数控专业毕业设计说明书 湖南-12型手扶拖拉机油箱落料模设计.doc

2010届毕业设计（论文） 材 料 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 刘 雨佳 指导教师： 崔晓利 职 称： 教 授 专 业： 数控技术 班 级： 数控0701班 学 号： 206070125 200 年 月材料清单1、毕业设计（论文）课题任务书2、指导教师评阅表3、答辩及最终成绩评定表4、毕业设计说明书5、附录材料2010届毕业设计（论文）课题任务书系： 机械工程系 专业： 数控技术 指导教师崔晓利学生姓名刘雨佳课题名称湖南-12型手扶拖拉机油箱落料模设计内容及任务拟达到的要求或技术指标进度安排起止日期工作内容备注2010.42010.52010.42010.52010.42010.52010.5.62010.5.19布置任务，收集资料、方案设计设计计算结构设计和绘图编制工艺、编写毕业设计说明书时间1周时间1周时间3周时间2周主要参考资料郑家贤 冲压工艺与模具设计实用技术M 北京：机械工艺出版社冲模设计手册编写组 冲模设计手册M 北京：机械工艺出版社，1999.刘心治 冷冲压工艺及模具设计M 重庆：重庆大学出版社，1995.卢险峰 冲压工艺模具学M 北京：机械工艺出版社，1997.周大隽 冲模结构设计要领与范例M 北京：机械工艺出版社.2005.中国工程机械学会锻压学会 锻压手册M 北京：机械工艺出版社.钟毓斌 冷冲压工艺及模具设计M 北京：机械工艺出版社.2002.彭建声 简明模具工实用设计手册M 北京：机械工艺出版社.2004.模具制造手册编委会 模具制造手册。M 北京：机械工艺出版社.1992.教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日湖南工学院2010届毕业设计（论文）指导教师评阅表系： 学生姓名刘雨佳学 号206070125班 级数控0701专 业数控技术指导教师姓名崔晓利课题名称湖南-12型手扶拖拉机油箱落料模设计评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩：是 否指导教师评定成绩分值：指导教师签字： 年 月 日湖南工学院2010届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评 定 表系（公章）： 学生姓名刘雨佳学号206070125班级数控0701答辩日期课题名称湖南-12型手扶拖拉机油箱落料模设计指导教师崔晓利成 绩 评 定分值评 定小计教师1教师2教师3教师4教师5课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合 计100答 辩 评 分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 40指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 60最终评定成绩： 分数： 等级：答辩委员会主任签名： 年 月 日说明：最终评定成绩a+b，两个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的10左右。 20 届毕业设计说明书 题 目 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 刘 雨 佳 指导教师： 崔晓利 职称 教授 专 业： 数 控 技 术 班 级： 数控0701 完成时间： 2010.5 摘要冷冲压模具在实际生活中应用广泛。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。本文对冷冲压技术的分类，特点及发展方向做了简略概述；论述了冷冲压材料展开面计算，基本模具结构与运动过程及其设计原理；对拖拉机油箱模具进行了设计，并且从零件工艺性出发，确定优化排料方案，从整体上进行模具的机构设计，并详细对冲模零件结构进行合理分析。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温条件下对坯件进行冲压成型，生产效率提高，经济效益显著。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。关键字：冲压；模具；机械；制造；模具设计ABSTRACTCold blunt press a molding tool in the real life application extensive.Along with nowadays science and technology of development, industry produce medium molding tool of usage have already more and more caused people of value, but drive a great deal of apply to industry produce medium.This text rightness is cold blunt press technique of classification, characteristics and development the direction was Chien to slightly and all say;Discuss cold blunt press material to launch the noodles calculation, basic molding tool structure and sport process and it design principle;Carried on design to the tractor fuel tank molding tool, and set out from the spare parts craft, assurance excellent turn row to anticipate a project, from whole top carry on the organization of molding tool design, and detailed rightness blunt mold spare parts the structure carry on reasonable analysis.Blunt press a molding tool of design full make use of machine pressure the effect characteristics of the machine, carry on to the Pi piece under the indoor temperature condition blunt press to model, produce efficiency exaltation, economy the performance show Zhao.This text introduction of molding tool solid example structure simple practical, usage convenience credibility, rightness similar work piece of large quantity quantity produce have certain of reference function.Key words: blunt press; molding tool; machine; manufacturing; molding tool design目录1前言92零件的工艺性102.1原始资料102.2零件材料及其冲压工艺性的分析112.3确定工艺方案和模具形式133 主要工艺参数的计算143.1 落料尺寸的计算143.2确定排样方案163.3落料过程193.4冲压设备的选择203.5确定压力中心214模具整体设计214.1 模具结构的设计214.2 模具的闭合高度234.3 模具工作部分尺寸及公差的计算235冲模主要零件的设计245.1落料凹模的设计245.2冲模的导向装置275.3 卸料装置305.4 推件装置的设计316. 其它冲模零件设计326.1 模柄的类型及选择326.2凸模固定板336.3垫板346.4紧固件346.5定位销347模具的装配347.1冲裁模的装配347.2凸凹模间隙的调整358 具体零件的工艺方案359参考文献3810致谢401 前言模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。冲压作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，尤其是在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性好，一般情况下，可以直接满足装配和使用要求。此外，在冲压加工过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以，冲压件具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。冲压加工是一种高生产率的加工方法，如汽车车身等大型零件没分钟可生产几件，而小零件的高速冲压则没分钟可生产千件以上。由于冲压加工的毛胚是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此较易实现机械化和自动化，比较适宜配置机器人而实现无人化生产。当然，冲压加工与其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如：冲模的结构比较复杂，模具价格又偏高。因此，对小批量、多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算。目前为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨脂橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用组合冲模、钢皮模等，同时也进行冲压加工中心等新设备与工艺的研究。采用冲压与焊接或胶合等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便，成本更易降低，这是制造复杂形状结构的发展方向之一。冲压工艺，模具以及冲压设备等正在随着科学技术的发展而不断发展，从总体来说，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为以下几个方面：1、 冲压成形工艺与理论研究近年来，冲压成形工艺有很多新的发展，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。冲压件的成形精度日益精确，生产率也有了极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工艺（CAE），冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟和分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛胚设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛胚进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程和智能化的发展道路。2 冲压工艺的分类及应用生产中为满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，冲压加工的方法是多种多样的。但是概括起来可以分为分离工序与成形工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等，目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离。成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、缩口等，目的是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的制件形状。冲压工艺在国民经济各个领域广泛应用。例如航空航天、机械、电子信息、交通、兵器、日用电器及轻工等产业都有冲压加工。不但产业界广泛用到它，而且每一个人每天都直接与冲压产品发生联系。冲压可制造钟表及仪器的小零件，也可制造汽车、拖拉机的大型覆盖件。冲压材料可使用黑色金属、有色金属以及某些非金属材料。冲压也存在一些缺点，主要表现在冲压加工时的噪声、振动两种公害。这些问题并不完全是冲压工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备落后所造成的。随着科学技术的进步，这两种公害一定会得到解决。3 冲模CAD/CAM我国在冲压模具的CAD/CAM方面取得了重大发展。上海交通大学在80年代初期开始了大规模的CAD/CAM研究开发工作，采用交互式设计方法进行条料排样，模具结构及零件设计方面采用了典型结构及标准零件的自动调用和交互设计相结合的方法，开发了智能化数据库，储存了各种冲模的典型结构、标准零件、设计经验、设计方法和步骤，并向用户开放，目前在上海交通大学已建立了模具CAD/CAM国家工程中心。国内其他高校、研究所和大型企业在冲模CAD/CAM方面也进行了许多探索和实践，并获得了众多可喜的成果。最后，关于冲模的破损机理与寿命分析，以及新型模具材料方面，近年来也有不少新的进展。2 零件的工艺性2.1原始资料图1.1所示为拖拉机油箱上箱体油箱零件图，材料为8号钢，厚度为t=1.5mm,大批量生产。1.1拖拉机油箱上箱体图2.2 零件材料及其冲压工艺性的分析2.2.1 零件材料的分析冷冲压模具包括冲裁，弯曲，拉伸，成型等各种单工序模和这些基本工序组成的复合模，级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌握材料的一些力学性能，以便设计。现将拖拉机油箱为8号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：（1） 应力：材料单位面积上所受的内力，单位是N/mm,用Pa表示。10Pa=1MPa;1MPa=1N/mm;10Pa=1GPa.（2） 屈服点s：材料开始产生塑性变形时的应力值，单位是N/mm。弯曲，拉伸成形等工序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取s= 206MPa.（3） 抗拉强度b：材料受到拉伸作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。b=294432MPa。（4） 抗剪强度b:材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。取b=255333MPa。（5） 弹性模量E：材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要的力较大。E=18610MPa.（6） 屈服比s/b：是材料的屈服强度与抗拉强度的比值，其值越小，表示材料的塑性变形区越大，在拉伸工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。（7） 伸长率：在材料的性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量与原长度的比为伸长率。其数值用%表示，其数值越大表示材料的塑性越好，经查表可得，材料为8号钢的伸长率为=32%。综上所述，对拖拉机油箱零件材料8号钢的力学性能的分析，主要是为了便于模具设计的参数的计算，故在后续的模具设计中各参数的计算均以上面的所取数值进行计算。 2.2.2零件工艺性的分析 由于零件的主要工艺包括落料，拉伸，切边等过程，所以分及部分完成。对于第一道工序落料而言，要求计算其原材料的展开面积，以及总工艺的分析。按照要求油箱的上下箱体都要求用08号冷轧钢板来冲压完成，并且要求冲裁件表面要光滑，无裂纹，无皱褶等缺陷。以及工艺过程中的去毛刺和锐边。用 08F来完成的冲裁材料。 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料-冲压加工工序-必要的辅助工序-质量检测-组合包装的过程，但分析工艺性又不尽相同。即使是同一个零件，由于生产单位的生产条件，工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的含义的也不完全一样。这里 我们重点分析零件的结构工艺性。 该零件为箱体，结构简单，但是形状不规则，需要多次拉伸，是典型的拉伸件。在拉伸过程中要注意控制拉伸的程度，加工时，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑一下几点：（1） 拉伸件圆角半径：拉伸件的圆角半径要适合，应尽量大些，以便于成型和减少拉伸次数，避免在拉伸过程中出现失稳现象即拉裂。拉伸件底与壁的圆角半径应满足rt,R2t,r3t(如图所示)，而在此设计中圆角半径都满足要求。1.2拉伸件的圆角半径图示（2） 考虑拉伸件厚度不均匀的现象：在拉伸过程中，一般为不变薄拉伸，从理论是上分析是不符合的，在拉伸过程中壁厚应有少量的变化，如果在拉伸件精度要求不高时，一般可以忽略不计，而在此设计中我们应考虑壁厚的不均匀现象问题，加工出符合图样要求的零件。综上所述，油箱由平板毛坯冲压成型应包括的基本工序有：冲裁（落料），冲孔，拉延，切边等，由于是多道工序，多套模具成型，还要特别注意各工序间的定位。2.3确定工艺方案和模具形式在冲压分析基础上，找出工艺与模具的特点与难点，根据实际情况提出各种冲压的工艺方案，内容包括工序性质，工序数目，工序顺序及组合方式等，有时同一个零件也有可能有不同的 工艺方案，通过每种工艺方案的优缺点，应从产品的质量生产率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低，生产成本，操作方便与安全程度等方面综合分析，比较，确定最适合现有生产条件的最优方案，故在一定的条件下，以最简单的方法，最快的速度，最少的 劳动量，最少的费用，可靠的加工出符合图样各项要求的零件，在保证加工质量的情况下，选择最经济合理的工艺方案。确定工艺方案及模具的形式：1. 根据对冲压零件的形状，尺寸，精度及表面质量要求的结果分析，确定冲压所需要的工序，如落料，拉伸，切边等。2. 根据初步的工艺计算，确定工艺数目，如冲压次数，拉伸次数等。3. 根据各个工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。一般可按照下列原则进行：1）、对冲带孔或有缺口的冲裁件，如选用简单模，一般先落料，再冲孔或切边，使用级进模，则先冲孔或切边后落料。2）、对于到孔的拉伸件，一般先拉伸，后冲孔，但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时，也可先冲孔后拉伸。3）、对于形状复杂的拉伸件，为便于材料变形和流动，应先形成内部形状，再拉伸 外部形状。4）、整形或校平工序，应在冲压件基本成型后进行。4.根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具；小批量生产用单工序简单模。 由于 油箱冲压成型需要多个工序完成，因此选择合理的工艺方案十分重要，考虑到生产批量大，应在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率，降低生产成本。要提高生产成本，应该尽量选择合理的工艺方案，选择复合能复合的工序，但复合程度太高，模具的结构复杂，安装调试困难，模具成本高，同时可能降低模具的强度，缩短模具寿命。根据零件形状确定冲压工序类型选择工序顺序，冲压该零件的工序有落料、拉伸、切边。工序的组合方案及比较 方案一：1）落料； 2）拉延； 3）切边； 方案二：1)落料与拉伸复合； 2）切边； 方案三：1）落料； 2）拉伸与切边复合。 方案四：落料，拉伸与切边复合。方案一：复合程度低，模具结构简单，安装，调试容易，但生产道次多，效率低，不适合大批量生产。故很少使用。方案二：将落料与拉伸复合，工序少，生产效率较高，但模具结构复杂，安装调试难于控制，同时模具强度低。方案三：也有方案二的问题。方案四：复合程度高，模具结构复杂，安装调试困难，模具成本提高，同时可能降低模具强度，缩短模具寿命。根据以上四个冲压工艺方案的比较，四种方案各有优缺点，由于我们把油箱分开成3部分来做，我负责完成上下箱体落料模。故选用方案一。3 主要工艺参数的计算3.1 落料尺寸的计算由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使残存的方向性，反映到拉伸过程中，就使盒形拉伸件的口部形成明显的宊耳。此外，如果板料本身的金属结构组织不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲压件口高低不齐现象，因此就必须在拉伸厚度的零件口和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必须加上修边余量后再进行展开尺寸的计算。在拉伸时，虽然拉伸件的各个部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化还是不会很大，在设计工艺过程中 ，可以不考虑毛坯厚度的变化。在盒形拉伸件时，正确的确定坯料的尺寸和形状很重要，它不紧关系到节约原材料，而且关系到 拉伸时的变形和零件的质量。坯料形状及尺寸不合适，将进一步增大毛坯周边变形的不均匀程度，影响拉伸工作的顺利进行，并影响盒形的质量。口部要求不高的低盒形件，拉伸后可以不切边。口部要求较高的盒形件一般都要求切边。根据零件要求取修边值为7.2mm。差表5-17冷冲压工艺及模具设计 盒形件坯料形状和尺寸的初步确定方法与盒形件的r/H,B/H两个 尺寸参数有关，因为这两个参数对圆角部分的材料向直角边转移的时候影响极大。油箱体属于多次拉伸件，根据油箱零件尺寸，其坯料按照多次拉伸的高矩形件计算。这种零件可以看成是由宽度B，长度L-B的槽型所组成。坯料的外形由两种：一种是椭圆形的坯料，另一种是长圆形的坯料。因为长圆形的坯料落料模比椭圆形的坯料落料模容易制造，所以选用长圆形的坯料尺寸进行计算：=D+(L-B)R=0.5D为边长为B的高正方形件坯料直径当=r时 当r时 油箱零件图可知：r=20, =42,H=90mm,L=378mm 当B=240mm时得：=528mm =396mm R=198mm 当B=250mm时得：=530.5mm =406mm R=203mm 当B=250mm时得：=539mm =513mm R=256.5mm由于油箱的是不规则的，按照规则盒形体坯料展开计算公式，并不能计算出精确的尺寸，只能初步确定。实际生产加工中需要经过多次试模后才能得出坯料的尺寸并定型。 经过在车间多次试验模具测试，最终定出坯料的基本尺寸为：=550mm =476mm R=238mm3.2确定排样方案3.2.1确定排样，裁板方案 用面积的百分比来衡量排样的合理性指标。同时属于工艺肥料的搭边对冲压工艺也有狠打的作用。冲裁件在板料或调料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的目的在于减少材料的消耗，降低零件成本，提高生产率，延长模具寿命。对冲裁件来说，一般材料占零件总成本60%以上，可见材料利用率是一个重要的经济指标。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，是具体衡量排样合理性的指标。排样时，工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用主要是补偿定位误差，保证冲出合格的零件。搭边还可以保证条料有一定刚度，利于送料。搭边值需要合理确定。搭边值过大，则材料利用率降低，增加零件成本，浪费材料。搭边值过小，在冲裁中会将材料拉断，使零件产生毛刺，严重时会将拉断的材料挤入凸模与凹模间隙之中，损坏模具刃口。降低模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： (1)材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些。软材料、脆性材料的搭边值要大一些。(2)零件的形状与尺寸 冲裁件的尺寸大小或有尖凸的复杂形状，搭边值要取大一些。(3)材料厚度材料越厚所取的搭边值相应大些通常，搭边的 作用是为了补送料的定位误差，防止由于条料的宽度误差，送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持一定的刚度，保证条料的顺利进行，提高了生产率。搭边值的大小要合适选取。根据此零件的尺寸查表19.1-18，冷冲压模具设计取搭边值为 a=1.2mm进距方向 =1.0mm于是有： 进距=476+1.0=477.0mm 条料宽度=550+2*1.2=552.4 mm板料规格拟用1.5mm2800mm4300mm热轧钢板（表18.3-24，冷冲压模具设计）。由于毛坯面积和纵裁的领用率相同，送料方便考虑，我们可以采用横裁。裁板条数 =5条余38mm每条个数 =（4300-1.0）/4447.0=9个余7.0mm每版总个数 n=*=5*9=453.2.2材料利用率 采用条料冲裁多个零件的材料利用率，可按下式计算： 材料利用率；单只冲裁件的实际面积，mm2；n该条料上所能冲制出的冲裁件个数；L条料（带料或板料）的长度,mm；B条料（带料或板料）的宽度,mm。值越大，说明废料越少，材料利用率越高。依据（P203，冷冲压工艺与模具设计实用手则）=(+74)n/2800*430079%其排样如图2.1所示：3.3落料过程（1）落料力 平刃凸模落料里的计算公式：P=kLtb依据（P175, 冷冲压工艺与模具设计实用手则）式中 P - 冲裁力（N） L - 冲件的周边长度（mm） t - 板料厚度（mm） b 材料的抗拉强度（MPa） k 修正系数。它与冲裁间隙，冲件形状，冲裁速度，板料厚度，润滑情况等多种因数有关。其影响范围的最小值和最大值在（1.01.3）P的范围内，一般K取为1.25或1.3. 在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度b的0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料的抗拉强度b的80%。即=0.8b 因此，该冲裁件的落料力的计算公式为 =1.3*0.8*(2R+74*2)t*b =1.30.8(23.14238+148)1.5324 830256N(2)卸料力冲裁结束后，由于材料的弹性变形及摩擦的存在，将使带孔部分的板料紧箍在凸模上，而冲落部分的材料紧卡在凹模里。为了继续下一步的冲裁工作，必须将箍在凸模上的板料卸下，将卡在凹模里的材料推出，所以，从凸模上卸下紧箍着的板料这个过程叫卸料，所需的力叫卸料力=*F式中 F-冲裁力（N） -卸料力系数，查表 =33210N（3）顶件力将卡在凹模中的板料逆着冲裁方向顶出时叫顶件，所需力叫顶件力。顶件力用表示=*F式中 -顶件力系数，查表 =49815N推件力、顶件力、卸料力系数表3.4冲压设备的选择 为了安全起见，防止设备的超载，对于冲裁工序，压力机的公称压力P应大于或等于冲裁是的总压力的1.11.3倍。即： P(1.11.3)=+取 P=1.3 P=1.3913281=1187KN所以选用吨位1600KN以上的压力机，考虑拉伸行程的比较打，选定压力机还应参考压力机说明书所给出的许可工作负荷曲线。参照书冷冲压模具设计与制造技术表2-5可选取公称压力1600KN的开式压力机，该压力机与模具设计的有关参数为下表： 名称 量值 公称压力（10KN） 160发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 12 固定行程/mm 160滑块行程 调节行程/mm 20标准行程次数（不小于）/(次/min)40 固定台和可倾/mm450最大闭合高度 活动台位置 最低/mm- 最高/mm-闭合高度调节量/mm130 滑块中心到机身的距离/mm480工作台尺寸左右/mm1400前后/mm900工作台孔尺寸左右/mm700前后/mm400直径/mm530立柱间距离(不小于)/mm700模柄孔尺寸7080工作台板厚/mm1303.5确定压力中心模具的 压力中心，就是冲裁合力的作用点。确定冲模压力中心的目的，在于确定模柄的位置。压力机中心必须与模柄轴线重合，否则冲才是会产生偏心冲击，形成偏心载荷，使冲裁间隙产生波动，冲模刃口磨损不均，影响冲裁质量和冲模寿命，还会使冲模和设备的导向部分造成不均匀的磨损。本次落料毛坯为中心对称的图形，所以其几何中心就是其压力中心。4 模具整体设计4.1 模具结构的设计如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。现在对落料模设计步骤如下：模具结构如下图3.1所示图3.1 落料模1卸料板，2卸料橡皮，3卸料螺钉，4凸模(1),5,6螺钉，7模柄，8圆柱销，9凸模(2)，10凸模安装板，11，12圆柱销，13导柱，14导套，15上模座，16螺钉，17凹模，18螺钉，19下模座，20限位螺钉，21顶件板，22顶件橡皮 ，27凹模安装板，26，28圆柱销当压力机的闭合高度不够时，对模具可做如下改动：将模柄11换成凸缘式模柄;如果闭合高度任然不够，可去掉固定板，将凸模直接嵌入下模座上。该模具采用了中间导柱模架进行导向，这是为了保证均匀的冲裁间隙，提高模具 的刃口寿命，并使模具的调试简单化。因此兼有冲裁加工的拉伸模都采用模架进行导向。落料，拉伸成型复合模比单工序模可以提高生产效率，但模具复杂，装配难度也较大。由于计算拉伸件的尺寸不一定准确，常需要经过调试模具修正。因此应在拉伸件毛坯在单工序模具生产验证过后，为提高生产效率，才设计落料，拉伸成型复合模。对于较小的拉伸件，从安全考虑，新设计拉伸模也可以取落料，拉伸，成型复合模的方案。在变形程度许可的条件下，可适当加大毛坯的尺寸，以提高模具的可靠性。对于非圆形的拉伸件，新设计的模具不宜采用落料，拉伸成型复合模的方案，因为其毛坯计算的可靠性更差。除非工件的变形程度较小，允许将毛坯的尺寸加大，才能考虑设计落料，拉伸成型复合模。4.2 模具的闭合高度根据以上模具的结构图可知，模具的闭合高度为： =下模座厚度+上模座厚度+凸凹模高度+凸凹模安装板高度凸模嵌入凹模的深度=80+70+49+55+30+36-1=319mm查所选设备的参数；由于本次设计的模具形状很大，压力机的最大闭合高度和最小闭合高度可以自由选择，一般模具的装模高度应满足下式要求：-5+104.3 模具工作部分尺寸及公差的计算 有模具结构图便知，该模具工作部分尺寸及其公差计算，主要包括凸凹模刃口尺寸及公差计算。4.3.1落料凸凹模的刃口及其公差的计算：冲裁模具刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模具刃口尺寸是指冲头与凹模的直径尺寸。由于剪切面是工具的侧面与材料结束并挤光而得到的平滑面，所以裸聊间的外直径尺寸应等于凹模的内径尺寸。模具量刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件的精度要求，决定第一件为基准件，把间隙取在另一件上。故落料件以凹模为基准。模具 工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度高则制造困难，成本高。太低则可能生产出不合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度而定。这样才会经济性好。一般模具的精度要比工件的精度高两个等级。对于圆形件或简单形状的冲裁件，其凸凹模刃口的计算如下：依据冲压工艺模具学式中 -落料凸模直径（mm） -落料凹模直径（mm） D工件外径的公称尺寸（mm） 冲裁工件要求公差 X系数，为避免多数冲裁件都偏向极限尺寸，此处可取0.5 ，-凸凹模制造偏差，查表可知为+0.040，-0.030（表2-7，冷冲模设计）-实际间隙最小值，可通过查表1-2，冷冲压工艺模具学选取2=0.2402=0.132所落下的料（即为落下的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14级选取极限偏差，故落料件的尺寸取为，还还必须满足下列公式可取=2，=2依据冷冲压工艺模具学，有0.030+0.040=0.0700.240-0.132所以满足条件。 =5 冲模主要零件的设计5.1落料凹模的设计5.1.1凹模的尺寸计算 凹模工作部分的尺寸计算，参见前面的主要工艺参数的计算。其他部分结构尺寸计算如下：（1） 凹模壁厚C凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸 ，即长度与宽度（LB）。故在设计过程中应选用合适的凹模壁厚C。凹模壁厚C主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹模强度和刚度，在选择凹模壁厚时，还应注意以下几点：工件落料时取表中较小值，反之取较大值；型孔为圆弧时取较小值，为直边时取较中值，尖角时取较大值；当设计标准模具或虽然设计非标模具，但凹模板毛坯需要外购时，应将计算的凹模尺寸LB按照模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正，取较大规格的尺寸。所以根据以上的要求查表9-6得，板料厚度为1.5mm的凹模壁厚为75mm。（2） 凹模厚度H 凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般不应该小于10mm，特别小型的模具可取8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应增大。整体凹模板的厚度可按如下的经验公式估算：H=K1K2式中 F冲裁力，前面计算F=2020000N； K1凹模材料修正系数，合金工具钢K1=1，碳素工具钢K1=1.3；该凹模的材料为T12，故取K1=1.3； K2凹模刃口周边长度修正值系数，见表2-18 凹模厚度按刃口长度修正系数K2可得 ：K2=1.6；代入数值可得：H=1.31.37（0.11187000）=87.5mm显然按照这个经验公式计算得到的值有点偏大，采用下面的这个经验公式凹模轮廓尺寸计算如下：凹模的高度 H=kb查表得K=0.15.b为落料时的最大外形尺寸H=kb=0.15550=82.5（mm）取H=55(mm) 在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了凹模的尺寸，这个外形尺寸，还须向国家标准靠拢。由凹模壁厚C=75mm；凹模厚度H=55mm可知，凹模长L=550+275=700mm凹模宽度B=476+275=626mm凹模板外形尺寸：LBh=710636365.1.2 凹模的结构形式当冲裁形状复杂，公差等级高，尺寸大或尺寸较小的零件时，可以采用镶拼式凹模。对于本零件的冲裁其尺寸很大，故采用镶拼式凹模结构入下图所示：4.1落料凹模结构示意图凹模的固定方法用螺钉固定，具体固定方法件装配图。5.1.2镶拼式凹模的应用凹模采用镶拼式结构后，因为要解决拼块的装配固定问题，会使模具结构复杂，但加工却容易很多。大型凹模采用镶拼式结构。主要为了解决毛坯锻造与热处理的困难，并可以节省工具钢。拼合面设计的一般原则：1.直线与直线相交的拼合面应从顶角处分开。2.直线与圆弧相切的拼合面不应在切点处，而应在距切点35mm的直线段，大型模具可增至10mm。3.大型凹模的长直线段应分为几段，使每一拼块的体积大小相差不大，为锻造和热处理创造条件。拼合面应与刃口垂直，拼合面的长度不宜过大，一般取1220mm，以便减少精加工面。4.在凹凸模具均为品和结构时，两者的拼合面不应重合，而应错开35mm。5.在拼合面处，拼块之间应竟可能以凸台与凹槽相匹配或以台肩相互搭接。6.对于拼块式多形孔凹模，主要依靠修模拼合面来保证孔距精度。镶拼式凹模的固定方法：1.对于径向分块的镶拼式凹模，可用具有一定过盈量的外套与拼块凹模之间留38mm的间隙。2.将全部凹模拼块都镶嵌入基础板内。3.对于大型拼块凹模，一般采用单独固定每个拼块的方法。5.2冲模的导向装置 冲模工作时，除了由压力机滑块对上模与下模进行导向以外，还可以单独设置装置进行导向，其主要作用如下：1. 模具在压力机上安装调整比较方便。2. 冲制的工件质量稳定，冲裁间隙始终保持一致而不宜发生变化，因此 工件由较好的互换性。3. 冲模不易损坏，故模具的寿命比无导向冲模高。5.2.1无导向冲裁(1) 无导向冲裁的条件无导向冲裁是指冲裁模具本身无导向装置。冲裁时，压力机滑块的导向精度，即滑块横向偏摆的最大距离将直接影响冲裁间隙的均匀程度。条件：在 凹模凸模单面间隙调整均匀的条件下，其值应小于压力机滑块的导向精度。如果从保证冲裁断面的质量考虑，则单面冲裁间隙允许的波动值，应不小于压力机滑块的导向精度。（2）无导向冲裁的应用 无导向冲裁的优点是结构简单，装配容易，成本降低。其缺点是冲裁过程中冲裁间隙的波动将造成工件的质量不稳定，精度较低，并加速模具刃口的磨损，调模间隙不