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A099 某轴盖 零件 复合 设计

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毕业设计（论文）开题报告题目 某轴盖零件复合模设计专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105124学 生 姓 名 熊堃指 导 教 师 吴晖填 表 日 期 2011 年 4 月 1 日一、选题的依据及意义：模具制造在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。 改革开放以来，通过技术引进和合资经营，我国的模具制造技术有了长足的进步，少数单位在冲模技术领域采用了CAD,CAM,CAE技术和先进制造技术，显著地缩短了模具设计和制造周期，提高了模具质量，实现了模具工作零件的互换。虽然我国的模具工业和技术得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，随着科学技术的进步、社会经济的快速发张，模具制造技术的应用越来越广泛，模具成形技术及模具设计与制造已成为当代工业生产的重要手段。因此社会上迫切需要各种模具设计师、模具技师等技术人才，未来的中国模具工业和技术的发展空间是巨大的。 模具制造在现在制造业中所产生意义是重大的，它作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在汽车、机械、电子、轻工、家电、通信、军事和航空航天等领域的产品生产中获得了广泛应用，而且由于模具制造有以下的优点： 1模具制造所用的原材料多是表面质量奥得板料或带料，冲件的尺寸由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。 2模具加工不像切削加工那样大量切除金属，因而节省能源，节省原材料。 3模具冲压生产便于实现自动化，生产率高，操作简便，对工人的技术等级要求也不高。普通压力机每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至上千件冲压件。 4可以获得其他加工方法所不能或难以制造的薄壁、质量轻、刚度好、表面质量高、形状复杂的零件，小到钟表的秒针，大到汽车纵梁、覆盖件等。 所以它不仅得到了人们普遍的认识，同时，模具设计制造水平的高低，关系现代制造业的发展与进步，关系到经济建设的速度。 因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。 目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在： 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外70以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。 产品水平：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。 针对不足和模具市场巨大的潜力，国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用，提高大型、精密、复杂模具的制造水平；另一方面要针对不同模具市场的需求，有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升，重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年，如果做不到60%任务的完成，那么计划就会失败，而模具失败了，对整个工业都会有影响。 近年来，外企进入中国加剧了竞争，也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展，未来一年中，行业协会也将加强模具企业间的组织和协调，制定合理的价格水平。同时，研究国际模具价格水平，以对行业进行指导和信息沟通。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 二、未来冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。 三、研究内容及实验方案：研究内容：1. 熟悉冲压模具的工作原理以及了解冲压模具的发展方向；2. 完成工艺参数的计算，结构设计等工作。模具主要零件结构设计的分析；3. 完成轴盖装配图的设计和所有非标零件图设计，并编写说明书。设计方案：1.工艺分析由工件图看，该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。 因为该工件是轴对称件，材料厚度仅为1.0mm，冲裁性能较好。为了减少工序数经对该工件进行详细分析，并查阅有关资料后，可采用复合模一次压制成形。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。所以经分析，决定设计复合摸来完成此工件的加工2.工艺参数的计算及方案的确定计算翻边前是否需要进行拉深，这要核算翻边的变形程度，由模具设计手册查的极限翻边系数：Kmin=0.62,则可只允许的最大翻边高度Hmax为：式中 Hmax最大翻边高度D翻边直径r圆角半径t材料厚度则 =5.93mm零件竖直高度H=4mmHmax=5.93mm所以翻边时可一次翻边成型，无需进行拉深。根据以上分析计算，冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻边。3.模具总体结构的设计4.模具主要零件结构设计的分析5.模具图样设计6.模具装配与调试四、目标、主要特色及工作进度1.目标已知轴盖零件图如下图所示，设计一冲裁模加工此零件，要求模具高效，能够满足零件加工要求。2.主要特色该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。4. 工作进度1. 收集资料、外文资料翻译、开题报告 第1周第2周2. 提出合理的成型工艺 第3周第4周3. 确定合理的冲压工艺方案 第5周第7周4. 进行工艺参数的计算完成模具的设计 第8周第15周5. 撰写毕业设计论文 第16周第17周五、参考文献1 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例.机械工业出版社,99.52 许发樾主编.实用模具设计与制造手册.机械工业出版社,2003.23 机械工业出版社编写组.冲模设计手册.机械工业出版社,2000.74 张先虎主编.机械制图及微机绘图.机械工业出版社,1999.95 Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7南昌航空大学科技学院毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：某轴盖零件复合模设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：已知轴盖零件图如下图所示，设计一冲裁模加工此零件，要求模具高效， 能够满足零件加工要求。 III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 收集资料、外文资料翻译、开题报告 第1周第2周2. 提出合理的成型工艺 第3周第4周3. 确定合理的冲压工艺方案 第5周第7周4. 进行工艺参数的计算完成模具的设计 第8周第15周5. 撰写毕业设计论文 第16周第17周 、主 要参考资料：1 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例.机械工业出版社,99.52 许发樾主编.实用模具设计与制造手册.机械工业出版社,2003.23 机械工业出版社编写组.冲模设计手册.机械工业出版社,2000.74 张先虎主编.机械制图及微机绘图.机械工业出版社,1999.95 Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7 航空与机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 班学生：熊堃 填写日期： 2011 年 01 月 03 日指导教师：助理指导教师(并指出所负责的部分)：机械设计制造及其自动化 系主任（签名）：附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。毕业设计（论文）题目： 某轴盖零件复合模设计系 别 专业名称 机械设计制造及其自动化班级学号 0781051学生姓名 熊堃指导教师 吴晖二O一O 年 四 月 某轴盖零件复合模设计学生姓名：熊堃 班级：0781051指导老师：吴晖摘要：本设计分析了轴盖零件的结构工艺性，提出了合理的成型工艺。确定合理的冲压工艺方案，零件冲压成形的方向和模具结构，并进行了工艺参数的计算，且对模具的设计、工作过程、装配、调试工艺作了阐述。该次设计需要设计复合摸来完成此工件的加工，采用复合模一次压制成型。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解。关键词：翻边模 模具结构 工艺 成形 指导老师签名：The design and manufacture of the shaft cup gang diesStudent name: Xiong Kun Class: 0781051Supervisor: Wu HuiAbstract: the structural technique of shaft cup accessory is analyzed. And the proper forming technique is proposed. The stamping process scheme was determined, have carried on the calculation of the craft parameter, ascertain its punching forming direction and die structure, die design, working process, and technique for assembly and adjustment are discussed.Keywords: flanging die mold structure technological process shapingSignature of supervisor:目 录前言一、冲压工艺分析51.1冲压件的工艺分析51.2工艺方案的确定 5二、工艺参数的计算72.1毛坯的尺寸计算72.2排样及材料利用率的计算82.3各部分工艺力的计算82.4计算压力中心92.5主要工作部分尺寸计算92.5.1冲孔刃口尺寸计算92.5.2落料刃口尺寸的计算102.5.3翻边的工作部分尺寸计算102.6冲压设备的选择11三、模具总体结构的设计143.1绘制模具总体结构草图143.2模具结构的设计，确定结构件的形式143.3模架的选择173.4模架的动作过程17四、模具主要零件结构设计的分析184.1冲孔凸模设计184.2落料凹模的设计194.3凸、凹模的设计20五、模具图样设计215.1绘制模具总图215.2绘制非标零件图21六、模具装配与调试31七、总结44八、参考文献45前言 在冲压生产中，常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成，这种在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本工序的模具就称为复合模具。冷冲压是一种先进的金属加工方法，与其它加工方法(切削)比较，它有以下特点：1)它是无屑加工 被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。 2)所用设备是冲床 冲床供给变形所需的力。3)所用的工具是各种形式的冲模 冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变成所需的零件。4)所用的原材料多为金属和非金属的板料。冷冲压与其它加工方法比较，在技术上、经济上有许多优点：1）在压床简单冲压下能得到形状复杂的零件而这些零件用其它的方法是不可能或者很难得到的。如汽车驾驶室的车门、顶盖和翼子板这些具有流线型零件。 2)制得的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有定精度，具有互换性。3)在耗料不大的情况下。能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件。4)材料利用率高，一般为70一85。5)生产率高，冲床冲一次一般可得一个零件而冲床一分钟的行程少则几次，多则几百次。同时，毛坯相零件形状规则，便于实现机械化和自动化。 6)冲压零件的质量主要靠冲模保证所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。7)在大量生产的条件下，产品的成本低。冷冲压的缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵因而在小批量生产中受到限制。另外冲压件的精度决定于模具精度如零件的精度要求过高、用冷冲压生产就难以达到。一、 冲压工艺分析（一）冲压件的工艺分析由工件图看，该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。 因为该工件是轴对称件，材料厚度仅为1.0mm，冲裁性能较好。为了减少工序数经对该工件进行详细分析，并查阅有关资料后，可采用复合模一次压制成形。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。所以经分析，决定设计复合摸来完成此工件的加工。（二）工艺方案的确定计算翻边前是否需要进行拉深，这要核算翻边的变形程度，由模具设计手册查的极限翻边系数：Kmin=0.62,则可只允许的最大翻边高度Hmax为：式中 Hmax最大翻边高度D翻边直径r圆角半径t材料厚度则 =5.93mm零件竖直高度H=4mmHmax=5.93mm所以翻边时可一次翻边成型，无需进行拉深。图11零件轴盖根据以上分析计算，冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻边。根据以上基本工序，可拟定以下几个冲压工艺方案：方案一：落料、冲孔同步、内翻边与外翻边同步。方案特点是内翻边与外翻边同时进行使模具制造复杂，使冲孔凹模与内外翻边凸凹模做为一体，不但节省材料，也使模具结构紧凑，并提高制造精度。方案二：落料、冲孔、内翻边与外翻边同步。方案特点是：与第一方案相比因落料与冲孔分步进行可进小冲裁力，但降低了冲裁速度。方案三：落料、冲孔同步，内翻边、外翻边分步进行。方案特点是模具制造比较简单，模具使用寿命较高，但精度低。 分析比较以上三种方案，可以看到选用第一种方案比较合理。二、 工艺参数的计算 （一）毛坯的尺寸计算（1）毛坯翻便预制孔的直径d0d0=D-2(H-0.43r-0.72t)式中 D翻边直径（按中线计） （mm）;H翻边高度（mm）,H=4mm;r竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.0mm;t料厚（mm），t=1.0mm.D=24mm+1.0mm=25mm则 d0=25-2(4-0.431.0-0.721.0)=19.3mm（2）毛坯的直径D0按等面积原则，用解析法求该工件的毛皮直径D0.可将工件分为圆柱、1/4球环、圆三个简单几何体，他们的面积分别计算如下：A1=d(H-r) =3.1437(4-1) =38.727mmA2=r(d-2r)+4r/2 =3.1413.14（37-21）+41/2 =178.823mmA3=/4(d-2r) =3.14(37-21)/4 =961.16mm 据等面积原则：A=A1+A2+A3=38.727+178.3823+961.16=1179.175mm毛坯的面积 A毛坯=D/4将A1、A2、A3代入上式得：D=43.55mm （二）排样及材料利用率的计算排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边是废料从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的，下表列出了冲裁时常用的最小搭边值。考虑到操作方便及模具结构，故采用单排排样设计。由下表2-1查的搭边值a=1.5,a1=1.5. 表2-1冲栽金属材料条料宽度 b=D0+21.5=43.55+21.5=46.55mm条料送进步距 h=D0+1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率计算：（见右图）一个步距内的材料利用率为： 图2-1排样图式中： A一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm） B条料宽度（mm） S步距（mm）则 =57%分析：由于轴盖冲裁时，产生的结构废料较多，因此轴盖的材料利用率较低。（三）、各部分工艺力的计算(1)冲孔力计算F冲=1.3Lt式中 ： F冲冲孔力（N）； L工件内轮廓周长（mm）; t材料厚度（mm）,t=1.0mm; 材料抗剪强度（Mpa）由手册查得=300Mpa.L=d0=3.1419.3=60.602mm则 F冲=Ltb=60.6021.0X300 =23.63KN(2)落料力的计算 F落=1.3Lt式中： F落落料力（N） L工件外轮廓周长mm，由于先落料，后翻边，因此落料尺寸为毛坯尺寸43.55，则L=3.1443.55=136.75;则 F落=1.3136.751.0300=53.33KN(3)翻边力的计算 内翻力：F内翻=1.1ts(D-d0)式中 s材料的屈服强度，查手册得s=200Mpa.D翻边直径（mm）,D=25mm d0毛坯预制孔直径（mm） d0=19.3mm.则 F内翻=1.13.141200（25-19.3）=3.94KN外翻力： F外翻1.25LtbKF外翻外缘翻边所需的力(N);L弯曲线长度(mm) L=D;t料厚(mm)；t=1.0mmb零件材料的抗拉强度(MPa)；由手册查得b=380MpaK系数，取0.20.3。则 F外翻=1.253.14371.03800.25=13.79KN4)推件力的计算 F推nK推F冲式中 K推一推件力因数，其值由表22查得K推=0.03 n工件在凹模内的个数，取n=3则 F推3X0.0326.63=1.60KN5)卸料力计算 F卸K卸F落式中F卸卸料力因数，其值由表22查得K卸=0.02；则 F卸0.0253.33KN=1.07KN因此，总的冲裁力为： FF冲+F落+F推+F卸+F内翻+F外翻 23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79 87.36KN（四）计算压力中心确定压力中心的目的：冲裁模的压力中心就是合力的作用点，为了保证压力机和模具正常平衡工作，模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机的滑块中心重合，否则会产生偏心，形成偏心载荷。轴盖是形状对称的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心，即：圆心。对于复杂形状零件或多凸模冲模的压力中心可以用解析法和图解法求解。（五） 主要工作部分尺寸计算1 冲孔刃口尺寸计算 根据表23查得冲裁刃口双面间隙Zmin0.065mm,Zmax=0.095mm.零件尺寸极限偏差=0.13mm,磨损因数有表2-4查得,磨损因数x0.75. 表2-3 落料、冲孔摸刃口始用间隙材料名称45T8、T7、(退火)磷青铜(硬)铍青铜(硬)10、15、20、冷轧钢带、30钢板H62、H68(硬)LY12(硬铝)硅钢片Q215、Q235钢板08、10、15钢板H62、H68(半硬)纯铜(硬)磷青铜(软)铍青铜(软)H62、H68(软)纯铜(软)防锈铝LF21、LF2软铝L2L6LY12(退火)铜母线铝母线力学性能HBS190b600MPaHBS=140190b=400600MPaHBS=70140b=300400MPaHBS190b300MPa厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*-*-0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*-0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.100.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.18注：有*号处均是无间隙。表2-4因数X冲孔凸凹模的制造公差由表2-5查得：凸=0.020，凹=0.025。校核：凸+凹=0.045Zmax-Zmin=0.03mm. 因此凸、凹模采用配作加工方法。 则凸模刃口尺寸 d凸(d+x)(19.3+0.750.13)=19.39mm圆整后为：19.4凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保证其双间隙为0.0650.095mm。2落料刃口尺寸的计算 查表2-3冲裁模刃口双面间隙Zmin=0.065mm,工件极限偏差=0.13mm.落料凸凹模的制造公差由表2-5查得凹=0.03mm，磨损因数由表2-4查得 X=0.75校核：凸+凹=0.02+0.03Zmax-Zmin=0.03mm.D凸(D+x)(43.55+0.750.13)=43.45mm圆整后为：43.4则 落料凹凸模采用配合加工的方法。凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.0650.095mm.3.翻边的工作部分尺寸计算A：内翻孔尺寸为24，尺寸精度IT11级。凸模尺寸计算 d凸=（dmin+0.4） 将模具公差按IT10级选取，则凸=凹=（） ，取凸=凹=0.06。图2-4翻边成型模把dmin=24.0mm,=0.13mm,代入上式 则 d凸=(24+0.40.13) =24.05 圆整后为：24.0由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。间隙取在凹模上故凹模尺寸为：d凹=（dmin+Z）把 dmin=24mm,=0.13,Z=2.0MM,凹=0.06mm代入上式则凹模的尺寸为： d凹=（24+0.13+2.0）=26.13圆整后为：26.0B.外缘翻边尺寸381、 定间隙单边间隙为：Z/2=1.0t=1.0mm则翻边模的间隙Z=21.0=2.0mm2、凸凹模工作部分的尺寸和公差图2-5 凸凹模 由于工件要求外形尺寸，则以凹模为设计基准。 凹模尺寸为D凹=（Dmin-0.75） 将模具公差按IT10级选择则凹=0.1mm 把Dmax=38.13,=0.13,代入 则D凹=（38.13-0.750.13） =38.03圆整后为：38.0间隙取在凸模上，则凸模的尺寸为：D凸=（Dmax-0.75-Z）把 Dmax=38.13,=0.13，Z=2.0mm.凸=0.1mm代入则D凸=（38.13-0.750.13-2.0）=36.03圆整后为：36.0（六） 冲压设备的选择由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力F压(1618)F总选择压力机。模具设计手册末附录B3选取公称压力为250kN的开式压力机。其与模具设计的有关参数为:公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm封闭高度调节量：55mm工作台孔径：370mm560mm模柄孔尺寸：40mm 60mm三、模具总体结构的设计（一）绘制模具总体结构草图模具的结构如图：（如图3-1）主要有上模座、下模座、冲孔凸模、落料凹模、冲孔落料翻边凸凹模、翻边成型模、卸料块等零件组成。 图3-1轴盖冲裁复合模1- 下模座 2-导柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-导套 6冲孔凸模 7-上模座8-垫板 9-落料凹模 10-成型模 11-顶出器 12-推板 13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-顶杆 17-下模固定板（二）模具结构的设计，确定结构件的形式1、卸料零件计算上卸料采用刚性卸料装置。压力机滑块上的打料横梁通过打料棒、顶板、顶杆、卸料块将制件从上横中打出。下卸料是采用橡胶作为弹性元件的弹性装置。由式计算橡胶的自由高度。H自由=（3.54）S工作式中 S工作工作行程与模具修模量式调整量（46）I和再加1。S工作=（5.0+1+4）mm=10mm;则 H自由=（3.54）10=3540mm;取 H自由=35mm;橡胶的装配高度H2=(0.850.9)H=29.7531.5mm;取H2=30mm.卸料弹簧的设计计算：1）、根据模具结构初定6根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：F卸/n=1.07KN/6=178.33N2）、根据预压力F预（178.33）和模具结构尺寸，由模具设计手册附录既表2-6，初选出序号3438的弹簧，其最大工作负荷F1=330N178.33N 弹簧负荷（F）与行程（s）曲线3）、校验是否满足S1S总，查书附录既负荷行程曲线上图，并经过计算可得以下数据：由表中数据可见，序号37、38的弹簧均满足S1S总，但选序号37的弹簧最合适了，因为弹簧太长，会使模具高度增加，37号弹簧的规格：外径：D=20mm钢丝直径：d=3.0mm自由高度：H0=55mm装配高度：H2=H0-S预=55-9.5=45.5mm.2、定位零件的确定定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。对于带有弹压卸料板的冲模，若采用活动挡料销，在冲件时活动挡料销随凹模的下行而压入孔内，工作方便，但是要求弹压卸料板较厚，对于弹压卸料板较薄的板料，如果采用固定挡料销的形式，在凹模的相应位置留出空间，同时满足冲件要求，而且经济性好，因此选用固定挡料销，参照GB2866.1181固定挡料销A型, 材料:45钢, 基本尺寸:d4, 热处理硬度:HRC43 48。3、卸料装置的确定弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用，它可在冲压开始时起压料作用，结束后起卸料作用，主要用于精冲薄料和要求制件平整的冲模中，其弹力可用弹簧或橡胶获得，也可以通过顶杆安装在下模座或压力机工作台下而的弹顶器或气垫获得。弹压卸料板上开孔大小，即卸料孔每侧与凸模保持间隙C=0.10.2t,t为材料厚度。为保证装配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺钉的长度L及孔深H都必须保持一致，相差不超过0.02mm.弹压卸料板受弹簧，橡胶等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。4、推件装置的设计把制件或废料从装于上模座的凹模中推出来的零件，称为推件装置。推件装置的推力，可以利用压力机上的打杆在打杆横梁作用下得到，或利用上模内安装弹簧或橡胶得到. 推件器要在能保证平稳推下制件的前提下，受力点尽量少些，为使推件力均匀分布，推件要均匀分布，长度一致。因此，在轴盖冲模中选用了三根长度一致的推件（即圆柱销）均匀分布在圆周上，推出制件。5、顶杆的确定顶杆的作用是在冲裁完毕后，将滞留在凸凹模的制件顶出的机构。在轴盖冲模中采用4的顶杆，因顶力很小，4的杆足够强度。6、模柄的确定：中、小型冲模通过横柄将上模固定在压力机的滑块上，模柄的结构形式较多，主要有：旋入式；压入式；凸缘式；浮动式。本模具采用凸缘式模柄。7、固定板的设计固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分为圆形和矩形两种，其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%80%。固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/m6）。压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。8、垫板的设计与标准：垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力，以降低模座所收的单位压力，防止模座被局部压陷，影响模具正常工作。模具是否用垫板，根据模座承受压力大来确定，凸（凹）模支承端面对模座的单位压力为： = PA 式中： P 冲裁力A 凸（凹模）支承端面面积小于等于模座许用应力则应在凸（凹）模与模座间加经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取6 12mm，外形尺寸按固定板形状决定。（三）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，中小尺寸冲压件的后侧导柱模架从右向左送、操作方便。上模座：L/mm B/mmH/mm=12512535下模座：L/mmB/mmH/mm=12512540导柱：d/mmL/mm=22130导套：d/mmL/mmD/mm=226033垫板厚度取：8mm落料凹模的厚度已定为：40mm卸料板厚度取：8mm弹簧外露高度：（45.5-13.5）=32mm模具的闭合高度：35+40+8+8+40+32+1=164mm所以 H闭=164mm模具闭合高度满足Hmin+10H闭Hmax-5,故认为合适。（四）模架的动作过程（如图3-1）工作时，将毛皮条料放入弹性卸料板3上，有挡料销定位，上模下行，冲孔凸模6进行冲孔，同时落料凹模10完成落料动作，上模继续下行时，翻边成型模11与凸凹模14进行翻边。滑块运行到下死点，对工件进行整修。冲压工序完毕后开模，如工件滞留在下模，有橡胶将工件顶出，如工件滞留在下模，有顶出器顶出。四、模具主要零件结构设计的分析（一）、 冲孔凸模设计：根据冲压件的的形状和尺寸，冲孔凸模采用整体式的直通式（主要由于模具安装的空间限制而采用直通式），截面形状是圆形，刃口形状为平刃。凸模材料：Cr12MoV由于冲件形状已决定了横向尺寸和形状，所以在一般情况下，凸模的强度是足够的，但是，对于特制细长的凸模和板料厚度大的情况，才需要进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险面尺寸和自由长度是否满足强度要求。压应力校核公式：圆形凸模 4t/ 非圆形凸模 F/ 弯曲应力的校核：圆形凸模非圆形凸模无导向装置 95/ 425带导向装置 270/ 1200 式中：dmin 凸模最小直径 (mm)T 材料厚度 (mm)I 材料抗剪强度 (MPa)Amin 凸模最窄处的截面积 (mm2)F 冲裁力T 凸模材料许用压力 (MPa) D 凸圆最小直径 (mm)I 凸模最小截同的惯性矩 (mm4)冲孔凸模是直通式最小直径是19.3mm,进行冲裁的板料厚度为1mm 。既不属于细长杆，又不属于板料厚的零件，所以凸模的强度足够不需进行压应力和弯曲应力的校核。冲孔凸模的固定方式，采用螺钉吊装固定。直通式凸模为方便固定板型孔的加工，则采用M7/h6的基轴制过渡配合。（二）、落料凹模的设计 凹模是在冲压过程中，与凸模配合直接对冲制件进行分离或成型的工作零件。凹模的材料选取：Cr12MoVu 刃口形式 选用刃口，根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构决定，采用刃口形式为直通式。u 凹模外形尺寸 凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般为圆形和矩形两种。因冲裁件属于中小型工件，故采用圆形凹模。由于冲裁时凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论方法精确的计算，必须中和考虑各方面因素，在实际生产中首先采用经验公式确定.凹模的高度和厚度通过经验公式计算。凹模高度计算公式： h = kd= 0.3543.55= 15.24（mm）凹模厚度计算公式： c = (1.5 2)h= (1.5 2)15.24= 22.86 30.48 （mm）式中： h 凹模高度（mm）（15mm）k 系数d 最大直径（mm）c 凹模厚度（mm）,（ 30 40mm）由于结构需要选取凹模高度h = 40 mm，凹模厚度c = 37.5 mm。u 落料凹模的固定方法 采用上模固定板固定，与固定板采用H7/m6过渡配合，上端带台肩，以防拉下。（三）凸、凹模的设计复合模中同时具有落料凹模和冲孔凹模的作用的工件零件。凸凹模工作面的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。因此从强度方法考虑，其壁厚应受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具结构有关：当模具采用正状结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直通形刃口形式，且采用下漏料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。不积聚废料的凸凹模的最小壁厚：1）、对黑色金属硬材料约为工件料厚的1.5倍，但不小于0.7 mm。2）、对有色金属和软材料的工件约等于工件料厚，但不小于0.5 mm。积聚废料凸凹模的最小壁厚：目前一般按经验数据确定，倒装复合模的凸凹模最小壁厚列于表2-7。表2-7 倒装复合模的冲裁凸凹模的最小壁厚料厚t(mm)0.40.50.60.7最小壁厚a(mm)1.41.61.82.0料厚t(mm)0.80.91.01.2最小壁厚a(mm)2.32.52.73.2轴盖冲模采用倒装复合模，冲裁凸凹模内孔有废料积聚，经查表，最小壁厚为2.7。由工件图可知，凸凹模的壁厚为10mm大于最小壁厚，满足要求。（如图2-5）上部的成型凸凹模属于不积聚废料的凸凹模。故最小壁厚约等于工件料厚。即：最小壁厚为1.0mm，凸凹模的壁厚为2.3mm大于最小壁厚，满足要求。（如图2-5）（四）翻边成型模的设计翻边成型模是凸凹模的一种，故设计与凸凹模相似。属于不积聚废料的凸凹模，故最小壁厚约等于1.0mm，成型模的壁厚为5.0mm大于最小壁厚，满足要求。（如图2-4）固定方法：采用与落料凹模H7/K6的过渡配合，在与上模固定板配合五、模具图样设计（一）、绘制模具总图（见附图）（二）、绘制非标零件图（见附图）1、 备料清单标准件序号零件名称实际尺寸数量材料1上模座1251251HT2002下模座1251251HT2003 圆柱头内 六角螺钉M1022345M8504M84044卸料螺钉8506455圆柱销870345835361836挡料销43457导柱221302208导套2260332209模柄40601Q23510弹簧D2055665Mn11硬橡胶圈4018.51硬橡胶非标准件序号零件名称实际尺寸数量材料硬度（淬火）1弹压卸料板581452冲孔凸模25451Cr12MoVHRC58-603垫板13013013145HRC43-484上模固定板135135281Q2355打杆2095145 HRC43-486落料凹模70451Cr12MoVHRC60-627成型模55451Cr12MoVHRC58-628顶出器3530145HRC43-489推板408145 HRC43-4810凸凹模60501Cr12MoVHRC58-6211压料器2010145HRC43-4812卸料板458145HRC43-4813顶杆10504Cr6WVHRC50-5614下模固定板90201Q235工艺过程卡轴盖毛坯尺寸13513528mm数量1零件名称上模固定板序号4材料Q235 工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸13513528mm 锯床2铣削铣削六面达到12512523mm互为直角铣床3磨削六面上下两平面留0.02的磨削量，其余达到设计要求。磨床4钳工划线划出各孔位置线，型孔轮廓线。5加工型孔钻孔30后再扩孔，进行镗孔后铣台阶孔，达到设计要求。铣床6钻削加工螺纹底孔 ，销孔2-8与垫板、上模座销孔配钻，并进行较孔和攻丝钻床7磨削磨削上下平面，保证尺寸22及其平行度0.01的要求。磨床8检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸标准件数量1零件名称下模座序号1材料HT200工序号工序名称工序内容设备1备料标准件2钳工划线划出各孔位置，型孔轮廓线。3钻削按位置加工螺钉孔8、销孔8与下模固定板配钻，以保证其精度达到设计要求。钻床4铣削铣削台阶孔及内型腔，达到设计要求铣床5钳工精修全面达到设计要求。6检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸25*95mm数量1零件名称弹性卸料板序号3材料45 工序号工序名称工序内容设备1备料13013013 mm2铣削铣削六面达到1251259mm,互为直角铣床3磨削六面上下平面留0.1的精磨量，其余达设计要求磨床4钳工划线划出个孔位置，型孔轮廓线5钻削加工螺纹底孔进行配钻，定位销孔3-4，并进行攻丝，达到设计要求。钻床6加工中间型孔用30的钻头进行钻削，在进行镗孔，保证其设计精度。铣床7磨削磨削上下平面，保证尺寸8mm及平行度0.01。磨床8钳工精修9检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸2545mm数量1零件名称冲孔凸模序号6材料Cr12MoV工序号工序名称工序内容设备1下料按尺寸2545mm切断锯床2车内外圆按图纸车削全形，单边留0.2mm的精加工余量车床3钳工划线加工安装孔划出各孔位置线4加工螺钉孔，销钉孔按图纸位置加工螺钉孔和销钉孔钻床5热处理按热处理工艺进行，硬度HRC 58-626磨外圆磨外圆、两端面，留研磨量0.01mm 磨床7研磨研磨外圆达到要求，保证其外圆同轴度0.028钳工精修全面达到设计要求工艺过程卡轴盖毛坯尺寸标准件数量1零件名称上模座序号7材料HT200工序号工序名称工序内容设备1备料标准件2钳工划线划出各孔位置线，及型腔轮廓线3钻削加工钻削M10螺纹底孔和孔4-9、3-3.5。并进行铰孔和攻丝，达到设计要求。钻床4铣削铣削内型腔85、40及台阶孔14达到设计要求。铣床5钻削钻削销孔2-8，使之与垫板、上模固定板的销孔进行配钻，保证其设计精度。钻床6检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸130*130*13mm数量1零件名称垫板序号8材料45工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸130*130*13mm备料2铣削铣外轮廓，留磨削量0.20mm，保证上下平面的平行度铣床3钳工划线划出各孔位置线4钻削按位置进行钻削4-M6螺纹底孔和2-8的孔，达到要求；销孔2-8与上模固定板、上模座的销孔进行配钻，以保证其精度。销孔2-4与冲孔凸模得销孔进行配钻，以保证其精度。钻床5热处理按热处理工艺进行，硬度HBC43-486磨削磨外轮廓，满足上下平面的平行度0.01的要求，以达到设计要求磨床7检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸7045数量1零件名称落料凹模序号10材料Cr12MoV工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸7045备料2热处理按热处理工艺进行， HBC60-623车削车削外形，钻20的孔后用40的钻头进行扩孔，再进行镗孔。内外形均留0.5mm的磨削量车床4铣削铣削圆槽至图上尺寸51.5铣床5磨削磨内、外轮廓及两端面达到设计要求，保证其同轴度0.02磨床6钳工全面达到设计要求7检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸165*130*20mm数量1零件名称成型模序号11材料Cr12MoV工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸5545mm备料2车削车削全形，刃口部分留0.5的磨削量，其余达到设计要求。车床3热处理按热处理工艺进行，HRC62-644磨削进行磨削刃口，保证其设计要求磨床5钳工精修全面达到设计要求6检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸3530mm数量1零件名称顶出器序号12材料45工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸3530mm备料2车削车削外形，并钻孔15再进行镗孔，留磨削量0.20mm.车床3热处理按热处理工艺进行，淬火硬度HRC58-624磨削磨削达到设计尺寸，保证其同轴度0.02。磨床5钳工精修全面达到设计要求6检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸408mm数量1零件名称推板序号13材料45工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸408mm备料2车削车削外圆达到尺寸要求。车床3铣削铣削上下平面，留磨削量0.30mm.铣床4热处理按热处理工艺进行，淬火硬度HRC43-485磨削磨上下面达到尺寸3mm保证上下面的平行度0.02磨床6钳工精修全面达到设计要求7检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸2095mm数量1零件名称打杆序号14材料45工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸2095mm备料2车削车削外形，并倒角245，留磨削量0.20mm。车床3热处理按热处理工艺进行，淬火硬度HRC58-624磨削磨削外形，保证设计要求。磨床5钳工精修全面达到设计要求6检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸6050mm数量1零件名称凸凹模序号24材料Cr12MoV工序号工序名称工序内容设备1备料按尺寸6050mm备料2车削车削外形，钻10mm的孔后进行镗孔加工，按图上设计尺寸均留0.3mm的磨削量车床3钻削钻孔4-4的孔钻床4铣削按图纸铣削上型腔，留磨削量0.2mm. 铣床5热处理按热处理工艺进行，淬火硬度HRC62-64。磨床6磨削磨削内外形，及端面。保证上下面的平行度的要求钻床7钳工精修全面达到设计要求8检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸4010mm数量1零件名称压料器序号25材料45工序号工序名称工序内容设备1下料按尺寸4010mm切断锯床2车削车外圆37 mm，达到要求；钻孔15，再进行镗孔达设计要求。车床3钳工划线按图上位置进行划线 4钻削M4的加工钻削M4的底孔，并进行攻丝钻床5铣削铣上下平面，保证平面平行度.，留磨削量0.2mm，达到设计要求。铣床6热处理按热处理工艺进行，淬火后HRC58-627磨削磨削上下平面，保证平行度0.02mm.磨床8检验工艺过程卡轴盖毛坯尺寸458mm数量1零