毕业设计（论文）-罩圈落料、拉深、冲孔、翻边复合模设计.doc

广西科技大学2012届毕业设计说明书广西科技大学毕业设计（论文）说明书课题名称 罩圈落料、拉深、冲孔、翻边复合模设计 系 别 职业技术教育学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自Z082班 学 号 姓 名 指导教师 2012 年 5 月 10 日摘要冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量,生产效率以及生产成本等,与模 具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一 ,在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。本套模具设计，我所设计的是生活中及为常见的是罩圈，主要介绍的是冲压生产中应用广泛的落料、拉深、冲孔、翻边工序，设计的模具是它整个生产过程一次成型的落料、拉深、冲孔、翻边复合模。我首先对冲压工艺特性进行分析，比较和确定工艺方案，然后在进行工艺参数的计算，选择合理的冲压设备，再进行模具的总体设计，设计出整套模具。通过本次的毕业设计，我不仅巩固了所学关于冲压模具的内容，掌握了冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，使理论和生产实际知识综合运用，从而培养和提高了我独立工作的能力。 关键词：罩圈；落料；拉深；冲孔；翻边；冲模设计AbstractStamping die is stamping essential technology and equipment, and technology-intensive products.Stamping quality, production efficiency and production cost is directly related to mold design and manufacturing. The level of mold design and manufacturing technology is a measure of a country manufacturing of the level of one of the hallmarks of a large extent determines the product quality, efficiency and new product development capabilities.This set of mold which Idesigna commoncoverring of life. It introduces being widely usedintheproductionofstampingblanking, deep drawing, piercing and flangingprocesses. Thedesignof the moldisitthe entireproductionprocess ofthe molding blanking, deep drawing,piercing and flanging compoundmode. First of all, Ianalyzethestampingprocess characteristics, compare anddetermine the technology program, and thencarrying outthecalculationoftheprocess parameters, a reasonable choice of stamping equipment,thentheoveralldesignof themoldto design aset ofmold. Keywords: Cover circle；blanking; deep drawing; punching; flanging; die design目 录绪论1零件的工艺性分析21.1工件材料21.2工件的工艺分析及计算31.3 工件的尺寸精度52 工艺方案的分析和确定62.1 工艺方案的分析及确定62.1 排样图的确定63 各工序冲裁压力的计算及冲压设备的选择93.1 各工序冲裁压力的计算93.2 冲压设备的选择113.3 压力中心的确定134 模具结构的设计144.1 模具的总体结构144.2 各块模板的作用及材料的选取145 成形零部件的设计165.1 凸、凹模的设计165.1.1 凸、凹模的作用165.1.2 凸、凹模的设计原则165.2 冲裁间隙165.3 刃口尺寸的计算原则175.4 工作零件刃口尺寸计算175.4.1 落料冲孔部分的刃口尺寸计算185.5 主要零部件的结构设计216 标准零件的选取266.1 模架的选取266.2 模架导柱导套的选取266.3 最终模具结构总体装配图27参考文献30致谢31绪论冲压是通过模具对板材施加压力或者压力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在常温下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称之为板材冲压。与机械加工及塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是在经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸和形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。3）冲压加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压强度和刚度均较高。4）冲压一般没有屑碎料生成，材料的利用率高，且不需其他加热设备，因而是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压件加工所使用的模具一般具有专用性，有时候一个复杂的零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的有点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产应用中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压加工法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都难以实现的。可见，冲压加工的重要性。 1 零件的工艺性分析1.1 工件特点零件图如图1.1及图1.2所示： 图1.1 零件三维图 图1.2零件图零件名称：罩圈零件材料：Q235-A钢板零件厚度：1mm零件批量：大批量1.1.1 Q235-A钢板性能分析1.特性及适用范围：Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。2.物理性能：1）化学成分：碳 C ：0.22%；硅 Si：0.35%；锰 Mn：1.4%；硫 S ：0.050%；磷 P ：0.045%；铬 Cr：允许残余含量0.030%；镍 Ni：允许残余含量0.030%；铜 Cu：允许残余含量0.030% （注：脱氧方法:F、Z）2）力学性能：抗拉强度 b (MPa)：370500 屈服强度 s (MPa)：16mm时:235;1640mm时:225; 4060mm时: 215; 60100mm 时: 215; 100150mm时: 195; 150mm时: 185 伸长率 5 (%)：40mm时:26;4060mm时:25;60100mm时:24;100150mm时:22;150200mm时:21; 冷弯（弯180）：【纵向】钢厚度16mm时，弯心直径d=a；钢厚度16100mm时，弯心直径 d=2a； 【横向】钢厚度16时，弯心直径d=1.5a；钢厚度16100时，弯心直径d=2.5a。1.2 工件的工艺分析及计算这是一个典型的筒形拉深件，如上图1.1、1.2所示，零件结构并不复杂，按照零件的加工顺序首先要判断是否能一次性加工出mm的内筒，成形方法主要有两种，即：翻边和拉深后切去筒底形成。依据翻边的最大翻边高度计算公式：=（1-）+0.43r+0.72t其中为材料的翻边系数，查冷冲模设计案例剖析表5-3，取0.7又由罩圈零件尺寸得=（1-0.7）+0.434.5+0.721=11.8mm实际翻边高度0.75mm，故此内筒能一次翻边成形。又考虑到减少坯料成形尺寸，有利于降低成本，故翻边成形是首选。 图1.3 零件图根据该零件的翻边特点，依据前后体积不变原则，考虑到翻边前后材料厚度变化很小，因此，可按翻边前后表面积不变进行计算，保证图1.3所示计算见图中翻边前后阴影部分面积相等。也就是：（-）=4.5（70-44.5）+61（8-5）即：保证翻边前70mm外径、d内径组成的圆环表面积与R5mm的四分之一凹球带及60mm、3mm高圆筒共同组成的图形的表面积相等。带入数据，可求出按在拉深件底部冲孔后翻边需预冲的孔直径d为48.5mm。选取合适的修边余量之后，根据拉深前后毛坯与工件的表面积不变原则，依据毛坯直径D计算公式：D=（为拉深零件各个部分的表面积之和）由AutoCAD辅助软件计算得=11493.185带入数据求得D=121mm又依照阶梯形拉深件的“克里曼诺维奇”经验公式其中式子中 、大、小筒阶梯处的拉深高度（mm）； 、大、小筒阶梯的直径（mm）； D所求阶梯的毛坯直径（mm）。代入数值，可求得阶梯筒的假定拉深系数为 m=0.75由于毛坯相对厚度(t/D) 100=0.83，根据相对厚度，查冷冲模设计案例剖析表10-25得，极限拉深系数为=0.530.55根据阶梯形件拉深的判断条件：若计算所得的假定拉深系数等于或大于由同样大的毛坯拉深圆筒形工件（按最小的阶梯直径计算）所能达到的极限拉深系数，则可一次拉深完成。显然m。故该阶梯圆筒可一次拉深成形。根据上述分析及零件图知：整个工件有落料、拉深、冲孔、翻边四道工序，材料为Q235-A钢板，适合冲裁，且此工件满足冲裁的加工要求，尺寸精度一般，普通冲裁完全满足。1.3 工件的尺寸精度在冲压件零件图中，除了有些重要的尺寸标注有公差外，还有一些尺寸是未标注公差的（俗称自由尺寸）。这些未标注公差尺寸，其大小并不是没有公差限制，因而不能忽略。对于未标注公差尺寸的允许偏差，通常有下列几种情况：1）在冲压件零件图的附注中，统一注明其允许的偏差的数值。2）在冲压件零件图的附注中，说明未标注公差尺寸，其公差按X X X X（行业或企业）标准执行。3）图中未有注明的，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件一般可按IT10IT11级精度来处理。根据零件图图1.2所标注的尺寸，未注明任何有关尺寸公差，而罩圈又是圆形件，则按IT11级来处理。而一般冲模精度比工件精度高23级，则冲模精度按IT9级精度来处理。2 工艺方案的分析和确定2.1 工艺方案的分析及确定从上述可知，该工件包括落料、拉深、冲孔、翻边四个基本工序。大概可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料、拉深、冲孔，最后翻边，采用单工序模；方案二：落料拉深冲孔翻边级进模冲压，采用级进模生产；方案三：落料拉深冲孔翻边复合模，采用复合模生产。分析个方案：1）方案一模具结构简单，但需要四道工序、四套模具，成本高，而且由于工艺流程长，占用设备多，废工时，生产效率低，而过多的模具数量及不大的零件生产批量，又将进一步降低企业的效率；2）方案二只需一套模具，工作的精度及生产效率都较高，但是模具的制造要求较高，模具设计与制造复杂，难度较大，对排样及模具各个部件的设计要求都很高，成本较高。3）方案三也只需一套模具，而根据罩圈零件图结构要求可以看出，该零件拉深高度不大，零件精度要求也不高，因此，可不对加工零件进行修边，预冲孔后的翻边由于翻遍不大，也易成形。由于零件翻遍尺寸与拉深外形尺寸、展开件落料尺寸具有一定的差值，为复合模创造了条件，故可以用复合模，且这复合生产效率比较高，操作很方便，精度也能满足工件精度要求。同坐对上述三种方案的分析比较，结合该工件的工艺，该工件的冲压生产采用方案三较合适。通过设计落料、拉深、冲孔、翻边复合模，一次性加工出零件，满足去偶尔生产及经营的高效率的要求。2.2 排样图的确定排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构和寿命、制件的生产率和模具成本的等技术、经济指标。故，设计排样时应考虑一下原则：1）提高材料利用率（在不影响制件使用性能前提下，还可以适当改变之间形状）；2）排样方法应使冲压操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结构简单、寿命长；4）保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。根据材料经济利用情况，排样的方法可以分为三种：1） 有废料排样：沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边为废料。2） 少废料排样：沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在。3） 无废料排样：工件与工件之间，工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得到工件。有废料排样法的材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于形状复杂、尺寸精度要较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时，材料只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达到70%90%，有废料、少废料或无废料排样，按工件的外形特征、排样的形式又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等。根据该零件的展开图可以看出，零件外形对称的，零件尺寸比较大。根据零件的形状及尺寸等特点，采用用直排式，可降低条料的宽度，提高材料的利用率，降低生产成本。因为零件展开的外形尺寸类似于长方向，采用直排有利于缩短料宽，提高材利用率，利用AutoCAD软件辅助排样如下图2.1所示：图2.1 排样图排样中相邻两工件之间的余料与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差，送料步距误差，送料歪斜等原因而冲出残缺的废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸，凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。 搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率高。但过小时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口损坏。为避免这一现象，搭边的最小宽度大约取为毛坯的厚度，使之大于塑性变形区。影响搭边值的因素主要有：材料的力学性能，材料厚度，工件的形状和尺寸，排样的形式，送料及搭料方式查冲压工艺与模具设计表2.5.2得搭边值取= 0.8 mm，a= 1 mm，如上图1.4所示。该模具装置为无侧压装置，无侧压装置的模具，其条料度应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小。为了补偿侧面搭边的减小部分，条料宽度应增加一个可能的摆动量。故条料宽度为：B = 式中：B条料宽度的基本尺寸，mm D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，mm a侧面搭边，mm 条料下料剪切公差，mm查冲压工艺与模具设计表2.5.3得，取0.6mm，c取0.2mm，又由上述知D为121mm，a=1mm，料宽度B=mm。根据条料图图1.4，算出材料的利用率：根据材料利用率计算，计算公式为：其中式中：材料的利用率；S工件的实际面积（包括冲出的预冲孔在内）,mm；所用材料面积，包括工件面积与肥料面积，mm；A 步距（相邻两个制件对应点的距离），mm；B 条料宽度，mm。其中，A=（121+1）mm = 122 mm，B=mm，S=3.14代入数据得：=75.7%。3 各工序冲裁压力的计算及冲压设备的选择3.1 各工序冲裁压力的计算计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须是大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。1.落料力这模具中，我们采用的是平刃冲裁模，故其落料力可按下列式子计算：=tL上面式子中： 落料力，kN L 工件外轮廓周长，mm其中L=2R=D=（3.14121）mm=379.94mm 材料的抗剪强度，MPa 查冲模设计应用实例附录A1得=360MPa t 材料的厚度，mm 从上述对零件的描述中可知t=1mm 安全系数，一般去1.3 带入数据得落料力 =177.812kN 2.拉深力 在拉深变形过程中，圆筒形零件拉深时拉深力理论上是由变形区的变形抗力、摩擦力和弯曲变形力等组成。但是它使用很不方便，生产中常用经验公式计算拉深力，而零件一次拉深可成形，故计算出第一次拉深力即可，计算拉深力的公式为：=t上面式子中： 拉深力，kN 修正系数查冲模设计应用实例表4-18得取0.40 材料的抗拉强度，MPa 查冲模设计应用实例附录A1得=400MPa t 材料的厚度，mm 从上述对零件的描述中可知t=1mm 工件直径，mm 带入数据求得拉深力=50.240kN 3.冲孔力 冲孔是冲裁的一种，冲孔力可根据冲裁力的计算公式计算：=t上面式子中： 冲孔力，KN 所冲的孔的周长，mm其中L=2R=D=（3.1448.5）mm=152.29mm 材料的抗剪强度，MPa 查冲模设计应用实例附录A1得=360MPa t 材料的厚度，mm 从上述对零件的描述中可知t=1mm 安全系数，一般去1.3 带入数据求得 =71.271kN 4.翻边力 翻边力按下列计算公式计算：上面式子中： 翻边力，KN 材料的屈服强度，MPa查冲模设计应用实例附录A1得=240MPa D 翻边直径（按中线计算），mm 其中D=（60+1）mm=61mm d 毛坯预制孔直径，mm 从上述零件尺寸中我可知d为48.5mm 带入数据可求得 =10.362kN 5.卸料力 从模具上刮下材料所需的力，称为卸料力。在冲裁过程中，影响卸料力的因素很多，要精确地计算是很有难度的，在实际生产中常采用经验公式计算：=k 上面式子中：k 卸料力系数 查冲模设计应用实例表2-15得k=0.025 落料力，kN 带入数据可求得 =4.445kN 6.冲压工艺总力 =+=314.09kN3.2 冲压设备的选择压力机是用来为模具中的材料实现压力加工提供动力和运动的设备，冲压设备的选择是工艺中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等一系列重要问题。选择设备首先应了解被加工产品的特点（包括采用的冲压工艺性质、生产批量、冲压件的几何形状及尺寸、精度要求、工序的分配、取件方法、废料处理等）和各类冲压设备的特点（包括标称压力、辅助装置及功能、滑块行程、速度大小、精度、装模空间、操作空间大小等），然后使所选用设备的性能与产品的加工要求相适应，确定设备的类型及其规格，尽量减少欠缺和浪费。对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有C形床身的开式曲柄压力机。虽然开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和冲裁件的质量。但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用闭式机身的曲柄压力机。这类压力机两侧封闭，刚度较好精度较高，但操作不如开式方便。对于大型、叫复杂的拉深件多采用闭式双动拉深压力机。对于形状复杂零件的大量生产，应优先考虑选用多工位自动压力机。闭式曲柄压力机的刚度较好、精度高，只能两个方向操作，适用于大中型冲压件生产；双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产；液压机没有固定的行程，不会因板材厚度超差而过载，全行程中压力恒定，但压力机的速度低、生产效率低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。确定设备的规格应考虑以下几点：压力机的行程大小，应能保证成形零件的取出与毛放进。压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模时，工作台的受力条件也是不利的。所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适应。冲压力与压力机能的配合关系：当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板材的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和选取压力机。通常取压力机的名义吨位比总力大1.6到1.8倍。考虑到模具结构以及其工作原理，冲压设备应选取双动拉深压力机才能完成该模具的工作。拉深工艺除要求内滑块有较大的行程外，还要求内、外滑块的运动密切配合。双动拉深压力机除能获得较大的压边力外，还有如下一些工艺特点：1. 压边刚性好且压边力可调2. 内、外滑块的速度有利于拉深成形3. 便于工艺操作为安全起见，防止冲压设备超载，可按公称压力（1.61.8）的原则选取，可选取底传动双动拉深压力机J44-55，其主要技术参数规格如下表所示：型号J44-55拉深滑块公称压力/kN550压边滑块公称压力/kN550滑块行程次数/次9拉深滑块行程/mm580最大坯料直径/mm780最大拉深直径/mm550最大拉深深度/mm280导轨间距离/mm800工作台尺寸左右/mm680前后/mm720孔径/mm120装模螺杆螺纹/mmM72X6螺纹长度/mm90外形尺寸前后/mm4105左右/mm2595地面上高/mm3845质量/kg210003.3 压力中心的确定模具压力中心是指在冲压时诸多冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下列原则来确定：1） 对称形状的单个冲裁件，冲压模的压力中心就是冲裁件的几何中心；2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模压力中心与零件的对称中心相重合；3） 形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析法求出压力中心。由零件图可知，该零件是对称图形，故压力中心就是该零件的几何中心上，即在圆心上。4 模具结构的设计4.1 模具的总体结构根据零件结构初步定出模具总体结构图，如下图图4.1所示：图4.1 模具初步结构图4.2 各块模板的作用及材料的选取1、模柄 中小型冲模中通过模柄固定在压力机上，模柄的形式结构很多，根据模具的初步结构，本模具我选用凸缘螺钉固定式的模柄，它有较大的凸缘，用四个螺钉固定在上模板上，而凸缘式的模柄一般选用Q235A材料，且不用进行热处理。2、上模板上模板的作用是与冲床相连接，将模具上型安装在冲床上。上模板要承受和传递冲压力，所以应该有足够的强度和刚度。刚度不足，将会影响模具寿命。通常选用A铸铁,不进行热处理。这套模具选用HT200，进行调质2832HRC的热处理硬度，第一强度好，第二便宜，第三订购的模板规格范围大。3、垫板垫板的作用是直接承受和扩散落料拉深上模与冲孔翻边上模传递的压力，以降低模版所承受的单位压力，避免压出陷痕。本模具利用压力机打杆推件，上模板局部挖空需采用垫板支撑。垫板厚度取12mm，外形尺寸与落料拉深上模相同。材料选用45钢，热处理硬度为4348HRC。 4、卸料板 卸料板既起到卸料作用又起到压料作用，让所得冲裁件质量较好平直度较高。材料选用Q235A。5、下模板下模板的作用跟上模板的作用差不多，材料也选用HT200，进行调质2832HRC的热处理硬度。5 成形零部件的设计5.1 凸、凹模的设计5.1.1 凸、凹模的作用凸、凹模是模具的工作零件，不仅在于它是直接担负着冲压工作，而且是在模具上直接决定制件形状、尺寸大小和精度的最为关键的零件。凸、凹模在模具中，都是配对使用的，缺一不可。5.1.2 凸、凹模的设计原则 1）凸、凹模必须有足够的强度、刚度和硬度； 2）凸、凹模的结构要简单可靠、制造简单； 3）凸、凹模便于调整、维修和保养； 4）凸、凹模要求具有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。5.2 冲裁间隙 凸模和凹模之间的间隙，对制件断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁模具设计的一个非常重要的工艺参数。 冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分单边间隙和双边间隙，间隙的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大。1） 冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凹模压入板料接近于挤压状态，材料受凸、凹模挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径变小。2） 冲裁间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响。间隙是 影响模具寿命诸因素中最主要的因素之一。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦就越严重。所以过小的间隙对模具寿命及其不利。而较大的间隙可使凸模侧面与材料间的摩擦减小，并减缓由于受到制造和装配精度限制而出现的间隙不均匀现象的不利影响，从而提高模具寿命。3） 冲裁间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。 因此，在设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要模具间隙在这个范围内，就可以基本满足各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙。5.3 刃口尺寸的计算原则 由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面质量都是带有锥度的，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尺寸。在测量与使用过程中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则： 1）落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 2）冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。 3）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高23级(表23)。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件一般可按IT10级精度来处理，工件尺寸公差应按“入体”原则，标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工 件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差。5.4 工作零件刃口尺寸计算前面在零件的尺寸精度分析中说到此零件按IT11级精度处理。查互换性与技术测量表1-8得到零件各个尺寸的基本公差，121mm的基本公差为0.100mm，100mm的基本公差为0.087mm，48.5mm的基本公差为0.062mm，80mm的基本公差为0.074mm，60mm的基本公差为0.074mm，R5的基本公差为0.030mm，6mm的基本公差为0.036mm。5.4.1 落料冲孔部分的刃口尺寸计算 在冲裁模刃口尺寸计算中，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑一下原则： 1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模的尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。 2）考虑到冲裁模中凸模、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔凸模时，凸模基本尺寸则应该取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。 1.落料部分的刃口尺寸计算落料以凹模为基准，按下列公式计算： 式中： 落料凹模基本尺寸，mm 落料凸模基本尺寸，mm 落料件最大极限尺寸，mm（在这就是121mm） 凹模上偏差，mm 凸模下偏差，mm 系数 凸模、凹模最小初始双边间隙，mm查冲压工艺与模具设计表2.3.1得取0.75，再查表2.2.4得=0.100mm，=0.130mm。故所以， 带入数据求得=mm，=mm2.冲孔部分的刃口尺寸计算冲孔以凸模为基准，按下列式子计算：式中： 冲孔凹模基本尺寸，mm 冲孔凸模基本尺寸，mm 冲孔件最小极限尺寸，mm（在这就是48.5mm） 凹模上偏差，mm 凸模下偏差，mm 系数 凸模、凹模最小初始双边间隙，mm查冲压工艺与模具设计表2.3.1得取0.75，再查表2.2.4得=0.100mm，=0.130mm。故所以， 带入数据求得=mm，=mm5.4.2 拉深翻边部分的刃口尺寸计算1）拉深凹模圆角半径拉深凹模圆角半径计算时，通常可按经验公式计算：式子中： 凹模圆角半径。mm D 毛坯直径，mm（在这D为121mm） d 本道工序拉深件的直径，mm（在这d为100mm） t 零件厚度，mm（在这t为1mm）带入数据求得=3.67mm，取4mm取=2mm2）拉深凸模圆角半径拉深凸模圆角半径计算时，通常可按经验公式计算：在这里，取=4mm在这里，取=2mm3）无压料圈拉深模具的单边间隙其中为零件的最大厚度，在这为1mm所以C取1mm4）成形拉深上下模尺寸计算按下列计算公式计算：所以其他尺寸计算：所以5）翻边部分刃口尺寸计算按下列计算公式计算：所以5.5 主要零部件的结构设计 由于工件形状简单对称，所以模具的工作部分零件均采用整体结构，如下列图所示。 1.落料拉深上模 落料拉深上模具有落料、拉深双重作用，其外圈为落料凸模，内型腔为拉深凹模型腔，如下图图5.1所示： 图5.1 落料拉深上模 材料：9Mn2V技术要求：1.热处理硬度 5660HRC 2.未注明圆角半径为0.5mm2.落料下模如下图图5.2所示 图5.2 落料下模 材料：T10A技术要求：1.热处理硬度 5660HRC 2.未注明圆角半径为2mm3.拉深成形下模 图1.7 拉深成形下模材料：9Mn2V技术要求：1.热处理硬度 5660HRC 2.未注明圆角半径为1mm 4.冲孔翻边上模 图5.3 冲孔翻边上模材料：T10A技术要求：热处理硬度 6062HRC 5.冲孔凸模图 5.3 冲孔凸模材料：T10技术要求：热处理硬度 5660HRC6 标准零件的选取6.1 模架的选取 根据模具结构选用的模架为滑动导向中间导柱模架，上模座为，下模座为，材料为HT200，做调质2832HRC的热处理。6.2 模架导柱导套的选取导柱的选取如下图图6.1所示： 图6.1导柱材料为20钢，硬度为58HRC高频蘸火。导套的选取如下图图6.2所示： 图6.2 导套材料为20钢，硬度为58HRC高频蘸火6.3 最终模具结构总体装配图 图6.3 总装图1.上模板 2.导柱 3.卸料橡胶 4.垫板 5.上卸料块 6.螺钉 7.模柄 8.打杆 9.上顶杆 10.推力板 11.冲孔翻边上模 12.传力杆 13.落料拉深上模 14.卸料板 15.导套 16.螺钉 17.顶杆 18.弹簧 19.下顶杆 20.冲孔凸模 21.拉深成形下模 22.下卸料块 23.落料下模 24.下模板模具总装图如图6.3所示，整个模具工作过程分零件成形及卸料两个阶段。模具置于压力机工作台面上，压力机滑块上升，模具开启，上下模脱离，卸料板在卸料橡胶的弹力作用下下降，下卸料块及下顶杆分别通过顶杆在压力机弹性缓冲器和弹簧弹力的作用上升与落料下模上平面平齐此时，将坯料置于落料下模适当位置，完成零件的定位。当压力机下移，卸料板在卸料橡胶弹力作用下开始与坯料弹性接触，对坯料进行压紧，当其下移一段距离后，落料下模接触坯料并压缩卸料板与落料拉深上模共同作用对零件进行落料，落料完成同时，落料拉深上模对拉深成形下模发生作用对坯料进行拉深，当落料拉深上模下行5mm后，冲孔翻边上模与冲孔凸模开始接触对发生局部拉深作用后的半成品零件底部冲翻边预制孔，当冲孔翻边上模下行1mm后，翻边预制孔完成，随着压力机滑块的继续下行，冲孔翻边模与拉深成形下模共同作用完成对冲制好的翻边底孔的半成品翻边，与此同时，落料拉深上模与拉深成形下模也完成对半成品零件的拉深和成形，此时，落料拉深上模、拉深成形下模转为刚性接触，对成形号的零件部位进行校正。至此，零件落料、拉深、冲孔、翻边四道工序全部结束，零件成形完成。随着压力机滑块的上行，在上顶杆及下顶杆的共同作用及卸料板的作用下分别将冲切翻边预制孔及落料后的废料推出各自工作型腔，与此同时，上卸料块、下卸料块共同作用将加工好的零件推出工作型腔，卸料完成，压力机转入下一个工作循环。结束语漫长而又充实的毕业设计即将结束，通过这几个月的学习，我觉得自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，