毕业设计（论文）-空心球的冲压工艺分析及模具设计.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：2015 年6 月 3 日 毕业设计任务书 设计题目：空心球冲压工艺分析及模具设计 系部： 机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号： 112011125 学生： 何佳玮指导教师（含职称）：原涛（讲师） 1设计的主要任务及目标 （1）通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的流程， 熟练掌握使用各类工具书籍. （2）通过毕业设计使学生初步达到工程师所具备的基本素质。 2设计的基本要求和内容 （1）完成冲压件的工艺性分析（工艺分析、工艺方案确定、工艺计算） （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 及模具工作部分尺寸计算等） （3）制定模具典型零件加工的工艺规程 （4）完成模具总装配图及模具主要零件图的绘制 （5）编写模具毕业设计论文 3主要参考文献 1王孝培主编冲压设计资料M北京：机械工业出版社，1983 2李天佑冲模图册M北京：机械工业出版社，1990 3王芳冷冲压模具设计指导M北京：机械工业出版社，2009 4陈锡栋，周小玉实用模具技术手册M北京：机械工业出版社，2003 5李邵林，马长福实用模具技术手册M上海：上海科学技术出版社，1998 6 冲模设计手册编写组冲模设计手册M北京：机械工业出版社，2003 4进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1开题报告2015.3.12015.3.15 2工艺分析及计算2015.3.152015.5.15 3模具结构设计及计算2015.4.152015.5.15 4绘制图纸及编写设计说明书2015.5.152015.6.16 5毕业答辩2015 年 6 月中下旬 5工件图 （1）工件名称：空心球 （2）市场批量：中批量 （3）材料：08F 钢 （4）料厚：1.5mm （5）零件图如下： 审核人审核人：年月日 I 空心球的冲压工艺分析及模具设计 摘要摘要：空心球主要是个球形，其中两端开口。主要外形依靠落料拉深和冲孔完成，然后 需要利用缩口模进行缩口。 设计过程中，首先我们要对空心球的结构性、材料进行分析，选择合适的方式进行 生产。材料的分析来确定工件是否适合生产。之后要通过工件的厚度来确定工件排样图的 搭边，然后计算排样图的材料利用率。接下来就是进行冲压力的计算，通过计算冲压力选 择合适的冲压设备。模具刃口的计算也非常重要，只有选择合适的刃口才能够确保模具的 寿命，提高模具的使用率。然后进行模具的结构设计，先进行凹模外形尺寸的计算，通过 凹模的外形尺寸来得到模具中其他固定板、卸料板等的尺寸，最后选择模架等一系列标准 件，最终完成模具的设计。 关键词：关键词：缩口模，冲压工艺，模具设计 Hollow ball of stamping and analysis and die design Abstract：The hollow ball was primarily a spherical ,with both ends open. Mainly rely on deep drawing and blanking punching complete shape, Then need to take advantage of reducing mold shrinkage. In the design process, First, we need to structural and material analysis of hollow ball， choose the right way for production。The analysis of the material to determine whether the workpiece is suitable for production。Artifacts should be determined by the thickness of the workpiece after layout drawing on，then calculate the utilization rate of material sample figure。Then theres the burst pressure is calculated，by calculating the pressure to choose the appropriate stamping equipment。Mould the calculation of blade is also very important，only choose the right parts to ensure the service life of mould，improve the utilization of the die。Then design the mold structure，the die shape dimension is calculated first，through the shape of the die size for mold other fixed plate, the size of the stripper plate and so on，then choose die set and a series of standard parts，finally completed the design of the mould Keywords:reducing mold, stamping process, die design II 目录目录 1绪论.1 1.1 冲压过程中机械运动的概述1 1.2 模具行业发展现状及技术趋势1 1.3 冲压模具制造技术发展趋势2 2 冲压件工艺分析.3 2.1 材料分析3 2.2 零件结构3 2.3 尺寸精度4 3 冲裁方案的确定.5 4 模具总体结构的确定.6 4.1 模具类型的选择6 4.2 送料方式的选择6 4.3 定位方式的选择6 4.4 卸料、出件方式的选择6 4.5 导向方式的选择6 5 工艺参数计算.8 5.1 工件缩口分析.8 5.2 计算缩口系数和缩口次数8 5.3 缩口力的计算11 5.3 压力机吨位选择11 6 刃口尺寸计算.12 6.1 冲裁间隙的确定12 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则12 7 设计模具的主要零件.14 7.1 凹模设计14 7.1.1 凹模外形尺寸的计算.14 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择.15 7.1.3 凹模精度与材料的确定.16 7.2 凸模的设计16 7.2.1 凸模结构的确定.16 III 7.2.2 凸模材料的确定.17 7.2.3 凸模精度的确定.17 7.3 垫板的设计17 7.4 上下模座、模柄的选用18 7.4.1 上下模座的选用.18 7.4.2 模柄的选用.18 7.5 模具材料选择与热处理18 7.6 冲压设备的校核19 7.7 冲压设备的选用19 7.8 模具的装配19 7.9 模具的工作原理20 8 第二次缩口模结构设计.21 8.1 主要工作零件的设计21 8.1.1 凸模的结构设计.21 8.1.2 凹模的结构设计.22 8.2 上下模座、模柄的选用22 8.2.1 上下模座的选用.22 8.2.2 模柄的选用.23 8.3 模具工作原理23 8.4 模具的装配23 9 结论.25 参考文献.26 致谢.27 太原工业学院毕业设计 1 1绪论绪论 1.1 冲压过程中机械运动的概述冲压过程中机械运动的概述 通过用模具和压力机对不同类型的板材和坯料施加一定的压力，使工件发生形 状变异或者是工件被分开，得到新的外形、尺寸以及其他特性的零件，这种方式称 之为冷冲压。 冲压过程运动一般为上下运动，所以选用立式冲床较多。一般不同的机械运动 在冲压时，他们的特点，形式以及对冲压件质量精度要求都是不太一样的，常见的 运动形式有这三种：滑动、旋转和滚动。由于冲压过程是如此的多元化，在冲压模 具的设计中应该要严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应多比较， 通过对不同的产品需要的不同要求来合理选择相应的机械运动。 通常， 我们最常见的冲压运动就是上下的往返运动，但是如果想实现水平运动， 我们也可以通过斜楔结构，转销结构，辊结构和旋切结构的设计来实现。在模具设 计中的特殊结构更为繁琐和不易，成本也大，但为了实现的形状，大小来满足产品 的要求，这也是解决问题的一种有效方法。 1.2 模具行业发展现状及技术趋势模具行业发展现状及技术趋势 最近这几年，冲压过程中的技术不断呈上升趋势，尤其像一些高精度的工艺的 快速发展，使冲压件的精度更加准确，大大提高了生产率，使冲压工艺提高到了一 个新的发展水平，有着高质量。几年前的精密冲压，主要是指平面部分的精冲，现 在，除了精冲是精密弯曲，轧制，冲压等，可以形成复杂的零件的精密三维。过去 精密冲裁只适用于薄料中，现在的精密冲裁可适用的板厚达到二十五毫米之多，对 于一些高强度合金材料我们也照样可以采用精冲。当然，不单单是精密冲裁，像很 多复合成形，超塑性成形，电磁成形都在快速的发展，所以未来模具产业前景是一 片光明。但有时候产品的淘汰率高，光使用之前的冲压小设备是无法满足产品批量 小、更换速度快等要求的，所以得使用一些通用组合模具、数控冲孔设备等，这才 使得冲压生产适合大批量生产，而且也适用于小批量生产。材料性能在不断改进， 从而使成形能力和使用效果也有所改善，之前的材料相对来说有点“笨重”，各方 面性能也不突出，现在随着很多新技术的发展，质量轻、结构强度高的材料已不是 问题了，像一些高强度板材的研发成功，对于像很多应用到这种技术的汽车构件来 说，提高的不单单是性能，效益，也更加环保、轻便。 太原工业学院毕业设计 2 1.3 冲压模具制造技术发展趋势冲压模具制造技术发展趋势 目前，国内模具工业的快速发展，机床工业的产值已远远抵不过其产值。我国 模具产业作为一个新兴的产业，正处于上升阶段，已成为我国经济水平遥遥领先的 根本产业，其未来的上升空间也会很大。据预测，不久的将来，我国的模具产业将 会走在世界的最前端，引领着其他国家的进步。特别是像我们这种模具专业的学生， 在以后如果专业技能和实际操作能力过硬，那可谓是这方面的人才了。 太原工业学院毕业设计 3 2冲压件工艺分析冲压件工艺分析 图 2-1 空心球成形图 工件为球形空心件，利用延展形比较好的 08F 作为材料，厚度是 1.5 毫米，空 心球对尺寸偏差要求不是很高，未注公差可以按 IT14 来设计。 2.1 材料分析材料分析 表 2-1 常用金属材料的力学性能表 板料材料 抗剪强度 （Mpa） 抗拉强度 （Mpa） 屈服强度 （Mpa） 延展率 （%） 08F35045025015 由力学性能表可以得出如下结论：08F 的抗剪和抗拉性能都比较适中，适合冲裁，延 展形百分之十五也有利于冲压。空心球的质量要求不是很高，所以使用筒作为材料，可以 满足使用。 2.2 零件结构零件结构 从该零件尺寸标注来看模具精度比较普通，形状也比较简单，尺寸精度要求也一般， 通过观察发下工件进行了是个球形件， 需要缩口工序， 需要我们先进行拉深出合适的形状， 然后进行缩口，在本次设计时主要考虑缩口工序，设计模具的时候要考虑模具的寿命，保 太原工业学院毕业设计 4 证模具的使用寿命和生产效率。 2.3 尺寸精度尺寸精度 尺寸精度问题关系到模具的正确生产，如果模具的精度达不到，将会导致工件的精度 也大大降低，变成不合格的产品，所以要慎重考虑。本设计中，工件的公差要为 IT14 等 级，所以我们可以根据下面的表格来查找工件的偏差，依此作为后面设计的依据。按 IT14 查表 2-2 获得。 外形尺寸： 0 0.74 55 、 0 0.52 25 、 孔尺寸： 0.43 0 15 表 2-2 常见零件公差等级表 太原工业学院毕业设计 5 3冲裁方案的确定冲裁方案的确定 工件分为外形的落料工序，然后需要进行拉深和冲孔，最后需要通过缩口工序来问完 成工件的最后成型，根据常用的工序安排，我们可以分别对使用单工序模，复合模以及级 进模进行分析和设计。 下面先对几个方案进行分析和对比： 第一个方案：级进模：使用拉深冲孔落料缩口级进模，级进模采用一个模具完成多个 工序，所以适合大批量的生产， 第二个方案：复合模，落料拉深冲孔复合模完成三个工序，然后通过缩口模完成工件 的缩口。通过 2 个或三个模具完成多工工序，而且工序比较集中也容易保证位置精度。 第三个方案：单工序模，先使用落料单工序模完成落料工序，然后再依次放到另外的 单工序模上面完成拉深冲孔缩口。 方案分析和对比： 方案 1：使用一副模具，生成效率高，但是由于工件无凸缘，并且需要缩口工序，所 以设计模具时很难实现工件的自动送料。 方案 2：复合模，复合程度高，生产批量大，而且满足工件的实际要求，同时也能保 证工件的精度。 方案 3：需要使用多个单工序模，生产的过程中，还要来回换模具，这样可能机会没 法保证工件的精度，从而导致次品产生。 通过以上的比较和分析，我感觉空心球的生产使用复合模加单工序模的方案最好，再 满足生产需要的同时，还能够尽可能的提供工作效率，落料拉深冲孔工序的一次进行，也 能满足长期大批量的生产，后续可以通过缩口模来完成工件的最终成形。本次设计中，我 们主要考虑的就是该工件的缩口成形模具。 太原工业学院毕业设计 6 4模具总体结构的确定模具总体结构的确定 4.1模具类型的选择模具类型的选择 模具的类型我们选择的是缩口模，缩口模一般为单工序模，我们一般采用正装的缩口 模，方便送料和卸料。 4.2送料方式的选择送料方式的选择 工件为小批量生产，而且缩口模需要主要定位。所以采用人工送料。 4.3定位方式的选择定位方式的选择 工件缩口采用的是拉深冲孔的工序件，工件底部有空，外形为弧形，所以我们可以采 用底部的孔和外形进行来定位。 4.4卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为 1.5 毫米，材料很厚，卸料力挺大，一般为了模具设计的考虑，如果 材料的厚度超过了 1.5mm，工件的精度又不是很高，我们可以采用手工卸料办法来完成卸 料。 4.5 导向方式的选择导向方式的选择 （a）（b）（c）（d） 图 4-1 导柱模架 （a）中间导柱（b）后侧导柱（c）对角导柱（d）四导柱 太原工业学院毕业设计 7 首先分析空心球形件工件，由于工件尺寸适中，表面要求不是很高，可以适和选用后 侧导柱模架，后侧导柱模架，不但送料方便，而且有利于工件冲制过程中进行观察，及时 的进行调整。后侧导柱模架不但能够满足生成的需要同时也能满足空心球冲压的一般的精 度要求，所以才采用方案二。 太原工业学院毕业设计 8 5工艺参数计算工艺参数计算 5.1 工件缩口分析工件缩口分析 生产批量：中批量 材料：08F 钢 料厚：1.5mm 零 件 图：如图 5-1 所示 图 5-1 空心球 空心球为带底的球形缩口制件，可采用拉深工艺制成底部为球形的圆筒形件，在进行 缩口成型，缩口时下部不变只计算缩口工序。 5.2 计算缩口系数和缩口次数计算缩口系数和缩口次数 缩口变形主要危险是受压失稳起皱，其变形程度用缩口系数 s K 表示 d / S KD 式中 d缩口后制作的最小外径，mm； D缩口前毛坯的中径，mm。 由图可知， 25mmd ， 56.5mmD ，故缩口系数计算如下 太原工业学院毕业设计 9 d /25/56.50.44 S KD 查冲压工艺与模具技术设计得许可缩口系数为 0.6，大于 0.44，则该制件不能一 次缩口成形。需要多次进行缩口计算 查表得首次缩口系数为 0.6，缩口后的直径： 1 0.6 56.533.9d ，调整为 34mm。 第二次的缩口系数为第一次的 0.9 倍，所以取 0.54， 2 0.54 3418.36d ，小于直径 25mm，调整为 25mm 即可。 缩口后由于回弹，制件要比模具尺寸增大 0.5%0.8%。缩口制件精度要求较高时，模 具难以一次设计制造到位，最好通过多次试冲修正确定。 计算缩口前毛坯高度H 由于是球形缩口件，计算尺寸比较麻烦，所以需要通过三维软件进行展开计算，毛坯 如图所示： 图 5-2缩口毛坯图 太原工业学院毕业设计 10 图 5-3首次缩口图 图 5-4二次缩口图 由于缩口模的机构接近，所以我们设计中只以第一次缩口模来计算，第二次缩口模只 需要将模具的缩口凹模直径调整即可。 太原工业学院毕业设计 11 5.3 缩口力的计算缩口力的计算 缩口力的大小取决于缩口件的形状，变形程度，冲压设备及模具结构形式有关，很难 精确计算，一般可按下式计算。 s 1.1td/Dutancos PKD（1-）(1+1/)1/ 带入数据得 P=9.6KN 式中 p -缩口力， t-缩口前板料厚度 D-缩口前直径 d-制件缩口部位直径 u-制件与凹模接触面摩擦因数，查机械设计手册1 . 0u s -材料屈服强度，MPa, 查机械设计手册 MPa s 200 a-凹模圆锥半锥角 K-速度系数，在曲轴压力机上冲压时，K=1.15 5.3 压力机吨位选择压力机吨位选择 通常我们按照计算冲压的力的 1.3 倍作为选择压力机的参考压力，本模具在冲裁过程 中总的冲压力 9.6FKN 总 ， 可按公称压力 1.3FF 压总选择压力机。 初选压力机型号为 J23-40 压力机。 表 5-1 开式压力机规格及参数 型号J23-16 公称压力/KN160 滑块行程/毫米40 最大闭合高度/毫米220 闭合高度调节/毫米40 滑块中心线至床身 距离/毫米 130 模柄孔尺 寸/毫米 直径40 深度60 太原工业学院毕业设计 12 6刃口尺寸计算刃口尺寸计算 6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙的确定 根据实用间隙表 6-1 查得材料间隙为 0.132，0.24。 表 6-1 冲裁模初始双边间隙值毫米 材料 厚度 08、10、20、35、 09Mn、Q235 16Mn40、5065Mn ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 小于 0.5极小间隙（或无间隙） 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.064 0.090 0.090 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则刃口尺寸的计算及依据与法则 采用凸凹模配合加工的方法。 （1）凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断增大-第一类尺寸 A Aj=(Amax-x) 4 1 0 (2)凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不断减少-第一类尺寸 B Bj=(Bmin+x) 0 4 1 （3）凹模或者凸模在模具工作过程中尺寸会不变化-第一类尺寸 C Cj=(Cmin+ 2 1 ) 8 1 其中，x 为磨损系数。 查表得： 太原工业学院毕业设计 13 工件精度 IT10 级以上x=1 工件精度 IT1-IT13x=0.75 工件精度 IT14x=0.5 该工件的公差都是自由公差，计算的时候我们都按 IT14 级精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 外形尺寸： 0 0.74 55 、 0 0.52 25 、 孔尺寸： 0.43 0 15 具体计算如表 6-2。 表 6-2 工作零件刃口尺寸计算 尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸 外形 0 0.74 55 )4/1( 0 )max(xAAj 0.18 0 54.63 0 0.52 25 0.13 0 24.74 孔 0.43 0 15 0 )4/1( )min( xBBj 0 0.11 14.78 太原工业学院毕业设计 14 7设计模具的主要零件设计模具的主要零件 7.1 凹模设计凹模设计 7.1.1 凹模外形尺寸的计算凹模外形尺寸的计算 首先确定凹模的形状，一般选择圆形或者矩形，凹模的形状确定是和冲压件的材质以 及厚度有关，其主要决定因素的为工件的厚度。所以我们一般通过工件的厚度来计算凹模 外轮廓的大小。 凹模轮廓尺寸计算的经验公式如下所示： 凹模高度计算H=Kb1（7-1） 凹模壁厚的大小c1.5H（7-2） 凹模的外轮廓长度L=b1+2c（7-3） 凹模的外轮廓宽带B=b2+2c（7-4） 式中：b1-空心球外轮廓长度方向最大尺寸； b2-空心球外轮廓宽度方向的尺寸； K-系数，和工件的厚度已经最大宽度有关，查表 7-1。 表 7-1 系数 K 值 根据表 7-1 得：K=0.3。 通过公式（7-1）可计算凹模板外轮廓尺寸： 凹模高度计算： H=Kb2=0.355 =16.5（毫米） 通过公式（7-2）我们计算凹模侧边厚度： c1.5H=1.516.5 =24.75（毫米） 太原工业学院毕业设计 15 设计的时候我们不应该只考虑壁厚和模具的计算厚度，并根据模具的实际结构分析。 因此，应根据模具设计的实际情况进行。 根据工件图的实际，然后结合模架的标准确定外轮廓尺寸：LBH=150 毫米150 毫米43 毫米。凹模具体尺寸图如图 7-1 所示： 图7-1 凹模 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择凹模刃口结构形式的选择 生产的模具工件尺寸精度是比较高的，大批量生产的生产计划，所以我们选择直边是 最合适的。这种类型的边缘强度是足够的，在维修模式下仍能正常工作。 7.1.3 凹模精度与材料的确定凹模精度与材料的确定 太原工业学院毕业设计 16 模具是模具设计的核心部分，也是靠模具保证工件的精度和表面光洁度，所以它的精 度和表面粗糙度不能太低，否则会降低成品率，工件的材料，我们可以用 Cr12，平行度一 般为 0.02 内腔，精度 IT7。 7.2 凸模的设计凸模的设计 7.2.1 凸模结构的确定凸模结构的确定 因为该制件形状不复杂，凸模也要设计成型腔形。 利用螺钉和销将凸模固定在上模座，凸模结构图如图 7-2 所示，凸模上部设计有一个 孔， 为了排除缩口过程中的多余气体。 图7-2 凸模 7.2.2 凸模材料的确定凸模材料的确定 太原工业学院毕业设计 17 本模具需要有比较高的耐磨性和较长的寿命，并且在冲压过程中，要持续的受到冲压 力，所以我们需要选择强度和韧性都比较好的材料。所以我们选择 Cr12，能很好的满足空 心球生产的需要，模具材料热处理为 HRC5862HRC。 7.2.3 凸模精度的确定凸模精度的确定 根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用 IT7 级，表面粗糙度为 Ra1.6um。 7.3 垫板的设计垫板的设计 垫板的厚度一般根据经验选择， 外形尺寸和凹模一致， 选择垫板尺寸为 150 毫米150 毫米8 毫米。 图7-7 垫板 7.4 上下模座、模柄的选用上下模座、模柄的选用 太原工业学院毕业设计 18 7.4.1 上下模座的选用上下模座的选用 模具采用后侧导柱模架，模具和导柱具体尺寸规格如下表 7-2 所示。 表 7-2 模架组合 名 称数 量材 料规格标准 上模座1200HT16016045mmmmmm/2856.1GB T 下模架1200HT16016055mmmmmm/2856.2GB T 导 柱 1 1 2028180mmmm /2861.3GB T 导 套 1 1 202811042mmmmmm/2861.8GB T 7.4.2 模柄的选用模柄的选用 本次设计采用单工序模生产，使用凸缘式模柄比较合适。设计模柄的原则，除了和压 力机的直径相同，并且必须确保长度不能超过冲床滑块内的孔的深度。依据压力我选择直 径为 40 毫米的模柄。国标型号：A40 JB/T7646.3-1994 7.5 模具材料选择与热处理模具材料选择与热处理 模具材料不仅影响模具寿命的正确选择，也影响产品的质量。根据模具制造，模具的 工作条件，模具材料的性能及其它相关因素，经济，先进的选择，适用于模具材料。材料 应在模具的性能要求的考虑。模具应考虑强度，韧性耐磨钢。强度和韧性之间，韧性和耐 磨性转移。当主要的失效模式是在模具强度的脆性断裂，韧性好和较低的材料和合理的热 处理工艺来提高韧性钢的选择，高合金钢可以根据实际情况选择高强度高韧性，同时。从 另外一种材料的合理选择和整体耐磨性韧性的角度，也可以考虑以确保韧性和耐磨性，对 提高模具表面处理的合理使用。塑料模具钢的选择应考虑高温强度，耐磨性和耐腐蚀性塑 料成形，还应考虑其加工性能和镜子。 热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理对模具寿命的影响体现在热处理 工艺的不合理要求，负质量的热处理。统计数据表明，由于材料选择不当，热处理，模具 的早期失效约占 70%。 7.6 冲压设备的校核冲压设备的校核 太原工业学院毕业设计 19 模具的闭合高度一般是指模具的上模座的上表面和下模座的下表面之间的距离，可以 通过模具计算可得，计算方式就是吧所有的板的厚度相加。 该模具闭合高度： H 闭=H 上+H 下+H 垫+L+H-h（7-5） 式中：L-凸模高度； H-凹模厚度； h-凸模冲压之后深入到凹模的深度 h=1 毫米。 利用以下公式可以计算得模具总的闭合高度： H闭=H上+H下+H垫+L+H-h =200（毫米） 按封闭高度应满足模具高度的要求，我们选择了 J23-16 的压力设备，对压力机类型的 选择符合要求，闭模高度小于选定的压力机的 220 毫米封闭高度，所以说 J23-16 最大高度 满足，需要我们加垫可以使用。 7.7 冲压设备的选用冲压设备的选用 通过以上的计算，我们选择了 J23-16 闭式单点压力机，可以满足我们的使用，通过压 力和闭合高度我们选择之后，也要根据安装尺寸，以及模柄是否合适等来进一步审核是否 合适。 7.8 模具的装配模具的装配 模具的装配 本次设计主要设计的是空心球缩口模的设计，通常情况下，装配的时候一般都会选择 一个基本的固定件，然后在这个工件的基础上就行装配。下面我们就详细的介绍下整个模 具的装配过程。为了展现的方便，我们将其做出表格。 表 7.1第一次缩口模的装配表 序号工序工艺说明 1 凸 模 和 凹 模 以 及 凸 凹 模 的 配 合安装 （1）首先是先进行检查，检查的目的主要是保证凸、凹模是不是符 合模图纸的尺寸标注，尤其是公差问题和粗糙度问题。这个关系的模 具能否生成出合格的产品。 （2）将凸模和凹模进行预装配，预装配之后检查凸、凹模之间的间 太原工业学院毕业设计 20 隙。防止因为间隙不合格降低模具的寿命。 2 缩 口 凹 模 为标准 首先检查凹模的外出已经尺寸精度是否符合要求， 然后将其作为装配 的基准件。 3 将 模 具 的 上 模 进 行 装配 （1）首先需要再上模座进行划线，然后将模柄进行装入，同时用 螺钉进行紧固； （2）以凹模为基准一次进行将垫板、缩口凸模和上模做用螺钉进 行紧固，同时用圆柱销进行精确定位 4装配下模 （1）将下模进行划线，划线的时候以靠上模的凹模为基准，然后 将凹模通过螺钉进行紧固，然后用圆柱销定位。 （2）装配的过程中，一定要注意位置精度的问题。 （3）将上下模进行预装配，注意仔细检查之前的间隙。 7.9 模具的工作原理模具的工作原理 模具工作时，首先处于开模的时候，将落料拉深冲孔好的圆筒工件放到凹模的型腔里 面，注意利用底部的定位销进行定位，定位完成后，上模下行，凸模的型腔部分和凹模的 型腔部分，共同作用，将工件进行缩口，缩口过程中工件内部的空气，沿着上模的凸模上 的通孔排除，防止了工件的缩口过程中涨裂。 太原工业学院毕业设计 21 8第二次缩口模结构设计第二次缩口模结构设计 8.1 主要工作零件的设计主要工作零件的设计 8.1.1 凸模的结构设计凸模的结构设计 缩口凸模是缩口模设计中，最要的主要的零件之一，一般凸模设计的好还是坏，直接 可能关系到工件的是否能够正常的生产。所以设计的过程中，不但要注意其结构问题，同 时还要保证其精度，本设计设计中采用圆形凸模，凸模利用螺钉和圆柱销直接固定在上模 座。中间设计有一个通孔，主要为了缩口过程中可以排除里面的空气。凸模的机构设计如 图 7-1 所示。 图 8-1 凸模 太原工业学院毕业设计 22 8.1.2凹模的结构设计凹模的结构设计 凹模的设计过程中，不但要主要和凸模的成型，同时还需要考虑其对工件的定位，所 以他的型腔部位， 结合第一次缩口工件的底部进行配合制作， 同时底部设计有一个定位销， 利用工件的底部的孔来完成精确的定位。，凹模的具体结构如图 7-2 所示。 图 7-2 凹模 8.2 上下模座、模柄的选用上下模座、模柄的选用 8.2.1 上下模座的选用上下模座的选用 模具采用中间导柱圆形模架，模具和导柱具体尺寸规格如下表 8-1 所示。 太原工业学院毕业设计 23 表 8-1 模架组合 名 称数 量材 料规格标准 上模座1200HT16045mmmm/2856.9GB T 下模架1200HT16055mmmm/2856.10GB T 导 柱 1 1 2028180mmmm /2861.3GB T 导 套 1 1 202811042mmmmmm/2861.8GB T 8.2.2 模柄的选用模柄的选用 使用模柄的选择：第一，根据模具和零件的尺寸精度，确定模具的类型，然后根据选 定的冲压设备的型号的大小来确定模具的选择何种尺寸的模柄。在选择模柄的时候，安装 直径 D 和长度 L 应适合滑块模孔尺寸.，模的长度小于模孔深度。 本次设计采用复合模生产，使用凸缘式模柄比较合适。设计模柄的原则，除了和压力 机的直径相同，并且必须确保长度不能超过冲床滑块内的孔的深度。依据压力我选择直径 为 40 毫米的模柄。国标型号：A40 JB/T7646.3-1994 8.3 模具工作原理模具工作原理 模具工作时，首先处于开模的时候，将第一次缩口好的工件放到凹模的型腔里面，注 意利用底部的定位销进行定位，定位完成后，上模下行，凸模的型腔部分和凹模的型腔部 分，共同作用，将工件进行缩口，缩口过程中工件内部的空气，沿着上模的凸模上的通孔 排除，防止了工件的缩口过程中涨裂。 8.4 模具的装配模具的装配 通常情况下，装配的时候一般都会选择凹模作为基本的基准价，然后进行装配。下面 我们就详细的介绍下整个模具的装配过程。为了展现的方便，我们将其做出表格。 表 7.1空心球第二次缩口模的装配表 序号工序工艺说明 1 凸 模 和 凹 模 以 及 凸 （1）首先是先进行检查，检查的目的主要是保证凸、凹模是不是符 合模图纸的尺寸标注，尤其是公差问题和粗糙度问题。这个关系的模 太原工业学院毕业设计 24 凹 模 的 配 合安装 具能否生成出合格的产品。 （2）将凸模和凹模进行预装配，预装配之后检查凸、凹模之间的间 隙。防止因为间隙不合格降低模具的寿命。 2 缩 口 凹 模 为标准 首先检查凹模的外出已经尺寸精度是否符合要求， 然后将其作为装配 的基准件。 3 将 模 具 的 上 模 进 行 装配 （3）首先需要再上模座进行划线，然后将模柄进行装入，同时用 螺钉进行紧固； （4）以凹模为基准一次进行将垫板、缩口凸模和上模做用螺钉进 行紧固，同时用圆柱销进行精确定位 4装配下模 （5）将下模进行划线，划线的时候以靠上模的凹模为基准，然后 将凹模通过螺钉进行紧固，然后用圆柱销定位。 （6）装配的过程中，一定要注意位置精度的问题。 （7）将上下模进行预装配，注意仔细检查之前的间隙。 太原工业学院毕业设计 25 9结论结论 本次毕业设计的我完成的主要任务是空心球缩口模的设计。在模具设计的过程当中， 首先需要够用 cad 进行分析和总体设计，然后对模具的整体结构一个设计，然后进行零部 件的设计。整个的设计过程中我完成了一下内容： 第一：缩口冲压工艺，其中包含冲压工艺分析，机构分析，材料分析同时结合以上内 容进行工艺制定。