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缸垫护圈复合冲压模设计【带三维图】

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缸垫护圈 复合 冲压 设计 三维
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摘 要

近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。导师选择了气缸护垫圈课题，为了能深入了解和学习模具设计知识，通过毕业设计的工艺分析优化、模具结构设计优化、CAD、UG软件操作应用等过程，进步巩固、拓展专业知识、掌握多工位级进模的特点及典型结构，提高了理论联系实际解决实际问题的能力，对将来走向工作岗位，更好的适应工作具有指导意义。毕业设计的主要内容为汽缸垫护圈复合冲压模设计，首先要分心冲裁件的工艺内容，选择合理的冲压方案，计算相关冲压工艺参数，设计模具的总体结构，零件等，最后利用2D和3D制图软件绘制出模具主要非标准件和标准间零件图、模具总装图，并撰写相关工艺计算说明书。

关键词 复合模具；汽缸垫护圈 ：工艺计算：冲压方案







ABSTRACT

In recent years, stamping forming process has a lot of new developments, especially in precision stamping, precision forming, precision cutting, composite forming, superplastic forming, flexible die forming and electromagnetic forming new technology changes with each passing day, precision stamping parts of the increasingly precise, productivity greatly, is the stamping processing to improve quality, a new level of development. A few years ago the precision stamping mainly, is refers to the fine blanking of flat parts, and now, in addition to the precision blanking outside also can be both precision bending, rolling, embossing, etc., can be part of the complex three-dimensional precision forming. Teacher chooses the cylinder pad ring subject, in order to in-depth understanding and study of die design knowledge, through the process of graduation design analysis optimization, optimization of mould structure design, CAD, UG software application process and progress to consolidate and expand their professional knowledge, master of multi position progressive die characteristics and typical structure, improve the theory connecting with practice to solve practical problems ability, the developing trend of future jobs, better to work is of guiding significance. Graduation design of the main content for cylinder head gasket retainer compound stamping die design, first of all to be distracted by blanking technology content, choose the reasonable stamping scheme, calculation of stamping process parameters, the overall structure of the mold design, parts and so on. Finally, the 2D and 3D drawing software to draw the mold mainly non standard parts and standard between the parts drawing, mold assembly diagram and write process related calculation manual.

Keywords composite die; gasket retainer: process calculation: stamping scheme

目  录

第1章 绪言 1

1.1冷冲压模具的发展及概述 1

第2章 冲压件工艺分析 3

2.1材料力学性能分析 3

2.2 工件结构形状分析 4

2.3 尺寸精度 4

第3章 冲压工艺方案确定 5

3.1 冲裁工艺方案的确定 5

3.2 冲裁工艺方法的选择 5

第4章 模具总体结构 5

4.1 定位方式的选择 5

4.2 出件方式的确定 5

4.5模架结构和导向装置的选择 5

第5章 工艺参数计算 6

5.1 坯料尺寸计算 6

5.2 排样方式的选择 6

5.2 冲压力的计算 9

第6章 刃口尺寸的计算 13

6.1 冲裁间隙的确定 13

6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 14

第7章 主要零部件设计 18

7.1 凹模设计 18

7.2 凸模的设计 20

7.3 卸料装置的设计 21

7.4 凸模固定板的设计 21

7.5 导向零件及模架的选用的设计 22

7.6 模柄的选用 22

第8章 冲压设备的校核与选定 26

8.1 冲压设备的校核 26

8.2压力机的选择 26

结  论 28

参考文献 29

致  谢 30


内容简介：
任 务 书课题名称 汽缸垫护圈复合冲压模设计 指导教师学院学生姓名一、 主要任务与目标：1、主要任务完成汽缸垫护圈的冲压模具设计，要求采用复合模结构进行设计；绘制模具结构总装图和非标零件图，并编写零件加工工艺。2、目标通过毕业设计，结合企业生产实际使学生对冲压模具课题作专门深入系统的研究，巩固、扩大、加深已有知识，能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习，培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。二、主要内容与基本要求： 1、文献综述（字数要求2000字以上）2、外文翻译（要求达到10000个英文字符，中文字数不少于20003000字）3、开题报告4、编制冲压工艺规程5、DYNAFORM辅助弯曲成型部分分析6、绘制模具总装图（三维建模、二维工程图）7、绘制部分非标准件零件图和标准件加工图（图纸总量不少于2张A0图纸）8、编写模具关键零件加工工艺规程（含工艺过程卡和工序卡）9、编写设计说明书（不少于0.8万字）三、计划进度：选题 1月12日1月18日文献综述 3月1日3月8日外文翻译 3月9日3月15日开题报告 3月16日3月22日完成毕业设计初稿 4月30日毕业答辩 5月115月17日零件图：汽缸垫护圈冲压件工艺规程1.2 工件工艺分析图 2-1 工件尺寸图从课题的工件可得出该工件的分别由冲孔、落料、翻边等工艺组成。冲孔、落料等工艺在冲压的工艺中，完成冲压件的生产是必不可少的。工件名称为气缸护垫，要求大批量生产， 工件采用材料为 Ni29Co18，材料厚度为 0.8mm，工件精度等级要求 IT14，工件表面不得有毛刺、刮痕、起皱、杂质等不良现象。工件为气缸护垫翻边孔件，外轮廓成圆形，工件材料厚度 t为 0.22mm，工件外形轮廓无尖角，工件结构具备轴对称和中心对称，为了贴近实际生产，按照课题任务书中给定的产量，模具设计前应该评估模具各个零部件的使用寿命情况，选择与模具使用寿命相匹配的制造材料。1.2 材料力学性能分析材料名称：膨胀合金；材料牌号：Ni29Co18；抗剪强度：400-500Mpa ；抗拉强度：500-600Mpa ；0摘 要近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。导师选择了气缸护垫圈课题，为了能深入了解和学习模具设计知识，通过毕业设计的工艺分析优化、模具结构设计优化、CAD、UG 软件操作应用等过程，进步巩固、拓展专业知识、掌握多工位级进模的特点及典型结构，提高了理论联系实际解决实际问题的能力，对将来走向工作岗位，更好的适应工作具有指导意义。毕业设计的主要内容为汽缸垫护圈复合冲压模设计，首先要分心冲裁件的工艺内容，选择合理的冲压方案，计算相关冲压工艺参数，设计模具的总体结构，零件等，最后利用 2D 和 3D 制图软件绘制出模具主要非标准件和标准间零件图、模具总装图，并撰写相关工艺计算说明书。关键词 复合模具；汽缸垫护圈 ：工艺计算：冲压方案1ABSTRACTIn recent years, stamping forming process has a lot of new developments, especially in precision stamping, precision forming, precision cutting, composite forming, superplastic forming, flexible die forming and electromagnetic forming new technology changes with each passing day, precision stamping parts of the increasingly precise, productivity greatly, is the stamping processing to improve quality, a new level of development. A few years ago the precision stamping mainly, is refers to the fine blanking of flat parts, and now, in addition to the precision blanking outside also can be both precision bending, rolling, embossing, etc., can be part of the complex three-dimensional precision forming. Teacher chooses the cylinder pad ring subject, in order to in-depth understanding and study of die design knowledge, through the process of graduation design analysis optimization, optimization of mould structure design, CAD, UG software application process and progress to consolidate and expand their professional knowledge, master of multi position progressive die characteristics and typical structure, improve the theory connecting with practice to solve practical problems ability, the developing trend of future jobs, better to work is of guiding significance. Graduation design of the main content for cylinder head gasket retainer compound stamping die design, first of all to be distracted by blanking technology content, choose the reasonable stamping scheme, calculation of stamping process parameters, the overall structure of the mold design, parts and so on. Finally, the 2D and 3D drawing software to draw the mold mainly non standard parts and standard between the parts drawing, mold assembly diagram and write process related calculation manual.Keywords composite die; gasket retainer: process calculation: stamping scheme2目 录第 1 章 绪言.11.1 冷冲压模具的发展及概述 .1第 2 章 冲压件工艺分析.32.1 材料力学性能分析 .32.2 工件结构形状分析 .42.3 尺寸精度 .4第 3 章 冲压工艺方案确定.53.1 冲裁工艺方案的确定 .53.2 冲裁工艺方法的选择 .5第 4 章 模具总体结构.54.1 定位方式的选择 .54.2 出件方式的确定 .54.5 模架结构和导向装置的选择 .5第 5 章 工艺参数计算.65.1 坯料尺寸计算 .65.2 排样方式的选择 .65.2 冲压力的计算 .9第 6 章 刃口尺寸的计算.136.1 冲裁间隙的确定 .136.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .14第 7 章 主要零部件设计.187.1 凹模设计 .187.2 凸模的设计 .207.3 卸料装置的设计 .217.4 凸模固定板的设计 .217.5 导向零件及模架的选用的设计 .227.6 模柄的选用 .22第 8 章 冲压设备的校核与选定.268.1 冲压设备的校核 .268.2 压力机的选择 .26结 论 .2813参考文献 .29致 谢 .304第一章 绪言气缸垫位于气缸盖与气缸体之间，其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙，保证结合面处有良好的密封性，进而保证燃烧室的密封，防止气缸漏气和水套漏水。随着内燃机的不断强化,热负荷和机械负荷均不断增加,气缸垫的密封性愈来愈重要.对结构和材料的要求是:在高温高压和高腐蚀的燃气作用条件下具有足够的强度,耐热;不少损或变质,耐腐蚀;具有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以保证密封;使用寿命长。根据材料的不同，气缸垫可分为金属 -石棉衬垫、金属- 复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。按所用材料的不同，气缸垫可分为金属- 石棉衬垫、金属- 复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。金属-复合材料衬垫和全金属衬垫均属无石棉气缸衬垫，因没有石棉夹层，从而可消除衬垫中气囊的产生，也减少了工业污染，是当前的发展方向。5第二章 冲压件工艺分析图 2-1 工件尺寸图（剩余尺寸为自由公差）图：三维零件图工件名称：护圈； 工件简图：如图 2-1；材料：Ni29Co18；材料厚度：0.8mm；精度等级：IT14 。工件表面质量：工件表面无毛刺、刮痕、起皱、杂质等不良现象本次冲模产品设计为汽缸垫护圈，配合汽缸垫使用，起到密封的作用，工作环境恶劣，因而，需要具有耐高压、高温等特点。62.1 材料力学性能分析材料名称：膨胀合金；材料牌号：Ni29Co18；抗剪强度：400-500Mpa ；抗拉强度：500-600Mpa ；2.2 工件结构形状分析工件为外套落料引伸冲翻边孔件，外轮廓成圆形，工件材料厚度 t 为0.8mm，工件外形轮廓无尖角，工件结构具备轴对称和中心对称，为了贴近实际生产，按照课题任务书中给定的产量，模具设计前应该评估模具各个零部件的使用寿命情况，选择与模具使用寿命相匹配的制造材料。2.3 尺寸精度在课题工件的图纸中，根据所注明的技术要求，未标注公差的尺寸应查阅相对应的标准尺寸公差表，按照相应的公差等级 ST8 查表，获得相应的公差尺寸，根据尺寸的数值和公差等级，可得到未标注尺寸的公差即上下极限偏差，当所有未标出尺寸的公差查表结束后，根据模具制造的公差的等级大于工件的2 到 3 个公差等级的经验的导模具各零部件的制造公差及精度。7第三章 冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺方案的确定模具的结构、种类很多，但因冲裁工艺的不同，所设计的模具结构也不同，模具设计制造的方案也不同。在模具设计和制造前，选择比较合理的方案、加工设备，可有效地提高了模具的生产效率，节约了模具的制造耗材，缩短模具设计与制造的周期，同时争取了很多模具调试的时间。3.2 翻边工艺的确定翻边工艺是将坯料的孔边缘或者外边缘冲制成竖力边的形状的冲压工艺方法。翻边工艺可分为内孔翻边和外圆翻边，也分为伸长翻遍和压缩翻边。圆孔翻边通常分为以下两种情况： 平板坯料翻边：在进行翻遍，现在坯料上冲制出待翻边的孔； 先拉深后冲底孔：若工件对翻边壁厚尺寸要求过高的情况下，因过多次翻边导致壁厚变薄的情况下，可采用先拉深后冲底孔的工艺完成翻边。结合工件所给定的尺寸和公差，对翻边壁厚没有明确的要求，可采取平板坯料翻边。3.3 冲压工艺方法的选择冲裁工艺及设计方案的选择决定了后期模具生产的结构和使用性能和使用寿命，冲裁工艺和方案通常分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。（1）单工序冲裁是在压力机（冲床）一次运动周期内只完成一个冲压工序的冲裁。单工序模具适用于结构简单，生产批量小，精度等级较低的生产。单工序模具本身结构简单，设计、制造的周期短；（2）复合冲裁是在压力机（冲床）一次运行周期同时完成两个或者两个以上的工序，复合模具适用于结构简单，生产批量度，精度等级较高的工件；（3）级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序经过有规律的排列放在一副模具中来生产，级进模具适用于结构复杂，生产批量和件数大，精度要求非常高的工件，级进模具容易实现自动送料及生产。8课题中所规定和要求的精度等级 ST8 为较低的公差等级，工件的工序比较少且产量很低，所以采用复合模具冲裁则可达到要求。9第四章 模具总体结构图 4-1 模具结构4.1 定位方式的选择在冲压模具生产中，工件的原毛坯材料可为条料、板料、圆料等，在生产送料的过程中，为了提高模具生产的精度，防止送料偏移，在模具内应设置相应的送料和冲压的定位装置。在复合模具中，共建在一个工位上同时完成两个或者多个的工序，所以只需设计相应的导向装置和挡料零部件即可定位。10图 4-2 定位方式4.2 出件方式的确定复合模具可分为正装复合模具和倒装复合模具。正装复合模具工作室，条料是在紧压状态下分离，冲出的制件平直度比较高，由于弹顶装置和卸料装置的作用，分离后冲裁件容易被镶嵌入边料中影响冲压生产的操作，从而影响生产率；倒装复合模具结构比较简单，可以直接利用压力的打杆装置进行推料卸料可靠稳定，并为机械化件提供有利的条件，通常被广泛使用。模具的出件可由上模在打料杆的的推力下调出，也可以在冲裁完成的情况下由下模漏出。根据模具的结构不同，其生产时的出件方式也不同，为了方便在模具生产中出件，采取了倒装式的复合模具，工件由上模往下漏出。4.3 模架结构和导向装置的选择模架的外形尺寸主要由凹模尺寸决定，根据模具结构、且对于此副模具的主要有落料的凹模来确定长以及宽，模具的闭合高度则有设计的上模，下模，以及模具的一些配件来决定，对于此复合模，应该先考虑他的闭合高度，其次才是它的宽度和长度，所以要合理选择模架，就有必要考虑它的工作零件以及11配件的合理高度，这样才能合理的选择模架。模架结构可分为：（1）对角导柱模架，2 导柱分布在模座的两个对角上，两个导柱与模具的中心成 3 点一线，所以模具运行相当平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。（2）后侧导柱模架，2 导柱位于凹模的后侧，由于前面和左、右不受任何障碍限制，送料和操作比较方便。但模具运行时会产生偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命。（3）四导柱模架，4 个导柱分别均布在模座的 4 个角上，所以导向平稳、导向准确可靠、模具刚度和强度较好。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。（4）中间导柱模架，2 导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确度较高，但只能一个方向送料。结合工件的生产批量，由以上 4 种方案选择中间导柱模架。a）中间导柱模架 b）后侧导柱模架 c）对角导柱模架 d）四导柱模架图 4-3 模架了新12第五章 工艺参数计算5.1 坯料尺寸计算根据冲孔翻边的工件尺寸，其零件高度为材料厚度为 0.8mm，工件翻边高度 18mm，可按照所给定的工件尺寸更具计算公式计算出冲裁坯料尺寸。（1）公式计算法：（5-)72.043.(2trHDd1） m7式中:d-翻边基孔尺寸；D-翻边后直径（按中线计算）；r-翻边内部半径；t-材料厚度（2）体积计算法在的翻边工序中，翻边前后，坯料在拉伸前后体积不变，所以拉深件的坯料尺寸可按照翻边前后体积不变的原则拉计算翻边前的坯料尺寸，为了避免计算中产生错误，根据工件尺寸利用计算机三维制图软件计算工件的体积，进一步计算出工件的坯料尺寸。 5.2 排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此考虑以下三种方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。13方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。为了综合考虑排样条料的强度，决定采用有废料的排样方案。图 5-1 排样示意图5.2.1 搭边值的确定排样中相邻两工件之间材料料称为搭边（也可以称之为送料载体）。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应越小越好。但当搭边值取值过小时，排样上的送料载体( 搭边) 不仅容易挤进凹模内，切在送料过程中因载体的强度不够，导致条料变形或者弯曲等情况影响工件的精度和表面质量，该制件的搭边值采用查表 5-1 取得。如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知工件的坯料尺寸结构为圆形按照相应的栏目和材料厚度，查表得 a 的最小值取 1.8mm，a1 最小值取 2.0mm，在实际生产或者设计中，排样的最小搭边值应大于等于理论的最小搭边值。表5-1 搭边a和a 1数值（低碳钢） （mm） 14圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t因工件的材料厚度为 0.22mm，在有侧压的模具，条料始终沿着导料板送进，适用有导料板的级进模具自动化生产；无侧压装置适用于手动生产送料的复合模具。在这次翻边复合模具中采用了无侧压装置的送料方式。故按公式 5-1 计算：（5-01max0)2(CDB1） 式中：B-条料宽度；Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a1-侧搭边值，可参考表 5-1；-条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2；C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 （mm）材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 01 12 23 3550501001001501502200.40.50.70.80.50.60.70.80.70.80.91.00.91.01.11.2B15220300 0.9 1.1 1.3表 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 （mm）无侧压装置 有侧压装置条料宽度 B（mm）材料厚度t（ mm）100 100200 200300 100 10000.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根据以上理论数据由公式 5-1,得出条料宽度为：B =（D max+2a1+C）0 - 0 - =（20+22+0.5） -00.5 mm=24.5-00.5 mm模具设计过程中，为了方便后期准备条料和设计，提料宽度通常取整数值，所条料宽度取值 25mm5.2.2 材料利用率的计算关于材料利用率，可用公式 5-2 表示：=A/BS100% （5-2）式中， A-一个步距内冲裁件的实际面；B-条料宽度； S-步距。由图 5-1、图 5-2 和公式 5-2 得：A=314.16mm2=A/BS100% =314.16（2522）100%57.1%165.3 冲压力的计算冲压力是指完成一个冲压工艺所需要的力，为了节约生产成本，提高生产效率，应当选择合适的压力机，在多工序模具冲压力等于完成各工序的力之和，冲裁力按公式 5-3 计算：F=KtL （5-3） 式中， -材料抗剪强度，（MPa ）；L-冲裁周边总长（ mm）；t-材料厚度（mm）。K-磨损系数。5.3.1 冲裁力的计算冲裁力由以上公式计算得： F1=KtL=1.30.2282.83500=11.8KN5.3.2 卸料力、推件力计算当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料卸下。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；在倒装复合模具中，完成一次冲裁，成品工件卡在凹模内，从凹模内将成品工件从落料凹模内推出所需要的力称为推件力。卸料力、推件力计算公式如下：F 卸= K 卸 F 冲 （5-4）式中： F 冲-冲裁力；K 卸、K 推-卸料力系数、推件力系数，见表 5-4；表 5-5 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mm K 卸 K 推 K 顶钢0.10.10.50.52.50.0650.0750.0450.0550.040.050.10.0630.0550.140.080.06172.56.56.50.030.040.020.020.0450.0250.050.03注：卸料力系数 K 卸 在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。F 卸= K 卸 F 冲=0.07511.830.9KN5.3.3 拉深力的计算翻边力一般不大可按以下公式计算：F 翻=1.1（D-d ）t s （5-6）式中：D翻边后的直径（按中线计算）d坯料基孔的直径t材料厚度s材料屈服点F 翻=1.13.14 （14.6-7） 0.22180=1.04KN5.3.4 总冲压力的计算总冲压力即为一副模具中各工序冲压力的总和：F= F 冲+F 卸+F 翻 （5-7）=11.83+0.9+1.04 =13.8KN5.3.5 初选压力机压力机的总类大致可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母 C，其操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过 2000KW。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压18力机精度高。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查压力机型号规格表，初选压力机型号为 J23-10。第六章 刃口尺寸的计算6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁模具设计的一个重要工艺参数，对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大的影响。冲裁间隙还影响着冲裁件的尺寸精度。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。间隙过大，会使落料件尺寸小于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，冲裁力也会慢慢下降，卸料力、推件力或顶件力都将随之下降。间隙过小，会使落料件尺寸大于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸，冲裁力也会增大，会使模具刃口磨损加剧，还会产生凸凹模胀裂，小凸模折断，凸模和凸凹模相互啃刃等异常损坏。由此可见，我们在确定冲裁间隙时，一定要有一个合理的范围作为间隙值，当然我们在设计时要采用最小合理间隙。由表 6-1 可知，Zmin=0.011mm， Zmax=0.016mm。表 6-1 部分冲裁模初始双边间隙值 08、10、铝09Mn、Q23516Mn 40、50 65Mn材料厚度Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax0.30.50.60.70.0120.0400.0480.0640.0180.0600.0720.0920.0120.0400.0480.0640.0180.0600.0720.0920.0120.0400.0480.0640.0180.0600.0720.0920.0120.0400.0480.0640.0180.0600.0720.092190.80.91.01.21.51.752.00.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.0640.0900.0900.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的计算及依据与法则凸凹模刃口尺寸的加工分为配合加工方法和分开加工方法。分开加工方法适用于圆形或者简单形状规则的工件，设计时候，需要在图纸上分别标注图、凹模刃口及制造公差；配合加工方法是先制造出一个基准件，然后根据这个基准键按照最小合理间隙制造另外一个之间，优点在于模具间隙由制件保证，容易制造。因该工件均为圆形，本套模具采用分别加工法进行加工。分开加工时计算公式如下：冲孔凸模尺寸： （6-0min凸凸xd2）冲孔凹模尺寸： （6-0mininZ3）落料凸模寸： （6-凸inmax凸D4）落料凹模尺寸： （6-0ax5）孔距尺寸： （6-1/8Ld6）其中： ， -分别为落料凸、凹模基本尺寸；凸D， -分别为冲孔凸、凹模基本尺寸；-冲孔件孔的最小极限尺寸；mind-落料件最大极限尺寸；， -分别为凹模上偏差，可按 IT7，凸模下偏差，可按 IT6；凸-制造公差；-磨损系数，其值在 0.51 之间。x该制件的最小双边间隙为 Zmin=0.011mm，最大双边间隙 Zmax=0.016mm，20则有 Zmax- Zmin=0.005。公差等级表 2-1 获得工件内部尺寸 50+0.2mm，工件内部尺寸 530-0.3mm，x 磨损系数查表。 冲孔凸模根据公式 6-2 有：0min凸凸xd=( 7+0.50.2) 0-0.020= 7.10-0.02mm冲孔凹模根据公式 6-3 有：凸0minin凸Zxd=（7+0.50.2+0.005） 0+0.02= 7.1050+0.02 mm落料凹模根据公式 6-5 有：凹凹0maxDD 凹=（14.6-0.50.3 ） 0+0.03= 14.450+0.02mm落料凸模根据公式 6-4 有：0凸minmax凸ZD 凸=（14.6-0.50.3-0.001 ） 0-0.03= 14.4950-0.03mm表 6-2 简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差 (mm)公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040 180260 260360 3605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070表 6-3 磨损系数 （mm）21材料厚度 工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30非圆形 x 值 圆形 x 值磨损系数1 0.75 0.5 0.75 0.5第七章 主要零部件设计7.1 落料凹模设计7.1.1 落料刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和凸台两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直筒式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变，如图 7-1 所示。22图 7-1 凸凹模7.1.2 凹模精度与材料的确定凹模作为模具中主要的工作零件，其精度要求较高，强度好，零件具备一定的使用寿命和耐磨性，凹模外形精度为 IT12 级，内型腔精度为 IT12 级，表面粗糙度为 Ra3.2um，上下平面的平行度为 0.02，材料选 Cr12MoV。7.1.3 凹模外形尺寸的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，如图7-1所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚 H=Kb1 （H15） （7-1） 凹模边壁厚 c=（1.52）H（c30-40） （7-2） 凹模板边长 L=b1+2c （7-3）凹模板边宽 B=b2+2c （7-4）式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸；b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸；23K-系数，考虑板料厚度的影响，查表7-1。表 7-1 系数 K 值材料厚度 t/mm材料料宽 s/mm1 13 3650 0.300.40 0.350.50 0.450.6050100 0.200.30 0.220.35 0.300.45100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30200 0.100.15 0.120.18 0.150.22查表7-1 得：K=0.4根据公式7-1 可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H= Kb1=0.420=8mm结合工件的翻遍高度，凹模厚度取值30mm。根据公式7-2 可计算凹模边壁厚：C=（1.52）H=1.530230=4560mm凹模边壁厚取40mm，根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。根据公式7-3 可计算凹模长：L=b1+2c=40+240=120mm根据公式7-4 可计算凹模宽： B=b2+2c=40+240=120mm即：LBH=12012030mm，考虑到模具凹模强度和紧固件的装配，保证翻边的高度，方便准备模具材料，最终将凹模周界尺寸取值为12030mm 。247.2 凸模的设计7.2.1 凸模结构的选择凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该工件形状复杂，所以将落料凸模模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，内轮廓孔的凸模设计成台阶式，固定于凸模固定板。7.2.2 凸模高度、长度的计算凸模的高度是凸模固定板的厚度、固定板到凹模上平面的高度和附加长度的总和，如图7-2所示。图 7-2 凸模高度尺寸凸模高度为：L=h1+h2+h3 （7-5） 式中: h1-工件翻边高度；h2-固定板下平面至凹模上平面的高度；h3-附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。由公式7-5得： L=4.3+36+3=43.3mm257.2.3 凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选 Cr12MoV，热处理 5862HRC。7.2.4 凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用 IT10 级，为了保证翻边内孔的表面质量，凸模表面粗糙度 Ra 为 0.8um。7.3 卸料装置的设计7.3.1 卸料装置设计卸料装置分为弹性卸料和刚性卸料，弹性卸料工作原理如图 7-5 所示，当模具上模上下移动，带动卸料弹簧的压缩和伸张，凸模相对于卸料板上下移动，使夹在凸模上的条料在卸料板的阻力下完成卸料过程，弹性卸料比较力稳定，适合用于工件材料厚度较小的模具。刚性卸料工作原理是当模具完成冲裁打开时，夹在凸模上的条料随着凸模往上移动，与固定于凹模板上的卸料板碰撞，使条料与凸模分离，达到卸料的目的，刚性卸料版卸料力较大，适合用于大型模具和工件材料厚度较大的模具。结合工件的尺寸、材料厚度、模具总体尺寸选择刚性卸料装置。7.4 凸模固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，将凹模装配固定于固定板在，用螺钉与上模座紧固，保证凸模有足够的强度，和冲压精度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位，凸模与凸模固定板的配合按 H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.61倍，根据凸模尺寸大小取值。则凸模固定板的厚度： H凸固=（0.61）H凹 （7-7）式中： H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式7-7 得凸模固定板厚度为：H凸固=（ 0.61）H凹= 12 20（mm ） 26凸模固定板厚度取20mm。7.5 导向零件及模架的选用的设计根据所计算的凹模周界尺寸选择相应的模架规格，本模具采用中间导柱结构，导柱导套组建采用的是滑动导向方式，其磨损系数小，保证导向垂直度，同轴度精度高，导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离 5mm，下模座底面与导柱底面的距离为 14mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用 H7/r6 的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6 的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套 10mm以上。导柱与导套之间采用 H7/r6 的间隙配合，导柱与导套均采用 20 钢，热处理硬度渗碳深度 0.81.2mm，淬硬 5862HRC。 导柱与导套的结构、尺寸一般都是直接由标准中选取，在选用时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（1015）mm。在最高工作位置时，导柱上端面与导套的下端面的距离不小于（1020）mm。 7.6 模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用 H7/n6 配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大的模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。综合以上，结合模具的推件装置，为了给打杆和推板留取装配空间，若采用压入式模柄则很难协调模具结构的装配，所以采用了选用旋入式模柄，如图7-7 所示。27图 7-3 旋入式模柄图 7-3 旋入式模柄三维图28第八章 冲压设备的校核与选定8.1 冲压设备的校核该模具的闭合高度由以下零件高度相加求得该模具闭合高度得 171mm，可见该模具的闭合高度在所选模具闭合高度之间，则该模架可以使用，该模具的闭合高度小于所选压力机型号为 J23-10 的最大闭合高度为 180mm，可以使用。8.2 压力机的选择通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为 13.8KN，选择开式双柱可倾压力机J23-10 能够满足使用要求。其主要技术查表 9-1 得参数如下：表 9-1 开式双柱可倾压力机参数型号技术参数 代号 单位J23-10 J23-25 J23-40滑块公称压力 Pe KN 100 250 400滑块行程 S mm 60 65 10029闭合高度 H2 mm 180 270 330连杆调节量 M1 mm 50 55 65滑块中心线至机身距离C1 mm 180 220 265左右 a mm 180 220 250滑块地面尺寸 前后 b mm 120 150 180直径 d mm 40 50 50模柄孔尺寸深度 I mm 60 70 80垫块厚度 H1 mm 40 50 65最大倾斜角 a 0 30 30 30左右 a mm 360 700 710工作台尺寸前后 b mm 240 460 480如图：开式双柱可倾压力机30结 论从毕业设计的开始到结束，这次毕业设计让我对模具设计有了一个全方面的认识，冲压模具有着许许多多的工艺种类，我的课题由 3 个工序组成，完成了这次的毕业设计我收获很多，在这期间我查阅了很多关于冲压模具设计的相关资料。翻边工艺是在冲压模具中常见的并且重要的工艺，在实际生产中，翻边工艺的工件通常用来攻牙、装配。在毕业设计中，最大的难点在于一
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