的力称为卸料力；将卡在凹模中的料推出所需要的力称为推件力；将卡在凹模中的料逆着冲裁方向顶出所需的力称为顶件力2。由经验公式可得以上推件力，卸料力和顶件力的计算公式为： （4.4） （4.5） （4.6）由表查得：，n=4由此计算得：4.4冲裁工艺力的计算2 如前面计算，冲裁工艺力包括冲裁力，卸料力和顶件力，因此选择压力机时依据模具结构分别计算冲裁工艺力。依据设计方案采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁工艺力为： 依据此工艺力F选择压力机吨位。4.5模具压力中心的确定2本例产品为对称形状制件，压力中心位于制件轮廓图形的几何中心上，算得压力中心为G(32.55,5).4.6冲裁模刃口尺寸的计算4.6.1 冲孔5 设冲孔尺寸为，根据模具刃口尺寸和制造公差原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差12。 （4.9） （4.10）其中：冲孔凹模基本尺寸，mm 冲孔凸模基本尺寸，mm 冲孔件的最小极限尺寸，mm 制件公差，对12孔，=0.18；对5孔，= 0.12mm 凹模、凸模最小初始双面间隙，由表查得=0.21mm mm 凸模下偏差，可按IT6级选用，对5孔, =0.009mm 凹模上偏差，可按IT7级选用，对5孔, =0.015mmx系数，其作用是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。按如下表格选择。因制件公差取IT12级故x=0.75表4.2材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差40.160.200.240.300.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30 对5 依据以上公式和参数可计算得： 校核： 满足条件4.6.2 落料零件2 图4.3冲裁件 图4.4凹模轮廓磨损图 因为落料凸模采用IT6级精度制造，凹模采用IT7级精度制造，以凹模为设计基准件，上图中虚线框为凹模轮廓磨损后的变化。按配制加工的方法，只要确定落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模的刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配制。根据b图，磨损后变大的尺寸为：， 磨损后变小的尺寸为：表4.3工作性质凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配置凸模的尺寸落料磨损后增大的尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双面合理间隙磨损后减小的尺寸磨损后不变的尺寸其中x为磨损系数，由表4.4可查得.表4.4材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差40.160.200.240.300.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30故落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间值配制。图4.4刃口尺寸根据表2-8,由材料厚度可得Zmin=0.100mm, Zmax=0.140mm.(1).由落料凹模磨损后变大,有A1=10 ,A2=65.1 .由表3-14,表3-15可得磨损系数X1=1,X2=1所以:Ad1=(A1max-x)=(10-1*0.36) =9.64Ad2=(A2max-x)=(65.1-1*0.74) =64.36由于Ad1, Ad2为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.1000.140mm.(2).由冲孔凸模磨损后变小有:B1=5, 所以:=(B1min+X11)=(5+0.75*0.3)=5.225(3).凸凹模磨损后不变的尺寸Cp1=32.550.62, Cp2=50.3.未注公差为IT14,所以32.55的公差为0.62, 5的公差为0.3.由Cp=(Cmin+0.5) 得:Cp1=(Cmin+0.5)=(32.55-0.62+0.5*0.62)0.078=32.240.078Cp2=(Cmin+0.5)=(5-0.3+0.5*0.3)0.038=4.580.0384.7弯曲模的设计104.7.1 弯曲模设计的前期准备图4.5 U型零件图确定工件类型是弯曲件后,要根据零件图及生产批量要求,分析弯曲件的工艺性.根据所确定的弯曲模结构形式，把弯曲工件结构部分画出，这时画出的结构图是工件示意图，其目的是为了分析所确定的结构是否合理，毛坯弯曲后能否满足产品的技术要求，根据分析结果对模具简图进行修正，为最后确定弯曲模结构做准备。4.7.2 弯曲模具的组成 支承板弯曲模的上模主要由上模固定座，凸模等零件组成；下模主要由凹模，凹模固定板，顶板，顶杆，和下模座等零件组成。4.7.3 阅读弯曲件产品图阅读弯曲件产品图（图1-1）的主要目的是了解产品图上弯曲件的尺寸要求,材料要求是否满足弯曲件的工艺要求，若工件某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时，要及时与产品设计者沟通，在不影响整体产品质量的前提下，要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求。4.7.4 分析弯曲件工艺如支承板工件是典型的U型件，零件图中的尺寸公差为未注公差，在外理这类公差等级时均按IT14级要求。弯曲圆角半径R为1mm,最小弯曲半径（ =0.6t=0.6*1=0.6mm）故此件形状，尺寸，精度均满足弯曲工艺的要求，可用弯曲工序加工。4.7.5弯曲模类型的确定 根据工件的形状，尺寸要求来选择弯曲模的类型。此工件属于典型的U型件，故采用U型件弯曲模结构。4.7.6弯曲模结构形式及工作过程U型件弯曲模在结构上分顺出件和逆出件两大类型。此工件采用逆出件弯曲模结构。图4.6弯曲角小于90的形弯曲模结构图1凸模2转动凹模模具工作过程: 压弯时凸模首先将坯料弯曲成U形，当凸模继续下压时,两侧的转动凹模使坯料最后压弯成弯曲角小于90的U形件。凸模上升，弹簧使转动凹模复位，工件则由垂直图面方向从凸模上卸下。4.8冲压设备的选择1在实际生产中，为了防止设备的超载可按，来估算压力机公称压力。且该零件尺寸较小，无需考虑台面尺寸，只需按照公称压力选择，考虑工厂实际情况由于，故选用16t标准型开式压力机。其主要技术参数为： 公称压力：160KN 滑块行程：70mm 最大闭合高度：226mm闭合高度调节量：45mm工作台尺寸：模柄孔尺寸：5 模具的结构方案设计5.1模具总体结构 模具的总体装配图如装配图所示，模拟装配图如下：图5.1 3D装配图模具采用滑动后侧导柱模架，上模部分由模柄、上模板、凸模垫板、凸模固定板、卸料用聚胺脂橡胶、弹性卸料板、冲孔凸模、落料凸模、弯曲凸模组成；模具下模部分由下模板、凹模，自动定心导向机构和临时挡料装置组成。凹模采用整体凹模结构。板料采用自动导向，然后用导正销进行精确定位，在第一工位冲出导正销孔后，第而工位设置导正销，从根本上保证了工件冲压加工精度的稳定性。模具采用了少废料排样，有自动定心导向装置。一对连杆其中心以销轴分别铰接在两支撑坐上，两销轴的位置应在送料的中心线上，连杆的两端又以销轴与两导尺铰接，使两导尺能对中心线对称地张开与收拢，拉簧作用在导尺上，使之处于收拢状态。导尺上还装有一滚轮与上模的凸轮板接触，以控制导尺的张开与收拢。既上模在上死点位置时导尺张开，便于送料，冲压时导尺收拢，使条料夹紧。因此，压床应选择行程短的，否则凸轮板就要做得很长。工作时候，条料从右方送进，开始两个工件采用临时挡料销挡料，以后挡料则以定位板，并由装在卸料板上的导正销将料导正。工件冲出后即从漏孔中落下，生产效率很高。5.2主要零部件的设计5.2.1凹模的结构设计凹模零件图如下：图5.2凹模零件图材料采用性能良好的T10A，硬度5060HRC7，导正销与导正孔之间的的间隙为C=0.08。凹模厚度由以下公式计算： （5.1）其中，p为冲裁力p=65.3KN，为轮廓长度修正系数=1，为凹模材料修正系数=1.2故由此计算得：，即凹模厚度为25mm5.2.2冲裁凸模的结构设计1冲孔凸模的零件图如下图所示：图5.3冲孔凸模从图上可知，凸模的设计采用常见的带台式凸模，因为模具刃口要求有较高的的耐磨性，并且能够承受冲裁时候的冲击力，所以材料为T10A，硬度为5660HRC，尾部回火4050HRC。凸模长度的确定凸模工作部分的长度应该根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因为纵向弯曲而使得凸模工作时候失稳，致使模具间隙出现不均匀，从而使冲压件的质量及精度有所降低，严重时甚至会使凸模折断。因为本次设计中采用弹性卸料板，所以凸模的长度可以由下式来确定： （5.2）式中，分别为凸模固定板，卸料板，导料板，板料的厚度。1520mm为附加长度，包括凹模的修模量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板之间的安全距离。经代入相关参数计算得L=70mm。凸模承载能力校核因为在长度和使用条件相同的情况下，细小凸模更容易被损坏和失稳，故只对小凸模，即冲孔的凸模进行校核计算。、承载能力校核：由经验公式，对圆行凸模式中，凸模最小直径 取5.09mm 材料厚度 取=1.5mm 冲裁材料抗剪强度 =257.7Mpa 凸模材料的许用应力 经计算凸模承载能力满足要求。 凸模失稳弯曲极限长度校核 由于本次设计中卸料板对凸模不起导向作用，凸模截面为圆形，所以校核公式为：式中，d为凸模的直径d=5.09，为凸模的冲裁力=8031N，经计算本次设计的凸模自由长度=35mm满足此条件。即不会发生失稳弯曲。5.2.3弯曲凸模的设计弯曲凸模的零件图如下图所示：图5.4弯曲凸模零件图5.2.4凸凹模的结构设计2凸凹模的零件图如下图所示： 图5.5落料凸模零件图以上零件图中所标注的尺寸都为名义尺寸，具体尺寸是根据凹模的刃口尺寸配制得到的，按凹模刃口尺寸配置时必须保证双面最小间隙为：=0.21mm。5.2.5自动对心导向机构的设计 图5.6工作示意如上图所示实线部分为张开送料时的连杆的状态，虚线部分为自动对心导向后的状态。由于张开时候条料与导料板之间的间隙由相关资料查得其单边间隙值取0.5mm所以，为连杆的摆动角度，经计算=，工作过程中连杆铰接点的水平移动的距离为： 将作为凸轮结构设计的主要依据。自动对心导向机构的连杆的零件图如下图所示：图5.7连杆零件图5.2.6轴销钉的结构设计图5.8轴销钉的零件图5.2.7模柄的结构设计1 依据所选择的压力机为16t标准型开式压力机，其模柄孔尺寸为，所以可以确定模柄的结构如下图所示：图5.9模柄的零件图5.2.8卸料板的结构设计1由于模具总体采用弹性卸料装置，故卸料板的结构如下图所示：图5.10卸料板零件图5.2.9聚氨酯弹性橡胶的选取1由于卸料力，橡皮工作时候产生的弹性压力的大小可按下式进行计算： （5.3）式中，P橡胶在压缩时候的工作压力（N） A橡皮的横截面积（） q与橡皮有关的单位压力（MPa），其值如下表列出压缩量（%）101520253035单位压力/MPa0.260.500.741.061.522.1本次设计中橡皮的选用根据JB/T7650.91995，取D=32，d=10.5，H=20，压缩量为7/20=35%，橡皮的横截面积A=717.3所以单个橡皮产生的压力为所以选用两个橡胶所产生的压力为，此种设计合格。图5.11聚氨酯弹性橡胶零件图5.2.10导料板的结构设计1图5.12导料板零件图5.2.11挡料销的结构1图5.13挡料销零件图5.2.12弹簧的选取依据需要提供的力和模具结构的要求，挡料销所用压弹簧依据GB/T1239.61992选用冷卷压缩弹簧（Y型），代号Y，尺寸系列执行GB/T13581993，D=6，d=1.2自由长度45，有效圈数12.5。零件形状结构如下所示：图5.14压弹簧三维图自动对心导正机构用拉弹簧端部钩的形状执行GB/T1239.61992，选用冷卷拉伸弹簧，代号L型，尺寸系列执行GB/T13581993，D=8，d=2自由长度70，有效圈数16。零件形状结构如下图所示：图5.15拉弹簧三维图5.2.13其他部分的设计与选用4上模坐部分执行GB/T2855.5-1990下模座部分执行GB/T2855.6-1990凹模用长销和固定装置用销执行GB119-86B型凸轮用销和弹簧用销执行GB119-86D型连接用内六角螺钉执行GB70-85开槽圆柱头螺钉执行GB65-85其具体尺寸和其他未说明的零部件请参考零件图。6 模具零件的固定方法、安装与工作过程36.1模具零件的固定方法6.1.1 凸模的固定冲孔凸模以及落料凸模适合压入法，定位配合部分采用H7/m6配合，利用台阶结构限制轴向移动，注意台阶结构尺寸，应使HD，D1.52.5mm，H38mm。它的特点是连接牢固可靠，对配合孔的精度要求较高，加工成本高。装配过程为，将凸模固定板型孔台阶朝上，放在两个等高垫块上，将凸模工作端朝下放入型孔对正，用压入机分多次压入，要边压入边检查凸模垂直度，并注意过盈量、表面粗糙度，导入圆角和导入斜度。压入后台阶面要接触，然后将凸模尾端磨平。压入时最好在手动压力机上进行，首次压入时不要超过3mm。本次设计，导正销的固定可参考此凸模固定的方法。6.1.2 凹模的固定凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量，规格及他们的位置可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要做适当调整。螺孔、销孔之间及他们到模板边缘的尺寸，应满足有关设计要求。凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上下平面应保持平行，型孔的表面有表面粗糙度的要求，Ra=。凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。本次设计便遵循了以上原则，凹模采用了5个M8螺钉和2个8销钉来固定，材料和尺寸、行位公差等发面都进行了设计，使凹模的安装固定满足要求。6.1.3导柱导套的固定导柱导套的配合精度，根据冲裁模的精度、模具寿命、间隙大小来选用。本设计中，冲裁的条料很薄，模具精度、寿命有较高的要求，查表6.1，选用H6/h5配合的级精度模架，属于过度配合，在安装完成后导柱运动自如即可。导套与模架之间采用H7/r6的过盈配合，将导套卡死在模架中，防止窜动，导柱与下模座的固定方式采用H7/r6的过盈配合，将导柱卡死下在模座中。表6.1 导柱与导套的配合要求配合形式导柱直径模架精度等级配合后的过盈量级级配合后的间隙值滑动配合18182828505080801000.0100.0110.0130.0150.0180.0150.0180.0220.0250.028滚动配合18350.0100.0206.1.4模柄的固定模柄的作用是把上模部分与压力机的滑块连接起来，并将作用力传给模具。模柄依据其结构不同，固定方式有很多，在进行一般冲压时，带凸圆的模柄用34个螺钉和附加的销钉与上模座固定连接，它主要用于大型模具或上模中开有推板孔的中小型模具；压入式模柄是采用过度配合（H7/m6）并加销钉以防止转动，使之与上模座固定连接，它主要用于上模座较厚又没有开设推板孔或上模比较重的场合；旋入式模柄则是通过螺纹与上模座固定连接并加防松螺钉，以防止松动，它主要用于中小型有导柱的模具。本次设计中为使模具结构和安装简单故采用了带凸圆的模柄，使用了4个M8的内六角螺钉来固定。6.1.5导料板固定装置的固定导料板固定装置的外形如下图所示：图6.1导料板固定装置三维图其安装在下模板上，采用2个M8内六角螺钉和2个B型圆柱销来固定。6.1.6凸轮的固定用于进行自动对心导正的凸轮在本次设计中，由于所受横向推力不大，故采用了2个M6螺钉和2个6销钉将其固定在凸模固定板上。6.1.7各销的固定与配合公差4固定凹模用的长销和固定导料板固定装置用的8短销与销孔均采用H9/h8的过度配合，固定凸轮和拉弹簧用的6销与销孔之间采用H9/u8的过盈配合。6.2模具的安装及装配6.2.1装配内容及装配顺序选择模具装配的内容有：选择装配基准、组件装配、调整、修配、总装、研磨抛光、检验和试冲等环节，通过装配达到模具的各项指标和技术要求。通过模具装配和试冲也将考核制件的成形工艺、模具设计方案和模具制造工艺编制等工作的正确性和合理性。在模具装配阶段发现的各种技术质量问题，必须采取有效措施妥善解决，以满足试制成形的需要。模具装配工艺规程包括：模具零件和组件的装配顺序，装配基准的确定，装配工艺方法和技术要求，装配工序的划分以及关键工序的详细说明，必备的二级工具和设备，检验方法和验收条件等。复合模的凹模是装配基准件，所以应先装下模，再以下模为准装配上模。在本模具中，采用了整体式结构凹模，使装配简单，凹模强度提高，装配时先将整个凹模用螺钉和销初步固定在下模座上面，然后进行各组凸、凹模的预配，检查间隙均匀程度，修整合格后再把凹模紧固在下模座上。凹模固定完毕后，再以凹模定位装配凸模，把凸模利用凸模固定板装入上模座，试冲达到要求后，用销钉定位固定，再装如其它辅助零件。6.2.2本模具的装配过程冲孔落料凸、凹模的预配 冲孔落料的凸、凹模直接按照在固定板上设计位置进行装配即可，因为在凸凹模固定板的设计时已经定位准确，此时只要将凸凹模逐个插如相对应的模型孔中，检查凸、凹模的配合情况，目测其配合间隙的均匀程度，若有不妥再进行修正。凸模与凸模固定板导向孔预配 把凸模固定板合到凹模上，对准各型孔后夹紧，然后把凸模逐个插入相应的凸模固定板导向孔行进入凹模刃口，检查凹模垂直度，若误差太大，应修正卸料板导向孔。卸料板的安装 卸料板的安装精度要求不高，在装配完成后精度调整可以迅速达到精度要求。依次将弹性橡胶、卸料螺钉、凸模插入卸料板导向孔中即可。装配下模 首先按下模板中心线找正凹模位置，通过凹模板螺孔配钻下模板上的螺钉孔，再将凹模用螺钉紧固后，钻铰销孔，打入凹模用定位销，在凹模上的对应位置装上挡料块。配装上模 首先将卸料板套在凸模上，配钻凸模固定板上的卸料螺钉孔。在上模架上画出凸模固定板螺孔、卸料螺钉孔的位置，钻螺钉孔后，将上模板、凸模垫板，凸模固定板、弹性橡胶用螺钉紧固在一起，同时复查凸、凹模间隙，并用切纸法检查间隙合适后，紧固螺钉，钻铰销孔，打入销钉定位。安装下模及其它零件 以凹模外侧为基准，装导料板固定装置。通过导料板固定装置上的螺孔，在下模板上配钻下模板上的螺纹孔并用螺钉紧固，检查合格后，用导料板固定装置上的销孔配钻铰销孔，打入销钉固定导料板固定装置。安装转动杆、导料板、始用挡料销和拉弹簧将转动杆用自制的轴销钉装配到导料板固定装置上（H7/h6），再将两个始用挡料销装如导料板的对应位置上，装入压弹簧，将整个导料板用轴销钉固定到转动杆上（H7/h6），最后在导料板和凹模的销孔中打入固定拉弹簧用的销和支撑凸轮用的销，装上拉弹簧即可。安装凸轮将凸轮有凹下的一侧靠紧支撑凸轮用的销上的铜套，保证凸轮与下模坐垂直，用凸轮上的螺纹孔在凸模固定板上配钻螺纹孔，然后用螺钉固定，检查合格后在凸模固定板上配钻铰销孔，打入销钉。模具装配后总体协调性检查。6.2.3典型零件的装配要点模柄的装配装配前要检查模柄和上模座配合部位的尺寸精度（H7/h6）和表面粗糙度，并检验模座安装面与平面的垂直精度。装配时将上模座放平，在压力机上将模柄慢慢压入（或用铜棒慢慢打入）模座，要边压边检查模柄的垂直度，直至模柄的台阶面与安装孔的台阶面相接触为止。检查模柄相对上模座上平面的垂直精度。凸模固定板的装配本次设计是采用的压入式的凸模与固定板的装配，压入式凸模（冲孔凸模、落料凸模和翻边凸模）与固定板的装配过程与模柄的装配过程基本相同，参照上面的内容。模架的技术要求及装配模架装配的技术要求：要求一：组成模架的各零件必须符合相应的标准和技术要求，导柱个导套的配合应符合相应的要求。要求二：装配成套的模架，上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱的轴线对下模座下平面的垂直度和导套孔的轴线对上模座上平面的垂直度应符合相应的要求，见表6.2。要求三：装配后的模架，上模座在导柱上滑动应平稳和无卡滞现象。要求四：模架的工作表面不应有碰伤、凹痕及其它机械损伤。表6.2模架分级技术指标项目检查项目检测尺寸/mm模架精度等级0，级0，级公 差 等 级A上模座上平面对下模座下平面的平行度4005640067B导柱的轴线对下模座下平面的垂直度1604516056C导套孔的轴线对上模座上平面的垂直度1604516056模架的装配：冷冲模架的装配方法有压入法、粘接法和低熔点合金浇注法。目前，大都采用压入式过盈配合。当冲压材料厚度小于2mm的小型零件时，若其冲压精度要求不高，所始用的冲模模架可采用粘接剂或低熔点合金装配法，将导柱、导套与模座固定。粘接法和低熔点合金浇