7.00t轮辐的模具毕业设计说明书

摘要本毕业设计的课题来源于机械制造有限公司提出产品要求的题目，主要任务是设计生产700T轮辐的模具。本设计主要围绕冲压模具设计展开，设计宗旨为降低生产成本，提高生产效率，提高模具寿命，而且要求操作方便，维修简单。本文设计的冲压模具采用单工序冲裁模，按照分配任务主要完成轮辐边孔的冲裁设计。此工序利用冷冲压技术可以达到高的加工要求获得良好的经济性。根据生产要求，采用手工送料方式以毛坯的中心孔用定位销定位。为了便于操作降低模具成本采用弹性卸料方式冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。本文对零件加工工艺进行力详细的分析，对模具的工作零件进行力必要的设计计算，特别是刃口，及冲裁间隙分析计算、选择。根据要求，对辅助零件标准化选择。最后加工出的模具能达到企业的要求。关键词模具；冲裁；冲裁间隙；ABSTRACTTHEDESIGNOFTHESUBJECTFROMDAYEMANUFACTURETHELIMITEDCOMPANYPRODUCTREQUIREMENTS,MAINTASKISTODESIGNPRODUCTION700TSPOKESMOULDTHEMAINCONTENTSOFTHISDESIGNISABOUTTHEDESIGNOFTHESTAMPINGDIES,ITSAIMATLOWERTHEPRODUCTIONCOST,INCREASINGPRODUCTIONEFFICIENCY,LIFTTHEMOLDINGTOOLLIFESPANANDREQUESTFOROPERATECONVENIENCE,FIXBRIEFLYANDEASILYTHISPAPERDESIGNSTHESTAMPINGMOULDADOPTSSINGLEPROCEDUREPUNCHDIE,ACCORDINGTOTHEDISTRIBUTIONOFTHEMAINTASKOFTHECUTTINGEDGEOFTHEHOLETHISPROCESSUSINGCOLDSTAMPINGTECHNOLOGYCANACHIEVEHIGHPROCESSINGREQUIREMENTSTOOBTAINGOODECONOMYACCORDINGTOTHEPRODUCTIONREQUIREMENTS,MANUALLYFEEDONTHEEDGEWITHPOSITIONINGPINBLANKINORDERTOFACILITATEOPERATIONSUSINGELASTICMOULDCOSTREDUCEDISCHARGINGMODESTAMPINGANDWASTEFROMTHEPUNCHDIRECTLYUNDERTHEPUSHOFDIESTHEHOLEUNDERAWAYOUTTHISPAPERPARTSPROCESSINGTECHNOLOGYFORCE,ADETAILEDANALYSISOFTHEWORKINGPARTSOFMOLDDESIGNANDCALCULATIONOFTHENECESSARYFORCE,ESPECIALLYTHEBLADE,ANDTHECUTTINGCLEARANCEANALYSISANDCALCULATION,THECHOICEACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFAUXILIARYPARTS,STANDARDIZATIONOFCHOICEFINALLYTHEMOULDPROCESSINGCANACHIEVEBUSINESSREQUIREMENTSKEYWORDSDIE,CUTTING,CUTTINGCLEARANCE,目录摘要IABSTRACTII绪论1第1章模具冲压理论基础411塑性变形理论基础4111塑性变形的基本概念4112金属的屈服条件5113金属塑性变形时的应力应变关系612冲压材料713冲压变形时板材变形区受力情况分析914模具零件加工12141模具零件加工方法12142模具零件的毛坯选择13143模具零件的机械加工14144模具零件常用精加工方法比较15第2章冲压工艺分析1721零件分析17211材料17212零件结构17213尺寸精度1822工艺方案分析1923工艺方案确定及个人任务20第3章冲压模具总体结构设计2231模具类型2232操作与定位方式2233卸料与出件方式2234模架类型及精度2235模具总装图22第4章模具设计工艺计算2441冲压力分析计算24411冲压力计算24412压力中心2642工作零件刃口尺寸计算26421凸凹模的间隙选择26422刃口尺寸计算2943零件结构尺寸32431凹模设计32432凸凹模长度和结构设计3344其他模具零件结构尺寸3645选择压力机40第5章模具工作过程4251初始状态4252凹模在最低点时的状态4253凸模随滑块上提时的状态4354凸模继续上提到达最高点完成一个工作循环44第6章模架零件设计4561模架结构的选择4562下模座的选择设计4563上模座的选择设计4664导柱的选择设计4765导套的选择设计4866模柄的选择设计48第7章模具零件制造5071下垫板5172上垫板5373凹模板5474卸料版5575凸模固定板5676上模座板5777下模座板5878冲孔凸模59第8章模具的安装60致谢61参考文献62附录一63附录二69绪论我国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业的一直以每年15左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档模具能力不足。模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少。国外方面我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60左右，而国外模具超过70属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30，而国外在50以上。2004年，模具进出口之比为371，进出口相抵后的净进口额达132亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。2模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面1高速铣削加工2电火花铣削加工3慢走丝线切割技术4磨削及抛光加工技术5数控测量3模具新材料及热、表处理随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料及热、表处理新工艺,不断提高使用性能,改善加工性能。1模具新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2（相当于我国CR12MOV）性能基础上，分为两大分支一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。如美国钒合金钢公司的8CRMO2V2SI、日本大同特殊钢公司的DC53CR8MO2SIV等。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。如德国的320CRVMO13，5等。2热处理、表处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属（TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。第1章模具冲压理论基础11塑性变形理论基础冲压成形是金属塑性成形加工方法之一，是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成形工程技术。要掌握冷冲压成形加工技术，就必须具有金属塑性变形理论的基础知识111塑性变形的基本概念在金属材料中，原子之间作用着相当大的力，足以抵抗重力的作用，所以在没有其它外力作用的条件下，金属物体将保持自有的形状和尺寸。弹性变形当物体受到外力作用之后，它的形状和尺寸将发生变化即变形，变形的实质就是原子间的距离产生变化。假如作用于物体的外力去除后，由外力引起的变形随之消失，物体能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为弹性变形。塑性变形如果作用于物体的外力去除后，物体并不能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为塑性变形。塑性变形和弹性变形都是在变形体不破坏的条件下进行的（即连续性不破坏）通常用塑性表示材料塑性变形能力。塑性指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。金属的塑性不是固定不变的，影响它的因素很多，除了金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等内在因素之外，其外部因素变形方式（机械因素即应力状态与应变状态）、变形条件（物理因素即变形温度与变形速度）的影响也很大。影响金属塑性的主要因素如表11所示。表11影响金属塑性的主要因素衡量金属塑性高低的参数称为塑性指标（延伸率、断面收缩率）。塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示，它可借助于各种实验方法测定。目前应用比较广泛的是拉伸试验，对应于拉伸试验的塑性指标，用延伸率和断面收缩率表示。和的数值由下式确定需要指出，各种试验方法都是相对于特定的受力状况和变形条件的，由此所测定的塑性指标，仅具有相对的比较意义。变形力塑性变形时，使金属产生变形的外力称为变形力。变形抗力金属抵抗变形的力称为变形抗力，它反映材料产生塑性变形的难易程度，一般用金属材料产生塑性变形的单位变形力表示其大小。金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化或应变刚现象，即金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。112金属的屈服条件众所周知，在材料单向拉伸中，由于质点处于单向应力状态，只要单向拉伸应力达到材料的屈服极限，该质点即行屈服，进入塑性状态。在多向应力状态时，显然就不能仅仅用某一应力分量来判断质点是否进入塑性状态，必须同时考虑其它应力分量。研究表明，只有当各应力分量之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态。这种关系叫做屈服条件，或屈服准则，也称塑性条件或塑性方程。满足屈服条件表明材料处于塑性状态。材料要进行塑性变形，必须始终满足屈服条件。对于应变硬化材料，材料要由弹性变形转为塑性变形，必须满足的屈服条件叫初始屈服条件；而塑性变形要继续发展，必须满足的屈服条件则叫后继屈服条件。在一般应力状态下，塑性变形过程的发生、发展，实质上可以理解为一系列的弹性极限状态的突破初始屈服和后继屈服材料是否屈服和进入塑性状态，主要取决于两方面的因素1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理机械性质转变的根据。2）材料所处的应力状态转变的条件。目前在工程上常用的屈服条件可表示如下13S式中1、3、S最大主应力、最小主应力和屈服应力；应力状态系数，其值在11155之间。当213/2时，1155；当21或23时，1。一般近似取11。113金属塑性变形时的应力应变关系弹性变形阶段，应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，与加载历史无关；而塑性变形阶段，应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。应变不仅与应力大小有关，而且还与加载历史有着密切的关系。目前常用的塑性变形时应力与应变关系主要有两类一类简称增量理论，它着眼于每一加载瞬间，认为应力状态确定的不是塑性应变分量的全量而是它的瞬时增量；另一类简称全量理论，它认为在简单加载（即在塑性变形发展的过程中，只加载，不卸载，各应力分量一直按同一比例系数增长，又称比例加载）条件下，应力状态可确定塑性应变分量。为了便于理解和比较，在此仅介绍全量理论。全量理论认为在简单加载条件下，塑性变形的每一瞬间，主应力差与主应变差成比例非负比例系数，是一个与材料性质和变形程度有关的函数，而与变形体所处的应力状态无关。了解塑性变形时应力应变关系有助于分析冲压成形时板材的应力与应变。通过对塑性变形时应力应变关系的分析，可得出以下结论1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应拉应变，压应力不一定对应压应变；2）某方向应力为零其应变不一定为零；3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大小次序是相对应的，即123，则有123。4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等，即若12，则有12。12冲压材料（1）对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。冲压工艺对材料的基本要求主要是A对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小不同冲压工序对板材性能的具体要求如表12所示。表12不同冲压工序对板材性能的具体要求B对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。C对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。2）常用冲压材料冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。冷冲压常用材料有A黑色金属普通碳素结构钢、优质碳素钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。对厚度在4MM以下的轧制薄钢板，按国家标准GB/T7081991规定，钢板的厚度精度可分为A高级精度，B较高精度，C普通精度级对优质碳素结构钢薄钢板，根据GB/T7101991规定，钢板的表面质量可分为（特别高级的精整表面），（高级的精整表面），（较高的精整表面），（普通的精整表面）组；每组按拉深级别又可分为（最深拉深），（深拉深），（普通拉深）级B有色金属铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。C非金属材料纸板、胶木板、塑料板、纤维板和云母等。关于各类材料的牌号、规格和性能，可查阅有关手册和标准。表136给出了常用冷冲压材料的机械性能，从表中数据，可以近似判断材料的冲压性能13冲压变形时板材变形区受力情况分析图11所示是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。凸模与凹模都具有与制件轮廓一样形状的锋利刃口，凸凹模之间存在一定间隙。当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸、凹模的作用力，其中F1、F2凸、凹模对板料的垂直作用力；F3、F4凸、凹模对板料的侧压力；F1、F2凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外；F3、F4凸、凹模侧面与板料间的摩擦力从图中可看出，由于凸、凹模之间存在间隙，F1、F2不在同一垂直线上，故板料受到弯矩MF1Z/2作用，由于M使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域，其接触面宽度约为板厚的0204。接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，随着向模具刃口的逼近而急剧增大。图11冲裁时作用于板料上的力1凸模2板材3凹模冲裁变形过程图12所示冲裁变形过程。如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。1弹性变形阶段图222在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。同时，凸模稍许挤入板料上部，板料的下部则略挤入凹模洞口，但材料内的应力末超过材料的弹性极限。2塑性变形阶段图222因板料发生弯曲，凸模沿宽度为B的环形带继续加压，当材料内的应力达到屈服强度时便开始进入塑性变形阶段。凸模挤入板料上部，同时板料下部挤入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告终，此时冲裁变形抗力达到最大值。由于凸、凹模间存在有间隙，故在这个阶段中板料还伴随着弯曲和拉伸变形。间隙越大，弯曲和拉伸变形也越大。3断裂分离阶段图222、材料内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生，紧接着才在凸模刃口附近的侧面产生。已形成的上下微裂纹随凸模继续压入沿最大切应力方向不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，板料便被剪断分离。随后，凸模将分离的材料推人凹模洞口。从图13所示冲裁力凸模行程曲线可明显看出冲裁变形过程的三个阶段。图中OA段是冲裁的弹性变形阶段；AB段是塑性变形阶段，B点为冲裁力的最大值，在此点材料开始剪裂，BC段为微裂纹扩展直至材料分离的断裂阶段，CD段主要是用于克服摩擦力将冲件推出凹模孔口时所需的力。图12冲裁变形过程图13冲裁力曲线14模具零件加工141模具零件加工方法模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料；满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；满足经济性要求。在模具制造中，通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，可将各种模具零件大致分为工作型面零件、板类零件、轴类零件、套类零件等。其加工方法主要有机械加工、特种加工二大类，机械加工方法主要包括各类金属切削机床的切削加工，采用普通及数控切削机床进行车、铣、刨、镗、钻、磨加工可以完成大部分模具零件加工，再配以钳工操作，可实现整套模具的制造。机械加工方法是模具零件的主要加工方法，即使是模具的工作零件采用特种加工方法加工，也需要用机械加工的方法进行预加工。随着模具质量要求的不断提高，高强度、高硬度、高韧性等特殊性能的模具材料不断出现和复杂型面、型孔的不断增多，传统的机械加工方法已难以满足模具加工的要求。因而，直接利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能等特种加工的工艺方法相继得到了很快的发展，目前以电加工为主的特种加工方法在现代模具制造中已得到了广泛应用，它是对机械加工方法的重要补充。142模具零件的毛坯选择模具零件的毛坯主要有锻件、铸件和型材（如热轧板、圆棒等）上的切割件等。毛坯类型的选择主要根据模具零件质量要求、结构尺寸和生产批量等因素来决定，通常凸、凹模等工作零件的毛坯采用锻件，模座、大型模具零件的毛坯采用铸件，垫板、固定板等零件的毛坯则采用型材上的切割件。不同方法得到的毛坯，其加工余量不同，必须合理确定毛坯的加工余量，加工余量过大，浪费材料和工时，而加工余量过小，则不能保证消除毛坯的表面缺陷，甚至造成废品。关于毛坯的加工余量可查阅相关工艺设计手册。143模具零件的机械加工用机械加工方法加工模具零件，要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工艺路线。尽可能通过加工设备来保证模具零件的加工质量，减少钳工修配工作量，提高生产效率和降低成本。常用机械加工方法在模具零件加工中的应用如表151所示。表2常用机械加工方法在模具零件加工中的应用144模具零件常用精加工方法比较模具制造技术是技术密集的综合加工技术，是先进制造技术的重要体现。现代模具制造一般要涉及多种先进加工方法，模具零件常用精加工方法比较如表1513所示。第2章冲压工艺分析21零件分析211材料该冲裁件的材料Q235C为普通碳素钢。具有较好的可冲压性能。力学性能为抗剪强度310380MPA,抗拉强度375460MPA，屈服强度为235MPA，伸长率为2125212零件结构图21零件图该零件为汽车轮辐，此零件结构为圆形盘类零件，中间有直径为150MM的中心孔。在直径为200MM的直径上有6个32的孔平均分布，拐角处有圆弧连接。在零件边缘有宽度为38的U型孔零件的厚度均为10MM，因此该零件结构上适合冲压制造。213尺寸精度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,未注公差的尺寸属自由尺寸按IT14确定工件尺寸的公差零件板料厚度为10MM属于厚板材，冲压模具一般能达到得冲压精度为IT14级尺寸150属IT14级精度10200013属IT12级精度属IT14级精度06323678属IT10级精度30未注公差尺寸级精度计算查表得R150215R50155003738062利用冲压技术要保证的尺寸有150，38均属于100632062IT14精度等级的尺寸，；利用普通冲裁技术可以达到要求3678为成型模具加工后得到的尺寸，利用成型变形模具能达到工程要03求由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑因此本零件利用冲压模具可以达到尺寸精度要求。结论700T轮辐适合冲裁。22工艺方案分析该零件包括落料及冲孔和成型三个基本工序可以采用一下三种工艺方案方案一采用落料成型冲孔复合模具方案二落料成型冲38的边孔冲直径为32的6各均布孔冲中心直径为150MM的孔采用单工序模生产方案三落料冲直径为38的边孔成型冲6个均布孔冲中心孔在方案一中，复合模由于不受送料误差的影响，因而有许多优点1内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好，制件表面平整，并且制件的精度高2模具结构紧凑，对压力机工作台的面积要求较小3适宜冲制薄料，也适宜冲制脆性或软质材料。但复合模也存在一定的缺点。1凸凹模的壁厚受到限制，尺寸不能太小，否则会影模具的强度2要防止制件从压力机工作台孔中漏出，因此必须解决出件的问题3复合模复合的工序多时，特别是既有冲裁工序又有成型工序时，会给模具刃口的刃磨带来不便。结合本次加工零件的精度、尺寸及形状，利用复合模加工时会存在以下问题1零件板料太厚，冲裁力太大，对冲裁设备有很高的要求2零件加工中既有冲裁工序又有成型工序时，会给模具刃口的刃磨带来不便。3模具制造成本太高。因此该零件不适合利用复合模加工方案二和方案三都是采用单工序模具加工，增加了加工工序，增长的加工辅助时间，但采用单工序中小批量加工时可以降低设备的要求，对模具的制造成本较低，也能达到加工要求，因此采用单工序加工能获得高的经济性。方案二和方案三的不同是加工工艺的不同。方案二中先成型后加工边孔，采用此加工方法会产生很大的侧向力工件的装夹与固定会有很高的要求，同时，由于侧压力的存在，模具的凸模要有很高的强度。在冲压中，边缘由于受到侧压力的影响，会产生变形，影响同轴度，变形量大于05MM,达不到加工要求。方案三采用先冲孔后成型的工艺方案，虽然在成型过程中由于受力的不均匀，在边孔处存在变形，但成型工序中凸模与凹模的间隙为006MM，加工后的最后变形量为012MM05MM，符合零件的加工要求，因此采取此加工方案比价合理。23工艺方案确定及个人任务通过工艺分析，采用方案三进行零件加工，此加工过程要有5套模具，为了节约时间，提高工作效率，降低工作量，采取责任制，即由5个人，每人完成一套的方案。按照分工，边孔冲压的模具由我来完成。此价格工序是在4225MM的圆形坯料上冲裁U型孔零件图如下该加工工艺可以有两种加工方法方法一用中心孔定位。将零件全部装在凹模上。用此方法加工基准重合，加工精度高，工件定位简单。但需要模具的尺寸很大，模具的制造成本很高，会造成材料的浪费。由于冲裁不件在模具靠边位置，会使模具单边受力较高引起模具的装夹要求较高，同时不利于模具的未定性。方法二用毛坯边缘定位，人工送料，并辅助找正，坯料用支承块支承的方法。用此方法加工会存在基准不重合误差为0115MM,零件的加工精度降低，但是需要模具的尺寸较小，模具的制造成本低。由于冲裁位置在模具中间位置，模具的冲压稳定性很好。由于该零件的加工要求不高，基准不重合不会影响零件的形状精度，只会影响位置精度。而零件位置精度是独立原则，0115MM的改变不会影响到其他工序，也能达到零件的使用要求。图22工序零件图第3章冲压模具总体结构设计31模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用单工序冲裁模32操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度又为了高的经济性，采用边缘定位销定位。33卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用弹性卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。34模架类型及精度由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是单工序冲裁模因此采用导向平稳的后导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。35模具总装图根据前面的设计与分析,我们可以得出单工序冲裁模具的总体方案图如下31模具总装图1下模座2导柱3凹模垫板4导柱5工件6导套7凸模固定板8垫板9上模座10模柄11圆柱销12卸料螺钉13卸料弹簧14凸模15卸料板16凹模第4章模具设计工艺计算41冲压力分析计算推卸卸图41冲压力示意图在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力，卸料力，推件力和顶件力的总和，冲压力是选择压力机、设计冲裁模和校验模具强度的重要依据。在此工序中，采用的是下落料形式、弹性卸料板因此1冲孔凸模将凸凹模内的冲孔废料推出故需要冲孔推件力2凸模将废料从毛坯上分离休要冲裁力3弹压卸料装置将箍在凸模外的落料废料卸下故需要落料卸料力411冲压力计算冲裁力计算公式FKLT式中F冲裁力，NK安全系数，K13L冲裁件周长MMT材料厚度，MM材料的抗剪强度，MPA上式中抗剪强度B，为便于计算，可取B08B，故冲裁力又可用以下公式表达FKLT13LTBLTB1冲裁力根据零件图,可计算出冲一次零件周边之和L102531438/2MM1622MMF冲KLTB162210450KN730KN（55）（2）卸料力、推件力影响卸料力的因素有很多，主要有材料的力学性能与厚度、冲件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构排样的搭边大小及润滑情况等，在实际计算中，常用到经验公FXKXFFDKDFFTKTF式中KX、KD、KT分别为卸料力、顶件力、和推件力系数，查表得FX003FT0025FD003因此FXKXF003730KN219KNFTKTF0025730KN1825KN（3）压力机公称压力的确定对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的1113倍，即P（1113）F总F总FFXFT7302191825770KN所以，应选取的压力机公称压力P01113770KN8471001KN查手册得压力机的牌号为J23100冲压力示意图如图41412压力中心由于零件是关于Y轴对称的，所以压力中心在Y轴上123565126597124923904CLLY42工作零件刃口尺寸计算2421凸凹模的间隙选择1冲裁间隙冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凸、凹模刃口部分，在垂直于冲裁力方向的投影尺寸之差，称为冲裁间隙。间隙有两种含义一般指凸模与凹模间每侧空隙的数值，称为单边间隙；另一种指凹模与凸模间两侧空隙之和，成为双面间隙。对于圆形刃口的凸、凹模来说，双面间隙是两者直径之差，常用C来表示。2间隙对冲裁的影响实践证明，间隙的大小，分布是否均匀等，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。凸、凹模之间的间隙大小可分为三种情况，即间隙合理，间隙过大，和间隙过小，如图42所示图421）断面质量间隙合理，材料在分离时，凸、凹模刃口处的裂纹重合，冲裁断面比较平直、光滑，圆角和毛刺均较少，制件质量较好。但合理的冲裁间隙并非是一个绝对值，而是某一个数值范围，在此范围内都可得到冲裁断面好的制件。间隙过大，凸、凹模刃口处的裂纹不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的里面边，材料受很大的拉深，光亮带小，毛刺，踏角及斜度都较大。间隙过小，裂纹也不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的外边,两条裂纹之间的一部分材料随冲裁的继续又被二次剪切和挤压，在断面上形成第二次光亮带，并在其间出现夹层和毛刺。2）尺寸精度落料或冲孔后，因发生弹性恢复，会影响尺寸精度。间隙小到一定界限，由于压缩变形弹性恢复，落料件尺寸会大于凹模尺寸，而使冲出的孔小于凸模。间隙大到一定的界限，由于拉伸变形弹性恢复，落料件尺寸会小于凹模，而使冲出的孔大于凸模。间隙对于落料和冲孔精度的影响是不同的，而且与材料的轧制的纤维有关。3）冲裁力和模具寿命间隙大时，冲裁力有一定程度的减小，卸料力和推件力也随之减小。冲裁时，抷料对凸、凹模刃口产生侧压力，并在凸模与被冲孔之间以及凹模与落料件之间均有摩擦力。间隙越小，侧压力和摩擦力随之增大。此外，再生产中，模具因受制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而间隙分布也不可能十分均匀。因此，过小的间隙会使凸、凹模刃口磨损加剧，寿命下降。而较大的间隙则可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减小不均匀的不利影响，从而提高了模具的寿命；但间隙过大，坯料弯曲相应增大，使凸模与凹模刃口断面上的压力分布不均匀，易产生崩刃和塑性变形，因而对模具寿命不利。3间隙值确定确定冲裁间隙值的主要依据，是在保证断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高，选用冲裁间隙时，可根据制件技术要求、使用特点和生产条件等因素选用，一般有理论计算法、图表法等三种。1）理论计算法根据图43中几何关系可得Z2T1H0/TTAN式中Z冲裁间隙（双面值），MM；H0产生裂纹时凸模挤入深度，MM；T料厚，MM；H0/T产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度；剪裂纹与垂直线之间的夹角,因为的值变化不大，一般为4O6O间隙值的大小主要取决与T和两个因素。理论计算间隙为Z2T1H0/TTAN210105TAN60105MM图432）查表法即经验确定法，是根据经验数据来确定间隙值。因为零件精度要求不高，为了模具的较长寿命，选用最大间隙。Z（02026）T226MM,即ZMIN2MM,ZMAX26MM422刃口尺寸计算冲孔部分以冲孔凸模为基准计算冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，间隙取在凹模上，通过增加凹模刃口尺寸来取得间隙即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。根据凸凹模刃口尺寸计算原则（1）冲孔时，应以凸模尺寸为基准。凸模基本尺寸取冲件孔尺寸公差范围内的较大尺寸，凹模的基本尺寸则是用凸模基本尺寸加上最小合理间隙。（2）凸模、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸凹模的加工方法来确定，既要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件，又要便于模具加工。（3）根据工件的尺寸要求380062和板料厚度10MM知道零件为IT14，因此模具精度为IT9级。由于本工序零件机构简单，受力不均，模具容易产生磨损，为了模具的互换性和经济性，采用凸、凹模分别计算时的计算方法。冲孔凸模基本尺寸为38MM由冲孔尺寸凸模磨损后变小有B119,B238,B352而B1,B3为自由尺寸,其公差为IT14,所以查表可得1052,3074由表225可得,磨损系数X1X305因圆弧R19与尺寸38相切,故BP2不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取BP22BP1所以BP1B1MINX111905052192604/013013BP22BP13852026BP3B3MINX3352074X0552374/018501853凸,凹模磨损后不变的尺寸CP1320未注公差为IT14,所以320的公差为14,由表316得CPCMIN05,所以8/CP1CMIN053201405X140175319301758/凹模尺寸DDDXZMIN0DDD1DXZMIN0D19050521001320260013DD22DD1405200。26DD3D3XZMIN0D（52050742）00。185543700。185图44从图44中可以看出，为了保证间隙值，凸凹模的制造公差必修满足下列条件DPZMINZMAX因为002003005262006MM符合条件43零件结构尺寸431凹模设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式考虑凹模的磨损和保证冲件的质量,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度取H20MM,漏料部分刃口轮廓适当扩大根据表247可以扩大051MM,取1MM,为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状,凹模轮廓尺寸计算如下凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LB长宽及厚度尺寸H从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以LL2CBL2CC152H整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算HK1K2310FF冲裁力，NK1凹模材料修正系数，合金工具钢K11K2凹模刃口周边长度修正系数，由表249查的K2125HK1K211251254179MM5224MM310F3017取凹模厚度为53MM所以C152H795106MM取壁厚C80MM则凹模长度LL2C702516023025MM凹模宽度BL22C38160198MM考虑到工件在冲压时的送料方式和模具模架的标准，更改凹模宽为长，取L250MM,因此选用的凹模规格为25025053MM凹模结构图如45图45凹模结构432凸凹模长度和结构设计凸模的结构形式和固紧连接方式根据冲裁件的形状要求和凸模的加工的经济性，凸模自由长度形状设计成长圆形，工作部分与零件形状一样如下图46所示压入后磨平其余技术要求保持刃口锋利保持淬硬部分5862HRC图46凸模结构1凸模的固定凸模做成整体式的，用凸模固定板固定，凸模与固定板之间的配合精度为H7/M5,当凸模压入固定板之后，顶端要与凸模固定板磨平，防止垫板局部受力过大而损坏。2凸模长度的确定凸模工作部分的长度根据模具的结构确定取L120MM。凸模工作部分不宜过长，否者往往因纵向弯曲而使凸模工作时失去稳定，致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所降低，严重时甚至会使凸模折断。采用弹性卸料板时还要考虑弹性件的压缩量和变形系数。凸模长度计算公式LH1H2H3H1凸模固定板厚度H2卸料板厚度H3卸料元件被预压后的厚度最后确定凸模长度为108MM对凸模的几点说明1反磨平是为了装配的要求2装配的尺寸为H7/M6,可得装配尺寸的上下偏差3倒角13是参照ISO标准设计420是工作尺寸要求5刃口尺寸由前面计算可得；6淬硬5862HRC是为了提高模具的寿命7工件表面粗糙度要求较高,取04,其余的可取638保N持刃口锋利,为了减小毛刺9材料为CRWMN3凸模长度和刚度的校核冲裁时凸模因承受力全部压力，所以他成受力相当大的压力。而在卸料时，又承受拉应力，因此在一次冲裁中，凸模的受力是拉压往复进行的。在一般情况下，凸模强度是足够的，但考虑到工件的厚度比较大，凸模受到较大的压应力，校核凸模的抗压强度凸模正常工作的条件是其刃口端面承受的轴向压应力不应超过模具材料的许用压应力，即CF/S【C】MPA11001600MPA37301825154因此该模具的的抗压强度合格由于凸模不属于细长杆，不会因为受压失稳而折断，因此不必校核凸模抗压失稳形。44其他模具零件结构尺寸各板厚尺寸见表表41各种板厚序号名称长X宽X厚材料数量1上垫板250X250X1045钢12凸模固定板250X250X32Q23513卸料版250X250X25Q23514下垫板250X250X25Q23511下垫板下垫板结构见图47图47下垫板结构2凸模固定板凸模固定板结构见图48。件图48凸模固定板3卸料版卸料板结构见图49。图49卸料板4上垫板上垫板结构见图410。250104图410上垫板45选择压力机以上的公称压力计算，综合考虑其他因素，选择开式双柱可倾式压力机J23100冲床，具体参数见表42。表42压力机参数型号J23100冲床立柱距离530（MM）公称压力1000（KN）滑块行程130（MM）行程次数38（次/MIN）最大闭合高度480（MM）垫板尺寸厚度100（MM）闭合高度调节量100（MM）模柄尺寸6075（MM）工作台尺寸7101080（MM）压力机的装模高度指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。没有垫板的压力机，其装模高度等于压力机的闭合高度。模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。模具闭合高度与压力机装模高度的关系，见图411。理论上为HMINH1HHMAXH1亦可写成HMAXMHHHMAXH式中H模具闭合高度；HMIN压力机的最小闭合高度；HMAX压力机的最大闭合高度；H垫板厚度；M连杆调节量；HMINH压力机的最小装模高度；HMAXH压力机的最大装模高度。图411模具闭合高度与装模高度的关系由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后，模具的闭合高度可能要减小。因此一般模具的闭合高度接近于压力机的最大装模高度。所以在实用上为HMINH10HHMAXH5压力机的闭合高度（HMAXH1）54801005375MM（HMINH1）10290MM,满足模具的闭合条件（HMAXH1）5H（HMINH1）10因此此压力机合格第5章模具工作过程51初始状态即凹模在最高点时此时放入板料，如图51所示。图51初始状态示意图52凹模在最低点时的状态如图所示，凸模往下滑动与凹模作用形成制件。同时凸模将凹模内的冲孔废料推下。件件件件图52工作状态示意图53凸模随滑块上提时的状态卸料板在弹簧作用下将箍在凸模外的废料卸下。如图53所示件件配合高度图53凸模上提状态示意图54凸模继续上提到达最高点完成一个工作循环操作者将制件清除。继续放入板料开始下一个工作循环。第6章模架零件设计61模架结构的选择考虑到制件的精度及压力机的最大装模高度和滑块行程确定模具闭合高度为308MM，由此选择双侧后导柱的模架基本参数为H308MML250MMB250MMH165MMH250MM标准号为GB/T8050199962下模座的选择设计根据模架的参数选择下模座标准号为GB/T2855590材料为HT200主参数为B250L250S250R155A2290H250具体结构如图61所示图61下模座结构63上模座的选择设计根据模架的参数和下模座的参数选择上模座标准号为BG/T285551990主参数为B250L250S250R150A2290H165图62上模座结构64导柱的选择设计根据模具闭合高度、滑块行程上下模座的参数得标准号为BG/T286111990主参数为D60L440具体结构如62所示。图62导柱结构65导套的选择设计标准号为BG/T286161990A型主参数为D60D75L170L25H60油槽数3具体结构如63所示。图63导柱结构66模柄的选择设计根据压力机的结构参数和上模座厚度和结构参数选择模柄标准号为JB/T764611994主参数为D600060D162031D271L115L140L28L3501548D具体结构如图64图64模柄结构第7章模具零件制造现代工业产品的生产对模具要求越来越高,模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械设备转变为技术密集，更多地依靠各种高效、高精度的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其它特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华,体现了先进制造技术,已成为技术密集型的综合加工技术。冲模是专用的工艺装备，冲模制造属于单件生产。尽管采取了一些措施，如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等，适当集中模具制造中的部分内容，使其带有批量生产的特点，但对整个模具制造过程，尤其对工作零件的制造仍然属于单件生产。其制造具有以下特点1）形状复杂，加工精度高，因此需应用各种先进的加工方法（如数控铣、数控电加工、坐标镗、成形磨、坐标磨等）才能保证加工质量；2）模具材料性能优异，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备合理安排加工工艺；3）模具生产批量小，大多具有单件生产的特点。应多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用专用工具加工；4）模具制造完成后均需调整和试模，只有试模成形出合格制件后，模具制造方算合格。冲模的生产流程与设备状况、人员配置及其业务水平等多种因素有关。一般标准规模工厂冲模生产全过程的流程如图151所示。71下垫板下垫板加工工艺见71。表71下垫板加工工艺产品型号零件号零件名称台件材料牌号备料规格每毛坯重量材料消耗定额毛坯种类共页下垫板Q235第页工具名称单件工时定额/分车间名称共序号工序名称及内容一次加工数机床名称编号刀具夹具量具1下料260X260X26气割2