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模具毕业设计1CPU散热片的落料模具与锻压成形模具设计
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模具毕业设计1CPU散热片的落料模具与锻压成形模具设计,机械毕业设计论文
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I CPU 散热片的落料模具与锻压成形模具设计 摘 要 本次设计从 CPU 散热片这个实际零件出发 ,对其进行了工艺分析及模具设计。设计依据零件图所提供的数据信息，对其进行工艺分析，制定了工艺方案，提出了较为合理的成形方法 冷锻，此外还包括落料、切边等辅助工序。在这次设计中设计了两套模具：落料模和锻压成形模。设计说明书详细地阐述了模具设计的整个过程，包括各种力的计算、机床的选择、主要零部件的设计等。针对落料时，板料很薄，废料会随凸模一起上升的情况，设计了可以防止跳屑的凸模。锻压成形模主要是要保证里面的平面是 1.5mm 的高度，还得保证平面度。在模具闭合的过程中凸模 2 先下降压边，然后凸模 1下行成形所需的平面。这套模具设计的另一个关键是弹簧的选择，弹簧在此起到保压、压边及卸料的作用。此外，为了便于修模还采用了快拆结构。 关键词： CPU 散热片，冷锻，落料模，锻压成形模 nts II THE CPU RADIATOR FIN CUT DIE AND THE FORGING AND STAMPING FORMING MOLD DESIGN ABSTRACT This design embarks from CPU radiator fin this actual components , has carried on the craft analysis and the mold design to it. The design basis detail drawing provides the data message, carries on the craft analysis to it, has formulated the craft plan, proposed the more reasonable formed method - cold forging, also includes falls the material, the cutting edge and some auxiliary working procedure. Two sets of molds are designed in this design: cut die and forging and stamping molding machine. This article in detail elaborates the entire mold designs process, including each kind of stress computation, choice of the press machine, main spare part design and so on. In view of when falls the material, the sheet is very thin, the waste material can rises together along with the raised mold, designed has been possible to prevent jumped the filings raised mold. The forging and stamping molding machine mainly is must inside guarantee the plane is the 1.5mm altitude, but also must guarantee flatness. The raised mold 2 drops first side the mold closed process presses, then the raised mold 1 line of forming needs plane. Side this set of mold designs another key is the spring choice, the spring to guarantees in this presses, presses and the ex-denning function. In addition, in order to be advantageous for repairs the mold also to use has opened the structure quickly. KEY WORDS： CPU radiator fin, cold forging, cut die, forging and stamping molding machine nts III 目 录 第 1 章 前 言 . 1 第 2 章 CPU 散热片的工艺分析及模具方案的制定 . 3 2.1 CPU 散热片的工艺分析 . 3 2.2 CPU 散热片工艺的制定 . 3 2.2.1 冷锻在散热片成形过程中的应用 . 3 2.2.2 CPU 散热片模具工序的制定 . 4 第 3 章 力的计算与锻床的选择 . 7 3.1 锻压力的计算 . 7 3.2 冲裁力的计算 . 8 3.3 卸料力及顶件力的计算 . 9 3.4 冷锻设备的选择 . 10 3.4.1 冷锻设备与冷锻加工 . 10 3.4.2 选择原则和要求 . 10 3.4.3 冲床的选择 . 11 第 4 章 模具的设计 . 12 4.1 凸、凹模间隙、工作部分尺寸和公差 . 12 4.2 模具结构几主要零部件设计 . 12 4.2.1 落料模 . 12 4.2.2 锻压模 . 17 第 5 章 结 论 . 22 参考文献 . 23 致 谢 . 24 nts 1 第 1章 前 言 随着 CPU 主频的提升，处理器发热量的增大日益被人们所重视，“ CPU散热不利导致系统不稳定”甚至“ CPU 过热烧毁”之类的报道层出不穷 ,解决CPU 的发热和散热问题从来没有像今天这样迫切。其原因是 CPU 的工作温度关系到计算机的稳定性与使用寿命，只有其工作温度保持在合理的范围内，计算机才能进行长久有效的工作，为此 CPU 散热片的制造问题显得尤为重要。 其实解决这个问题的办法并不是很难，除了提高 CPU 本身的温度监控能力，做到智能调节功耗，防止烧毁，和提高制造工艺降低发热量以外，最简单、最直接 的 方法就是给 CPU 选择一个合适的散热器 。 一般来说， CPU 用散热器根据工作原理不同可以分为风冷式、水冷式、半导体制冷和液态氮制冷四种。其中，水冷式比较危险，一旦设备漏水，后果不堪想象，所有和水“亲密接触”的配件都将一命呜呼。半导体制冷功耗大，如果使用不当，会适得其反，而且特有的凝露现象也是隐藏的杀手，冷、热温差形成的凝露，会造成设备短 路，让你的主板在不知不觉当中完蛋。液态氮制冷是发烧友的专利，成本最高，效果最好，国外的发烧友通常用它来配合自己的系统，创造一个又一个处理器主频极限，但是我国市场根本买不到成品，一般用户是无福消受了。说来说去，虽然制冷、散热技术在不断改进，但具备制造成本低、安装简单和安全性高等特色的风冷散热设备依然是现今和日后几年的主流。 挤压热表面，实现高低不等能量体传递能量，这几乎是目前风冷散热一致性的散热传导模式。风冷散热主要的组成部件是 由 散热片、风扇和扣具三部分 组成。 目前普遍使用的散热材料集中在铜、铝上，从比热角 度看，铝的卡 /千克 *C 为 217，铜则为 93，也就是说加热同重量的铝和铜，要分别输入217 和 93 卡的能量，从这个角度看铝的比热很具有优势，这也是为什么目前大多数散热片都以它为主要原料。而热传导系数也是一个不可低估的指数，从 CPU 到散热片表面的传导外，散热片整体的能量分布如何也是一个很关键的问题。铝为 237W/单位长度卡，而铜则为 400W/单位长度卡。此外铝和铜的质量比也是值得我们注意的数字，铜的质量是铝的三倍，也就是说在相同体积情况下，铜的单位重量将是铝的三倍。虽然铜的比热没有铝好，但是它nts 2 可以在较小的面积上 实现更高的密度，如果简单用铝 的 比热 217 和三倍它的铜的比热 93 3=279 计算就会发现，铜在相等面积上的优势，而且铜的热传导系数又高达 400W/单位长度卡，几乎是铝的一倍，所以目前散热片往往铜的效果更好。 本文主要是通过对 CPU 散热片的工艺分析及落料模和锻压成形模的设计 ,了解冷锻在其成形过程中的应用。 nts 3 第 2章 CPU 散热片的工艺分析及模具方案的制定 2.1 CPU 散热片的工艺分析 本文中研究的散热片如下图所示就是 Intel 公司 研发的产品，材料选用的是纯铜。零件的厚度为 2.13mm,长和宽都是 31mm。由于使用时要求散热片与芯片紧密粘合在一起 ,其形位公差要求甚严 ,平面度为 0.01mm 和 0.015mm,尺寸公差也仅有 0.05mm,这就造成了加工的难度。由于零件的尺寸精度要求很高，一般的成形工艺很难达到这个要求，采用机械加工能虽然能达到这些尺寸要求，但由于材料利用率低，耗费工时多，生产成本极高，难以实现经济效益等一系列缺点，因此我们不得不寻求其它的成形方法。在经过多次的实验摸索和总结后 ,我们锁定了冷锻模。冷锻是塑性变形的过程，不会产生废料，这样就可以大大地提高材料的利用率。 . 图 2-1 零件图 2.2 CPU 散热片工艺的制定 2.2.1 冷锻在散热片成形过程中的应用 冷锻 ,又叫体积成形 ,是指在金属最低结晶温度以下 ,利用设备和模具对其坯料进行压缩变形为主而获得成行零件的一钟塑性加工方法。它作为一种制造工艺和加工方法已得到了广泛的应用。它是一种精密塑性成形技术，在生nts 4 产技术中，冷锻与切削、热锻、粉末冶金及铸造相比，具有以下优点： 1） 工件精度高，强度性能好； 2） 材料消耗少，没有因加热而污染环境； 3） 生产率高，更易实现自动化； 4） 加工总成本较低。 在散热片的成形中我们选择了冷锻，它是在冷锻压设备动力用下 ，于带有型槽的冲头与凹模之间，对金属坯料加压并使之有横向和轴向扩展的一种冷锻加工方法。依据坯料金属流出方式的不同，它可以分为开式模锻、半闭式模锻与闭式模锻。开式模锻是在变形过程中轴向压缩的坯料金属可以比较自由地横向流出变形的模锻工序。半闭式模锻是在变形过程中 ,因冲头与凹模之间留有窄缝 (飞边槽 ),限制坯料金属横向自由留出的一种模锻工序。在半闭式摸锻中 ,变形过程一般经过镦粗、充满模膛和多余金属挤入飞边槽三个阶段。半闭式模锻件有飞边，须安排后续的切边工序。闭式模锻是在封闭的冲头与凹模轴向或同时有横向加压，使金属坯 料完全限制在模具型腔内进行塑性变形的一种模锻工序。在冷锻中，闭式模锻的变形力最大。 2.2.2 CPU 散热片模具工序的制定 这种型号的散热片的模具开发经历了三个阶段：连续模、闭式模和半闭式模。 1 连续模：它的特点是速度比较快，模具每分钟能运动 70 次；由于送料简单，因此定位精度很高。其缺点是由于锻压时材料流动的随意性及不可控制性，造成了很大的浪费，材料利用率仅为 40%，这在竞争激烈的当今时代，是难以立足的。 2 闭式模：在对连续模引进及改造的基础上，开发了闭式模具，它沿用了连续模的特点，但是作为连续模的介质却不是材料 ，而是利用机械手适时的夹持来完成，但由于机械手的应用不当，使得速度较慢，模具 5 每分钟内只能运动 30 次。在模具方面我们采用了闭式模锻，使得材料的利用率高可高达 95%，但由于闭式模锻对落料时的尺寸精度要求很高，这在一定程度上降低了它的效益。 3 半闭模：在作了改进后，开发了现在的模具，将闭式模具改为半闭式。原因是：闭式模具的优点在于材料的利用率很高，但对于坯料的尺寸要求甚nts 5 严。从 CPU 散热片的零件图可以看到其精度很高 ,这就对原材料的公差要求很高 ,但在生产中采用的原材料为卷铜 ,它的各部分厚度公差都不一样。这就表明采用 闭式模锻很难达到零件的尺寸公差及平面度的要求。 在锻压中，最常见的问题就是填充不满，设计本套模具考虑到这个问题，用小阻力定律来进行分析，根据现有知识知道，金属向直角并应用最边流动的阻力比向四个角落流动的阻力要小，因此材料各质点将向着直角边的方向流动。因此通过调整直角边方向的流动阻力来改变金属的流动量，使之成形更为合理。 从理论来说，用单工序就可以实现零件的成形，但在应用中出现了一定的偏差。由于零件的精密性，在加上尺寸上要求保证 1.5mm 和 0.63mm 两个高度，而每批条料公差情况不同，因此用一个工序保证两 个尺寸有一定的难度，因此要求随着材料的不同需要而不断调整模具的高度以 适应它。而且如果两个尺寸都偏小，那就无法修复了。在生产中会有大量的修模情况出现，这一工序会造成修模的不便。在实际应用中，我们设计了两个工序模，第一工序保证 1.5mm 的高度 ，第二工序保证 0.63mm 高度 ，并对 1.5mm 进行修正，同时沿用了闭式模的机械手结构，并对其加以改进，使其速度提高，同时又建立了快速拆模结构，这样就省了很多的修模调整时间，从而实现了经济效益。快速拆模结构由快拆销和滚珠衬套两部分组成。快拆销和传统的销钉一样对称分布。 采用传统的销钉的优点在于定位精确，但是在修模时，需要把模具从机台卸下。而采用快拆销不仅可以快速定位，而且在修模时可以在机台上拆卸及组合，不需要把模具从机床上拆下来，可以直接把凸模或者凹模拆下来。 本次设计的 CPU 散热片成形工序依次为落料、锻压成形、锻压整平、切边（倒直角变不在本次设计考虑中）四个步骤。其中落料包括剪切两边和剪断两道工序。四套模具装在一起，采用连续模的结构，中间两道工序，第一道为封闭式模锻第二道为半封闭式模锻。落料模中设计了防止跳屑的凸模。最后的切边，切下来的废料是封闭的，需要有一个特殊的装置 把它剪断便于卸废料。各个工序所完成后的零件示意图如下 : nts 6 图 2-2 工艺流程图 nts 7 第 3章 力的计算与锻床的选择 3.1 锻压力的计算 冷锻力即冷锻变形所需要的作用力，是设计模具、选择设备的依据。并可借以衡量冷锻变形的难易程度。它的意义在于决定冷锻工序在冲头上所承受的单位压力，即冲头单位面积上所承受的压力；同时也决定该冷锻变形所需要的总力。 由于冷锻加工中的单位冷锻力数值要比冷冲压和热锻时的单位压力大一个数量级，因此，在进行冷锻工艺技术设计时，首要问题是分析单位冷锻力的大小及其影响因素。影响单位冷锻力的因素很多 ，主要有：变形程度、变形速度、毛坯的几何形状、模具的几何形状、摩擦与润滑、变形方式及冷锻的材料等。由于冷锻变形的要求和实际因素的影响都十分复杂，所以还没有一个十分完善的计算方法。 锻压成形这道工序的力可以看作是反挤压的力。冷挤压是在是在室温下利用模具的压力使模腔内的金属毛坯产生塑性流动，从而获得所需的形状、尺寸以及具有一定机械性能的挤压件。反挤压就是挤压时，金属的流动方向与凸模的运动方向相反。 （ 1） .压力中心的确定 在设计时，要尽量保证压力中心与机器工作台中心相重合。本套模具也不例外。而本设计只是整个设计 的一部分，剪切和锻压成形时的压力中心在工件的几何中心。 （ 2） .锻压 1 力的计算 (coin) 在冷挤压中，毛坯尺寸形状的变化的大小即为变形程度，也称为变形率，通常用其断面缩减率来度量。断面缩减率是用挤压前后的横截面积的比来定义： 即： =（ A0 A1） /A0 100% 式中 A0 （冷挤压变形前）毛坯的横截面积 A1 （冷挤压变形后）工件的横截面积 由上式可以知道，断面收缩率愈大，表明挤压的变形程度大。 反挤压力的计算公式： nts 8 P=Pf=cf b(2+0.5d/s)F C 毛坯材料的加工硬化系数； b 毛坯 材料的强度极限（ N/mm2）； d 凸模工作部分的直径（ mm ） 摩擦系数，取 =0.1; s 挤出件的壁厚 ; F 凸模与挤出毛坯的接触表面在凸模运动方向的投影面积。 零件的收缩率 =27 27/（ 31.7 31.7） =72.5%（尺寸形状见零件图所示） 由 =72.5%，查 2表 9 3 取： c=2.1； b=220MP; P=2.1 1.0 220（ 2+0.5 0.1 27/2.35） 27 27 867KN （ 3） . 锻压 2 力的计算 (coin2) 同上 =（ 31.7 31.7 27 27） /31.7 31.7=27.4% 查 2表 9 3 取： C=1.8 f=0.9 P=1.8 0.9 220（ 2+0.5 0.1 31.7/2.35）（ 31.7 31.7 27 27）263KN 则在锻压过程中，总的锻压力为： coin1+coin2=263+867=1130KN 3.2 冲裁力的计算 在这个零件的成形的整个过程中 ,第一道工序是剪切板料两边使宽从33mm 变成 31.7mm,剪切的长度为一个工件的长度 31.7mm。然后是把板料剪断 ,使剪切后的坯料成为长和宽都是 31.7mm 厚为 1.7mm。最后一道工序是剪切多余的飞边，这两道工序力的计算都要用到冲裁力的计算公式。 （ 1） .落料工序的冲压力计算 冲裁力的计算公式： F=1.3Lt L 冲裁周长， L为 mm； t 材料厚度， t为 mm； 材料抗剪强度， 为 MPa。 在剪切两边的过程中，取 L=31.7 2=63.4mm ，由 t=1.7mm ， =0.8 b 知 nts 9 F1=1.3 63.4 1.7 0.8 220 25KN 在下料的过程中，取 L=31.7mm ，则有 F2=1.3 31.7 1.7 0.8 220 12.3KN （ 2） . 切飞边工序的冲压力计算 在这个工序中主要的作用就是把成形零件的飞边切掉，以获得所需要的零件。 由零件图可以知道： L=31*4=124mm ，则 F=1.3Lt =1.3 124 1.7 0.8 220 61KN （ 3） .则在落料过程中所需的总的冲裁力： F 总 =F+F1+F2=61+25+12.3=98.3KN 3.3 卸料力及顶件力的计算 一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时 ,冲下的零件与余料还 要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果 ,会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料箍紧在凸模上，从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力为卸料力，从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔内顶出的力为推件力。影响这些力的因素较多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件形状尺寸及润滑情况等。一般要准确地计算这些力较困难 ,一般用下列经验公式计算： 推件力 : F1=nk1F 顶件力 : F2=K2F 卸料力 : F3=K3F 式中 F 冲裁力 ,F为 N; n 同时梗塞在 凹模内的零件 (或废料 )数 , K1、 K2、 K3 推件力、顶件力及卸料力系数，其值见表 2 10 剪断模顶件力的计算 nts 10 查 3表 2 10 取 K2=0.03 则 F=0.03 12.3=0.369KN=369N 3.4 冷锻设备的选择 3.4.1 冷锻设备与冷锻加工 由于冷锻工艺丰富多彩，冷锻变化千变万化，现场条件各不一样，故用于冷锻加工的设备也可谓名目繁多，但现今使用的冷锻设备基本上是通用的或专用的压力机。其中通用冷锻设备大体上又可以分为三大类型： 1） 普通曲轴压力机、肘杆压力机、摩擦压力机、油压机和挤压机； 2） 冷锻机和多 功位成形机； 3） 锻锤类。 在第一类设备上作冷锻加工要预先切断原料，再由手工或用送 料机构，把经过一定处理的坯料送到安装好模具的设备上进行冷锻成形。这类设备具有通用性，适用于中小批量的冷锻生产。 自动冷镦机和多工位成形机的特点是采用自动的方式供给盘料，包括切断在内的各个成形工序全是自动化的。在设计零件成形工艺时要使每一工序的变形量小些，以便有效地利用机械的全部工序成形计划。这类设备对于形状简单的零件可锻到细部；但对于形状复杂的零件，因受机械工位的限制可能成形得不够充分。 锻锤类设备包括空气锤、模锻锤等，以下落部 分的重量和打击能量使制备好的短坯料进行变形。一般用于型锻和模锻工序。 3.4.2 选择原则和要求 在这我们仅从使用的角度来考虑对冷锻设备的原则和要求。 （ 1） 能力极限 在压力机的全行程中能产生额定压力的长度（即最大工作行程），叫做能力极限。在选择压力机上，也要采用能力极限较大者。 （ 2） 精度要求 如果冷锻件的尺寸精度、形位公差要求比较严，则除了模具的精度相应要提高外，设备的精度也应比较高。且还应该有足够的刚性。 nts 11 （ 3） 闭合高度 与冷冲模相比，冷锻模特别是冷挤模，其上模部分高度较大，下模部分的高度更大。因此，冷锻加工与其它压力加工 相比，要求压力机的闭合高度较大。同时在设计模具时要保证模具的总体闭合高度与机器的规格要求相一致，即设计模具的高度要在所选机器要求高度的范围内。 （ 4） 设备吨位的问题 据国内外的新观点，对于设备吨位的选择有三种观点： 1） P 机床 P1（冷锻变形所计算的总变形力）； 2） P 机床 1.5P1（考虑更加安全性）； 3） P 机床 2P1（考虑纵向刚度和精度）。究竟按那种方法选择设备吨位，应视冷模锻的精度及生产批量要求，结合现场条件，分析比较经济效益等，即在对各种因素综合考虑后择优选定。设备吨位问题有时候还包括一个功的问题， 比如，在某些冷挤和变薄拉深工序中，要根据变形功的大小来对设备的容量或电动机的功率进行校核。 3.4.3 冲床的选择 根据 F=1228.3KN，选的冲床的规格如下： 型号 PMX 2000 公称压力 /KN 2000 公称压力行程 /mm 200 滑块行程次数 /(次 /min) 50-120 模具高度 /mm 475 滑块调整量 100 滑块尺寸 /mm 1550 830 工作台板尺寸 /mm 1550 950 工作台厚度 /mm 180 最大装模高度 /mm 1040 功率 /KW 1040 从吨位角度考虑，由于所选的机床规格力 2000 F=1229KN，故所选机床合格。从模具闭合高度考虑，在设计中闭合高度为 496mm，符合机器的要求规格，故所选机床合格。 nts 12 第 4章 模具的设计 4.1 凸、凹模间隙、工作部分尺寸和公差 由于板料较薄 ,为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中的一件（凸模或凹模）作为基准，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。 第一道工序的第 一步是剪切两边，是成行外形的相当于落料件。落料件以凹模为基准。凹模磨损后有两种情况：一种是凹模磨损后增大的尺寸 A1；另一种是磨损后减小的尺寸 B1。 由于零件未注公差，按国家标准“非配合尺寸的公差数值” IT14 精度处理。查 1表 2-10 IT14 则尺寸为 31.7 062.0； 1.725.00查 1表 2 29 得凸、凹模的极限偏差 p=0.012mm； d=0.002mm； A1=（ Amax x） 0查 1表 2 30 磨损系数 x=0.5； = /4=0.62/4=0.154 则 A1=（ 31.7 0.5 0.62） 154.00B1=（ Bmin+x） 0同理，查得 x=0.5；则 B1=（ 31.7 0.62+0.5 0.62） 0154.0剪断的凸模只有一边有刃口，刃口的长 度比坯料的宽度稍大一些，这样保证能把坯料剪断。 锻压成形这道工序相当于闭式模锻 ,是在封闭的冲头与凹模间轴向加压 ,使金属坯料完全限制在模具型腔内进行塑性变形。这一变形过程可分为三个阶段：镦粗、充满模腔和挤出端部毛刺阶段。所以这套模具的凸、凹模刃口尺寸要与要成形出的半成品的尺寸一样，即凸模的尺寸是 27 27mm，凹模的尺寸是 31.7 31.7mm。 4.2 模具结构几主要零部件设计 4.2.1 落料模 1.剪切两边的凸模 nts 13 把凸模设计成两块 ,每次剪切的长度为一个制件的长度。由于板料的厚度只有 1.7mm,剪切下来的废料会在开模的时 候跟着凸模一起上升这种情况可称为跳屑 ,为了防止跳屑把凸模设计成如图 (4-1)所示的形状。凸模刃口处带有勾子的部分在剪切的时候把废料压入凹模，使废料在开模的时候不能凸模上随凸模一起上升，起到卸料的作用。两块凸模之间的距离相当于做成一整块的凸模的刃口尺寸。这套模具的凸、凹模采用配合加工，落料件以凹模为基准，所以它们之间的距离由凹模的尺寸来定，只要保证双边间隙就可以了。 图 4-1 剪切凸模 2.剪切两边的凹模（如图 4-2）所示nts 14 图 4-2 剪切凹模 3.剪断的凸模（如图 4-3）所示 nts 15 图 4-3 剪断凸模 4.剪断凹模（如图 4-4）所示 图 4-4 剪断凹模 nts 16 5.螺钉的选择 上模座、上垫板和凸模固定板之间用四个 M12 的螺钉连接；在卸料板与导料板之间用了六个 M8 的螺钉连接；调整垫板与下垫板用了六个 M10 的螺钉；下垫板与下模座用了四个 M10 的螺钉连接。各种螺钉的具体型号见落料模装配图。 6.销钉的选择 在上模座与上垫板和凸模固定板之间用了两个对称分布的 GB119-86 A12 120 的圆柱销定位；卸料板与导料板采用了两个 GB119-86 A8 50 的圆柱销定位；凹模固定板与调整垫板采用了两个 GB119-86 A12 100 的圆柱销定位；调整垫板、下垫板和下模座采用了两个 GB119-86 A12 140 的圆柱销定位。它们的具体位置见落料模的装配图。 7.弹簧的选择 为了使上模在开模状态时大致在一条水平线上，便于机械手把剪断的坯料送到下一套模具中，在剪断的凸模中加了一个弹簧，型号是 SWF20-100，弹力系数是 6N/mm，它的压缩量为 20mm，则它所产生的力是 120N。在剪断的凹模下面装了一个弹簧，它始终处于压缩状态，它的作用是起顶件的作用，即它所承受的力为顶件力 F=369N （ 1）根据弹簧的安装位置初步选用一个强力 弹簧，则弹簧的负荷为：F=369N 查 1 表 10-3，并考虑模具结构尺寸，初选弹簧参数为： DW=25、D=24、 h0=80、 Fi=840、 hj=20规格标记为：强力弹簧 25 80 （ 2） Fi=840N hj=80 h 预 =hj/Fi F=20/840 369 8.6mm （ 3） 检查弹簧最大允许压缩量，如果满足下列条件，则弹簧选得合适。 即 hj h 预 +h 工作 +h 修模 式中 h 预 弹簧预压缩量； h 工 卸料板工作行程，一般取料厚 +1 毫 米； h 修模 凸、凹模修模量，一般取 4-10mm，在这里取 5mm。 如果 hjh 预 +h 工作 +h 修模 ，则必须重新选择弹簧。 h 预 +h 工作 +h 修模 =8.6+2.7+5=16.3mmhj 故所选弹簧是合适的。 8.导柱的选择 nts 17 在落料模的设计中， 用了三根导柱使模具能够具有正确的位置，即起导向作用。规格如下： d=28mm、极限偏差为 h6。长度 L=200mm 的 A 型导柱：即 导柱 A28h6 200 GB2861.1-81 4.2.2 锻压模 1.锻压凸模 这道工序是成形 27 27mm 的平面，使它的高度 从 1.7mm 变成 1.5mm,根据体积不变的原则 ,制件的外缘高度变成了 2.5mm。由于制件的平面度要求很高，所以把凸模设计成两部分，凸模 1（如图 4-5）和凸模 2（如图 4-6）。把凸模设计成两部分是因为在锻压成形的过程中必须先让凸模 2 下降压住 图 4-5 锻压凸模 1 坯料，然后凸模 1 缓慢下降把 27 27mm 的平面压下 0.2mm。 nts 18 图 4-6 锻压凸模 2 2.锻压凹模（如图 4-7）所示 3.凸模 2 的固定板（如图 4-8）所示 由于在开模的时候凸模 1 先向上运动，这样凸模 1 与零件之间就会形成真空，制件就会随着凸模一 起上升，为了使制件不随凸模上升就往固定板的小槽中住入空气。 4. 螺钉的选择 上模座、上垫板和凸模固定板之间用四个 M12 的螺钉连接；在凸模 1 和凸模2 的固定板之间用了两个对称分布的 M10 的螺钉连接；同调整垫板与凹模固定板用了两个对称分布的 M10 的螺钉连接；下垫板与下模座用了两个对称分布的 M12 的螺钉连接；推板固定板与下垫板之间用了六个 M10 的螺钉。各种螺钉的具体型号见落料模装配图。为了害怕上模座装弹簧的地方板的强度不够，把装弹簧的孔做成通孔，并把上端做成螺纹孔，在弹簧上面加 M33 的紧定螺钉。 nts 19 图 4-7 锻压凹模图 5. 销钉的选择 在上模座与上垫板和凸模固定板之间用了两个对称分布的 GB119-86 A12 100 的圆柱销定位；凸模 1 和凸模 2 的固定板之间用了快拆销它的规格是 SSGPH13-60；在凹模固定板与调整垫板之间、调整垫板与推板固定板之间分别用了规格为 SSGPH13-60 和 SSGPH13-50 的快拆销； 推板固定板、下垫板和下模座采用了两个 GB119-86 A12 120 的圆柱销定位。它们的具体位置见落料模的装配图。采用快拆结构的目的是便于修模。 6.弹簧的选择 在锻压成形过程中，弹簧主要起压边、 保压及卸料的作用。所以在这套模具中弹簧力的选则很关键。为了在模具闭合的时候让凸模 2 先下行压住工件，必须在凸模 1 的固定板上安装弹簧，根据板的厚度及弹簧必须只把力传到凸模 2 上，弹簧的安装空间较小，所以选用型号为 SWL18-45 的弹簧，把它装在深度为 25mm 的圆柱形的孔内。这种弹簧的弹力系数是 24N/mm，所nts 20 以每个这样的弹簧可以提供 480N 的力。为了使弹簧力均匀施加在凸模 2 上，在凸模 1 的固定板上均匀放置了四个其具体位置见装配图。所以这种弹簧总共施加给凸模 2 有 1920N 的力，这个力足可以起到在闭模时让凸模 2 先下行， 4-8 凸模 2 的固定板 在开模时使凸模 2 后上升。为了能够保证能够成形 27 27mm 的平面所要的尺寸，必须在上模座上装弹簧，这弹簧不仅起到保压的作用，而且还能够使凸模 1 上行到下死点刚好能够保证它与推件块上平面的高度为 1.5mm。由于上模座的高度只有 65mm，而这所需要的弹簧力很大，所以选用型号为SWB30-40 的弹簧，它的压缩量为 8mm，弹力系数是 450N/mm。它所提供的力有 3600N。在上模座上装四个这样的弹簧，具体位置见装配图。在这里推件块不仅起到推件的作用，最重要在成形的过程中也起到了类似 与凸模镶块的作用，锻压成形过程中最重要的是保压，所以在下垫板上安弹簧，弹簧力由推板及推杆传到推件块上。根据顶板的尺寸及下垫板的厚度和推件板在闭模过程中要下降的高度选择了型号为 SWB40-40，弹力系数是 800N/mm 的弹簧，压缩量为 6mm，它所提供的力为 4800N，共装三个这样的弹簧，具体位置见装配图。 7.模座及下垫板的设计 由于这是一套连续模，把四套模具装在一起，所以上下模座的尺寸分别为 930 560 65、 930 560 60、下垫板的尺寸为 930 560 70。 nts 21 8.模具的闭合高度 由于这是一套四 套模具装在一起的连续模，所以落料模和锻压成形模的闭合高度都为 496mm，各块板子的具体尺寸见零件图。 nts 22 第 5章 结 论 两个多月的 毕业设计即将结束，在老师的耐心指导及同学的热心帮助下，设计工作已经基本完成。在此期间，我设计两套模具来实现零件的加工，即：落料 和锻压成形模。 在设计过程中，我严格按照苏娟华老师给我们制定的工作进度按时完成每一阶段的工作。因为没有实践经验，很多问题主要依赖于手册、参考图册，设计起来不能够灵活应用，有些问题只有在实际生产中才能把握，因 此存在有不妥之处。通过这次设计，我也掌握了不少知识，在一定的程度上能够书本上的知识和实际结合起来，以前许多在课堂想不明白的地方，经过这次设计中的反复的推敲，明白了许多。同时也让我学到了以前不知道的东西，例如在冷锻模的设计中，弹簧的选择原则；在剪切的时候由于板料较薄，可以把凸模刃口设计成带钩子的形状，这样的形状可以防止跳屑；剪断板料时可以只有一边有刃口等。通过这次设计，我基本上熟悉了模具的设计步骤，也注意到了模具设计时应注意的许多细节性问题。以前画的都是手工图，而这次大部分是用计算机绘图，这使我熟练地掌握了用 CAXA 绘图。目前，工作中基本上都使用电脑设计，这也为以后的工作算是打了一些基础。现今，模具行业的发展非常迅速，通过查阅资料，也使我知道了我的设计与现实生产中的设计方案相比较还存在较大的差距。在今后的工作和学习中，我会不断地积累自己在模具设计方面的知识，为以后的工作打下良好的基础。任何一个行业
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