毕业设计（论文）-锅盖成型工艺及模具设计.doc

II黄河科技学院毕业设计(说明书) 第 页 单位代码 02 学号 080118004 分 类 号 密 级 毕业设计说明书锅盖成型工艺及模具设计 院（系）名称工学院机械系 专业名称 材料成型及控制工程 学生姓名 指导教师2012年5月10日全套图纸加扣 3012250582 第 V 页 锅盖成型工艺及模具设计摘 要本文设计了一套冲孔，落料，拉深复合模和一套单工序模。简要介绍了当前冲压模具的发展形势，其未来发展趋势。文中对加工零件进行工艺分析，经过分析和对比，采用冲孔，落料，拉深工序，经过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型，选择所需设计的模具。得出需要设计的模具类型后，将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在设计说明书的第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺进行分析，确定了工艺方案。第二部分，设计零件排样图，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，为选择冲压设备提供依据。最后是主要零部件的设计和标准件的选择。设计模具零件图和装配图，以及模具的成型。关键字：锅盖，成型工艺，模具，设计Lid Molding Process and Mold Design Author : Zhang Dongbo Tutor : Zhang BaofengAbstractThis design carries on blanking, piercing and drawing compound dies design. Through accessing to informations, and analyzing the technologic properties of processing parts, We decide to carry on blanking, piercing and drawing processes. After calculating the quantitative value of the blanking force, the kicking force and the stripping force, We selecte the appropriate press equipment. Analyzing of the stamping dies for processing the application, to select the desired type of mold design, then We express the design process of the working parts. In the first part of the design specification, The article briefly outlines the press die at present development condition, Illustrates the importance of stamping die and the significance of this design, then, the article analysises the process of stamping, after that, we identify the technology program. In the second part, We design parts layout diagrams, calculate the utilization of material and the magnitude of edge blanking process, to provide a basis for selecting press equipment. In the last part, We briefiy design the major components and select standard parts, and also design the graphs of mold parts and the graphs of die assembling, and the forming of the mold. Key words : Lid, Molding Process, Mold, Design目 录前 言11 绪 论31.1本课题的来源目的和意义31.2设计原始数据31.3设计要求31.4设计内容42 零件冲压工艺性分析及冲裁方案的确定62.1制件的形状和尺寸工艺分析62.2制件的精度和端面粗糙度工艺分析62.3制件材料的冲压性能分析72.4冲裁工艺方案的确定72.4.1方案的种类72.4.2各方案的特点及比较72.4.3方案的确定73落料拉深冲孔复合模的设计83.1毛坯展开尺寸计算及排样83.1.1毛坯尺寸的计算83.1.2工序及排样图设计83.2工艺参数的计算103.2.1落料力和冲孔力的计算103.2.2卸料力，推件力，和压边力的计算113.2.3拉深力的计算123.2.4总冲压力的计算123.2.5模具压力中心的确定133.2.6冲裁模刃口尺寸的计算133.2.7 冲压设备的选择183.3复合模具结构方案的设计203.3.1复合模具的总体结构203.3.2模具主要零部件设计213.4 模具零件的固定方法，安装与工作过程283.4.1 模具零件的固定方法283.4.2 模具的安装及装配303.4.3 本模具的工作过程及特点323.5 典型零件加工工艺333.5.1 凹模的加工工艺333.5.2 上下模座的加工工艺344 卷边模的设计354.1 其它部分的设计与选用354.2 模具零件的固定方法，安装与工作工程364.3.1 模具零件的固定方法364.3.2 模具的安装及装配364.3.3 卷边模具的工作过程及说明375 绘制模具总图386 绘制模具非标准件模具图40设计总结44致 谢46参考文献47全套图纸加扣 3012250582 第 49 页 前 言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业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比重比较低；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。 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。毕业设计是在修完所有课程内容之后，我们走上社会之前一次综合性设计。本次设计课题是水壶壳体成型工艺与模具设计，是对以前所学课程的一个总结。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们所学的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。第二，反复论证，确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们学生虽然有基础理论知识，但设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩张东铂 2012年5月1绪 论1.1 本课题的来源目的和意义 本课题来源于指导教师的毕业设计题目，目的是在学生临近毕业之际，很好的掌握设计的一般流程，设计思路，为适应近年来冲压加工技术日益广泛的应用形势，培养急需的应用型人才。还能让学生了解冲压成形的基本原理；熟悉冲压用材料、模具用材料以及冲压用设备等；掌握各种冲压工艺的成形方法，并具有初步解决生产中常出现的工艺问题的能力。毕业设计的意义显著，内容由浅入深，有利于学生理解；理论和实践相联系，有利于应用能力的培养；内容丰富，难度适中，有利于学生将来在企业当中能够积极应对。1.2设计原始数据 零件材料：1Cr13，退火态；料厚t=2mm；精度：IT12 ； 大批量生产；制件图如图1-1所示。 图1-1 零件图1.3设计要求1)完成冲压件的工艺设计(工艺分析、工艺方案确定、工艺计算等)； 2)进行冲压模具的结构设计和计算(主要零部件的结构设计、模具结构设计机模具工作部分尺寸计算等)； 3)完成模具总装配图和模具主要零件图； 4)编写设计说明书及进行毕业答辩。 1.4设计内容 1)与设计相关的文献综述1篇(不少于3000字)； 2)与专业相关的文献翻译1篇(不少于3000字)； 3)模具总装配图1套； 4)模具零件图1套； 5)设计计算说明书1份(不少于8000字)； 6)包含本次设计的所有内容的光盘一张。 设计题目：锅盖成型工艺及模具设计设计内容：给出完整的设计计算过程，画出模具装配图及所有零件图。主要内容有：（1） 冲压零件的工艺性分析 根据设计题目的要求，分析冲压成型零件的结构工艺性，分析工艺件的形状特点。尺寸大小，精度要求及所有材料是否符合工艺要求。（2） 制定冲压工艺方案 在分析了冲压件的工艺性后，列出几种不同的冲压工艺方案，从产品质量，生产效率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具寿命高低，工艺成本，操作方便和安全程度等方面，进行综艺分析，比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。（3） 确定毛坯形状及计算尺寸 在最经济的原则下，确定毛坯的形状，尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。（4） 确定冲压模具的类型及其结构形式 根据所确定的工艺方案和冲压零件的形状特点，精度要求生产批量，模具制造条件等选定冲模类型及结构形式，绘制模具结构草图。（5） 进行必要的工艺计算 计算毛坯尺寸，冲压力，模具压力中心，凹凸模的间隙，卸料橡胶和弹簧的自由高度等。（6） 选择压力机 压力机型号的确定主要是取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。（7） 绘制模具总装图和模具零件图 根据上述分析，计算及方案确定后，绘制模具总装图及零件图。（8） 编写设计计算说明书（9） 设计总结及答辩2 零件冲压工艺性分析及冲裁方案的确定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。2.1制件的形状和尺寸工艺分析 1）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，故符合此形状方面的要求。 2）冲裁件内外行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行上的圆角半径值小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。 3）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。 4）冲孔尺寸不易过小，否则凸模强度不够。本次设计中最小冲孔尺寸为8mm，材料为1Cr13，满足dt的最小冲孔尺寸要求。 5）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小，负责冲裁件的质量不易保证，会产生孔与孔之间的材料扭曲，或使边缘材料变形，本次设计的工件能够满足材料不发生扭曲变形的要求。2.2制件的精度和端面粗糙度工艺分析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（一般对于工件未标注的公差按IT14计算），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，公差控制在0.12之间。段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制件材料的冲压性能分析此工件材料为1Cr13，有落料、冲孔、浅拉深、卷边等工序，有良好的冲压性能，工艺结构简单，没有违反冲裁、拉深工艺性的规定。2.4冲裁工艺方案的确定2.4.1方案的种类经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不复杂，且不大，完成该零件的成型，包括落料、冲孔、拉深、卷边、冲腰形孔等五道工序，有以下几种方案可供选择：方案一：采用落料、冲孔、拉深、卷边单工序模；方案二：采用落料-冲孔-拉深-卷边级进模生产；方案三：采用落料，冲孔、拉深复合模及卷边单工序模。2.4.2各方案的特点及比较方案一：模具结构简单，制造方便，但是需要五道工序，五副模具，此工件为大批量生产，生产效率低，成本相对较高，且更重要的是，在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度，质量大打折扣，达不到所需要求，又难以满足生产需求，故不选此方案。方案二：级进模是一种多工位，效率高的加工方法，但是级进模的轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，这里也不选用级进模。方案三：只采用一套复合模和一套卷边模，且零件结构对称，冲裁受力均匀，工件的精度及生产效率需要都能够满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高，通过合理的模具设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。根据各方面的综合分析，采用此方案进行设计最为合理。2.4.3方案的确定综上所述，该零件使用时需要承受一定温度，应减少其应力集中，同时为了保证其位置精度，减少大批量生产时零件的修整时间，应采用方案三进行生产。3落料拉深冲孔复合模的设计3.1毛坯展开尺寸计算及排样3.1.1毛坯尺寸的计算根据等面积计算法则，用解析法求该零件的毛坯尺寸。首先将该零件分成圆，圆环，圆锥台等几个简单的几何体，他们的单位毛坯直径的计算公式分别为：D1=d=40mmD2=mmD3=h4d2=134230=mmD4=43.14d2=43.14230=mmD5=d4-d=（234+19）-234=mm则毛坯展开尺寸为 D=D+D+D+D+D=1600+69640+13624+3291+10469=98624mm2 经计算，求得毛坯直径：D314mm拉深的修边余量h=0.18因为h料厚=2mm，故该件在拉深时不需要修边余量。所以D=314mm。3.1.2工序及排样图设计3.1.2.1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以及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，排样图如图3-1所示：图3-1 排样图该工序排样根据落料工序设计，考虑到操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计经查表得：搭边值a和a1均采用a=3mm，a1=2mm。条料宽 b=314+2a=314+6=320mm条料的布距为 s=314+a1=314+2=316mm工位安排：共有三个工位，如排样图所示第一工位：落料工件的外行；第二工位：浅拉深；第三工位：冲孔d=8mm。（2）确定板料规格和卸料方式根据条料的宽度尺寸选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好，该零件直径用料为320mm,以选择2mm*316mm*n（长度）为宜。由于该零件尺寸较大，为了考虑冲制该零件的数量采用横模下料为宜，以降低零件的材料费用。3.1.2.2材料的利用率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： =100% 式中：A冲裁件面积 n一个步距内冲裁件数目 b条料的宽度 h送料布距 本次设计中：n=1 b=320 h=314mm 板料规格选用210002000裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。材料利用率a 当采用横裁时每张钢板的裁板条数n=2000/320=6条每条裁板的冲压件数m=1000/156=3个每张钢板的冲压件总数是N=63=18个b 当采用竖裁时每张钢板的裁板条数n=1000/320=3条每张裁板的冲压件数m=2000/314=6个每张钢板的冲压件总数是N=36=18个因此无论是采用横裁还是竖裁，冲压件的总数都相同，先考虑竖裁，如果不合要求再在选择模架时更改。故材料的利用率=100%=100%= 100%=76.4%。3.2工艺参数的计算3.2.1落料力和冲孔力的计算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： F=kLt其中： F冲裁力 N L冲裁件的周长 mm t材料厚度 mm 材料抗剪强度 MPa k系数（与材料性能，厚度偏差，模具的间隙波动有关，长取1.3）代入数据得： =320380 MPa，取=350 MPa 落料力 F=1.3Dmm2mm350MPa=1.33.143142350=897.22KN冲孔力 F=1.33.148mm2mm350MPa=22.86KN F= F+ F=897.22+22.86=920.08KN3.2.2卸料力，推件力，和压边力的计算由于冲裁时材料的弹性变形和摩擦，在一般冲裁条件下，冲裁后板料将发生弹性恢复，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。表3-1 卸料力、推件力和顶件力系数料 厚K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金、纯铜、黄铜0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09 卸料力 F=FF=0.03897.22=29.907KN其中，F为卸料系数，取值为0.03推件力 F=nKF=30.5522.86KN=37.72KN其中，n取，凹模孔口高度不易过大，一般按材料的厚度t选取，t=0.55mm，h取510mm，由于材料厚度为2mm，取h为6mm，n=3，即卡在凹模内的工件数为,3件，K取值为0.055。压边力 F=Aq其中，A=(285-266)=8218.165、q取4MPa所以，F=8218.1654=32.87KN3.2.3拉深力的计算由于该零件为浅拉深，故可按有压边圈的圆筒形件近似的计算。其最大拉深力为： F=Kdt查资料得：=540MPa拉伸系数：m=0.83修正系数：K=0.93所以 F=0.933.142622540=826.30KN3.2.4总冲压力的计算如前面所计算，总冲压力包括落料力，卸料力，冲孔力，推件力，拉深力，压边力。所以总冲压力为：F= FF F+ F+ F+ F=897.22KN22.86KN+29.907KN 33.72KN+ 826.30KN+32.87KN=1842.88KN 3.2.5模具压力中心的确定由于此零件结构完全对称，故模具压力中心计算从略，即为零件的几何中心。3.2.6冲裁模刃口尺寸的计算3.2.6.1 凸模与凹模刃口尺寸计算刃口尺寸计算的基本原则：冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现： 1由于凸 、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。 2在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3冲裁时，凸 、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则：1落料件尺寸由凹模尺寸决定， 冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准 ，间隙取在凸模上；设计冲孔模时 ，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2考虑到冲裁中凸 、凹模的磨损，设计落料模时 ，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸 、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸 、凹模间隙则取最小合理间隙值。 3确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高( 即制造公差过小 )，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大 )，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。制件精度与模具制造精度的关系查表 。若制件没有标注公差， 则对于非圆形件按国家标准 “非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT76级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。4. 凹模结构拉伸凸模与凹模的结构形式取决于工件的形状、尺寸、以及拉深方法、拉深次数等工艺要求，不同的结构形式对拉深的变形情况，变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。当毛坯的相对厚度较小，必须采用压边圈进行拉深时，凸、凹模必须具有过渡结构，即当拉深直径d100mm时，凸凹模具有圆角结构，拉深直径d100mm时，凸凹模具有斜角结构采用这种有斜角的凸模和凹模，除具有改善金属的流动，减少变形抗力，材料不易变薄等一般锥形凹模的特点外，还可减轻毛坯反复弯曲变形的程度，提高零件侧壁的质量，使毛坯在下次工序中容易定位。5.凸模结构由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工及装配工艺条件也不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形，刃口形状有平刃和斜刃等，结构有整体式，镶平式，阶梯式，直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台肩固定，铆接，螺钉和销钉固定，粘结剂浇注固定等。圆形凸模台阶式的凸模强度刚性较好，装配修模方便，其工作部分的尺寸由计算而得，与凸模固定板配合部分的按过渡配合（H7/m6或H7/m6）制造，最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。非圆形凸模 凡是截面为非圆形的凸模，如果采用台阶式的结构，其固定部分应尽量简化成简单形状的几何截面。大，中形凸模 大，中形的冲裁凸模，有整体式和镶拼式2种。镶拼式不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造，热处理和机械加工的困难，因而大型凸模宜采用这种结构。冲小孔凸模 所谓小孔，一般系指孔径d小于被冲板材料的厚度或直径d1mm的的圆孔和面积A1mm的异形孔，它大大超过了对一般冲孔零件的结构工艺性要求。冲小孔的凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命。该冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准，首先确定凸模的尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得凸模尺寸。该工件没有表注尺寸公差，按未注公差IT12级精度来处理，模具则按IT6-7J级制造。 式中： dd冲孔凹模基本尺寸(mm)； dp冲孔凸模基本尺寸(mm)； dmin 冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)； 制件公差 (mm)； p 凸模下偏差； d凹模上偏差； x系数，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 .凸模制造公差，可按IT7选用。为了保证间隙不超过选取必须满足，对于工件未标注的公差按IT14计算。根据材料性能和厚度确定冲裁模刃口双面间隙Z=0.12mm，Z=0.16mm。冲裁过程中，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩察，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使之间隙越来越大。因此，确定凸凹模的刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循以下原则：由于落料零件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模决定，因此，计落料模时以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸凹模在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的制件。无论是落料还是冲孔，冲裁间隙一般应取合理间隙值Z。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应该按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。但是对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。3.2.6.2落料刃口尺寸的计算按IT12等级查表得314mm的制造公差为：+0.52mm，即=0.52mm。根据厚度及工件公差求得磨损系数x为0.5。x为磨损系数，由表3-2可查得。表3-2 磨损系数x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由于该零件形状简单，刃口尺寸偏差按IT6IT7查表，凹模的尺寸公差取=+ 0.025mm，= -0.016mm。由于+ZZ，故采用凸模与凹模配合加工方法。落料凹模尺寸D=（Dx）落料凸模尺寸D=（DZ）=（DxZ）经过计算得：D=（3140.50.52）=313.74mmD按凹模尺寸配置，其双边间隙为0.120.16mm如图3-2所示的尺寸简图。图3-2 落料凹模简图3.2.6.3冲孔刃口尺寸计算设冲孔尺寸为d，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Z。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。对于孔mm的凸，凹模的制造公差为=0.02mm由于+ZZ，故采用凸模与凹模配合加工方法，冲孔凸模尺寸为：d=（d+x）X为系数，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。按表格3-2选择。因制件公差取IT14级故x=0.5故d=（8+0.50.15）mm=8.075mm凹模尺寸按凸模尺寸配置其双面间隙为0.070.1mm如图3-3所示为尺寸简图。图3-3冲孔凸模简图3.2.6.4 拉深工作部分尺寸计算 拉深凸模和凹模的单边间隙可按料厚计算，。由于拉深工件的公差为IT14级，故凸，凹模的制造公差可采用IT10级精度，得，求得拉深凸模和凹模尺寸及公差及工作部分的结构尺寸如图3-4所示。图3-4凸凹模单边间隙简图3.2.7 冲压设备的选择曲柄压力机主要技术参数反应了一台压力机的工作能力、所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。掌握曲柄压力机主要参数的定义及数值，是我们正确选用压力机的基础。正确选用压力机关系到设备与模具的安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等。（1） 标准压力FG（KN）及标称压力行程SG（mm）曲柄压力机标称压力是指滑块距下死点某一特定距离时滑块上所容许承受的最大作用力。与标称压力行程对应的曲柄转角g定义为标称压力角。标称压力值已经系列化，主要取自优先数系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN。（2） 滑块行程S（mm）它是指滑块从上死点至下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍，它随设备的标称压力值增加而增加。有些压力机的滑块行程是可调的。（3）滑块行程次数N（1/min）指在连续工作方式下滑块每分钟能往返的次数，与曲柄转速对应。通用曲柄压力机设备越小滑块行程次数越大。对高速冲床，为实现大批量生产和模具调试，可以实现在试模及模具初始运行阶段以低速运行，一切正常后切换至高速运行。（4）最大装模高度H(mm)及装模高度调节量H(mm)装模高度是指滑块在下死点时滑块下表面到工作台板上表面的距离。为了提高设备的适应性，装模高度应是可调节的。最大装模高度是指当装模高度调节装置到滑块调节至最上位置时的装模高度值。与装模高度并行的标准还有封闭高度。是指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离，它与装模高度不同的是少一块工作台垫板厚度。压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模的结构情况，主要考虑以下几方面：1）对于浅拉深可按F(1.61.8) F，估计工程压力来选取压力机；2）根据冲压工序的性质，生产批量的大小，模具结构来选择压力机类型和规格，此复合模工件需从模具中间取件，最好选用固定台压力机。3）根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸。4）选择压力机的闭合高度应与模具的闭合高度相匹配。5）压力机滑块模柄孔的直径与模柄的直径相符合，模柄孔的深度应大于模柄的长度。6）压力机滑块行程长度应保证毛坯的顺利放入，冲件能顺利取出，成型拉深件应大于制件高度的2.53倍。7）压力机的行程次数应保证有最高的生产效率。8）压力机应使用方便和安全。综上可选型号为J21-400A的开式双柱固定台压力机：公称压力：4000KN滑块行程：250mm最大封闭高度：500mm封闭高度调节量：180mm工作台尺寸：710mm1120mm模柄孔尺寸：70mm80mmH=500mm，H= H180=500180=320mmH，H分别为压力机的最大和最小闭合高度。该模具闭合高度H=390mm，满足H5mmHH+10mm3.3复合模具结构方案的设计3.3.1复合模具的总体结构复合模具的装配图3-5所示。模具采用中间导柱模架，上模部分由模柄、上模座板、凸模垫板、凸模固定板、凸凹模、镶拼凹模组成；模具下模部分由下模板、凹模、凹模固定板、推块、下模座、推杆组成。 （1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，其采用复合模冲压； （2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进布距采用活动挡料销定布距，而第一件工件冲压位置因为条料有一定的余量，可以靠操作工人用目测来确定。（3）卸料，出件方式的选择 这里采用钢性推件装置，其基本组成有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器。图3-5复合模简图（4）导柱、导套位置的确定 为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装，调整，维修模具，该复合模具采用后侧式导柱模架。其尺寸如下：上模座：700mm700mm75mm （材料：HT200）下模座:700mm700mm75mm （材料：HT200）导柱：50mm270mm （20钢）导套：50mm150mm53mm （20钢）3.3.2模具主要零部件设计3.3.2.1凹模的结构设计 凹模厚度按公式H=kb计算，且凹模厚度必须大于15mm，其中b为冲裁件的最大长度，k为系数，考虑到板料厚度的影响，取k值0.15。 故得到：凹模厚度H=kb=0.15314=47.1mm，取H=50mm 凹模壁厚C=(1.52)H(H3040mm)C取75mm 凹模宽度B=b+2c=314+275=464mm，其零件图3-6如下：图3-6落料凹模3.3.2.2冲孔凸模的结构设计 冲孔凸模的结构图如图3-7所示。图3-7冲孔凸模简图 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耐磨性，并且能够承受冲裁时候的冲击力材料选用Cr12，硬度为60-64HRC。 1.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： L=h+h+h+t+h 式中：h、h、h、t分别为凸模固定板、卸料板、导料板、板料的厚度。h为增加长度，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，h一般取1520mm。经带入相关参数计算得L=80mm。 2.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，对圆形凸模 d4t/式中：d凸模最小直径 取d=8.075mm t材料厚度 t=2mm 冲裁材料抗剪强度 凸模材料的许用应力经计算凸模承载能力满足要求。3.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：L30d式中：d为凸模的直径d=8.075mm，F为凸模的冲裁力F=Lt，经计算本次设计的凸模长度L满足此条件。即不会发生失稳弯曲。3.3.2.3导柱、导套结构设计根据所选压力机的型号，导柱执行GB/T2861.1-1990标准，其零件图如下图所示；导套执行GB/T2861.1-1990标准，其零件图如下图3-8、3-9所示。图3-8导套图3-9导柱3.3.2.4推杆，顶杆的结构设计（1）打杆的长度可按下式计算：H= h+ h+c式中：h表示在顶出状态时，打杆在上