毕业设计（论文）-壳底零件冲压工艺分析及模具设计.doc

壳底零件冲压工艺分析及模具设计摘 要：随着国民经济的日益发展，模具技术也迅速发展，在各个产业中都有所涉及，并逐渐占据了重要的地位。该文主要是壳底零件冲压工艺性分析及模具设计，通过对其进行工艺分析，确定工艺方案。 由于该零件特殊，带一个小直径的筒形，所以其拉深方法有多种，一般情况下是把其作为带凸缘的筒形件对待。该文中采用了另一种方法，用落料压包来成形小直径筒形件，大直径的阶梯形部分可以一次成形，节约了成本，提高了效率。由于是一次成形，提高了零件的精确度。在接下来的工作中主要是进行凸，凹模的设计，模架的选取，压力机的选取。在模架和压力机的选取中要考虑众多的因素，包括模架的凹模周界（因为该工件尺寸比较大），压力机的闭合高度，公称力，工作台尺寸等。具体设计出各个零部件的尺寸，最后将装配图画出来。关键词：小直径筒形，阶梯形零件，零部件设计，落料压包，一次成形Stamping Process Analysis and Model Design of Tank bottom shell partsAbstract: With the increasing development of the national economy, the mould technology is also developing rapidly,which is involved in all industris and plays an important role gradually. This paper describes the stamping process analysis and model design of tank bottom shell parts. The processing plan can be determined by analyzing the process.The cylinder is a special component with a small diameter ,therefore,there are a variety of deep drawing methods,and in general it is regarded as a tube with flange . A new method in which it can be used to form a small diameter cylinder by blanking press pack and the large stepped part can be formed by once is adopted, which can save the cost and improve the efficiency. Due to one-off forming, the accuracy of the parts is improved. The following work is to design convex, concave mold，select mould base mold and press machine mold. Many factors should be considered in the selection of the mold and press, including mold die boundary (because the size of the workpiece is relatively large), the closure height of press, nominal pressure, table size etc. The size of the various parts is designed and the assembling drawing is finished finally.Keywords: Small diameter cylinder Multi-step part Parts design Blanking press pack One-off forming II目录1 绪论11.1 冷冲压概念11.2 冷冲压工序的分类11.3 冲裁模的分类11.4 冷冲压工艺的特点及其应用22 工艺分析33 方案的比较44 工艺计算54.1 修边余量的确定54.2 毛坯尺寸的计算54.3 工艺过程的计算84.3.1小直径筒形成形工序尺寸确定84.3.2 大直径部分的拉深工艺计算94.4 确定工艺方案105 进行必要的计算115.1 落料压包模具的计算115.2 第一套模具主要零部件的结构设计155.2.1 凸模的结构设计165.2.2 凹模的结构设计165.2.3 凸凹模的结构设计175.2.4 定位零件的设计与标准185.2.5 卸料与推件零件的设计195.2.6 冲模模架的型号与选择215.2.7 导向零件设计与标准225.2.8 模柄的结构与设计245.2.9 压力机的校核255.3 第二套模具的计算275.3.1 工艺分析285.3.2 工艺方案的确定285.3.3 工艺计算285.3.4 凸模的结构设计305.3.5凹模的结构设计315.3.6推件块的结构设计325.3.7卸料与推件零件的设计325.3.8 冲模模架的型号与选择335.3.9 导向零件设计与标准355.3.10 模柄的结构与设计365.3.11 压力机的校核376 结论40参考文献41致谢.42IV太原工业学院毕业设计1 绪论1.1 冷冲压概念冷冲压是在常温下，利用冲压模在冲压设备对板料或热料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得所需形状、尺寸和性能零件的一种压力加工方法 付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造M.北京：化学工业出版社，2005:17.。冷冲压属于压力加工，在机械加工中属于先进的加工方法。在冷冲压中，冷冲模是其关键部件，冷冲模的好坏关乎冷冲压的先进冲压工艺的实现。1.2 冷冲压工序的分类由于冷冲压加工的零件多种多样，加工方法众多。但是概括起来，冷冲压可以分为俩大类，一类是分离工序，一类是变形工序。分离工序：分离工序是指毛坯在冲压力的作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使毛坯发生断裂而产生分离，包括落料、冲孔等 高军.冲压工艺及模具设计M.北京：化学工业出版社，2010:2-3.；变形工序：变形工序是在保证毛坯在塑性变形时不发生破坏的前提下形成所需的形状和尺寸的一种工序。冷冲压工序中分离工序又称为冲裁，冲裁有六种分类，分别为落料、冲孔、切割、切边、剖切、切舌。落料与冲孔的区别在与切下的部分是工件还是废料。变形工序有弯曲、拉深、成形、立体压制四种。弯曲是将金属材料弯曲成一定形状角度的工序，拉深是将平面板料压成空心体或者将空心体压成更小尺寸的空心体的冲压工序，成形是用各种不同形式的局部变形来改变毛坯或冲压件尺寸和形状的冲压工序，立体压制（体积冲压）是在室温下，将金属材料产生体积转移而得到制件的冲压工序。1.3 冲裁模的分类冲裁模是冲裁工序所用的模具。冲裁模有很多分类。按所完成的冲压工序来分，有：冲裁模、拉深模、翻边模、胀形模、弯曲模 卢险峰.冲压工艺模具学M.北京：机械工业出版社，1998:194-195.。按工序的组合方式又可以分为单工序的简单模和多工序的连续模、复合模以及连续复合模。按模具上、下模的导向方式可以分为没有导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、滚珠导柱模、导筒模等。按照控制送料步距可以分为固定挡料销式、活动挡料销式、自动挡料销式、导正销式和侧刃式等。按凸凹模材料划分为锌基合金冲模、橡皮冲模、钢质冲模、硬质合金冲模和聚氨酯橡胶冲模等。按凸凹模的结构可分为整体模和拼块模。按凸凹模的布置方法可以分为正装和倒装模。按照卸料方法的不同可分为刚性卸料模和弹性卸料模。1.4 冷冲压工艺的特点及其应用冷冲压工艺有其显著的特点，和其他方法相比其显著特点有：第一、冷冲压能够比较容易的得到形状复杂的，比较难加工的零件。比如说薄壳零件，阶梯型零件，灯罩等零件。这些零件的尺寸精度有保证，这其中模具起了很大的作用。第二、使用模具可以减少材料的浪费，而且其制作的工件刚性好，强度高。总的来说，比其他加工方法成本低。第三、因为其主要是靠模具来成形零件，所以不需要大的劳动强度，而且其操作简单，容易实现机械化，自动化，这样还增加了其劳动效率。第四、一般情况下冷冲压加工中的模具结构比较复杂，成本高。因此，在单件，小批量的生产中不适合。其主要用于大中批量生产。近年来，随着模具的发展，出现了组合冲模、简易冲模、锌基合金冲模这种模具，为小批量、单件生产提供了条件。由于冷冲模有这么多显著的优点，因此在各个行业里得到了广泛的应用。这些行业包括机械制造行业，电子行业，电器行业等等。大的有汽车的覆盖件，小的有钟表仪器，大多数是由冷冲压方法制作而来的。根据数据统计，在汽车制造中的零件有六到七成是用冲压工艺制成的，而在冲压中，冷冲压占据了很重要的部分，其工作量占到整个汽车行业劳动量的二成到三成。在机电，仪表行业中有六成到七成是采用冷冲压来完成的。在电子产品中占据的比重最高，达到了85%之上。在军工方面，飞机，大炮，各种枪械，子弹都用到冲压，而且占据的比重也相当大。在日常生活方面，所用到的金属制品，比如脸盆，不锈钢锅等都是冷冲压制品。在消耗钢材最大的型材，管材，板材中，有六到七成都是经过冷冲压工艺制成的。在许多发达的工业国家里面，冲压工业和模具设计得到了很大的重视，投入了很大的资金用来发展，同时也得到了更大的回报！在美国和日本，模具工业已经大大超过了机床工业，模具工业已经成为了重要的产业部门，而冲压生产为生产优质的产品提供了重大的保障 丁松聚.冷冲模设计M.北京：机械工业出版社，2010.10(2013.7重印).。442 工艺分析该零件为阶梯形零件。该零件选用08钢，料厚1.5mm。其尺寸精度为IT14级精度，底部有圆角为R2.5，R1俩种圆角，需要进行整形来达到尺寸。3 方案的比较 方案一：先落料压包，整形，再二次拉深，最后翻边，切边方案二：先落料压包，整形，最后一次成形，切边方案一、二第一步采用的方法相同，都是先在毛坯中心采用拉深的方法拉出一个凸包来，将成形小直径部分的材料胀出来。然后将胀出部分材料冲压成的小筒形件。这样冲压，就不存在成形 小筒形部分材料与已成形部分(强区)隔开的情况。因此在成形小直径筒形部分时，由于在前面工序中已经将其压出一个凸包，多余的材料能够比较容易的转移到小直径筒形部分。因此，试模较容易。方案一的模具结构简单，但需要多道工序，成本高，效率低。方案二工序比方案一少，而且精度比方案一高。方案二中，小直径部分成形好以后，大直径部分的拉深可以看作是用毛坯直接拉成不带小直径筒形的阶梯形。但是方案二中需要确定是否可一次拉深成形。比较两种方案，以选用第二种工艺方案为宜。4 工艺计算4.1 修边余量的确定工件高度h=115，工件相对高度为h/d=115/218=0.527查冲压设计资料中表4-4得修边余量为4mm 王孝培.冲压设计资料M.北京：机械工业出版社，1983：156.4.2 毛坯尺寸的计算 如图4.1所示，零件可分解成15个简单几何形状，并按照冲压设计资料中表4-6所列公式求得这15个简单几何形状的面积。 （4.1） （4.2） （4.3） （4.4） 图4.1 分解后的零件毛坯图 （4.5） （4.6） （4.7） （4.8） （4.9） （4.10） （4.11） （4.12） （4.13） （4.14） （4.15）毛坯面积为 （4.16）根据拉深前后毛坯与工件表面积相等的原则，故 （4.17）式中 拉深件的表面积毛坯直径为 （4.18）4.3 工艺过程的计算工艺过程的计算主要是压包与拉深工艺的计算4.3.1小直径筒形成形工序尺寸确定按照传统的方法不容易拉深出小直径部分，在这里可以采用先拉深出一个带球形的凸包，作为拉深小直径筒形部分的过渡。经过工艺试验，该凸包的形状如图4.2所示。根据图中各尺寸与间关系的标注，可以算出，该凸包的成形表面积为6.63。图4.3所示为该凸包所对应的工件形状。由于后续过程中还需要拉深，因此为了不造成零件在后续过程中产生过大的拉应力，在计算凸包的表面积时，凸包的表面积要比工件对应的实际表面积多出10%，计算过程如下凸包部分面积=工作对应面积文字 （4.19） 由此可得R为64mm图4.2 凸包的形状图4.3 凸包对应的工件形状由图4.2可知，局部成形后的凸包部分直径为1.73R，算出直径为110.72。显然，从110.72拉到工件所需的52.5，还需要多次拉深。但是采用拉深为凸包作为过渡后，基本上已经将小直径筒形部分所需的材料拉深到板料中间，之后的拉深就相当于对凸包进行整形。工件的最终要求通过整形来达到。4.3.2 大直径部分的拉深工艺计算 在计算大直径部分的毛坯尺寸是，因为之前小直径筒形部分是通过材料变薄后形成的，所以，大直径部分的拉深可以看作是除去小直径筒形部分的的大直径阶梯形筒形件的拉深。如图4.4所示 图4.4 假想的无小直径部分的大直径筒形件（1） 同之前的毛坯计算过程计算得 （4.20）计算相对厚度的 （4.21）（2） 确定能否一次拉成 （4.22）查冲压设计资料中表4-15得拉深次数为一次，故能一次拉成。4.4 确定工艺方案在拉深成形方案确定以后，其他部分的冲压工艺方案就比较容易确定了。为了保证大筒形内壁、小筒形内壁和小筒形处过渡圆角的要求，在拉深成形结束后安排一次整形工序。整形工序以后安排切边。5 进行必要的计算5.1 落料压包模具的计算5.1.1工艺分析该零件为圆形零件，直径为，精度要求为级精度。模具加工容易，寿命较高，操作方便，产品质量稳定。材料的相对厚度为 查冲压设计资料中表4-70可知，需要采用压边圈。5.1.2 工艺方案的确定冲压该零件采用落料拉深复合模。5.1.3 工艺计算 （1）凸凹模间隙值的确定查冲压设计资料中表2-23得，（2） 凸凹模刃口尺寸的确定该零件落料部分尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；该工件拉深部分要求内形尺寸，因此以凸模为准，间隙取在凹模上，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。落料部分的凸凹模分别加工时的工作部分尺寸计算 （4.23）由冲压设计资料中表2-30查得凸模和凹模的制造偏差 （4.24）根据冲压设计资料表2-28中公式得 （4.25）其中为磨损系数，其值的选取见冲压设计资料中表2-31拉深部分的凸凹模分别加工时的工作部分尺寸计算由冲压设计资料中表4-64得拉深模的单边间隙取从冲压设计资料中表4-66查得凸模和凹模的制造偏差为 根据冲压设计资料表4-65中公式得 （4.26） （4.27）（3） 排样设计 在冷冲压生产中，尤其是在大批量的生产中，排样设计尤其重要，因为这涉及到金属材料的利用，废料产生的多少。一个好的排样方案能够起到明显的降低成本的效果。冲裁件的排样排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法 宋满仓.冲压模具设计M.北京：电子工业出版社，2010:26-27.。冲件的合理布置，与冲件的外形有很大的关系。由冲压设计资料中表2-15得搭边值 排样设计图如图5.1所示图5.1 排样图条料的宽度和导料板之间距离的计算该模具选用无侧压。条料宽度：mm （4.28）导料板间距离： （4.29）式中 D冲裁件垂直于送料方向的尺寸； 侧搭边的最小值，见冲压设计资料表2-15； 条料宽度的单向偏差，见冲压设计资料表2-16； 导料板与最宽条料之间的最小间隙，其值见表2-18。材料利用率衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率 牟林，胡建华.冲压工艺与模具设计M.北京：北京大学出版社，2006:45-46.。一个进距内的材料利用率（4.30）式中F冲裁件面积； 一个进距内的冲件数目； B条料宽度； 进距一张板料上的总材料利用率为 （4.31）式中一张板料上冲件总数目； L 板料长度； A板料宽度。根据锻压手册第二版冲压中表1-3-5，选取薄钢板的尺寸为L=2000mm,A=800mm,t=1.5mm因此板料上冲件总数目为10根据公式计算得（4） 冲裁工艺力和拉深力的计算冲裁力冲裁力是指冲压时，材料对凸模的最大抵抗力 宇海英，刘占军.冲压工艺与模具设计M.北京：电子工业出版社，2011:48-49.。在模具的设计中，压力机设备的选取需要通过计算冲裁力来选择，压力机的吨位必须大于计算出的冲裁力，这样才能冲裁出需要的零件。因为该工件为平面型零件所以该模具设计为使用平刃口模具，其冲裁力的计算可按照冲压设计资料表2-36中公式得到式中 冲裁件周长； 材料厚度； 材料抗剪强度。（由冷冲压模具设计指导中表8-1查得353，取）由于该模具是使用平刃口模具冲裁，因此实际冲裁力计算得 （由冲压设计资料表2-38得）计算得 （4.32）拉深力的计算拉深力在冲压行程中是不断变化的，通常所说的拉深力是指拉深力的最大峰值 阳勇.冲压工艺与模具设计M.北京理工大学出版社，2010：188-189.。根据拉深力公式（见冲压设计资料表4-74）得=125157.888N （4.33）其中（由冷冲压模具设计指导中表8-1查得441，取为400Mpa）（见冲压设计资料表4-75）（公式见于冷冲压模具设计指导中表4-26）其中p为2.5Mpa（见冷冲压模具设计指导中表4-27） （4.34） （5） 压力机的选择 综合压力机的参数，分析，认为该零件的毛坯尺寸和零件尺寸比较大，所以满足工作台尺寸的一般情况下，其公称力都满足其所需要求。而公称力满足的其工作台尺寸都小，所以可以按照工作台尺寸粗选压力机。根据材料成形设备表2-2选出压力机，公称力符合实际情况。其参数如下表5.1所示表 5.1 开式压力机的基本参数 王卫卫.材料成形设备M.第二版.北京：机械工业出版社，2011.6（2013.1重印）名称符号量值标称压力400标称压力行程15名称符号量值滑块行程固定行程250标称行程次数（不小于）25最大封闭高度固定和可倾式550封闭高度调节量170标准型滑块中心到机身距离（喉深）480工作台尺寸左右1400前后900工作台孔尺寸左右700前后400直径530（6） 模具压力中心的确定压力中心即工件内外周边上冲裁力的合力中心 涂光祺.冲模技术M.北京：机械工业出版社，2002:52-53.。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，提高模具以及压力机寿命。由于该零件是属于一个圆形，因此模具压力中心为其圆心。5.2 第一套模具主要零部件的结构设计根据模具零件的不同左右可将其分成俩大类：1. 工艺零件 这类零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。包括工作零件（直接对毛坯进行加工的成形零件），定位零件（用以确定加工中毛坯正确位置的零件），压料、卸料及出件零件。2. 结构零件这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用。包括导向零件（保证上下模之间的正确相对位置），固定零件（用以承接模具零件或将模具安装固定到压力机上），紧固及其他零件。5.2.1 凸模的结构设计根据国标（GB2863.1281）规定，凸模材料用T10A。刃口部分热处理硬度为5860HRC，尾部回火至4050HRC5。凸模如图5.2所示图 5.2 凸模的零件图5.2.2 凹模的结构设计本次选用的凹模为国家标准，其国家标准为GB2863.481，凹模的外形有俩种，为矩形和圆形，该零件为圆形，所以选用凹模外形为圆形。圆凹模选用材料为92V，热处理硬度为5862HRC。 王芳.冷冲压模具设计指导M.北京:机械工业出版社，1998:28-29.按经验公式计算凹模厚度为：H=0.15377mm=56.55mm（H毫米）（5.1）取H=60mm式中 k系数，其值见表2-41； b最大孔口尺寸（毫米）。凹模壁厚：c=1.5H=1.560mm=90mm （5.2）凹模如图5.3所示图5.3 凹模的零件图5.2.3 凸凹模的结构设计凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。考虑到凸凹模的工作行程，以及凹模，凸模的尺寸，所以凸凹模的厚度取为100mm。其他尺寸见图5.4。图 5.4 凸凹模的零件图5.2.4 定位零件的设计与标准 （1）导料板导料板的作用是导正材料的送进方向。标准导料板如图5.5所示，其尺寸是按照GB2865.581选取。导料方向为从右向左，与条料相靠的基准导料板装在后侧。由于条料厚度为1.5mm，且选用固定挡料销，根据冷冲压模具设计指导中表2-28得导料板厚度为8mm。由于该凹模的直径为557mm，所以根据简明冲压模具设计手册表6-20，选取长度为L=400mm，宽度为B=50mm，厚度为H=8mm的导料板。材料：45，调质2832HRC。技术条件：按JB/T 76531994的规定图 5.5 导料板的零件图 （2）挡料销挡料销用于限定条料送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销的主要形式有固定挡料销、活动挡料销、临时挡料销、自动挡料销和侧刃等 齐卫东.简明冲压模具设计手册M.北京：北京理工大学出版社，2010：264-65.。该模具选用固定挡料销。固定挡料销有俩种，一种为圆形，一种为钩形，一般装在凹模上。该模具选用圆形挡料销。 参照简明冲压模具设计手册中表6-30。选用直径为6mm的A型固定挡料销固定挡料销A10 JB/T 7649.10材料：45，热处理硬度4348HRC。技术条件：按JB/T 76531994的规定固定挡料销如图5.6所示图 5.6 固定挡料销的零件图5.2.5 卸料与推件零件的设计 （1）卸料装置卸料装置的型式较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板和废料切刀等几种。该复合模采用弹压卸料板。弹压卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有预压作用，冲压后也可是冲件平稳脱模。根据简明冲压模具设计手册中表6-43得卸料板的最小厚度为18mm。同样参照此书中表6-44公式式中 H为导料板厚度；t为冲件料厚；k为系数，因为该料厚1.5mm1.0mm所以取0.1弹压卸料板的结构尺寸如图5.7所示因其凹模直径太大，所以弹压卸料板直径取为620mm（因尺寸太大，图中未画出）。图5.7 弹性卸料装置 （2）推件装置推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座小面，与下模板相连。这种装置除有退出工件的作用外，还能压平工件，还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模，推件力大且可靠。下模座的弹性元件的选择：该模具中选用橡胶作为模具的弹性元件。橡胶允许的负荷比弹簧大，而且安装起来比较方便，价钱又便宜，因此在模具中广泛使用。参照冲模设计应用实例中式1-4得 （5.3）式中 工作行程与模具修模梁（46）mm之和。 （5.4）则55mm=192.5220mm取橡胶的装配高度=(0.850.90)=170180mm （5.5）取=180mm查冲模设计使用实例表1-2，压缩量为15%时，单位压力为0.5。根据前面所计算的数据,所以A=83101.356，162mm。因为=0.610.5，在有效范围（0.51.5）内。5.2.6 冲模模架的型号与选择该零件的凹模直径比较大，因此通过凹模周界来寻找符合要求的模架型号。凹模的直径为557mm，在书上查找未果，因此上网查找，找到一个符合要求的模架。模架为滑动导向四导柱钢板模架。其规格如下表5.2所示表5.2 滑动导向四导柱模架尺寸规格 单位为mm凹模周界外形尺寸闭合高度上模座GB/T23566.4下模座GB/T23562.4导柱GB/T 2861.1导套GB/T 2861.3数量LB1144规格100063010009003303701000630801000630100602806017073 （1）上模座的结构与尺寸滑动导向四导柱上模座的结构和尺寸规格见图5.8,、表5.3。图 5.8 上模座的机构与尺寸（下模具与其结构相同） 表5.3 上模座的基本参数 单位为mm凹模周界HFSD(H7)-7HhLB10006301000900807086076076700M2035 （2）下模座的结构与尺寸滑动导向四导柱下模座的结构和尺寸规格见图5.8,、表5.4。因为下模座的图与上模座结构相同所以用图5.8表示。 表5.4 下模座的基本参数 单位为mm凹模周界HFSD(R7)-7HhLB100063010009001007086076060700M20355.2.7 导向零件设计与标准导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。该模具采用的导向零件是导柱和导套。该冲模是中型冲模，采用四导柱的模架。因为该零件为圆形冲件，无方向性，所以模架可做成前后导柱的间距不同的模座。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。 （1）滑动导柱、导套参照简明冲压模具设计手册表6-76选出滑动导柱（见图5.9），滑动导套（见图5.10）。图 5.9 导柱的零件图图 5.10 导套的零件图5.2.8 模柄的结构与设计冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上 翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社，2012:78-79.致谢经过三个多月的努力我的毕业设计终于完成了。回头想一想，这个毕业设计是我大学生活中所做的课程设计中，涉及范围最广，设计难度最大，设计任务最多的一次课程设计。也理所当然的遇到了好多问题，多亏了我们的指导老师原老师，在刚刚起步做毕业设计时，因为对毕业设计的内容不是特别了解，问的问题也比较幼稚，但原老师从来没有因为这些而呵斥我们，相反的是耐心的教育我们，直到我们搞懂问题为止。在这次毕业设计中，我学习到了很多东西，专业知识也更加牢固，对我们以后的工作生活起到了很大的作用。在此谨向原涛老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。该模具采用凸缘模柄。根据之前选择的压力机选择直径d=70mm的A型凸缘模柄。如下图5.11所示图5.11 模柄的零件图5.2.9 压力机的校核 从前面计算当中可以得知模具所需的冲裁力为=692511.3N，顶件力为=41550.678N，拉深力=125157.888N，压边力=254870.035N。模具的工作过程为：模具工作前，落料凸凹模在板料上方的60mm处。开始工作时，凸凹模开始向下运动，凸凹模向下运动58.5mm处接触板料，对板料进行落料，落料距离为1.5mm，然后凸凹模继续向下运动，凸凹模继续向下运动48mm时，对模具完成拉深。在整个模具的工作过程中，模具的运动行程为108mm。表5.5 开式压力机的基本参数名称符号量值标称压力400标称压力行程15滑块行程固定行程250续表5.5 开式压力机的基本参数名称符号量值标称行程次数（不小于）25最大封闭高度固定和可倾式550封闭高度调节量170标准型滑块中心到机身距离（喉深）480工作台尺寸左右1400前后900工作台孔尺寸左右700前后400直径530从表中可以看出滑块的行程为250mm，满足模具的行程，压力机的公称力也满足模具所需要的压力。因此该压力机合适。5.2.10 模具的装配模具的装配是模具的最后一道工序，也是比较关键的一道工序。工件质量的好坏，模具的使用寿命，在以后的使用过程中维修费用的高低都与模具的装配有很大的关系。该模具的装配图如5.12所示图5.12 模具的装配图1. 螺栓 2.托板 3.橡胶弹性体 4.推杆 5.圆柱销 6.下模座 7.导柱 8.导套 9.上模座 10.弹簧 11. 固定挡料销 12.圆柱销 13.凸凹模 14.圆柱销 15.凸模 16.推杆 17.模柄 18.内六角圆柱头螺栓 19.内六角圆柱头螺钉 20.卸料螺钉 21.卸料板 22.导料板 23.凹模 24.压边圈 25. 内六角圆柱头螺钉 26.内六角圆柱头螺钉模具工作原理：本模具可以完成落料，拉深俩道工序。条料送进时，由导料板导向。冲第一件时，以目测来定位，到冲第二件的时候以固定挡料销来进行定位。放入条料后，上模座开始下行，与条料接触是发生落料，继续向下行进，进行拉深。这时压边圈起压边作用，凸模进行拉深，进行成形。成形后上模座向上运动，下模座的弹顶器中的橡胶开始发挥作用，利用其弹性力推着推杆推动者压边圈向上运动，压边圈运动到凹模平面时停止运动。上模座继续向上运动，此时卸料板在弹簧的作用下，推着条料从凸凹模上落下，同时推杆推着工件从凸凹模中落下。 5.3 第二套模具的计算5.3.1 工艺分析该零件为阶梯形零件，精度要求为级精度。模具加工工容易，寿命较高，操作方便，一次成型。材料的相对厚度为 查冲压设计资料中表4-70可知，需要采用压边圈。5.3.2 工艺方案的确定通过整形后工件变成带小直径的毛坯， 拉深该零件采用再次拉深模。5.3.3 工艺计算（1） 计算总拉深力根据前面工艺分析可知该模具需要采用压边圈。根据拉深力公式（见冲压设计资料表4-74）得 （5.6）式中 P拉深力（N）； 筒形件的第一次工序直径，根据料厚中线计算（mm）； 材料厚度（mm）； 材料抗拉强度（MPA）； 系数，由冲压设计资料表4-75查得。根据压边力的公式（见冲压设计资料表4-71）得 式中 Q压边力(N）； F压边圈的面积；（5.7） q单位压边力，由冲压设计资料表4-72查得。总拉深力（2） 压力机的选择 综合压力机的参数，分析，认为该零件的毛坯尺寸和零件尺寸比较大，所以满足工作台尺寸的一般情况下，其公称力都满足其所需要求。而公称力满足的其工作台尺寸都小，所以可以按照工作台尺寸粗选压力机。根据材料成形设备表2-2选出压力机，公称力符合实际情况。其参数如下表5.6 开式压力机的基本参数名称符号量值标称压力400标称压力行程15滑块行程固定行程250标称行程次数（不小于）25最大封闭高度固定和可倾式550封闭高度调节量170标准型滑块中心到机身距离（喉深）480工作台尺寸左右1400前后900工作台孔尺寸左右700前后400直径530（3） 工作部分尺寸的计算该工件要求为内形尺寸，因此以凸模为准，间隙取在凹模上凸模与凹模的单边间隙根据冲压设计资料中表4-65得凹模尺寸 （5.8） = = （5.9） = = （5.10） = = （5.11） = =凸模尺寸 （5.12） = = （5.13） = = （5.14） = = （5.15） = =、圆角处以凸模成形，间隙取在凹模上，、以凹模成形，间隙取在凸模上，所以、均为2mm，为1mm，、均为3.65mm，为2.65mm，、均为4.65mm，为4.15mm，、均为3mm，为2.5mm。（4） 拉深凸模的通气孔拉深凸模的通气孔尺寸可查冲压设计资料中表4-67得通气孔尺寸为9.5mm。5.3.4 凸模的结构设计凸凹模工作部分的尺寸通过之前的计算已经得知，其结构设计主要是决定凸模的高度。因为凸模的高度与卸料板，凹模的圆角以及在下模座的尺寸有关，所以查书简明冲压模具设计手册中表6-43可知卸料板的厚度为14mm，在下模座中尺寸为5mm，顶杆预留尺寸为5mm，零件尺寸高度为115mm，因此取凸模尺寸为145mm。凸模结构如图5.13所示图5.13 凸模零件图5.3.5凹模的结构设计 此次选用的凹模为国家标准（GB2863.481），凹模的外形一般有矩形和圆形俩种，该零件为圆形，所以选用凹模外形为圆形。圆凹模选用材料为92V，热处理硬度为5862HRC。因为该模具中凹模与凸模相配合，所以其厚度不能单纯的依靠经验公式算出，该模具中有推件块，为推件块预留厚度为9mm，与凸模相比，需减去卸料板14mm，下模座中厚度5mm，为顶杆预留的5mm。经计算凹模厚度为145+9-14-5-5=130mm凹模壁厚为210mm其他尺寸在前面的工作尺寸计算中已经算出，其图为5.14所示图5.14 凹模零件图5.3.6推件块的结构设计在该模具中推件块即起推件作用，有起成形作用，因此对其尺寸要求精度较高。因推件块是在凹模中动作，所以推件块与凹模间隙配合，推件块的外形尺寸为mm，其高度由零件决定，另外加上推杆作用在推件块上的螺纹孔高度，所以推件块高度为70mm。其结构尺寸如图5.15所示图5.15 推件块零件图5.3.7卸料与推件零件的设计推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于下模座小面，与下模板相连，。这种装置除有退出工件的作用外，还能压平工件，还可用于卸料和缓冲。刚性推件器一般装于上模，推件力大且可靠。下模座的弹性元件的选择：该模具中选用橡胶作为模具的弹性元件。橡胶允许的负荷比弹簧大，而且安装起来比较方便，价钱又便宜，因此在模具中广泛使用。参照冲模设计应用实例中式1-4得 （5.16）式中 工作行程与模具修模梁（46）mm之和。 （5.17）则130mm=455520mm取橡胶的装配高度=(0.850.90)=425450mm （5.18）取=450mm查冲模设计使用实例表1-2，压缩量为15%时，单位压力为0.5。根据前面所计算的数据,F=369737.139N，所以A=739474.278，485mm。因为 =0.510.5，在有效范围（0.51.5）内。所以可以使用该尺寸的橡胶。5.3.8 冲模模架的型号与选择 该零件的凹模直径比较大，因此通过凹模周界来寻找符合要求的模架型号。凹模的直径太大，在书上查找未果，因此上网查找，找到一个符合要求的模架。模架为滑动导向四导柱钢板模架。其规格如下表5.7所示 表5.7 滑动导向四导柱模架尺寸规格 单位为mm凹模周界外形尺寸闭合高度上模座GB/T23566.4下模座GB/T23562.4导柱GB/T 2861.1导套GB/T 2861.3数量LB1144LB规格续表5.7 滑动导向四导柱模架尺寸规格100063010009003303701000630801000630100602806017073 （1）上模座的结构与尺寸滑动导向四导柱上模座的结构和尺寸规格见图5.16,、表5.8。图 5.16 上模座零件图 表5.8上模座的基本参数 单位为mm凹模周界HFSD(H7)-7HhLB10006301000900807086076076700M2035 （2）下模座的结构与尺寸滑动导向四导柱下模座的结构和尺寸规格见图5.16、表5.9。因为下模座的图与上模座结构相同所以用图5.18表示。 表5.9下模座的基本参数 单位为mm凹模周界HFSD(R7)-7HhLB100063010009001007086076060700M20355.3.9 导向零件设计与标准导向零件可保证模具拉深时，上、下模有一精确的位置关系。该模具采用的导向零件是导柱和导套。该冲模是中型冲模，采用四导柱的模架。因为该零件为圆形冲件，无方向性，所以模架可做成前后导柱的间距不同的模座。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。 （1）滑动导柱、导套参照简明冲压模具设计手册表6-76选出滑动导柱（见图5.17），滑动导套（见图5.18）。图 5.17 导柱零件图图 5.18 导套零件图5.3.10 模柄的结构与设计冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。该模具采用凸缘模柄。根据之前选择的压力机选择直径d=70mm的A型凸缘模柄。如下图5.19所示图5.19 模柄零件图5.3.11 压力机的校核从前面的计算中可知模具所需的拉深力为=413538N，压边力为Q=369737.139N，因此其总拉深力为=783275N。该模具的工作过程为：模具工作前，凹模在板料上方的115mm处。开始工作时，凹模开始向下运动，凹模向下运动113.5