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内容简介：

济源职业技术学院毕业设计 I 摘 要 目前机械厂普遍采用线切割加工制造电器产品专用垫片的工艺，该生产工艺效率低，成本高；本文提出采用模具来生产垫片的新工艺，并针对某机械厂一规格垫片设计了级进模，该模具冲裁的设计难点主要是如何解决好零件中的小孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。 本文结合垫片的特点，通过采取给小凸模加保护套，在模具结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模，这样废料不落在模具表面便于工人操作；在模具制造过程中，为了提高凸模的韧性防止在使用过程中折断，采用 12 2采用真空热处理，硬度取 57 59 ；在装配过程中为了提高凸模的稳定性，凸模与凸模固定板的装配采用厌氧胶固定等措施，较好的解决了冲裁方案的确定、模具结构选择、压力机头的选择与校核、凸、凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、模架的确定及模具设计制造困难等问题。 目前该模具已经制造试冲完毕，交付工厂使用且已经制造出上万个垫片，零件尺寸精度比较高，效果良好，生产 效率提高 10 倍以上，成本降低 5 倍以上，完全符合要求。 关键词： 冲孔，落料，级进模 济源职业技术学院毕业设计 言 模具，是工 业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中， 60 80的零部件都依靠 模具成形 ，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为 “ 百业之母 ” 。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。 模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的 质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模 和 及汽车后桥齿轮 箱压铸模 及 其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 虽然如此，我国 的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距 ， 这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大 步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平 ， 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距 ，这说明我们 还有相当长的一段路要走，同时也要求我们模具设计人员在工作中要刻苦努力，不断创新，打造属于自己的品牌，所以需要我们更努力的去奋斗！ 济源职业技术学院毕业设计 3 目 录 摘 要 . I 前 言 . 垫片图纸及设计要求 . 错误 !未定义书签。 件图 . 错误 !未定义书签。 计要求 . 错误 !未定义书签。 2 冲压工艺及模具设计 . 错误 !未定义书签。 件冲裁工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 定冲压工艺方案 . 错误 !未定义书签。 具结构的确定 . 错误 !未定义书签。 样方案的确定及计算 . 错误 !未定义书签。 裁间隙的确定 . 错误 !未定义书签。 裁力和压力中心的计算 . 错误 !未定义书签。 作零件刃口尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 作零件结 构尺寸 . 错误 !未定义书签。 孔冲裁小凸模的设计 . 错误 !未定义书签。 3 模具材料的选用及其他零部件的设计 . 错误 !未定义书签。 进模的特点 . 错误 !未定义书签。 具材料的选用 . 错误 !未定义书签。 位零件的选择 . 错误 !未定义书签。 料、出件、导向方式的选择 . 错误 !未定义书签。 架的确定 . 错误 !未定义书签。 接与固定零件 . 错误 !未定义书签。 它模具零件结构尺寸列表 . 错误 !未定义书签。 压机的选择 . 错误 !未定义书签。 4 模具总装配图及零件加工工艺 . 错误 !未定义书签。 具总装配 . 错误 !未定义书签。 具零件加工工艺 . 错误 !未定义书签。 5 模具的装配和冲裁模具的试冲 . 错误 !未定义书签。 具的装配 . 错误 !未定义书签。 裁模具的试冲 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 济源职业技术学院毕业设计 4 济源职业技术学院 毕 业 设 计 题目 垫片导正销 定距 级进模设计 系别 机 电 系 专业 模具设计与制造 班级 模具 0501 班 姓名 郭大庆 学号 05030105 指 导 教 师 王小鹏 日期 2007 年 12 月 济源职业技术学院毕业设计 I 设计任务书 设计题目： 垫片导正销 定距 级进模设计 设计要求 ： 1. 垫片工艺性分析及冲裁方案的确定 2搭边值的确定 3压力中心的确定 4. 有关计算及模具设计 5. 模具制造工 艺编制与装配 设计进度要求 ： 第一周： 搜集资料和确定题目 第二周： 工艺分析及冲裁方案的确定 第三周： 主要设计计算 第四周： 结构设计 第五周： 模具的整体设计 第六周： 校核、 修改 论文 第七周： 上交论文，论文答辩 指导教师（签名）： 济源职业技术学院毕业设计 要 目前机械厂普遍采用线切割加工制造电器产品专用 垫片的工艺，该生 产工艺效率低，成本高； 本文提出采用模具来生产垫片的新工艺，并针对某机械厂一规格垫片设计了 级进模 ，该模具冲裁的设计难点主要是如何解决好零件 中的 小孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。 本文结合垫片的特点， 通过采取给小凸模加保护套， 在模具结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模，这样废料不落在模具表面便于工人操作；在模具制造过程中，为了提高凸模的韧性防止在使用过程中折断，采用 12 2采用真空热处理，硬度取 57 59 ；在装配过程中为了提高凸模的稳定性，凸模 与凸模固定板的装 配采用厌氧胶固定等措施， 较好的 解决了冲裁方案的确定、模具结构选择、压力机头的选择与校核、凸、凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、模架的确定 及模具设计制造困难 等问题。 目前 该模具已经制造试冲完毕，交付工厂使用且 已经制造出上万个垫片，零件 尺寸精度比较高， 效果良好，生产效率提高 10 倍以上，成本降低 5 倍以上 ， 完全符合要求。 关键词： 冲孔，落料， 级进模 济源职业技术学院毕业设计 言 模具，是工 业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中， 60 80的零部件都依靠 模具成形 ，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为 “ 百业之母 ” 。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。 模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产 部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模 和 及汽车后桥齿轮箱压铸模 及 其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 虽然如此，我国 的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距 ， 这些主要 表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到 国际水平 ， 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距 ，这说明我们 还有相当长的一段路要走，同时也要求我们模具设计人员在工作中要刻苦努力，不断创新，打造属于自己的品牌，所以需要我们更努力的去奋斗！ 济源职业技术学院毕业设计 I 目 录 摘 要 . 言 . 垫片图纸及设计要求 . 1 件图 . 1 计要求 . 1 2 冲压工艺及模具设计 . 2 件冲裁工艺性分析 . 2 定冲压工艺方案 . 2 具结构的确定 . 3 样方案的确定及计算 . 3 裁间隙的确定 . 6 裁力和压力中心的计算 . 6 作零件刃口尺寸计算 . 8 作零件结构尺寸 . 10 孔冲裁小凸模的设计 . 11 3 模具材料的选用及其他零部件的设计 . 13 进模的特点 . 13 具材料的选用 . 13 位零件的选择 . 15 料、出件、导向方式的选择 . 16 架的确定 . 17 接与固定零件 . 17 它模具零件结构尺寸列表 . 19 压机的选择 . 19 4 模具总装配图及零件加工工艺 . 21 具总装配 . 21 具零件加工工艺 . 23 5 模具的装配和冲裁模具的试冲 . 25 具的装配 . 25 裁模具的试冲 . 26 致 谢 . 29 参考文献 . 30 济源职业技术学院毕业设计 1 1 垫片图纸及 设计 要求 件图 图 件图 工件名称：垫片 生产批量：大批量 材 料： 材料厚度： 1 计 要求 1、 设计一副级进模，要求操作维修方便； 2、 冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料； 3、 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小； 4、 模具总寿命不低于 80 万冲次，刃 磨 一次寿命不低于 15000 冲次 ； 5、 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。 济源职业技术学院毕业设计 2 2 冲压工艺及模具设计 件冲裁工艺性分析 1. 材料 235Q 钢为优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。 2. 工件结构 如图 示，该零件结构形状简单对称，零件可分为冲孔落料两部分，故考虑采用 级进模冲压 成形。 3. 零件有 2 个 的小孔，小孔冲裁是本设计的一个难点。 4. 尺寸精度 （查极限测量 件中 属于。 5. 孔与孔，孔与边缘之间的距离也满足要求。 6. 结论 可以冲裁。 定冲压工艺方案 该零件包括落料和冲裁两个基本工序，可以用以下三个工艺方案 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产； 方案二：落料 冲孔复合冲压，采用复合模生产 ； 方案三：冲孔 落料连续冲压，采用级进模冲压。 方案一模具结构简单，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。 方案二只需一副 模具 ，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚 近凸、凹模许用最小壁厚 具强度较差，制造困难 且冲压后成品保留在 模具 上，在清理 模具 上的物料时会影响冲压速度，操作 不便 。方案三也只需一副 模具 ，生产效率高，操作方便 ， 工件精度也能满足要求 ，模具强度相对较高，寿命较长。 通过对上述三种方案分析比较，结合零件的设计 要求及现 有的冲床生产设备，第一种、第二种 方案不适 于采用。该件的冲压生产采用方案 三为佳，即采用冲孔 落料连续冲压的级进模。 济源职业技术学院毕业设计 3 具结构的确定 复合模的结构可分 为倒装式与正装式复合模两个，在选择模具结构时要根据冲压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。 正装式结构与倒装式结构比较： 正装式结构较适用于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求 较高的冲裁件，还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件， 但 由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面，每次冲裁工人必需先清理废料操作不便，而且正装式结构需要三套卸料、顶料装置，制造装配不便。倒装式不宜冲裁孔边距离 较 小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的 推 杆装置进行推件，卸件可靠，冲裁过程中的废料直接从模具下面 被推出，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。 本设计初步确定选择倒装式结构，这种结构操作、维修较方便。 样方案的确定及计算 排样原则 1. 提高材料利用率 对冲裁件来说，由于产量大，冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件总成本的 60%以上，材料利用率是一项很重要的经济指标。要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。结构废料是工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲压方式或与排样方式所决定的。因此要提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手， 设计出合理的排样方案，有时在不影响冲件使用性能的情况下 ,也可适当改变冲裁件的形状。 2. 为了使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度， 条料在冲裁过程中翻动要少 ,在材料利用率相同或相近时应尽可能选条料宽、进距小的排样方法。它还可减小板料切次数 ,节省剪裁备料时间。 3. 使模具结构简单、模具寿命较长。 4. 排样应保证冲裁件的质量、对于弯曲件的落料 ,在排料时还应考虑板料的纤维方向。 济源职业技术学院毕业设计 4 排样和板材方式的经济性分析 1. 排样是指冲件在条料，带料或板料上布置的方法。排样方法可分为有废料排样法和少 、 无废料排样法。 2. 根据零件的外形与尺寸来看 ，本零件最适合的排样方法为有废料排样发中的直排。 3. 排样时 ,冲件之间以及冲件与条料 侧 边之间留下的余料叫搭边，它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度 ,便于送材。 搭边值取决于以下因素： 1. 材料的硬度和厚度； 2. 排样的形式； 3. 条料的送料方法 (是否由于侧压板 )； 4. 挡料装置的形式 (包括挡料销 ,导料销和定距侧刃等形式 )。 (一 ) 搭边值的确定 查冲压模具设计与制造 定搭边值： 两工件间的 搭边 ：1 2a 件边缘搭边： (二 ) 送料步距的确定 送料步距 1 2 0 2 2 2S D a m m m m m m 式中 D 平行于送件方向的冲件宽度 步距为： 22(三 ) 条料宽度的确定 根据工件结构采用无侧压装置模具，因考虑到在送料过程中条料摆动量使 侧面搭边值减少 ， 为了补偿侧面搭边 值 减少，条料宽度应增加条料可能的摆动量。故按下式计算（冲压模具设计与制造 式 条料 宽度 00( 2 )B D a C 00 . 6( 4 0 2 1 0 5 ) 式中 D 条料宽度方向冲裁件最大尺寸 济源职业技术学院毕业设计 5 a 侧搭边值 条料宽度的单向（负向）偏差，查冲压模具设计与 制造 C 导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值查冲压模具设计与制造 5(四 ) 冲裁 面积的确定 22 3 / 4 1 4 7 / 2 2 6 4 884 2(五 ) 材料利用率的确定 一个步距内的材料利用率 为： / 1 0 0 %A B S 8 8 4 / 6 5 2 2 1 0 0 % 6 2 % 查 材标准，宜选 9 5 0 1 5 0 0m m m m 每条钢板条数1 1 5 0 0 / 6 5 2 3n （条） 每条板上工件数21 / ( 9 5 0 2 ) / 2 2 4 3n b a s （个） 式中 b 钢板宽度（即每条钢板长度） 950每条钢板上 总工件数12 2 3 4 3 9 8 9n n n 总个。则 板料利用率 2 / 1 0 0 %n A L B 总= 4 3 8 8 4 / 9 5 0 6 5 1 0 0 % 62% 即每张板材的材料利用率为 62% 根据设计计算确定后排样图如图 示 : 济源职业技术学院毕业设计 6 图 样图 裁间隙的确定 凸、凹模具之间的冲裁间隙是冲裁过程的重要工艺参数。它对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁 力、卸料力、推件力等都有较大的影响，因此确定冲裁间隙非常重要，但严格说来，不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙值。 一般冲裁间隙选取根据经验值来选用。电子、电器行业对制件断面质量和尺寸精度要求较高，一般选用较小间隙值。 查表模具设计 与制造 m a x 0 Z m m，m 计时初步选定间隙值为 裁力和压力中心的计算 平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（ N） 可按下式计算： F 式中： F 冲裁力 K 系数（一般取 济源职业技术学院毕业设计 7 L 冲裁件周长 t 材料厚度 材料抗剪强度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 t 冲裁件周长 80L 材料厚度 1t 材料抗剪强度 故 查下 表 得 ，料力、顶件力、推件力系数 材料及厚度 /卸K 推K 顶K 钢 小于等于 于 、铝合金 铜、黄铜 料力 推件力算式为： 0 . 0 5 3 1 2 0 0 1 5 6 0 F N 0 . 0 5 5 3 1 2 0 0 1 7 1 6n K F N 济源职业技术学院毕业设计 8 冲裁工艺总力总 2 0 0 1 5 6 0 1 7 1 6 3 4 4 7 6 F F N 总 压力中心 由于该工件结构对称，所以压力中心在零件中心上。 作零件刃口尺寸计算 在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算。 由零件图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔 、落料。外形6 0 0 m m m m 由落料获得， 2 8 . 5 0 . 1 5m m m m和 4 0 0 m m m 由冲孔同时获得，查下表得：m mmm a x 0 Z m m则 m a x m i n ( 0 . 1 4 0 . 1 ) 0 . 0 4Z Z m m m m 表 始双面间隙材料厚度/t 08、 10、 35 09345 40、 50 小间隙 源职业技术学院毕业设计 9 由公差表查得： 2 8 为 ，取 ； 2 20 为 ，取 。 设凸、凹模分别按 加工制造，则 冲孔： 0m i n()d x 0 0 . 0 1 6( 8 . 5 0 . 7 5 0 . 3 ) 0 0 68 5 m i n 0()d Z 0 . 0 2 40( 8 . 7 2 5 . 1 )0 408 5 落料： m a x 0() x 0 . 0 2 40( 6 0 0 . 5 0 . 3 ) 0 405 9 0m i n()t a Z 00 . 0 1 6( 5 9 . 8 5 0 . 1 ) 0 0 65 9 校核： m a x m i Z 0 . 0 1 6 0 . 0 2 4 0 . 1 4 0 . 1m m m m m m m m 0 0 m m m m （满足间隙公差条件） 济源职业技术学院毕业设计 10 孔距尺寸： 8/ ( 4 0 0 . 1 2 5 2 0 . 1 5 ) ( 4 0 0 . 0 3 7 5 ) 作零件结构尺寸 落料 凹模尺寸： 凹模厚度： ( 1 5 )H kb m m 0 . 4 6 0 2 4H m m 式中 k 系数，考虑板料厚度影响见 冲压模具设计与制造 4K 实取凹模厚度： 30凹壁厚度： (1 . 5 2 ) (1 2 ) 2 4 36 48 实取凹模壁厚： 35凹模板宽度 2B b c 6 0 2 3 5 130 实取 125凹模长度 L 取 95则凹模轮廓尺寸为 9 5 1 2 5 3 0m m m m m m。 将凹模板作成簿型形式并 凹模刃口形式选择：刃口强度较高，修模后刃口尺寸不变。 济源职业技术学院毕业设计 11 图 料凹模 孔冲裁小凸模的设计 该零件模具设计关健是如何解决 2 个小孔冲裁问题，由于这个问题可以使模具在冲裁中小 凸模容易断裂的问题就暴露出来，最后经过查阅大量资料基础上，经过对小凸模进行改进设计终于解决了这一难点。 （ 1） 小凸模试模前的设计： 冲孔凸模尺寸： 外径：由前面刃口尺寸计算得： 00 68 5 模长度：12L h h t 凸 40 24 1 65中 ：1h 凸模固定板厚度 t 板料厚度 2h 落料凹模厚度 济源职业技术学院毕业设计 12 （ 2） 试模具后改进设计： 因小凸模在试冲过程中易 断，模具寿命不能满足客户的要求，为了解决 这一难点，查阅了大量资料，冲压模具设计手册上推荐采用 冲小孔的保护措 施 ，经过分析后，我认为这种方案不适合 本模具设计所采用，因为该零件 体积较小，而孔较多，如果采取凸模加保护套措施，肯定要导致加工制造困难，为了解决这一难 点，我查阅了大量的资料，也想了很多方法，最终解决了这一难题。具体 做法如下： 采用台阶式凸模 ， 把小凸模设计成台阶式凸模形式， 台阶式凸模的优点： 1) 台阶凸模强度刚性较好，装配修模方便，其工作部分的尺寸由计算而得；与凸模固定板配合部分按过渡配合（76/m）制造；最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，另外这种结构冲小孔时稳定也好。 2) 推件块兼作小凸模导向。 为了提高小凸模的稳定性，增加刚度，可以把推件块设计好，使凸模与推件块之间按76/作凸模的导向，可使凸模的刚度大为增加。 3) 适当增加小凸模与凹模之间的间隙，把间隙由 加到 客户对模具寿命要求比较高，刃磨一次冲次达 15000 次以 上，如果间隙过小，会增加冲裁力，冲裁力增加也会使小凸模的强度受影响，为此我特意查阅了西安交通大学张娴如教授论文冲裁合理间隙的探讨（选自电子工艺技术 1981），张教授认为我们设计时所采用的间隙都取自手册，而手册上间隙值一般都取得较小，因此，在把所设计的零件控制在所符合的合理范围内，可以适当的提高间隙值，这样，削除了侧面摩擦引起的附加载荷，改善了细长凸模的稳定性，同时也会成倍的提高刃磨的冲 裁 次数，大大的提高模具寿命。 4) 对于小凸模为了提高小凸模的刚度和韧性，对小凸模的材料及热处理也作了改变，用 12 2并采用真空热处理取代传统的普通的热处理技术，因为在硬度的相同的情况下，用 12 2常用模具材料及热处理技术 1985，机械工业出版社） 。 济源职业技术学院毕业设计 13 3 模具材料的选用及其他零部件的设计 进模的特点 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。 级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个工件的成形是 在连续过程中逐步完成的。连续成形是工序集中的方法，可使切边、切口、切槽、冲孔、塑性成形、落料等多种工序 在一副模具上完成。根据冲压件的实际需要，按一定顺序安排了多个冲压工序进行连续加工。它不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完成，为高速自动冲压提供了有利条件。 级进模比单工序模生产效率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。 具材料的选用 冷冲模用钢应具 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。 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； 济源职业技术学院毕业设计 14 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。 综合各种材料进行比较及材料的用途查下 表可选择 冷冲模工作零件所用的钢材。 表 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 3中小批量生产的冲裁 。 裁件厚度 t 小于等于3形状复杂，或冲裁厚度 t 大于 3中小批量冲裁 。 求批量较大，使用寿命较长的冲裁模 。 要加热冲裁模 3 56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，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。 济源职业技术学院毕业设计 15 表 冲模辅助材料的选用 零件名称 选用材料 热处理 硬度 模座、下模座 4047、 5 模柄 凸模固定板、凸、凹模固定板 侧面导板 45 淬火 43 48 导柱 20 渗碳 1 58 62 导套 20 淬火 58 60 导正销、定位销 火 52 56 挡料销、挡料板 45 淬火 45 48 垫板、定位板 45、 火 4348 螺母、垫圈 固定螺栓、螺钉 45 销钉 45 淬火 45 48 顶杆、推杆 45 淬火 43 48 位零件的选择 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。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步 距）称为送料定距。对于块料或工序件的定位，基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。 属于送进导向的定位零件有导料销、导料板、侧压板等；属于送料定距的定位零件有用挡料销、导正销、侧刃等；属于块料或工序件的定位零件有定位销、定位板等。选择定位方式及定位零件时应根据坯料形式、模具结构、冲件精度和济源职业技术学院毕业设计 16 生产率的要求等。 级进模常采用导正销与挡料销配合使用进行定位，挡料销只起粗定位作用，导正销进行精定位。因此挡料销的位置必须保证导正销在导正过程中条料有少许活动的可能。使用导正销的目的是消除送 进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。冲裁中，导正销先进入已冲孔中，导正条料位置，保证孔与外形相对位置公差的要求。导正销只要用于级进模，其特点和适用范围见冲压模具设计与制造表 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。 综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为 1相对较薄，卸料力也比 较小，故可采用弹性卸料。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。 济源职业技术学院毕业设计 17 架的确定 根据标准规定，模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模模架；另一类是由弹压导板、下模座、导柱导套组成的导板模模架。导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精密等级分为 I 级和 。按导柱的 位置不同，又分为对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架等结构。 根据本付模具的设计精度要求及冲裁方案的设计，该模具采用滑动模架中的对角模架，精度选择为 I 级，这样可以更好保护小凸模的寿命，提高模具寿命。查 取滑动导向对角导柱 160 120 190标准模架一副。 接与固定零件 （ 1）模柄 中小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑快上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是：一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二 要与上模正确而可靠连接。凸缘模柄，用 3 4 个螺钉紧固于上模座，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用76/H 用于较大型的模具。模柄材料通常采用 ，其支撑面应垂直于模柄的轴线，根据所选模架，选取标准模柄 40 60 压入式模柄一个，配合76/H （ 2）固定板 将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。模具中最常见的是凸 模固定板，固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹 ，其平 面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合76/6/装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用 45 钢。根据以上资料分别选取凸模固定板和凸凹模固定板各一块，厚度为 20 40材料 ，配合76/ 济源职业技术学院毕业设计 18 （ 3）垫板 垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响凸模的正常工作。是否需要用垫板，可按下式校核： / /p F A 式中： p 凸模头部端面对模座的单位压 力 ()N ； /F 凸模承受的总压力 ()N ； A 凸模头部端面支承面积（ 2； 2 下模垫上模闭 4 5 1 0 6 5 3 0 5 0 2 198中： L 凸模长度， 65L ； H 凹模厚度， 0 ； 2h 凸模冲裁后进入凹模的深度， 2 。 如果头部端面上的单位压力 p 大于模座材料的许用压力时，就需要 加垫板；反之则不需要加垫板。选取垫板厚度 10材料 45 钢。 （ 4）螺钉与销钉 螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用 ，常用圆柱销钉、螺钉、销钉规格应根据冲压力大小、凹模厚度等确定。 根 据 装配 所需 选取内 六 角螺 钉 8 50M 4 根 , 8 30M 6 根，10 100M 4 根， 6 30M 3 根，销钉 8 60 2 根 10 100 2 根，材料均为 45 钢。 济源职业技术学院毕业设计 19 它模具零件结构尺寸列表 根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准 定其它模具模板尺寸列于下表： 表 具零件结构尺寸 序号 名称 长 宽 高 材料 数量 1 垫板 125 95 10 45 1 2 凹模固定板 125 95 24 8 3 卸料板 125 95 10 45 钢 1 4 凸凹模固定板 125 95 20 8 根据模具零件结构尺寸，查 取滑动 导 向对角导柱160 120 190标准模架一副。 压机的选择 根据总冲压力 115F ，模具闭合高度，冲床工作台尺寸等，并结合现有设备，选用 式双柱可倾冲床，起主要工艺参数如下： 公称压力： 250滑块行程： 65最大封闭高度： 270最大装模高度： 220济源职业技术学院毕业设计 20 连杆调节量： 55工作台尺寸（前后 左右）： 3 7 0 5 6 0m m m m 垫板尺寸（厚度 孔径）： 5 0 2 0 0mm 模柄空尺寸 ： 4 0 6 0m m m m 最大倾角： 30 模柄孔尺寸：直径 30d ，深度 55L 济源职业技术学院毕业设计 21 4 模具总装配图 及零件加工工艺 具总装配 通过 以上设计，可得到如下图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（ 3 个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。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。 条料送进时采用始用挡料销 7作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销 5，利用条料上 孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动， 用落料孔套在固定挡料销 6 上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销 5 再作精确定距。始用挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后 拉回约 完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到 具体装配图如下： 济源职业技术学院毕业设计 22 图 配图 1 2 3 冲孔凸模 4 落料凹模 5 导正销 6 固定挡料销 7 始用挡料销 8 固定螺钉 9 定位销 10 上模板 11 下模座 12 导柱 济源职业技术学院毕业设计 23 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 下 表 ： 表 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 66 20 35 2 热处理 退火 3 刨 刨 6 面， 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 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 济源职业技术学院毕业设计 24 8 热处理 按热处理工艺，淬火回火达到58 62 9 磨平面 精磨上、下平面 10 线切割 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 济源职业技术学院毕业设计 25 5 模具的装配和冲裁模具的试冲 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 下 表 ： 表 柄级进模的装配 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 7 的形孔中，并拧紧牢固 。 3 装配下模 (1)在下模座 1 上划中心线，按中心预装凹模 2、导料板 。 (2)在下模座 1、导料 3 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 1、导料板 3、凹模