隔油片冲孔落料翻孔翻边复合模设计.doc

隔油片冲孔落料翻孔翻边复合模目录第一章 绪论11.1 冲压模具的现状与发展趋势11.1.1我国模具技术的现状11.1.2未来冲压模具制造技术发展趋势21.2 课题研究的理论依据4第二章 冲压成型工艺分析和工艺方案的确定52.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择52.2 冲模设计与制造的程序52.3 冲压工艺编制与冲模设计的步骤和内容62.3.1 冲压工艺编制62.3.2 冲模设计72.3.3 冲模制造工艺的选择92.4 设计任务92.5 工件的工艺分析102.6 工艺方案的确定102.7 模具结构方案的确定112.8 小结11第三章 落料冲孔翻孔翻边符合模工艺计算及模具结构设计123.1 排样设计与计算123.2 冲裁力计算133.3 压力机选择133.3.1冲压设备的选择原则133.3.2选择压力机及压力机参数143.4 确定模具压力中心143.5 凸、凹模刃口尺寸计算153.5.1刃口尺寸计算的一般原则153.5.2刃口尺寸计算方法153.5.3落料-冲孔模刃口尺寸的计算153.6 确定凹模外形尺寸，选择标准163.7 冲模结构设计173.7.1装配图173.7.2模具结构型式分析183.7.3模具主要零部件的结构和设计183.7.4模具的工作过程203.8小结20第四章 冲压模具工件的机械加工214.1 冲压工作零件的技术要求214.2 冲模工作零件的热处理214.3 冲模工作零件机械加工工艺过程215.3.1凸模加工工艺工程215.3.2凹模加工工艺过程214.4 小结22第五章 模具装配235.1 冲模装配235.2 冲模的安装245.3 小结24第六章 结论25参考文献26致谢27附零件图、装配图第一章 绪论1.1冲压模具的现状与发展趋势1.1.1我国模具技术的现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，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、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 我国的模具工业的发展，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（型）。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，是其它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。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。1.1.2未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低廉的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1) 全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 2) 高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3) 模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 4) 电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 5) 提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。6) 优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 7) 模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 8) 模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展，相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向，这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。作为用户当然要选合适的设备，如果选型不当，不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。那么什么样的机床才是好机床？ 我们认为好机床的定义是这样的：能够在短期内收回投资的机床才是好机床。数控机床的设计使用寿命一般为7年，主要是数控方面的使用寿命为准，这样花钱和挣钱的比例关系将直接影响您的生意，所以仔细分析功能进行选型是有效投资的必要条件。在国外很早就有雕铣机的名词（CNC engraving and milling machine），严格地讲雕是铣的一部分，是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。另外，还有目前盛行的高速切削机（HSCMACHINE）。 还是让我们首先搞清楚三个机型区别： 1）数控铣和加工中心 用于完成较大铣削量的工件的加工设备 2）数控雕铣机 用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备 3）高速切削机床 用于完成中等铣削量，并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备。1.2课题研究的理论依据1）冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、修边等。 用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件叫落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。2）冲裁过程：冲裁即是分离工序，工件受力时必须从弹、塑性变形开始，以断裂告终。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上翘起。随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同凸模行程，其变形程度不同，且凹模刃口附近变形大于凸模刃口附近的变形。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到板料的整个厚度方向上塑性变形，板料的一部分相对另一部分移动。力矩将板料压向整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面平压，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿着大剪应速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。3）模具间隙：模具间隙系指凸、凹模刃口缝隙的距离，用符号c表示，俗称单面间隙。而双面间隙用Z表示。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的问题。第二章 冲压成型工艺分析和工艺方案的确定2.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择冲压工序基本分为以下两大类：第一类是材料受外力后应力超过其强度极限，使材料发生剪裂或局部剪裂。诸如：板料的剪裂、剪截、冲孔、落料、切口、整修、裁切、冲口等多种作业形式，但均属于分离工序；第二类是材料受到外力应力超过其屈服极限，使材料经过塑性变形后成一定的形状。诸如：弯曲、缩口、卷边、扭转、拉伸、起伏成形、体积冲压等变形方式，但均属于变形工序。将上述两个以上的单工序连续冲压与复合在一套模具上冲压便构成连续冲压与复合冲压工序。上述各种冲压变形工序所用的模具，虽然结构千变万化，但仍然可按其冲压过程的动作特征、主要结构特点以及完成的工艺作业类别，将其划分成以下几大类：1）单工序冲模（亦称单冲模）这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一个冲压工艺工序。一般均以其完成的冲压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模；只进行一次弯曲的称为弯曲模。2）连续模（亦称多工序连续模）这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为：多工位连续冲裁模、多工位连续式复合模两种。连续模只有冲裁工位的，即只进行冲孔、切口、落料等属于冲裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形：包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。3）复合模该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步，根据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两种。只完成冲裁作业的复合模，最常见的是冲孔落料复合模。如果连续模诸工位中,除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形任意一个或一个以上变形工步的复合模，通称其为综合式复合模、多工位连续式复合模。2.2 冲模设计与制造的程序由于国内目前正处在市场经济的管理体制与生产组织形式正在逐步改革和健全过程之中，故目前国内对冲模设计与制造的程序，尚无固定的标准模式，但整个过程大致可以分为如下七个阶段：1） 冲压设计。提供冲件图及技术要求；2） 编制冲压工艺文件。包括：冲压工艺卡、冲压工艺手则、工序质量分析表、工序质量控制图等；3） 冲模设计。符合工艺要求，结构合理，制造容易的整套冲模图纸；4） 冲模制造。按冲模图纸制造的冲模，其零部件全部合格且冲出冲件符合冲件图要求，冲模经验合格证，方可交付使用；5） 试模验证。新冲模须经冲件设计，冲压工艺编制人员、冲模设计者、使用单位、专职检验员、安全员等有关人员共同参加，进行试模考核与验证，合格后各方算验证通过。6） 投产使用试模验证。新冲模交付使用必须有冲模验证单等随行文本。并要在使用过程做投产、维修、出现与解决的问题等记录工作。7） 维修保管。每次使用完成，必须将最后冲制的样件栓在模具上，同上述填写好的技术档案及有关记录一并送检后入库。需要修理至合格后方入库保管备用。2.3 冲压工艺编制与冲模设计的步骤和内容2.3.1 冲压工艺编制根据冲压件图编制冲压工艺的步骤和主要内容如下：1） 进行冲件工艺分析即研究并熟悉冲件结构形状、尺寸、冲压加工工艺及冲压精度，了解冲件材料及材料质量，尤其是表面质量。这一阶段实际上是编制冲压工艺的前期准备工作,十分重要。首先要详细了解冲件在整个产品中的地位、作用及性能,要研究和分析冲件的冲压工艺性及改变冲件结构尺寸与形状从而简化加工过程及冲模结构的可能性；研究冲件在现场条下进行经济冲压实现成批与大量生产的可能性；改变冲件结构形状与尺寸实现少无废料冲压的可能性。2） 确定生产性质，投产批量和年总产量。为经济合理的选定冲模类型，结构及最经济的制模工艺提供可靠依据。3） 确定工艺要素，编制工艺文件。（1） 确定冲压件生产的工序及设备种类；（2） 设计排样图。按照考虑年产量和按月收入批量初选的冲模类型，依冲压件的结构形状，尺寸与形位精度，进行排样图设计。（3） 计算材料利用率。根据设计完成的排样图，按规定方法计算材料利用率、单件材料消耗定额并确定允许废品率。（4） 计算冲压力，选定冲压设备。（5） 编制冲压工艺初稿，并与冲压工艺施工人员、冲模设计者、产品设计人、质检人员等有关人员商讨、会签、最后形成正式文件。（6） 提出冲模设计任务书。2.3.2 冲模设计根据冲压件图和以此图编制的全部工艺文件、现场冲压设备使用说明书等进行冲模设计，需要经历的步骤和完成的工作内容如下：1） 模具设计与从制造的角度出发。在确保冲件质量的基础上，从改善制模工艺性、提高模具寿命出发、分析研究冲件的冲压结构工艺性，熟悉冲件图结构、尺寸与形位精度、其他技术要求等。2） 提供冲模设计的有关工艺文件是否齐全，包括：冲压件图、全套冲压工艺文件、冲模设计任务书等。3） 分析冲压工艺的合理性。排样图、变形过程图及冲模结构选型是否先进、恰当、经济合理。4） 核算冲压力，含冲压附加压力，诸如：卸料力、顶件力、卸件力、废料切断刀、拉深压边力、弹压卸料板压料力、弹性元件的弹力等。根据计算总压力选用设备的合理性、冲模装夹是否困难，压力机的形程、闭合高度、压力行程曲线能否满足工艺施工要求，排样图中搭边与沿边值以及排样方法是否合理，工步顺序及工位布置是否合适等。 5） 最后按确定的冲模类型，规定冲模总体结构，提出采用典型设计组合、冲模零部件标准及有关设计要求。就冲裁模而言，对单工序模、冲裁复合模、多工位连续式冲裁模，应采用GB2851287581冷冲模以及1990年修订本的国家标准中规定的典型组合标准规格，并按其规定选配成套冷冲模标准零部件、模板等标准件。对于含有拉深、弯曲、内外缘翻边等也尽量考虑使用上述标准，以利于制模。 6） 冲模的细部设计与计算，包括：（1） 送出料装置的配置及操作方式的确定。在单件、小批量生产中，一般不配用送出装置而用手工操作；大批量生产中应配用通用或专用自动送出料装置，以确保生产安全高效，中批生产可考虑由模具带动的钩式简易送料装置和拔杆卸料器，可实现连续冲压。（2） 压料与卸料系统的设计，要依据冲件图对工件平面度的要求和原料的厚度，冲件形状及变形工步，确定压料与否，而后确定固定卸料板还是弹性卸料板，甚至分工位两者组合的卸料系统。（3） 顶件系统与卸件装置的设计，从冲模结构考虑：落料凹模装在下模的正装复合冲裁模以及上模出件的弯曲、拉深、翻边等单工序模和多工位连续式复合模的这些工艺作业的工位，一般都要在其凹模洞口中设顶件器。顶件器一般由装在下模下边的弹性元件驱动，而卸件器则靠一套刚性顶杆、推板推卸出件。上述装置设计模具时要根据实际需要设置。（4） 进位限位装置设计。根据排样图确定的使用侧刃、挡料销的位置及尺寸，选用标准规定的合适类型与规格。此外，还要根据模具结构和提高送进材料定位精度的实际需要，设计侧压装置、挡料销、工艺定位孔等，始用挡料销、固定挡料销种类繁多，应按冲件厚度、结构形状与尺寸、搭边宽度等情况选用。（5） 选定冲模制造精度等级，主要依据冲件图要求的冲压精度，一般要提高12级精度，作为冲模制造精度的等级。凸、凹模工作尺寸、进距误差、多工送进误差等均需以确定的冲模制造精度为依据进行计算，以确保冲制工件尺寸精度不超差。（6） 计算并确定冲模的压力中心。对于多工位连续模这一点较为重要。欲使冲模工件正常而平稳，要使其压力中心与其模柄的轴心线重合，最多不得超过模柄的投影面积之外，否则会产生偏移弯矩，加速压力机滑块与导轨以及模具导向机构的磨损。（7） 计算冲模工作零件尺寸，首先按冲件材料种类及厚度选定间隙极其取向再行计算。除凸、凹模刃口尺寸需按事先选定或工厂习惯采用的制模工艺进行计算外、与此有关的固定板、卸料板及与其配对便用的斜楔滑块、钩式送料装置的零部件尺寸，都要进行计算并确定下来，方可制图。7） 根据选用的GB2851287581冷冲模国标，按其规定配用的标准模架及成套零部并考虑上述各步骤设计内容及结果，绘出模具总装配图和非标准零件。在绘制冲模总装配图时需注意解决好以下一些问题：（1） 按冲件的冲压工艺过程卡规定使用的冲压设备及其主要技术规格，诸如：压力机台面尺寸，压力机台面及其滑块上装模柄孔的尺寸、最小闭合高度等参数，作为选用标准模架和模柄以及确定模座底面积、模具落料孔以及模具平面装夹尺寸的依据。即便选用标准典型组合，也必须考虑上述参数给予衔接；（2） 注意设计合适的凹模结构形状，并对其强度进行必要的校核；（3） 凸模长度要进行细致的计算，对于小孔冲模，当凸模直径等于或小于料厚或冲裁高强度材料小孔时，除在结构上采取加固措施外，对凸模的抗压强度和抗纵弯稳定性要分别进行比要的验算； （4） 注意拔杆卸件系统、模具带动的送料装置等直接装在模具上或与模具联动的机构，与模具主冲压动作的协调、配合。必要时可先设计并绘出各机构动作过程组合曲线图，防止在一个部位动作相碰撞。2.3.3冲模制造工艺的选择冲模制造工艺是冲模非标准工作零件即非圆形凸、凹模的制造方法。冲模的标准零部件，包括一些圆形凸模及圆凹模的加工工艺都已定型且这些零件大多可在市场上随时购买。故通常所说的冲模制造工艺是指那些需要另行单独制造的非圆凸、凹模以及其他复杂的非标准凸、凹模的制造方法。首先应该将需要加工的凸、凹模零件表面按其用途、作用及加工工艺不同分为：配合面与接触面两种。配合面是在冲模组装或总装时，该面与其他零部件配合，要求有一定的尺寸与形位精度及表面粗糙度。2.4设计任务零件简图：如图2-1所示年产量：大批量 材料：08钢材料厚度：2mm制件的尺寸精度：IT14级图2-1 零件简图2.5工件的工艺分析对工艺分析包括技术和经济方面两个方面内容。在技术方面，根据工件图，主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单经最经济的方法冲压出来。能够做到的，表示该冲压件的工艺性好；反之，工艺性差。影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑。材料为08钢，精度全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低。由图2-1可知，外形翻边时需要圆形坯料，翻孔时需要预冲孔，因此冲压该制件有冲孔、落料、翻孔、翻边4道工序。2.6工艺方案的确定根据制件工艺性分析，该零件包括冲孔、落料、翻孔、翻边4个基本工序，可采用的以下四种方案：1) 第一步冲孔，第二步落料，第三步翻孔，第四步翻边。采用单工序模生产。2) 第一步落料-冲孔复合冲压，第二步翻孔-翻边冲压。采用复合模，双工序生产。3) 第一步冲孔-落料连续冲压，第二步翻孔-翻边冲压。采用级进模生产。4) 第一步冲孔-落料-翻孔-翻边。采用复合模生产。方案1）模具结构简单，但需要四道工序，四套模具才能完成零件加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产要求。方案2）模具结构较复杂，也需要两道工序，模具结构复杂，制造周期长成本高。方案3）生产效率高，但模具结构非常复杂，多处定位导致尺寸难以保证。方案4）模具结构复杂，但生产效率高，适合于大批量生产，模具的精度高，操作方便。综上所述，初步确定采用方案四，复合模加工。虽然08钢的成型性能非常好，但是复合模成型是否可行还要考虑，翻边、翻孔是否能一次达到、凸凹模结构是否符合要求，还需要通过工艺计算判断。2.7可行性分析（1）翻孔工艺计算由公式 d=D+1.44t+0.86r-2得 d=32+2.88+2.58-24=13.46(mm)因d/t=6.75,查表6-2 1得采用球形凸模k=0.43而K=d/D=13.5/300.45故可以一次翻孔成形 （2）翻边工艺计算 这里实际上是有正、反两次翻边，且变形量不大，在尺寸精度要求不高的情况下，可以应用浅拉深毛坯展开或者弯曲展开计算方法，可得到D0=135.7。翻边变形程度应用公式E=|R0-R|/R0=0.41对照表6-6 1可知变形量在允许范围内。所以，成型零件可以采用冲孔落料翻孔翻边复合模，能有效地保证制件的尺寸精度，且生产效率大大提高，但是模具结构复杂，要精心设计，合理安排。2.8模具结构的确定（1） 模具类型的选择由上所述该模具采用冲孔落料翻孔翻边正装复合模（2） 定位方式的选择采用固定挡料销，安装在落料凹模上，采用导料销纵向定位。因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。（3） 卸料出件方式的选择1) 条料的卸除。采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模2) 工件的卸除。采用弹性卸料装置将工件推出，手工拿出。3) 冲孔废料的移除。采用打料装置将废料从冲孔凹模中推下，落在模具工作台面上。（4） 导向方式的选择导向零件很多，如用导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者得视线，所以不采用；若用滚珠是导柱导套虽然精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上安装比较简单，操作又方便，还可以降低成本。（5） 模架的选择采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便。2.9小结本章进行了工件的冲压工艺分析、工艺方案的确定和模具结构方案的初步确定。 第三章 落料冲孔模工艺计算及模具结构设计3.1排样设计与计算冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。（1） 排样方法的选择根据对所给零件的分析，采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。（2） 计算冲裁件面积：求出冲裁件面积A=14312.31mm2查表1-26得到，工件间a=1.2mm,搭边a1=1.5mm（3） 步距和条料宽度的计算步距H=135.7 mm +1.2 mm=136.9 mm条料宽度B=135.7 mm +21.5 mm=138.7 mm（4） 材料利用率的计算一个步距的材料利用率：= (nA/BH)100% = (114312.31136.9138.7)100=75.38（5） 排样图如图3-1图3-1 排样图3.2 冲压力计算平刃冲模冲裁时，冲裁力F0Lt，但考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料机械性能变化和材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力必须增大30，即：F=1.3F0 查表-53 =300 Mpa b=320 Mpa s=200 Mpa(1) 冲裁力F= F落+F冲落料力：F落=1.3Lt 得：332103N冲孔力：F冲=1.3Lt 得：33103N卸料力：F卸=K F落 得：16.6103N 查表2-297得：K=0.05(2) 翻孔力 F孔=1.13.14ts (D-d0) 得F孔=2.6103N(3) 翻边力F边=CLtb C=0.5C系数0.7 取0.6L为翻边线的长度F边=0.63.14(98+82) 2320=217103N (4) F总 =1.3F+ F卸 + F孔+F边=(1.3365+16.6+26+217) 103=734.1103N3.3压力机选择3.3.1冲压设备的选择原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：1） 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；2） 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；3） 冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4） 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。3.3.2选择压力机及压力机参数由于该零件需要先冲孔落料，后翻孔翻边，压力机应取搭者，在此由于冲裁压力较大所以以冲裁作为参考。由表7-17查得，冲裁时的压力机应选标称压力为630103N的开式可倾压力机J23-63表3-1 开式可倾压力机J23-200主要技术参数型号公称压力/KN滑块行程/mm滑块行程次数/nmin-1J23-6363012070最大闭合高度/mm闭合高度调节量/mm工作台尺寸/mm 长宽36090710480垫板尺寸/mm模柄孔尺寸/mm厚度直径深度9050703.4 确定模具压力中心该制件形状简单，为中心对称，其压力中心就在其几何中心上，压力中心如图3-2图3-2 压力中心示意图3.5凸、凹模刃口尺寸计算3.5.1刃口尺寸计算的一般原则1) 刃口尺寸应保证冲出合格零件2) 由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。3) 刃口磨损一些仍能冲出合格工件4) 随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。5) 设计时应取最小合理冲裁间隙6) 随着凸模与凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值Zmin。7) 应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的工件，又要保证合理的冲裁间隙值。3.5.2刃口尺寸计算方法常用的计算刃口尺寸方法有两种：一是凸模与凹模分别注出各自的基本尺寸及其公差，简称公差法制模；二是只有基准件（落料时为凹模，冲孔时为凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料时为凸模，冲孔时为凹模）则只注与基准件相同的基本尺寸，不注公差，在技术要求中注明配作时应达到的合理冲裁间隙值Zmin，简称为配作法制模。3.5.3落料-冲孔模刃口尺寸的计算查表2-237，材料是08钢，料厚2mm的初始双面间隙为：Zmax=0.36mm,Zmin=0.246mm零件没有标精度，可视为IT14级精度，对于精度为IT14的工件，磨损系数=0.51) 对落料135.7我们采用凸、凹模分开加工的方法来计算，查表2-287得凸凹模的制造公差：p=0.030mm, d=0.040mm，查表3-26得工件公差=1mm校核：Zmax-Zmin=0.36mm-0.246mm=0.114mmp+d=0.04mm+0.03mm=0.07mm满足p+dZmax-Zmin表3-2 外形落料刃口尺寸计算基本尺寸公差公式结果备注135.71mm2) 对冲孔13.5，采用凸、凹模分开加工的方法。查表2-287得凸凹模的制造公差：p=0.020mm, d=0.020mm查表3-26得工件公差=0.43mm校核：Zmax-Zmin=0.36mm-0.246mm=0.114mmp+d=0.02mm+0.02mm=0.04mm满足p+dZmax-Zmin表3-3 冲孔刃口尺寸计算 基本尺寸公差公式结果备注13.50.43mm3） 翻孔凸、凹模的结构尺寸计算 D= (D+)=（30+0.52）=30.52mm D= (D+2Z)=(30.52+3.4)mmD为翻孔凸模的直径D为翻孔凹模的直径查表3-10【6】p=0.02 d=0.033.6确定凹模外形尺寸，选择标准4） 落料凹模的外形结构与轮廓尺寸表3-5 落料凹模的外形结构与轮廓尺寸 项目公式结果取值备注落料凹模高度33.17mm35mm落料凹模壁厚c=1.5H52.557.15落料凹模周界尺寸2502505） 标准模架的选取模架：根据凹模周界尺寸，查表4-110选取导柱模架，确定选取标准模架GB/T2851.51990 。上模座选中间导柱上模座（25025045 GB/T2855.91990）下模座选中间导柱下模座（25025055 GB/T2855.101990）导柱：A35 h5210GB/T 2861.1；A40 h5210GB/T 2861.1导套：GB/T2861.6 A35H511543；GB/T2861.6 A40 H5115436） 其他零件也从标准件中选取。3.7冲模结构设计3.7.1装配图根据模具总装图结构，冲压工艺要求的计算，设计出的落料冲孔模如图3-31、 冲孔翻孔凸凹模 2、顶件板 3、翻边凸模 4、落料凹模 5、卸料板 6、落料翻边凸凹模 7、卸料橡胶8、顶杆9、翻孔翻边凸凹模10、冲孔凸模 图3-3 落料冲孔模装配图3.7.2模具结构型式分析 工作时，条料沿导料装置，抵住挡料销（图中未画出），上模下行，卸料板6和顶件板5夹紧板料，冲孔凸模1和冲孔凹模11完成冲孔，同时落料翻边凸凹模8与落料凹模3完成落料；上模继续下行，顶件板5下压，翻孔凸模2与翻孔翻边凸凹模9完成翻孔，翻孔凹模9与落料翻边凸凹模8完成翻边，上模达到下止点；上模上行，箍在落料翻边凸凹模8上的落料废料被弹性卸料板7剥落下来，冲孔废料被推杆12推出落在下模表面，制件可能留在下模，也可能包在上模上，如果留在下模中则由顶件板5顶出，如果留在下模中则由顶件板5顶出，如果包在上模上则由顶杆10顶下。下一次工作，必须清除冲孔废料和制件方能进行。3.7.3模具主要零部件的结构和设计1） 冲孔凸模预冲孔为圆形，选用圆形凸模。凸模做成圆柱形，因为外面还有翻孔凸模做保护，所以无阶梯。凸模用下模垫板和下模座连接在一起，下模垫板用下模固定板与下模座连接在一起。2） 翻孔凸模翻孔为圆形，选用圆形凹模，当中间还要安装冲孔凸模，要在该凸模上加工一个通孔。翻孔凸模用下模垫板与下模固定板连接在一起，下模垫板、下模固定板与下模座用内六角螺钉连接。3） 落料凹模落料凹模由内六角螺钉和圆柱销固定在下模座上。刃口选用直筒形，刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变。4） 翻边凸模翻边凸模由内六角螺钉和圆柱销固定在下模座上。5） 落料翻边凸凹模 落料翻边凸凹模由六角螺钉和销钉固定在上模固定板上。6） 翻孔翻边凸凹模 翻孔翻边凸凹模由内六角螺钉和销钉固定在上模固定板上7） 冲孔凹模冲孔凹模连接在上模垫板与上模固定板之间，上模固定板和上模垫板用内六角螺钉连接在上模座上。8） 卸料板部件设计由于弹性卸料板有工作空间敞开，操作方便，生产效益高，在冲压前对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料等优点，所以选用弹性卸料板作为卸料装置。（1） 卸料板类型的选择 一般常用卸料板有固定卸料板和弹压卸料板两种。 固定卸料板装于下模，具有卸料力大、工作可靠、模模具安装方便等优点；但是冲裁是卸料板不压住材料，冲出工件平整度差。采用固定卸料板会给送料、定位增加难度视线不好，所以不采用固定卸料板。 弹性卸料板除了在冲裁后卸料外，还可以在冲裁前压住材料，使冲制工件的平整度好。由于弹性卸料板有工作空间敞开，操作方便，生产效益高，在冲压前对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料等优点，所以选用弹性卸料板作为卸料装置。（2） 弹性卸料板有一定的厚度，用卸料螺栓通过橡胶压紧安装在上模座上。弹性卸料板和凸模的单边间隙，查表3-2910 单边间隙取0.2mm。弹性卸料板厚度与冲裁力大小、卸料尺寸等有关，查表3-2810取18mm.。（3） 卸料橡胶计算采用橡胶块作为弹性元件。具有承受载荷比弹簧大，安全与安装调整方便等优点。橡胶块的选用包括决定其品种、高度及截面尺寸等等。a) 橡胶块品种的选择考虑到模具结构，选用四个圆筒形的聚氨酯橡胶，则每个橡胶所承受的预压力为：Fy=F卸料力/4=16.6103N/4=4.15103Nb) 确定橡胶的横截面积A。取hy=30%h0=0.3h0,查表6-916，得到P=1.52MPa,则A= Fy/P=4.15103N/1.52=2.73103（mm2）c) 橡胶块截面尺寸的计算选用直径为12mm的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔的直径为 d=16mm，则橡胶外径D=mm=60.2mm 取63mmd) 校核橡胶块高度h0=65 (mm)因为h0/D=65/63=1.03,故所选橡胶符合要求。橡胶的安装高度ha=h0-hy=65-650.3=45.5(mm)卸料螺钉及其设置a) 螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证旋入弹性压力板后不易松动b) 螺钉长度使指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹性卸料板工作平面与模面平行。c) 螺钉材料为45号钢且要求热处理硬度为3540HRC，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。d) 卸料螺钉的长度的确定卸料螺钉A：L=6mm+22mm+15mm+10mm+18mm=71mm9） 导柱导套导柱和导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装置。导柱的直径一般在1660mm之间，长度L在90320mm之间，下部长度与下模板导柱孔采用过盈配合，配合时，孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径应比导套和导柱间隙配合孔径增大1mm。导住和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，常用20号钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC5862，渗碳层深度0.81.2mm。10）其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于序号名称长宽厚（mm）材料数量1上垫板2502501045钢12上模固定板2502502245钢13卸料板2502501845钢14下模固定板2502502545钢15下垫板2502501045钢13.8小结本章对落料冲孔模进行了排样计算、冲压力计算、冲压设备选择、压力中心计算、模具工作部件设计、落料冲孔模装配图及模具工作过程。第四章 冲压模具工件的机械加工4.1冲压工作零件的技术要求1) 保证凸、凹模尺寸精度和凸凹模之间的间隙均匀。2) 保证凸、凹模表面形状和位置精度。3) 表面光洁、刃口锋利、刃口部分的表面粗糙度为Ra0.4m,配合表面的粗糙度为Ra0.81.6m，其余为Ra3.2m。4) 凸、凹模工作部分要求是具有较高的硬度，耐磨性及良好的韧性，凹模工作部分的要求是硬度为6062HRC，凸模为5862RHC。铆式凸模采用高碳钢制造，配合部分不要求淬硬，工作部分采用局部淬火。4.2冲模工作零件的热处理冲模工作零件的毛坯通常采用退火，正火热处理，。目的主要是消除内应力，降低硬度以改善切削加工性能。冲模工作零件在精加工前要进行淬火和回火热处理，以提高其硬度和耐磨性。4.3冲模工作零件机械加工工艺过程4.3.1凸模加工工艺工程圆形凸模加工比较简单，热处理前毛坯经车削加工，配合面留适当磨削余量；热处理后，经外圆磨削而可以达到其技术要求。在加工中，可采用一次装夹或采用一定位基准安装加工的工艺措施来保证。其加工过工程为：下料锻造退火粗加工粗磨基准面画线工作面半精加工淬火、回火磨削修研4.3.2凹模加工工艺过程圆形凹模加工凹模加工属于孔系加工，除保证孔的尺寸和形状精度外，还要保证各型孔间的位置精度，可采用高精度坐标镗床加工非圆形凹模加工加工过程为：下料 锻造 退火 粗加工六面 粗磨基准面 画线 型孔半精加工 （型孔精加工） 淬火、回火 精磨4.4小结本章介绍了冲压工作零件的技术要求及模具零件的加工过程及加工工艺第五章 模具装配5.1冲模装配冲压模具的装配是按照设计要求、结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将模具零件连接或固定起来，达到一定的装配技术要求，并保证加工出合格冲压件的过程。对于冲裁模，既要保证零件的加工精度，也要保证装配技术要求，若装配不能保证均匀的冲裁间隙，会影响冲压件的质量及模具的使用、维修和寿命。在模具进行装配之前，要仔细研究设计图样，按照模具的结构和技术要求，确定合理的装配顺序及装配方法，选择合理的检测方法和测量工具。冲压模在使用时，上模座部分通过模柄安装在压力机的滑块上，是模具的活动部分。下模座部分被固定在压力机的工作台上，是模具的固定部分。模具工作时，活动部分和固定部分上的工作零件必须保证正确的相对位置，才能使模具正常工作。模具装配时，为了方便地将上、下两部分的工作零件调整到正确位置，并使凸模、凹模具有均匀的间隙，应正确安排上、下模的装配顺序。装配有模架的模具时，一般是先装配模架，再进行模具工作零件和其他结构零件的装配。上、下模的装配顺序应根据上模和下模上所安装的模具零件在装配和调整过程中所受限制的情况来决定。如果上模部分的模具零件在装配和调整时所受限制最大，则应先装上模部分，并以它为基准调整下模部分的零件，保证凸、凹模配合间隙均匀。反之，则应先装模具的下模部分，并以它为基准调整上模部分的零件。上、下模的装配顺序应根据模具的结构来决定。对于无导柱的模具，凸、凹模的配合间隙是在模具安装到压力机上时才进行调整，上、下模的配合可以分别进行。模具安装过程：1) 组件装配将模柄装配于上模座内并磨平端面；将拉深凸模装入凸模固定板内，作为凸模组