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机械毕业设计论文
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模具毕业设计57酒瓶盖启子级进模设计与制造,机械毕业设计论文
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I 设计任务书 设计题目： 酒瓶盖启 子 级进模设计与制造 设计要求： 1、设计思路明确，合理布置设计的先后次序 2、正确全面的分析冲件的工艺性 3、根据冲件的工艺性和结构特点确定模具的类型与结构 4、根据实际冲裁要求正确的计算出有关数据 5、认真分析并确定主要零件的结构尺寸 6、正确的选取有关标准件 7、根据机械制图的要求正确的绘制出主要的零件图和总装配图 设计进度 ： 第一周 ：收集资料 第二周 ：整理设计思路 第三周 ： 模具的工艺方案的确定 第四周 ：模具 零部件的设计与计算 第五周 ： 模具的总体 设计及整理电子稿 第六周 ：修改设计及上交论文 第 七 周 ：论文答辩 指导教师（签名）： ntsII 前 言 振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。 “ 模具是工业生产的基础工艺装备 ” 也已经 取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中， 60% 80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是 “ 效益放大器 ” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为 600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从 1997 年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低 的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。鉴于模具工业的重要性，在 1989 年 3 月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。 1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从 1997 年到 2000年，对 80 多家国有专业模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。 现在，应该引起我们特别注意的是， 1999年 8月 20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定中，明确提出了高新技术产业领域。决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。决定还指出：要加强传统产业的技术升级，注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力量，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/engineer、I-DEAS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、等 CAE软件，并成功用于模的设计中。 ntsIII 摘 要 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。 因而只有培养模具人才才能缩小我国同发达国家之间的距离。 这次 毕业设计我设计的是 酒瓶盖启子 冲裁模 ， 利用的是级进模 生产的。级进模，又称为多工位级进模 、连续模、跳步模 ，它是在一副模具内，按所加工的工作 分为若干等距离的工位，在每个 工位设置一个或几个基本冲压工序，来完成 冲压工作 某 部分的加工。被加工材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送进方法，每次送进一个 步距。经逐个工位冲制后， 便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成 冲裁、弯曲、拉深、成形等工序 。一般来说，无论冲压零件形状怎么复杂，冲压 工序怎样多，均可用一副级进模 冲成完成。 本设计 重点是 在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上， 主要 介绍 冲裁件 的 工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、进行必要的工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、 校核模具闭合高度及压力机有关参数、绘制模具总装图及零件图都是这次设计的主要内容。 用于级进模的材料，都是长条状的板材。材料较厚、生产批量 较少时，可剪成 条料；生产批量大时，应选择卷料 。卷料可以自动送料，自动收料 ，可使用高速冲床自动冲压。级进模 对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大，条料不能进入模具的导料 板或通行不畅；宽度 过小则影响定位精度，还容易损坏侧刃、凸模等零件。 本次设计不仅让我熟悉 了课本所学的知识， 而且我做了把 所学 到 的 知识 运用到实践当中，更让我了解了级进模设计的全过程和加工实践的各种要点 。 关键词 酒瓶盖启子 ， 冲孔 ， 落料， 级进 模ntsI 目 录 1 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定 . 1 2主要设计计算 . 3 2.1 排样方案的确定及计算 . 3 2.2 冲压力的计算 . 4 2.3 压力中心的确定及相关计算 . 5 2.4 工作零件刃口尺寸计算 . 7 2.5 卸料弹簧的设计 . 10 3模具总体设计 . 12 3.1 模具类型的选择 . 12 3.2 定位方式的选择 . 12 3.3 卸料出件、导向方式的选择 . 12 4 零件 的结构设计 . 14 4.1 落料凸模的设计 . 14 4.2 冲孔凸模的设计 . 15 4.3 凹模的设计 . 16 5模具材料的选用及其它零部件的设计 . 18 5.1 模具材料的选用 . 18 5.2 定位零件的设计 . 19 5.3 料板及卸料部件的设计 . 20 5.4 模架及其他零部件的设计 . 20 6 模具总装图及设备的选定 . 22 6.1模具的总装图 . 22 6.2 设备的选定 . 23 7 模具零件加工工艺 . 24 8 模具的装配和冲裁模具的试冲 . 26 8.1 模具的装配 . 26 8.2 冲裁模具的试冲 . 26 总结与致谢 . 29 参考文献 . 30 nts1 1 冲压件工艺性分析 及冲裁方案的确定 工件名称： 酒瓶盖起 子 生产批量： 大 批量 材料： 钢AQ 235 材料厚度： 1. mm2 工件简图：如 图 1.1所示。 图 1.1酒瓶盖启 子 零件图 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为 钢AQ 235 ，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个 mm7 的孔和 1个 不规则 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 4mm 。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT13级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 冲裁工艺方案的确定： 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。 方案一 ： 采用单工序模生产。 方案二： 采用复合模生产。 方案三： 采用级进模生产。 方案一 ： 单工序模生产 。 模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本较高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。 方案二：复合模生产 。 只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但冲压后nts2 成品保留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作方便。 方案三：级进模生产。也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案 三为佳。 nts3 2 主要设计计算 2.1 排样方案的确定及计算 设 计级进模，首先要设计条料的排样图。 酒瓶盖启子 的形状具有一头大一头小的特点，直排样时材料利用率低， 对于批量生产的零件，特别是零件材料较贵，为了节省材料，提高材料的利用率 ， 应采用直对 排样 。 如图 2.1所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转1800，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隙中冲裁出第二部分工件。搭边值取 mm2 和mm2.2 ，条料宽度为 mm125 步距为 mm44 ，一个步距的材料利用率为 52%。 图 2.1 排样 图 查表 2.1得最小搭边值： = mm2.2 , 1 = mm2 表 2.1 最小搭边值 a 条料厚度t /mm 搭边值 /mm 用于 R 2t 用于 L 50 a 1a a 1a a 1a 0.25 2.0 1.8 2.5 2.2 3.0 2.8 0.25 0.5 1.5 1.2 2.0 1.8 2.5 2.2 0.5 0.8 1.2 1.0 1.8 1.5 2.0 1.8 0.8 1.2 1.0 0.8 1.5 1.2 1.8 1.5 1.2 1.6 1.2 1.0 1.8 1.5 2.0 1.8 nts4 条料宽度 B： 0112 nbaDB 其中 ： D 垂直送料方向上零件尺寸 （因为采用直对排排样方式，故 D 的大小应为排样图中的实际尺寸 ， mmD 6.117 ） 1b 侧刃冲切的料边宽度。 1b =1.5mm 条料宽度公差值 。 7.0 由 公式得： mmB o 5.122.226.11 7 mm0 7.0125 注：由于采用 B 型侧刃， 其燕尾高度为 0.5mm ， 横向 搭 边值 1a 加大 0.5mm 。 步 距 S： mmS 143 mm44 一个步 距材料利用率： %100 BSnA 经计算得一个冲裁件的面积为 21493 mmA 式中 ： n 一个步 距内冲裁件数目 A 一个 冲裁件面积 B 条料宽度 S 步 距 由 公式得： %1 00441 25 1 49 32 %54 2.2 冲压力的计算 平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力 可按下式计算： bkLtF 式中： L 冲裁件周长 mm t 材料厚度 mm b 材料抗剪强度 Mpa nts5 但选择设备时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 bLtF 3.1冲裁件周长 230L mm 材料厚度 2.1t mm 材料抗剪强度 Mpa300 故 LtF 3.1 N1076403002.12303.1 查下表 2.2得 0 5 5.0,05.0 tx KK。 表 2.2 卸料力、顶件力、推件力系数 材料及厚度 /mm 卸K 推K 顶K 钢 小于等于 0.1 0.065 0.075 0.1 0.14 0.1 0.5 0.045 0.055 0.065 0.08 0.5 2.5 0.04 0.05 0.055 0.06 2.5 6.5 0.03 0.04 0.045 0.05 大于 6.5 0.02 0.03 0.025 0.03 铝、铝合金 0.025 0.08 0.03 0.07 紫铜、黄铜 0.02 0.06 0.03 0.09 卸料力 XF 、推件力tF、计算式为： FKF xx = N53821 0 7 6 4 005.0 FKnF Tt . = N6.10 6 56 310 7 64 0055.018 式中： 182.1/22/ thn 数或废料件同时卡在凹模内的冲裁 n h 凹模洞口的直刃壁高度 板料厚度。t 冲裁工艺总力总Ftx FFFF 总= N6.2195856.1065635382107640 该模具采用级进模，拟选弹性卸料、下出料。 根据计算结果，冲压设备拟选 用 J 23-25。 2.3 压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图 2.2 所示。在图 2.2 中将 X 轴选在nts6 上下对称位置，则压力中心的 Y 坐标不用计算。即 Y0=0。将 Y 轴选在通过两个型孔的重心。同时将侧刃冲裁轮廓简化为一条直线。独立的冲裁轮廓共有 8个，其长 L 与重心的 X坐标如下： 有关计算如 表 2.3 所 示。 表 2.3 凸模型口图 基本要素长度 L /mm 各基本要素压力中心的坐标值 X0Y0L 1=231.7 -44.2 0 L 2=80.2 0 0 L 3=22.0 0 0 L 4=231.7 66.1 0 L 5=22.0 110.4 0 L 6=80.2 110.4 0 L 7=44 -22 0 L 8=44 88 0 图 2.2 凹模型口 26222.807.231442 )2288(442.80224.110441.667.2310 X 由 以上计算 结果 可看以出 ：压力中心 C 点的坐标为 26， 0。 该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点 O 较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐nts7 标原点 O 。若选用 开式双柱可倾压力机 ， C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。 2.4 工作零件刃口尺寸计算 对级进模 冲裁模进行刃口尺 寸 称 计算，应考虑配作件的选择。从图 2.1所示的排样图看，不仅有 冲孔与落料，而且还有侧刃冲裁。如果按基本加工制度处理刃口 尺寸即冲孔以凸模为基准件、落料以凹模为基准件，则凹模将作配作件，又作基准件。不如凹模 只作配作件，可一次线切割加工出全部凹模型孔，容易保证所有冲裁间隙都比较均匀。这样，只需计算凸模的刃口尺 寸 ，凹模型孔按要求的冲裁间隙配作。凸模刃口尺 寸 共有三种类型，分别计算如下： 表 2.4 初始双面间隙maxZ、minZ 材料厚度 t/mm 08、 10、 35 09M2、 Q235 Q345 40、 50 65Mn minZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZ小于0.5 极 小 间 隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.720 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.132 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 1.75 0.240 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.400 mmZmmZ 126.0,180.0m i nm a x 则： nts8 126.0180.0m i nm a x ZZ mm054.0 由于所有尺寸都未标 注公差，查冲裁件外径与内孔尺寸公差 表 2.5知 表 2.5 冲裁件外径与内孔尺寸公差 料厚t /mm 冲裁件尺寸 一般精度冲裁件 较高精度冲裁件 10 50101505030015010 5010150503001505.02.005.008.0 08.010.0 12.014.0 20.0 02.0025.0 04.003.0 08.005.0 08.0 15.0 05.012.0 08.016.0 12.022.0 30.0 02.003.0 04.004.0 08.006.0 10.0 21 06.018.0 10.022.0 16.030.0 50.0 03.003.0 06.006.0 10.008.0 12.0 42 08.024.0 12.028.0 20.040.0 70.0 04.006.0 08.008.0 12.010.0 15.0 64 10.030.0 15.031.0 25.050.0 0.1 05.008.0 10.012.0 15.015.0 20.0 由摩擦系数表 2.6查得 ： X=0.75。 表 2.6磨损系数 t /mm 非圆形冲件 圆形冲件 1 0.75 0.5 0.75 0.5 冲件公差 /mm 1 0.36 0.16 1 2 0.42 0.20 2 4 0.50 0.24 4 6 0.60 0.30 (1)凸模磨损后会增大的尺寸 第一类尺寸 A nts9 应按 40max )( xAAj计算 。 5.00300的 尺 寸 公差为 IT12级， 22.0020、 22.0046的尺寸公差 为 IT11级， 查表 2.5后，冲孔尺 寸 为： 5.001 300 a mm22.002 46 a mm22.003 20 a mm公差 精度为 IT11-IT13级时磨损补偿系数 75.0x .则按上述的公式计算冲孔凸模刃口尺 寸 分别为： mmmma 1 2 5.005.04101 125.3005.075.05.0300 ）（凸 mmmma 0 5 5.0022.04102 055.4622.075.022.046 ）（凸 mmmma 0 5 5.0022.04103 055.2022.075.022.020 ）（凸 (2)凸模磨损后会减小的尺寸 第二类尺寸 B 应按式 04min xbB j计算。工件未注尺 寸 公差 精度均在 IT11 级 -IT13级 中 ， 查表 2.5后，冲孔尺 寸 为： 22.001 16 b mm22.002 14 b mm30.00603 b mm18.004 7 b mm18.005 6b mm3.006 97b mm取 磨损补偿系数 75.0x ， 则按上述的公式计算冲孔凸模刃口尺 寸 分别为： nts10 mmmm 0 0 5 5.00 22.0411165.1622.075.016b ）（凸mmmm 0 0 5 5.00 22.0412165.1422.075.014b ）（凸mmmm 0 0 7 5.00 3.0413225.603.075.060b ）（凸mmmm 0 0 4 5.00 18.0414135.718.075.07b ）（凸0 045.0018.0415 1 3 5.618.075.06 ）（凸bmm 0 0 7 5.003.0416 225.973.075.097 ）（凸bmm (3) 凸模磨损后 基本不变 的尺寸 第三类尺寸 C 应按式 81)21( m i nCC j计算。 1c 的 尺 寸 公差 精度 为 IT14 级， 2c 的 尺 寸 公差精度为 IT13级， 查表 2.5后，冲孔尺 寸 为： 18.001 4.1 c22.002 11c公差 精度为 IT13级时磨损补偿系数 75.0x .公差精度为 IT14级时磨损补偿系数5.0x .则按上述的公式计算冲孔凸模刃口尺 寸 分别为： mmmmc 0225.049.118.08118.0214.11 ）（凸mmmmc 0275.0011.122.08122.021112 ）（凸落 料凹膜的基本尺寸与凸模相同，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凹膜实际尺寸与凸模配制，保证最小双面合理间隙值 mmZ 126.0min 。 2.5 卸料弹簧 的设计 卸料弹簧 的设计计算，选用的 4个弹簧长度 务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。 卸料 弹簧 的设计计算： a、 根据模具安装位置拟选 4个弹簧，每个弹簧的预压力为 ： NNnFF x 3.33642.13450 nts11 式中 ： n 弹簧的个数 xF 卸料力 b、 查有关弹簧规格，初选弹簧规格为： mmmmmm 655.425 其具体参数是 ： mmD 25 mmd 5.4 mmt 16.8 NF 9472 mmH 9.212 mmH 650 5.7n 其 中 ： 2H 弹簧最大许 可压缩量 )(mm H 弹簧实际总压缩量 )(mm 0H 弹簧与压缩量 )(mm H 卸料板工作行程 )(mm ，一般 取 1 tH ， t 板料厚度 H 凸模刃磨量和调整量，一般取 5 10mm 2F 弹簧的最大工作负荷 )(N n 弹簧的有效圈数 c、 计算0H： mmmmHFFH 8.79.21)9473.336(2200 d、 校核 ： 设 mmHmmH 8,2.2 mmmmHHHH 18)82.28.7(0 由于 21.918,即 2H H 。 所以，所选弹簧是合适的。其特性曲线如下图所示 。 图 2.3 弹簧特性曲线图 nts12 3 模具总体设计 3.1 模具类型的选择 模具类型分为三种分别是：单工序模、复合模和级进模。 单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模切口模等。 复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件 凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。 由冲压工艺分析可知，该模具采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 3.2 定位方式的 选择 定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。 定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。 因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板， 有 侧压装置。 由于工位数较多，从 节 省材料考虑采用双侧刃定距，控制条料的送进步距采用侧 刃定距。 3.3 卸料出件 、导向 方式的选择 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置 ， 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件 ；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。 出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。 nts13 综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为 1.2mm ，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料 装置，又因为是级进模生产， 所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用中间导柱的导向方式，提高模具寿命和工件 质量，方便安装调整，故该级进模采用中间导柱的导向方式。 nts14 4 零件的结构设计 4.1 落料凸模的设计 由于冲件的形状和尺寸不同，生产过程中使用的凸模结构形式很多：按整体结构分，有整体式（包括阶梯式和直通式）、护套式和镶拼式；按截面积形状分，圆形和非圆形；按刃口形状分，有平刃口和斜刃口等。但不管凸模的结构形状如何，其基本结构均由两部分组成：一是工作部分，用以成行冲件；二是安装部分，用来使凸模正确的固定在模座上。综合考虑并结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，才用线切割机床加工， 2个 8M 螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 56 mH 。 其总长 L可按公式计算： hthhL 21 = mm658.312.11418 式中： L 凸模的长度 mm 1h 凸模固定板的厚度 mm 2h 卸料板厚 度 mm h 附加长度 mm ，它包括凸模的凸模的修模量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸 料板之间的安全距离等。 t 材料厚度 mm 为 1.2mm 具体结构可参见图 4.1所示 图 4.1 凸 模轮廓尺寸图 nts15 4.2 冲孔凸模的设计 因为所冲 mm7 的孔 为圆形， 其 不需要特别保护，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。冲 mm7 孔的凸模结构如图 4.2所示。 图 4.2 圆凸模 该 圆形凸模，由于所冲的孔的 直径较小 ，即凸模直径较小 ，冲孔时凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，因此需对小凸 模进行全长保护和导向。以提高它的强度和刚度，从而提高其使 用寿命。其护套装在卸料板或导板上。在工作过程中始终不离上模导板 。其凸模保护与导向结构如 图 4.3所示。 图 4.3小凸模保护图 nts16 图 4.4非圆凸模 4.3 凹模的设计 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安装凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心数据，将 压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算 凹模厚度 :H kbH = mm251252.0 式中： K 由 b 和材料厚度 t 决定的凹模厚度系数查表 4.1 b 凹模刃口的最大尺寸 )(mm 表 4.1 凹模厚度系数 mmb mmt材料厚度1 31 63 50 40.030.0 50.035.0 60.045.0 10050 30.020.0 35.022.0 45.030.0 200100 20.015.0 22.018.0 30.022.0 200 15.010.0 18.012.0 22.015.0 凹模壁厚 c Hc 25.1 mm)505.37( 取凹模厚度 mmH 30 ,凹模壁厚 mmc 45 凹模宽度 B ： nts17 cbB 2 = mm)228203(505.372125 凹模长度 (送料方向 )L ： 21 2lLL =240mm 式中： 1L 沿送料方向凹模型孔壁间最大距离 2l 沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离。取值查表 4.2 表 4.2 沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离 材料宽度 B 材料厚度 t 8.0 5.18.0 0.35.1 0.50.3 40 20 25 22 28 24 32 28 36 5040 22 28 24 32 28 36 30 40 7050 28 36 30 40 32 42 35 45 9070 32 42 35 45 38 48 40 52 12090 35 45 40 52 42 54 45 58 150120 40 52 42 54 45 58 48 62 注： 1、 1l 的公差视凹模型孔复杂程度而定 ，一般不超过 mm8 2、 b 一般不小于 5mm ，但 t 0.5mm 的小孔，壁厚可适当减小。 凹模轮廓尺寸为 mmmmmm 30220240 ,结构如图 4.5所示。 图 4.5凹 模 nts18 5 模具材料的选用及其它零部件的设计 5.1 模具材料的选用 1.冷冲模 专 用钢应具有的力学性能： a 、应具有较高的变形抗力； b 、应具有较高的断裂抗力； c 、应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能； d 、应具有较高的冷热加工工艺性。 2.冷冲模零件材料选用原则： 要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料； a 、要针对模具失效形式选用钢材； b 、要根据制品的批量大小，以最低成本的选材原则选材； c 、要根据冲模零件的作用选择材料； d 、要根据冲模精度程度选择钢材。 3.综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表 5.1 和 5.2 可选择 GrWMn 为冷冲模工作零件所用的钢材。 表 5.1 冷冲模工作零件材料的选用 零件名称 使用条件 选用材料 凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模镶块，连续模，侧刃凸模 形状简单，冲裁材料厚度 t小于等于 3mm ，中小批量生产的冲裁 8T 、 8TA、 10T 、 10TA 冲裁件厚度 t 小于等于3mm ，形状复杂，或冲裁厚度 t 大于 3mm 的中小批量冲裁 Cr12 、 CrWMn 、 GCr15 、Cr12MoV 要求批量较大，使用寿命较长的冲裁模 W18Cr4V 、 Cr4W2MoV 、W6Mo5CrV2、 YG15、 YG20 需要加热冲裁模 3Cr2W8V 、 5CrNiMo 、6Cr4Mo3NiWV 选择说 明：在选择冲裁凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点 量材而用。如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，nts19 就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型冲裁模，其材料成本 是模具总成 本 10% 18%左右，故应选用变形小、耐磨性高的合金工具钢较适宜。 表 5.2 冷冲模辅助材料的选用 零件名称 选用材料 热处理 硬度 HRC 上模座、下模座 HT20 40HT25 47、ZG25、 ZG35A3、 A5 模柄 A3、 A5 凸模固定板、凸、凹模固定板 A3、 A5 弹压 导板 45 淬火 43 48 导柱 20 渗碳 0.8 1 58 62 导套 20 淬火 58 60 挡料销、挡料板 45 淬火 45 48 垫板、定位板 45、 T7A 淬火 4348 螺母、垫圈 A3 固定螺栓、螺钉 A3、 45 销钉 45 淬火 45 48 5.2 定位零件的设计 凹模为双侧刃型孔。采用了到带燕尾的型侧刃，燕尾高度为 0.5mm 。侧刃宽度为mm6 。侧刃与侧刃型孔采用 7 6H m 安装在落料凹模端面。而在技术要求中要求侧刃型孔按侧 刃 配制成 7 6H m 配合。侧刃结构图 如图 5.1所示。 nts20 其余图 5.1侧刃 5.3 料板 及卸料部件 的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平 齐 ，导料板与条料之间的间隙取 1mm这样就可确定两导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料板采用 45钢制作，热处理硬度为 40 45HRC ，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装 有承料板。 1、 卸料部件的设计 卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 40 45HRC . 2、螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉。公称直径为 12mm ,螺纹部分为 M10 10mm 。卸 料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模断面 1mm ,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 5.4 模架及其 他零部件的设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩歪而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。 导柱 mmLmmd 分别为 16032,16028 ；导套 mmDmmLmmd / 分别为451 1 532,421 1 528 。 上模座厚度上模H取 45mm ，上模垫板厚度垫H取 10mm ，固定板厚度固H取20mm ，下模座厚度下模H取 50mm ，那么，该模具的闭合高度： 2hHHLHHH 下模垫上模闭= mm19825030651045 nts21 式中： L 凸 模长度 ， mmL 65 ； H 凹模厚度， mmH 30 ; 2h 凸模冲裁后进入凹模的深度， mmh 22 。 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度 mm220 ，由此可见，可以使用。 nts22 6 模具总装图 及设备的选定 6.1 模具的总装图 通过以上设计，可得到如图 6.1所示的模具总装图。模 具上模部分主要由上模板、垫片、凸模（ 6 个）、凸模固定板及 弹压导 板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧 为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 图 6.1 酒瓶盖启子 级进模 装配图 1、 10 导柱； 2 弹压导板； 3、 11 导套； 4 导板镶块； 5 卸料螺钉； 6 凸模固定板； 7 凸模； 8 上模座； 9 限 位柱； 12 落料凸模； 13 导料板； 14 凹模； 15 下模座； 16侧刃挡块； 17 承料板 条料送进时，凸模以装在弹压板 2中的导板镶块 4导向，弹压导板以导柱 1、 10导向 。侧刃控制条料送进距离，压力机第次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后，两导料板间距离不同，前宽后窄形成一个凸肩所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。 nts23 6.2 设备的选定 通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J 23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力： KN250 滑块行程： mm65 最大闭合高度： mm270 最大装模高度： mm220 连杆调节长度： mm55 工作台尺寸（前后左右）： mmm 560370 垫片尺寸（厚度孔径）： mmmm 20050 模柄孔尺寸： mmmm 6040 最大倾斜角度： 030 nts24 7 模具零件加工工艺 本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件，固定板以及卸料板 ，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。落料凸模的加工工艺过程详见表 7.1 表 7.1 落料凸模的加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 工序图（示意图） 1 备料 将毛坯锻成长方体7238128 2 热处理 退火 3 刨 刨 6 面，互为直角 ， 留单边余量0.5 mm 4 热处理 调质 5 磨平面 磨 6 面，互成直角 6 钳工划线 划出各孔位置线 nts25 7 加 工 螺 钉孔、安装孔及穿丝孔 按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔等 8 热处理 按热处理工艺，淬火回火达到 58 62 HRC 9 磨平面 精磨上、下平面 10 线切割 按 图 线 切割，轮廓达到尺寸要求 11 钳工精修 全面达到设计要求 12 检验 nts26 8 模具的装配和冲裁模具的试冲 8.1 模具的装配 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表 8.1 表 8.1 酒瓶盖 启子 级进模的装配 序号 工序 工艺说明 1 凸、凹模预配 （ 1） 装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。 （ 2） 将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。 2 凸模装配 以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板 6 的形孔中，并拧紧牢固 3 装配下模 （ 1） 在下模座 14上划中心线，按中心预装凹模 13、导料板 12； （ 2） 在下模座 14、导料 12上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝 （ 3） 将下模座 14、导料板 12、凹模 13、 侧刃挡块 15、装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉 4 装配上模 （ 1） 在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入 0.12mm 片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模； （ 2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔； （ 3） 用 卸料 螺钉将固定板组合、 弹压导板 、上模座连接在一起，但不要拧紧； （ 4） 将已装入固定板的凸模装上橡胶 9 和卸料螺钉 5 ，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约 1mm ； （ 5） 复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉； （ 6） 安装承料板 16； （ 7） 切纸检查，合适后打入销钉。 5 试冲并调整 装机试冲并根据试冲结果作相应调整 8.2 冲裁模具的试冲 模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出 原因给予纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。 nts27 冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。 冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法见表 8.2 表 8.2 冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法 缺陷 产生原因 调整方法 冲件毛刺过大 1.刃口不锋利或淬火硬度不够 2间隙过大或过小，间隙不均匀 1修磨刃口使其锋利 2重新调整间隙，使其均匀 冲件不平整 1凸模有倒锥，冲 件从孔中通过时被 压 弯 2顶出件与顶出器接触零件面积太小 3顶出件、顶出器分布不均匀 1修磨凹模孔，去除导锥现象 2更换顶出杆，加大与零件的接触面积 3.调整顶出件、顶出器使之分布均匀 尺寸超差和形状不准确 凸模、凹模形状及尺寸精度差 修整凸模、凹模形状及尺寸，使其达到形状及尺寸精度要求 凸模折断 1冲裁时产生侧压力 2卸料板倾斜 1在模具上设置挡块抵消侧向力 2修整卸料板或使凸模增加导向装置 凹模被胀裂 1凹模孔有倒锥度形象 2凹模孔内卡住废料 1修磨凹模孔，消除倒锥现象 2修 低凹模孔高度 凸、凹模刃口相咬 1.上、下模座，固定板、凹模、垫
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