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轴盖复合模的设计与制造设计说明书.doc

轴盖复合模的设计与制造【优秀含4张CAD图纸+冷冲压模具全套毕业设计】

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关键词：: 复合设计制造优秀优良 cad 图纸冲压模具全套毕业设计

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设计说明书.doc[10000字，32页]

中期汇报表.doc

凸凹模.dwg

开题报告.doc

翻边成型模.dwg

落料凹模.dwg

装配图.dwg

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。模具结构合理，生产效率高，对同类零件的模具设计具有借鉴作用。.

关键词：翻边模；模具结构；工艺；成形

the design and manufacture of the shaftcup gang dies

Abstract：

This design has analyzed the journal lid components structure technology capability, proposed the reasonable formation craft.The determination reasonable ramming craft plan, the components ramming forming direction and the mold structure, and have carried on the craft parameter computation, also to the mold design, the work process, the assembly, the debugging craft has made the elaboration.The actual production proof, the mold structure is reasonable, the production efficiency is high, has the model function to the similar components mold design…

Keywords：flangingdie; mold structure; technological process; shaping

摘要I

Abstract：II

前言VI

1.冲压件的工艺分析 1

2.工艺方案的确定 2

3.工艺参数的计算 3

3.1毛坯的尺寸计算 3

3.1.1毛坯翻边预制孔的直径 3

3.1.2毛坯的直径 3

3.2排样及材料利用率的计算 4

3.3各部分工艺力的计算 5

3.3.1冲孔力计算 5

3.3.2落料力的计算 5

3.3.3翻边力的计算 6

3.3.4推件力的计算 6

3.3.5卸料力计算 7

3.4计算压力中心 7

3.5 主要工作部分尺寸计算 7

3.5.1冲孔刃口尺寸计算 7

3.5.2落料刃口尺寸的计算 9

3.5.3翻边的工作部分尺寸计算 9

4.冲压设备的选择 11

5.模具总体结构的设计 12

5.1绘制模具总体结构草图 12

5.2模具结构的设计，确定结构件的形式 13

5.2.1卸料零件计算 13

5.2.2定位零件的确定 14

5.2.3卸料装置的确定 15

5.2.4推件装置的设计 15

5.2.5顶杆的确定 15

5.2.6模柄的确定 15

5.2.7固定板的设计 16

5.2.8垫板的设计与标准 16

5.3模架的选择 16

6.模具的动作过程 17

7.模具主要零件结构设计的分析 18

7.1 冲孔凸模设计 18

7.2落料凹模的设计 19

7.3凸凹模的设计 19

7.4翻边成型模的设计 20

8.模具图样设计 21

9.模具装配与调试 23

9.1对于导柱复合模装配，应以凸凹模作为装配基准件 23

9.2模具装配过程见下页表 23

10结论 25

参考文献 26

致谢 27

参考文献

[1]李和平、吴霞.现代模具行业现状与发展趋势综述[J].

[2]胡兴军.我国模具业的发展及改进措施[J]. 世界制造技术与装备市场 , 2005,(01).

[3]赵昌盛,朱邦全. 我国模具材料的应用发展[J]模具制造, 2004,(11).

[4]李大鑫,张秀棉. 模具技术现状与发展趋势综述[J]模具制造, 2005,(02).

[5]洪慎章.现代模具工业的发展趋势及企业特征[J]. 航空制造技术,2003,(06).

[6]洪慎章．提高模具企业持续发展的关键措施．中国模具信息，2007.

[7]卢险峰.冲压工艺模具学[J].北京:机械工业出版社,1999.

[8]温灿华. 汽车工业与模具工业的发展[J]. 模具制造,2005.

[9]赵孟栋. 冷冲模设计.北京:机械工业出版社，1997.

[10]胡兴军.我国模具业的发展及改进措施[J].世界制造技术与装备市场 , 2005,(01).

[11]卢险峰.冲压工艺模具学[J].北京:机械工业出版社,1999.

[12]王孝培.冲压手册[M].北京:机械工业出版社.1990.

[13]陈万林. 实用模具技术[J].北京:机械工业出版社,1999.

[14]杜东福.冷冲压工艺及模具设计[J].长沙:湖南科学技术出版社，1996.

[15]孙凤勤.模具制造工艺与设备[J].北京:机械工业出版社.1999.

QQ截图20150814214456.jpg

QQ截图20150814214551.jpg

翻边成型模.jpg

工件图.jpg

落料凹模.jpg

凸凹模.jpg

装配图.jpg

内容简介：: 2009 届本科生毕业论文（设计）中期汇报表填表日期： 2009-4-28 专业机械设计制造及其自动化学院工程学院姓名吴乃明指导教师代洪庆论文（设计）题目轴盖复合模的设计与制造毕业论文（设计）前期工作小结在做毕业设计前期，主要工作是搜集资料并查阅相关书籍并，产品模型实物观察，上网搜集相关信息。具体内容如下： 1.搜集资料：由于冲压模具方面的原理与本专业所学内容关联内容很多，为了更好的学习和掌握相关内容，我搜集了，等相关书籍，以供参考。 2.上网搜集相关信息：通过互联网，访问相关论坛（中国机械 CAD 论坛）和搜索引擎，了解近几年冲压模具发展中产生的新技术。毕业论文（设计）中期工作小结有了充分的前期准备工作，中期主要工作是毕业设计主体的制作。首先是认真的阅读相关书籍，学习冲压模具设计的理论知识，产品的相关要求和一些实用信息。其次是毕业论文的编写，在论文中先对冲压模具的造型和设计原理进行阐述，掌握它的设计特点，对设计中的产品如何进行相关的参数设计，以及何这样设计进行了深入的探讨。对产品的整体结构和工艺性能进行了分析，为下一步的改进做好基础。最后是和机械设计制造专业相结合，利用 CAD 软件绘制设计图纸，更加直观的展现产品的特征和形态。指导教师意见指导教师签名： nts 1 黑龙江八一农垦大学毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：吴乃明学号： 20054024134 专业：机械设计制造及其自动化设计 (论文 )题目：轴盖复合模的设计与制造指导教师：代洪庆 2009 年 3 月 17 日 nts 2 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2002 年 4 月 26日”或“ 2002-04-26”。 nts 3 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（ CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（ CAD/CAM）技术转变。（一）冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。 (二 )模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面： 1 高速铣削加工普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点： nts 4 （ 1）高效高速铣削的主轴转速一般为 15000r/min 40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为 400m/min，比传统的铣削加工高 5 10 倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法 (传统铣削、电火花成形加工等 )相比其效率提高4 5 倍。（ 2）高精度高速铣削加工精度一般为 10m ，有的精度还要高。（ 3）高的表面质量由于高速铣削时工件温升小（约为 3C ），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度 Ra 小于 1m ，减少了后续磨削及抛光工作量。 2 磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹座标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。 3 数控测量产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。 (三 )模具新材料及热、表处理随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料及热、表处理新工艺 ,不断提高使用性能 ,改善加工性能。 1 模具新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，nts 5 突出提高模具的韧性。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。 2 热处理、表处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积（ CVD）、物理气相沉积（ PVD）以及盐浴渗金属（ TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。 (四 )模具 CAD/CAM 技术计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（ CAD/CAM）这一新型技术。 CAD/CAM 是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具 CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（ CE）的模具 CAD/CAM 技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。 (五 )快速经济制模技术为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期（比普通钢模制造周期缩短 70% 90%）、降低模具生产成本（比普通钢模制造成本降低 60% 80%），在工业生产中取得了显著的经济效益。对提高新产nts 6 品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。参考文献 1 李大鑫 ,张秀棉 . 模具技术现状与发展趋势综述 J模具制造 , 2005,(02). 2 赵昌盛 ,朱邦全 . 我国模具材料的应用发展 J模具制造 , 2004,(11). 3 付宏生 .冷冲压成形工艺与模具设计制造 M.北京：化学工业出版社， 2004 4 赵昌盛 .实用模具材料应用手册 M. 北京：机械工业出版社， 2005， 6 5 张六玲 . 国内外模具工业的基本现状与市场预测 J. 模具制造 , 2002,(01) 6 胡兴军 . 我国模具业的发展及改进措施 J. 世界制造技术与装备市场 , 2005,(01) 7 洪慎章 . 现代模具工业的发展趋势及企业特征 J. 航空制造技术 , 2003,(06) 8 周永泰 . 模具设计和加工技术的发展方向 J. 制造技术与机床 , 2003,(05) 9 李双义 .冷冲模具设计 M.清华大学出版社 J 10 薛啓翔 .冷冲压实用技术 . 北京：机械工业出版社， 2006,1 11冲模设计手册编写组 . 冲模设计手册 J.北京：机械工业出版社， 2006 12曾霞文，徐正坤 .冷冲压模具及模具设计 M.长沙：中南大学出版社， 2006 13.骆志滨 .模具工实用手册 J.南京：江苏科学技术出版社， 2000 14.肖景荣，姜奎华 .冲压工艺学 M.北京：机械工业出版社， 2006 15.胡世光，陈鹤峥 .板料冷压成形的工程分析 M.北京：北京航空航天大学出版社，2004 nts 7 nts 8 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：主要在原有基础上通过模具的设计合理，改进加工方法，加工精度和工序来提高模具质量。研究的手段是通过 CAD/CAXA 来进行图纸的绘制。在研究过程中的缺点和不足望老师提出并指正。 nts 9 毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日 nts 10 nts I 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。模具结构合理，生产效率高，对同类零件的模具设计具有借鉴作用。 . 关键词：翻边模；模具结构；工艺；成形 nts II the design and manufacture of the shaftcup gang dies Abstract： This design has analyzed the journal lid components structure technology capability, proposed the reasonable formation craft.The determination reasonable ramming craft plan, the components ramming forming direction and the mold structure, and have carried on the craft parameter computation, also to the mold design, the work process, the assembly, the debugging craft has made the elaboration.The actual production proof, the mold structure is reasonable, the production efficiency is high, has the model function to the simila r components mold design Keywords： flangingdie; mold structure; technological process; shaping nts III 目录摘要 . I ABSTRACT： . II 前言 . V 1.冲压件的工艺分析 . - 1 - 2.工艺方案的确定 . - 2 - 3.工艺参数的计算 . - 3 - 3.1 毛坯的尺寸计算 . - 3 - 3.1.1 毛坯翻边预制孔的直径 . - 3 - 3.1.2 毛坯的直径 . - 3 - 3.2 排样及材料利用率的计算 . - 4 - 3.3 各部分工艺力的计算 . - 5 - 3.3.1 冲孔力计算 . - 5 - 3.3.2 落料力的计算 . - 5 - 3.3.3 翻边力的计算 . - 6 - 3.3.4 推件力的计算 . - 6 - 3.3.5 卸料力计算 . - 7 - 3.4 计算压力中心 . - 7 - 3.5 主要工作部分尺寸计算 . - 7 - 3.5.1 冲孔刃口尺寸计算 . - 7 - 3.5.2 落料刃口尺寸的计算 . - 9 - 3.5.3 翻边的工作部分尺寸计算 . - 9 - 4.冲压设备的选择 . - 11 - 5.模具总体结构的设计 . - 12 - 5.1 绘制模具总体结构草图 . - 12 - 5.2 模具结构的设计，确定结构件的形式 . - 13 - 5.2.1 卸料零件计算 . - 13 - 5.2.2 定位零件的确定 . - 14 - 5.2.3 卸料装置的确定 . - 15 - nts IV 5.2.4 推件装置的设计 . - 15 - 5.2.5 顶杆的确定 . - 15 - 5.2.6 模柄的确定 . - 15 - 5.2.7 固定板的设计 . - 16 - 5.2.8 垫板的设计与标准 . - 16 - 5.3 模架的选择 . - 16 - 6.模具的动作过程 . - 17 - 7.模具主要零件结构设计的分析 . - 18 - 7.1 冲孔凸模设计 . - 18 - 7.2 落料凹模的设计 . - 19 - 7.3 凸凹模的设计 . - 19 - 7.4 翻边成型模的设计 . - 20 - 8.模具图样设计 . - 21 - 9.模具装配与调试 . - 23 - 9.1 对于导柱复合模装配，应以凸凹模作为装配基准件 . - 23 - 9.2 模具装配过程见下页表 . - 23 - 10 结论 . - 25 - 参考文献 . - 26 - 致谢 . - 27 - nts V 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。 nts - 1 - 1.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maxH=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。图 1 零件图名称：轴盖材料：数量：大批量nts - 2 - 2.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： minK =0.62,则可只允许的最大翻边高度maxH为： trKDH 72.043.012 m i nm a x 式中maxH 最大翻边高度 D 翻边直径 r 圆角半径 t 材料厚度则 42.043.062.01225m a x H=5.93mm 零件竖直高度 H=4mmmaxH=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。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。 nts - 3 - 3.工艺参数的计算 3.1 毛坯的尺寸计算 3.1.1 毛坯翻边预制孔的直径 0d=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 0d=25-2(4-0.43 1.0-0.72 1.0)=19.3mm 3.1.2 毛坯的直径按等面积原则，用解析法求该工件的毛坯直径0D.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： 1A = d(H-r) =3.14 37 (4-1) =38.727mm 2A = r (d-2r)+4r/2 =3.14 13.14（ 37-2 1） +4 1/2 =178.823mm 3A= /4(d-2r) =3.14 (37-2 1)/4 =961.16mm 据等面积原则： 321 AAAA =38.727+178.3823+961.16 =1179.175mm 毛坯的面积 A 毛坯 = D/4 将321 AAA 、代入上式得： D= 22 56.072.14 rrddHd =43.55mm nts - 4 - 3.2 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, 1a =1.5. 表 3-1 冲裁金属材料料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料 a 1a a 1a a 1a a 1a 1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 1 2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2 3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 条料宽度 B=0D+2 1.5=43.55+2 1.5=46.55mm 条料送进步距 S=0D+1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率计算：一个步距内的材料利用率为： %1 0 0 BSA 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） nts - 5 - S 步距（ mm）则 %1005.155.4355.464 22 dD =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。 3.3 各部分工艺力的计算 3.3.1 冲孔力计算冲F=1.3Lt 式中：冲F 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=0d=3.14 19.3=60.602mm 则冲F=Ltb=60.602 1.0X300 =23.63KN 3.3.2 落料力的计算落F=1.3Lt 图 3-1 排样图 nts - 6 - 式中：落F 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=3.14 43.55=136.75; 则落F=1.3 136.75 1.0 300=53.33KN 3.3.3 翻边力的计算内翻力：内翻F=1.1 ts(D-0d) 式中 s 材料的屈服强度，查手册得 s=200Mpa. D 翻边直径（ mm） ,D=25mm 0d 毛坯预制孔直径（ mm）0d=19.3mm. 则内翻F=1.1 3.14 1 200（ 25-19.3） =3.94KN 外翻力：外翻F 1.25LtbK 外翻F 外缘翻边所需的力 (N); L 弯曲线长度 (mm) L= D; t 料厚 (mm)； t=1.0mm b 零件材料的抗拉强度 (MPa)；由手册查得b=380Mpa K 系数，取 0.2 0.3。则外翻F=1.25 3.14 37 1.0 380 0.25=13.79KN 3.3.4 推件力的计算冲推推 FnKF 式中推K 推件力因数，其值由表 2 2 查得推K=0.03 n 工件在凹模内的个数，取 n=3 则推F 3 0.03 26.63=1.60KN 表 3-2 卸料力、推件力和顶力因数料厚 /mm 卸KK推K顶铝、铝合金 0.03 0.08 0.03 0.07 纯铜、黄铜 0.02 0.06 0.03 0.09 nts - 7 - 3.3.5 卸料力计算落卸卸 FKF 式中卸K 卸料力因数，其值由表 2 2 查得卸K=0.02；则卸F 0.02 53.33KN=1.07KN 因此，总的冲裁力为：外翻内翻卸推落冲 FFFFFFF =23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79 =87.36KN 3.4 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。 3.5 主要工作部分尺寸计算 3.5.1 冲孔刃口尺寸计算根据表 2 3 查得冲裁刃口双面间隙 minZ 0.065mm, maxZ=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 x 0.75. 表 3-3 落料、冲孔摸刃口始用间隙材料名称 45 T8、 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 L2 L6 LY12(退火 ) 铜母线铝母线力学性能 HBS 190 HBS=140 190 HBS=70 140 HBS 190 nts - 8 - b 600MPa b=400 600MPa b=300 400MPa b 300MPa 厚度 t 初始间隙 Z minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ 0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * - * - 0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * - 0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03 0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045 0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095 1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17 2.0 0.38 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18 注：有 *号处均是无间隙。表 3-4 磨损系数 X 材料厚度 t/mm 非圆形圆形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 零件制造公差 /mm 1 0.16 0.17 0.35 0.36 0.16 0.16 1 2 0.20 0.21 0.41 0.42 0.20 0.20 2 4 0.24 0.25 0.49 0.50 0.24 0.24 4 0.30 0.31 0.59 0.60 0.30 0.30 冲孔凸凹模的制造公差由表 2-5 查得：凸=0.020，凹=0.025。表 3-5 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差校核：凸+凹=0.045maxZ- minZ =0.03mm 因此凸、凹模采用基孔制配合加工方法。则凸模刃口尺寸凸d (d+x )0凸 (19.3+0.75 0.13)002.0=19.39002.0mm 基本尺寸凸模公差凹模公差 18 0.020 0.020 18 30 0.020 0.025 30 80 0.020 0.030 nts - 9 - 圆整后为： 19.4 01.003.0凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保证其双间隙为 0.065 0.095mm。图 3-2 冲孔凸模图 3-3 落料凹模 3.5.2 落料刃口尺寸的计算查表 2-3 冲裁模刃口双面间隙 minZ =0.065mm, maxZ=0.095mm.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，凸=0.02mm.磨损因数由表 2-4 查得 X=0.75 校核：凸+凹=0.02+0.03maxZ- minZ =0.03mm. 凹D (D-x ) 凹0 (43.55-0.75 0.13) 03.00=43.45 03.00mm 圆整后为： 43.4 08.005.0则落料凹凸模采用基轴制配合加工方法。凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 0.065 0.095mm. 3.5.3 翻边的工作部分尺寸计算内翻孔尺寸为 24 13.00，尺寸精度 IT11 级。凸模尺寸计算凸d=（ mind +0.4） 0凸将模具公差按 IT10 级选取，则凸=凹=（3121），取凸=凹=0.06。把 mind =24.0mm, =0.13mm,代入上式则凸d=(24+0.4 0.13) 006.0=24.05006.0圆整后为： 24.0 05.001.0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： nts - 10 - 凹d=（ mind + +Z）凹0把 mind =24mm, =0.13,Z=2.0mm, 凹=0.06mm 代入上式则凹模的尺寸为：凹d=（ 24+0.13+2.0） 06.00=26.13 06.00圆整后为： 26.0 19.013.0外缘翻边尺寸 38 13.00定间隙单边间隙为： Z/2=1.0t=1.0mm 则翻边模的间隙 Z=2 1.0=2.0mm 凸凹模工作部分的尺寸和公差由于工件要求外形尺寸，则以凹模为设计基准。凹模尺寸为凹D=（ minD -0.75）凹0将模具公差按 IT10 级选择则凹=0.1mm 把maxD=38.13, =0.13,代入则凹D=（ 38.13-0.75 0.13） 1.00=38.03 1.00圆整后为： 38.0 13.003.0间隙取在凸模上，则凸模的尺寸为：凸D=（maxD-0.75 -Z） 0凸把maxD=38.13, =0.13， Z=2.0mm. 凸=0.1mm 代入则凸D=（ 38.13-0.75 0.13-2.0） 01.0=36.0301.0圆整后为： 36.0 03.002.0图 3-5 凸凹模图 3-4 翻边成型模图 2-4 nts - 11 - 4.冲压设备的选择由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力压F (1 6 1 8)总F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： 370mm 560mm 模柄孔尺寸： 40mm 60mm nts - 12 - 5.模具总体结构的设计 5.1 绘制模具总体结构草图模具的结构如图：（如图 5-1）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 5-1 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 nts - 13 - 5.2 模具结构的设计，确定结构件的形式 5.2.1 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。自由H=（ 3.5 4）工作S式中工作S 工作行程与模具修模量式调整量（ 4 6）再加 1。工作S=（ 5.0+1+4） mm=10mm; 则自由H=（ 3.5 4） 10=35 40mm; 取自由H=35mm; 橡胶的装配高度 2H =(0.85 0.9)H=29.75 31.5mm; 取 2H =30mm. 卸料弹簧的设计计算：根据模具结构初定 6 根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：卸F/n=1.07KN/6=178.33N 根据预压力预F（ 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 34 38 的弹簧，其最大工作负荷 1F =330N 178.33N 弹簧负荷（ F）与行程（ s）曲线表 5-1 圆钢丝螺旋弹簧规格序号弹簧外径 D/mm 材料直径d/mm 节距t/mm mmH /0自由高度mmHF/1 1时的高度受负荷 NF /1最大工作负荷 34 20 3 5.5 25 17.6 330 nts - 14 - 35 35 24.0 36 45 30.2 37 55 36.6 38 65 43.0 校验是否满足 1S 总S，查书附录既负荷行程曲线上图，并经过计算可得以下数据：序号 mmH /0mmH /1 101 HHS ）（预预 33.178FS 修工预总 SSSS 34 25 17.6 7.4 4.0 12.5 35 35 24.0 11 5.8 14.3 36 45 30.2 14.8 7.4 15.9 37 55 36.6 18.4 9.5 18.0 38 65 43.0 22 11.6 20.1 由表中数据可见，序号 37、 38 的弹簧均满足 1S 总S，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：0H=55mm 装配高度： 2H =0H-预S=55-9.5=45.5mm. 5.2.2 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 GB2866.11 81固定挡料销 A 型 , 材料 :45 钢 , 基本尺寸 :d4, 热处理硬度 :HRC43 48。 nts - 15 - 5.2.3 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=0.1 0.2t,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。 5.2.4 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。 5.2.5 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。 5.2.6 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。 nts - 16 - 5.2.7 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。 5.2.8 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： = P A 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。 5.3 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/mm H/mm=200 200 35 下模座： L/mm B/mm H/mm=200 200 40 导柱： d/mm L/mm= 22 130 导套： d/mm L/mm D/mm= 22 60 33 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 所以闭H=164mm 模具闭合高度满足 minH +10闭H maxH-5,故认为合适。 nts - 17 - 6.模具的动作过程工作时，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 9 完成落料动作，上模继续下行时，翻边成型模 10 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，如工件滞留在上模，有顶出器顶出。 nts - 18 - 7.模具主要零件结构设计的分析 7.1 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：表 7-1 圆形凸模 mind 4t / 压非圆形凸模 minA F/ 压弯曲应力的校核：表 7-2 圆形凸模非圆形凸模无导向装置 maxL 95 2d / F maxL 425 /IF 带导向装置 maxL 270 2d / F maxL 1200 /IF 式中： mind 凸模最小直径 (mm) T 材料厚度 (mm) I 材料抗剪强度 (MPa) minA 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。 nts - 19 - 7.2 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： Cr12MoV 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。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 = k d = 0.35 43.55 = 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。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。 7.3 凸凹模的设计复合模中同时具有落料凹模和冲孔凸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。 nts - 20 - 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 7-3 倒装复合模的冲裁凸凹模的最小壁厚料厚 t(mm) 0.4 0.5 0.6 0.7 最小壁厚 a(mm) 1.4 1.6 1.8 2.0 料厚 t(mm) 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 a(mm) 2.3 2.5 2.7 3.2 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） 7.4 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。 nts - 21 - 8.模具图样设计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 200 200 1 HT200 2 下模座 200 200 1 HT200 3 圆柱头内六角螺钉 M10 22 3 45 M8 50 4 M8 40 4 4 卸料螺钉 8 50 6 45 5 圆柱销 8 52 3 45 8 44 3 5 16 3 6 挡料销 4 3 45 7 导柱 22 130 2 20 8 导套 22 60 33 2 20 9 模柄 40 60 1 Q235 10 弹簧 D20 55 6 65Mn 11 硬橡胶圈 40 18.5 1 硬橡胶 nts - 22 - 非标准件序号零件名称实际尺寸数量材料硬度（淬火） 1 弹性卸料板 130 130 13 1 45 2 冲孔凸模 25 45 1 Cr12MoV HRC58-60 3 垫板 130 130 13 1

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