毕业设计（论文）-阀门罩壳冲压模具设计（全套图纸）.doc

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 1.11.1 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。 1.2 产品尺寸精度，粗糙度，断面质量分析 河南科技大学毕业设计（论文） 2 （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 ，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m 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。 （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， 河南科技大学毕业设计（论文） 4 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（落料第一工序（落料拉深复合模）模具结构形式的确定拉深复合模）模具结构形式的确定 3.13.1 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。 3.23.2 定位装置的设计 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。 河南科技大学毕业设计（论文） 6 （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 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 :=143mm 闭 H 河南科技大学毕业设计（论文） 7 模具闭合高度满足 Hmin+10H 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： 图4-1冲压零件图 4.1 毛坯尺寸计算 河南科技大学毕业设计（论文） 8 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 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： A = （4-1） 1 4 2 1 D A 为第一次拉深（带凸缘）表面积 1 -拉深毛坯直径 1 D 得：（4-2） 22 2 41 44 . 3 4rdHddD 其中=9-20.6=7.8mm ，=3.5+t=3.5+0.3=3.8mm ， H=1mm ， 由 4 d 2 d r=R=0.3mm A=（7.87.8+43.81-3.440.33.8） 1 4 2 1 D 4 =72.1184 4 2 mm 查现代冷冲压工艺与模具设计基础实例查5-3 p 修边余量 157R 凸缘直径 =7.8mm 相对直径=1.2 查得 取1.2 4 ddt d dt R 所以修边余量公式为 : =【(+2R) - 】（4-3） 1 修 A 4 t d 2 t d 2 所以：=【(+2R) - 】=(4R +4R) 1 修 A 4 t d 2 t d 2 4 2 t d =(4 1.21.2+41.27.8)= 43.2 1 修 A 4 4 2 mm 第（II）部分毛坯尺寸计算 河南科技大学毕业设计（论文） 9 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： =(4-4) 2 A 4 2 2 D = () 2 A 4 224 44 . 3 4rddd 其中:=15mm ,=9+t=9+0.3=9.3mm ,H=7-1=6mm ,r=R=0.6mm 4 d 2 d =(15 15+49.36-3.440.69.3)= 430 2 A 4 4 2 mm 查现代冷冲压工艺与模具设计基础实例表5-3 修边余量 157 p R 凸缘直径 =15 mm ,相对直径=15/9.3=1.6129 4 ddt d dt 查得 取1.2=1.4mm R 由修边余量公式（ 4.3） A修=(+2R) - =(4R +4R)=（4 1.415+41.41.4）= 2 4 t d 2 t d 2 4 2 t d 4 92 4 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 = ，其中 ：mm 3 A 4 2 1 t d8 . 7 1 t d = =45 3 A 4 2 1 t d 4 2 mm 由零件图：A=A+ +A修- ，即 1 1 修 A 2 A 23 A =(72+44+430+92-44) 4 2 D 4 河南科技大学毕业设计（论文） 10 =592D=25mm 4 2 D 4 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 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 和圆 1 L 弧部分 2 L 即：L=+(4-6) 1 L 2 L 180 如零件图： =3.7mm , =1.7mm , =90 , =0.396mm 1 L 2 L L=3.7+1.7+/20.396=6.03mm 弯曲部分毛坯总长度： L=2L =6.032=12.06mm Z 至此，毛坯料为圆形其直径为 =D+L=25+12.06=37.06 取38mm 毛坯图如图4-2所示 ： 毛 D 河南科技大学毕业设计（论文） 11 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 =38mm 毛 D 有冲裁力计算公式 : (4-7)tKL落 罗 P 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 FFK 卸 = 推 FFK 推 = 顶 FFK 顶 , ,分别为 ：卸料力 ，推件力 ，顶顶件力 卸 K 推 K 顶 K 查实用冲压工艺及模具设计 表3-7 137 P = = =0.05 卸 K 推 K 顶 K = n F =40.052246.4N=449.28N 取=450 N 推 F 推 K 推 F 河南科技大学毕业设计（论文） 12 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 )： =0.052246.4N =112.3N 取113N 卸 F =0.052246.4N =112.3N 取113N 顶 F 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5 , 4 查标准公差表得： T I T I 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 落料模刃口尺寸为： Dd=(Dmax-x) （4-8） d 0 Dd =(D- x) =（38-0.50.1）=37.95mm d 0 d 0 011 . 0 0 Dp=(Dd-Zmin) （4-9） 0 p Dp =(37.95-0.01)=37.94mm 0 007 . 0 0 007 . 0 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。 河南科技大学毕业设计（论文） 13 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： （4-10） n n D hhh. 21 n d h 式中：为个阶梯的高度（mm） 321 ,hhh 为最小阶梯直径（mm） n d 为直径为的圆筒形件第一次拉深时的最大相对高度（mm） n d h n d 查实用冲压工艺及模具设计 表5-11 136 p 左边=1.7 对应的即使取表中的最大值也不能满足式（4-11） n d hh 21 d 凸 d 式（4-10）不成立，需多次拉深。 4.4.24.4.2 多次拉深方法的确定 根据零件图：/ =3.5/9=0.39 n d 1n d 12/d d /d=2.3 凸 d 由以上查实用冲压工艺及模具设计 表5-10 首次最大极限拉深系数 m=0.42134P / m n d 1n d 按凸缘圆筒件的拉深进行，先拉小直径，再拉大直径。 2 d 1 d 4.4.34.4.3 小直径小直径的拉深的拉深 2 d 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 =0.33 ，H/d=1/3.50.29 11/d H H/d 即可以一次拉深成形 11/d H 4.4.44.4.4 大直径的拉深 1 d 按带凸缘圆筒件的拉深进行计算：根据毛坯尺寸计算过程：=31.80mm 凸 d /=31.8/10.2=3.2 凸 d 1 d 查实用冲压工艺及模具设计 表5-10 得=0.32（1-0.04）=0.30134P 1 m =10.2/31.8=0.32 总 m 1 m 河南科技大学毕业设计（论文） 14 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=0.300.6 1 m 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 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 K=1.00 141 p d拉深凸模直径（ mm） d=9mm t材料厚度（ mm） t=0.3mm -材料的抗拉强度： 查有色金属手册 1060铝合金 =69MPa b b 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：1.5（） 机 F 拉料落料 FF 1.5（2246+585）=8775N 机 F 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： 河南科技大学毕业设计（论文） 15 表 41 压力机结构参数 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） JB23-101004514535130180 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 河南科技大学毕业设计（论文） 16 24037035170306535 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 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： 河南科技大学毕业设计（论文） 17 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 ： =（5.1）其中， D 凹 rt )d-D8 . 0（ 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=2.51mm 1 R3 . 0)8 . 3 6 . 36(8 . 0 2 R =2.3mm3 . 0)6 . 9 6 . 36(8 . 0 3 R 结合R值在不产生起皱的前提下 越大越好 ， 凹 r 取=mm ,=4.5mm 1 R5 . 3 2 R 3 R 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 应等于零件的内圆半径，根据零件图 凸 r ，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 河南科技大学毕业设计（论文） 18 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： (5.2) d D 0max )75 . 0 D（ 凹 (5.3) 0 max )75 . 0 D P ZD （ 凸 Dmax 零件外形最大尺寸 零件公差 凸凹模的制造公差 dp , 取凸凹模公差为 IT10级 ，按凹模零件图尺寸， 其基本尺寸 : mm ,mm 5 . 3 1 d9 2 d 查标准公差表得 : 对应 =0.02 mm ,=0.01 mm 1 d 1 d 1 p 对应 =0.03 mm , =0.02 mm 2 d 2 d 2 p 凹模尺寸由：公式 :(4.12) 查标准公差表：基本尺寸公差如下： d D 0max )75 . 0 D（ 凹 mm , =0.3 ;mm , =0.43 0 3 . 01 1 . 4 d 0 43 . 0 2 2 . 10 d =3.875mm 02 . 0 0 1 3 . 075 . 0 1 . 4 ）（ 凹 D 02 . 0 0 =9.875mm 02 . 0 0 2 43 . 0 75 . 0 2 . 10D ）（ 凹 03 . 0 0 =mm 0 01 . 0 max1 1 )98 . 1 3 . 075 . 0 1 . 4()75 . 0 DD Z（ 凸 0 01 . 0 895 . 1 =7.8975mm 0 02 . 0 2max 2 )98 . 1 43 . 0 75 . 0 2 . 10()75 . 0 D ZD（ 凸 0 02 . 0 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 河南科技大学毕业设计（论文） 19 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=10mm min h 此设计中: h=（102-84-11）=3.5 1 2 min h 所以满足最小壁厚 h的要求，按图设计的凸凹模符合要求。 min h 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 -模座材料许用压应力，数值为铸铁时为 100MPa，钢为 y 200MPa P-冲裁力 A-凸模上断面面积, ,圆形凸模 A=， 2 mm 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，垫板淬应后两面应 河南科技大学毕业设计（论文） 22 磨平，表面粗糙度0.32-0.63 aR 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=65MPa P F 4 64 2429 2 结论： 若上模板采用铸铁材料，=100MPa，则y,不需要垫板；反之，若 y y 采用钢制财力材料，=200MPa，y ,不应加垫板，本设计上模板采用 y y 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=8167.14 4 2 D 2 102 4 2 mm P=P 冲+P 落=242960+413120+125280=781360N=781.36KN 所以 y= =95Mpa P F 781360 8167.14 结论： 若些模板采用铸铁材料，=100MPa，则y，应加垫板，若采用钢 y y 制垫板，=200MPa，y ,不应加垫板，本设计上模板采用铸铁材料， y y 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。 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， 河南科技大学毕业设计（论文） 26 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。 6.5 定位、卸料及压料零件的设计 河南科技大学毕业设计（论文） 27 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 6.76.7 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 d =22mm，d =25mm, L=150mm。 12 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 极限偏差基本 尺寸)( 5 h)( 6 h L 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 极限 偏差 基本 尺寸 H(6)H(7) 基本 尺寸 极限 偏差 LHba 2235 0 050 . 0 803331 25 013 . 0 0 021 . 0 0 38 0 034 . 0 803331 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，D =65 mm，H=855mm，h=20 mm， 1 d =8 mm， h =8 mm 11 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 =P/A（6-1） 压 圆凸模时： 4P/D2（6-2） 压压 式中 P-冲裁力（ N） ； A-承压面的面积（ mm2） ； D-圆凸模承压面的直径（ mm） ； -垫板的许用压应力（ MPa） 压 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，尺寸为厚度为8mm， （-许用压应力查手册表 3-62为137167 315mm 315mm 压: MPa，所以取150 MPa） 。则 冲孔圆形凸模对垫板的压应力： =21879.52/3.14102=6966.615000 压 所以可选用此垫板。侧刃凸模对垫板的压应力： =27662.96/273.398=101.32150000 压 所以可选用此垫板。梯形凸模对垫板的压应力： 31516/132=238.7515000 压 所以可选用此垫板。弯曲凸模对垫板的压应力： =49980/4200=11.9150000 压 所以可选用此垫板。冲侧边的压应力： 54350.4/148=36.8150000 压 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 =35mm 2 t=11.1 F 规格2630 j 20.7 j h 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 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 h模 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max min 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 =10mm，取预压量为 4.03 mm。卸料板厚度为 10mm， 0 上模座的弹簧沉孔深 h 为3mm 1 mmh03.17303.410 1 （3）上模座的卸料螺钉沉孔深度 h2 h 卸料板工作行程 7 2 取h 10mm（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 2 深度） 。 （4）卸料螺钉长度 L1 =17 mm575 1 L 式中10mm为卸料板厚度 。 第七章 模具的动作过程 河南科技大学毕业设计（论文） 34 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。 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 河南科技大学毕业设计（论文） 35 8.18.1 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 河南科技大学毕业设计（论文） 36 如图 8-2 示： 图 8-2 最小弯边距结构尺寸示意图 带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔的形状会发生畸变， 因此，孔边到弯曲半径中心的距离 L 要保证：t0.5mm.刚性卸料板的选用条件，故选用弹性卸料tt 板，其优点为实用冲压工艺及模具设计P60。弹性卸料板结构图如图 8-3: 河南科技大学毕业设计（论文） 40 图 8-3 弹性卸料板尺寸结构图 出件方式为利用由打料杆，推件板组成的刚性推件装置推出。 第二工序冲孔落料模具总装配图如图 8-4： 河南科技大学毕业设计（论文） 41 图 8-4 第二工序冲孔落料模具总装配图 1-上模板 2-卸料螺钉 3-开槽圆柱头螺钉 4-模柄 5-打料杆 6-上模定位销钉 7-导柱 8-导套 9-凸模垫板 10-凸模固定板 11-落料凹模 12-弹性卸料版 13-凸凹模 14-下模板 15-下模定位销钉 16-上模固定螺钉 17-定位拉深凸模 18-下模固定螺 钉 19-定位拉深凸模垫板 20-卸料弹簧 21-推件块 22-冲孔凸模 8.8 主要零部件设计 8.8.1） 工作零件的设计 由于工作形简单对称，所以模具的工作零件均为整体结构，落料凹模，和凸 凹模的结构如图 8-5 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 42 图 8-5 落料凹模结构图 凸凹模的尺寸结构如图 8-6 所示： 河南科技大学毕业设计（论文） 43 图 8-6 凸凹模的尺寸结构图 图 3 所示凸凹模因为型孔较多，为了防止淬火变形，除了采用工作不分局部 淬火（58-62HRC）外，材料也使用变形小的 CrWMn 模具钢。 8.8.2 模架及其他零部件选用 1.） 模架的选择 因为本模架为第二工序模具，为完成第一工序模具加工出零件的再次成型加 工，故模架同第一工序模架。 2.） 联接定位装置选用 卸料板不但起卸料作用还起凸凹模的导向作用，用凸凹模外形边缘按 配合制造，卸料板厚度，取6/7 hH 凹 HH) 18 . 0(mmH12 3.) 压边装置的确定 压边装置由合模冲载时上模下行，设计成弹性卸料板与安装在凹模型孔内的推件 河南科技大学毕业设计（论文） 44 板分别高出凸凹模和落料凹模的工作面约为 0.5-1mm,先将条料压紧，提供压边力。 故无需压边装置设计。 顶件块（压边、卸件） ，其压力由标准缓冲器提供。 4.） 模具的装配 选凸凹模为基准，先装上模，再装下模，装配后应保证间隙均匀，弹性卸 料板与安装在凹模型孔内的推件板分别高出凸凹模和落料凹模的工作面 0.5-1mm. 保证冲孔落料前将条料压紧。 5.） 推件杆的选用 查冷冲压模具主要零部件标准件表 1952。顶杆 选用顶杆尺寸为：顶杆: GB2867.38155 6 d 推杆结构图如图 8-7： 图 8-7 推件杆的尺寸及结构 8.9 模具的动作过程： 凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。模具工作时，此工序 加工零件（第一工序零件）首先放在定位拉深凸模上进行定位。冲裁时，上模向 下运动，因弹性卸料板与安装在凹模型孔内的推件块分别高出凸凹模和落料凹模 工作面约 0.5mm，故首先将条料压紧。上模继续下行，同时完成冲孔和落料。冲 孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，开模后留在落料凹模内工件由推件块 从凹模内推出。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。 第三工序 弯曲模结构