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连焰筒
冲压
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模具设计
太原
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连焰筒冲压工艺与模具设计（太原）,连焰筒,冲压,工艺,模具设计,太原
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太原工业学院毕业设计毕业设计连焰筒冲压工艺与模具设计谯正林学生姓名：学 号： 102018237机械工程系系 部：材料成型及控制工程专 业： 佘银柱指导教师： 二一四年 六 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日连焰筒冲压工艺及模具设计摘要:用模具技术生产的制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低消耗等特点。由此可见，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，首先根据工件图算工件的展开尺寸，再根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图。根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，采用复合模冲压，这样有利于提高生产效率，模具设计和制造也相对于简单。当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图。连焰筒是一个形状相对比较简单的零件，需要的工序有落料、拉深、冲孔、翻边、整形、切边。经工艺计算和分析，确定了合理的冲压工艺方案，提出用落料拉深冲孔复合模及翻边整形复合模两套模具完成该零件的生产，设计出的模具结构简单、制造容易。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率，这种方法对类似产品具有一定的借鉴作用。关键词：连焰筒，模具设计，复合模，落料、拉深、翻边Even the flame tube of stamping process and die designAbstract:Production of products with mould technology with high accuracy, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption, etc.Thus, mold technology has become a measure of a national product manufacture level of important symbol, decides the quality of products, and new product development capability. In this passage, material utilization, painting row kind diagram.According to the requirements of the parts geometric shape and size analysis, adopting compound stamping die, so that to improve the production efficiency, mold design and manufacturing is relative to the simple.When all the parameters are calculated, the mould assembly scheme, the design of main parts and assembly technology requirements are analyzed.In the design process in addition to the design specification, also including the mold assembly drawing, part drawing of non-standard parts. Even the flame tube shape is a relatively simple parts, need to process with blanking, deep drawing, punching and flanging, plastic, trimming.The process calculation and analysis, the reasonable stamping process scheme of using deep drawing punching compound die blanking and flanging plastic compound die of two sets of mould to complete the parts production and design of the mould has simple structure, easy manufacturing.By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Key words: Even the flame tube，Mold design，Composite mould，Blanking Deep drawing and Flanging 目 录1 前言12 设计题目23 零件的工艺分析及方案确定33.1 零件的工艺分析33.2 零件的工艺计算43.2.1 翻孔的高度校核43.2.2先拉深后冲孔再翻边的工艺计算43.2.3毛坯的尺寸计算53.2.4判断能否一次拉成63.3 工艺方案的确定64 第一套落料拉深冲孔复合模设计及主要零件工艺参数计算74.1 零件的工艺计算74.1.1排样方法及材料利用率计算74.1.2 压力中心计算94.1.3 各部分工艺力计算94.1.4压力机的初选114.1.5 主要的工作尺寸计算114.2 模具总体设计144.2.1 模具结构形式的选择144.2.2 模具主要零件的设计164.2.3 校核压力机234.3 模具的装配与调试244.3.1 模架总装图244.3.2模具的装配255 第二套翻边整形复合模设计265.1 零件的工艺计算265.1.1 各部分工艺力计算265.1.2压力中心275.1.3压力机的初选275.1.4 主要的工作尺寸计算285.2 翻边整形复合模总体设计295.2.1翻边整形复合模的主要零部件设计295.2.2 校核压力机355.3 模具的装配与调试355.3.1 模具总装图365.3.2模具的装配376 结束语38参考文献39致谢40III1 前言 冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。当然，冲压加工在我国也存在着一些问题和不足。如机械化、自动化程度低、生产集中度低、冲压板材自给率不足、品种规格不配套、科技成果转化慢、先进工艺推广慢、专业人才缺乏、大、精模具依赖进口等，因此，我们将还有很长的路要走。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本文是连焰筒落料、拉深、冲孔复合模及翻边、整形复合模设计说明书，结合模具的设计，在老师的指导下，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明。2 设计题目零件名称：连焰筒图2.1 零件图 生产批量：中批量 材料种类：不锈钢（1Cr13）材料厚度：1.2凸缘并非圆形，而是一个长轴为60mm，短轴为56mm的椭圆形，椭圆形并不是平面的，而是向上凸起的R138mm的圆弧形。3 零件的工艺分析及方案确定3.1 零件的工艺分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。此工件为有凸缘的圆筒形件，要求内形和翻孔尺寸，要求厚度均匀，其形状满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。该零件件H（ 0.6 0.7 ）B, 可一次拉深成形。零件的圆角半径R3t，满足拉深工序要求。另外，由于该零件翻边高度较高，故而采用先拉深再翻边的加工工艺进行加工。综合以上分析，得出的结论是：该零件工艺性能较好，适于冲压。 该零件结构较简单、形状呈中心对称，属于圆筒形拉深件。零件尺寸公差为IT14，工件材料为1Cr13，材料的屈服强度为354MPa，抗拉强度为440MPa，伸长率为40。3.2 零件的工艺计算3.2.1 翻孔的高度校核 式中 : D翻边孔中心直径，mm； H竖直边高度，mm； K翻边系数； t板料的厚度，mm； r翻边圆角半径，mm。将D=30+1.2=31.2mm，查表8-1（参考文献4）有Kmin=0.465，r= 2mm，t=1.2mm代入上式得到 H=9.836mm。 上式中，K取最小值，则H为最大值。从零件图知连焰筒的翻孔高度为16mm，大于计算所得到的高度，即HHmax。故采用先拉深后冲孔再翻孔的方法。3.2.2先拉深后冲孔再翻边的工艺计算先拉深后翻边的高度h h=(D-d)/2+0.57r=D(1-K)/2+0.57r查表查表8-1（参考文献4）有K=0.60，r=2mm代入上式得 h=9.3mm翻边的极限高度 Hmax =D(1-Kmin)/2+0.57r =9.836mm预制孔直径d d=KminD=0.46531.2=14.508mm,取d=20mm。拉深高度 h=H-hmax+r+t=16-9.3+2+1.2=9.9mm取 h=10mm。3.2.3毛坯的尺寸计算 （1） 零件的修边余量 查表4-8（参考文献3），取修边余量L=3mm , 则L= L0+2L=66mm（2） 毛坯尺寸的计算 图3.1 毛坯件 零件底部的平板部分面积 （d-2r)2 =(31.2-22）2= 739.84m2 零件底部的圆角部分面积 r/2(d+4r)=3.142/2(3.1426+42)=281.47m2 零件直壁部分的面积 dh= 3.1432.41.1=111.91m2 零件凸缘圆角部分面积 /2(d-4r)r=3.14/2(3.1441.4-44.5)4.5=791.25m2 零件凸缘平板部分面积 /2(d2-d12)=3.14/2(662-41.42)=4148m2 毛坯直径为R=72mm 毛坯为直径为72mm的圆形3.2.4判断能否一次拉成 （1）相对高度h/b=0.395 角部相对圆角半径r/b=0.0875 毛坯相对厚度（t/D） 100=0.11 查表4-26（参考文献3）得，一道工序内所能拉深圆筒形零件的最大相对高度h/b0 =0.4，而1Cr13不锈钢的修正系数为1.11.15，则h/b0 =0.44 从而 h/b h/b0 故，该制件可以一次拉深成形。(2) 零件总的拉深系数m总=b/bf=0.55 查表5-19（参考文献11）知，不锈钢的首次拉深系数m1=0.52，m总m1则该制件能够一次拉深。3.3 工艺方案的确定零件为拉深件，形状比较简单，该零件的生产包括落料、拉深、冲孔、翻边、整形、切边这六个基本工序，通常可以有以下四种方案：方案一：采用落料拉深冲孔复合模，翻边整形复合模，切边模的加工方；方案二：采用落料拉深复合模，冲孔模，翻边整形复合模，切边模的方法；方案三：采用落料拉深冲孔翻边整形切边复合模的加工方法； 分析：方案一，模具结构简单，采用两副复合模（落料拉深冲孔复合模及翻边整形复合模），一副切边单工序模，生产效率较高。方案二，使用的模具数量较多，工序1和工序2可以合并；方案三，虽然使用的模具只有一副复合模，生产效率也比较高，但模具结构杂，制造和维修都很困难，且模具精度稍低。结论：通过对上述三种方案的综合分析比较，决定选用方案一，使用两副复合模及一副单工序模具来完成该零件的加工生产。4 第一套落料拉深冲孔复合模设计及主要零件工艺参数计算4.1 零件的工艺计算4.1.1排样方法及材料利用率计算 冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下原则： （1）提高材料得利用率（不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）。 （2）合理排样可使操作方便，劳动强度低。 （3）模具结构简单寿命长。 （4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。根据零件图可选用少废料的利用率情况，排样有三种： a 有废料排样 b 少废料排样 c 无废料排样 根据零件图可选用少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁。只有在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样利用率高，用于某些精度要求不是很高的冲裁件排样。排样的形式分为直排式，斜排式，直对排，斜对排，混合排等。制件为圆形，条料形状为长方形，应根据落料工序设计。考虑到该制件比较大及操作方便和模具结构简单，故采用直排排样最适宜。由表2-26（参考文献3）得：搭边值a=2，b=2送进步距 A=D+a=72+2=74条料宽度 条料宽度 B = D+2b =72+4=76mm材料的利用率 查表1-12（参考文献3）选取钢板的尺寸为85015001.2 。钢板裁剪方案有纵裁和横裁两种，经计算纵裁利用率较高，固选用纵裁。 材料利用率计算：850/76=11.14 1500/74=20.20 (72/2)21120/(8501500)100%=70.2%毛坯的排样图图4.1 排样图4.1.2 压力中心计算 模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。 冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。因为该零件为中心轴对称零件，所以重心在对称中心上。4.1.3 各部分工艺力计算 （1）落料力计算 F落 = KLt= 1.3Lt Ltb 式中 F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（）； t材料厚度（）；t=0.8mm 材料的抗剪强度 b材料的抗拉强度。查表1-5（参考文献3）得b=520MPa K安全系数。是考虑到刀口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。 常取K=1.3。 工件的轮廓周长L= 72 = 226.08mm 则F落 = Ltb = 226.081.2440N = 119.431KN （2）拉深力的计算 拉深力按式 F拉=dtbK1 其中， F拉 拉深力，N； t 材料厚度； b 材料的抗拉强度。查表1-5（参考文献3）得 b=440MPa； K1 拉深系数，查表4-54, K1=1。 则 F拉 =1301.2440N =49.763KN (3) 压边力的计算 计算压边力的公式如下： FQ = Aq 其中， FQ 压边力，N; A 压边圈的面积，mm2； q 单位压边力，查表5-21（参考文献4）得q = 4MPa； FQ = Aq = (72/2)2-(41.4/4)24 = 11.508mm2（4）冲压力的计算 冲孔力 F冲 = Ltb = 151.2440=24.882kN (5) 卸料力的计算 F卸(落）= K卸（落）F落 =0.05119431= 5.972 kN F卸(冲）= K卸（冲）F冲 =0.0524882 = 1.244 kN （6） 推件力的计算 F顶=F拉K拉=497630.06=2.986kN F推=K推F冲 =0.0524882=1.493kN 故总冲压力为 F总 = F落 + F卸(冲）+ F卸（落） + F拉 + FQ + F冲 +F推+F顶 = 119431+49763+11508+24882+5972+1244+1493+2986N =217.279kN4.1.4压力机的初选冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、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的。冲压生产中常用的冲压设备很多，选用冲压设备时主要考虑下述因素：冲压设备的类型和工作形式是否适应于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；冲压设备的压力和功率是否满足应完成的工序要求；冲压设备的装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具； 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等为了安全起见，防止设备过载。按公称压力F压(1.31.5)的原则选择压力机。查表9-3（参考文献3）得，选取公称压力为400kN的闭式单点压力机JB23-40。该压力机与模具设计的有关参数为： 公称压力：400kN 滑块行程：100 最大装模高度：265 装模高度调整节量：65 工作台尺寸：460（前后）700（左右） 模柄孔尺寸：50mm（直径）70mm（深度) 4.1.5 主要的工作尺寸计算凸、凹模刃口尺寸的确定原则： 考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。 考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大， 其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。 考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高23级。工作零件部分主要包括：凸模、凹模、凹凸模。（1） 落料刃口尺寸的计算 根据凸模与凹模刃口尺寸的确定原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。具体尺寸计算如下： 查表3-7（参考文献4）知，冲裁刃口的双面间隙 Zmin = 0.132mm , Zmax = 0.180mm。 查表3-18知，凸、凹模的制造公差值：凸 = 0.035mm ,凹 = 0.050mm。 校核： Zmax - Zmin = 0.048 , 凸 + 凹 =0.050 不满足 Zmax - Zmin 凸 + 凹 条件，故凸模和凹模可以采用配合加工的方法制作。 对于工序图中未标注公差尺寸R72，可查表得其尺寸的极限偏差 = 0.74mm。查系数值表3-19（参考文献4）有= 0.5。 对于工序图中未标注公差尺寸330，可查表得其尺寸的极限偏差=1.60mm。 查系数值表3-19（参考文献4）有= 0.5。 现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将工序图中的各尺寸进行分类： 凹模刃口尺寸计算如下：第一类尺寸 D凹=（D-x)0+凹=（72-0.50.74）0+0.030=71.630+0.030mm凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配作，其双面间隙为0.1320.180mm（保证双面最小间隙即可）。（2）拉深工作部分尺寸计算 拉深凸模和凹模的单边间隙按式Z/2 = 1t计算，Z/2 =1.2mm。 由于拉深件的公差为IT14级，故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度，为 凸 = 凹 =0.0.084mm, =0.52mm 由零件图可知，制件尺寸标注在内形，这以凸模尺寸为基准，通过增大凹模尺寸以保证间隙，其相应的凸凹模尺寸的计算如下： =（30-0.40.52） = 30.21 = （30.21+0.40.52+1.2） = 31.41 凸模和凹模的圆角半径： 凹模的圆角半径r凹按式r凹=0.8=5mm。 凸模的圆角半径r凸等于工件的圆角半径，即r凸=4mm。（3）冲孔凸、凹模刃口尺寸计算 根据凸模与凹模刃口尺寸的确定原则，冲孔时应首先确定凸模刃口尺寸。具体尺寸计算如下： 查表3-7（参考文献4）知，冲裁刃口的双面间隙 Zmin = 0.132mm , Zmax = 0.180mm。 查表3-18知，凸、凹模的制造公差值：凸 = -0.020mm ,凹 = +0.025mm。 校核： |凹|+|凸|=0.045mm Zmax - Zmin = 0.048mm 满足Zmax - Zmin 凸 + 凹 条件，故凸模和凹模可以采用分别加工的方法制作。 对于工序图中未标注公差尺寸20mm，可查表得其尺寸的极限偏差 = 0.52mm。查系数值表3-19（参考文献4）有= 0.5。 凸模为第二类尺寸，则 d凸=（20+0.50.52） = 20.26mm 凹模为第一类尺寸，则 D凹=（20.26+0.18） =20.44mm 4.2 模具总体设计4.2.1 模具结构形式的选择 确定冲压工艺之后，应通过分析比较，选择合理的模具结构形式，让它尽可满足一下要求：能冲出合乎技术要求的工件；又合乎需要的生产率；模具制造和修模方便；模具有足够的寿命；模具易于安装调解，且操作方便、安全。 （1）模具结构的形式 在确定采用复合模后，便考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装复合模的冲孔废料可以通过凹凸模，从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出，再由压力机上附加的接件装置接走。条料由上模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料由凸模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排除废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。 因此，这副连焰筒毛坯复合模采用倒装式结构。 （2）推件装置 在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的拉深凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置虽工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比弹性推荐装置时要低些。 根据生产实际经验，用刚性推件装置已能保证展开的所有尺寸精度，有考虑到刚性装置结构比较紧凑，维护方便，故这副模具采用刚性推件装置。 （3）卸料装置 复合模冲裁时，条料将卡在凹凸模外缘，因此需要在上模装卸料装置。 在杀个模的弹性卸料装置有两种形式：一种是将弹性零件，装设在卸料板与凹凸模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在上模板上面。由于连焰筒条料卸料力不大，故采用前一种结构，并且使用弹簧作为弹性零件。 （4）导向装置 由于展开形状为圆形，为使冲裁时不宜偏心，上压力中心在对称轴上，所以选择对角滑动导柱导套。4.2.2 模具主要零件的设计（1）冲孔凸模设计 凸模形式 冲孔凸模选择冲模圆柱头缩杆圆凸模 凸模设计的零件图如下:图4.2 冲孔凸模 凸模材料 凸模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料T10A。（2）拉深冲孔凸凹模 凸凹模形式 凸凹模选择台阶式凸模 凸凹模设计的零件图如下: 图4.3 拉深冲孔凸凹模 凸凹模材料 凸凹模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料CrWMn。 (3)落料拉深凸凹模 凸凹模形式 凸凹模选择台阶式凸模 凸凹模设计的零件图如下:图4.4 落料拉深凸凹模 凸凹模材料 凸凹模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料CrWMn。（4）落料凹模的设计 凹模的外形尺寸 凹模厚度 H=Kb(15mm）=14.8mm 凹模壁厚 c=（1.52）H（3040mm），取c=43mm 式中 b冲裁件的最大外形尺寸 K系数，考虑板料厚度的影响。查表43得：K=0.18 凹模的固定方法 凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，螺钉和销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可在标准中查得，也可根据结构需要作适当的调整。在这里采用螺钉和定位销钉固定在下模座上。 凹模的主要技术要求 凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度、凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为 Ra=0.80.4um，底面与销控的Ra=1.60.8um。 凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到6062HRC。 凹模零件，如图所示： 图4.5 落料凹模图（5）定位零件的设计 挡料销 选用固定挡料销，查表8-35（参考文献10）得具体参数如下： 材料：45#钢 GB699-65 热处理：淬火HRC4348 规格：挡料销813 JB/T2866.11-81（6）卸料零件的设计 卸料板 本模具采用弹性卸料装置，卸料板厚度查表14-10（参考文献3）得， H1=10，其周界为185mm。 卸料螺钉 查表8-11（参考文献2）卸料螺钉的相关参数如下： 材料：45#钢 GB 699-65 热处理：淬火HRC3540 规格：卸料螺钉M6111（7）推杆零件的设计 推杆 由于零件结构的限制，其结构形式采用简单的圆柱式推杆，其直径按模柄孔大小确定，d=16mm，打杆长度L=L1+L2+C=110mm。 式中 L1推出状态时，推杆在固定板下平面以下的长度； L2模柄、垫板和固定板的长度 C考虑各种误差而加的常数，通常取C=1015在此取15mm 推板 推件块按拉深凹模配作，保证间隙在（0.51）mm,推件块凸台与凸模固定板之间的间隙在此取0.5mm,推件块高度取L=7。（8）固定板、垫板设计 上模固定板 上模固定板厚度为（0.50.8）倍拉深凹模板厚，即(4064)mm，在此取50mm，其周界为120mm。 垫板 垫板厚度取h=10,其周界与上模固定板相同。 （9）橡胶元件设计 橡胶是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也很方 便。顶件选硬橡胶，拉压边多选用软橡胶。 橡胶压力P P=Aq 式中 P橡胶压力，N； A橡胶横截面积，mm2； q橡胶压缩的单位压力，MPa,q值与橡胶的的压缩量有关， 其值见表11-5（参考文献10）。 考虑到顶杆的行程L16mm，故而取q = 0.5，则橡胶的自由高度 H L/0.5 = 16/0.5 = 32 mm 取橡胶的自由高度 H = 32mm。 选取材料聚氨酯弹性体，查表得：D=45mm，D1=68mm，d=6.25mm 校核： F顶=F拉K拉=497630.06=2986N F顶P = 4(45/2)2-2(6.25/2)20.5=3060N 所以，所选橡胶是合适的。（10）弹簧元件设计 卸料装置选择弹性卸料装置，弹性元件为弹簧，初选37号弹簧， 规格：30mm6mm70mm 具体参数是：D=30mm,d=6mm,H=70mm,F2=1700N,H2=15.7mm，t=7.8mm, f=1.88mm,n=8.2 根据模具安装位置选8个弹簧，每个弹簧 FOF卸/n=5972/8=746.5N 计算： H0=H2F0/F2=15.7746.5/1700=6.9mm 校核： H=1.2+1=2.2mm,H”=5mm,H=H0+H+H”=14.1mmH2 所以。所选弹簧是合适的。（11）模架、模柄的选择 模架 前面所确定的模架为四角导柱模架，凹模周界尺寸L=160mm、B=160mm,又依模具结构草图及以上得到的各板厚度,可知模具闭合高度 H=200mm。 模柄 本模具采用凸缘模柄,模柄相关参数如下： 材料：45钢 规格：B型凸缘模柄 50mm91mm表4-1 模架序号零件名称数量规格材料1上模座116016040HT2002下模座116016045HT2003导柱13217020Cr4导套1321004320Cr5导柱12817020Cr6导套128903820Cr(12)螺钉和销钉的选择序号零件名称数量规格材料1上模紧固螺钉4M8X48452下模紧固螺钉4M12X57453上模短圆柱销28X35454下模长圆柱销210X40455模柄紧固螺钉4M8X21.5456凸凹模紧固螺钉4M6X21.545表4-2 螺钉和销钉4.2.3 校核压力机 模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常工作。其关系为：Hmax-5mmH模具+THmin +10mmHmax-T-5mmH模具Hmin-T+10mm265-50-5mmH模具200-50+10mm210mmH模具160mm显然前面初选的压力机能够满足要求。式中 Hmax压力机的最大闭合高度 Hmin压力机的最小闭合高度 T垫板厚度压力机主要技术参数如下： 公称压力：400kN 滑块行程：100 最大装模高度：265 装模高度调整节量：65工作台尺寸：460（前后）700（左右）4.3 模具的装配与调试4.3.1 模架总装图图4.6 落料拉深冲孔装配图 1-上模座 2-模柄紧固螺钉 3-垫板 4-冲孔凸模 5-模柄 6-打杆 7-推板 8-卸料螺钉 9-上模紧固螺钉 10-导套 11-上模固定板 12-卸料板 13-导柱 14-下模座 15-落料凹模 16-下模定位销 17-落料拉伸凸凹模 18-压料板 19-顶杆 20-拉深冲孔凸凹模 21-凸凹模紧固螺钉 22-推件板 23-固定挡料销 24-下模紧固螺钉 25-上模座定位销 26-导柱 27-导套 28-卸料弹簧 30-推杆通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图，模具上模部位主要有上模座、垫板、凹凸模、凸模、固定板、弹簧、卸料板等组成。下模部分由下模座、凹模模、凸凹模等组成，卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。模具工作工程：冲裁时，弹性卸料板先压住条料起校平作用。继续下行时，落料凹模将弹性卸料板压住，落料凸模进入落料凹模中，同时拉深凸模也进入拉深凹模中，冲孔凸模也进入冲孔凹模中，于是同时完成落料、拉深与冲孔工序。当上模回程时，弹性卸料板在弹簧作用下将条料从凸凹模上卸下，而打杆受到压力机横梁的推动，通过打杆将零件从凹凸模中自上而下推出，冲裁时，条料在模具上定位是采用布置在条料前的一个固定挡料销进行定位挡料，而下模上的导料销也起到到料作用。4.3.2模具的装配根据复合模装配要点，本副模具的装配选凸、凹模为基准件，先装下模，再装上模，装配后，应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作面5mm，并调整间隙、试冲、返修。具体装配如下：凸、凹模预配（1） 装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2） 将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不适合者应重新修磨或更换。凸模装配 以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固。装配下模 （1） 在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；（2） 在下模座、导料销上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；（3）将下模座、导料板、凹模装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。装配上模 （1） 在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；（2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；（3） 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4） 将卸料板套装在已装入固定板的凸凹模上，装上弹簧和卸料螺钉，并调节弹簧的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；（5） 复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；（6） 切纸检查，合适后打入销钉。试冲与调整： 装机试冲并根据试冲结果作相应调整。5 第二套翻边整形复合模设计5.1 零件的工艺计算5.1.1 各部分工艺力计算 （1） 翻边力计算 用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算： F=1.1ts(D-d) 式中 F翻边力，N； t材料的厚度，mm； s材料的屈服极限，MPa; s = 354MPa D翻边后孔的直径，mm； d预制孔的直径，mm。 则有 F翻=1.11.2354（30-20）=11.744kN（2） 压边力的计算 压边力 FQ= Ap=(72/2)2-(41.4/2)24=10.902kN（3） 整形力的计算 整形力 F整=Ap=(72/2)2-(41.4/2)2100=272.536kN（4） 顶件力的计算 F顶=F翻K翻=117440.06=707N5.1.2压力中心由于该制件中心对称，因此其压力中心与重心重合，即几何中心。5.1.3压力机的初选 可按式 F压(1.31.8)估算公称压力来选取压力机。总冲压力 F总 = F翻+FQ+F整+F顶 = 11.744+10.902+272.536+0.707 = 295.916kN则 F压 = 1.5=443.874kN 查表9-4（参考文献3）得，选取公称压力为630kN的开式双柱可倾压力机J36-63。该压力机与模具设计的有关参数为： 公称压力：630kN 滑块行程：130 最大装模高度：280 装模高度调整节量：80工作台尺寸：480（前后）710（左右）5.1.4 主要的工作尺寸计算（1） 翻边凸、凹模工作部分尺寸的确定 翻孔模的间隙 查表5-8（参考文献3）有翻边凸、凹模的单边间隙值Z/2=0.90mm。 翻孔凸模刃口尺寸计算 翻孔凸模的尺寸按下式计算 将D0=30mm，=0.52mm，凸=0.084mm（按IT10级精度选取），代入上式得到 D凸 = 30.25 mm。 翻孔凹模刃口尺寸计算 翻孔凹模的尺寸按下式计算 将D凸=30.52mm，Z0=0.18mm，凹=0.084mm（按IT10级精度选取），代入上式得到 D凹= 32.32mm。 (2)整形凸、凹模工作部分尺寸计算整形凸模与凹模的间隙 Z=t=1.2mm整形凸模刃口尺寸计算 由图可知D=72mm d凸=D凹= 32.32mm 圆球部分直径R凸=138+1.2=139.2mm 圆角部分直径 r凸=4.5mm。整形凹模刃口尺寸计算 由图可知 D=72mm d凹 = D凸 = 30.25 mm 圆球部分直径R凹=138mm 圆角部分直径 r凹=4.5+1.2=5.7mm。5.2 翻边整形复合模总体设计5.2.1翻边整形复合模的主要零部件设计（1）翻边凸模 凸模形式 凸模选择台阶式凸模 凸模设计的零件图如下: 图5.1 翻边凸模 凸模材料 凸模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料T10A。（2）翻边整形凸凹模 凸凹模形式 凸凹模选择台阶式凹模 凸凹模设计的零件图如下:图5.2 翻边整形凸凹模 凸凹模材料 凸凹模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料T10A。（3）整形凹模的设计 凹模的外形尺寸 凹模厚度 H=Kb(15mm）=0.18x=13mm，取H=20mm 凹模壁厚 c=（1.52）H（3040mm），取c=65mm 式中 b冲裁件的最大外形尺寸 K系数。考虑板料厚度的影响。查表43(参考文献3)得： K=0.18 凹模的固定方法 凹模采用螺钉和翻边凸模固定在下模座上，螺钉的数量、规格和 它们的位置尺寸均可在标准中查得，也可根据结构需要作适当的调整。 在这里采用螺钉和翻边凸模固定在下模座上。 凹模的主要技术要求 凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。 为了提高模具寿命与冲裁件精度、凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表 面粗糙度为 Ra=0.80.4um，底面与销控的Ra=1.60.8um。 凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到6062HRC。凹模零件，如图所示： 图5.3 整形凹模 （4）定位零件的设计 本模具由翻边凸模定位 具体参数如下： 材料：T10A 热处理：淬火HRC5860 定位零件图，如图所示：图5.4 定位部分（5）卸料零件的设计 卸料板 本模具采用弹性卸料装置，卸料装置与整形凹模为一体。 卸料螺钉 查表8-11（参考文献2）卸料螺钉的相关参数如下： 材料：45#钢 GB 699-65 热处理：淬火HRC3540 规格：卸料螺钉M679 （6）固定板、垫板设计 固定板 整形翻边凸凹模固定板厚度为（0.50.8）倍整形凸模长度，即 (3251.2)mm，在此取32mm，其周界尺寸与整形凹模同等大。 翻边凸模固定板为 （0.50.8）倍翻边凸模长度减去整形凹模厚度 ，即(1536)mm ，在此取20mm，其周界尺寸与整形凹模同等大。 垫板 垫板厚度取h=10，其周界尺寸与上模固定板同等大。（7）推杆零件的设计 推杆 由于零件结构的限制，其结构形式采用简单的圆柱式推杆，其直径按模柄孔大小确定，d=12mm，打杆长度L=L1+L2+C=140mm。 式中 L1推出状态时，推杆在固定板下平面以下的长度； L2模柄、垫板和固定板的长度 C考虑各种误差而加的常数，通常取C=1015在此取15mm 顶杆 顶杆按整形凹模配作，保证间隙在（0.51）mm,d=12mm，顶杆长度为L=90mm。（8）橡胶元件设计 橡胶是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也很方 便。顶件选硬橡胶，拉压边多选用软橡胶。 橡胶压力P P=Aq 式中 P橡胶压力，N； A橡胶横截面积，mm2； q橡胶压缩的单位压力，MPa,q值与橡胶的的压缩量有关， 其值见 表11-5（参考文献10）。 考虑到顶杆的行程L16mm，故而取q = 0.5，则橡胶的自由高度 H L/0.5 = 16/0.5 = 32 mm 取橡胶的自由高度 H = 32mm。 选取材料聚氨酯弹性体，查表得：D=45mm，D1=68mm，d=6.25mm 校核： F顶=F翻K翻=117440.06=707N F顶 P =(45/2)2-(6.25)20.5=734N 所以，所选橡胶是适合的。 （9）模架、模柄的选择 模架 所确定的模架为滑动导向后侧导柱模架，凹模周界尺寸L=160mm、B=160mm。表5-1 模架序号零件名称数量规格材料1上模座116016040HT2002下模座116016045HT2003导柱22815020Cr4导套228953820Cr 模柄 本模具采用凸缘模柄,模柄相关参数如下： 材料：45钢 规格：B型凸缘模柄 50mm80mm。(10)螺钉和销钉的选择 查表8-6、8-9(参考文献2)得：表5-2 螺钉和销钉序号零件名称数量规格材料1上模紧固螺钉4M8X49452下模紧固螺钉4M8X39453上模圆柱定位销210X35454下模圆柱定位销210X35455模柄紧固螺钉4M8X28455.2.2 校核压力机 模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常工作。其关系为：Hmax-5mmH模具+THmin +10mmHmax-T-5mmH模具Hmin-T+10mm280-50-5mmH模具200-50+10mm225mmH模具160mm显然前面重选的压力机能够满足要求式中 Hmax压力机的最大闭合高度 Hmin压力机的最小闭合高度故选择公称压力为630kN的压力机J23-63。压力机主要技术参数如下表所示：公称压力：630kN滑块行程：130最大装模高度：280装模高度调整节量：80工作台尺寸：480（前后）720（左右）5.3 模具的装配与调试5.3.1 模具总装图图5.5 翻边整形装配图1-上模座 2-模柄 3-模柄紧固落定 4-打杆 5-推件块 6-上模定位销 7-翻边整形凸凹模8-导套 9-导柱 10-整形凹模 11-下模固定板 12-下模座 13-下模定位销 14-顶杆 15-翻边凸模16-卸料螺钉 17-下模板定位落螺钉 18-上模板定位螺钉 19-上模固定板 20-垫板 通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图，模具上模部位主要有上模座、垫板、凹凸模、固定板、等组成。下模部分由下模座、凸模固定板、凸模等组成，卸料方式采用刚性卸料。模具工作工程：冲裁时，凸凹模先压住零件起压和整形边作用。继续下行时，翻边凸模进入翻边凹模中，完成翻边工序。当上模回程时，卸料板在顶杆作用下将零件从下模模上卸下，而打杆受到压力机横梁的推动，通过打杆将推件块从凹凸模中自上而下推出。冲裁时，零件在模具上定位是通过翻边凸模定位。5.3.2模具的装配根据复合模装配要点，本副模具的装配选凸、凹模
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