五格不锈钢餐盘冲压工艺及模具设计【8张CAD图纸+毕业论文】
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第一章 绪 论1
1.1 冲压技术的现状1
1.2 冲压技术的发展趋势2
1.3 复合模的特点和概括3
1.4 国内模具CAD技术的未来3
第二章 五格不锈钢餐盘冲压工艺设计4
2.1 五格不锈钢餐盘零件工艺分析4
2.2 五格不锈钢餐盘排样设计方案5
2.3 五格不锈钢餐盘成型模总体设计结构6
2.4 成型回弹的控制7
第三章 五格不锈钢餐盘展开图计算和分析8
第四章 五格不锈钢餐盘工艺设计8
4.1. 材料利用率与压力中心的计算9
4.1.1 材料利用的计算8
4.1.2 压力中心的的计算10
4.2 冲压力的计算11
4.2.1 切边力计算11
4.2.2 卸料力 推件力的计算12
4.3 压力机的初步选择13
第五章 模具主要零件设计14
5.1. 凸、凹模刃口尺寸的分析与计算15
5.2凹模的设计16
5.2.1 凹模各孔口位置尺寸16
5.2.2 确定凹模刃口形势17
5.2.3 确定凹模厚度17
5.2.4 确定凹模周界尺寸18
5.3凸模的设计19
5.4计算成型凸、凹模工作部分尺寸19
5.4.1 凸、凹模的圆角半径20
5.4.2 凸、凹模间隙20
5.5 凸模固定板的设计21
5.6 卸料板设计21
5.7 垫板设计21
5.8聚氨酯橡胶设计设计21
5.9 定距、定位装置22
5.10 模具装配示意图24
第六章 模架的选择及压力机安装尺寸的校核25
第七章 螺钉与销钉设计25
设计总结26
致谢语27
参考资料28
第1章 绪 论
1.1冲压技术的现状
冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。20世纪初，美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹，涉及可成形性预估、成形方法的创新，以及成形过程的分析与控制。但在20世纪的大部分时间里，对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学，60年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图（FLD）的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑。
随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。
工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。
- 内容简介：
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第一章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 1.1 冲压技术的现状 . 错误 !未定义书签。 1.2 冲压技术的 发展趋势 . 2 1.3 复合模的特点和概括 . 错误 !未定义书签。 1.4 国内模具 CAD 技术的未来 . 3 第二章 五格不锈钢餐盘冲压工艺设计 . 4 2.1 五格不锈钢餐盘零件工艺分析 . 4 2.2 五格不锈钢餐盘排样设计方案 . 5 2.3 五格不锈钢餐盘成型模总体设计结构 . 6 2.4 成型回弹的控制 . 7 第三章 五格不锈钢餐盘展开图计算和分析 . 8 第四章 五格不锈钢餐盘工艺设计 . 8 4.1. 材料利用率与压力中心的计算 . 9 4.1.1 材料利用的计算 . 8 4.1.2 压力中心的的计算 . 10 4.2 冲压力的计算 . 11 4.2.1 切边力计算 . 11 4.2.2 卸料力 推件力的计算 . 12 4.3 压力机的初步选择 . 13 第五章 模具主要零件设计 . 14 5.1. 凸、凹模刃口尺寸的分析与计算 . 15 5.2 凹模的设计 . 16 5.2.1 凹模各孔口位置尺寸 . 16 5.2.2 确定凹模刃口形势 . 17 5.2.3 确定凹模厚度 . 17 5.2.4 确定凹模周界尺寸 . 18 5.3 凸模的设计 . 19 5.4 计算成型凸、凹模工作部分尺寸 . 19 5.4.1 凸、凹模的圆角半径 . 20 5.4.2 凸、凹模间隙 . 20 nts5.5 凸模固定板的设计 . 21 5.6 卸料板设计 . 21 5.7 垫板设计 . 21 5.8 聚氨酯橡胶设计 设计 . 21 5.9 定距、定位装置 . 22 5.10 模具装配示意图 . 24 第六章 模架的选择及压力机安装尺寸的校核 . 25 第七章 螺钉与销钉设计 . 25 设计总结 . 26 致谢语 . 27 参考资料 . 28 nts毕业设计说明书（论文） - 1 - 第 1 章 绪 论 1.1冲压技术的现状 冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。 20 世纪初，美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹，涉及可成形性预估、成形方法的创新，以及成形过程的分析与控制 。 但在 20 世纪的大部分时间里，对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学， 60 年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限 图（ FLD）的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑 。 随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。 工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的 .不少国家 (如美国、日本等 )模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展 趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。 1.2冲压技术的发展趋势 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nts毕业设计说明书（论文） - 2 - 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个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 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/E ngineer、 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。 模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。 1.3 复合 模的特点和概况 复合 模是冲压模具的一种，它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化有非常重要的意义。 复合 模可对一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、 成型 、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应该选用 复合模。它的特点是：冲压生产效率高；操作安全 ；冲件质量高；模具寿命长；冲压生产总成本较低 1.4国内模具 CAD技术的未来 计算机辅助设计制造 (CAD/CAM)系统是利用计算机进行数字和图形信息处理，以实现产品设计、造型和数控加工的自动编程软件，具有知识密集、综合性强、初始投入大的特点。它的普及应用将使产品nts毕业设计说明书（论文） - 3 - 设计制造 和生产的传统模式发生深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展 。 在我国， CAD/CAM 研究普遍存在着科研水平较高，商品化程度低的特点，很多科研成果不能及时转换为生产力，这样，长期以来进口软件便成为唯一的选择。许多企业上了 CAD/CAM 项目，有的投资额高达数百万元，购置了当时较为先进的工作站、小型机系统，但现在绝大多数都已束之高阁，造成了大量人力、物力的浪费。究其原因：一是国外 CAD/CAM 软件和工作站等硬件产品价格昂贵，动辄几万、几十万美金，给企业造成沉重的经济负担；二是软硬件操作复杂，不但要求使用者具有较 高的数控加工经验，而且要求具有较高的计算机水平和英语基础，这样的人才十分难得且培训周期长 ， 这些因素使得CAD/CAM技术成为国内制造企业的一块心病。 近年来，情况有了转机。随着改革开放的深入，沿海和内地的一些地区经济活动日益活跃，特别是广东沿海和江南地区产生了一大批中、小型制造企业。由于面对激烈的市场竞争，产品生命周期不断缩短，多品种、小批量生产比例增加，如何缩短产品的设计、制造周期成为这些企业生存的关键。这一批中小型制造企业迫切要求配备功能完备、价格廉宜、学习 简便和技术支持良好的 CAD/CAM 软件，形成 了强大的市场需求。看来，继国产绘图软件全面占领市场之后，高品质、低价位、自主版权的 CAD/CAM软件即将大行其道 。 nts毕业设计说明书（论文） - 4 - 第 2 章 五格不锈钢餐盘 冲压工艺设计 2.1 五格不锈钢餐盘 零件工艺分析 图 1 所示 五格不锈钢餐盘 外形较复杂 ,材料为 1Cr18Ni9Ti ,厚度 1. 0 mm,生产批量 大批量 。 五格不锈钢餐盘 成形工艺包括冲裁、 成型 等工序 , 此外 , 制件上表面不得有划痕 ,截断面不得有毛刺 , 未注尺寸公差为 I T12。 吃产品需要 1次成形较 容易 ,经可行性分析 ,一个 切边 模具加 1个成型模具 1次 成型 成形 , 且每步 成型 回弹必须严格控制。经计算 , 材料在垂直于纤维方向 成型 半径均大于 08 F 钢最小 成型 半径 , 满足成形要求 , 但裁料时 , 要注意考虑纤维方向 , 尽量采取 成型 方向与材料毛刺方向一致的 成型 方式 ,减小毛刺对制件 成型 质量的影响。 nts毕业设计说明书（论文） - 5 - 五格不锈钢餐盘 经初步计算，模具工作过程 :挡料销定位 , 当 油压机 滑块下行带动上模座使模具闭合时 ,凸模将料挤入凹模完成 成型 然后 油压机油缸上升推料块将凹模的产品推出凹模。 切边 模 凸模 进入凹模 ,然后冲床滑块上升，完成产品的全部工序 。 成型和切边 模具 采 用弹性卸料板。成型 回弹的控制：控制 成型 回弹的方法常用补偿法及镦压法。补偿法是在模具相应位置开出一定斜度 , 使工件出模后正好符合规定的角度。镦压法是镦压工件 成型 带 , 改变其应力、应变状态 , 达到控制 成型 回弹的目的。在该工件上 ,成型 利用镦压法可达到控 五格不锈钢餐盘 是一种比较常见的零件，也是多数机械设备中的必要零件，其外形各异，形状复杂，但实际使用目的基本一致，使用数量也较多，成形工艺包括冲裁、 成型 、切边等，由于其工序较多、生产周期长、材料消耗多、效率低、成本高，不能较好地适应生产发展的需要。 2.2 五格不 锈钢餐盘 排样方案设计 为 降低制造成本 ,五格不锈钢餐盘 采用剪板机减料然后成型最后切边这样加快了工作效率而且可以减少模具的开发 nts毕业设计说明书（论文） - 6 - 2.3 五格不锈钢餐盘 成型 模总体结构设计 五格不锈钢餐盘 模结构见图 3。模具工作过程 :采用 浮沉销作为挡料装置 , 当 油压机 滑块下行带动上模座使模具闭合时 ,凸模将料挤入凹模， 完成成型 然后模具上移 油压机下油缸顶住推料块 推料干推推料块 推料块把料从凹模型腔推出 nts毕业设计说明书（论文） - 7 - 2.4 成型 回弹的控制 控制 成型 回弹的方法常用补偿法及镦压法。补偿法是在模具相应位置开出一定斜度 , 使工件 出模后正好符合规定的角度。镦压法是镦压工件 成型 带 , 改变其应力、应变状态 , 达到控制 成型 回弹的目的。在该工件上 ,成型 利用镦压法可达到控 第 3 章 五格不锈钢餐盘 展开图计算与分析 3.1成型 件的毛坯长度的计算 由于此为 r0.5t的 成型 件，这类变薄不严重而且断面畸变教轻，可以按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算，即 nts毕业设计说明书（论文） - 8 - 0180 i i iiL r x tl （ 3-1） 当零件的 成型 角为 90 时，则毛坯的 展开长度为 1 2 02L l l r x t （ 3-2） 式中 x0 应变中性层位移系数 ; r 成型 半径（ mm） ; t 料厚（ mm） ; i 制件各直线段长度（ i=1、 2 、 3； mm） ; L 毛坯的展开长度（ mm） ; 由文献 1 查表 3-1 得，当 r/t=1.0 时， 0x =0.42，则由式（ 3-2）得， 毛配暂定为 400x300X0,8mm 第 4 章 五格不锈钢餐盘 工艺设计 4.1 材料利用率与压力中心的计算 4.1.1 材料利用率的计算 冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。由文献 1 其计算公式如下： 一个进距内的材料利用率 为 100%nABh （ 4-4） 式（ 4-4）中 A 冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（ mm2 ） ; n 个进距内冲件数目； B 条料宽度（ mm） ; h 进距（ mm） ; 得 2 6 1 0 . 4 100%1 3 1 . 5 3 1 . 3 =63.4% 所以一个进距内的材料利用率为 76.8% nts毕业设计说明书（论文） - 9 - 4.1.2 压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心。 为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就要使压力中心与模柄轴心线重合。否则冲裁过程中压力机滑块和冲模会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命甚至损坏模具。因此设计冲模时，应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合，若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围。 由于 零件为对称图形，故采用解析法求压力中心较为方便。 由文献 1 根据力学定理，诸分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之矩，则有 1 1 2 2 1121niin n ic nniiFxF x F x F xxF F F F （ 4-5） 1 1 2 2 1121niin n ic nniiFyF y F y F yyF F F F （ 4-6） 因为11bF lt，22bF l t， ，n n bF l t，所以 1 1 2 2 1121niin n ic nniilxl x l x l xxl l l l nts毕业设计说明书（论文） - 10 - 1 1 2 2 1121niin n ic nniilyl y l y l yyl l l l 式中 1F、2F、 、nF 各图形的冲裁力（ N）； 1x、2x、 、nx 各图形冲裁力的 x 轴坐标（ mm） ; 1y、2y、 、ny 各 图形冲裁力的 y 轴坐标（ mm） ; 1l、2l、 、 nl 各图形冲裁周边长度（ mm） ; t 板材厚度（ mm） ; b 材料抗拉强 度（ MPa）。 因为整个图形除了压窝 4 处上下不对称，其它地方都是左右上下对称的， 图形左右对称，所以 压力中心在 Y 轴上。且这四处6l，7l，9l，10l在 y 方向的压力中心 cy即为整个图形的压力中心cy。 即 产品的中心 。 在实际生产中，可能出现冲模压力中心在加工过程中发生变化的情况，或者由于零件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与压力机滑块中心一致的情况，这时应注意使压力中心的偏差不致超出所选用压力机允许的范围 nts毕业设计说明书（论文） - 11 - 4.2 冲压力的计算 完成本制件所需的冲压力由冲裁力、 成型 力及卸料力、翻边力、压窝力组成。 4.2.1 切边 力 F冲的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须 大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求 7。 冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。 由文献 1 用平刃口模具冲裁时，冲裁力 F（ N）可按下式进行计算 F KLt （ 4-7） 式中 L 冲裁件周边长度（ mm） ; t 材料厚度（ mm） ; 材料抗剪强度（ MPa） ; K 系数。（考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3） 一般情况下，材料的 1.3b，为计算方便，也可用下式计算冲裁力F（ N） bF Lt（ 4-8） 式中 b 材料的抗拉强度（ MPa）。 此制件所需的冲裁力 F冲即切边 力。 查文献 4 表 1-24 得 b=550MPa 切边 的冲裁力 F 冲 =1.3X0.8X1158X550=662.4KN 所以此制件所需的冲裁力 F冲=662.4KN。 nts毕业设计说明书（论文） - 12 - 4.2.2 卸料力 F卸、推件力 F推的计算 无论采用何种刃口冲模，当冲裁工作完成后，由于弹性变形，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。而冲裁下来的工件（或废料）径向会扩张，并因要力图恢复弹性穹弯，所以会卡在凹模孔内。为了使冲裁过程连续，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，那卡在凹模孔内的冲件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力 F卸，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力 F推1。 F卸 、 F推 是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。要准确计算这些力是困难的，由文献 1实际生产中常用下列经验公式计算 F K FF K F n卸 卸 冲推 推 冲式中 KK卸 推、 系数，查文献 1表 2-2 卸料力、推件力和顶件力系数，得 K卸=0.06， K推=0.1； n 卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数，一般卡 35件，取 n =5。 F 卸 =0.06X662.4KN=40KN F 推 =0.06X662.4X1KN=40KN 所以 此制件所需的卸料力、推件力分别为 40KN 40KN 4.6.3 成型 力 F的计算 为了提高 成型 件的精度，减小回弹，在板材自由 成型 的终了阶段，凸模继续下行将 成型 件压靠在凹模上，其实质是对 成型 件的圆角nts毕业设计说明书（论文） - 13 - 和直边进行精压，此为校正 成型 。此时， 成型 件受到凸凹模的挤压，成型 力急剧增大。由文献 1 校正 成型 力（ N）可用下式计算 F pA校（ 4-9） 式中 p 单位面积上的校正力（ MPa） ; A 校正面垂直投影面积（ mm2 ） ; 查文献 1 表 3-2 得 p =100 MPa ； F 1.5T 所以此制件所需的 成型 力为 1.5T 。 4.3 压力机的初步选择 查文献 2 表 10-6 开式双 柱可倾压力机主要技术规格表，初选压力机型号规格为 J23-100， 和同理公司生产的 1000kN 油压机 第 5 章 模具主要零件设计 5.1 凸、凹模刃口尺寸的分析与计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸来保证。 由于在冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，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，其标称尺寸应取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应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，其标称尺寸应取接近或等于制 nts毕业设计说明书（论文） - 14 - 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，要考虑工件精度与模具精度的关 表 4-1 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 2 3 级。工件尺寸公差应按“入体”原则标注为型号 公称压力 /kN 滑块行程 / 滑块行程次数 /（次/min） 最大闭合高度 / J23-10 400 100 45 330 J23-16 630 130 50 360 最大装模高度 / 连杆调节长度 / 滑块中心线至床身距离 / 床身两立柱间距离 / J23-10 265 65 250 340 J23-16 280 80 260 350 工作台尺寸 / 垫板尺寸 / 模柄孔尺寸 / 最大倾斜角度 /（） J23-10 前后 460 厚度 65 直径 50 30 左右 700 孔径 220 深度 70 J23-16 前后 480 厚度 80 直径 50 30 左右 710 孔径 250 深度 80 电动机功率 /KW 机床外形尺寸 / 机床总质量 /Kg 前后 左右 高度 J23-10 5.5 1685 1325 2470 3540 J23-16 5.5 1700 1373 2750 4800 nts毕业设计说明书（论文） - 15 - 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 1。 模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。 本论题落料件为了更好的配合、便于加工凸、凹模的加工，采用分别加工方法。根据落料件标准尺寸进行计算，所有未标注公差均按IT14 级处理（落料件全尺寸见图 2-2）。 由于 Zmin=0.1mm， Zmax=0.14 mm，凸、凹模制造公差可取： d m a x m i np m a x m i n0 . 6 - 0 . 6 0 . 0 5 0 . 0 30 . 4 - 0 . 4 0 . 0 5 0 . 0 2Z Z m mZ Z m m 磨损系数 x 取： 0.5 ，所有尺寸均按入体原则进行标注。计算过程如表 3-2： 表 3-2 凸、凹模刃口尺寸计算过程 尺寸 计 算 公 式 凹模尺寸ddD0 凸模尺寸0ppD 360 mm95.359 03.00 mm75.359 0 016.0- 30R 03.000m a x 2.05.030)( ）（dxDD d 0 02.0-0m i n 15.09.29)( ）（ pZDD dp mm9.29 03.00 mm75.290 02.0-264 mm9.263 03.00 mm75.263 0 016.0- 。 nts毕业设计说明书（论文） - 16 - 5.2 凹模的设计 5.2.1 凹模各孔口位置尺寸 在凹模中，这类尺寸较多，其基本尺寸可按排样图确定。其制造公差按文献 1 表 2-3 冲裁件精度应为 IT10 级，但此制件送进工步数较多，累积误 差较大，会造成凸、凹模间隙不均，影响冲裁质量和模具寿命，故而应将模具制造精度提高。考虑到加工经济性，在送料方向的尺寸按 IT7 级制造，其他位置尺寸按 IT8 IT9 级制造，具体尺寸参照凹模零件图 5.2.2 确定凹模刃口形式 由于凹模采用整体式凹模。而对 模具 整体凹模上，小型、形状复杂、局部薄弱的工作形孔，往往给机械加工或热处理带来很大的困难，当它局部磨损后又会造成整个凹模的报废。 因为此制件形状简单、冲裁件精度要求不高、废料为 异 形件，又是 上浮 的，所以由文献 1 图 5-1 采用（ e） 型 刃口形式的凹模。此种凹模 刃口的特点是适用于落形状简单规则的料，且刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸基本不变，冲裁薄料时选用。 nts毕业设计说明书（论文） - 17 - 图 5-1 凹模刃口形式 5.2.3 确定凹模厚度 H 凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度。由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，首先考虑是在 成型 工位所要受到的 成型力，且由于压窝凸模是固定在凹模，所以要适当增加凹模厚，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，由文献 2 凹模的厚度 H 可按以下经验公式计算 H = Kb （ 15mm） （ 5-5） 式中 K 考虑坯料厚度影响的系数； nts毕业设计说明书（论文） - 18 - b 冲裁件最大外形尺寸（ mm）； 查文献 1 表 8-1，得 K=0.2； H= 45mm 考虑到压窝凸模的高度，则 H 调整为 65mm,此凹模用于大批量生产，其厚度要考虑修磨量（ 56mm），所以凹模厚度 H 为 65mm。 5.2.4 确定凹模周界尺寸 L B 由文献 2 表 7-6 得凹模最小壁厚为 1.6mm。 由文献 2 凹模壁厚（刃口到外边缘的距离）可按下列公式确定 C（ 1.5 2.0） H （ 30mm） （ 5-6） C 1.5 40 mm 60 mm L=460mm ; B=350 mm 。 5.3 凸模的设计 查文献 3 表 5-27 圆凸模形式和尺寸，选用圆凸模规格为 B 15 83 JB/T8057-1995。 其他形式凸模的长度与直径为 4 毫米的凸模长度一样都为 69 毫米。凸模长度确定后一般不需要作强度核算，但因为直径为 4.5 毫米的凸模比较细小，所以 只 需要进行抗弯能力和承压能力校核。若其强度达到了要求，则其他凸摸强度都合格。 5.3.1 校核凸模抗弯能力 由文献 5 对于圆形凸模的校核公式如下： 2m a x 270dLF（ 5-7） 式中 maxL 凸模允许的最大自由长度（ mm） ; F 该凸模的冲压力（ N）； nts毕业设计说明书（论文） - 19 - d 凸模最小直径（ mm）； maxL=（ 69 24 11） mm=34mm F =1461.7N 222 . 4 52 7 0 2 7 0 4 2 . 41 4 6 1 . 7d m m m mF maxL=34mm 2270dF=42.4mm 所以 凸模抗弯能力合格。 5.3.2 校核凸模承压能力 由文献 5 对于圆形凸模的校核公式如下： min4td （ 5-8） 式中 mind 凸模的最小直径（ mm） ; t 材料厚度（ mm） ; 材料抗剪强度（ MPa） ; 凸模材料的许用应力（ MPa） ; 查文献 2 表 9-17 得 =1500 MPa； 400 3081 . 3 1 . 3 M P a M P a m in 6 .4 5d m m4 4 0 . 5 3 0 8 1 . 2 1 5 0 0t m m m m m i n46 . 4 5 1 . 2td m m m m 所以凸模承压能力合格。 因此凸模能够满足使用要求。 5.4 计算 成型 凸、凹模工作部分尺寸 成型 凸、凹模工作部分的尺寸，主要是指凸模、凹模的圆角半径和凹模的深度，还有凸、凹模之间的间隙及模具宽度尺寸等。 nts毕业设计说明书（论文） - 20 - 5.4.1 凸、凹模的圆角半径 凸模的圆角半径pr应等于 成型 件内侧的圆角半径 r，即0 .5pr r m m 。 由文献 1 凹模 的圆角半径dr可知，凹模的圆角半径不宜过小，以免 成型 时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径应一致，否则在成型 时毛坯会发生偏移。 6 0 . 5 3dr m m m m 5.4.2 凸、凹模间隙 C 对于 V 形件 成型 ，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大， 成型 件尺寸和形状不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，且 成型 力大。由文献 1 生产中常按材料性能和厚度选取： (1 .0 5 1 .1 5 )Ct （ 5-9） C=0.05250.0575mm 凸、凹模间隙取为 0.05mm。 5.5 凸模固定板的设计 凸、凹模零件一般通过固定板间接固定在模板上，以节约贵重的模具钢。固定板固定凸模要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此固定板必须有足够的厚度 12。 由文献 1 可按下列经验公式计算 H=（ 1 1.5） D （ 5-11） 2 1 0 2 0H m m m m 为了使 固定板能够把凸模固紧得更加牢靠并有良好的垂直度，需增加固定板厚度， 所以 凸模固定板的厚度取为 20mm。 nts毕业设计说明书（论文） - 21 - 凸模固定板各孔与凸模配合，通常按 H7/n6 或 H7/m6 选取，在此选H7/n6 配合 5.6 卸料板设计 卸料板主要用来从凸模上卸下条料或废料，卸料板和凸模之间的间隙大小，以不使工件或废料拉进间隙为准。卸料伴除把板料从凸模上卸下外，有时也起压料或凸模导向的作用。 卸料板外形尺寸与凹模外形尺寸一致。卸料 板厚度与卸件尺寸及卸料力有关，由文献 2 一般为 0 . 8 1 . 0HH凹（ ）（ 5-12） 式中 H 卸料板厚度（ mm） ; H凹 凹模厚度（ mm）。 0 . 6 4 0 1 6H m m m m 所以卸料板的厚度 H 修整为 16 mm。 5.7 垫板设计 当零件的料厚较大时，冲压中凸模上端面或凹模下端面对模板作用有 较大的单位压力，有时可能超过模板的允许抗压应力，此时就应采用垫板。从模具寿命角度考虑，此模具采用上、下两垫板。由文献 1 垫板厚度一般为 4 12 mm, 此模具上模垫板取厚度为 10mm。 5.8 聚氨酯橡胶设计 聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐油性、耐臭氧、耐辐射等优点，是一般橡胶所不能比拟nts毕业设计说明书（论文） - 22 - 的。因此此模具选用 4 个聚氨酯弹性体为卸料橡胶垫。查文献 4 表16、表 17 得： 聚氨酯弹性体内径 d=10.5 mm; 聚氨酯弹性体外径 D=32mm； 聚氨酯弹性体厚度 H=25mm; 聚氨酯弹性体压缩量 F=0.35H=9 mm; 聚氨酯弹性体压缩时的最大外径 D1=42 mm。 5.9 定距、定位装置 确定合适的定距、定位方式不仅有利于提高冲压件的质量，而且便于操作和确保冲压完全生产。 挡料是材料送进过程中最基本的定距方式。在级进冲压模中一般采用有自动送料方式，也可以用侧刃来进行挡料。这也是大多数的挡料方式。但侧刃定距，增加了条料的宽度，降低了材料的利用率。同时也增加了凹模的冲裁刃口，制模相对的增加了困难。 定位的方式较多，可利用外形或内孔甚至冲制工艺孔来定位。用导正销导正精确定位是模具结构中常见的型式。一般借助冲件上的孔或条料上的工艺也采用定位钉定距。但是由于第每冲一次需把材料从定位钉上脱出后再送至预定位置，这时对产品的变形会有所影响，因此它适用于较薄的冲件材料。为了防止材料在导正过程中的变形，一般相应的位置安有抬料钉和导料块。导料块可以帮助条件从导正销上脱出来，抬料钉可以帮助条料从凹模抬起而送至预定位置。对于采用侧刃和导正销定距定位的级进模，级进模的送料准确程度直接影响冲件的尺寸精度。在侧刃和导正销组合 使用时，侧刃作为送料的粗定位，导正销作为精定位。采用导正销导正时，可利用冲件上的孔作导nts毕业设计说明书（论文） - 23 - 正销孔，也查在条料的合适部位冲制工艺孔作导正用。不论何种方式，导正销应设置在与冲孔凸模邻近的下一个工步上，以便减少送进的积累误差，提高导正精度。两导正销之间应有足够的距离，有利于导正。 5.10 模具装配示意图 根据以上结构设计和计算，可以绘制出模具装配示意图，如图5-2所示。 nts毕业设计说明书（论文） - 24 - 图 5-2 切边 模 装配示意图 nts毕业设计说明书（论文） - 25 - 第 6 章 模架的选择及压力机安装尺寸的校核 由凹模周界尺寸及模具闭合高度在 200250mm 之间，查文献 3 表 5-7 选用滑动导向 四 导柱模架， 第 7 章 螺钉与销钉设计 螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。螺钉的数量视被紧固零件的外形尺寸及其受力大小而定，此模具采用 8 个。螺钉的布置应对称，使紧固的零件受力均衡。此模具上的螺钉采用圆柱头内六角螺钉（ GB/T70-1985）。这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在模具内，使模具结构紧凑，外形美观。查文献 2 表 7-12 选用 M9 规格的螺钉。 螺钉拧入最小深度：采用钢时为螺纹直径的 1.5倍。 销钉起定位作用，防止零件之间发 生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般用两个，多用圆柱销（ GB/T119-1986），与零件上的销孔采用过渡配合，其直径与螺钉上的螺纹直径相同。 销钉的最小配合长度是销钉直径的 2倍。 nts毕业设计说明书（论文） - 26 - 设计总结 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要求，掌握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，结合模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵 活运用，综合检验大学期间所学的知
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