模具毕业设计57汽车备用轮胎架的冲压模具设计
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模具毕业设计57汽车备用轮胎架的冲压模具设计,机械毕业设计论文
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1 汽车备用轮胎架的冲压模具设计 机械工程系 04级模具设计与制造 043班 杜雪峰 指导老师 : 张高萍 高级工程师 1 工件工艺性分析 1.1 分析零件的冲压工艺性 高档不锈钢保温杯过滤盘 ,是高档不锈保温杯中的一个零件，作用是在杯中起隔离茶渣的作用。其工作环境是耐 100的高温，能在碱性的茶水里长时间的浸泡。工件材料为不锈钢板 1Cr18Ni9Ti，板厚 t=0.3mm，大批量生产，采用冲压工艺。 不锈钢的特点： 通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不 锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的 强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。 奥氏体不锈钢 在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含 Cr 约 18%、Ni 8%10%、 C 约 0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的 18Cr-8Ni 钢和在此基础上增加 Cr、 Ni 含量并加入 Mo、 Cu、 Si、 Nb、Ti 等元素发展起来的高 Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入 S， Ca， Se， Te 等元素，则具有良好的易切 削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有 Mo、 Cu 等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于 0.03%或含 Ti、 Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具nts 2 有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。 铁素体不锈钢 以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在 11%30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的 Mo、 Ti、 Nb 等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良 等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。因此使这类钢获得广泛应用。 奥氏体 -铁素体双相不锈钢 是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含 C 较低的情况下， Cr 含量在 18%28%， Ni 含量在 3%10%。有些钢还含有 Mo、 Cu、 Si、 Nb、 Ti， N 等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的 475脆性 以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 1Cr18Ni9Ti 是属于 奥氏体不锈钢，具有无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。 由于 过滤盘的 刚度和精度要求不高，定位是利用 4 8 0 .1mm 的凸缘（ R5）与高档杯内壁的阶梯相配合 ,其定位要求也不高。 该冲压件采用厚度为 0.3mm 的不锈钢板冲压而成，能保证其有 足够的强度和刚度。最大尺寸为 48mm ，公差等级为 IT11 级。其深度为 15mm 是一个自由尺寸，圆筒直径为 46mm .底部冲有 127 个环形排列的 1.5mm 的小孔。公差等级为 IT13 级。底部圆角半径为 R1.5mm。 此零件为轴对称件 ,材料厚度仅为 0.3mm,冲裁性能好。 其形状特征表明 它是一个带凸缘的圆筒形件，其主要的形状、尺寸可以由拉深、冲孔、切边等冲压工序获得。 作为拉深成形尺寸， 其拉深工艺的参数值dd凸，dh都比较合适，拉深工艺性比较好 , 4 6 0 .1mm 的公差要求不大，凸缘的圆角半径为 R5mm 和底部圆角半径 R1.5mm 适中，所以拉深后能成型。而且能用制造精度不高，间隙一般的模具来进行加工。冲底孔因为孔较小，较密，但分布均匀，最边的圆孔离直壁的距nts 3 离较近 ,为 4.25mm. 对于所冲小孔 1.5mm ,按冲模设计应用实例表 2-1 查得，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径，所选材料为不锈钢板 1Cr18Ni9Ti，其抗剪强度为 4 3 0 5 5 0 Pa ， d=1.5 1.3t ,t=0.3mm,因而 1.5mm 符合尺寸精度工艺要求。按冲压工艺与模具设计图 2.6.2 可知 ct ,零件的孔边距为 3mm和 4.25mm 均大于最小孔边距。孔的 公差等级为 IT13， 以上各项分析，均符合冲裁工艺要求，故可以采用多孔冲裁模进行加工。 因孔多且小，所以难度较大，采用精度较高，材料强度、硬度较好的模具。切 4 8 0 .1mm 边，精度较高，采用间隙较小的模具来进行加工。 零件图如下： 图 1.1 零件图 nts 4 2 工艺方案的 分析 比较与确定 2.1 工艺方案的分析比较 该零件为筒形多孔件，表明 筒 形可采用拉深方法制造，底孔可用冲孔的方法完成 ,多余的口部凸缘可用切边的方法切去 。 对于该零件的加工，可以采用单工序模，复合模和级进模。然而单工序模不适合用于大批量生产，生产效率较低，质量也不太稳定。所以我们决定用落料拉深复合模和切边冲孔复合模。生产效率比单工序模高。复合模可以采用自动送料装置，易于实现自动化大生产，满足大批量加工的需要。使用复合模还可以减少占用压力机的数量，减少占地的面积，减少半成品件的周转。但在本设计中，由于时间有限，所以采用手动送料装置，利用复合模实现了从下料到半成品全部工序的自动化生产，不仅可提高生产效率，质量也比较稳定，模具寿命也较长。 2.2 工艺方案的确定 2.2.1 计算毛坯尺寸 由于毛坯直径不能直接求出，现先求如图 2.1 件表面积再反求毛坯直径。 图 2.1 拉伸图 nts 5 由零件图可知： H=15mm、 d=46mm、 df=48mm、 dfd=1.07 221 1 2 1 2 12 2 26 . 2 8 8 4 6 . 2 8 4 . 5 64 2 . 1 6 . 2 8 1 . 6 5 4 2 . 1 8 5 . 1 5 4 4 5 . 7 9 . 7 2 6 . 2 8 1 . 6 5 4 5 . 7 4 . 5 6 5 . 1 5D d r d r d h r d r 70mm 由于所求的直径为图 2.1 的直径 ,要比零件的直径大得多 ,为了减少材料的浪费 又由实用冲压模具设计手册取修边余量为 2.5mm 由此求出毛坯直径为： D=66mm。 2.2.2 工件切口尺寸的计算。 因为送料步距 A= nD 坯再由表 9-6查得： n=1.5 （其中 n为相邻搭边值）， 所以得出： A=67.5mm 。 2.2.3 工序的组合和顺序确定 由于该工件结构简单和工序不多 ,工艺方案只是在排列上作分析： 方案一、下料，落料，拉深，切边，冲底孔 1 .5 1 2 7mm，检验。 方案二、下料，落料与拉深复合，切边 ，冲底孔 1 .5 1 2 7mm，检验。 方案三、下料，落料，拉深，切边与冲底孔复合，检验。 方案四、下料，落料与拉深复合，切边与冲底孔复合，检验。 分析比较上述四种方案，可以看到：方案一中，是采用单工序模，效率低，成本高。方案二中，是切边与冲孔分开采用单工序模加工，落料与拉深采用复合模加工。这样在加工效率上比方案一较高，成本也较低。方案三与方案二差不多。因为冲压件的精度要求不是很高，是大批量生产，工件尺寸较小，所以现决定用方案四，这样能达到加工要求又可以提同效率。 最终方案： 工序 1、下料， 工序 2、落料与拉深 工序 3、切边与冲底孔， 工序 4、检验。 2.3 切边冲孔工序的分析 如图 2.3 所示，为拉深后的半成品，接下来是第三道工序，切边和冲孔工序。使零件成形，切边是把拉深变成后口部边缘多余的材料去除使零件的外形成形，而冲孔是按要求在零件底部冲出平均分布的 127 个孔，使零件内部成形。由nts 6 图可知，切边余量是 4mm,使外径达到 48mm，由于冲孔凸模直径只有 1.5mm,很小，而且分布很密，所以凸模不能太长，为了达到总裁力较小，所以先切 边再冲孔，或者先切边及同时冲了部分孔，再冲第二部分孔。考虑到冲完第一部分孔后再冲第二部分孔，每一部分孔会变形，所以这里采用先切边，再冲冲孔的方案。则切边凹模比同时切边和冲孔时的凹模长 1.5mm。并如图示把零件反过来切边和冲孔。 切边冲孔的定位。因为拉深后的半成品是筒形，所以可以利用凸凹模来定位，把拉深后的半成品反扣在凸凹模上，这样就把筒形件在横向及 Z 向的移动自由度限制了，由于孔的分布是对称均匀分布的，所以不用限制零件的转动自由度。 图 2.3 拉深后的成半品图 3 设计计算 由第二道工序落料拉深后的半成品，接下来是第三道工序切边冲孔，切外边，冲底孔的计算及有关分析。 3.1计算冲压力 本模具采用弹性卸料板卸废料，采用打料板卸成形后的零件。 3.1.1 冲裁力的计算 为降低冲裁力，提高模具寿命，将切边凸模与冲孔凸模作梯形布置，切孔凸模做得短一些。切边凹模做得长一些。其高度差为 1.5mm。 nts 7 冲孔力： 冲孔轮廓线总长： 1 2 7 1 . 55 9 8 . 1 7L m mmm 冲孔总力： 135 9 8 . 1 7 0 . 3 6 1 01 0 9 . 5 1 0bF L t m m m m M P aN 冲孔时分成阶梯形，以降低冲裁力的最大值。中间一部分跟切边同时冲孔，剩余部分凸模低 1.5mm.所以1F可以分成11F和12F。中间 37个孔跟切边同时冲孔，则 3311 371 0 9 . 5 1 0 3 1 . 9 1 0127FN 3 3 312 1 0 9 . 5 1 0 3 1 . 9 1 0 7 7 . 6 1 0 其中由冲模设计实用实例附录 A冲压常用材料的性能和规格，中的附录 A1 黑色金属的力学性能中查得不锈钢板 1Cr18Ni9Ti 的抗拉强度为 580640MPa，取中间值 610Mpa。 切边力： 234 8 0 . 3 6 1 02 7 . 6 1 0F m m m m M P aN 总力： 331231 0 9 . 5 1 0 2 7 . 6 1 01 3 7 . 1 1 0F F F 11 2 12F F F3.1.2 卸料力的计算 F K F卸 卸 由冲模设计实用实例表 2-15 卸料力、推件力和顶出力因数得K卸 =0.040.07，取中间值 0.05。 故 30 . 0 5 2 7 . 6 1 0 1 3 8 0F N N 卸nts 8 3.1.3 推件力 F nK F推 推 选择冲压工艺与模具设计图 2.8.10 凹模洞口的类型 a)的刃口形式，取 h=3mm。 n=h/t=3/0.3=10 个。 查表冲模设计实用实例表 2-15 卸料力、推件力和顶出力因数得0.065K 推 故 331 0 0 . 0 6 5 1 3 7 . 1 1 08 9 . 1 1 5 1 0FNN 推选择冲床时的总压力为 : 31 2 0 5 . 5 1 0F F F F N 总 推 卸或者： 312 1 6 8 . 0 9 5 1 0F F F F N 总 推 卸3.2 确定模具的压力中心 由于零件是一个轴对称件 ,冲孔也是轴对称 ,切边也是一个轴称圆 ,所以模具的压力中心是在中点 . 3.3 计算凸、凹模刃口尺寸。 3.3.1 查表冲模设计实用实例表 2-10查得间隙值 m in 0 .0 4Z mmm ax 0 .0 6Z m m3.3.2 切边刃口尺寸计算 ： 48mm 的凸、凹模的制造公差据冲模设计实用实例表 2-12 查得 0 . 0 3 0 , 0 . 0 2 0m m m m凹 凸。 校核：m a x m i n 0 . 0 4 0 . 0 5ZZ 凸 凹m a x m i nZZ 凸 凹，故采用凸模与凹模配合加工方法。以凸模为基准加工凹模 .因数由冲模设计实用实例表 2-13 查得， x=0.5。 0.16mm 则： nts 9 0 . 0 3 0 . 0 30 0 0( ) ( 4 8 0 . 5 0 . 1 6 ) 4 7 . 9 2D D x m m m m 凹凹 D凸 按凹模尺寸配制， 即 D凸的基本尺寸与凸模相同 ,是 47.92mm,保证其双面间隙为 0.04 0.06mm与凸模配做 . 3.3.3 冲孔刃口尺寸计算 对于工件孔的寸为 0.1401.5 mm,根据刃口尺寸计算原则 ,冲孔时应首先确定凸模刃口的尺寸 .由于基准件凸模的刃口尺寸在磨损后会减小 ,因此应使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大极限尺寸 ,再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙minZ凸模的制造取负偏差 ,凹模取下偏差 . 对于工件孔的寸为 0.1401.5 mm的凸、凹模的制造公差据冲模设计实用实例表 2-12查得 0 . 0 2 0 , 0 . 0 2 0m m m m凹 凸。 校核：m a x m i n 0 . 0 4 0 . 0 4ZZ 凸 凹满足 m a x m i nZZ 凸 凹的条件 ,可采用凸、凹模分开的方法 . 查表据冲模设计实用实例表 2-13 查得磨损因素 x =0.5。 凸模刃口尺 寸的计算： 0()d d x 凸凸000 . 0 2 0 . 0 21 . 5 ( 1 . 5 0 . 5 0 . 1 6 ) 1 . 5 8 mm 凸 凹模刃口尺寸的计算：m i n 0()d d Z 凹凸 凸0 . 0 2 0 . 0 2001 . 5 ( 1 . 5 8 0 . 0 4 ) 1 . 6 2 mm 凸3.4 凸模和凹模的结构设计 凸模 0.1401.5 mm比较细长，应进行压应力和弯曲应力校核，检查危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。即： 按 冲模设计实用实例式（ 2-19） m i n4 4 0 . 3 4 9 0 0 . 4 51300td m m m m 压最小凸模直径 1.50 0.45, 故满足强度要求。 nts 10 按 冲模设计实用实例式（ 2-21） 22m a x1 . 59 5 9 5 8 . 1 23 . 1 4 1 . 5 0 . 3 4 9 0dL m m m mF 按冲模设计与制造实用计算手册表 3-1 核算凸模强度的公式有：333 . 1 4 2 1 0 0 0 0 1 . 5 1 3 . 61 6 1 6 0 . 3 4 9 0m a xEdl m m m mt 可见，允许的凸模最大自由度 2.58mm 满足不了模具的结构尺寸要求，故利用卸料板对凸模加以保护。 按式冲模设计实用实例式（ 2-23） 22m a x1 . 52 7 0 2 7 0 2 3 . 0 93 . 1 4 1 . 5 0 . 3 4 9 0dL m m m mF 按冲模设计与制造实用计算手册表 3-1 核算凸模强度的公式有：333 . 1 4 2 1 0 0 0 0 1 . 5 2 7 . 38 8 0 . 3 4 9 0m a xEdl m m m mt 当模具总体设计使该凸模的自由长度小于 27.3mm 时，即可满足弯曲强度要求。 由计算可知切边凸模的尺寸为 : 0 . 0 304 7 . 9 2D m m凹,凹模的基本尺寸与凸模相同 ,是 47.92mm,保证其双面间隙为 0.04 0.06mm与凸模配做 .冲孔凸模的尺寸为 00 .0 21 .5 8d m m凸,冲孔凹模的尺寸为 : 0 .0 201 .6 2d m m凸. 如图 3.4所示为切边冲孔 示意图 : nts 11 圆销模柄 A 2 2 6523/钢钢钢钢钢G B / T 2 8 6 1 . 2 - 1 9 9 0 1钢衬铁数量材料导 柱 2 2卸料螺钉凸凹模螺栓 M 1 0 45下模座 125像皮卸料板凹模打料板冲孔凸模凸模固定板垫板顶杆打杆6 70 打杆垫铁螺栓 M 1 0 75上模座 125导 套 2 2名称22191817图号或代号序号钢圆销圆销 钢钢钢钢钢钢像胶6 C r N i S i M n M o v组组组组组组组组组 6 C r N i S i M n M o v图 3.4 切边冲孔复合模结构图 4 模具结构设计 4.1 模具结构型式选择 nts 12 在复合模中最具特点的模具零件是凸凹模的设计。由于凸凹模的壁厚是由冲压工件的尺寸形状决定的，而凸凹模的壁厚从强度要求不能过薄，否则模具寿命太短。因此凸凹模的壁厚在设计时进行校核，使之大于最小壁厚值。而最小壁厚值现在一般是根据经验而定。并且当凸凹模 装于上模时（该结构称为正装复合模），内孔不积存废料，凸凹模受到的胀力小，此时最小壁厚可小些，其 m 值 可按冲模设计应用实例（ 2-27）确定。冲裁硬材料时： m=1.5t；冲裁软材料时 mt 。因为不锈钢板 1Cr18Ni9Ti 是硬材料所以取 m = 1.5t.=0.45mm. 本设计的凹凸模壁厚 b=(46-37.5)/2=4.25mm 1.5t=0.45mm 孔与孔之间的壁厚为 1.5mm0.45mm.所以零件符合使用复合模冲裁。 由于零件是大批量生产，导柱模已有标 准模架可供选用，制造周期可缩短，设计周期也缩短，提高效率。所以我们选择导柱模，导柱模是将上下模座利用导柱和导套的间隙配合导向。这种结构型式的工艺情况比较简单，导向稳定可靠，精度较高，使用安装也很方便。我们选择两个导柱的后侧导柱模，这样操作方便，导柱的位置偏于一侧，分布不对称。这种模架的主要优点是送料和取件都比较方便，它可以三个方向送料。介由于压力轴线和导柱轴线之间有力矩存在，受力不平衡。当受力时，模具上、下部分不可避免地会产生偏斜。因而，在模具工作部分和导向装置之间均会迅速地引起不均匀的磨损，以致使冲压件的 精度很快降低。但因为冲小孔及切边的精度不是很高 IT13 级，所以可以采用。 4.2 模架规格 零件的最大直径是 48mm,由模具设计与制造实例附表 9-2 滑动导向后侧导柱模架规格。选取： 凹模周界 L=125mm 、 B=125mm、闭合高度 H=120 150mm。（ 140,165） 材料 为 HT20-40 I级精度的后侧导柱模架： 模架 1 2 5 1 2 5 1 2 0 1 5 0 I GB/T2851.3 81 200 0 125D mm上模座为 GB2855.5-81: 1 2 5 1 2 5 3 0 下模座为 GB2855.6-81: 1 2 5 1 2 5 3 5 如图 4.2所示为下模座图 : nts 13 图 4.2 下模座图 4.3 导柱为 GB/T2861.2-1990 B型导柱 ,由冲压工艺与模具设计实用技术第 102页，表 2-54 B型导柱的结构尺寸，查得材料是： T8，热处理 58-62HRC。 d(h)=22mm, 0 0 . 0 4 16 0 . 0 1 3 6 0 . 0 2 8( ) 2 2 , , , 3 0 4 5 , 3 0d h m m h r l m m 压 入 部 份 取总长 L=100 150mm,取， 140mm.二级精度。 4.4 导套为 GB/T2861.6-1990 A型导套，材料为： T8，热处理： 58 62HRC。 0 . 0 2 1 0 . 0 5 00 0 . 0 3 4( 7 ) 2 2 , ( 6 ) 3 5 , 6 5 8 5 , 2 5 3 3 ,d h m m D r m m L m m H m m :压 入 部 份 其中 L取 65mm,H取 25mm,l取 11mm,二级精度。 4.5 凸凹模的设计 在设计冲模时，选定的冲模结构应该具备以下几点： （ 1） 选择的冲模结构应尽可能简单。 （ 2） 选定的冲模结构个零部件，尽可能在现有设备能力下制造出来，并使之制造工时尽可能少。 （ 3） 选定的冲模 结构应合理选择制造精度和表面粗糙度。 冲模结构应便于冲模的装配和维修。 nts 14 如图示：为凸凹模的结构图，根据零件为圆筒形的对称零件，所以凸凹模也设计为圆形，并设计为零件倒扣在凸凹模上冲压。 切边口因为要装卸料板及橡胶所以取高度为： 20mm,其中包含卸料板高度10mm，模具闭合时凸模进入凸凹模的深度及零件的厚度， 1mm+0.3mm=1.3mm,及橡皮的闭合高度。 8.7mm. 凸凹模固定与定位，由三个 10mm 的螺栓平均分布固定，由三个 6mm 的圆柱销定位，并开了三个 1 4 1 0 . 5m m m m 的阶梯孔，用以通过固定卸料板与橡胶的螺栓， 凸凹模与下模座固定的板为圆柱形板，直径为 104mm ，高为 15mm. 因为冲孔比较小，为 1.5mm ，数量比较多，为 127 个，也比较密，孔与孔之间的距离也较小，为 3mm, 凹模的结构形式采用锥形口凹模，取 30 。这种刃口冲裁件容易通过，凹模磨 损后的修磨量较小。但刃口的强度较低，孔口尺寸在修磨后要有所增大。因为孔的精度要求为 IT13，所以可以采用这种方式。 凸凹模的固定 .是由三个 10.0mm 的螺栓和三个 6.0mm 的圆销直接固定在下模座上 ,凸凹模在还有三个均匀分布的 T 形孔 ,用来通过卸料螺钉 . 图 4.5 凸凹模结构图 nts 15 4.6 凸模的设计 4.6.1 凸模长度 凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的。其长度计算公式为：1 2 3L h h h h L为凸模长度。1h是凸模固板高度，2h是卸料板高度， h是附加高度，包括凸模修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。 1 2 3 6 6 1 4 2 0L h h h h m m 4.6.2凸模强度校核。 压应力校核： 凸模 0.1401.5 mm比较细长，应进行压应力和弯曲应力校核，检查危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。即： 按冲模设计实用实例式（ 2-19） m i n4 4 0 . 3 4 9 0 0 . 4 51300td m m m m 压最小凸模直径 1.50 0.45, 故满足压应力强度要求。 弯曲应力校核： 按冲模设计与制造实用计算手册表 3-1 核算凸模强度的公式有：333 . 1 4 2 1 0 0 0 0 1 . 5 1 3 . 61 6 1 6 0 . 3 4 9 0m a xEdl m m m mt 可见，允许的凸模最大自由度 13.6mm 满足不了模具的结构尺寸要求，故利用卸料板对凸模加以保护。 按冲模设计与制造实用计算手册表 3-1 核算凸模强度的公式有：333 . 1 4 2 1 0 0 0 0 1 . 5 2 7 . 38 8 0 . 3 4 9 0m a xEdl m m m mt 当模具总体设计使该凸模的自由长度小于 27.3mm 时，即可满足弯曲强度要求，L=20mm215+55/3=233.3mm. 4.9 模具材料的选用 选用冲裁模具材料时应考虑工件生产的批量，若批量不大就没必要选择高寿命的模具材料。还应考虑被冲工件的材质，不同材质使用的模具材质亦有所不同。对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基本 的硬度，两者硬度越高，碳化物的是数量就越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为：炭素工具钢 合金工具钢 基体钢 高碳高铬钢 高速钢 钢结硬质合金 硬质合金。 高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具。但该类钢种存在碳化物的不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃或断裂。其中 Cr12 含碳量较高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 严重，脆性更大一些。 6CrNiSiMnMov(代号 GD)钢 为高韧性低合金钢 ,淬透性好，其耐磨性较高。其强韧性显著高于 CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或断裂。龙其适用于细长、薄片状凸模及大型、形状复杂、薄壁的凸凹模。由于冲孔凸模是直径为 1.5mm，nts 19 而且分布很密，所以采用 6CrNiSiMnMov(代号 GD)钢做冲孔凸模的材料。冲孔切边凸凹模也是孔多，且直径小，分布很密，壁比较薄，所以选用6CrNiSiMnMov(代号 GD)钢做冲孔切边凸凹模的材料。 由于是大批量生产，模具需要有较强的耐磨性和较长的寿命。根据上述对冲裁模具钢的陈述，选用 T10A 作为落料凹模的材料。 4.10 模具其他零件的结构尺寸计算 4.10.1 螺钉与销钉的选 用 冲模中，螺钉与销钉都是标准零件。螺钉主要起拉紧、连接冲模零件，而使之成为一个单独的整体的作用，而销钉则起定位作用。设计冲模时，对螺钉及销钉的选用，用遵循如下的原则： 1. 螺钉最好选用内六角螺钉，其优点是紧固牢固，外形美观。 2. 销钉采用圆柱形。一套模具内一般不应少于两组。 3. 螺钉一般选用 45 号钢支撑，其头部淬火硬度应为 3540HRC；销钉选用 T7、T8 钢加工而成，对硬度要求 4852HRC。 4. 销钉的表面粗糙度应在aR小于 1.6 m 。 5. 在设计上，同一块板上销钉孔与螺钉孔距离不应太小，以防降低强度，一般按表 16-17（冷冲压技术问答下册）中选取。 6. 内六角螺钉的过孔尺寸，设计时可按表16-18（冷冲压技术问答下册）中选取 。 7. 销钉与销孔配合精度应加工成 H7/m6 精度。 8. 螺钉拧入基体内深度和圆柱销配合深度应满足如图 -10 所示 （ 1）拧入深度 对于钢 1H 1d mm nts 20 式中 1d 螺钉直径（ mm） 1H 螺钉拧入最小深度（ mm） （ 2）最小窝座深度 2H 1d +1（ mm） (3)圆柱最小配合深度不能地狱圆柱销的两倍，即 3H 22d （ mm） 式中 2d 圆柱销直径 4.10.2 钢性卸料板 虽然模具设计为顶出件，但由于 经过加工的半成品，尺寸比凸模尺寸小很多 ，所以不会影响出件。 （ 1）卸料板材料的选用 卸料板一般选用 10、 20、 45 号钢制造。卸料板不需要淬硬处理。 （ 2）卸料板形状的确定 卸料板一般为长方形和圆形两种，可在国标规定范围内选取。卸料板厚度一般为 凹HH )0.18.0( 6 mm （ 3）卸料板表面粗糙度 卸料板的上、下装合面，要求aR1.60.4 m ，而其余各部位要求aR小于12.5 m 。 （ 4）卸料板的形孔设计 卸料板的成形孔形状，基本上与凹模孔相同（细小凹模孔除外）。因此，在加工时，一般与凹模配合加工。但在设计时，卸料孔应按下述原则： 假如卸料孔兼作凸模导向时，凸模与卸料板孔应加工成 H7/h6 的配合形式；nts 21 不作导向时，弹性卸料板与凸模也应按 H7/h6 配制，并应保证，在卸料力的作用下，应不使工件和废料被拉进间隙内为准。具体设计形状如装配图所示。 4.10.3 打料块 下部外形与拉深凹模间隙配合且上部必须稍大，作下限位用；一般与打料杆联合使用，靠两者自 重把工件打出来； 打料杆的长度 =模柄总高 +凸凹模高 -打块厚 =70mm 取打料杆的长度 L=70 mm 4.10.4 凸凹模垫板 垫板的外形尺寸按凸凹模的周向尺寸（ 150 115）来定。适当增大垫板尺寸可减小上模座的冲压负荷。由模具标准应用手册表 2-14 中选用 GB2858.3-81 规格为 104 6 4.10.5 螺钉 各螺钉按国标 GB70-85 选用，规格分别为： M10 45， 3 枚， M10 75， 4枚。 4.10.6 模柄 由模具标准应用手册表 2-28 中选用 GB2862.3-81，规格为 A22 65mm 4.10.7橡皮 由于橡皮允许承受的负荷较大 ,而且安装调整比较灵活方便 ,亦是冲模中弹性卸料、顶件及压边装置的弹性元件。 由冲压手册第 566 页表 10-6 橡皮的截面尺寸 .可以计算出 .计算结果为D=102mm,d =50mm,d=10.5mm. 如图 4.10.7 所示为橡皮的结构图： nts 22 图 4.10.7 橡皮的结构图 5 压力机的选择 选用冲 压设备，主要分两步进行。一是要根据所要完成的冲压工艺性质、生产规模、冲压件的几何形状及尺寸、精度要求等来选定设备的类型。二是在冲压设备类型选择之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具尺寸和变形力的大小确定设备的规格。在选用压力机时，必须把压力机在压力的负荷与功率方面的负荷区分开来。前者受到压力机曲轴或齿轮传动的强度限制，后者则受纷纶质量的动能、电动机的功率或其允许的过载程度限制。即是仅根据压力选择压力机是不够的，因为可能发生过载情况，以致发生轴的变形使压力机破坏，或局部发生损伤。所以在选择压力机时，压力大小和 功率的大小应全盘同时考虑。 根据工序 1 中工艺力的计算 选择冲床时的总压力为 : 31 2 0 5 . 5 1 0F F F F N 总 推 卸 由实用模具技术手册第 23页，表 2-3 开式可倾压力机的主要技术参数 查得：选用型号为： J23-25 的开式可倾压力机，其中最大闭合高度为 270mm,闭合高度调节量为： 55mm.其模柄孔尺寸为 40mm,深度为 60mm. 实际选用的模柄尺寸为 22mm，需要配上一个模柄套，才能把摸柄装到压力机上。模柄尺寸规格为： 22 60。 实际设计的模具闭合高度为 155mm。但实际设计 的模具闭合高度不能满足式 )(5max mmH H 10min H 冲压工艺模具学式 10-30 所以需要在压力机工作台上加垫板，由模具设计应用实例附录 B2 中查的垫板的厚度为 50，取垫板规格为： 200 50 这样垫板与模具闭合高度和就满足nts 23 上式 270-5 155+2 50（ 270-55） +10 故加垫板后闭合高度合理。 nts 24 6 冲压工艺规程卡 表 1 冲压工艺规程卡 零件图 标记 产品名称 冲压工艺规程卡 工件名称 高档不锈钢保温杯过滤盘 年产量 第 1 页 产品图号 工件图号 共 2 页 材料牌号及技术条件 不锈钢1Cr18Ni9Ti 毛坯形状及尺寸 D=66.0mm 工序号 工序名称 工序草图 工艺装备 设备 检验要求 备注 1 剪床下料 剪床 nts 25 续表 1 冲压工艺规程卡 2 落料与拉深 J23-35 落料拉深复合模。 无裂纹，无
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