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机械毕业设计全套

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MJC01-108@旋转体的冲压工艺与模具设计,机械毕业设计全套

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济源职业技术学院 毕 业 设 计 题目 旋转体的冲压 工艺与 模具设计 系别 机电系 专业 模具设计与制造 班级 高模具 0401 班 姓名 宋慧丽 学号 200412024 指导教师 李秀副 日期 2006年 12 月 25 日 nts设计任务书 设计题目 ： 旋转体的冲压 工艺 与模具设计 设计要求： （ 1） 模具的图样设计 1）了解制品的工艺性 2）了解制品的生产批量 3）了解制品所选用的冲压设备 （ 2）确定模具设计方案 2）确定模具设计的 基本结构 3）确定模具所选用的标准件类型 4）确定模具中凸凹模的尺寸 5）对冲压机进行冲压力的校核 6）完成模具图样的设计 设计进度： 设计 总体 时间 为 一个月 资料的整理 和工艺的确定 (11.25-11.28) 确定设计思路和设计方法 (11.29-12.4) 进行模具的整体设计工作 (12.5-12.17) 模具设计图纸绘制和最后的排版整理 （ 12.18-12.25） 指导教师（签名）： nts 目 录 摘 要 . 1 前 言 . 2 1 冷冲压工艺规程的编制 . 3 1.1 工艺分析 . 3 1.2 确定工艺方案 . 3 2 零件成形方案的确定 . 5 2.1 修边余量的确定 . 5 2.2 毛坯尺寸的计算 . 5 2.3 计算毛坯相对厚度 . 6 2.4 总的拉深系数 . 7 3 工艺计算 . 8 3.1 凸、凹模间隙值的确定 . 8 3.2 凸、凹模工作部分的尺寸 . 9 3.3 拉深模凸、凹模圆角半径 . 10 3.4 冲裁工艺力的计算 . 15 3.5 拉深力和压边力的计算 . 17 3.6 计算压力中心 . 19 3.7 选择压力机 . 19 3.8 冲模的闭合高度 . 20 4 模具主要零部件的结 构设计 . 21 4.1 凹模的结构设计 . 21 4.2 凸模和凸凹模的结构设计 . 23 4.3 定位零件 . 24 4.4 弹性卸料装置 . 24 4.5 刚性推件装置 . 25 4.6 弹簧的选用 . 25 4.7 导柱与导套 . 26 4.8 模柄 . 27 4.9 模架的选取及装配图外形 . 27 后 记 . 29 致 谢 . 30 参 考 文 献 . 31 nts 1 摘 要 本次模具设计是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。 其开始 是 确定该模具类型为落料 -拉深复合模，计算毛坯尺 寸，确定拉深次数，作工艺计算，计算出冲裁时的冲压力、卸料力、推件力，以及拉深时的拉深力和压边力 ，确定模具的压力中心，选择压力机和确定冲模的闭合高度，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模尺寸和形状。设计出挡料销、卸料板、推件装置、弹簧、导柱、导套和模柄等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。 其中 模具 主要零部件 结构设计 是这次设计的主要内容，其内容包含 了凹模结构设计、凸模结构设计、凸凹模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、钢性推件装置、弹簧的选用、导柱与 导套 、模柄与模架的选取等 重要零部件的设计加 工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了 冲压 模具设计的全过程和加工实践 中应注意 的要点。使我在 此次设计 中有一个质的飞跃。 关键词： 拉深、复合模、冲压力、冲模闭合高度 、 拉深力 nts 2 前 言 冲压技术是利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加变形力，使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工常在室温下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的板料一般为板 料或带料，故也称为板料冲压，而冲压模具是指将板料加工成冲压零件的特殊专用工具。而复合模就是其中 的一种，冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法比在技术和经济方面有着冲压件质量稳定、互换性好、可获得难以制造的壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件；不需要加热毛坯和大量切削金属，所以它能节省能源、节约金属；生产效率高等特点。 由于模具具有多种突出的特点，因此在国民经济各个领域广泛应用。例如，航天、机械、电子信息、交通、兵器、日常电器及轻工业等产业都有冲压加工，不但产业界广泛用到它而且每一个 人每天都直接与冲压产品发生联系。 另外，模具工艺分析计算与现代数学、计算机技术联姻，对复杂曲面零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测其一工艺方案对零件成形的可能性和成形过程中将会发生的问题，供设计人员进行修改和选择。这种设计方法是将传统的经验设计升华为优化设计，缩短了模具设计和制造周期，节省了昂贵的模具调试费用，模具计算机辅助设计、制造、分析的研究和应用，也极大地提高了模具的制造效率和质量，使模具设计与制造技术实现CAD/CAM/CAE 一体化。 所以为适应市场经济需求，大批量与多种小批量共存，发展适宜于小 批量生产的各种模具，经济模具和标准化切易变换的模具系统是当今模具生产面临的一大挑战。 nts 3 1 冷冲压工艺规程的编制 1.1 工艺分析 该零件为 旋转体 零件。属于大 批量生产，是一个不带凸缘的圆筒形零件，且其形状简单、对称， 有利于合理排样、减小废料，直线、曲线的连接处为圆角过渡。 其主要的形状、尺寸可以由冲 裁和拉深工序获得。 且选用 08F 钢，其弯曲半径均大于该种材料的最小弯曲半径，且工件精度要求不高，不需要校形， 作为拉深成形尺寸，其相对值 d 凸 /d、 h/d 都比较合适，拉深工艺性较好， 因此，该零件可以用冷冲压加工成形。 其 零 件如 图 1.1： 图 1.1 零件图 1.2 确定工艺方案 冲压该零件所需的基本工序为落料和拉深。其拉深工艺方案有以下几种： 方案一：落料与拉深复合，采用正装复合模。 方案二：落料与拉深复合，采用倒装复合模。 方案三：先落料、再拉深，采用单工序模。 比较上述各方案可以看出：方案一的优点是在压力机一次行程内，可同时完成落料及拉深工序，在完成这些工序的过程中，冲件材料无需进给移动；冲件精度高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好；冲件表面较为平整；适 宜冲薄料及脆性或软性材料；可充分利用短料和边角余料；冲压生产率高，适合于大批量生产，缺点是冲模面积较小，制造复杂，价格较高。 方案二的优点是废料能直接从压力机台面落下，而冲裁件从上模推下，比较容易引出nts 4 去，操作方便安全，且易于安装送料装置，缺点同方案一。 方案三：优点是通用性好，冲模结构简单、制造周期短，价格低，适合于小批量生产，缺点是冲压生产率低 。 由以上分析可知，该零件的加工选用方案一为优。 nts 5 2 零件成形方案 的确定 2.1 修边余量的确定 一般拉深件，在拉深成形后，工件口或 凸缘周边不齐，必须进行修边以达到 工件的要求。因此，在按照工 件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算 ，查表 2.1 可得：2 。 表 2.1 无凸缘圆筒形拉伸件的修边余量 工件高度h 工件的相对高度 h/H 附 图 0.50.8 0.81.6 1.62.5 2.54 10 1.0 1.2 1.5 2 1020 1.2 1.6 2 2.5 2050 2 2.5 3.3 4 50100 3 3.8 5 6 100150 4 5 6.5 8 150200 5 6.3 8 10 200250 6 7.5 9 11 250 7 8.5 10 12 表 出自 文献 2 2.2 毛坯尺寸的计算 出自 文献 2 式 2.1 毛坯尺寸计算 公式： 22222 56.072.1)(4 rrdHddD )(655.456.0365.472.1)23.20(36436 22mm 式中： D 毛坯直径 其 它尺 寸如图 2.1 所示： nts 6 图 2.1 毛坯尺寸 2.3 计算毛坯相对厚度 式中 h 和 H 必须加上修边余量。 第一次拉深：651Dt6.1)%65/1()%/( Dt 所以查表 2.2 可知可用压边圈拉深。 表 2.2 采用或不采用压边圈的条件 拉深方法 第一次拉深 以后各次拉深 （ t/D） /% m1 （ t/D） /% mn 用压边圈 2.0 0.60 1.5 0.80 表 出自 文献 2 表 2.3 无凸缘圆筒形件用压边圈拉深时的拉深系数 拉深系数 毛坯相对厚度 t/D/% 21.5 0.5 极小间隙（或无间隙） 0.9 1.0 1.2 0.072 0.090 0.100 0.104 0.126 0.140 0.090 0.100 0.132 0.126 0.140 0.180 0.072 0.090 0.100 0.104 0.126 0.140 表 出自 文献 2 查表 3.1 得： 12.0z 3.1.2拉深间隙的确定 拉深模的间隙是指单边间隙，即2 凸凹 DDZ 。间隙过小增加磨 擦阻力，使拉深件容易破裂，且易擦伤零件表面，降低模具寿命；间隙过大，则拉深时对毛坯的校直作用小，影响零件尺寸精度。因此，确定间隙的原则是既要考虑板料厚度的公差，又要考虑筒形件口部的增厚现象，根据拉深时是否采用压边圈和零件尺寸精度要求合理确定。筒形件拉深nts 9 时，间隙 z 可按下面方法确定，有压边圈时其间隙为（ 1 1.1） t。由设计可知本模具采用有压边圈装置。所以单边间隙值 为 mm1 。 3.2 凸、凹模工作部分的尺寸 3.2.1总裁模凸、凹模 配合加工时 工作部分的尺寸 冲裁模确定凸凹模加工尺寸的原则 ： 落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。 刃口磨损后冲件尺寸减小，取接近或等于冲件的最大极限尺寸。 在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。 表 3.2 配合加工时，凸凹模尺寸的计算公式 工序性质 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0A 按凹模 尺寸配制，其双面间隙为maxmin ZZ 25.00xAA d 0B 0 25.0 xBB d C 0C 125.05.0CC d 0C 125.05.0CC d C 125.0CC d 冲孔 0A 25.00xAA p 按凸模 尺寸配制，其双面间隙为maxmin ZZ0B 0 25.0 xBB P C 0C 125.05.0CC P 0C 125.05.0CC P C 125.0CC P 表 出自 文献 2 凹模磨损后落料件尺寸增大， 由表 3.2 得 ： nts 10 25.00)( xAA d式中 dA凹模刃口尺寸 ，单位 为 mm A 工件基本尺寸 ，单位 为 mm 工件的公差，本 工件 公差为 0.3mm x 磨损系数。当冲裁件精度低于 13 级时， 5.0x 所以凹模的尺寸为： 25.00)( xAA d)(85.64)3.05.065(075.003.025.00mm 凸模尺寸为 ： ZAAdp )(73.6412.085.640 7 5.000 7 5.00mm 3.2.2拉深 模凸、凹模工作部分的尺寸 拉深凸模和凹模工作部分的尺寸及其制造公差，当工件要求内形尺寸时以凸模尺寸为基准进行计算，即 ： 出自 文献 1 式 3.1 凸模尺寸： 0)4.0(凹凸 dd凹模尺寸： 凹凹 0)24.0( Zddd 工件内径，单位 mm ，本工件为 mm35 故 mmd 0 03.00 03.0 12.35)3.04.035( 凸 mmd 05.0005.00 12.37)123.04.035( 凹 3.3 拉深模凸、凹模圆角半径 一般来说， dr 尽可能大些，大的 dr 可以降低极限拉深系数，而且还可以提高拉深件的质量。但 dr 太大会削弱压边圈的作用，可能引起起皱现象，因此 dr 大小要适当。 nts 11 筒形件首 次拉深时的凹模圆角半径可由下式确定： 出自 文献 1 式 3.2 tCCrd 21式中 1C考虑材料力学性能的系数，对于软钢，硬铝， 11 C， 对于纯铜、黄铜、铝 8.01 C2C考虑板料厚度与拉深系数的系数，见表 3.3。 表 3.3 拉深凹模圆角半径系数2C材料厚度)(mm 拉深件直径)(mm 拉深系数1m55.048.0 6.055.0 6.0 5.0 2002005050 109105.85.97 1085.875.76 975.7665 5.15.0 2002005050 1089786 975.765.65 865.655.54 35.1 2002005050 5.875.765.65 5.765.655.55.4 5.655.55.454 表 出自 文献 1 所以： tCCrd 21 )(7171mm 凸模圆角半径过大，会使不与 模具表面接触的毛坯宽度加大，使这部分毛坯容易起皱；如果过小时，会 使毛坯沿压边圈的滑动阻力增大，对拉深不利，又因本工件为一次拉深成形，所以凸模圆角半径与零件底部圆角半径的数值相等。即： mmR 4凸。 3.3.1 排样和裁 板方式的经济性分析 排样 :排样是指冲件在条料 、 带料或 板料上布置的方法 。 排样方法可分为有废料排样nts 12 法和少 、 无废料排样法 。 根据零件的外形与尺寸来看 ,本零件最适合的排样方法为有废料排样 法 中的直排 。 3.3.2 搭边 排样时 ,冲件之间以及冲件与条料 侧 边之间留下的余料叫搭边 。 它的作用是补偿定位误差 ,保证冲出合格的冲件 ,以及保证条料有一定刚度 ,便于送 料 。 搭边数字取决 于 以下因素 : a) 冲件的尺寸和形状 。 b) 材料的硬度和厚度 。 c) 排样的形式 。 d) 条料的送料方法 (是否有 侧压板 )。 e) 挡料装置的形式 (包括挡料销 ,导料销和定距侧刃等形式 )。 表 3.4 最小工艺搭边值 材料厚度 t 手工送料 自 动送料 圆形 非圆形 往复送料 1a a 1a a 1a a 1a a 43322115.225.15.135.225.135.225.15.335.2245.35.22545.3332 43 表 出自 文献 4 查表 3.4 得： 工件间距 mma 5.1 ，侧边距 mma 5.11 。 3.3.3 送料步距及条料宽度计算 a) 送料步距 )(mmA 。每次只冲一件，其步距的计算公式为： 出自 文献 1 式 3.3 aDA 式中 D 冲裁件 平行于送料方向上的宽度，单位为 mm a 冲裁件之间的搭边值，单位为 mm b) 若一模出两件，其送料步距则是工件宽度的两倍 。 nts 13 则本模具的步距为： )(5.665.165 mmaDA c) 条料宽度 )(mmB ，当导料板之间（或两个单边导料销）时，条料宽度计算按下式计算： 01)2( aDB 式中： D 冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸，单位为 mm 1a 冲裁件与条料 侧边之间的搭边，单位为 mm 板料剪裁时的下偏差，单位为 mm ，可由表 3.5 查出。 表 3.5 条料宽度公差 条料宽度 B 材料厚度 t 1 1 2 2 3 3 5 50 0 4 0 5 0 7 0 9 50 100 0 5 0 6 0 8 1 0 100 150 0 6 0 7 0 9 1 1 表 出自 文献 4 当条料在无 侧压装置的导料板之间送料时，条料宽度按下式计算： 001 )22( baDB 式中 0b条料与导料板之间的间隙。 又因为所选模具 有 侧压装置，所以条料宽度为： )(68)5.1265()2( 0 5.00 5.001 mmaDB 3.3.4 裁板方式的确定 条料大多由板料剪裁而得，条料宽度一经决定，就 可以裁板。板料一般都是长方形的，所以就有纵裁（沿长边裁，也就是沿展制纤维方向裁）和横裁（沿短边裁）两种方法。因为纵裁裁板次数少，冲压时调换条料次数少，工人操作方便， 生产率高，所以在通常情况下应尽可能纵裁。在以下情况可考虑横裁： a) 板料纵裁后的条料太长，受 冲压车间压力机排列的限制、移动不便时； b) 条料太重，超过 12kg 时（工人劳动强度太高）； nts 14 c) 横裁的板料利用率显著高于纵裁时。 板料尺寸，选用 mmmmmm 19001 8 0 0 标准钢板，比较纵裁和横裁两 种 方案，选用其中材料利用率高的一种。 纵裁时，每张板料裁成条料数： ）（条）（余 mmn 1613689 0 01 每块条料冲裁的制件数： )5.4)(275.66 118002 mmn 余个 每张板料冲制制件数： （个）351271321 nnn 材料利用率： %9.71%1001800900654351 2 横裁时，每张板料裁成条料数： ）（条）（余 mmn 32266818001 每块条料冲裁的制件数： )5.35)(135.66 19002 mmn 余个 每张板料冲制制件数： （个）3 3 8132621 nnn 材料利用率： %2.69%1 0 01 8 0 09 0 06543 3 8 2 由上述计算结果可知，应采用材料利用率高的 纵 裁。 3.3.5 排样 方式设计 排样图是排样设计最终的表达形式，排样图是编制冲压工艺与 设计模具的重要工艺文件。一张完整的模具装配图，在其右上角应画出冲裁件图及其公差，送料步距及搭边 1,aa 值。 采用斜排方法排样时，还应注明倾斜角的大小，必要时，还可用双点划线画出条料在送料时定位元件的位置。对有纤维方向要求的排样图，则应用箭头表示 条料的级向。 nts 15 图 3.1 排样图 3.4 冲裁工艺力的计算 3.4.1冲裁力 的计算 在冲压过程中，压力机除了要克服冲裁力外，往往还需要克服卸料力、推件力、顶件力等压力。 普通平刃的冲裁模，其冲裁力一般按下式计算： 出自 文献 1 式 3.4 KLtF 冲式中 ： 冲F冲裁力，单位为 N K 系数要 考虑到刃口钝化，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 3.1K 。 L 冲裁件周长，单位为 mm t 板料厚度，单位为 mm 板料的抗剪强度，单位为 Mpa ，本工件为 260MPa。 则本零件的冲裁力为： KLtF 冲nts 16 )(8.6898526016514.33.1N 3.4.2卸料力、推件力和顶件力的计算 卸料力卸F、推件力推F、顶件力顶F，在实际生产中常用以下经验公式计算： 出自 文献 1 式 3.5 冲卸卸 FKF 冲推推 FnKF 冲顶顶 FKF 式中 卸F、推F、 顶F分别为卸料力、推件力、顶件力系数（ 0.048、 0.05、 0.06）其值查表 3.6： 表 3.6 卸料力、推件力及顶件力系数 冲裁材料 K 卸 K 推 K 顶 纯铜、黄铜 0.020.06 0.030.09 铝、铝合金 0.0250.08 0.030.07 钢 材料厚度mm 0.1 0.060.075 0.1 0.14 0.10.5 0.0450.055 0.065 0.08 0.52.5 0.040.05 0.050 0.06 2.56.5 0.030.04 0.040 0.05 6.5 0.020.03 0.025 0.03 表 出自 文献 1 冲F冲裁力 n 梗塞在凹模内的冲裁件或废料的数目thn，（ h 为凹模直壁洞口的高度， t 为厚度）。 卸F和推F是选择卸料装置和顶件装置的弹性元件的依据。 在计算冲裁所需要的总冲压力时，应根据模具结构的具体情况去考虑卸F、推F的影响。 则： NNFKF 3184.33118.6 8 9 8 5048.0 冲卸卸NNFKF 148.41398.6898506.0 冲顶顶3.4.3总冲 压力的计算 nts 17 当采用刚性卸料和下出件的模具（如刚性卸料的单工序模或级进模等）时： 推冲总冲 FFF 当采用弹压卸料和下出件的模具（如弹压卸料的单工序模、级进模或上模刚性推料的倒装复合模等）时： 卸推冲总冲 FFFF 用倒装复合模冲裁时，卸F与落料有关，推F与冲孔有关。 当采用弹 压卸料和上出件的模具（如上模弹压卸料、下模弹顶出件的单工序模或上模刚性推料的正装复合模等）时： 卸顶冲总冲 FFFF 此时，卸F与落料有关，单工序模的顶F与落料力有关，正装复合模中与冲孔力及落料力都有关。 而本零件则采用弹压卸料和上出件的模具，所以： 卸顶冲总冲 FFFF NNN 148.41393184.33118.68985 N2664.76436 3.5 拉深力和压边力的计算 计算拉深力的目的是为了合理的选用压力机和设计拉深模具。总的冲压力为拉深力与压边力之和。 3.5.1拉深力的计算 出自 文献 2 式 3.6 kdtF bL 式中 LF 拉深力 )(N d 筒形件的工序直径，根据料厚中线计算 ，单位为 mm t 材料厚度 ，单位为 mm b 材料抗拉强度 ，本工件为 329MPa k 系数，黄铜为 1.61.8，钢为 1.82.25 nts 18 由上式可算出该零件的拉深力： kdtFbL )(32.74380232913614.3N 3.5.2压边力的计算 在拉深过程中，压边圈的作用是用来防止工件边壁或凸缘起皱的。随着拉深深度的增加而需要的压边力应减少。 则该零件的压边力为： 出自 文献 2 式 3.7 PrdDFdy 22 24 式中 YF压边力 )(N D 毛坯直径 ，单位为 mm （该零件毛坯直径为 mm65 ） d 拉深件直径 ，单位为 mm dr凹模圆角半径 ，单位为 mm P 单位压边力 ，单位为 Mpa 出自 文献 2 表 3.7 在双动压力机上拉深时单位压边力的数值 工件复杂程度 单位压边力 Mpap/ 难加工件 3.7 普通加工件 3 易加工件 2.5 表 出自 文献 2 PrdDF dY 22 24 出自 文献 2 式 3.8 )(375.40623723665414.3 22N 所以总力为： ）（压边力总冲 rFFFF nts 19 KNNNN816414.80498375.40622664.76436 3.6 计算压力中心 对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。 一切对称冲裁件的压力中心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。对于该零件，由图形可知压力中心位于圆心上。 3.7 选择压力机 首先以冲裁所需的总 冲压力初步选择压力机，压力机的公称压力必须大于所计算的总冲压力。 在确定了模具结构及尺寸以后，还需对所选的压力机的其它技术参数 进行校核，最后才能确定所需的压力机。 表 3.8 开式双柱可倾压力机技术规格 型号 J23- 3.15 J23- 6.3 J23- 10 J23- 16 J23- 16B J23- 25 JC23 -25 公称压力 KN/ 31.5 63 100 160 160 250 350 滑块行程 mm/ 25 35 45 55 70 65 80 滑块行程次数 mm/次 200 170 145 120 120 55 50 最大封闭高度 mm/ 120 150 180 220 220 270 280 封闭高度调节量 mm/ 25 35 35 45 60 55 60 滑块中心线至床身距离mm/ 90 110 130 160 160 200 205 立柱距离 mm/ 120 150 180 220 220 270 300 工作台尺寸 mm/ 前后 160 200 240 300 300 370 380 左右 250 310 370 450 450 560 610 工作台孔尺寸mm/ 前后 90 110 130 160 110 200 200 左右 120 160 200 240 210 290 290 nts 20 直径 110 140 170 210 160 260 260 垫板尺寸 mm/ 厚度 30 30 35 40 60 50 60 直径 150 模柄孔尺寸 mm/ 直径 25 30 30 40 40 40 50 深度 40 55 55 60 60 60 70 滑块底面尺寸mm/ 前后 90 180 190 左右 100 200 210 床身最大可倾角 o45 o45 o35 o35 o35 o30 o20 表 出自 文献 2 由表 3.8 可得， 选择 压力机的型号为 J23-10 。 3.8 冲模的闭合高度 冲模的闭合高度是指 滑块在下死点，即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离 H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压力机 的最大装模高度maxH，连杆调至最长时为最小装模高度 minH 。 冲模的闭合高度 H应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其大小关系为： mmHHmmH 105 m i nm a x 如果冲模的闭合高度大于压力机的最大装模高度时，冲模不能在该压力机上使用。反之，小于压力机最小装模高度时，可加减经过磨平的垫板。 冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓 冲器平面尺寸与压力机正整板孔尺寸等 都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。 所以加工该零件的模具闭合高度应为： mmmmHmmmm 101455180 则 H 值为： mmHmm 155175 所以 H 取 mm175 。 nts 21 4 模具主要零部件的结构设计 4.1 凹模的结构设计 4.1.1凹模洞口形状的选择 直壁式的孔壁垂直于顶面，刃口尺寸不随修磨刃口增大。故冲件精度较高，刃口强度较高，刃口强 度也较好。直壁式刃口冲 裁时磨损大，洞口磨损后会形成倒锥形，因此 修磨的刃磨量大，总寿命低。 图 4.1 凹模形状 如 图 4.1 所示的洞口形状适用于冲件形状简单，材料较薄的复合模，所以本模具选用此形状的洞口形状。 4.1.2凹模的外形尺寸 凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度和刚度。凹模的厚度还应考虑修磨 量。凹模的外形尺寸一般是根据冲件材料的厚度和冲裁的最大外形尺寸来确定的。 出自 文献 1 式 4.1 凹模的厚度： mmKbH 15 凹模的壁厚： mmHc 403025.1 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，本模具的系数取 22.0k 则凹模厚度 KbH mm mm3.14 6522.0 nts 22 则 取 mmH 22 所以 mmmmHc 33225.15.1 凹模外形尺寸的长与宽可根据凹模壁厚 由图 4.2 可 算出： 图 4.2 则凹模的外形尺寸的长与宽为： mmmmmmcbBL 131332652 根据模具结构和工件尺寸 的要求，凹模的实际尺寸如图 4.3 所示： 通 孔 2 - ?图 4.3 凹模 nts 23 4.1.3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光滑，表面粗糙度为mR a 4.08.0 ，底面与销孔的为 mR a 8.06.1 。 凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到 60 64HRC。 4.2 凸模 和凸凹模 的结构设计 根据 凸凹模 的工作要求及结构特点，以及工作的尺寸，拉深 凸 模和 凸凹 模的 实际尺寸如图 4.4 和图 4.5 所示： 深 1 2图 4.4 拉 深 凸模 nts 24 图 4.5 凸凹模 4.3 定位零件 4.3.1 条料方向的控制 条料的送料方向一般都是靠着导料板或导料销一侧导向送料，以免送偏。用导料销控制送料方向时，一般要用两个。由于本冲压模具采用手工送料，为此， 不 可以省去侧压装置。手工直接送料进入凸模刃口。 4.3.2 挡料销的选择 固定挡料销分为圆形与钩形两种。一般装在凹模上，活动挡料销，其常用于倒装复合模中，装于卸料板上可以伸缩。由于本模具装置要求简单，所以可以采用圆形挡料销 ，因为其结构简单，制造加工方便。 4.4 弹性卸料装置 弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。常用于冲裁厚度小于 1.5mm 的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。广泛用于复合模中。卸料板与凸nts 25 模之间的单边间隙取（ 0.10.2） t。 4.5 刚性推件装置 常用于倒装复合模中的推件装置，装于上模部分。将冲出的工件或落料从上模的凹模型孔内向下推出使用的装置称为推件装置。刚性推料装置推件力大，工件可靠，便于维修。 4.6 弹簧的选用 在选用时必须同时满足冲裁工艺（包括力和行程）和冲模结构的要求，圆 柱螺旋压缩弹簧已经标准化了，每个型号弹簧的主要技术参数是能承受的工作极限负荷jF与其相对应的工作极限符合下的变形量jL。设计模具时，根据所需的卸料力或推件力以及所需的最大压缩行程OL来计算jF与jL，然后在标准中选用相应规格的弹簧。 选用步骤如下： 1 根据模具结构与尺寸，确定可装置弹簧的数目 n，本模具安 装 8 个弹簧。 2 计算每个弹簧的卸料或顶件载荷nFF 卸卸 。 卸F也就是卸料或顶料装置中每个弹簧所受的预压力。则本模具中弹簧的卸料载荷 NNF 9148.41383184.3311 卸3 计算卸料或顶件时所需的最大压缩行程oL321 hhthL O 式中 1h 卸料板高出凸模端面的高度，一般为 1mm 2h 凸模进入凹模 的深度，一般为 0.51mm 3h 凸模的总修磨量，一般为 410mm t 冲裁件厚度 mm 所以本模具卸料时所需的最大压缩行程oL为： 321 hhthL O mm mmmmmmmm10 1711 nts 26 1 计算所需弹簧的工作极限负荷下的变形量jL由虎克定律：jjQLFLF jO LLL 令 KLL ，一般取 K 为 60%左右，对于冲裁模， K 可取大些，对于拉深或弯曲模， K要取小些。 则： jjj LFKLF 卸 于是 KFFj卸 由 OjOj LKLLLL 于是 KLL Oj 1 由上述两式和已知 QF与OL，求出jF与jL。 则本模具为： NNF j 858.6896.09148.413 mmmmL j 256.0110 2 根据求出jF与jL从标准中选择弹簧型号。 出自 文献 2 式 4.2 则应选弹簧为： 100305 GB2089 80 4.7 导柱与导套 在选用时应注意导柱的长度，应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于 1015mm。而下模座底面与导柱底面的距离应为 0.51mm。 导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚在 0.8mm 以下的模具时，选用 H6/h5 配合的 I 级精度模架，当冲裁板厚为 0.8mm4mm 时，选用 H7/h6 配合的级精度模架。 nts 27 4.8 模柄 中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的，对于大型模具则可用螺 钉、压板直接将上模座固定在滑块上。 刚性模柄是指 模柄与上模座是刚性连接，不能发生相对运动。本模具采用刚性模柄中的带凸缘模柄。 4.9 模架的选取 及装配图外形 模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。后侧导柱模架送料方便，可以纵向、横向送料 。所以本模具选取后侧导柱模架。所以： 凹模周界 160160 BL 闭合高度 200160:/ mmH 凸凹模长度 56 上模座 40160160 导柱 15028 下模座 45160160 凹模厚度 32 螺钉 85/7012 M 卸料板厚度 16 导套 3810028 圆柱销 60/90/7012 卸料螺钉 5012 nts 28 装配图 外形 nts 29 后 记 通过 本 次毕业设计，使我 清楚 了自己这三年来收获 了什么、收获了多少，从而给自己一个全新的、正确的定位，为以后更好 的学习指明了方向，更为以后的工作奠定了基础。 总体上来说 在 开始 的 设 计时，感觉一切都是那么陌生 和生疏 ，根本就 无从下手 。 这与我觉得所学的知识都掌握得很好形成了一个鲜明的对比。无奈之下，只有把借来的 资料全部翻看了一遍，这样才对 设计的切入点 有了一个准确的 定位 。在毛坯尺寸 计算 时，把数据代入公式的时候，没有弄清公式中字母所代表的含义 和具体意义 ，就自以为是的 把 数据代了里面，结果后面设计 了很大的一部分 的 内容偶然发现所 写 的数据不对， 再 回头重新 计 算 ，前面的内容全都是一纸空文 ，而 后面的内容 又要 重新设计。 其次 在计算模具所受的总 压力时，只需要 把 冲压力、顶件力、卸料力以及压边力 之和相加就可以 。 而我 却把推件力、拉深力都计算上去 ， 造成了所选 用的 压力机过大与模具不匹配的问题。 不过 我相信经过这次的毕业设计，我很深刻的认识到了自己知识的不足，我会在今后的工作和学习之中不断的 努力 创新 ，争取在未来的 模具行业创出一片辉煌 的业绩。 因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。 nts 30 致 谢 三年的学习生活转眼即逝，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对在过去的日子里曾给予过我鼓励、帮助的人们我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。 首先，非常感谢李秀副老师在这次设计过程中给予我的悉心的指 导与帮助。 其次，感谢同学们对我的支持，在我进行资料查找时，是他们给了我信心和力量！从接受课题到现在完成毕业设计论文，我得到了李秀副老师精心的指导和无微的帮助，尤其是在课题设计的前期准备工作和设计的过程中，导师提出了许许多多宝贵的设计意见，在最后的论证修改过程中李老师还在百忙之中，抽出时间为我们提供了必要的指导和帮助。老师他渊博的学术知识、严谨的治学态度、勤勉的工