毕业设计（论文）-门窗插销连接件模具设计.doc

天津科技大学2012届本科生毕业设计第一章 概述冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。第一节 毕业设计的目的、内容和要求一、毕业设计目的：毕业设计是学生在学完大学4年本科课程之后，在毕业实习的基础上，对自身进行工程设计的综合训练，其目的是：1、总结、检查自身在校期间所获得全部理论和实践知识，通过毕业设计使之巩固、扩大和系统化。2、培养自身理论联系实际和独立解决工程实际问题的能力。3、培养自身严肃认真、实事求是的科学态度和正确、严谨的设计思想。4、提高自身的文献检索、课题调研的能力。5、提高自身设计、计算和绘图的技能以及编写技术文献的能力。6、提高自身在设计过程中发现问题并解决问题的能力。二、毕业设计内容：门窗插销连接件模具设计，门窗插销连接件属于小型金属制件，适宜采用多工位连续模生产，首先分析制件的工艺性，确定工艺方案，此制件主要成型的工艺为弯曲和拉深，分离的工艺有落料和冲孔，其中有小孔的冲裁。此外合理选择安排工步的顺序也十分重要，应尽量避免后一步对于前一步的影响。然后构思模具框架，确定模具形式，选择模具结构，模具可为多工位级进模，简单模或复合模。若为级进模合理选择定距和送料方式。设计分为以下几个步骤： 1、前期准备：包括查阅资料，对零件进行测绘。 2、对零件进行工艺性分析，初选设备：包括制件的精度，制件的结构难易程度，以及初选压力机 3、确定模具方案，绘制草图：综合考虑制件批量，精度等要求，确定模具形式，导向方式等 4、进行相关计算：根据草图来计算选用各个零部件 5、绘制正式图：修改草图，画出正式图 6、拆画零件图 7、完成说明书在设计中运用类比法，参考已有的模具设计和典型结构并结合我在实习中所见到的模具，设计出一套完整的符合要求的模具。三、毕业设计要求：1、结合所设计课题，认真查阅相关中、外文科技文献。2、全面分析、理解模具设计过程，提出最终优化设计方案。具体包括：零件尺寸设计、工艺分析（零件形状、尺寸、12级精度、中批量、材料45钢等）、工艺方案优化、模具结构选择、工艺计算与校合、模具及辅助结构设计、典型或关键部件制造工艺、外围设备配置、安全使用注意事项等诸多方面。3、按照学校以及机械工程学院针对毕业设计所制定的相关规章制度、工作量严格要求，认真完成毕业设计。4、熟练掌握计算机绘图；说明书语言流畅、表达准确。5、设计图纸折合为A0号图纸不少于三张，其中，手工绘制的A0号图纸一张。6、按照学校规定的格式和内容编写出说明书，字数不少于两万字；参考文献15篇以上，其中，外文文献不少于3篇。7、翻译与毕业设计相关的外文文献，译文字数不少于五千汉字。8、完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。9、填写零件制造工艺卡。第二节 设计任务一、设计题目 插销连接件冲压模具设计 二、材料 45#三、厚度 1mm四、技术要求 1、制造精度等级为IT12，表面光滑无毛刺。 2、要求大批量生产。五、工件图图1-1 制件图第二章 零件的工艺性分析第一节 冲裁工艺性分析一、零件冲裁工艺性由零件图，对冲压件的形状、尺寸、精度要求、材料性能进行分析。工艺分析就是对产品的的冲压工艺方案进行技术和经济上的可行性论证，确定冲压工艺性的好坏。凡冲压工艺性不好的，可会产品设计人员，在保证产品使用要求的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。二、冲裁的工艺性分析（一）制件材料性能本零件采用1mm的45#料带冲压而成。工件由图1-1可以看出,该零件外形尺寸不大,但外形复杂，挂钩处外形小且精度要求较高 ,属于中小型冲压件。零件冲裁成形的难点在于冲压出精度要求较高的挂钩,一次冲裁很难完成,因此工序的合理分布和冲模结构设计,将成为零件能否顺利成形的关键。由于该零件有3个孔，而且有直线组成的不规则轮廓外形。表2-1 制件材料的力学性能 材料名称牌号抗剪强度抗拉强度伸长率屈服点普通碳素钢45#40060016400（二）精度等级1、尺寸精度。冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT10IT12级，采用较高精度的复合模可达到IT8IT9级。如无特殊要求，落料件的尺寸精度要比冲孔低一级。由零件图可知，工件的结构特点为：尺寸小，精度要求较高，板料薄，中批量生产,故对于该制件，精度为IT12。2、冲裁件的表面粗糙度。冲裁件的表面粗糙度主要取决于切断面的光亮带，冲压工艺与模具设计P35表2-3，由于该制件t=1mm,因此Ra=3.2。（三）形状1、形状和尺寸（1） 制件的形状不规则，排样时废料少，工件展开配料对称。（2） 制件内外形转角处无尖锐的倾角，各直线或曲线的连接处均满足圆角R0.25t=0.1mm。（3） 制件没有过长的旋臂和过窄的凹槽。（4） 制件需冲出较小的孔，根据表2-2查得冲孔最小尺寸，制件最小孔为3mm，故冲孔尺寸满足冲裁要求。第二节 弯曲的工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲工件的形状、尺寸、精度要求、材料选用以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计，简化弯曲工艺过程和提高生产率，避免各种弯曲缺陷使之易于成形，提高材料利用率和降低成本。弯曲的工艺性分析由图可知工件的弯曲特点：弯曲部分比较多，而且精度要求一般，选取材料，其塑性和韧性高，有良好的冲压，弯曲性能。（一）弯曲半径 弯曲件的弯曲半径 弯曲件变形区的变形程度受最小弯曲系数K的限制（弯曲系数K=r/t, r弯曲半径，t材料的厚度），弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径r minx ，否则会在外表面产生弯曲裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。查得最小弯曲半径见表2-3。表2-3 最小弯曲半径r minx /t材料退火状态冷作、硬化状态弯曲线的位置垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维45#0.1t0.5t0.5t1.0t 注：t为材料厚度，单位为mm。 由表2-3可知Q235钢最小弯曲半径为r=1t=1mm，小于工件所需的最小弯曲半径1mm，故满足要求。（二）弯曲件直边高度弯曲件的直边高度：为便于成形，弯曲件的直边高度H必须大于2倍的材料厚度，即H =2t=0.8mm，全部满足要求。（三）其他弯曲工艺1、制件的弯曲线不在零件宽度的突变处，满足冲裁要求。2、由于制件上没有适合孔作为起定位作用的工艺孔，因此在设计排样时需要设计工艺孔来作导正销孔。综上所述，根据工件的特点，经分析适合采用冲压模具加工。在确定工艺方案和设计模具的时候应注意满足以下条件：（1）工艺方案和模具的结构应保证制件要求的尺寸和位置精度。（2）模具的制造精度和导向精度应适应冲裁件厚度薄、模具间隙小的特点。（3）制件有较大弯曲的部分，出件困难，应设计合理方案。第三章 零件的加工工艺方案第一节 工艺方案的拟定冲裁工序可分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。(1) 单工序模在一副模具中完成只完成一种工序的冲模，如落料模，冲孔模，拉深模等结构较为简单，生产效率不高，一般适用于小批量生产。(2) 复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的模，在一副冲模中一次定位可以同时完成几个工序。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大大减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，劳动生产效率高。(3) 连续模是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模，在冲裁过程中，条料在模具中依次在不同的工序位置上，分别完成冲件所要求的工序，除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个(或几个)冲裁件。 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次分以上。多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件从零件图可看出，该零件包括冲孔、多次冲裁外形和落料等基本工序，可以采用以下三种工艺方案：(1) 先落料，再冲孔，再冲外形采用三副单工序模生产。(2) 落料冲外形复合冲压，再冲孔采用一复合模一单工序生产。(3) 冲孔、冲外形和落料连续冲压，采用级进模生产。第二节 确定工艺方案一、冲压工艺方案的确定对以上三种工艺方案进行分析比较：方案一：模具结构简单，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁模或级进冲裁模方式。方案二：复合模定位精度高并且满足大批量生产的要求，仍然需要一副复合模和一副单工序模，成本较高。同时需要考虑提高劳动效率和节约人力成本，该工件并不适合用复合模加工。方案三：级进模本身能满足大批量生产，而且生产效率最高，也能够自动进料，节约人力。由于工件精度为IT12级，符合级进模加工工件的精度要求。综上所述，最后确定用级进冲裁方式进行生产。 根据上述原则，对上面的各道基本工序做不同的组合，排出顺序，得出具体的工艺方案：工件由十道工序冲压成形，由于要实现自动进料，要先在第一工序安排冲定位孔。工序一：冲定位孔，侧刃，用于自动进料定位；工序二：冲两个O形孔；工序三：冲上方异形部分；工序四：第一次弯曲；工序五：空工位；工序六：头部90弯曲和冲边工序七：勾形部位成型工序八：第三次侧面弯曲成型工序九：空工位工序十：切断载体落料第四章 模具工艺计算第一节 排样方式选择一、排样原则在一幅级进模里，因冲的制件不同，各工位就有不同的冲压工序，每个工位的冲压性质都须遵循一定的规则，如果违背就冲不出合格的制件，所以必须设计好。排样是模具结构设计的主要依据，排样图的好坏，直接关系到模具的设计。级进弯曲是指弯曲件采用级进模在多个工位上分步弯曲成形的一种冲压方 法。由于在冲压过程中，毛坯始终在长长的条料上进行，所以级进弯曲除了遵守多道单工序模弯曲变形规律之外，其万曲工序往往比单工序模要增多一些，使级进模结构变得较为复杂。级进弯曲模一般由冲裁工序和弯曲工序组成。冲裁工序在开始的几个工位二合最后，弯曲工序后面工位。冲裁工序在级进冲压过程中，担当切除弯曲件展开外形之外的多余部分料、加工出必要载体和供定距用导正销孔、弯曲后冲孔和分离制件等。在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。无论时采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法又有直排，斜排，对排。可以根据不同的冲裁件形状加以选用。 搭边：排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺余料称为搭边。A 搭边的作用1. 起起补偿条料的剪裁误差、送料步距误差，以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的松辽歪斜误差的作用2. 使凸、凹模刃口双边受力。由于搭边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁。受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工作断面质量都能提高3. 对于利用搭边拉条料的自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。B 搭边的数值搭边过大，浪费材料。搭边过小，起不到上述应有的作用，过小的搭边还可能被拉入凸模和凹模的间隙，使模具容易磨损，甚至损坏模具刃口。搭边的合理数值就是保证冲裁件质量，保证模具较长寿命、保证自动送料时步被拉弯拉断条件下允许的最小值。搭边值通常由经验确定，表2-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表2-1 搭边a和a1数值材料厚度圆件及r2t的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表2-1给出了钢（WC0.05%0.25%）的搭边值。对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：钢（WC0.3%0.45%） 0.9钢（WC0.5%0.65%） 0.8搭边值由查表得：最小工件间搭边a=0.8mm，侧面搭边=1.0mm为保证工件质量，这里取搭边值：工件间搭边a=2.7mm，侧面搭边=4mm 计算步距、条料宽度和材料利用率：选定排样方法和确定搭边值之后，就要计算送料步距和条料宽度，这样才能画出排样图。第二节 确定排样方案 比较分析各方案的优缺点;方案一：图4-1 排样图方案二：图4-2 排样图方案三：图4-3 排样图采用第一种方案，从排样图中可以看出，这种排样，冲压时工序比较简单明了，有利于模具的安装与拆卸，能够很好的利用搭边值来设计冲裁时所需要用作导正的工艺孔，材料的利用率较高。采用第二种方案，是竖排，材料利用率较低，由于制件为弯曲件，在连续冲裁中连接带不好设计，有些工步会与要弯曲的外形部分发生干涉。所以不予采用。采用第三种方案，根据排样图它是一种对排，则凸、凹模制造和安装时都有一定的角度，给模具加工和装配带来了一定的困难，不予采用。相对而言，方案一和方案二在模具制造、整修时比较简单。综上所述，经过三种排样方案的分析与比较，采用第一种排样方案是比较合理的。根据上面所述，得出下面的排样图图4-4 排样图第三节 排样的设计计算一、送料步距A条料在模具上每次送进的距离成为送料步距（简称步距或进距）。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。二、条料宽度B条料式由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时得公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值。条料在模具上送进时一般都有导向，当是使用导料板导向而无测压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。条料宽度B得计算应保证在这二种误差得影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧边之间有一定得搭边值。当用手将条料紧贴搭边导料板时，条料宽度按下式计算： 零件展开后弯曲尺寸件长、为标注在外侧的弯曲件尺寸C为弯曲时纤维伸长的修正系数在此取c=1.5 式中：L冲裁件与送料方向垂直得最大尺寸冲裁件与条料侧边之间的搭边板料剪裁时得下偏差考虑到料带两边需冲定位孔，应选取宽度为56mm料带。三、材料的利用率式中:-材料的利用率 A-一个步距内的工件的实际面积 S-送料步距 B-条料宽度经由PEO/E对材料，排样分析可得如图结果：图4-5 材料利用率分析第四节 模具压力中心的计算 冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳的工作，中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相垂合。计算压力中心时，画出图。在图3-33中将XOY坐标建立在图的对称中心线上。根据图分析，因为工件图形对称，故落料时F1的压力中心在O1点上；冲孔时F2的压力中心在O2上。求合力压力中心按式 经过PRO/E条料压力中心分析计算可得如图4-3结果图4-3 压力中心第五节 冲裁力、弯曲力和拉深力的计算 冲裁力 （4-1）为材料的抗拉强度，45#材料的取500MPt为材料厚度t=1mmL为冲裁周长第一工位中冲4个1.52定位孔及侧刃废料，L=71.4mm，F=35.7KN;第二工位中 L=37.12mm，F=18.56KN;第三工位中L=90mm，F=45KN;第十工位中 L=60mm,F=30KN。用模具弯曲时，若在弯曲的最后阶段不对工件圆角及直边进行矫正，则为自由弯曲。从制件的工艺性分析可知，这里的弯曲全为自由弯曲，其自由弯曲的计算公式如下：V形弯曲：F=（0.6kbt2b）/ ( r + t ) （4-2）U形弯曲：F=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) （4-3）式中 F自由弯曲力，单位是N； b弯曲件的宽度，单位是mm； r弯曲半径（等于凸模圆角半径），单位mm； k系数，一般取1.3； b材料抗拉强度，单位是MPa，b =500MPa；t材料的厚度，单位为mm；第4，6,7道弯曲工序 由已知b =20mm , t =1mm , b=500MPa得 F1 =（0.6kbt2b）/ ( r + t )=2.6KN F2=（0.6kbt2b）/ ( r + t ) =1.3KNF3=（0.6kbt2b）/ ( r + t )=1KN总的弯曲力F= F1+F2+F3=5.2KN四、总力的计算：F=F冲+F卸+F弯=142.4KN第六节 凸凹模刃口尺寸的计算 一、刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙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，使落下的料和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的尺寸。 2在尺量与使用中，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，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。 2考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，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，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，也能冲出合格的制件。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），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“如体”原则标注单项公差，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。二、刃口尺寸的计算凸、凹模加工方法一般分为两种：凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工法。当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准件完全加工完才进行。按配做法制模的加工顺序，落料时先加工凹模，配做凸模；冲孔时先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度较低，特别是板料较薄时，基准件的公差值较大，而配做件允许的公差值要小得多。这说明基准件加工较容易，而配做件加工较难。由于现在凹模基本上都采用线切割方法加工，精度可达0.010.02mm，而凸模因结构形式不同有多种加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情况下，凹模型孔一般都能采用线切割方法一次加工出来。因此，对于常用的冲裁模，选择凹模为配做件，加工比较方便。选择凹模为配做件，对于冲孔，按前述方法计算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作图上进行标注。而对于落料，则需要将计算的凹模刃口尺寸换算为凸模刃口尺寸后，再进行标注，由先制凹模改为先制凸模。查冲压工艺及模具设计中表2-6,知 =0.17mm,=0.20mm， 凹模按照冲孔凸模、落料凸模的实际尺寸进行配做，双边最小间隙为0.17mm，最大间隙不得超过0.20mm。取中间值Z=0.18mm。表3-1 系数x料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30为保证冲出合格冲件。冲裁件精度IT10以上，X取1. 冲裁件精度IT11IT13,X取0.75. 冲裁件精度IT14，X取0.5。由于本产品采用IT12级精度，所以非圆形时X取1，圆形时取0.75。表3-2 公差等级表 侧刃：截面基本尺寸长24，宽7.7，查公差等级表，可知，： ： 图4-4 侧刃O形孔：基本尺寸为4，查公差等级表，可知： 图4-5 O形孔： ： 中间异形孔：要求尺寸为，： ： 图4-6 中间异形孔长条矩形孔：要求尺寸为， ： ： 图4-6 长条矩形孔： ： 精修：基本尺寸有，R0.6，R0.8，R0.5，R1.30，查公差等级表，可知，。： ： ： ： 第七节 弹性元件的选用与计算 卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式，对于板料较薄且平直度要求较高的冲裁件，宜采用弹性卸料装置。弹性卸料装置中的弹性元件，通常是弹簧和橡胶。初选弹性元件为弹簧，设计及校核如下：一、 卸料弹簧的选用（一）初定弹簧个数n=6（二）根据总卸料力和初选的弹簧个数n=6，计算出每个弹簧应有的预压力单个弹簧的预压力。 =Fx/6=1062.3N （4-4）（三）根据预压力预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力（四）计算弹簧在预压力作用下的预压缩量 =./ （4-5）式中 弹簧极限压缩量（mm） 弹簧极限工作负荷 （N） 弹簧预压力（N）（五）校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即+ （4-6）h 总压缩量（mm）卸料板的工作行程（mm），一般可取=t+1，t为板料厚度凸模或凸凹模的刃磨量，一般可取=410mm选用如图4-22所示的弹性卸料装置，冲裁板厚为0.4mm，材料为45#，冲裁卸料力为=8498.5N，单个弹簧的预压力=1062.3N按2估算弹簧的极限工作负荷： =2=2124.6N根据6表16-5查得，所选取弹簧参数如下： 弹簧中径D=22mm，钢丝直径d=4mm，=D+d=26mm，有效圈数n=6圈，弹自由高度H0=50mm,节距t=6.25mm，=2120N，且已知=1.4mm，=8mm计算弹簧预压缩量 =/= 1062.333/2120= 16.54mm校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即+=16.54+1.4+8=25.94mm =33mm因此，所选弹簧是合适的。二、顶件弹簧的计算：查得45#的密度为，则制件的重量近似得m=0.1*85*5.8*7.9=3076.813(g)=3.076(kg)G=mg=3*9.8=29.4N该顶料装置对条料的弹顶力大于条料和浮生销的重力即可。故所选顶件弹簧均符合要求。第五章 确定模具结构形式第一节 初定模具结构 普通压力机上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械、液压、气动三大类，在冲压加工中以机械与气动二类应用较多。气动送料机构具有灵巧轻便、通用性强、其送料长度和材料厚度可调整、机构反应迅速的优点。但是，由于气动送料机构是采用压差式气动原理工作，故机构工作噪声较大，影响冲压工作环境，主要用于冲压的前期送料和小批量、多品种的生产。机械送料机构尽管调整相对困难且机构较大，但具有送料准确可靠、机构冲击与振动少、噪声低、稳定性好等优点，仍是目前冲压加工中最常用的自动送料方式。 目前冲压生产线的配置中应用较为广泛的是开式单点压力机加装辊轮送料机（或气动送料机），这种生产线可以做单工序或多工序的连续冲压，操作性良好；另一种开式双点压力机加装多工位送料装置，搭配开卷装置、校平装置等组成的用于多工位连续冲压的生产线，由于占地面积和工序间的搬运都明显减少，在生产中应用呈现逐渐增多的趋势；而电机厂应用最多的专门冲制电机硅钢片的生产线则是由高速压力机加装凸轮分割型送料机，配装开卷机、校平装置等组成。由此可见，送料机构的性能高低直接影响着生产线的推广应用，因此，针对冲压制件的工艺要求、生产的实际情况等的不同来选择不同的送料机构是十分必要的。多工位送料系统是一个类似移动臂的装置，主要作用是把冲压件从一个工位移到另一个工位。一组模具内的每一副模具的冲压工作都在同一台压力机内完成。多工位送料移动杆沿着模区移动，它们是主要结构件，移动冲压件的端拾器就安装在这些结构件上。在汽车车身冲压厂，根据送料的传动方式，多工位送料系统主要有：机械送料、电子送料和组合式送料。机械式送料是通过与压力机传动系统的直接联接完成冲压件从一个工位移动到另一个工位。压力机横梁上的动力输出装置把能量从压力机的顶部输送到地面，由随动器驱动的大型机械凸轮安装在送料机构上，旋转凸轮带动机械送料动作。其主要缺点：机构磨损及能量积累易影响送料精度、速度和产量；机械传送设计规格参数一旦确定，不能更改；随着加工零件尺寸增大，传送机构也将增大，机构零件的预期寿命就会缩短。电子伺服送料是用单独伺服电动机驱动，借助齿轮箱和传动轴，伺服电机与送料系统相联并在计算机的控制下工作。与压力机的动作协调是由压力机和控制器之间所交换的电子信号完成的。其运动轨迹由计算机程序完成，柔性较好，根据工件的需要可以提供任意的送料距离、夹紧行程、闭合行程和抬起行程。与机械送料相比较具有无需使用压力机的动力输出装置；各轴（包括行程长度和时间曲线）可以实现行程轨迹编程；在无需调整滑块的情况下，可以对送料装置进行微动调整，加减速度快；机械部件数目少，故障率降低等优点。组合式送料装置的某些动作由机械系统完成，而另一些动作则由电子系统完成，结构随厂家的不同而异，这种送料方式在汽车覆盖件生产中应用有限。根据工件的传送方式又有：三座标式和真空吸盘式（即横杆式“Crossbar”）。近年来，由于在多工位压力机上“一次多件”冲压工艺的发展以及人们个性化需求的突出，真空吸盘式传送装置得到越来越多的应用。因该级进模选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。带料的送进选择依靠压力机上的自动进料装置送进。（一）主要模板的设计标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的。该模具中固定板起着固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上镶拼凹模镶块。另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位。本设计中在凹模板上镶拼凹模镶块，工件成形后由凹模下端垫块中的斜面滑出，保证了漏料的顺畅。模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。本模具采用四导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离15mm。而下模座底面与导柱底面的距离为5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用R7/h5的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用R7/h5的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/h6的间隙配合。模座的的尺寸L/mmB/mm为315mm315mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52倍，上模座的厚度为,40，上垫板厚度取15，固定板厚度取20，下模座的厚度为50mm。该级进模各模板的外形尺寸设计如下：上模板 ；上垫板 ；凸模固定板 ；卸料板 ；凹模板 下垫板 ；下模板 ；故：模具闭合高度。权衡各孔位置，先设计各模板如下所示：第六章 模具中主要零件的设计第一节 凸模的结构设计 一、 凸模设计原则（一） 保证凸模，凹模有足够的强度、刚度和硬度；（二） 凸模和凹模的结构简单可靠，制造方便；（三） 废料的排除应该方便、可靠。二、 凸模固定方式（一） 对形状规则凸模均采用阶梯式，台肩固定的结构，凸模与固定板多采用H7/m6配合；（二） 异形凸模采用直通式，台肩固式的结构；（三） 对于一些大中型凸模，其自身的安装基面较大，可采用螺钉将凸模直接固定在凸模固定板上。这种固定方法，安装与拆卸简便，稳定性好。三、凸模长度的计算使用弹性卸料装置，如图所示，导料板的厚度对凸模长度没有影响，凸模长度应按下式进行计算：图6-1 凸模长度示意图L = h1 + h2 + t + A 式中，h1凸模固定板厚度，mm；h2弹性卸料板厚度，mm；t板料的厚度，mm；A自由尺寸，mm。同样包括3部分：闭合状态时固定板和卸料板之间的距离，凸模的修磨量，凸模进入凹模的距离0.51mm。A 相对要长一些，要考虑弹性元件的压缩量。所以L=25+25+0.8+29.2+1=81mm。四、凸模结构设计凸模尺寸以第四章计算尺寸为准；长度方向上，因侧刃与冲定位孔凸模要求不高；其他冲裁凸模应保持长度一致，长度L=固定板厚度+自由高度+卸料板厚度+入体深度，取64mm。图6-2 第一工位侧刃冲孔凸模主要作用冲切废料。材料为Cr12MoV，淬火硬度为5864HRC。图6-3 第六工位第一次弯曲凸模冲孔凸模主要作用冲切废料。材料为Cr12MoV，淬火硬度为5864HRC。五、凸模的材料和技术要求凸模材料常用的有：T10A，9Mn2V，Cr12，Cr6WV 等冷作模具钢。热处理要求达到5862 HRC，尾部回火至4050 HRC。技术要求按 GB 28701981冷冲模零件的技术条件执行。一般凸模的通用技术条件如下：凸模尾部端面与凸模固定板装配后一体磨平；保持刃口锋利，不得倒钝；刃口部位的粗糙度值Ra 为0.80.4m；小直径凸模的刃口端面不允许打中心孔。第二节 凹模设计一、凹模设计原则凹模的设计应保证使模具结构简单，强度好，精度高，（一）凹模结构形式凹模的结构形式比较多，这里凹模选择整体式+镶拼式结构，部分凸模选用镶嵌式结构是因为该工位为最后切断工位，凹模边界较窄，需要强度，硬度较高的材料。在多工位级进模中，小型，中型工件适合采用整体式凹模，这样安装，调试方便，易于快速生产。但在凹模材料的选择上，材料的热处理上尤为注意，因为局部凹模的损坏，会导致整个凹模板报废。（二） 凹模刃口形式确定如图3-1所示的三种刃口均为直筒式。其刃口加工方便、强度高，且刃口尺寸不会因修磨而过大变化，适用于冲裁形状复杂或精度要求高的制件。其缺点是冲落部分的制件或废料积存在刃口部位，增大了推件力和凹模的胀裂力，会加快刃口磨损。刃口高度一般按板料厚度选取：t0.5mm，h=34mm；0.5mm510mm，h=1015mm。一般用于单工序冲裁模或连续冲裁模且采用下出料的情况。凹模刃口形式如图3-51所示6-4 刃口结构形式由于工件厚度为t=0.8mm，采用直筒形刃口故取h=4mm，=2（三）凹模外形尺寸的确定凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度、刚度和修磨量。外形尺寸如图凹模厚度： Ha=Kb ，且Ha15mm Ha凹模厚度K修正系数B最大孔口尺寸凹模壁厚： c=(1.32.0)Ha，且c3040mm。 图6-5 凹模外形凹模板的厚度主要是从螺钉旋入深度和凹模刚度的需要考虑k由表2.5查得k=0.2，ha=0.296=19.2mm。这里取ha=30mm。 这里取c=45mm。图6-6 凹模外形（四）凹模的材料和技术要求凹模所用材料和凸模的选材基本相同。热处理要求比凸模的硬度稍高一些，为6064HRC。技术要求按GB 28701981冷冲模零件的技术条件执行。通用技术条件和凸模的类似。凹模的设计制造有以下两种方案:1.凹模采用整体制造。该方案机械加工余量很大,平面磨削也不方便,成形模块向上凸起,且成形模块磨损后不可修复,必须整块凹模更换。2.将侧刃、冲定位孔凹模采用同一固定块固定，这样可保证定位的准确性，也增加了凹模的整体强度；将其他凹模各自以固定块固定，通过过盈配合镶嵌在凹模固定板上，以慢走丝一次定位割出固定板各型腔，确保凹模位置准确。本设计选用的是第一套方案，因为工件精度要求不高，整体凹模可以更快速加工制造。凹模材料定为Cr12，淬火硬度为6062HRC，厚度为30mm。第三节 压力机的选择 冲压设备类型的选择，主要是跟据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定。冲压件生产中常用的是曲柄压力机和液压机，它们在性能方面见冲模技术第31页表1-29。在中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。这种压力机具有三面敞开的操作空间、操作方便、容易安装机械化装置和成本低廉等优点。但刚度较差，工作时床身的角变形会导致冲模间隙分布不均，降低冲模的寿命和冲裁件的质量，因而适于精度要求不太高的冲压件生产。因为此零件的精度要求不太高，属于中小型冲压件，所以采用开式压力机。在深拉深时，最大拉深力F(0.50.6)压力机公称压力在浅拉深时，最大拉深力F(0.70.8)压力机公称压力查冷冲模设计第12页，选用J23-35开