毕业设计（论文）-垫片冲压模具设计.doc

摘要 i 摘摘 要要 摘要：摘要：近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了 越来越高的要求，2004 年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升， 据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速 度达到 15%左右的较高速度的发展。 冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型， 可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的 法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述 冷冲模具的设计过程。 本设计对垫片进行的级进模设计，利用 auto cad 软件对制件进行设计绘图。 明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计 算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的 配合。并绘制了模具的装配图和零件图。 本课题通过对垫片的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满 意的效果，达到了预期的设计意图。 关键词关键词：冲压模具 冲压成型 模具设计 目 录 ii 目目 录录 摘摘 要要 i i 第一章第一章 零件工艺分析零件工艺分析 1 1 1.1 工件材料.1 1.2 冲压工序 .1 1.3 结构 .1 1.4 精度.1 1.5 公差 .1 第二章第二章 工艺方案的确定工艺方案的确定 3 3 2.1 模具结构形式选择的基本原则 .3 2.2 备选工艺方案 .3 2.2.1 备选工艺方案的比较 .3 2.3 工艺方案的确定 .4 2.3.1 工艺方案的分析 .4 2.3.2 工序组合方案的确定 .5 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 6 6 3.1 零件毛坯尺寸确定排样方式和计算材料的利用率 .6 3.1 工艺计算 .7 3.2.1 模间隙的确定 .7 3.2.2 凸、凹模刃口尺寸的确定 .8 3.2.3 冲裁力计算 .9 3.3 压力中心计算 10 第四章第四章 主要零件的设计和冲压设备的选择主要零件的设计和冲压设备的选择 1212 4.1 凹模的设计 12 4.1.1 凹模厚度的计算 12 4.1.2 凸模长度的计算 12 4.1.3 其他模具模板尺寸 12 4.2 主要工作零件强度校核 13 4.2.1 凸凹模强度校核 13 4.2.2 凸模强度校核 13 4.2 配合模架尺寸选择冲压设备 13 4.3 模具闭合高度确定 13 4.4 模板类零件的固定 14 4.5 主要零部件加工工艺过程卡 14 第五章第五章 模具结构分析及主要技术要求模具结构分析及主要技术要求 1616 5.1 模具结构见解 16 5.2 主要零件技术要求 17 5.2.1 材质和硬度 17 5.2.2 尺寸精度 17 5.2.3 表面形状 17 摘要 iii 5.2.4 位置精度 17 5.2.5 表面粗糙度 18 5.3 主要标准零件的选取 18 5.4 模具总装技术要求 18 5.4 模具加工过程技术要求 19 5.4 工作过程 19 5.4 本模具结构特点 20 第六章第六章 总结与展望总结与展望 2121 致致 谢谢 2222 参考文献参考文献 2323 附录附录 1 1 xxxxxxxxxxxx2424 附录附录 2 2 bbbbbbbbbb2424 第一章 零件工艺分析 1 第一章第一章 零件工艺分析零件工艺分析 1.1 工件材料工件材料 q235 塑性好，适合于制作各种型材，如板材、角钢、槽钢、工字钢等；同 时它的焊接性能优良，适合于制造各种焊接结构。 图 1-1 零件图 1.2冲冲压压工序工序 由图 1-1 可知零件只有冲孔和落料两道工序。 1.3结结构构 对简单，有两个 10 的孔和四个凸台，孔与孔， 孔与边之间距离满足冲 裁要求。 1.4 精度精度 全部为自由公差，可看作 it14 级尺寸公差，精度等级要求较低，普通冲裁 完全能满足要求。 1.5公差公差 查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形 ： 14.570.030 60.030、 17.570.030、 13.070.030、 3.70.030、 1.750.030 、 1.250.030 、 12.570.030 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 零件内形： 10.430.030 孔 心 距： 32 0.31 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。 第二章 工艺方案的确定 3 第二章第二章 工艺方案的确定工艺方案的确定 2.1模具模具结结构形式构形式选择选择的基本原的基本原则则 (1) 能冲出符合技术要求的工件 (2) 能提高生产率 (3) 模具制造和修磨方模具有足够的寿命 (4) 模具易于安装调整，且操作方便、安全 2.2备选备选工工艺艺方案方案 共有三种工艺方案可供选择 方案一：先冲孔，后落料，单工序模生产。 方案二：冲孔落料复合冲压，复合模生产。 方案三：冲孔落料级进冲压，级进模生产。 2.2.1 备选备选工工艺艺方案的比方案的比较较 表 2.1 各类模具结构及特点比较 模具种类模具种类 比较项目比较项目 单工序模单工序模 （无导向）（有导向）（无导向）（有导向） 级进模级进模复合模复合模 零件公差零件公差 等级等级 低一般可达 it13it10 级可达 it10it8 级 零件特点零件特点 尺寸不受限 制厚度不受 限制 中小型 尺寸厚 度较厚 小零件厚度 0.26mm 可加工复杂零件，如 宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结 构与强度限制，尺寸 可以较大，厚度可达 3mm 零件平面零件平面 度度 低一般 中小型件不平直，高 质量制件需较平 由于压料冲件的同时 得到了较平，制件平 直度好且具有良好的 剪切断面 生产效率生产效率低较低 工序间自动送料，可 以自动排除制件，生 产效率高 冲件被顶到模具工作 表面上，必须手动或 机械排除，生产效率 较低 安全性安全性 不安全，需采取安全措 施 比较安全 不安全，需采取安全 措施 模具制造模具制造 工作量和工作量和 成本成本 低 比无导向的 稍高 冲裁简单的零件时， 比复合模低 冲裁较复杂零件时， 比级进模低 适用场合适用场合 料厚精度要求低的小批 量冲件的生产 大批量小型冲压件的 生产 形状复杂，精度要求 较高，平直度要求高 的中小型制件的大批 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 量生产 2.3工工艺艺方案的确定方案的确定 2.3.1 工工艺艺方案的分析方案的分析 在工艺分析的基础上，根据产品图纸进行必要的工艺计算，然后分析冲压 件的冲压性质，冲压次数，冲压顺序和工序组合方式，提出各种可能的冲压工 艺方案。通过对产品质量，生产效率设备条件，模具制造和寿命，操作安全以 及经济效益等方面的综合分析和比较，确定出一种适合于本零件生产的最佳工 艺方案。 确定工艺方案时应考虑到以下内容： (1) 冲压性质：剪裁，落料，冲孔，是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同的 性质，特点和用途.编制冲压工艺时，可以根据产品图和生产批量等要求， 合理地选择这些工序： (2) 冲压次数：冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数.对于拉深件， 可根据它的形状和尺寸，以及板料许可的变形程度，计算出拉深次数.弯 曲件或冲裁 件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形程度来 决定. (3) 冲压顺序：冲压件各工序的先后顺序，主要依据工序的变形特点和质量要 求安排的，一般按下列原则进行： 1)对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用简单模，一般先落料，再 冲孔或切口.使用连续模时，则应先冲孔或切口，后落料. 2)对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲线的间距较大时，可以先冲孔，后 弯曲.如边在弯曲线附近，必须在零件压弯后再冲也.孔与基准面的间 距有严格要求时，应先压弯后冲孔. 3)对于带孔的拉深件，一般来说，都是先拉深，后冲孔，但是孔的位 置在零件底部，且孔径尺寸要求不高时 ，也可以先在毛坯上冲孔， 后拉深. 4)多角弯曲件，应从材料变形和弯曲时材料流动两方面安排弯曲的先 后顺序.一般情况下，先弯外角，再弯内角. 5)对于形状复杂的拉深件，为了便于材料变形和流动，应先成形内部 形状，再拉深外部形状. 6)整形或校平工序，应在冲压件基本成形以后进行. 该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔、落料。其中，冲孔和落料属于 简单分离。 (4) 组合方式：工序的组合方式可以选用复合模和连续模，主要取决于冲压件 第二章 工艺方案的确定 5 的生产批量，尺寸大小和精度等因素.一般按下列原则进行： 1)对于多孔的冲裁件，当孔之间的间距， 孔与材料边的距离大于允许 值时，最好落料与冲孔在一道复合工序中完成. 2)当弯曲件的平直高度大于 10mm 时，弯曲工序一般与冲裁工序分开 单独行. 3)对于形状复杂的弯曲件，为简化模具设计过程，降低模具制造成本， 一般安排由两道划两道以上的工序来完成;而形状较简单的弯曲件 (如 v 形，u 形，z 形等)，应尽量采用一道工序弯曲成形. (5) 卸料装置：冲孔时，由于孔口部分的回弹，料片卡在冲子上随冲子一起向 上运动，因此需要有卸料装置把料片推下.在实际冲裁时，由于弹性卸料 装置可以平整工件，且使模具结构简单， 因此采用弹性卸料装置. (6) 导向装置：分析工件可知，虽然模具间隙很小，但由于其料厚为 1.0，且 此网孔的作用系散热，精度要求不是太高，所以可以不用外导柱来导向， 只需用内导柱即可. (7) 针对与该水管压盖零件而言该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔且拉 深后翻边再落料。其中冲孔和落料属于简单的分离工序而拉深翻边则 属于弯曲成型。 (8) 综合分析，冲裁件的尺寸精度不高，形状不大，但产量大，根据材料较厚 工序较多的特点，为保证孔位精度和较高的生产率，以及防止拉深开裂等。 实行工序集中的工艺方案，即采用吊装式导正钉定位、双侧刃定距、固定 卸料装置、压边装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构。 2.3.2 工序工序组组合方案的确定合方案的确定 方案 1 先落料后冲孔，采用单工序模生产； 方案 2 落料冲孔复合冲压，采用复合模； 方案 3 冲孔落料级进冲压，采用级进模。 分析： 方案一：模具结构简单但是生产成本很高； 方案二：生产的零件精度都很高，操作也很方便定位容易； 由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所 以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式； 方案三：生产效率低，操作不便，工件定位很难。 结论： 采取方案二为佳。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章 主要数据的计算 7 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 3.1零件毛坯尺寸确定排零件毛坯尺寸确定排样样方式和方式和计计算材料的利用率算材料的利用率 因大批量生产，为简化模具结构采取单样有废料的排样方法 表 3-1 搭边值和侧边值的数值 圆件及类似圆形制圆件及类似圆形制 件件 矩形或类似矩形制矩形或类似矩形制 件长度件长度5050 矩形或类似矩形制件矩形或类似矩形制件 长度长度5050 材料厚度材料厚度 t t（mm)mm) 工件间 a侧边 a1 工件间 a侧边 a1工件间 a侧边 a1 0.250.251.01.21.21.51.52.51.82.6 0.250.250.50.5 0.81.01.01.21.22.21.52.5 0.50.51.01.0 0.81.01.01.21.52.51.82.6 1 11.51.5 1.01.31.21.51.82.82.23.2 1.51.52.02.0 1.21.51.51.82.03.02.43.4 2.02.02.52.5 1.51.91.82.22.23.22.73.7 查表 3-1 得搭边值 a=1.8mm a1=2 (a-工件间. a1-侧边) 条料宽度：b=59+4=63 送料进距：a=24+1.8=25.8 冲裁面积：s=6912 材料利用率的计算如图 一个步距材料的利用率为： =(s/ba)100% =(691/25.825.8)100% =42.5% 板材宜选 6501300 的钢板，每张钢板可剪裁为 10 张条料（631300） ， 每张条料可冲 50 个工件，则 总=(ns)/(lb)100% =(50691)/(65013000)100% =40.9% 即每张板材的材料利用率为：40.9% 式中 n-条料上实际冲裁的零件 l-条料长度 b-条料宽度 s-一个零件的实际面积 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 3-1 排样图 3.1工工艺计艺计算算 3.2.1 模模间间隙的确定隙的确定 根据 jb/z27186 规定，冲裁间隙是指凸，凹模刃口间隙的距离，用符 号 c 表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断 面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、 冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个 非常重要的工艺参数。 （1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小， 则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏 差，二是模具本身的制造偏差。 （2）间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的 因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦， 而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模 具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间 隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模 具寿命。 （3）间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁 力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的 520%左右时， 冲裁力的降低不超过 510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后， 从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的 1525%左右 时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶 第三章 主要数据的计算 9 件力迅速增大。 （4）间隙值的确定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都 有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断 面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质 量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是 彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个 适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件， 这个范围的最小值称为最小合理间隙 cmin，最大值称为最大合理间隙 cmax。考虑 到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合 理间隙值 cmin。 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据材料厚度 t=1.5mm 由查表法可得出： 2cmin =0.132mm 2cmax =0.240mm 由于工件形状较简单，所以可分别加工凹、凸模。 3.2.2 凸、凹模刃口尺寸的确定凸、凹模刃口尺寸的确定 （1）因制件精度全部为自由公差，故模具制造精度用 it6-it7 级精度。查 表得凸、凹模制造精度偏差为： d=+0.03mm p=-0.02mm （2）因制件是批量生产故选择系数 x=1.0mm 于是按配合加工冲裁模刃口各 部分尺寸为： 其中 按 gb/t1800.2 选取 a 类尺寸（轴类零件） dp=(d+x)0-p =（10+0.43）0-0.02 =10.430-0.02 dd=(dp实+2cmin)配制 b 类尺寸（孔类） bd=(b-x)d0=(15-0.43)00.03=14.5700.03 cd=(c-x)d0=(16-0.3) 00.03=5.700.03 ad=(a-x)d0=(18-0.43) 00.03=17.5700.03 ed=(e-x) d0=(13.5-0.43) 00.03=13.0700.03 gd=(g-x) d0=(4-0.3) 00.03=3.700.03 hd=(h-x) d0=(2-0.25) 00.03=1.7500.03 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 id=(i-x) d0=(1.5-0.25) 00.03=1.2500.03 j=(j-x) d0=(13-0.43) 00.03=12.5700.0 c 类尺寸（非轴非孔） b=32/2=320.31 dd=(dp实-2cmin)配制 校核间隙： |d |+|p |2cmin+ 2cmax |d |+|p |=0.05 2cmin+ 2cmax=0.108 即|d |+|p |2cmin+ 2cmax满足要求 3.2.3 冲裁力冲裁力计计算算 在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的 冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。 查表得 q235 的抗剪强度 b=400mpa f 冲孔=0.8ltb =0.83.14251.5400 =37680n f 落料=0.8ltb =0.8134.51.5400 =43040n 落料时的卸料力为： 查表 3-2 取 k=0.03 f xi=kf =0.0343040 =1291n 冲孔时的推件力： 查表 3-2 得 k=0.05 ft = nktf =20.0537680 =3768n f 设备= f 冲孔+f 落料+ f xi + ft =37680+43040+2412.6+8072 =91213.6n =91.2136kn 第三章 主要数据的计算 11 表 3-2 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚料厚 t/mm kx xkt tkd d 钢钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金铝、铝合金 纯铜，黄铜纯铜，黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 3.3压压力中心力中心计计算算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和 模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使 冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向 零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可以按下述原则来确定： （1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心 相重合。 （3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求 出冲模压力中心。 由零件图 1-3 所示，因零件左右对称，即 x0=0 故只计算 y0 将工件周长分成 l l1 l2 l3 l4 l5l9基本线段求得各段长度及中心位置。 图 1-3 压力中心 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 数据如下： l= 10.4 y= 6.25 l1=6.99 y1=9.78 l2=6 y2=14.1 l3=6.51 y3=12.06 l4=8 y4=7.16 l5=5.01 y5=6.58 l6=6 y6=4.62 l7=5.01 y7=0.94 l8=21 y8=3.5 l9=9.6 y9=6.25 y0= ly+ l2y1+l9y9/l+l1+ l2+l9=6.5 由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点 o 较小，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。 第四章 主要零件的设计和冲压设备的选择 13 第四章第四章 主要零件的设计和冲压设备的选择主要零件的设计和冲压设备的选择 4.1 凹模的凹模的设计设计 4.1.1 凹模厚度的凹模厚度的计计算算 h=kb15 =590.28 =16.52 式中 k为系数查表得 k=0.28 b-冲裁件的最大外形尺寸. 凹模壁厚为： c = (1.52)h =(1.516.5216.522) =(24.7833.04) 实取 30 凹模周界： lb = (159+32)(24+32) =11984 查标准 凹模板宽：b=100 故确定凹模板外形为 12510030（） 4.1.2 凸模凸模长长度的度的计计算算 冲孔凸模长度： h=h1+h2+h3+h4 =20+30+4+3 =57 h1 -凸模固定板 h2-凹模高度 h3-凸模进入凹模的深度 h4-凸模修磨量 4.1.3 其他模具模板尺寸其他模具模板尺寸 其他模具模板尺寸列于下表： 序序 号号名名 称称长长* *宽宽* *厚（厚（mmmm）材材 料料数数 量量 1 1 上垫板 160*100*6t8a1 2 2 凸模固定板 160*100*16 45 钢 1 3 3 卸料板 160*100*18 45 钢 1 4 4 下垫板 160*100*6t8a1 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 4.2 主要工作零件主要工作零件强强度校核度校核 4.2.1 凸凹模凸凹模强强度校核度校核 根据强度要求查冲压工艺与模具设计表知，m=3.8，m-最小壁厚 t=1.5 实际壁厚为 4满足要求 4.2.2 凸模凸模强强度校核度校核 因为冲孔凸模长度： h=h1+h2+h3+h4 h1-凸模固定板厚度 h2-凹模板厚度 h3-凸模进入凹模的深度 h4-凸模修磨量 因冲孔不是小深孔且凸模按整体式结构完全满足要求 4.2 配合模架尺寸配合模架尺寸选择选择冲冲压设备压设备 根据模具零件结构尺寸，查标准 gb/2858.1-81 矩形模架规格()选取后侧导 柱 160100 标准模架一副。 根据总冲压力 ，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等， 查表得可选用 j23-16 开式双柱可倾冲床一台。 其主要工艺参数如下： 公称压力：160（kn） 滑块行程：55（） 行程次数：120（次/min） 最大闭合高度：220（） 连杆调节长度：45（） 工作台尺寸（前后左右）：300450（） 模柄尺寸()：直径：40 深度：60 4.3 模具模具闭闭合高度确定合高度确定 模具的闭合高度 h模具应介于压力机的最大装模高度 hmax 与最小装模高度 hmin 之间，如果 h 模具小于 hmin，则需在压力机工作台上加垫块，以达到使用 要求： hmin+10mmh模具hmax-5mm h模具=198mm ，j23-16 开式双柱可倾式压力机最大装模高度为 220， 连杆调节量为 45，故有 hmax=220 hmin=220-45=175 185198()215() 即 h模具hmin+10hmax-5 第四章 主要零件的设计和冲压设备的选择 15 因此，需在压力机工作台上加垫板使其满足 hmin+10h模具hmax-5 4.4 模板模板类类零件的固定零件的固定 模板类零件包括凸模固定板、凹模板、导料板等，一般采用销钉定位，内 六角螺钉连接当模板层少于三层时，可用一个螺钉连接，超过三层，应分层 连接.本模具设计中，因使用快速换凸模机构故将上模座，上模垫板，上模固 定板，用一螺钉连接，它们间用销钉定位凸模盖板只起固定凸模上下方向作 用，只需用螺钉固定在凸模固定板上，无需销钉定位。 4.5 主要零部件加工工主要零部件加工工艺过艺过程卡程卡 4.5.1 冲孔凸模加工工冲孔凸模加工工艺过艺过程程 材料材料 t10a 硬度：硬度：5660hrc 序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容 1 1 备料锻件（退火状态）2070 2 2 热处理退火，硬度达 18020 hb 3 3 车 车一端面，打顶尖孔，车外圆至 17 掉头车另一端面，长 1 度至尺寸 65，打顶尖孔。 双顶尖顶，车外圆尺寸 150.04，11.030.04至要 2 求；车尺寸 16 至要求。 4 4 检验检验 5 5 热处理淬火，硬度至 5660 hrc 6 6 磨削 磨削外圆尺寸 10.430-0.02，160-0.11140-0.02至要 求。 7 7 线切割切除工作端面顶尖孔，长度尺寸至 54要求 8 8 磨削磨削端面至 ra0.8m 9 9 检验检验 1010 钳工装配（钳修并装配，保证配合间隙） 4.5.2 落料凹模加工工落料凹模加工工艺过艺过程程 材料材料 cr12 硬度：硬度：6064hrc 序号序号工序名工序名工序内容工序内容 1 1 备料锻件（退火状态）：13010518.7mm 2 2 粗铣 铣六面到尺寸 125.3100.317.7mm.注意两大平面与相邻侧面 用标准角尺测量达基本垂直 3 3 平面磨 磨光两大平面厚度达 17.3mm 并磨相邻两侧面达四面垂直，垂直 度 0.02mm/100mm. 4 4 钳 划线 划出各孔中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸钻孔 钻螺 1 2 纹底孔 销钉底孔凹模洞口穿线孔 铰孔 铰销钉孔到要求 3 攻丝 攻螺纹孔到要求 4 5 5 热处理淬火，使硬度达 6064hrc 6 6 平面磨磨光两大平面，使厚度达 17mm 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 （续表） 7 7 线切割割凹模洞口，并留 0.010.02mm 研余量 8 8 钳研磨洞口内壁侧面达 0.4m 1 9 9 钳用垫片层保护凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上模座配做销 钉孔 1010 平磨磨凹模板上平面厚度达要求 1111 钳总装配 4.5.3 凸凹模加工工凸凹模加工工艺过艺过程程 材料材料 cr12 硬度：硬度：6064hrc 序号序号工序名工序名工序内容工序内容 1 1 备料锻件（退火状态）：13010537.6 2 2 粗铣铣六面见光 125.3100.334 3 3 平磨磨高度两平面到尺寸 53 4 4 钳 划线 在长度放一侧留线切割夹位 6后，分中划凸模轮廓线 1 并划两凹模洞口中心线 钻孔 按凹模洞口中心钻线切割穿丝孔 2 扩孔凹模落料沉孔到要求，钻螺纹底孔并攻丝到要求 3 5 5 铣铣凸模部分外轮廓，59.324.311.6 6 6 热处理淬火 硬度达 6064 hrc 7 7 精磨磨凸模部分外轮廓尺寸，并留单边 0.010.02研磨余量 8 8 平磨磨高度到 33.4 9 9 线切割割凸模及两凹模，并单边留 0.010.02 研磨余量 1010 钳 研配 研凸凹模并配入凸模固定板 1 研 各侧壁到 0.8m 2 1111 平磨磨高度到要求 1212 钳总装配 第五章 模具结构分析及主要技术参数 17 第五章第五章 模具结构分析及主要技术要求模具结构分析及主要技术要求 5.1 模具模具结结构构见见解解 图 5-1 模具总装图 图 5-2 零件图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 总装图如图 5-1，冲裁件如图 5-2 所示，其外形由圆弧和直线组成，两边各 有一个 10 的的孔，装在复合模上模部分的落料凹模，与冲孔凸模，通过冲孔 凸模固定板、垫板用螺钉与定位销与上模座固定在一起。装在下模部分的凸凹 模是通过凸凹模固定板、垫板与下模座 固定在一起。 在冲裁后，为了完成推件与卸料，在上模部分还装有推杆 与推件板 组成 的刚性推件装置，而在下模部分则装有由卸料板、卸料螺钉、与弹簧 组成的弹 性卸料装置。 冲裁时，凸凹模固定不动，条料由正面送进，放置在凸凹模上，落料凹模 和冲孔凸模下行，同时完成冲孔和落料。弹性卸料板一方面顶住条料起校平作 用，同时在落料凹模推压下向后退让。当上模回程时，弹性卸料板被弹簧弹顶， 将条料从凸凹模上卸下。冲孔废料则直接由凸凹模孔中漏到压力机台面下。在 上模回程到上止点之前，打料杆 受到压力机横杆的推动，通推杆 与推件板 将冲裁件从落料凹模中推出。 冲裁时，条料在模具上定位是采用布置在左侧的两个活动导料销 控制送料 方向，布置在中间的一个活动挡料 9 销控制送料步距。这两种活动销的结构完 全相同，它可以不妨碍弹性卸料板对条料的压平作用。 5.2 主要零件技主要零件技术术要求要求 5.2.1 材材质质和硬度和硬度 冲孔凸模材料为 t10a，淬火硬度至 5660hrc；凸凹模材料为 t10a，淬火 硬度至 5660hrc；落料凹模材料为 cr12，淬火至硬度 6064hrc。 。 5.2.2 尺寸精度尺寸精度 所有零件经加工后其形状、尺寸、粗糙度等均应符合图纸要求，其中凸凹 模刃口尺寸按落料凹模实际尺寸配作。 5.2.3 表面形状表面形状 各工作零件表面形状均应已经被机械加工过，工作刃口尖锐、锋利，无任 何裂纹、黑斑及缺口等缺陷；工作刃口平直，不得有反锥；刃口与配合部分一 律不允许有烧焊；刃口以外的边棱，图纸上未注明的尺寸允许按 r0.3加工。 。 5.2.4 位置精度位置精度 工作零件刃口四周的相对应两侧面应相互平行，凸模的垂直度误差小于或 等于 0.010.02，保证凸凹模两落废料孔间距，各配合面与支撑台肩的垂 直度公差不大于 0.01；各板类零件的上、下面平行度要 0.02，两大平面和 相邻侧面垂直度要求达 0.02mm/100mm，保证各板类零件上定位孔的间距及板与 板之间孔系的同轴度，以达到装配时所需要求。 。 5.2.5 表面粗糙度表面粗糙度 冲孔凸模刃口部分粗糙度要求为 0.4m，铆接后断面部粗糙度为 0.8m， 第五章 模具结构分析及主要技术参数 19 台阶面为 1.6m，其余 6.3m；落料凹各面均为 0.8m，其型孔内壁沿周边要 求 0.4m，其余 3.2m；凸凹模周边各面及上下端面均为 0.8m，刃口部分为 0.4m，其余 1.6m；各板类零件上、下面粗糙度均为 1.6m，其余 3。 5.3 主要主要标标准零件的准零件的选选取取 （1）模柄 台阶式模柄 4078（杆部直径高度） （gb/t 2862.3-81） （2）模架 滑动导向后侧导柱 250160 （3）上模板厚 45(gb/t 2855.5） （4）下模板厚 50(gb/t 2855.6） （5）导柱 25180 （6）导套 259038（gb/t2861.6-90） （7）卸料螺钉 6-m875 (gb2867.6-81) （8）螺钉 6-m870、4-m860（gb/t70.1-2000） （9）圆柱销 2-850、2-860 (gb5780-86) （10）弹簧的选用： 1）根据模具的结构和卸料里的大小初定弹簧根数为 n=6 则每根弹簧上的卸料力为： p/n=2421.6/6=628n 弹簧总压缩量 f+f1=12 预选弹簧直径为 22弹簧丝的直径 d=4.0弹簧的自由长度 l=55则弹簧标记为 22455 简记序号 65 2）校核： 由弹簧的特性曲线(对于序号 65 的弹簧当预紧力为 640n 时预缩量 f0=20则做特征曲线)此弹簧的最大压缩量f=34.5 实际所需工作行程 f=3取余量 f1=10则 f0+f+f1=20+10+3 =33 即有 p0p/n f f0+f+f1 故所选弹簧满足要求。 5.4 模具模具总总装技装技术术要求要求 (1) 装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求； (2) 模柄装入上模座后，其轴心线对上模座上平面的垂直度误差，在全长范围 内不大于 0.05mm； (3) 导柱与导套装配后，其轴心线应分别垂直于下模座的底平面和上模座 的 上平面，其垂直度误差应符合表的规定（模架等级技术指标） (4) 上模座的上平面应与下模座的底平面平行，其平滑度应符合规定； 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 (5) 装入模架的每对导柱和导套的配合间隙（或过盈）应符合导柱、导套配 合间隙（或过盈） 表的规定； (6) 装配好的模架，其上模座沿导柱上下移动应平稳，无阻滞现象； (7) 装配好的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留 12mm 距离，选用 b 型导套时，装配后其固定端面应低于上模座上平面 12mm； (8) 冲孔凸模和冲孔凹模及落料凹模和落料凸模的配合间隙应符合设计要求， 沿整个刃口轮廓应均匀一致； (9) 定位装置应保证定位正确可靠，卸料、顶料装置要动作灵活正确，出料孔 要畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模内； (10) 模具应在生产现场进行试模，冲出的制件应符合设计要求。 5.4 模具加工模具加工过过程技程技术术要求要求 凸凹模刃口尺寸按落料凹模实际尺寸配作，冲孔凸模固定板与凸模配合部 分按冲孔凸模实际尺寸配作，并保证与凸模呈 h7/m6 配合；凸凹模固定板与凸 凹模配合部分尺寸按凸凹模实际尺寸配作，并保证与凸凹模呈 h7/m6 配合，卸 料板与凸凹模配合单边间隙取 0.150.3。 5.4 工作工作过过程程 (1) 准备工作：将条料顺着乘料板导向槽全部拉入乘料板中，然后把条料拖出 一步一步手工送料.(手工送料到全部工位后让其在步进电动机的带动下自 动送料.) (2) 冲床滑块带动上模从最高点开始向下运动. (3) 上模继续下行，外导柱进入导套对上模导向起粗定位作用. (4) 压料弹钉与卸料板压板接触，压着卸料板下行，内导柱进入下模导套孔进 行精确导向起精确定位作用. (5) 导正销进入条料上导正孔，压料板接触条料，随着上模下行条料被压向下 运动. 压料板压着带料下行。 (6) 条料接触凹模板时压料板停止运动，冲床滑块继续向下运动，上模压料弹 钉弹簧开始压缩.压料板受弹簧压力压紧条料，经一定的行程，冲裁和拉 深凸模开始工作，同时拉深工位上的压边圈，紧压条料，保证拉深工序顺 利完成。 (7) 冲床滑块继续向下运动，在接近下死点(闭模状态)时，冲头完全进入下模 孔内，完成冲孔、落料等工序.此时上模的最下表面，与下模的最上表面 接触. (8) 冲孔废料从凹模板到凹模垫板到下模座落料孔落下. (9) 在冲床经过下死点后，冲床滑块带动上模开始回升，凸模退回一段距离后 此时由于压料弹钉压力渐渐退去。 第五章 模具结构分析及主要技术参数 21 (10) 冲床滑块带动上模继续上行，回到开模状态的最高点完成一次冲压过程。 (11) 带料送进一个步距，带料掉下，至送料高度.准备下一个工作循环。 5.4 本模具本模具结结构特点构特点 冲裁模的下模由下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导 料板、卸料板，导柱导套、卸料板弹钉、卸料板限位器等零部件组成，其中下 模固定板、凹模镶块、导料板、卸料板等是关键零部件。 5.4.1 下模固定板具有高精度、下模固定板具有高精度、长长寿命寿命 下模固定板与凸模固定板一样，选用淬透性好、淬火变形小的合金模具钢 材料，热处理达 hrc5055，线切割加工，以保证下模固定板的高精度和长寿命。 5.4.2 快速更快速更换换冲裁凹模冲裁凹模镶块镶块 因为凹模(尤其冲裁凹模)是易损件，需经常更换。该复合模设计凹模镶块， 凹模镶块外侧不带台阶。更换凹模时，用一个销钉从下模垫板的废料漏孔将凹 模镶块从固定板内顶出，不必拆卸联接固定板的螺钉和销钉，有时还无需将模 具从高速冲床上卸下，因此更换凹模速度快，而且可保证模具的重复装配精度， 提高模具的使用寿命。因为卸料板能弹性压料，所以在生产过程中不带台阶的 凹模镶块不会从下模固定板中跳出。 拉深之前需要压料，所以卸料板又需作压料板使用，因此在上模设计了压 料弹钉。在弯曲之前，压料弹钉将卸料板压住，从而使卸料板将片料压住。冲 床完成一次工作行程后，压料弹钉随上模一起上行；送料时，下模的卸料板弹 钉将卸料板抬起，但卸料板弹钉的弹力必须远小于上模压料弹钉的弹力。在下 模座上设计刚性的卸料板限位器，既可控制卸料板的抬起高度，又可承受很大 的卸料力。因此卸料板既可弹性压料，又可刚性卸料。 为了保证落料、翻边上模的位置精度，在落料凸模底部安装了导正销、用 于落料前的导正。而将翻边凸模底部设计成为半球状。有利于翻边的准确定位。 此下模的结构简单，动作可靠，避免了结构复杂的侧冲机构的设计，可大 大降低模的成本，以及调试，维护难度。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 第六章第六章 总结与展望总结与展望 这是一套复合冲裁模的设计，虽然结构简单，但这是我对模具设计的第一 次尝试。 本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过毕业设计使我 更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。 在做毕业设计期间，我系统地巩固了如：塑料模具与冲压模具 、 机械 制图 、