轮辐模具设计(翻边)毕业设计

课程设计说明书课程名称机械设计课程设计题目名称轮辐模具设计（翻边）班级姓名学号指导教师指导老师签名年月日摘要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。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。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担具有重要的技术进步意义和经济价值。本论文对成形模具的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的成形模模具进行了设计成形翻边模是一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，设计的内容主要是零件加工方案的确定、零件的排样图的设计、计算其刃口尺寸及模具工作部分零件的选择。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。本文介绍的成形模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；成形；翻边；成形模具；模具结构ABSTRACTSTAMPINGDIEINTHEACTUALINDUSTRIALPRODUCTIONAPPLICATIONSINTHETRADITIONALINDUSTRIALPRODUCTION,WORKERSINLABORINTENSIVEPRODUCTION,LABOR,ANDSERIOUSLYAFFECTTHEPRODUCTIONEFFICIENCYWITHTODAYSTECHNOLOGYDEVELOPMENT,INDUSTRIALPRODUCTIONHASBEENINCREASINGTHEUSEOFMOLDCAUSEDBYPEOPLESATTENTIONWASALARGENUMBEROFAPPLICATIONSTOTHEINDUSTRIALPRODUCTIONSTAMPINGDIEOFAUTOMATICFEEDINGTECHNOLOGYINTOACTUALPRODUCTION,STAMPINGDIESCANBEGREATLYIMPROVEDLABORPRODUCTIVITY,REDUCETHEBURDENOFWORKERSHASANIMPORTANTSIGNIFICANCEOFTECHNOLOGICALPROGRESSANDECONOMICVALUEINTHISPAPER,THECLASSIFICATIONOFTHEFORMINGMOLD,CHARACTERISTICSANDGAVEABRIEFOVERVIEWOFTHEDIRECTIONOFDEVELOPMENTDISCUSSEDTHEFORMATIONOFTHEPRINCIPLEOFSTAMPINGPARTS,THEBASICSTRUCTUREANDMOLDDESIGNPROCESSANDITSPRINCIPLEOFMOVEMENTTHESHAPEOFTHETYPICALMOLDFORTHEDESIGNMODEFLANGEFORMINGDIEISAHIGHPRECISIONANDHIGHEFFICIENCY,LONGLIFEMOLD,MOLDISANIMPORTANTTECHNOLOGYINTENSIVEREPRESENTATIVES,THEDESIGNOFTHECONTENTSOFTHEMAINPROCESSINGPROGRAMISTOIDENTIFYPARTS,SPAREPARTSLAYOUTDIAGRAMOFTHEDESIGN,CALCULATIONOFITSSIZEANDMOLDEDGEWORKTHECHOICEOFPARTSSTAMPINGDIEDESIGNMAKESFULLUSEOFTHEFUNCTIONOFTHECHARACTERISTICSOFTHEMECHANICALPRESS,ATROOMTEMPERATUREUNDERTHECONDITIONOFTHEBLANKFORSTAMPING,PRODUCTIONEFFICIENCY,COSTEFFECTIVENESSSIGNIFICANTLYTHISARTICLEDESCRIBESEXAMPLESOFTHEFORMINGDIEMOLDSTRUCTUREISSIMPLEANDPRACTICAL,EASYTOUSEANDRELIABLEFORMASSPRODUCTIONOFSIMILARPARTSWITHSOMEREFERENCEVALUEKEYWORDSSTAMPINGFORMINGFLANGINGFORMINGDIEDIESTRUCTURE目录摘要IABSTRACTI第1章绪论111模具行业的发展现状112模具在加工业中的地位213模具的发展趋势214设计在学习模具制造中的作用3第2章冲压的概述与塑性变形521冲压的定义522塑性变形的基本概念5第3章模具的设计过程731冲压件的工艺分析7311材料7312零件结构7313轮辐零件的工艺分析8314工艺方案的分析832冲压力分析9321冲压力与压力中心9322冲压力分析1033冲压力的计算10331翻边10332翻边变形分析及变形系数10333翻边力的计算12334压力设备的选择1334凸凹模结构尺寸的确定15341模具刃口尺寸的计算的基本原则15342凸、凹模刃口尺寸的计算方法1635凸凹模的结构设计18351凸模的结构设计18352凸模尺寸设计20353凸模强度校核21354凸模其他零件结构尺寸22355凹模结构设计24356凹模的设计计算25357凹模的结构尺寸27第4章模具主零部计件的设计2941定位零件29411螺钉与定位销29412模架的选择3042导向装置33421导柱33422导套34423模柄3543弹性元件36431橡胶尺寸的计算3644其他零件38441卸料杆38442螺钉3845模具的总结构样图38第5章模具的工作过程4051初始状态4052凹模在最低点时的状态4053凸模、凹模随滑块上提时的状态4154凹模、凸模继续上提到达最高点完成一个工作循环。42参考文献43致谢45附录一46附录二54第1章绪论11模具行业的发展现状随着我国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。近几年，我国模具产业总产值保持13的年增长率，截至2008年模具产值已超过600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2008年的5亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80的模具需要更换。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20之多。目前，中国17000多个模具生产厂点。2003年中国模具工业总产值已达450亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占33，压铸模具约占6，其它各类模具约占11。12模具在加工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展13模具的发展趋势我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中的基础工业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压工艺和冲模技术也在不断地革新和发展。冲压加工技术在今后的发展方向和动向，主要有以下几个方面（1）工艺系统的现代化。冲压技术与现代数学、计算机技术联姻，对复杂曲面零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件成形的可能性与成形过程中将会发生的问题，供设计人员进行修改和选择。这种设计方法是将传统的经验设计升华为优化设计，缩短了模具的设计与制造周期，节省了昂贵的模具试模费用等。（2）模具计算机辅助设计、制造与分析（CAD/CAM/CAE）的研究和应用，将提高模具制造效率，提高模具的质量，使模具设计与制造实现CAD/CAM/CAE一体化。（3）冲压生产的自动化。为了满足大批量生产的需要，冲压生产已向自动化、无人化方向发展。现已实现了利用高速冲床和多工位级进模实现单机自动冲压，其每分钟可冲压几百乃至上千次。大型零件的生产已实现了多机联合生产线，从板料的送进到冲压加工、最后检查可完全由计算机控制，极大地减轻了工人的劳动强度并提高了生产效率。目前冲压生产已逐步向无人化生产成形的柔性冲压加工中心发展。（4）为适应市场经济需求，大批量与多品种小批；量共存。发展适宜于小批量生产的各种简易模具、经济模具和标准化且容易交换的模具系统。14设计在学习模具制造中的作用毕业设计，是我对所学知识进行的一个总结，也是对自我能力的一次检验。这次设计可以让我更好的认识机械这个行业的现状，更好的把自己的知识与实践结合起来，把所学的知识到实践中去应用。这是考验，是挑战，通过这次设计相信我以后在现实生活工作中可以更好的运用知识，发挥所长。毕业设计，可以培养学生综合运用所学理论知识和专业技能，分析解决一般机械工程设计和加工制造等实际问题的能力，熟悉工程设计工作的一般程序、方法。也可以培养学生懂得工程技术工作中所必须的全局观念和经济观点，掌握、了解机械设计的各项技术、经济指标的来源及功用，设计中应树立理论联系实际的、踏实正确的的设计思想，保持严格认真的科学工作作风。以及培养学生调查研究、综合分析思考能力，以及查阅技术文献、资料和手册、拟定设计方案、计算、绘图和编写设计说明书的能力。课程设计的题目是阳极焊片的模具设计。通过参观、调研等实习手段，掌握设计的各种方案及适用要求、收集图纸资料及技术文献、分析计算、选择方案、绘制零件、装配图、说明书，并能参加毕业答辩。也就是完成教学计划达到本科生及专科生培养目标的重要环节，是教学计划中综合性最强的实践教学环节，将提高学生的思想、工作作风及实际能力、提高我们毕业生全面素质。通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。第2章冲压的概述与塑性变形21冲压的定义冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法。一般是以金属板料为原材料（也有采用金属管料和非金属材料的），利用压力机上的模具作往复运动，再常温下对金属板料施加压力，使金属板料内部产生变形的应力。当内力的作用达到一定数值时，板料毛胚的某个部分便产生与内力的性质相对应的变形，使板料分离（或局部分离）或产生塑性变形，从而获得所需尺寸及形状的零件。22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。（1）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。（2）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。（3）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。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。（4）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。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）。（5）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。（6）变形力塑性变形时，使金属产生变形的外力称为变形力。第3章模具的设计过程31冲压件的工艺分析311材料该冲裁件的材料为Q235的板料，在成型之前已经进行了落料加工直径为3678MM，有较好的可冲压性能。力学性能为抗剪强度400MPA,抗拉强度580MPA，服点360MPA，伸长率015，312零件结构图31未注公差的尺寸属自由尺寸按IT14确定工件尺寸的公差尺寸200属IT15级精度13032属IT15级精度60150属IT15级精度103678属IT15级精度3未注公差尺寸查表得外形尺寸R15031R50215内形尺寸50031100255031313轮辐零件的工艺分析生产中为满足零件形状、尺寸、精度、批量大小、原材料性能的要求，冲压加工的方法是各种各样的。轮辐零件的加工工序可分为落料，成形，冲孔（中间），冲边孔，冲小孔（6个）等五道工序，该设计只对成形工序进行设计分析。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，并转化成所需要的制件形状。轮辐成形之前已经经过落料处理加工，中间的定位空为30MM，所以采用中间定位的方式进行加工。314工艺方案的分析该零件包括落料及冲孔两个基本工序可以采用一下两种工艺方案方案一先成形，再冲边孔方案二先冲边孔，在成形影响二者加工顺序的关键在于零件的变形量，如果零件的变形量超过1MM即采用方案二，否则为方案一。32冲压力分析321冲压力与压力中心冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压压力中心。冲裁模对工件施加的冲裁力合力的中心称为冲裁压力中心，拉深模对工件施加的拉深力合力的中心称为拉深压力中心。要使冲压模具正常地工作，必须使压力中心与模柄的中心线相重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将产生弯曲，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀磨损。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。对于此次模具设计零件的形状可得出零件的压力中心在轮辐的圆心，压力中心与零件的集合中心重合对模具的磨损较小，可以减少损耗量延长使用寿命。322冲压力分析（1）凸凹模闭合时压力机提供冲压力。2凹模将凸凹模内的成形零件推出故需要卸料杆的推件力。3弹性元件装置将箍在凸凹模内的成品零件卸下需弹性力力。通过对零件的形状分析得到此次设计的冲压力即为零件的外缘翻边力，所以凸凹模闭合时的冲压力可以通过计算零件的翻边力得到。33冲压力的计算331翻边利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成竖边的冲压工艺称为翻边，翻遍工艺可加工形状较为复杂且具有较好刚度的立制体件，还能再冲压上制取其他零件装配的部位。翻边可以替代某些复杂零件的拉深工序，改善零件的塑性流动以免发生破裂或起皱。用翻边代表“先拉深后切底”的方法制取无底零件，可减少加工次数，并节省材料。332翻边变形分析及变形系数翻边时变形区的材料沿径向和切向伸长变形，所受的切向应力从凹模圆角到翻边边缘处逐渐增大，并在外缘处到最大，因此，翻边的失败往往是因为外缘拉裂，而外缘是否被拉裂则取决于拉伸变形的大小。衡量翻边变形程度的指标用变形系数来表示。即K翻K（41）翻D0式中K变形系数翻D预翻边直径,MM0D翻边后的平均直径，MM可见，变形系数K越大，变形程度越小，变形系数K越小，变形程度翻翻越大。一些材料的变形系数键表31带入此次设计的数据的K0897翻M83670经计算的零件的塑性变形量在0897MM，所以采用方案一，先成形，再冲边孔。表31几种材料的极限变形系数变形系数材料K翻KMIN镀锌钢板07065软钢36078068软钢0252072075碳钢074078065071合金结构钢080078070077不锈钢065069057061合金TAI064068055TAI加热（300400）04505040TA5（冷态）08909075黄铜056068065软铝05607062硬铝089063069T5（加热）07075064333翻边力的计算在计算翻边力时，可以近似按带有压边的单边弯曲力计算，即F125LK（42）翻B式中F翻边力，N；翻L翻边曲线长度，MM；坯料厚度，MM；坯料拉伸强度，MPABK系数，近似取0203经过对坯料分析可以得出在加工过程中需要两次翻边，即R5的弧度翻边和R15的幅度翻边。所以在计算过程中需要取较大的力。将坯料数据带入公式42得F125LK翻BF12510320314400025翻125610N6此翻边力是R15的圆弧翻边所需要的力的大小，在翻遍过程中还需要R15的翻边力F翻F125LK翻B12536783144000251014410N6从力的大小可以分析零件成形所需要的冲压力大小最小为14410N6334压力设备的选择冲压设备的选择直接关系到设备的安全以及生产效率、产品的质量、模具寿命和生产成本等一系列重要问题。冲压设备的选择主要包括设备的类型和规格参数两个方面。根据阳极焊片零件的加工要求可选择开式曲柄压力机。在冲压设备类型选定以后，应进一步根据冲压加工中所需要的冲压力、变形功以及模具的结构形式和闭合高度、外形轮廓尺寸等选择冲压设备的规格。冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和。压力机的公称压力，是指压力机滑块离下止点前某一特定距离，即压力机的曲轴旋转至离下止点前某一特定角度时，滑块上所容许的最大工作压力。按照柄连杆机构的工作原理可以得知，压力机滑块的压力在全行程中不是常数，而是随曲轴转角的变化而变化的。因此选用压力机时，不仅要考虑公称压力的大小，而且还要保证完成冲压件工艺力曲线必须在加工时的冲压工艺力曲线必须在压力机滑块的许用负荷曲线之下。压力机的滑块行程是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。压机行程的大小应能保证毛坯或半成品的放入以及零件的取出。一般冲裁、精压工序所需行程较小；弯曲、拉深工序则需要较大的行程。拉深件所用的压机，其行程至少应大于或者等于成品零件高度的25倍以上。压力机的闭合高度是指滑块在下止点，滑块底平面到工作台之间的高度。调节压力机连杆的长度就可以调整闭合高度的大小。当压力机连杆调节至最上位置时，闭合高度达到最大值，称为最大闭合高度。当压力机连杆调节至最下面位置时，闭合高度达到最小值，称为最小闭合高度。模具的闭合高度必须适合与压力机的闭合高度范围的要求。即上节计算得翻边力F14410，由翻边力计算结果查表32得，翻6采用压力机型为开式固定台压力机J21160A。表32开式固定台压力机（部分）主要技术规格型号JA2135JD21100JA21160J21400A公称压力KN350100016004000滑块行程（MM）13010120160200滑块行程次数（次/分）50754025最大闭合高度（MM）280400450550闭合高度调节量（MM）6085130150立柱距离（MM）428480530869工作孔尺寸直径（MM）260460600前后380600710900工作孔尺（MM）寸左右610100011201400前后200300480工作台尺寸（MM）工作台尺寸（MM）左右290420750直径506070100模柄尺寸（MM）深度70808012034凸凹模结构尺寸的确定341模具刃口尺寸的计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产中可以发现（1）由于凸模、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。（2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。（3）冲压时，凸模、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则（1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。做设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）考虑到冲裁中凸模、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸模、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸模、凹模间隙则取最小合理间隙值。（3）确定冲裁刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口的精度要求过高（即制造公差较小）,会使模具制造困难，增加成本，延长生命周期；如果对刃口的精度要求过低（即制造公差较大）则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理，冲裁模则可按IT11级制造，对于圆形件则按IT6或IT7级制造。冲压件的尺寸公差应按入体原则标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件的下偏差为零，上偏差为正。342凸、凹模刃口尺寸的计算方法由于模具加工方法的不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法分为分别加工计算法和配合加工计算法，在该级进模的设计中所有刃口尺寸的计算都按凸模与凹模分别加工的计算方法。采用这种方法是指凸模和凹模分别按图纸标注的尺寸和公差进行加工。冲裁间隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差来保证。要分别标注凹模和凸模刃口尺寸与制造公差优点时具有互换性。由冲压件与凸模、凹模刃口尺寸及公差的分布状态可以看出，要保证初始间隙值小于最大合理间隙2CMAX,必须满足下列条件PD2CMAX2CMIN也就是说，新制造的模具应该是PD2CMIN2CMAX。否则制造的模具间隙已超过允许变动范围2CMIN2CMAX,影响模具的使用寿命。若PD2CMAX2CMIN，可取P042CMAX2CMIN、D062CMAX2CMIN作为模具的凸模、凹模的制造偏差。在模具设计过程中分析得到该套模具采用凸凹模分开加工，此时应该标注计算凸凹模的尺寸公差，成形加工时间隙取在凸模上，因此凸模尺寸DDX（43）D0凹模尺寸DDXZ（44）PMIND凸模的刃口尺寸，MM；DD凹模的刃口尺寸，MM；PD成形时压件的尺寸，MM；X磨损系数，此时取尺寸公差IT14级以下，取X05Z双面间隙MIN凸凹模的制造公差采用公差等级IT14时0018MM通过查表235（冲压模具简明设计手册，化学工业出版社，郝海滨著）得C045MMMIN所以该模具的凸模刃口尺寸DDXD0（36730503）01836715018凸模刃口尺寸DDXZPMIN0（367303052045）01836625018在凸凹模设计过程中采用的精度等级为IT14级35凸凹模的结构设计351凸模的结构设计凸模形式常见的以圆形为多。为了避免应力集中和有较好强度、刚度，圆形凸模常做成台阶形并以较大圆角圆滑过渡。对冲孔直径接近料厚的凸模，为增加抗纵向弯曲能力，常采用护套结构。一般的粗短凸模可以按标准选用或按常规设计。而在多工位级进模中有许多冲小孔凸模，冲窄长槽凸模，分解冲裁凸模等。这些凸模应根据具体的冲裁要求，被冲裁材料的厚度，冲压的速度，冲裁间隙和凸模的加工方法等因素来考虑凸模的结构及其凸模的固定方法。凸、凹模的结构设计，是在保证其工作强度的情况下，要有利于冲压变形金属的流动，有利于提高零件的质量和提高板料的成形性能，减少工序次数。材料、形状和尺寸大小、加工方法和变形程度不同时，模具的结构也不同。凹、凸模的结构形式取决于工件的尺寸、形状以及加工方法、加工次数等工艺要求。不同的结构形式对冲压的变形情况、变形程度的大小及产品的质量均有不同的影响。当毛坯的相对厚度较大，不易起皱，不需要用压边圈压边时，应采用锥形凹模。这种模具在拉深的初期就使毛坯呈曲面形状，因而较平断面拉深凹模具有更多的抗失稳能力，故可以采用更小的拉深系数进行拉深。对于冲小孔凸模，通常采用加大固定部分直径，缩小刃口部分长度的措施来保证小凸模的强度和刚度。当工作部分和固定部分的直径差太大时，可设计多台阶结构。各台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，不允许有刀痕。卸料板还应考虑能起到对凸模的导向保护作用，以消除侧压力对凸模的作用而影响其强度。冲孔后的废料若随着凸模回程贴在凸模端面上带出模具，并掉在凹模表面，若不及时清除将会使模具损坏。设计时应考虑采取一些措施，防止废料随凸模上窜。除了冲孔凸模外，级进模中有许多分解冲裁的制件轮廓冲裁凸模。这些凸模的加工大都采用线切割结合成型磨削的加工方法。在此翻边模具的设计中冲压凸模采用圆柱头缩杆圆凸模，材料的硬度为T10A、CR6WV，刃口（582）HRC,，刃口（602）HRC,头部（455）HRC。各个的凸模尺寸根据上面计算出来的尺寸再查冲压模具手册表可知道到其他的尺寸。352凸模尺寸设计凸模的结构如图31图32图示中1工件，2凸模3垫环，4凸模固定板5下模座（1）凸模长度LHHH423153126（45）123H1凸凹模固定板厚度，MMH2弹性卸料版厚度，MMH3增加长度，MM凸模的长度是126MM。（2）凸模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。应凸模形状简单，可选用CR12制造。其热处理硬度取5862HRC。（3）凸模的固定形式凸模的材料为CR12，需要淬火处理，若先加工后热处理会因为热处理后工件变形很大，不满足凸模的使用要求。若在热处理后进行加工那么采用普通的加工方法根本无法实现，因为工件淬火后硬度很高，所以只能采用线切割的方法来加工凸模。353凸模强度校核该凸模不属于细长杆强度足够，不需要校核。354凸模其他零件结构尺寸各板厚尺寸见表33表33各种板厚序号名称半径厚材料数量1垫板5005045钢12凸模固定板3673145钢1内径367303垫环外径4173045钢11垫板垫板采用材料是45号钢，其结构图参照图33垫板的结构图33垫板的结构2凸模固定板凸模固定板采用材料是45号钢，其结构尺寸参照图34凸模固定板的结构图34凸模固定板3其它要求凸模工作部分的表面粗糙度RA0804M。355凹模结构设计成形翻边模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。凹模的结构常用的类型有整体式、拼块式和嵌块式。整体式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制已不适用于翻边模。嵌块式凹模的特点是嵌块套外形做成圆形，且可选用标准的嵌块，加工出型孔。嵌块损坏后可迅速更换备件。嵌块固定板安装孔的加工常使用坐标镗床和坐标磨床。当嵌块工作型孔为非圆孔，由于固定部分为圆形必须考虑防转。常用的凹模嵌块结构分为整体式嵌块和异形孔。异形孔时不能磨削型孔和漏料孔而将它分成两块（其分割方向取决于孔的形状），要考虑到其拼接缝要对冲裁有利和便于磨削加工，镶入固定板后用键使其定位。这种方法也适用于异形孔的导套。在设计排样时，不仅要考虑嵌块布置的位置还应考虑嵌块的大小，以及与凹模嵌块相对应的凸模、卸料嵌套等。拼块式凹模的组合形式因采用的加工方法不同而分为两种结构。当采用放电加工的拼块拼装的凹模，结构多采用并列组合式；若将凹模型孔轮廓分割后进行成形磨削加工，然后将磨削后的拼块装在所需的垫板上，再镶入凹模框并以螺栓固定，则此结构为成形磨削拼装组合凹模。平面固定是将凹模各拼块按正确的位置镶拼在固定板平面上，分别用定位销或定位键和螺钉，定位和固定在垫板或下模座上，该形式适用于较大的拼块凹模，且按分段固定的方法。嵌槽固定是将拼块凹模直接嵌入固定板的通槽中，固定板上凹槽深度不小于拼块厚度的2/3各拼块不用定位销，而在嵌槽两端用键或楔定位及螺钉固定。框孔固定式有整体框孔和组合框孔两种。整体框孔固定凹模拼块时，拼块和框孔的配合应根据胀形力的大小来选用配合的过盈量。组合框孔固定凹模拼块时，模具的维护，装拆较方便。当拼块承受的胀形力较大时，应考虑组合框连接的刚度和强度。轮辐的凹模设计采用嵌块式和平面固定式的模具结构设计，各个部分的尺寸根据凸凹模刃口尺寸的计算结果再加上选择的刃口孔的形状而定。356凹模的设计计算1凹模洞口形状的选择凹模洞口形式是指凹模型孔的轴剖面形状。其基本形式有三种（1）直壁式这种形式其孔壁垂直于顶面，刃口尺寸不随修磨刃口增大。故冲件精度较高，刃口强度也较好。但直壁式刃口冲裁时磨损大，洞口磨损后会形成倒锥形，因此每次修磨的刃磨量大，总寿命底。（2）斜壁式其特点与直壁式相反，在一般的工件或废料向下落的模具中应用广泛（3）凸台式这是一种低硬度的凹模刃口。主要用于冲裁板料厚度03MM以下的小间隙、无间隙模具。由于本模具用倒装摸，凹模在上模座上，不适于用斜壁式，又因为本模具间隙大于03MM，也不适于用凸台式。因此应选用直壁式。2凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度与刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。其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。凹模厚度HKB15MM（46）凹模壁厚C152H（3040MM）（47）式中B冲裁件的最大外形尺寸；K系数，考虑板料厚度的影响。查表43（模具简明设计手册清华大学出版社）得系数K0135，因为零件的最大外形尺寸B3678MM所以HKB013536786124MMC152H（152）6124946212248MM取C90，则凹模外形尺寸为凹摸的半径R400既凹模周界LB406470，厚度查标准取H40MM。357凹模的结构尺寸凸模的结构尺寸见图35图35凹模的结构尺寸图示中1螺钉，2凹模固定板3凹模，4垫板，5卸料板，凹模材料采用GR12。1垫板垫板装于凸模固定板与上模座之间，垫板硬度较高，能有效的分散凸模工作时对模座的压力，以防模座变形，垫板一般用工具钢制造，可选用45钢，其热处理硬度取4348HRC。垫板的外形尺寸也于凹模底部形状大小一样，直径为200MM，厚度取为20MM。2卸料板卸料板的作用主要是在冲压结束瞬间，卸料螺钉在橡皮的弹力下将卸料板向上弹起，从而将套在凸模上的剩余条料顶下，因次它的中间是空的，并且空的形状与冲裁件的外形轮廓相同，安装时套在凸凹模上。卸料板的直径与垫板相同，厚度为10MM。3凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，由于本模具为倒装式，所以凹模与凸模固定板及垫板用螺钉和销钉连接在上模座上，销钉用两个，以防转动，用八个内六角螺钉将这几个板件固定在上模座上。4凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为RA0804M，底面与销孔的RA1608M。凹模材料一般选用T8A、T10A，其热处理硬度达到6064HRC。由于凹模受力复杂，很难按理论方法精确计算，对于非标准尺寸的凹模一般不作强度核算，可用公式或查表确定其尺寸。5凹模的材料和技术要求凹模材料可与凸模相同或优于凸模，淬火硬度可与凸模相同或略高于凸模。凹模刃口要锋利，强度要大，表面粗糙度要小（一般为RA1604M），外轮廓棱角要倒钝。第四章模具主零部计件的设41定位零件411螺钉与定位销为了正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。定位零件是确定条料或坯料在模具中的正确位置的零件。用于冲模的定位零件有导料板、侧压板、导料销，定位销等有一定得强度，以保证工作精度、质量稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污、碎屑的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高时，要考虑粗定位和精定位两套装置，分步进行；坯件需要两个以上工序的定位时，它们的定位基准应该一致；设计定位装置还应考虑避免坯件正、反误放置的措施。此次翻遍模具设计主要采用螺钉与定位销进行定位和固定，螺钉采用标准件M1676,如图41，数量为6个。定位销的直径设为20MM，数量同样为6个，在以模具的对称中心为中心平均分布。图41螺钉标准件412模架的选择（1）模包括上模座、下模座、导柱、导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上。为了缩短模具的制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准，并有商品模架出售。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，又各具有多种模架类型。选择模架结构时要根据工件的受力特点，坯件定位，出件方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应该比凹模大3040毫米。模板的厚度一般应该等于凹模厚度的115倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径每边约大4050。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度等。通常中、小型冲模常采用后侧式、对角式或对称式的导柱型模架。四角导柱式模架主要用与精度要求高的冲压件和大型冲压件。经查冲压模具手册软件可选取冲模标准钢板模架，冲模钢板下模座为对角导柱下模座，基本尺寸如下表所示凹模周界DR7D1R7RL1B1HFSS1基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差40016025040408017024002/004125002/0041冲模滑动导向钢板对角导柱上模座的基本尺寸如下表所示凹模周界DR7D1R7RL1B1HFSS1基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差40016025032408017037002/004138002/0041模架示意图如图42图42模架的结构模架材料选用45号钢。42导向装置导向装置可提高模具精度、寿命及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置设计的注意事项1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应在保证导柱上端距上模座上平面留有间隙1015MM的间隙；2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保证导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留有23MM的间隙；3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向力；5）导套应开排气孔以排除空气。滑动式导柱导套的导向装置是最常用的形式，这种结构加工装配方便，易天标准化，但承受侧压能力差。导柱导套的间隙值应小于冲模中凸模、凹模间隙，导柱装置有以下几种情况导柱设计在底座上，为常用形式，装配调整较为方便；导柱设计在上模板上，有利于弹性卸料板导向的安装；台阶式导柱，大端直径等于导套的外径，这样便于上、下模板一起加工，并能保证导向的同轴度；在一些要求弹性卸料板有良好导向的情况下，导柱有时也兼作卸料板的导向装置。421导柱导柱的结构与尺寸都可直接由标准中选取。在选用时应注意导柱的长度应冲模在最低工作位置时，导柱上端面必须低于上模座平面（一般不小于1015MM），并保证有足够的导向长度。而下模座低面与导柱低面的距离应为23MM。导柱的结构尺寸见图43图43导柱B型导柱。导柱材料20钢。热处理渗碳度0812MM，硬度5268HRC。422导套导套的结构与尺寸都可直接由标准中选取。在选用时应注意导柱的长度应冲模在最低工作位置时，导柱上端面必须低于上模座平面（一般不小于1015MM），并保证有足够的导向长度。而下模座低面与导柱低面的距离应为23MM。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用，当冲裁板厚为084MM时，选用H7/H6配合的级精度模架。导套采用B型导套，导柱同样采用B型结构。导柱与导套的结构配合如图44所示图44导套导柱装配结构图B型导套。材料GR15。热处理硬度6266HRC。423模柄模柄和压力机连接，压力中心就在模柄的中心上，推件力通过滑块上的横杆传给模柄，由于本冲裁件面积不是很小，因此模柄的直径也不能太小，根据经验从中华人民共和国冷冲模国家标准中查得其结构及尺寸如图45所示。图45模柄结构图1模柄，2凹模固定板，3上压板压入式模柄。材料HT200。43弹性元件431橡胶尺寸的计算冷冲模中的橡胶一般为聚氨脂橡胶（PUR）。该橡胶允许承受的载荷比弹簧大，并且安装调整方便。由冷冲模国家标准中查得橡胶的直径和高度为5060，聚氨脂橡胶的总压缩量一般35，对于冲裁模，其压缩量一般取1015。根据卸料力和要求的压缩量计算橡胶的工作压力和许可的压缩量，其步骤如下1）计算橡胶垫所产生的工作压力FAP（48）式中F橡胶垫工作压力（N）A橡胶垫横截面积（MM）2P单位压力，与橡胶垫压缩量、形状有关，一般取23MP。AF314（50/2）3476858875N2）确定橡胶压缩量和工作行程橡胶允许最大压缩量应不超过自由高度H的45，否则会过早失I去弹性而损坏，一般总压缩量取H（035045）H（035045）602127MM（49）I取H23MM橡胶的预压缩量H一般取自由高度H的1015，即YIH（01015）H（01015）6069MM（410）YI取H7MMY故橡胶工作行程LHH02503H1421MM（411）YI取L18MM查表的橡胶的个数选择为6个，在凹模上平均分布。44其他零件441卸料杆卸料杆的作用就是将冲压凹模下的零件顶出，因此其截面形状应和凹模底部的形状相同。将其安装在凸凹模的冲孔凹模内，最上面与下压板板接触，两个压板之间安装着橡胶，托板依靠橡胶向上的弹力将顶杆向下顶出，从而完成下料的过程。卸料杆采用45号钢，直径大小为18MM442螺钉此次设计中螺钉采用标准件M1676,M1896连接处的螺钉一律选用6个。在设计中螺钉固定的凹槽大小深度案螺钉直径大小家1MM确定。45模具的总结构样图根据第四章模具结构的确定和本章前几节零件的设计及尺寸的确定，最终设计出模具的总装配图。如图46所示图46模具总装配图1长螺钉，2螺钉M1676,3橡胶，4导套，5卸料板，6凸模，7凹模，8导柱，9模柄，10上模座，11上垫板，12凹模固定板，13下垫板，14推料杆，15工件，16垫环，17凸模固定板，18下模板第五章模具的工作过程51初始状态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52所示，凹模往下滑动与凸凹模作用形成制件。同时凸模将凸凹模内的轮辐成品件推下。图52工作状态示意图53凸模、凹模随滑块上提时的状态卸料板在橡胶作用下将箍在凸凹模内的零件卸下。如图53所示53凹模上提状态示意图54凹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。参考文献1周文玲主编互换性与测量技术，北京，机械工业出版社，2005，82郝滨海编著，冲压模具简明设计手册北京；化学工业出版社200513周大隽等编著冲模结构设计要领与范例，北京；机械工业出版社，2005114薛啓翔编冲压模具设计结构图册北京化学工业出版社，20055张荣清主编模具设计与制造北京；高等教育出版社，200386陈炎嗣郭景仪主编，冲压模具设计与制造技术，北京；北京出版社199287钟毓斌主编，冲压工艺与模具设计，北京机械工业出版社，200058夏钟福，材料导报，2001，8（15）57589PETERPTSAI,HEIDISCHRECUDERGIBSON,PHILLIPGIBSONJOURNALOFELECTROSTATICS,2003,5433334110MNIFUKU,YZHOU,AKISIEL,TKOBAYASHI,HKATOHTHEBASICCONCEPTOFSTAMPINGDIE,2001,5152200205结语本次毕业设计，为轮辐成形模具设计，到现在，完成了装配图，零件图的绘制及设计说明书的编写，全部完成了设计工作。通过本设计，对模具的结构和设计思路有了更深入的理解，熟悉了冲压模具加工的优点，特点，并且对大学四年所学过的课程进行了一次总复习，总运用。设计中涉及了材料选择，工艺分析，计算机绘图，手工绘图，机械设计，加工误差等一系列相关课目，对这些知识进行的回顾，复习对我们以后的学习工作肯定将产生深远影响，具有很大的积极意义。此次设计也是对我发现，分析，解决问题能力的一次极好的锻练。可以说此次毕业设计，受益非浅。本设计在宋若峰老师的关心，指导下完成，在此，本人再次真诚的对宋老师及其它一切关心支持我们设计工作的老师和同学们表示衷心地感谢致谢在基础课以及专业课的学习中，让我感受到了学习是无止境的和知识的重要性。在这两年里我系统的学习了机械方面的基础知识。在这两年里有老师的无私指导以及同学的热心关怀，我学到了很多的东西。在毕业之际，