毕业设计（论文）-阀门罩壳冲压模具设计（全套图纸）.pdf

河南科技大学毕业设计（论文） 1 第一章 设计任务书和产品零件图 本设计产品名称为阀门罩壳件零件， 材料为 1060 铝合金 （退 火状态） ，料厚为 0.3mm，大批量生产，产品零件图如图 1-1： 图 1-1 产 品 零 件 图 1.1 产品结构形状 由图知，该产品工件属于较典型的圆筒件拉深，加上落料，冲孔， 最 后 弯曲翻边，产品形状相 对简单对称，无狭槽，尖角，孔与孔之间 ， 孔 于 零件边缘之间最小距离 C 满足大于 C1.5t 要求。根据零件图所 有 尺 寸均为自由公差，对工件厚 度变化 为一般要求，工件 外形尺寸为 自 由 公差 。 河南科技大学毕业设计（论文） 2 1.2 产品尺寸精度，粗糙度，断面质量分析 （1）尺寸精度 由于所示零件 均为未注尺寸，所 以按 IT14 级计算，而普通 冲裁 尺 寸 精度等级低 于 IT13 级，现在产品的设计精度低 于 IT13 级，按 IT12 级，所 以精度 满足要求。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 （2）冲裁件断面质量 因为一般用普通 冲裁方式冲 3mm 以下的金属板料时， 其断面粗糙 度 Ra 可达 12.5-3.2 m，毛刺允许高度 为 0.01-0.05mm，本产品在 断 面 粗糙度和毛刺高度 上没有太严格 的要求， 所以只要模具精度达到 一 定 要求，冲 裁件断面质量可以保证 。 （3）产品材料分析 对于冲压材料 一般 要 求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量 和 厚 度符 合国家标准 。本设计产品材料 是 1060 铝合金，属于有 色金 属 铝 合金系列 ，其力 学性能、强度硬度和塑性指标 较好，经退火后 ， 用 拉 深、冲裁、冲孔 、弯曲 的加工方法是完全可以成 型的。另外，产 品 对 于 厚 度 和 表 面 质 量 没 有 严 格 要 求 ， 所 以 尽 量 采 用 国 家 标 准 的 板 材 ， 其加工 出来出 的产品表面质 量和厚度公差就可以保证 。 经以 上分析 ，产品的材料性能符 合冷冲压加工要求。 河南科技大学毕业设计（论文） 3 第二章 零件工艺性分析与工艺方案的确定 工艺分析包括技术和经济两个方面的内容。在技术方面，根据产品图纸， 主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否 符合冲压工艺的要求；在经济方面根据冲压件的生产批量，分析产品成本， 做到在不影响零件使用的前提下，用最简单最经济的方法生产出来。 2.1 零件的工艺性分析 产品为简单的 非标准型落料，冲孔，弯曲件，属 一般冲压件，但 有 几 点注意： （1）拉深 部分分 几 次拉深，后 序工序 要在保证 前道工序 的形状尺 寸、表面质 量的 前提 下进行，在设计模具及安排生产工 艺是要考虑这 一 问 题。 （2）冲孔 时由于要 得到 2 个第二 工序1.5mm 的孔，冲孔 凸模的 直 径 较 小 设 计 时 要 采 取 措 施 保 证 其 强 度 和 刚 度 防 止 在 工 作 时 的 弯 曲 折 断 及变形等问题 产生，进而影响模具寿命和生产效率，以满足大批 量 生 产的要求。 （3）制件较小， 从安 全考虑，要采取适当 的取件方式。 河南科技大学毕业设计（论文） 4 （4）有 一定 的批量 ， 应 重视模具材料 和结构的选择，保 证一定 的 模 具 寿命 。 2.2 对冲压件的经济性分析 所谓经济性，是以最小的耗费取得最大的经济效果，即在冲压生产中保 证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品的成本越低，说明你 设计的模具经济效果越大。 降低制造成本的措施： 一、降低模具费用，是降低成本的有效措施； 二、工艺合理化可以降低模具费、节约加工工时、降低材料费用； 三、多个工件同时加工成形，可使模具费、材料费和加工费降低； 四、冲压过程的自动化及高速化，可以降低加工费用和提高材料利用率； 五、提高材料利用率，降低材料费。 2.3 工艺方案的确定 根据 制件工 艺性分析 ，其基本工序有落料，拉深，冲孔，弯曲 三 种 按 其先后顺序组合可得以下三种方案： （1）落料，拉深，冲 裁，冲孔，弯曲，单工 序冲压； （2）先落料-深复合冲 压，再落料-冲孔复合冲压，最后弯曲 ； （3）采用级进模生产。 方案一属于单工 序模，模具结构简单，但需要五副模具，由于 此 工 件 生产批量较大，尺寸 又较小，这种方案生产率较低，操作也不安 全 ， 故不宜采用 。 方案二属于 多工序复 合冲压，只需要三副模具，三道工序生产 ， 生 产 效率 高，容易满足大批量生产，尽管模具结构较方案一复杂，但 由 于 零件的 几何形状简单对称， 模具制造并不困难。 方案三只需一副模具，自动化程度较高，生产 效率也很高，但模 具 结 构比较复杂 ， 送进操作不方便， 特别是对操作人员素质要求较高 ， 生 产 设备及人力成 本投入较大， 不宜采用。 综合以上方案考虑 采 用第二方案为最佳。 河南科技大学毕业设计（论文） 5 第三章第三章 第一工序（落料拉深复合模）模具结构形式 的确定 第一工序（落料拉深复合模）模具结构形式 的确定 3.1 模具结构形式的确定 复 合模有可分 为正装 式和倒装式两种: （1）正装 式特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面 上必须加以 清 楚 后才能进入下一 次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对 多孔工 件 不 已采用 ，但冲出的工件表面质 量比较好。 （2）倒装 式特点：冲孔 废料有冲孔 凸模冲入凹模洞口内，积聚到 一 定 数量，由 下模 漏料孔排除，不必清除废料，操作方便，应用很广 ， 但 工 件表面 平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模壁厚应 严 格 控制，以免强度 不够。 经分析 ，此工 序模具只 需要对板 料进行落料为圆形 件 毛坯，然 后 进 行拉深 得到第一工序零件即可。另外，此工件无较 高的平直度要 求 ，工件 精度要求 也低，所 以从操作方便，模具制造简单等方面考虑 ， 决 定 采用 正装 式落料 拉深复合模。 3.2 定位装置的设计 河南科技大学毕业设计（论文） 6 因为该 模具 加工材 料 使用条料，所 以 采用 导料板进行导 料，同时 在 条 料送进末端 采用 伸缩式挡料销纵向 定位， 安装在下模 座和活动卸 料 版 之间，工 作时可 随凹模下行而压入孔内，工作很方便。 3.3 卸料装置的设计 （1）落料 废料的 卸除 落 料废料的 卸除 ，采用弹性卸料版，因为是正装式复合模，所以 卸 料 版安装在上模。 （2）工件的 卸除 采用 刚性打料装置 将工件从凸凹模中 打下，落在模具 工 作面上。 同 时 在 开 模 是 装 在 凹 模 中 的 推 件 板 可 将 拉 深 后 工 件 从 拉 深 凸 模 上 推 出 向 上到模具 工作面上。 3.4 导向零件的设计 导向 零件有 很多，如用导板导向，则在模具上安装不方便，而且 阻 挡 作者视线，所以不宜采用；若用滚动式导柱导套 进行导向，虽然 导 向 精度高 ，寿命 长，但结 构比较复杂，所以也不采用，针对加工的 产 品 精度 要求 不高，采用 滑动式导柱导套 进行导向即可，而且模具在 压 力 机是固定安装也比 较简单，而且操作方便还可以降低成本。所以 选 定 导向 方式 为中间滑动式导柱导套 进行导向。 3.5 模架的选择 根据 主要零件的 结构、外形尺寸 及卸料装置的尺寸。模架选用适 用 中 等精度 ， 中小尺寸冲 压件的中间导柱模架从前向后送、 操作方便 。 各 结 构尺寸如 下： 上模座：L/mm B/mmH/mm=12510030 下模 座：L/mmB/mmH/mm=12510030 最小 闭合高度 ：H min=143mm 最大 闭合高度 ：H max=150mm 导柱 ：d/mmL/mm=22（25）150 河南科技大学毕业设计（论文） 7 导套 ：d/mmL/mmD/mm=35（38）8033 上垫板厚度取：15mm 下垫板厚度取：10mm 落料 凹模的厚 度为：15mm 凸凹模的厚 度：35mm 冲孔 凸模的高度 ：37mm 卸料板厚度取：10mm 上固定板的厚 度：15mm 下固定板的厚 度：15mm 模具 的闭合高度 ：143mm 所以 : 闭 H =143mm 模具 闭合高度 满足 Hmin+10 H 闭 Hmax-5,故认为合适。 第四章 （第一工序）冲压工艺计算 设计零件图如图 4-1 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 8 图 4-1 冲压零件图 4.1 毛坯尺寸计算 4.1.1 拉伸毛坯尺寸计算 由于零件为 不变薄 拉深所 以根据面积 相等原则，用解析 法 求得该 零 件 的毛坯直径 D 根据零件图 将拉深 部 分分为 I ,II, III 部分，其毛坯计算如下 ： 根 据 A= 321 AAA+ 第（I）部分毛坯尺寸计 算 河南科技大学毕业设计（论文） 9 由 r=R 查冲压工艺及冲压 模具设计表 5-2 第 194 页 由凸缘表面积公式： A1= 4 2 1 D （4-1） A1为第一次拉深（带凸缘）表面积 1 D -拉深毛坯直径 得： 22 2 41 44. 34rdHddD+=（4-2） 其 中 4 d =9-20.6=7.8mm ， 2 d =3.5+t=3.5+0.3=3.8mm ， H=1mm ， 由 r=R=0.3mm A 1 = 4 2 1 D = 4 （7.87.8+43.81-3.440.33.8） = 4 72.1184 2 mm 查 现代冷冲压工艺与模具设计基础实例查 5-3 p157 修边余量 R 凸缘直径 4 ddt=7.8mm 相对直径 d dt =1.2 查得 R取 1.2 所以修边余量公式为: 1 修 A= 4 【( t d +2R) 2 - t d 2 】（4-3） 所以： 1 修 A= 4 【( t d +2R) 2 - t d 2 】= 4 (4R 2 +4R t d ) 1 修 A= 4 (41.21.2+41.27.8)= 4 43.2 2 mm 第（II）部分毛坯尺寸计算 同 （I）查冲压工艺及冲压模具设计表 5-3 194 p R=r 查得 2 D = 22 2 4 44 . 3 4rdHdd+ 凸缘表面积公式： 2 A = 4 2 2 D(4-4) 河南科技大学毕业设计（论文） 10 2 A = 4 ( 224 44 . 3 4rddd+) 其中: 4 d =15mm , 2 d =9+t=9+0.3=9.3mm ,H=7-1=6mm ,r=R=0.6mm 2 A = 4 (1515+49.36-3.440.69.3)= 4 430 2 mm 查 现代冷冲压工艺与模具设计基础实例表 5-3 157 p 修边余量 R 凸缘直径 4 ddt=15 mm ,相对直径 d dt =15/9.3=1.6129 查得 R取 1.2=1.4mm 由修边余量公式（4.3） A修 2 = 4 ( t d+2 R) 2 - t d 2 = 4 (4 R 2 +4 R t d)= 4 （41.415+41.41.4）= 4 92 2 mm 第（）部分毛坯尺寸计算 此部分面积即为第一次拉深时凸缘直径大小圆形 面积 3 A = 4 2 1 t d ，其中：8 . 7 1 = t dmm 3 A = 4 2 1 t d = 4 45 2 mm 由 零 件图：A=A 1 + 1 修 A+ 2 A +A 修2- 3 A ，即 4 2 D = 4 (72+44+430+92-44) 4 2 D = 4 592 D=25mm 4.1.2 冲孔部分毛坯尺寸计算 冲 孔部分毛 坯尺寸 视为零件图冲孔 表面积 4.1.3 弯曲部分毛坯尺寸计算 根据 任务书 零件图：r/t=1 查冲压工艺及冲压模具设计表 4-5 159 P 河南科技大学毕业设计（论文） 11 中性层位移系数 x=0.32 曲率半径公式： =r+xt （4-5） 其中： -性层曲率半径 ，t-材料厚度 ，r=零件的内弯曲半径 =0.3+0.320.3=0.396 由 于 r0.5t 弯曲件变薄不严重，安中性层展开原理坯料总长 L=弯曲件 直线部分 1 L 和圆弧部分 2 L 即：L= 1 L + 2 L + 180 (4-6) 如零件图： 1 L =3.7mm , 2 L =1.7mm , =90 , =0.396mm L=3.7+1.7+/20.396=6.03mm 弯曲部分毛坯总长度：L=2LZ=6.032=12.06mm 至此，毛坯料为圆形其直径为 毛 D =D+L=25+12.06=37.06 取 38mm 毛坯 图如图 4-2 所示： 图 4-2 第一工序落料毛坯图 4.2 冲裁落料部分工艺计算 4.2.1 第一次冲裁（落料）冲裁力的计算 毛坯尺寸形状为一圆形 毛 D =38mm 有冲裁力计算公式: tKL落 罗 =P (4-7) 河南科技大学毕业设计（论文） 12 式 中 P 落-落料 力 k-安全系 数，取 K=1.3 L 落-外轮廓周长 ，L 落= d=3.1438=119.32mm 取 L=120mm -材料 抗剪强度， 查有色金属手册1060 铝合金室温力学性能。退火状态（o） 查的=48MPa t-材料厚 度，t=3mm 所 以:P 落=1.31200.348=2246.4N 由卸料力： 卸 F =FK 卸 推 F =FK 推 顶 F =FK 顶 卸 K , 推 K , 顶 K分别为：卸料力 ，推件力 ，顶顶件力 查实用冲压工艺及模具设计 137 P 表 3-7 卸 K= 推 K= 顶 K=0.05 推 F = n 推 KF =40.052246.4N=449.28N 取 推 F =450 N n 为凹模内内存件的个数， n=h/t(为凹模刃口直壁高度， t 为工件厚度)： 卸 F =0.052246.4N =112.3N 取 113N 顶 F =0.052246.4N =112.3N 取 113N 4.2.2 首次落料凸凹模刃口尺寸计算 根据零件图及其技术要求，凸凹模刃口尺寸计算用凸凹模分开加工 查实用冲压工艺及模具设计 表 3-4 Zmax=0.03mm ， Zmin=0.01mm Zmax-Zmin=0.02mm 落料部分：d , p 分别按 T I 5 , T I 4 查标准公差表得： d=+0.011mm , p=-0.007mm d + p =0.018Zmax-Zmin 查实用冲压工艺及模具设计表 3-6 36P 落料部分磨损系数=0.5 河南科技大学毕业设计（论文） 13 落料模刃口尺寸为： Dd=(Dmax-x) d + 0 （4-8） Dd =(D- x) d + 0 =（38-0.50.1） d + 0 =37.95 011. 0 0 + mm Dp=(Dd-Zmin) 0 p （4-9） Dp =(37.95-0.01) 0 007. 0 =37.94 0 007. 0 mm 其中，Dd 为落料凹模刃口尺寸（mm） Dp 为落料凸模刃口尺寸（mm） 为落料毛坯尺寸公差（mm） 4.3 排样方式及材料利用率 由于毛坯料为型材板料，直接进行加工板料尺寸为 45mm45mm ,所以无 需排样方式及材料利用率的设计及有关计算。 4.4 拉深工艺及工序计算 根据零件图，拉 伸部分属非直壁旋转体件中的阶梯圆形零件。 4.4.1 拉伸次数的确定 首先判断阶梯 形件 能否一次拉成。 用 式 ： n n D hhh+. 21 n d h （4-10） 式 中 ： 321 ,hhh为个阶梯 的高度（mm） n d 为最小阶梯 直径（mm） n d h 为直径为 n d 的圆筒形件 第一次拉深时的最大相对 高度（mm） 查实用冲压工艺及模具设计表 5-11 136 p 左边 n d hh 21 + =1.7 对应的 d 凸 d 即使取表中的最大值也不能满足式（4-11） 式（4-10）不成立，需多次拉深。 河南科技大学毕业设计（论文） 14 4.4.2 多次拉深方法的确定 根据零件图： n d/ 1n d= 12/d d=3.5/9=0.39 凸 d/d=2.3 由以上查实用冲压工艺及模具设计表 5-10 134P首次最大极限拉深 系数 m=0.42 n d/ 1n dm 按凸缘圆筒件的拉深 进行，先拉小直径 2 d ，再拉大直径 1 d 。 4.4.3 小直径小直径 2 d 的拉深的拉深 首先判断能 否一次拉深： 查实用冲压工艺及模具设计表 5-11 135 p 11/d H=0.33 ，H/d=1/3.50.29 H/d 11/d H 即可以一 次拉深成形 4.4.4 大直径 1 d 的拉深 按 带 凸 缘 圆 筒 件 的 拉 深 进 行 计 算 ： 根 据 毛 坯 尺 寸 计 算 过 程 ： 凸 d=31.80mm 凸 d/ 1 d=31.8/10.2=3.2 查实用冲压工艺及模具设计表 5-10 134P 得 1 m =0.32（1-0.04）=0.30 总 m =10.2/31.8=0.32 1 m 可以一次拉深成形 4.4.5 凸模出 气孔尺寸的确定 查冲压手册 表 4-77 得： 每套拉深凸模的出气孔直径均为 1mm。 4.4.6 压边力、压边装置及拉深力的计算与确定 首先判断是否采用压边圈如下： 查实用冲压工艺及模具设计表 5-12 137 p t/D100=0.82 查得 1 m =0.300.6 采用压边圈 根据本工序模具装配图。压边圈由凸凹模与推件板相互配合提供压边力， 故不需要单独设计压边圈装置。 4.4.7 拉深力与压力机吨位的选择 1.）采用压边圈的圆筒形件的拉深力 河南科技大学毕业设计（论文） 15 采用压边圈的圆筒形件的拉深力 F=Kd t b 其中: k-修正系数 查实用冲压工艺及模具设计表 5-12 141 p K=1.00 d拉深凸模直径（mm） d=9mm t材料厚度（mm） t=0.3mm b -材料的抗拉强度： 查有色金属手册1060 铝合金 b =69MPa F=13.1490.369=584.9N 取 585N 2.)压力机吨位的选择 查实用冲压工艺及模具设计表 5-16,5-17 得： 机 F 1.5（ 拉料落料 FF+） 机 F 1.5（2246+585）=8775N 4.4.8 冲压设 备的选择 为安全起见 ，防止 设备 超载，可按公 称压力 F 压（1.6-1.8）F 总 的 原则选取 压力 机。参照手册可选取公称压力为 100KN 的 J23-10 开 式 双柱可倾压力 机，该压力机与模具设计的有 关参数如表 41： 表 41 压 力 机 结 构 参 数 河南科技大学毕业设计（论文） 16 型号 公称 压力 （KN） 滑块 行程 （mm） 滑块 行程 次数 （min -1） 闭合 高度 调节 量 （mm） 滑块 中心 线至 床身 距离 （mm） 立柱 距离 （mm） JB23-10 100 45 145 35 130 180 工作台尺寸 （mm） 垫板尺寸（mm） 模柄尺寸 （mm） 床身最大可 倾角（） 前 后 左 右 厚 度 直 径 直 径 深 度 240 370 35 170 30 65 35 第五章第五章 （第一工序）模具主要零件及结构设计（第一工序）模具主要零件及结构设计 5.1 凸凹模结构设计 河南科技大学毕业设计（论文） 17 凸 凹 模结构 图如图 5- 1： 图 5-1 凸 凹 模 结 构 尺 寸 图 凹模简图如图 5-2 所示： 图 5-2 凹模简图 R=(12-15)t=(12-15)0.3=（3.6-4.5）mm 由经验公式： 凹 r =t )d-D8 . 0（5.1） 其中，D 为毛坯或上一道工序的拉深直径 mm D 为本道工序的拉深直径 mm t 为材料厚度 mm 由零件图 1 R =3 . 0)8 . 3 6 . 36(8 . 0 2 =R=2.51mm 3 . 0)6 . 9 6 . 36(8 . 0 3 =R=2.3mm 河南科技大学毕业设计（论文） 18 结合 R 值在不产生起皱的前提下 凹 r 越大越好 ， 取 1 R =5 . 3 2 =Rmm , 3 R =4.5mm 5.2 凸模圆角半径 凸 r 由前面拉深次数计算得拉深部分的两次拉深工序都能一次拉深完成 凸 r 应等于零件的内圆半径，根据零件图 mmrr3 . 0 21 = ，mmrr6 . 0 43 = 凸模简图如图 5-3 所示： 图 5-3 凸模简图 5.3 凸凹模间隙 查实用冲压工艺及模具设计表 5-19 151 p Z/2=(11.1)t=(0.30.33) mm ,取 Z=0.33 mm 5.4 凸凹模工作部分尺寸计算及公差 因拉深件一次可以拉深完成，所以凸凹模尺寸与公差按工件的要求确定： 考虑到凹模磨损后尺寸增大，其设计尺寸取小值，并标注单向正公差。 计算公式如下： d D + = 0max )75 . 0 D（ 凹 (5.2) 0 max )75 . 0 D P ZD = （ 凸 (5.3) Dmax 零件外形最大尺寸 零件公差 dp , 凸凹模的制造公差 取凸凹模公差为 IT10 级 ，按凹模零件图尺寸， 其基本尺寸: 5 . 3 1 =dmm ,9 2 =dmm 查标准公差表得: 河南科技大学毕业设计（论文） 19 对应 1 d 1 d =0.02 mm , 1 p =0.01 mm 对应 2 d 2 d =0.03 mm , 2 p =0.02 mm 凹模尺寸由：公式:(4.12) d D + = 0max )75 . 0 D（ 凹 查标准公差表：基本尺寸 公差如下： 0 3 . 01 1 . 4 =dmm , =0.3 ; 0 43 . 0 2 2 . 10 =dmm , =0.43 02 . 0 0 1 3 . 075 . 0 1 . 4 + =）（ 凹 D=3.875 02 . 0 0 + mm 02 . 0 0 2 43 . 0 75 . 0 2 . 10D + =）（ 凹 =9.875 03 . 0 0 + mm 0 01. 0max1 1 )98 . 1 3 . 075 . 0 1 . 4()75 . 0 DD =Z（ 凸 = 0 01 . 0 895 . 1 mm 0 02 . 0 2max 2 )98 . 1 43 . 0 75 . 0 2 . 10()75 . 0 D =ZD（ 凸 =7.8975 0 02 . 0 mm 5.5 拉深凸模长度确定拉深凸模长度确定 强 度 校核凸凹模各部分尺寸： 拉 深 凸 模 结 构 图 如 图 5- 4 所 示 ： 1.） 凸凹模 长度 Hta 计算 Hta 等于凸模固定板 厚度 321 HH零件高度推件板厚度+H Hta=(15+12+7)mm=35mm 2.）凸凹模 壁厚校核 查 表:正装复 合模凸凹模最小壁厚 min h=10mm 此设计中: h=（102-84-11） 1 2 =3.5 min h 所以满足最小 壁厚 h min h的要求， 按图设计的 凸凹模符合要求。 河南科技大学毕业设计（论文） 20 图 5-4 拉 深 凸 模 尺 寸 结 构 图 5.6 凸凹模固定板尺寸凸凹模固定板尺寸 凸凹模固定板 形状如图 5-5 所示为矩形，厚度为 15mm 河南科技大学毕业设计（论文） 21 图 5-5 凸 凹 模 固 定 板 5.7 垫板结构与设计 条件： 冲 裁 时，如 果凸模 的端 部对模 座的压 应力 超过模 座材 料 的 许 用压 应力， 这 时需要在 凸模端 部 与模座之 间加上 一 块强度较高 的 垫 板。即下列 情况 需要加垫板： yy (5.4) 式中 y-凸模端面的压应力，MPa，数值为 P A y - 模 座 材 料 许 用 压 应 力 ， 数 值 为 铸 铁 时 为 100MPa，钢为 200MPa P-冲裁力 A-凸模上断面面 积, 2 mm ,圆形凸模 A= 4 2 D ， D-凸模上端面直径 垫板的形状与 凸模固定板一致，一般为圆形或方形，垫板厚度一 般 为 3-10mm，材料 常用 T7 或 T8 工具钢，热处理硬度为 48-52 HRC， 河南科技大学毕业设计（论文） 22 垫 板 淬应后两面应磨平，表面粗糙度 aR 0.32-0.63 下 面 校核 一下 上下模板 与凸模和凸凹模之间是否需要垫板 （1）冲孔凸模与 上模板之间 F= 4 2 D = 2 64 64 P 孔=242960N 代入式： y= P F = 4 64 2429 2 =65MPa 结 论 ： 若上模板采用 铸铁 材 料， y =100MPa，则y y ,不需要垫板 ； 反 之 ，若采用 钢制财力材料， y =200MPa，y y ,不应加垫板， 本 设 计上模板采用 铸铁 材料，应加垫板。 （2）凸凹模与 下模板之间 已 知 D=102，所 以 F= 4 2 D = 2 102 4 =8167.14 2 mm P=P 冲+P 落=242960+413120+125280=781360N=781.36KN 所 以 y= P F = 781360 8167.14 =95Mpa 结 论 ： 若些模板采用 铸铁 材料， y =100MPa，则y y ，应加垫板， 若 采 用钢制垫板， y =200MPa，y y ,不应加垫板，本设计上 模 板 采 用铸铁 材料， 应加垫板。 5.8 卸料版的设计 （1） 卸料装置的设计 卸 料 装 置 采 用 弹 性 卸 料 板 作 为 弹 性 元 件 把 落 料 凹 模 废 料 从 凸 凹 模 上 推下来 ，其机构及 尺寸如图 5-6 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 23 图 5-6 弹 性 卸 料 板 卸料版取图示的矩 形卸 料版，长度和 宽度及厚度视情况 而定，厚 度 取 Hx=10mm，卸料版材料选用 A3 或 A5 钢，不用热处理淬硬。 （2） 卸料 版上 的成型 孔设计 取弹压卸料版与凸模的双面间隙为 0.1-0.3mm，所以卸料版与凸 模 装 配的成型孔尺寸为 Dx=Dt+C=38+0.3=38.3mm 式中 Dt-落料凸模刃口尺寸 C-弹压卸料版与凸模的双面间隙 河南科技大学毕业设计（论文） 24 第六章 （第一工序）冲压模结构设计 6.1 模具结构草图 构思模具草图时，应着重理解以下方面的问题： 一、 择模具型式: 1、按照设备的装模空间，决定模具的闭合高度。 2、根据工作台或垫板形式、尺寸决定模具的形状或轮廓尺寸。 3、选择上、下模具形式。 4、选择模具的导向形式。 5、确定顶出，卸料装置形式。 6、决定凸、凹模和模座的固定方法。 7、模具的结构形式，应与生产纲领相适应，并符合所用设备的加工范 围。 二、 确定模具材料； 三、 模具操作和安全性考虑； 四、 轮廓尺寸； 五、 生产周期； 六、 论证； 七、 对已有的方案再次修正完善。 由于工件的变形，设计模具时应注意便于出模，考虑加工的方便。其模具的结构 图如图 6-1 所示，主要由上模座、下模座、冲孔凹模、冲孔凸模、弯曲凸模、弯曲凹 模、卸料板、导料板、固定板、垫板等零件组成 河南科技大学毕业设计（论文） 25 图 6-1（第一工序）落料-拉深正装复合冲压模装配图 1-上 模 座 2-卸 料 螺 钉 3-开 槽 圆 柱 头 螺 钉 4-模 柄 5-打 料 杆 6-定 位 销 钉 7-导 柱 8-导 套 9-凸 凹 模 固 定 板 10-凸 凹 模 11-固 定 螺 钉 12-导 料 板 13-推 件 块 14-下 模 座 15-推 杆 16-上 模 固 定 螺 钉 17-下 模 固 定 螺 钉 18-凸 模 垫 板 19-凸 模 固 定 板 20-落 料 凹 模 21-拉 深 凸 模 22-弹 性 卸 料 板 6.2 模具类型的选择 实际生产中，冲压模具种类很多，结构型式各异，它们都有自身的特点 和使用范围。选择模具类型时，必须综合考虑冲压件的质量要求、生产批量 大小、冲压加工以及冲压设备情况、模具制造能力等生产条件后，再经过全 面的分析和比较，才能最终确定。由此可见，选择模具类型是一项技术性极 强的工作。它要求设计者不仅应对各类模具的性能、特点、使用范围有清楚 的了解，而且还应具备生产条件下灵活处理问题的能力，以使所选的模具类 型尽可能合理。 河南科技大学毕业设计（论文） 26 根据冲压件阀门罩壳冲 压零件的形状、尺寸、精度要求和生产批量及 生产条件，选择采用冲孔落料复合模。采用弹性卸料板卸料，而冲孔废料 则通过下模漏斗孔直接漏下，操作比较方便，采用中间导柱模架。 6.3 凸模的设计 6.3.1 凸模类型的选择 冲裁凸模的选择可根据冲模手册表 3-57，圆形凸模采用 A 型凸模，槽形 凸模采用直通式，具体形式可参考凸模的结构形式。 6.4 凹模的设计 凹模的形状和尺寸如图 6-2 所示： 图 6-2 凹模尺寸结构图 工件的形状比较简单，生产的批量大，因而凸凹模分开制作，可成批制 作，备用模具具有互换性。 河南科技大学毕业设计（论文） 27 6.5 定位、卸料及压料零件的设计 6.5.1 导正装置的设计 由于此工序加工零件为第一工序零件，根据第一工序零件图，本工序的 定位采用定位拉深凸模定位，此定位装置安装简便，基本无需维护，且定位 准确可靠，完全符合大批量生产的要求。 6.5.2 压料零件的设计 弹性卸料板在卸料的同时也起到压料的作用。 6.6 模架的选择 滑动导向模架结构型式如图 6-3 所示： 图 6-3 模架 6.7 导柱和导套 导柱和导套都加工方便，容易装配，是模具行业应用最广的导向装置。 导柱和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，常 用 20 号钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为 60-64HRC，渗碳层深度 (0.8-1.2)mm。 导柱：选用 A 型导柱，基本尺寸 d1=22mm，d 2=25mm, L=150mm。 其结构尺寸如图 6-4 所示，尺寸参数如表 6-1 河南科技大学毕业设计（论文） 28 图 6-4 导柱 表 6-1 中间导柱的规格 单位： （ ） d L 基 本 尺寸 极限偏差 )( 5 h )( 6 h 22 0 009 . 0 0 013 . 0 150 25 0 009 . 0 0 013 . 0 150 导套：基本尺寸 d1=22mm ，d2=25mm , D1=35 mm ,D2=38mm L=80mm ，H=33mm 导套结构尺寸如图 6-5，结构参数如表 6-2 表 6-2 中间导套的规格 单位： （ ） d D( 6 r) L H b a 基本 尺寸 极限 偏差 基本 尺寸 极限 偏差 H(6) H(7) 22 013 . 0 0 + 021 . 0 0 + 35 0 050 . 0 + 80 33 3 1 25 38 0 034 . 0 + 80 33 3 1 河南科技大学毕业设计（论文） 29 图 6-5 导套 6.8 连接与固定零件的设计 6.8.1 模柄的选用 模柄的选择可根据设计手册表 392，选择压入式模柄，采用模柄与上模 座压配合并用防转销钉防转。 根据所选择的压力机，其模柄孔尺寸为3065 mm 查3表 1047，选用压入式模柄，得参数： d=30 mm，D=75mm，D1=65 mm，H=855mm，h=20 mm， d1=8 mm， h1=8 mm 设计形状如图 6-6 示 河南科技大学毕业设计（论文） 30 图 6-6 模柄 6.8.2 凸模固定板的设计 凸模固定板主要用于小型凸模、凹模或凸凹模等工作零件的固定。凸模 固定板或凸凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上是一致的。凸模固定板 由 45 号钢制造。由于凸模的尺寸和外形，因此凸模固定板厚度取 35mm。 设计形状如图 6-7 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 31 图 6-7 凸模固定板 6.8.3 垫板的设计 垫板的作用，是为了平均分布模板所受的压应力。一般垫板都采用软钢 和铸铁，铸钢等材料，所以本模具中采用 45 钢凸模承压面的压应力按下式计 算：冲压手册式 3-44 压=P/A（6-1） 圆凸模时： 压4P/D 2 压（6-2） 式中 P-冲裁力（N） ； A-承压面的面积（mm 2） ； D-圆凸模承压面的直径（mm） ； 压-垫板的许用压应力（MPa） 一般垫板用 45 钢经淬火后磨平，淬火硬度一般为 44-48HRC；尺寸一般与 凸模固定板相同，尺寸为315mm 315mm 厚度为 8mm， （压-许用压应力查 手册表 3-62 为 137:167 MPa，所以取 150 MPa） 。则 冲孔圆形凸模对垫板 的压应力： 压=21879.52/3.14102=6966.615000 所以可选用此垫板。侧刃凸模对垫板的压应力： 压=27662.96/273.398=101.32150000 所以可选用此垫板。梯形凸模对垫板的压应力： = 压 31516/132=238.7515000 所以可选用此垫板。弯曲凸模对垫板的压应力： 压=49980/4200=11.9150000 所以可选用此垫板。冲侧边的压应力： = 压 54350.4/148=36.8150000 所以可选用此垫板。 所选垫板的形状和尺寸如图 6-8 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 32 图 6-8 垫板 6.8.4 螺钉、销钉的选用 螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准件选用即可。螺钉用于固定 模具零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销 钉，其中 M6M16mm 的螺钉和410mm 的销钉最为常用。 上模座 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1270 4 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1280 下模座 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1270 4 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1095 凹模 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1670 4 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1095 凹模 4 个螺钉 GB/T 70.1-2000 M16100 4 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1095 弯曲凸模 4 个螺钉 GB/T 70.1-2000 M10100 河南科技大学毕业设计（论文） 33 4 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1095 卸料板 4 个卸螺料钉： GB/T 70.1-2000 M1020 6.8.5 弹性零件的设计 （1）模具安装位置，拟选用 6 个弹簧，则每个弹簧的负荷为： 9157 1526() 6 F FN n = 卸 预 （2）查冲压手册表 10-1，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧为： d=8mm,D 2=35mm t=11.1 F2630 j= 20.7 j h = 规格 8 35 100 20.7 152612.01 2630 j h hFmm F = j 预预 （3）检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件： 12.012620.01hhh+=+= 预工作修模 20.07 20.01 j h = 所选弹簧合适 6.8.6 模具其它零件的结构尺寸计算 (1) 闭合高度 h模 下模座厚上模座厚凹模高度+下垫板厚+料厚+导料板厚+卸料 板厚+凸模固定板厚+上垫板厚+h30+30+15+35+10+15+10=150 根据设备负荷情况拟选用 100kN 压力机，该压力机最大闭合高度 360mm， 最小闭合高度为 220mm，由冲压手册表 93 查得。 模具闭合高度满足 maxmin 510hhh+ 模 故认为是合适的。 （2）上模座弹簧沉孔深度 h1 所选 101210 型号弹簧总长 L 0=10mm，取预压量为 4.03 mm。卸料板 厚度为 10mm，上模座的弹簧沉孔深 h1为 3mm mmh03.17303.410 1 =+= （3）上模座的卸料螺钉沉孔深度 h 2 h 2卸料板工作行程7 取 h 210mm（留 4mm 安全空隙,若凸凹模修磨量超过 10mm 时,尚需相应加深 卸料螺钉沉孔深度） 。 （4）卸料螺钉长度 L1 575 1 +=L=17 mm 式中 10mm 为卸料板厚度 。 河南科技大学毕业设计（论文） 34 第七章 模具的动作过程 本工序模的动作过程是：将条料经导料板送入导料板之间的长条形槽中， 由活动挡料销对型材板料进行定位，使板料平放在落料凹模平面上，并靠槽 的一侧，压力机带着上模下行，凸 凹模下表面首先接触板料，并与顶件块一 起压住条料，先落料，后拉深;当拉深结束后，上模上行，落料后的废料由弹 性卸料板从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上活动横梁通过打料杆 从凸凹模中刚性打下，或通过推件块推出，最终使工件、落料废料位于落料 凹模平面上，用手工将工件取走、清除废料后，进行下一次循环生产。 此模具结构紧凑，装、拆、修磨方便，操作简便，安全可行，生产效率 较高。 河南科技大学毕业设计（论文） 35 第二工序冲孔落料倒装复合模 第八章 第二工序（冲孔-落料）倒装复合模结构设计 8.1 冲压件工艺性分析： 根据图 8-1 第二 工序零件图： 图 8-1 第 二 工 序 零 件 图 为提高生产 效率 ，该模具为第二工序模具，首先确定为复合模结 构，根据最 终零件图 需确定冲孔与弯曲工 艺的先后顺序。最后确定为 落 料 弯曲 复合模，还是落料冲孔 复合模。 8.2 冲压工艺方案的确定 根据零件图 在弯曲相邻处有一冲孔， 为保证冲孔的形状 和尺寸符 河南科技大学毕业设计（论文） 36 合 要 求，应首先判断，冲孔 和弯曲工 序的先后顺序： 假 设 先冲孔后弯曲， 验证如下：求弯曲件孔边距的最小 值 查 冷冲模设计 P129-130 如图 8-2 示： 图 8-2