毕业设计（论文）-制动缸冷冲模具设计.pdf

诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下 独立完成的， 在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名：年月日 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目：制动缸冷冲模具设计 系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号： 112011121 学生：张晓斌指导教师（含职称）：武晋国（高工） 1课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械加工过 程中使用的专用模具设计、模具各零部件材料选择、性能参数确定、应力计算方法等机 械加工方面的设计规范、计算方法及设计思想等，为学生在毕业后从事机械加工技术工 作打好基础。 2主要任务 1）确定零件冲压所选用的设备类型，查找机床主轴的结构尺寸，确定模具与设备 的连接方式； 2）根据零件定位、加工需要设计冷冲模具，绘制该模具的装配图及各零部件的分 解图； 3）对设计过程和设计思路进行详细介绍，包含各零部件的材料选定、直径或厚度 确定、热处理参数等进行分步骤详细阐述。 4）完成设计说明书一本，内容包括冷冲模具装配图和零件图及设计说明。 3主要参考资料 1 冲模设计手册编写组.冲模设计手册.-北京:机械工业出版社,1999.6 重印 2 任嘉卉.公差与配合手册. -2 版.北京: 机械工业出版社,2000.4. 3 李维荣.五金手册. -2 版.北京: 机械工业出版社,2002（2007.3 重印）. 4进度安排 设计各阶段名称起止日期 1 确定加工选用的设备类型，查找设备主轴结 构，确定模具与设备连接方式 2015 年 3 月 3 日3 月 23 日 2 设计冷冲具，确定冷冲模具的总体结构3 月 24 日4 月 13 日 3 绘制模具及零部件结构， 并进行强度和内力计 算 4 月 14 日5 月 4 日 4 完成模具的装配图及零件图绘制5 月 5 日6 月 1 日 5 完成毕业论文及答辩工作6 月 2 日6 月 22 日 审核人审核人：年月日 I 制动缸冷冲模具设计 摘 要：本毕业设计进行了制动缸冷冲模具设计，通过学习模具类的相关知识，运用机 械制图，冷冲模具类的相关知识对零件进行了详细的工艺分析并确定其工艺方案。制动 缸冷冲模具毛坯采用先落料后拉伸的加工方法，然后采用一次拉伸成型。操作方便，成 本较低，模具制造简单易行。 在设计过程中， 按照冲压设计的一般步骤， 计算并设计了本套模具上的主要零部件， 如凸模、凹模、卸料装置、出件装置等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。 该设计方法同旧的生产方法相比，生产效率显著提升。如此设计可确保模具工作运行可 靠和冲压产品大批量生产的要求。在本次设计中，查阅大量的相关书籍以及在指导老师 的帮助下，最终完成了本次设计。 关键词：拉伸模，筒形件，冷冲模具设计，冷冲压，绘图能力关键词：拉伸模，筒形件，冷冲模具设计，冷冲压，绘图能力 Design of cold stamping die for brake cylinder Abstract ： The design of the brake cylinder cold punching mold design, through the learning of the relevant knowledge of the mold,the parts of the process analysis and determine its process plan.The cold stamping die rough of the brake cylinder adopts the machining method of the first blanking,the method adopts a drawing forming.Easy operation,low cost ,simple and easy to mold manufacturing. In the design process, according to the general steps of the design,the main parts of die,such as punch,die,unloading device,device,etc,are calculated and designed.Die standard model places,choose a suitable stamping equipment,The designed method is significantly improved compared with the old production method,such design can ensure the reliable operation of the mold and the requirements of mass production for the stamping products. Keywords: drawing die, tube shaped, cold punching die design, cold punching, drawing ability. II 目录 1.1冲压模地位及我国冲压技术1 1.1.1冲压模相关介绍.1 1.1.2冲模在现代工业生产中的地位.2 1.1.3我国冲压模具市场情况.2 1.1.4冲压模具水平状况.3 1.1.5我国冲模今后发展趋势.5 1.2总结6 2工件工艺性分析及方案的确定.6 2.1工件工艺性分析6 2.2确定工艺方案8 3模具的设计内容及步骤.8 3.1模具的设计思路8 3.1.1模具的设计依据.8 3.1.2 冲压设备的选择8 3.2模具的结构介绍9 3.2.1模具的装配.9 3.2.2上模的装配.10 3.2.3下模的装配.10 3.2.4试冲裁.10 3.3模具构成部分的功能说明11 3.3.1定位方式的选择.11 3.3.2卸料、出件方式.12 3.3.3导向方式的选择.13 3.3.4垫板.13 3.3.5模柄.14 3.3.6凸凹模固定板的设计.15 3.3.7连接与固定零件的选择.15 3.4模具的主要部分的设计过程15 3.4.1毛坯尺寸计算.16 3.4.2判断零件能否一次拉出和是否需要采用压边装置.16 III 3.4.3排样计算.16 3.4.4落料力、拉伸力、压边力的计算.17 3.4.5拉伸模的间隙.17 3.4.6拉伸模的圆角半径.18 3.4.7冲裁凸凹模刃口尺寸计算.18 3.4.8凹凸模设计部分.18 3.4.9确定凸模的通气孔直径.21 4模具的工作过程.21 5结论.23 致谢.25 太原工业学院毕业设计 1 1前言1前言 在机械工业化的现在，冷冲压加工技术作为一项基础技术，在重工业和轻工业等机 械制造行业里占有重要的地位， 同时也对冷冲模行业提出了更高的理论设计方法等一些 严格要求，促进了冷冲压模具的创新与应用，给日常生产生活带来了快捷。从建国到 21 世纪以来，机械加工在国民生产与生活中占有很大的比重。我国是一个制造业大国， 需要培养众多优秀的应用型技能型人才必须采用现代教育手段。 冲压成形作为现代工业 中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件 具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生 产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造 业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业 和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算 机技术等方面的知识后， 已经形成了冲压学科的成形基本理论。 冲压模具的制造与加工， 在日常生活和需求中占有很大的比重，作为一种新型的技术冲压成形在国民经济发展， 提高我国机械化进程方面发挥着很大作用。 衡量冷冲压技术首先得看模具技术的发展情况， 对冷冲压技术性能的研究已经成为 冷冲模技术发展的中心和关键。随着科学技术的不断发展，外国一些先进的机械公司通 过研究将计算机与模具设计相结合起来。将以互联网为首的先进技术，运用到模具的开 发与分析中去，优化了模具制造与发展过程。精度较高，寿命较长，提升效率成为模具 发展的未来趋势。 冷冲模是模具的一个重要组成部分，是实现冲压加工的主要工艺装备。冲压件随处 可见，日常生活中的盆、不锈钢杯和电脑机箱、汽车上的车身件绝大多数是冲压件。不 同形状的模具可制造出不同外形的产品，模具精度的高低将直接影响加工制件的精度。 因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、 冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。 科学技术的不断进步， 以及机械制造的迅速发展冷冲压加工在现代工业生产中占有 越来越大的比例。 1.1冲压模地位及我国冲压技术冲压模地位及我国冲压技术 1.1.1冲压模相关介绍冲压模相关介绍 太原工业学院毕业设计 2 冷冲压:在一定的温度下，在冲床上安装合适的冷冲压模具，通过对毛坯施加冲压 力使其产生塑性变形从而获得所需要的合格制件的一种特殊加工方法。 冲压可分为五个 基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。 冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的 一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压模具种类有冲裁模、成形模、 拉伸模等多种。 冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度 高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分 利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复 杂，制造困难。 冲压模具属于冲压生产中的一种， 冲压模具属于技术密集型产品。 一个冲件的精度、 成本、效率等都与模具制造与设计有直接关系。冲压模具技术是否先进，对一个国家制 造业水平的高低有很好的衡量作用。对冲压件的精度，工厂效益以及产品创新有着很大 的影响。下图为冲压发展的进化： 1.1.2冲模在现代工业生产中的地位冲模在现代工业生产中的地位 在现代化机械生产中，冲模在模具制造业中占有很大一部分比例，在现代各行各 业中特别是军工业，汽车制造业，制造业等重工业中有着很广泛的应用。冲压模具的应 用体现在我们的衣食住行上，从日常生活中的不锈钢水杯、暖气片、宿舍内的床到马路 上的汽车、摩托以及轮船等都需要模具的生产与制造，可以说模具行业的发展促进了国 民经济的发展，给人们的生活带来了便捷。 1.1.3我国冲压模具市场情况我国冲压模具市场情况 从建国到改革开放再到 21 世纪，通过吸引国外先进人才与技术，学习先进经验使得我 们国家的模具行业有了很大的发展，然而中国的模具行业依然存在有很多的问题，首先 地域分布的不平衡，我国模具行业较发达地区集中在东南沿海，中西部地区比较滞后。 太原工业学院毕业设计 3 在与发达国家相比较时候，我国的模具行业仍属于初级阶段，许多精密模具的加工制造 仍有不足，主要依靠进口，未来需要大力研究。我国冲压模具无论在数量上，还是在质 量、 技术和能力等方面都已有了很大发展， 但与发达国家经济需求和世界先进水平相比， 差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高 档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求， 市场竟争激烈。 根据我国海关统计资料,2004 年我国共进口冲压模具 5.61 亿美联社元,约合 46.6 亿元.从上述数字可以得出 2004 年我国冲压模具市场总规模约为 266.6 亿元.其中 国内市场需求为 260.4 亿元,总供应约为 213.8 亿元,市场满足率为 82%.在上述供求总 体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模 具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具 市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含 量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价 格要比国际市场低格低许多,具有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好,2005年冲 压模具出口达到 1.46 亿美元,比 2004 年增长 94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、 台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计 资料，因此未能计入上述数字之中。 我国冲模工业不能满足国内经济需要的原因主要有： （1）专业化和标准化程度低。 （2）模具品种少，效率低，经济效益也差。 （3）制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。 （4）模具寿命短，新材料使用量不到 10%。 (5）力量分散，管理落后。 自从改革开放以来，通过国家政策的不断指引和支持，随着经济水平的不断提升使 得模具生产在工业化中占有越来越大的比重，使模具产业的发展达到了一个新的高度， 在 CAD/CAM/CAE 的运用、加工工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均已达到或接近 国际水平。 1.1.4冲压模具水平状况冲压模具水平状况 近年来，我国的冲模水平不断发展，而且能够冲压各种不同类型的零件的模具都 已经应用。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 太原工业学院毕业设计 4 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）的冲模生产均已经与世界先进水平接轨。 模具CAD/CAM技术状况 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年共同完成的精神模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。 通过采用模具CAD/CAM技术可以使模具的设计与生产时间缩短， 同时还可以使得生 产成本减少，产品质量提高这已经被模具行业所认可。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。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer。 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。 快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决 了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具， 模具精度低、 制件精度低， 样样制作难等问题， 实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造， 它标志着RPM应用于汽车身大型覆 盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速 成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技 术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 模具设计与制造能力状况 随着国家产业政策的不断变化，通过几十年的发展，我国的冲压模具的设计与制造 能力有了很大的提升。 包括信息工程和虚拟技术等许多高科技技术已经在很多模具企业 太原工业学院毕业设计 5 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。 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。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用 越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技 术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提 高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 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。 1.1.5我国冲模今后发展趋势我国冲模今后发展趋势 对我国冲模技术的发展情况进行研究，如下几个要点是未来重点发展的方向。 开发、发展高精度，质量高、使用寿命较高的模具。 对模具行业进行统一改革，规范模具行业。 将 CAD/CAM 技术广泛应用，使模具在制造时候有很大的自动化程度。 加大投资力度，研发新型的模具品种。 引进技术人才，加大市场调研，确保未来发展方向正确。 1.2总结总结 冲压件的加工，随着经济技术的发展，发挥着越来越重要的作用。近年来，冷冲压 成型工艺有了很多新的进展， 本课题是对制动缸冷冲模具进行分析， 通过零件图的分析， 明确自己的设计思路，确定合理的加工方案。在现实生活中冲压件随处可见，模具精度 高低直接影响加工零件的精度。 太原工业学院毕业设计 6 2工件工艺性分析及方案的确定2工件工艺性分析及方案的确定 2.1工件工艺性分析工件工艺性分析 图 1.1 图 1.2 太原工业学院毕业设计 7 图 1.3 工件名称：制动缸 材料：10 钢 料厚：7mm 技术要求： 1.毛坯应经过退火处理。 2.缸体表面不允许有裂纹、压抗等瑕疵。 3.缸体壁厚差不大于 0.5mm。 该零件为制动缸缸体， 是由毛坯为 10mm 厚的板材通过先落料后拉伸成型。 该制件 要求内形尺寸，没有厚度不变要求。选择拉伸件时候，首先应满足拉伸件的使用要求， 制动缸属于不易损坏工件，对材料的耐磨度要求不高，还满足冲压工艺对材料的要求， 保证冲压过程顺利完成， 材料应该具有良好的塑性和表面质量以及板料厚度公差应符合 规定。 10 钢为优质结构钢，该结构钢以退火，退火的目的是消除钢的内应力，降低硬度， 提高塑性细化组织均匀化学成分，而其抗剪和抗拉强度均不高，故综合分析 10 钢具有 良好的拉伸性能，适合拉伸。 2.2确定工艺方案确定工艺方案 根据以上分析，冲压该零件可能有以下两种方案： 方案一：先落料，后拉伸。采用单工序模生产。 太原工业学院毕业设计 8 方案二：落料拉伸复合模。采用复合模生产。 方案一的模具结构简单，但需要二道工序，两副模具，成本比较高而且生产效率较 低，对大批量生产这一要求难以实现。方案二仅需一副模具，工件的质量和对生产效率 的要求比较高。工件的精度高，操作相对方便且成本较低。根据分析该工件的冲压生产 采用方案二为佳。 3模具的设计内容及步骤3模具的设计内容及步骤 3.1模具的设计思路模具的设计思路 3.1.1模具的设计依据模具的设计依据 该制件为火车上的旋压制动缸缸体，整个缸体采用无焊接的方式制成。故选择采用 落料拉伸复合模进行冲压，毛坯选择 10 钢板不仅能够保证冲出的制动缸缸体质量，而 且生产效率较高，满足大批量生产的要求。 3.1.2 冲压设备的选择冲压设备的选择 冲压所采用的设备叫冲床，对不同类型冲压工艺，采用不同种类的冲床，冲床也 叫做压力机。压力机的种类很多：按传动方式分类，主要有机械压力机和液压压力机； 按驱动滑块机构的种类，机械压力机可分为曲柄式压力机和摩擦式压力机；按作用在滑 块上的着力点数可分为单点压力机和双点压力机； 按滑块个数可分为单动压力机和双动 压力机； 按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。 为安全起见， 防止设备超载， 应注意以下几点： 所选冲压机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：F 压机F 总 所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应，即满足：冲模的闭合高度在 压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。 压力机的工作台面的必须大于模具下模座的外形尺寸， 并还要留有安装固定的余 地，但过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。 压力机的行程大小应适应，由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于 冲模、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的 不良后果。由于制件属于小型制件，又是薄板，要求是大批量生产，考虑到经济性， 太原工业学院毕业设计 9 同时考虑拉伸件的高度， 压力机根据以上计算选用型号为 J23-16 开式双柱可倾压 力机。该型号压力机主要技术规格如下： 公称压力 160KN； 滑块行程 55mm； 最大装模高度 290mm； 连杆调节长度 45mm； 工作台尺寸 300450； 模柄孔尺寸3050 电动机功率 1.5KW 3.2模具的结构介绍模具的结构介绍 3.2.1模具的装配模具的装配 由冲压工艺分析可知，为提高生产率，降低模具的制造难度，减少制造成本，常用 落料拉伸复合模，但要求落料凸模 凹模的壁厚不能过薄，否则强度不够，此设计中凸 凹模壁厚为：b=D-d/2=500-300/2=100mm。由于板料厚度 t=7mm 可查冷冲模设计表 44 凸凹模最小壁厚小于 100mm，最小直径 D 小于 500mm。因此可保证其足够强度， 故选用复合模。根据拉伸复合模的特点，选择凸凹模为基准件，先装配上模，再装配下 模，并调整冲裁间隙均匀，然后锁紧各紧固件，配作销钉孔，安装销钉，具体过程如下： 3.2.2上模的装配上模的装配 1）分析每个要装配零件的图纸，选择合适的定位元件，在钳工台上做好划线准备。 2）先将凸模与凸模固定板装配，并磨平凸模底面及刃口使各凸模等高，再与凹模 装配，然后与凸凹模装配，并调整间隙使之均匀。 3）把已经装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理，配作销 钉孔及拧紧螺钉。 太原工业学院毕业设计 10 3.2.3下模的装配下模的装配 1）分析每个要装配零件的图纸，选择合适的定位元件，在钳工台上做好划线准备。 2）先将凸凹模放在下模座上并初步用螺钉紧固（不要完全拧紧），接着依次按顺 序装入销钉、活动挡料销、弹簧、卸料板，检查间隙合理后拧上卸料螺钉，再拧入紧固 螺钉并再次检查调整间隙。 3）将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，调整各间隙及其他装配合理 后，拧紧各螺钉，配作销钉孔，并打入销钉。 3.2.4试冲裁试冲裁 将装配好的模具安装到之前选好的冲床上，根据试冲结果作出相应的调整，直到生 产出合格制件。模具装配图如图 3.1 所示。 太原工业学院毕业设计 11 图 3.1 1-下模板 2-内六角螺钉 3-顶杆 4-凹模 5-内六角螺钉 6-挡料销 7-圆柱销 8-卸料板 9-拉伸凹模 10-内六角螺钉 11-推件器 12-内六角螺钉 13-推杆 14-模柄 15-挡料销 16-凸模 17-圆柱销 18-导套 19-圆柱销 20-导柱 21-圆 柱销 22-内六角螺钉 23-上模板 3.3模具构成部分的功能说明模具构成部分的功能说明 3.3.1定位方式的选择定位方式的选择 为保证模具正常工作，并冲出合格制件，定位装置保证工序件进行后续冲压时，在 模具内占用正确位置。毛坯在模具中定位有两个方面内容：一是在与送料方向垂直方向 上的定位，通常称为送进导向，二是在送料方向上的定位，用来控制送料的进距，通常 称为挡料。 太原工业学院毕业设计 12 因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，送进步距的控制采用挡料销。固定 挡料销结构简单，常见的为圆头形式。 3.3.2卸料、出件方式卸料、出件方式 该产品落料采用正装复合模进行冲裁，拉伸采用倒装式拉伸模具成形。条料的卸除 采用弹性卸料板，因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。出件装置：本模具采 用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。卸料板采用 45 钢，淬火 硬度为 4348HC。推件器如图 3.2 所示，卸料板如图 3.3 所示。 图 3.2 太原工业学院毕业设计 13 图 3.3 3.3.3导向方式的选择导向方式的选择 通过计算分析可知道后侧导柱与中间导柱适用于该制动缸冷冲模具， 在公差等级要 求不是很高的时候一般选用后侧导柱， 然而导柱只存在一侧在冲压过程中有偏心力矩的 出现使模具偏斜，影响模具的使用寿命和工件的质量。在公差等级要求较高时候一般选 用中间导柱，而该工件所需要的公差不高，而且工件较小一般不要求工件质量。所以考 虑到装模力使模具采用后侧布置导柱导套模架。 3.3.4垫板垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传来的压力，以减少上模座所承受的单位压力， 保护凸模顶端面的上模板面不被凸模顶端压陷，冲模是否加垫板，要根据上模板要承受 的压力大小确定。 查冲压模具简明设计手册表 15-60 圆形垫板 太原工业学院毕业设计 14 直径 D=185mm，厚度 H=9mm 材料：45热处理硬度 4348HRC 垫板的结构简图如图 3.4 所示： 图 3.4 3.3.5模柄模柄 模柄又称为模把。通过它将上模与冲床的滑块连接在一起，模柄结构有：通用模 柄，压入式模柄，与上模板压入时 H7/h6 配合，模柄装入后要与上模板一起平顶面， 并与模柄轴线有良好的垂直度：螺旋式模柄，它具有拆卸方便，又不降低上模板强度等 优点，但这种模柄轴线与上模板垂直度较差，根据以上模柄特点，选择压入式模柄。 查冲压模具简明设计手册表 15.18：选择压入式模柄选择 B 型 型号：JB/T7646.1-1994 材料：Q235 热处理硬度：4348HRC 模柄简图如图 3.5 所示： 太原工业学院毕业设计 15 图 3.5 3.3.6凸凹模固定板的设计凸凹模固定板的设计 查冲压模具简明设计手册表 19.59 圆形固定板 厚度 H=16mm 材料：45 钢 热处理硬度：4348HRC 凸凹模固定板的简图如图 3.6 所示： 图 3.6 3.3.7连接与固定零件的选择连接与固定零件的选择 冲模的连接需要通过固定零件的连接而这些固定零件大部分都标准化了， 设计时查 冷冲压手册。 3.4模具的主要部分的设计过程模具的主要部分的设计过程 太原工业学院毕业设计 16 3.4.1毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 根据工件高度h=126.5mm 及工件相对高度h/d=126.5/307.5=0.41 查 1 m ， 说明拉伸该工件的实际变形程度比第一次允许的极限变 形程度要小，工件可以一次拉成。若当 总 m 1 m 则需要多次拉伸才能够成形零件。对 于图示零件毛坯的厚度（t/D)100=(7/500)100=1.4。工件的总拉伸系数 总 m =d/D=307.5/500=0.61。 判断拉伸时是否需要压边 0.045(1-m)=0.045(1-0.61)=0.01755。 因为 t/D 1 m =0.49 因此该零 件只需一次拉伸能够达到所需尺寸。 3.4.3排样计算排样计算 零件毛坯为简单圆形件，采用单直排排样式，查冷冲模设计手册表 320 得到 零件间的搭边值 a=0.7t=4.9mm，零件与条料侧边之间的搭边值 b=0.6t=4.2mm，如果该 模具导料板结构采用无侧压装置，则条料上零件步距 s=D+a=500+4.9mm=504.9mm。 冲裁面积 A= 222 54.1963494/5004/mmD 条料宽度mmaDB 8 . 5099 . 425002 一个步距内材料的利用率% 3 . 76%100/BSnA 太原工业学院毕业设计 17 零件的排样如图 3.7 所示： 图 3.7 3.4.4落料力、拉伸力、压边力的计算落料力、拉伸力、压边力的计算 由冲压工艺手册中的公式可计算拉伸时的压边力为 Q F/4qrdD)2( 22 将 D=500mm ,d=307.5mm, r=9.5mm, q=2.5MPa 代入上式 得到 Q F/45 . 2)5 . 92 5 . 307(500 22 =281560N。 由 F= t d b K ，已知 m=0.61，查表得到 k=0.86,10 号钢的抗拉强度 b =335MPa。 将 K=0.86， b =335MPa,t=7mm，d=307.5mm，代入式得到 拉伸力 F=3.14307.573350.86=1947224N。 b tkLF 落 ，已知t=7mm， b =335MP代入上式得到 落 F =1.33.145007335=4786KN。 通过计算可知道拉伸力与压边力的和小于落料力， 因此应按照落料力的大小选用设 备。因此压力机的公称压力不应小于 4786KN。 3.4.5拉伸模的间隙拉伸模的间隙 由冲压工艺手册查的拉伸模的单边间隙为 Z/2=1.1t=7.7mm，确定间隙后，还要 将圆角部间隙比直边部分增大 0.1t。该制件要求内径尺寸，则此增大值由修整凹模得 太原工业学院毕业设计 18 到。 3.4.6拉伸模的圆角半径拉伸模的圆角半径 凹模的圆角半径 凹 r按表 5-19 选取 凹 r=6t=42mm。凸模的圆角半径 凸 r 等于工件的内 圆角半径，即 凸 r =r=6mm。 3.4.7冲裁凸凹模刃口尺寸计算冲裁凸凹模刃口尺寸计算 查 冲 模 设 计 手 册 表 2 24 得 该 冲 裁 的 间 隙 ： C=(0.15-0.20)t ， mmCmmC4 . 1,05 . 1 maxmin 。查冷冲模设计表 35 得磨损系数=0.24 X=0.75 。 查冷冲模设计表 36 得到凸模和凹模的制造偏差mm06 . 0 凹 ，mm04 . 0 - 凸 。 根据凸凹模工作部分尺寸和公差计算公式计算：mm82.499)( 06 . 0 凹 凹 XDD。 mm72.4972 04 . 0 -min 凸 ）（ 凸 CXDD。 3.4.8凹凸模设计部分凹凸模设计部分 由于工件要求内形尺寸，因此以凸模为设计基准。凸模尺寸的计算公式为 0 min 4 . 0d 凸 ）（ 凸 d，将凹模公差按 IT8 级选取，则mm05 . 0 凸 。将mmd300 min ， =1mm， Z=27.7=15.4mm，mm05 . 0 凹 代入上式， 得到凸模尺寸为mm 4 . 300 0 05 . 0 凸 d。 间隙取在凹模上，则凹模的尺寸按式mm 8 . 315 05 . 0 0 凹 d 模具的闭合高度H模是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面 之间的高度。计算模具的闭合高度 H模是为选压力机提供帮助，压力机的闭合高度应与 冲模的闭合高度相适应，即满足：冲模的闭合高度在压力机的最大闭合高度和最小闭合 高度之间，否则就不能保证正常的安装与工作。 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模的周界大小。 凹模的高度计算：H=Kb=0.22314=69mm 凹模的壁厚 c=（1.52）H=1.669=110mm 所以凹模的外径为 D=(314+2110)=534mm 因为该模具为落料拉伸复合模，所以凹模高度受拉伸件高度影响必然会有所增加， 另外为保证凹模足够强度，将其外径增大到 630mm。根据以上计算结果，查得模架规格 为： 太原工业学院毕业设计 19 上模座：630mm200mm60mm 下模座：630mm200mm75mm 导柱：55mm250mm 导套：55mm160mm58mm 其它零部件的选用 上模座厚度取 60mm 即mm60 上模 H，上模垫板厚度取 20mm，mm20 垫 H，固 定卸料板厚度取 16mm， 卸 H =16mm，下模固定板厚度取 20mm，mm20 下固定 H，下模 垫板厚度取 15mm， 下 H=15mm，下模座厚度取 75mm， 下模 H=75mm。凸凹模厚度取 75mm，mm75 凸凹模 H。 由于该落料-拉伸模为非标准形式，需计算模具闭合高度。 下模下垫板凸，凹模垫上模闭 HHHHHH60+20+16+15+75+20+75=281mm 符合闭合 高度设计要求。凸凹模图 3.8 所示，凹模如图 3.9 所示。 图 3.8 太原工业学院毕业设计 20 图 3.9 凹模的加工工艺过程： 首先进行备料， 将毛坯锻造成圆棒料， 然后进行退火热处理， 消除残余内应力，降低硬度，对毛坯进行车削使其外形达到图纸要求，然后对其进行修 磨，并保留适当的精磨余量，在钳工台上划线找中心位置，并用立铣刀进行铣削各类销 钉孔，螺钉孔最后按图纸进行检验。 凸模固定板的厚度 3 211 1 . 0 落 FKKH ，式中 1 K 为凹模材料修正系数，取 1 K =1.1， 2 K 为凹模厚度刃口长度修正系数，查表知 2 K =1。解得mmH86 1 。 拉伸时凸模长度YHHHL 321 ,式中 1 H -凸模固定板厚度 2 H -卸料板的厚度 3 H -导料板厚度 Y-附加长度 L=86+16+15+15=132mm。凸模图 3.9 如下： 图 3.10 太原工业学院毕业设计 21 凸模的加工工艺过程： 首先准备合适的毛坯，然后对毛坯进行锻造，对锻造后的 毛坯进行退火热处理待冷却后采用车削的方法将毛坯车削成凸模外形， 进一步对其进行 调制热处理。在钳工台上进行划线找正并按划好的线对其进行铣削，热处理后的硬度为 5862HRC。然后进一步精磨内外圆，端面尺寸，从而保证端面与其轴线垂直。然后在 钳工台上修磨刃口尺寸使其达到设计要求，最后进行检验。 凸凹模工作型面的机械加工方法： 首先进行备料，将毛坯锻造成圆棒料，然后进 行退火热处理，消除残余内应力，降低硬度，对毛坯进行车削使其外形达到图纸要求， 然后对其进行修模，并保留适当的精磨余量，在钳工台上划线找中心位置，并用立铣刀 进行铣削各类销钉孔，螺钉孔最后按图纸进行检验。 上模座，下模座分别如下图 3.10 ，3.11 所示： 图 3.11 图 3.12 3.4.9确定凸模的通气孔直径确定凸模的通气孔直径 由表查的凸模的通气孔直径为 9.5mm，共四个，均匀分布。 4模具的工作过程4模具的工作过程 首先将模具的下模座通过螺钉固定在压力机机床工作台面上， 将上模座与主轴滑块 太原工业学院毕业设计 22 连接，随着主轴一起进行冲压运动。 将毛坯送至落料凹模的上表面， 并通过定位板进行定位， 上模随着压力机滑块下行， 凸凹模与落料凹模配合，先将毛坯进行落料，然后上模继续下行，拉伸凸模与凸凹模配 合对落料件进行拉伸，当压边圈被压至下止点时，拉伸结束。之后上模上行，滑块回程 达到上止点时，压边圈受顶杆作用回到落料凹模水平的位置，而打料杆通过打料块将工 件推出凸凹模型腔，整个工作过程结束。 太原工业学院毕业设计 23 5结论结论 将近一个学期的