毕业设计（论文）-带侧翻孔筒形件冲压工艺与模具设计.doc

带侧翻孔筒形件冲压工艺与模具设计 摘要：本设计主要介绍冷冲压模具的有关介绍，首先通过对工件形状，构造尺寸等方面的分析来确定工件的工艺性，分析工件的工艺性，根据工件加工所需要的工序以及各种模具的优缺点来确定冲压工艺方案，确定是用连续模还是复合模或单工序模，模具类型选好之后选择模具的结构形式包括模座导向是用中间导柱、斜对角导柱还是四角导柱；选择卸料装置的方式，零件固定方式的选择，冲压力的计算包括冲裁力，卸料力，推件力等，根据冲压力进行压力机类型的选择和校核，确定模具的压力中心是否在坐标原点，计算模具凸、凹模的尺寸，计算卸料装置中的弹簧和橡胶的尺寸、确定用来成型零部件结构形式的以及一些非标准件尺寸的确定，绘制模具总装草图 关键词：冷冲压模具设计，凹凸模刃口尺寸，模具总装配图With a cartwheel hole cylindrical parts stamping process and die designAbstract：This design mainly introduces the cold stamping die . First of all, through the analysis of the workpiece shape and the structure size etc, determining the manufacturability of workpiece. Analysis manufacturability of workpieces, according to workpiece machining process as well as the advantages and disadvantages of all kinds of mould ,you can determine the stamping process plan, then you are sure to use continuous mode or compound die or single process die . After selecting the structure of the mold types , it is time to choose mold base guide , which include the middle column, diagonal guide pin or four guide pillar. Choosing the way of discharging device and fixed parts , bursting pressure calculation include blanking force, discharge power, ejecting force, etc. Choosing press type is based on pressure, then checking mode , determining whether the pressure center of the mold in the origin of coordinates, calculating mould the edge of the main parts in the intensive size, determine the discharging device of the spring and the size of the rubber are mainly used for molding parts, mold structure form and the determination of some non-standard size drawing mold assembly drawing .Keywords:Cold stamping die design, Concave and convex die cutting edge dimension, Mould general assembly drawing II目 录 .1 前言11.1 冷冲压模具现状11.2 模具发展现状22 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定32.1 材料分析32.2 冲裁件的结构工艺性32.3 精度分析32.4 冲裁方案的确定32.5 毛坯的计算43 排样图的设计及材料利用率的计算73.1 排样的设计73.2 搭边的选取73.3 材料利用率的计算84 冲裁工艺力的计算94.1 冲压力的计算94.1.1 落料力的计算94.1.2 拉深力的计算94.1.3 冲预孔力计算104.1.4 翻孔力计算114.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算114.3 冲压压力中心计算125 冲压设备的选择145.1 冲压设备类型的选择145.2 选择压力机145.3 压力机的校核156 冲裁模工作部分设计计算166.1 冲裁间隙166.2 模具刃口尺寸的计算166.2.1 落料刃口尺寸设计计算166.2.2 冲孔刃口尺寸设计计算176.2.2 拉深刃口尺寸设计计算186.2.3 翻孔模尺寸设计计算197 模具总体设计207.1 模具类型的选择207.2 确定送料方式207.3 定位方式的选择207.4 卸料、出件方式的选择208 主要零部件设计218.1 模具材料的选择218.1.1 模具材料及热处理218.2 凹模设计218.2.1 凹模尺寸的确定218.2.2 凹模的结构形式228.3 凸模设计228.3.1 模具的结构形式和固定方法228.3.2 凸模结构设计239 标准件的选择249.1 架及模柄的选择249.2 卸料、压边弹性元件的确定2410 模具装配2610.1 模具的总装配26总 结27参考文献28致 谢29 IV太原工业学院毕业设计1 前言1.1 冷冲压模具现状冲压是指用安装在压力机上的模具对材料施压，使材料产生分开或发生塑性变形，以此来得到所要工件的结构，形状和尺寸大小的加工方式。冲压一般都是在常温下使材料发生冷变形，因此也可以叫做冷冲压。比较其他常用的工件加工方法，冲压加工有许多特点： （1）冲压可以用来加工形状不简单，用其他加工方法很难加工的零件，如一些覆盖件，壳类零件，罩类零件等。与其他方法相比较，冲压加工出来的零件尺寸更加稳定精确，零件的互换性较高。 （2）用冲压方法加工数量多，效率高，模具操作比较简洁，工人的工作强度低，工作时间短，容易实现机械化和自动化。 （3）冲压时材料使用率高，浪费率低，工件质量低，刚度和精度高，生产成本低，经济效益好。 （4）冲压时需要用到模具，有些模具通常看起来复杂，零件加工所需要的时间较长，费用高。 （5）冲压时产生废料较少，材料浪费少，不需要专门的加热设备，节省材料，节约能源，冲压件的成本较低。但是，冲压加工时用到的模具通常都是专用的，当零件复杂的时候需要设计几套模具才能完成加工，模具设计时技术要求高，精度也高。如果是单件或小批量生产时，制造一套模具来加工另加所产生的经济效益低。因此冲压工艺要想充分发挥其特有的优点时最好是在生产批量较大的情况下，这样产生的经济效益才最高。但在现实生活中有些零件是必须需要的，而且只需要一个或者几个，为了满足这种情况，近年来已经发展了简单冲裁模，组合冲模，各种合金的冲模等。在现代工业生产中，冲压件所用到的地方越来越多，地位也越来越高，在机械加工、电子器件、家电、航天等行业得到了广泛的应用。现在相当多的零件都用冲压进行加工，大到大型的覆盖件如汽车的外壳，小到钟表上的一个小零件、电子元件今本上都是采用冲压工艺进行生产的。用冲压加工的零件广泛的应用于电子产品和日常生活品中，成为了人们生活中不可缺少的一部分。根据简单统计，冲压件在在汽车制造行业中所占的比例占到60%70%,在机电仪器行业中所占的比重基本与汽车制造业相同。但是在电子产品中，85%的产品都是用冲压工艺来加工，同时在飞机制造业也是很重要的一部分。在平常生活用品中也有很多东西使用冲压加工的，如盆子，不锈钢饭盒等，冲压工艺在发达国家工业中有着相当重要的，冲压工艺水平也是相当先进。1.2 模具发展现状目前我国的模具行业相对发达国家而言比较落后，模具发展水平也是参差不齐，各个行业差距较大，在机械非人工化而是用计算机控制方面的使用还是很差，有待不断提高。CAD/CAM技术水平和应用性也是距离较远。落后的原因就是我国在模具制作方面的工艺，模具所需的设备，标准化方面远远低于发达国家。随着现代工业的发展速度越来越快，对工件的质量精度的要求也越高，更加追求低成本高效益，这就要求在模具制造时不能只依靠手工设备，不能靠人工加工和常用的加工方法，而是需要使用先进的设备，具有专业知识的工人，技术方面以计算机辅助，数控加工为主。 2 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定图中工件为中等批量生产，3.2mm的黄铜板2.1 材料分析 冲裁材料为黄铜板，屈服点s=200MPa，抗拉强度350 MPa，延伸率不小于20，抗剪强度300 MPa，塑性好，焊接性好，适合冲裁。2.2 冲裁件的结构工艺性该工件为拉深筒形件，拉深的高度较大需要多次拉深，所需需要的翻孔在筒的侧壁，在设计模具是需要将筒形件水平放置来完成翻孔。2.3 精度分析 零件上有4个尺寸标注了公差要求，查表可得公差分别为121.54为IT13，183.39为IT14，19为IT11，3.2为IT17,所以常用的冲压能够满足零件的精度要求。零件上没有标明公差都按照IT14精度来计算。2.4 冲裁方案的确定冲压工序有冲裁弯曲拉深变形立体压制5个基本工序【1】。冲裁模依据工序种类的不同分为简单工序模，复合模和级进模。 该工件包括落料、拉伸，整形，切边，冲孔，翻孔等基本工序，可以采用以下几种工艺方案：方案一：先落料，首次、第二次、第三次拉深，整形，切边，冲孔，翻孔。所有的工序都单独用一套模具加工。方案二：落料和首次拉深用复合模，之后的工序用单工序模。方案三：落料、多次拉深、切边用一套连续模，冲孔和翻孔单独用一套模具。采用级进模和单工序模生产。方案一模具布局简单，由于工件有6道工序、因此需要6副模具才能完成，浪费时间、物力和人力，生产的数量也少，从生产成本方面考虑不适合，而且不能达到中等批量生产的要求。方案二减少了模具的数量，降低了成本，模具结构简单。方案三采用连续拉深级进模具生产，也只需要一副模具，制造精度高，先拉深最后切边，但是其模具结构复杂，生产周期长，成本高。通过比较三种方案的优缺点，按照生产批量的要求，该工件的生产方案选用方案二。本次设计由于6副模具工作量比较大，只需要设计冲孔，翻孔两幅模具。2.5 毛坯的计算由于拉深件的形状比较复杂所以毛坯尺寸不能计算的很精确。所以不能确定拉深好的工件高度一样，需要进行修边，将多余的部分切掉，保证高度一致高度。因此计算毛坯尺寸时需要先确定修边余量。产品底面的弧面靠最后的整形压出来，所以整形之前可以直接按直筒形零件计算，拉深高度为226.37mm.根据工件相对高度H/d=226.37/124.74=1.8147，查表的修边余量为8，所以切边之前的拉伸高度为226.37+8=234.37计算产品展开尺寸 公式是DD=dd1.72dr0.56rr+4dH其中D毛坯直径d拉伸直径，124.74mmr拉伸圆角,15mmH拉伸高度,232.7mm经过实际计算DD=124.74124.741.72124.74150.561515+4124.74232.7 D=358.22mm尺寸目前是待定，在实际生产时需调节。这里取358拉伸次数的确定判断能否一次拉伸 H/d=232.7/124.74=1.865 t/D=0.8938 总拉深系数m总=d/D=124.74/358=0.3484根据上述数据通过查表大概确定需要三次拉伸，首次拉伸系数m1=0.53，由于m10.3484（实际拉伸系数），故不能一次拉不出来。确定之后几次拉伸系数，由数据表查得最小m1=0.55,则d1=m1D=0.55358=196.9mm(调整取197), 查表得m2=0.78，m3=0.80， d2=m2d1=0.78197=153.66mm(调整取154),d3=m3d2=0.80154=123.2mm124.74需要用3次拉深。每次拉深的圆角半径分别为R2=20mm，R3=15mm。则各次拉深高度为（取R=r=25）h1=0.25（358358197-197）+0.4325（197+0.3225）197 =124.58mmh2=0.25（358358154-154）+0.4320（154+0.3220）154 =178.5158mmh3=0.25（358358123.2-123.2）+0.4315（123.2+0.3215）123.2 =236.4472mm由于第三次的拉伸高度大于232.74，所以已经选择好拉伸系数是符合要求的。侧面翻孔的预孔计算：翻孔前预孔尺寸的计算可按照以下公式计算公式 d=D-2(H-0.43r-0.72t)式中 d预孔直径（mm）；D翻孔直径（mm）；22.2H翻孔高度（mm）；6.4t材料厚度(mm)；3.2r翻孔圆角；0.5。经计算 d=14.44,结合实际生产和模具间隙，本次设计取14.44。3 排样图的设计及材料利用率的计算3.1 排样的设计冲裁件在条料或板料上的布置方法称为排样【2】。正确的排样方法可以避免料板的浪费，保证零件有好的质量，使费用减少。所以选择一个正确的排样很重要。排样的原则：1.提高材料利用率2.缩短工作时间，提高安全度3.使模具结构更加简单，使用时间更长4.使零件有一个好的表面的质量。排样的方式可分为4种，分别是有废料，无废料和少废料排样，排样方式有直排、斜排、直对排、斜对排、混合排等方式。合理的排样设计应该是减少不能用的料的量。根据该筒形件的特点和尽可能的提高材料利用率的原则，决定使用有废料直排的排样方式。 3.2 搭边的选取（一）搭边搭边是指排样时工件与工件之间的间隙和工件与条料之间的间隙值【2】。正确的搭边值应该是确保增加模具寿命，提高冲裁件质量，送料时条料不会被拉弯、拉断的情况下的最小值。冲裁件的搭边值通常是根据经验来选择的，查文献2表2-13可得，工件间a=2.0mm,侧面搭边a1=2.5mm。（二）条料宽度的确定条料宽度的确定依据是最小的条料宽度应保证在排样图上工件周边有足够的搭边值，最大的条料宽度应该确定导料板之间有足够的间隙。一个零件零件加工时的送料步距的计算公式为A = D+a = 358+2=360 mm 式中 D在板料送进方向上零件的尺寸；a冲件之间的搭边值。由于工件的外形比较复杂，因此在加工过程中在板料送进的时候采用导料板来送料。条料宽度可按照下面的公式进行计算 B=D+2a1=(358+22.5)=363mm式中 D在垂直送料方向上冲裁件的最大尺寸；a冲件与条料侧边的搭边值。3.3 材料利用率的计算材料利用率的计算公式如下 h= 式中 A冲裁件的实际面积；n板料上实际冲裁的零件数；B条料宽度（mm）；H进距（mm）。冲裁件的面积A=3.14179179=100608.74mm2故材料利用率为=nF/Bs100% =1100608.74/360363100%=76.99%排样图如下：4 冲裁工艺力的计算4.1 冲压力的计算冲压力指的是落料力或冲孔力、卸料力、拉伸力、压边力、顶件力的总和。在选择冲压所用的机器的时候靠的就是上面各种力的总力。所以先大概选择的压力机的标称压力一定比已经计算好的冲压力大，将要设计的冲压模一定的能够承受冲压力，否则不能满足要求。4.1.1 落料力的计算冲裁力是指在冲压过程中当凸模积压在板料上面，对板料使用的力。影响冲裁力的主要因素有工件的长度，材料的厚度以及材料的性能。考虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）： 上式引自文献2P50式（2-1）。式中 L冲裁件周长（mm）； t材料厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）；K系数。一般取系数K=1.3。冲裁件周边长度L=3.14358=1124.12mm，。材料的抗剪强度（MPa）查表得：取b=300 MPa通常情况下，材料的b=1.3，故冲裁力F（N） F=LTb=1124.121.33103.2=1402901.76N=1402.9KN 式中b材料的抗剪强度（MPa）。4.1.2 拉深力的计算拉深力的计算公式如下： P=3.14Kd1t 式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直径（mm）；材料抗拉强度（MPa）；350MPat材料厚度；(mm)，3.2K修正系数，K=1.3。 压料力可按下式计算 P1=0.8P首次拉伸： P=3.141.31973.2350=900652.48N=900.65248KN P1=0.8900.65248=900.65248KN总拉深力P总1=P+P1=900.65248+900.65248=1621.147KN第二次拉深：P=3.141.31543.2350=704063.36N=704.06336KN P1=0.8704.06336=563.250688KN总拉深力P总2=P+P1=1267.314KN 第三次拉深：P=3.141.3123.23.2350=563250.688N=563.250688KN P1=0.8563.250688=450.6005504KN总拉深力P总3=P+P1=1013.851KN4.1.3 冲预孔力计算冲孔力计算 F1=KLt F1=1.33.1414.443.2300=56586.3168N =56.59KN 式中 F冲裁力（N）；L冲裁件周长（mm）；直径14.44的圆材料抗剪强度（MPa）；300t材料厚度（mm)；3.2K系数，通常K=1.3。4.1.4 翻孔力计算一般情况下翻孔所需要的力都不是特别大，可用下面的公式来计算 P=1.13.14（D-d）t其中P翻孔力（N）；D翻孔后的孔径（mm）；22.2d预先冲好的孔的孔径（mm）；14.44t材料厚度（mm）；3.2材料屈服极限(MPa)；200。计算P=1.13.14（22.2-14.44）3.2200=17153.95=17.15KN4.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算废料从凸模上卸下来所需要的力称卸料力，废料或工件向下从凹模推出所需要的力称推件力，废料或工件向上从凹模内顶出所需要的力称顶件力。模具的卸料装置和顶件装置决定了计算中所需要的卸料力、推件力、顶件力的大小。材料的类型冲裁件的结构外形，间隙大小，材料厚度以及润滑情况影响了这些力的大小在现实加工过程中可以按照一下公式计算： 式中 F冲裁力； 卸料力系数，查下表可得为0.05； 推件力系数，为0.05； 顶件力系数，为0.05；表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.060.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝 铝合金紫铜 黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：表4-1引自文献2。大搭边和轮廓复杂时取上限值。冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力或顶件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为 采用弹性卸料装置和下出料的总压力为 采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为 本次设计只做冲孔和翻孔部分，所以只计算这两部分的总冲压力总压力：1. 冲孔 F冲 = 56.59KN F卸 =0.05F冲=2.8295KN F总=56.59+2.8295=59.42KN 2.翻孔 P= 17.15KN F卸 =0.05P=0.8575KN F总= 17.15+0.8575=18.01KN 4.3 冲压压力中心计算冲压力合力的作用点称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏心载荷，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。压力中心的计算方法是利用各个力到某一轴的力矩等于合力到该轴的力矩的原理来计算。 若选用J23-63冲床，模柄孔50，压力中心点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。产品四边对称，所以落料力，拉深力，冲孔力，翻边力等，到产品中心的力矩均为0，所以根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+ F2+ F3）YG冲压力到X轴的力矩；YG=0XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+ F2+ F3）XG冲压力到Y轴的力矩；XG=0由上面的计算可得压力中心在坐标原点上。5 冲压设备的选择5.1 冲压设备类型的选择选择压力机时是应该考虑工件的冲压工艺、所要求的生产批量、工件加工时所要求达到的精度以及经济角度等各个方面的因素来选择合适的压力机。开式压力机床身在三个方向上敞开的，模具操作方便，但由于床身为C字形状，刚度较低，一旦压力过大就容易变形，使模具使用时间降低。常用在中小型冲压件的加工中。闭式曲柄压力机只能前后送料，只能在两个方向上操作，操作受到限制但是刚性较好，能够承受较大的压力不会变形，常用在复杂的大型冲压件的加工中。双动曲柄压力机工作形成较大，所能承受的压力较大，常用在形状复杂的大中型拉深件的加工中。高速压力机常用于生产批量大的加工中。液压机所称承受的力较大，运动平稳，工作行程可调节范围大，但是工作效率低。常用于生产批量小的加工中。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。比较以上各种压力机各自的优缺点结合实际情况，决定采用的是开式压力机。5.2 选择压力机考虑到制件的精度要求，参考文献P49，本次设计的两幅模具，冲孔模和翻孔模，初选J23-63压力机，其主要技术参数如下：公称压力：630KN标称压力行程:120mm滑块行程：80mm最大封闭高度：360mm封闭高度调节量：120mm工作台孔径（前后左右）：560mm730mm模柄孔尺寸（直径深度）：50mm70mm5.3.压力机的校核1、闭合高度的校核所选压力机的最大装模高度为360mm，闭合高度的调节量为120mmHmin=360-120=240mm冲孔模具的闭合高度H=H上模座+H垫板+H凸模+H凹模+H垫铁高+H下模座-（23）【4】=40+10+50+100+30+50-（23） =277-278Hmax-5=355 Hmin+10=250能满足 Hmax-5HHmin+10翻孔模具的的闭合高度H=H上模座+H凹模+H凸模+H垫铁高+H下模座-（1015）=40+55+92+59.8+50-（1518） =286.8-281.8Hmax-5=355 Hmin+10=250所以能满足 Hmax-5HHmin+10 2、工作台面尺寸的校核，两幅模具的模架大小一样所选压力机的工作台尺寸为：左右：730 前后：560而模具的外形尺寸为520400根据工作台面尺寸一般应大于模具底座4070mm，所以工作台面尺寸满足。 3、滑块行程的校核滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件【4】。所选压力机滑块行程为80mm,能够满足要求。综上，所选压力机J23-63满足需要。 6 冲裁模工作部分设计计算6.1 冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙【4】。间隙值的大小对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命的影响很大，是冲裁模设计计算中一个非常重要的工艺参数。确定间隙的方法一般有两种即为公式计算法和查表法。现实生产中通常直用查表来确定间隙。本模具所冲裁的材料为08F，材料厚度为2.0mm，查表得：=0.06mm，=0.10mm.6.2 模具刃口尺寸的计算模具刃口尺寸的大小直接影响到冲裁件的大小、精度以及冲裁间隙的大小，是整套模具上用来成型工件的重要部分。由于其重要性，所以在冲压模具设计过程中模具刃口尺寸设计以及公差计算成为了不可缺少的重要的一部分。（一）计算原则（1）落料时应该先确定凹模尺寸，由于凹模磨损之后会使落料件尺寸增大，因此凹模尺寸应该尽可能的接近工件的最小极限尺寸，来保证模具磨损之后冲出来的零件符合要求。凸模的尺寸依据凹模来确定，应该比凹模的公称尺寸小一个最小合理的间隙值。（2）冲孔应该先确定凸模的刃口尺寸，由于凸模磨损之后会导致冲出来的孔直径变小，因此凸模的尺寸应该尽可能的接近或者等于冲孔件的最大极限尺寸，这样才可以保证在凸模磨损之后冲出来的所工件尺寸符合要求。凹模的尺寸依据凸模来确定，应该在凸模计算的尺寸的基础上加一个合理的最小间隙值。（3）凸、凹模的制造偏差应该与冲裁件的公差相适应，偏差的标注方式按照入体原则，即上下偏差中有一个偏差为零。凸、凹模的制造方法有单配加工法和分别加工法。单配加工法冲用于加工形状复杂的冲压件，采用分别加工法制造的凸凹模，必须满足以下关系|凸 |+ |凹| Zmax - Zmin。本次设计中选用分别加工法计算凸凹模尺寸。6.2.1 落料刃口尺寸设计计算落料时以凹模为设计基准，之后计算凸模。计算公式如下：式中D凹、D凸落料凹模和凸模的基本尺寸；Dmax落料件的最大尺寸；工件公差（mm）； 凹 、凸凹模和凸模制造偏差（mm）。 表3.6 简单形状冲裁模冲裁是凸、凹模制造偏差 （mm)工程尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹18-0.020+0.0201830-0.020+0.0253080-0.020+0.03080120-0.025+0.035120180-0.030+0.0406.2.2 冲孔刃口尺寸设计计算冲孔时以凸模为设计依据，之后计算凹模。计算公式如下:式中d凹、d凸冲孔凹模和凸模的标称尺寸；dmin冲孔件的最小极限尺寸；工件公差（mm）；凹 、凸凹模和凸模制造偏差（mm）。校核 |凸 |+ |凹| Zmax - Zmin 即0.020+0.020=0.040=0.10-0.06=0.04满足要求6.2.3 拉深刃口尺寸的设计计算 凹模圆角的大小直接影响拉深系数，圆角大了可以降低拉深系数，拉深件表面质量好，但是过大，会使压边圈的作用减小，容易起皱。因此选用凹模的圆角必须要合理。凸模圆角在拉深过程张的影响较小。具体模具设计过程中，选取的凸凹模圆角应该比计算出来的小一些，以方便后续调整。拉深模间隙Z是单面间隙，单面间隙是指凸模半径和凹模半径的差值。选择间隙时可以采用查表法，所以由表可得间隙为(1-1.2t)，t为材料厚度。所以取间隙为1.2t。（1）制件标注外形尺寸 凹模尺寸为 凸模尺寸为 （2）制件标注内形尺寸 凸模尺寸为 凹模尺寸为 式中 D、d产品件的外形或内尺寸；产品件的尺寸偏差；D凹、d凹、产品凹模的基本尺寸；D凸、d凸产品凸模的基本尺寸；Z凸凹模单面间隙。表6.16 凸模制造公差凸与凹模制造公差凹 （mm）材料厚度t拉深件直径2020100100凹凸凹凸凹凸0.50.020.010.030.020.51.50.040.020.050.030.080.051.50.060.040.080.050.10 0.06凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8；圆角处的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。6.2.4 翻孔模尺寸设计计算利用模具把板料上的孔缘或者是外缘翻成竖边的冲压加工方法叫做翻孔和翻边，这是冲压加工常用的加工方法，使用比较广泛。在翻孔时，在变形区域内，材料在切向方向上发生了伸长，而且距离孔口越近的地方，变形越厉害，但在径向方向上变形程度很小。翻孔时，孔侧边的壁厚在不断变薄，特别是在靠近孔口的地方，变薄更加严重。因此翻孔时最容易导致破坏的地方就是孔的边缘处被拉裂，一旦拉裂这次翻孔必定是失败的。在靠近孔口的地方变形程度越大，越容易拉裂，因此孔口处是否拉裂决定于此处的变形程度的大小。翻孔的变形程度一般用翻边系数K来表示。K=d /D式中d翻边前的孔的直径；D翻边后的孔的直径；K翻边系数。从公式中可以看出，当D增大的时候，K值越小，发生的变形也越大；当D减小的时候，K值越大，发生变形程度越大，轻易发生破坏。翻边的时候保证孔口不破裂时的极限变成程度即为允许的最小翻边系数Kmin。影响最小翻边系数Kmin的主要因素有材料的力学性能，翻孔前预先冲好的孔边缘的质量，预先冲好的孔的直径与材料厚度的比值，翻边凸模的形式等。这次给的材料是是黄铜，厚度为3.2mm，查表得极限翻边系数为0.65-0.68，而实际计算K=14.44/22.2=0.650，由于0.650在其翻边系数范围内，所以能一次翻孔。在翻孔模的设计时，为了确保翻出来的孔的边缘是竖直的，翻孔的凸、凹模之间要留有间隙，这个间隙值通常情况下要小于材料的厚度 。本产品中，尺寸标注为内孔尺寸19，所以模具设计时，翻孔凸模为19，由于翻孔的R角比较小，所以凸模与凹模的间隙选材料厚度，即3.0，凹模尺寸为25。7 模具总体设计7.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，工件加工时需要的工序有落料，3次拉伸，整形，切边，冲孔和翻孔。由于工件加工所需要的工序较多，设计计算量较大，所以只做其中的冲孔和翻孔，而这两道工序都选用的是单工序模具，即本次设计需要设计2套单工序模。7.2 确定送料方式 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸【4】。如L（送料方向的凹模长度）B（垂直于送料方向的凹模宽度）时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可【4】。由于工件时筒形件，排样图上的冲裁件是圆形的，不管是纵向送料还是横向送料，达到的效果都是一样的。7.3 定位方式的选择由于该模具前面工序已经将产品拉伸完成，只需要在拉伸件的侧面冲孔和翻孔，所以定位方式可以用拉伸的形状，拉伸的内孔直径和形状做定位，翻孔用冲的预孔做定位。具体见CAD图纸。7.4 卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料装置，还是采用固定卸料装置，决定于卸料力的大小，其中重要的因素是材料厚度。弹性卸料具有模具操作方便，可以在模具中看到板料的运动情况，且施加在板料上的力是柔性力，能够使工件的表面不被破坏等优点，所以在具体的模具设计中基本都是用弹性卸料装置。但是当弹性卸料板所提供的卸料力不能满足要求时，就会选择使用固定卸料装置。实际生产中，由经验可知，一般情况下模具上使用弹性卸料装置是在当板料厚度小于2mm的条件下，比较适合选用固定卸料装置是在板料厚度大于2mm的情况的情况下。这次设计中所给的板料厚度为3.2mm，因此冲孔时下模采用弹压卸料板，上模采用弹簧卸料，弹压树脂放在模板下面。8 主要零部件设计8.1 模具材料的选择8.1.1 模具材料及热处理Cr12MoV 钢C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火温度820840，HRC不低于62，回火温度140160，HRC6265 。Cr12MoV中含有的碳化物的量较多，因此硬度较高，比较耐磨，进行热处理的时候变形程度较小，具有高淬透性，热处理后尺寸基本不变，韧性也较好。由于钨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和 9SiCr 钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性【5】。此外钨还有助于保存细小晶粒从而使钢获得较好的韧性【5 】。由于这些原因的影响由Cr12MoV 加工的道具，很少出现刀刃崩裂的现象，这样的话刀具能够具有很好的外形和尺寸。由于该模具是用来冲裁的工件，采用材料Cr12MoV，热处理HRC5860。8.2 凹模设计8.2.1 凹模的尺寸的确定方凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准件中选用。和标准尺寸不一样的凹模所受到的力较为繁琐，现在还没有确切的能用来计算的方法，通常情况下都是依据经验公式金达大概的计算，计算公式如下：凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H（3040mm）式中 b冲压件的最大尺寸； K系数，考虑板材厚度的影响，其值可表得到。上面的计算公式适合于凹模尺寸应该满足凹模的材料进行过标准的热处理，而且共组的时候下面有相应的零件作为支撑。公式中的系数K与冲裁件有关，当工件外形简单时，K值较小；相反，K值较大。不同批量的情况下，凹模的高度也不尽相同，在生产批量较大时，凹模的高度在计算时增加一个总的修模量。由于产品形状不规则，需要根据形状加工凹模，所以凹模的外形尺寸与产品形状保持一致。由于生产批量大，需要将总的修模量考虑在内，凹模厚度H取100mm，凹模壁厚取50-60mm。8.2.2 凹模的结构形式由于该冲模形状简单，考虑到凹模内孔加工比较简单，可以采用凹模整体的结构形式，这样便于成形磨削，使制造简单化，模具的装配比较容易。 冲孔凸模的结构形状如下图： 翻孔凹模的结构形式如下图：8.3 凸模设计凸模是用来成型工件的形状的，在模具设计中是很重要的一部分零件，冲压工作中基本都是靠凸模来完成的。设计凸模时通常都将凸模底部做成台阶形状，这样就可以固定在凸模固定板上。8.3.1 模具的结构形式和固定方法常用的固定凸、凹模的方式有这几种：将凸凹做成台阶状，在模板上直接固定；用螺钉将凸凹模与模板固定在一起；用铆钉将凸凹模与模板固定在一起；采用紧固配合固定；粘接剂浇注法固定；螺钉、销钉固定。因为凸、凹模的形状较复杂，尺寸较大所以在模具上将条码做成台阶用螺钉将其固定在凸、凹模固定板上。8.3.2 凸模结构设计本次设计只做冲孔和翻边，凸模在这两道工序中的作用很重要，不但用来成型而且还起到排除卸料的作用。故模具设计将凸模设计成如下图的形状。加工带有台阶的零件，零件不容易从中脱出来。冲孔凸模结构形式如下图:翻孔凸模的结构形式如下图：9 标准件的选择9.1 架及模柄的选择冲孔和翻孔的模架可以选用同一套模架。查资料的木家的长度和宽度分别为L=520mm，B=400mm，始用最小闭合合高度220mm,最大闭合高度300mm，导柱孔距S=400mm。上模板厚40mm，下模板厚50mm。材料HT200。按JB/T7646.1-94选择A40120压入式模柄。材料45#。9.2 卸料、压边弹性元件的确定冲压模具中在弹性卸料装置中常用的有弹簧和橡胶，根据前面计算的卸料力可知冲孔时所需要的卸料力较翻孔时所要的卸料力大，如果选用弹簧来做为卸料装置的弹性原件，即使使用4个弹簧，但是每个弹簧所必须承受的力为F预=F卸/n=2830/4N=707.5N。所承受的力较大，超过弹簧的能接受的范围。而且冲孔时选用但是单工序模具，模具的工作行程小，板料厚度，如果要选用弹簧，那么就会带来很大困难。如果选用了弹簧，那么将导致弹簧上之后模具尺寸增大，相应的即必须选用较大的模架，增加了生产成本。因此这次设计中选用橡胶作为卸料的弹性元件。在确定橡胶的自由高度H自时可依据下面公式来计算：H自=L工/0.250.30+h修模公式中L工模具的工作行程（mm）；对冲裁模而言，L工=t+2h修模预留的修模量。式中，L工为模具的工作行程再加13mm。本模具的工作行程为产品的厚度加3mm。故L工=5mm，h修模的取值范围为46mm，在这取中间值5mm。H自=（5/0.3+5）mm=21.66mm在确定确定L预和H装时刻按照以下公式计算： L预=（0.10.15）H自=0.121.66mm2mmH装=H自-L预=（21.66-2）mm=19.16mm式中：L预橡胶的预压缩量H装冲模装配好以后橡胶的高度由于翻孔模具，卸料力小，而模具行程大，所以翻孔模具可以使用弹簧卸料，F预=F卸/n=857.5/6N=142.9167N。能承受这么大力的弹簧比较多，所以适合翻孔模具。 10 模具装配10.1 模具的总装配1、确定装配基准件整套模具的装配的基准件为落料凹模。 首先要确定凹模在下模板上的位置， 安装凹模组件，然后用平行板将凹模下模板夹紧，在下模板上划出孔线，进而安装好下模板上的组件。2、安装上模部分检查上模部分各个零件尺寸是不是满足装配技术条件要求。安装上模，同时调整弯曲间隙， 将上模零件分别装于上模座