原稿--YB252-塑钢固定片冲压级进模设计【冲压模具设计稿】
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YB252
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XXXX学院毕业设计说明书题 目:塑钢固定片冲压工艺及模具设计年级、 专业: 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 摘 要毕业设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。其目的是，综合运用所学课程的理论和实践知识,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握模具设计与制造的方法、步骤和相关技术规范。熟练查阅相关技术资料。掌握模具设计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。本设计主要对塑钢固定片冲压模具进行设计。结合公司实际生产要求和产品的特点，在厂原有的设计上，对模具进行了改进设计。本设计对塑钢固定片加工工艺进行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保证零件质量与精度的前提下，选择高生产率的加工工艺，降低生产成本，从而有效地节约了材料。本设计中使用计算机软件进行了辅助设计，在保证高精度的同时简化了传统的繁琐计算过程，使设计更为便捷。该塑钢固定片从坯料到完全成形，以前是使用两套模具：冲孔落料复合模与弯曲模。所设计的两套模具较为典型，也具有一定的代表性。本设计的重点与难点是多道工序的结合以及对凸、凹模刃口尺寸的计算，因为它将直接影响零件的质量。关键词 冲压模具；级进模；辅助设计；模具结构目 录摘 要II第章、绪论11.1.课题来源和研究意义11.2.国内外在该方向的研究现状及分析31.3.本课题研究的主要内容51.4.本章小结5第2章、塑钢固定片加工工艺综合分析62.1.塑钢固定片加工工艺要求62.2.零件图分析62.3.冲压工艺性审查72.4.冲压件经济性和先进性分析72.5.工艺方案的确定82.6.本章小结8第3章、级进模的设计93.1.冲压件的工艺分析93.1.1.弯曲件回弹值的计算93.2.排样93.3.计算冲压力（根据工步计算冲压力）113.3.1.切侧刃力1113.3.2.切侧刃力2113.3.3.冲圆孔力1123.3.4.冲圆孔力2123.3.5.冲异孔力123.3.6.冲圆孔力1123.3.7.冲圆孔力1123.3.8.冲圆孔力1123.3.9.冲圆孔力1123.3.10.冲异孔力123.3.11.切废料力133.3.12.切废料力133.3.13.弯曲力的计算133.3.14.切废料力1133.3.15.切断力133.3.16.卸料力133.3.12.顶件力143.4.确定模具压力中心153.5.计算凸、凹模刃口尺寸173.5.1.冲孔凸、凹模刃口计算173.5.2.落料凸、凹模刃口计算183.5.3.弯曲工作部分尺寸计算203.6.凸模、凹模的结构设计213.7.模具总体设计及主要零部件设计243.7.1.模具总休装配设计243.7.2.卸料橡皮垫的设计计算253.7.3.模架设计263.7.4.垫板设计273.7.5.凸模固定板设计273.7.6.卸料板设计273.7.7.模具的闭合高度273.8.冲压设备的选择283.8.1.公称压力的选择283.8.2.行程次数283.8.3.滑块行程（S）293.8.4.模具闭合高度293.8.5.工作台面尺寸303.9.模具的装配303.10.本章小结31结 论32设计心得34致 谢35参考文献3637第章、绪论1.1.课题来源和研究意义（1）冲压的概念冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。它是一种压力加工方法，是机械制造中的先进加工方法之一。冲压模具是一个特殊的，一次性的一类精密工具，通过切割与塑形的方式使金属成为一个理想的形状或外形。大多数模具构造有几个基本组成部分，包括模板，防磨装置，模套，导向销，轴衬，垫块，垫板，螺钉，销钉，和螺栓。模具还需要冲孔模板，压力和冲压成型板，以及可用来保护它们-转子，肩螺栓，衔铁，保持架;和气体，线圈，或聚氨酯弹簧的工具。（2）冲压的优点冷冲压和线切割相比较，具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单容易实现机械化和自动化等一系列有点，特别适合于大批量生产。冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。现代冲压模具生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压模具生产的发展方向。日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的，例如不锈钢饭缸，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可以看出，冷冲压是一种在常温（冷态）下利用冲模在压床上对各种金属（或非金属）板料施加压力使其分离或者变形而得到一定形状零件的金属压力加工方法。近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。本设计题目由实习单位提供，经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计, 研究目的是在厂原有的基础上，对模具进行改进设计，提高产品质量与效益。在二十世纪中期甚至更早,国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的比喻。例如:“模具是美国工业的基石”(美国)；“模具是促进社会繁荣富强的原动力”(日本)；“模具工业是金属加工的帝王”(德国)；“模具是黄金”(东欧)等。在二十世纪未,中国人才开始认识到其极端重要性,作出了科学的评价:“模具工业是现代工业之母”(中国)。21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。现今,全世界模具工业年总产值约为650亿美元，其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。而在亚洲,最高属于日本,年产值达200亿美元上下。美国的年产值为50亿美元。中国也在后来居上,现在已经达到70亿美元。然而,产值并不等同于技术质量。虽然我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与发展经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。而技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小。近五年来,平均每年进口模具约为11.2亿美元,2003年就进口了近13.7亿的模具,这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次研究的意义。1.2.国内外在该方向的研究现状及分析在世界上大多数国家和地区，模具及模具工业早已成为了一个行业，有专门的行业组织机构指导和推动模具工业的发展。比如日本有“型技术协会”，台湾地区有“台湾模具工业同业公会”，我国有“中国模具工业协会”,各省市均有其分会。模具行业已成为一个大行业，仅我国的模具企业已达到了数万家之多。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具，中档轿车配套的覆盖件模具和多工位级进模也能生产了。模具精度达到12m，寿命2亿次左右。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模、大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。华中工学院和北京模具厂等在1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。21世纪开始，CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术，其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低和制造难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造。它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法。例如，目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。1.3.本课题研究的主要内容1.塑钢固定片冲裁工艺方案；2.塑钢固定片模具总体方案设计；3.模具各零件尺寸计算；4.模具总装配图与零件图绘制。1.4.本章小结本章从国内外当今模具的发展状况这个角度介绍了课题的研究意义，在此基础上提出课题设计的任务。第2章、塑钢固定片加工工艺综合分析2.1.塑钢固定片加工工艺要求塑钢固定片零件图如图2-1所示，材料为Q235，普通碳素钢，材料厚度2.0mm，已知年产量10万件，为大批量生产。要求表面无划痕、孔不允许严重变形、冲口无毛刺、弯曲无裂纹。设计其冲压模，确定冲压工艺方案。（Q235材质的屈服强度是240MPa，抗拉强度约是440-470MPa，抗剪强度约是310-380MPa，具有良好的塑性，其冲裁、成形加工性较好。）图2-1 塑钢固定片零件图2.2.零件图分析该件为带圆孔的弯曲零件，尺寸精度要求不高，由冲裁和弯曲即可成形。冲压难点在于多道工序在一副模具里实现，即采用连续冲压的方法，同时要保证产品不能变形。同时为模具收力均匀，最后切断的方法，这样既能提高生产效率，有能使模具稳定，沿长模具寿命。2.3.冲压工艺性审查在分析冲压工艺性的基础上，其审查内容见下表所示：表2-1 冲压工艺性审查表工艺性项目冲压件工艺性状工艺性允许值工艺性评价冲裁工艺性1.形状落料冲孔圆孔10，底面有3个小孔3-10，还有一个方形孔3.孔边距对101.5t=3最小孔边距8，t=24.精度10是IT12孔直径是IT8IT14弯曲工艺性1.形状弯曲，对称2.弯曲半径R23.直边高度124.孔边距82t=45.精度IT14由以上分析可知，该零件的工艺性较好，可以冲压加工。2.4.冲压件经济性和先进性分析冲压是该件最好的加工方法。由于批量较大，为提高生产率，宜采用复杂一点的组合工序。2.5.工艺方案的确定方案一：首先整体落料，再冲孔，最后进行弯曲；方案二：落料，弯曲，最后进行冲孔；方案三：落料冲孔复合，最后进行弯曲。方案四：冲侧刃，冲孔，切废料，空工步，弯曲，空工步，最后切断，产品掉下。上述三方案的综合比较见下表：表2-2 冲压工艺方案比较表项目方案一，二方案三方案四模具数量三套二套一套制件质量有回弹，可控制有回弹，不易控制形状尺寸精度较好，有回弹，可控制生产率较低较高较高模具寿命结构简单，寿命不长结构复杂，生产效率高，比较合理根据上表比较，选定方案四。由于冲压件弯曲尺寸精度均为IT14，方案四回弹可控制，对其影响不大。同时，采用这样的方案，在提高生产率的同时也很好地保证冲孔与外形尺寸精度。2.6.本章小结本章分析了塑钢固定片整体加工工艺性，对其工艺性进行审查，并对冲压件进行了经济性与先进性分析，最后确定工艺方案。第3章、级进模的设计3.1.冲压件的工艺分析该产品落料，冲孔，弯曲等工序结合，结构较为简单，整个形状由直线与圆弧组成。由零件图可知，该件的经济精度为IT14，符合冲裁精度要求，精度要求能够在冲裁加工中得到保证，一次冲压成形。其尺寸要求、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。材料为Q235。该工件的弯曲内圆角半径为2.0mm，大于最小弯曲半径rmin=0.4t=0.42=0.8mm，故该工件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求，可以采用弯曲工序加工。3.1.1.弯曲件回弹值的计算（1）时属于小变形程度，而时属于大变形程度。此零件的r/t=2/2=1，属于大变形程度，圆角半径回弹小，不必计算，只计算凸模角度。因为，由文献3，表5-1得到：计算凸模的中心角：其中凸模的圆角部分的中心角，（）；工件的中心角，（）。（2）工件回弹问题的解决：当工件精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸、凹模间隙的方法解决工件回弹问题。3.2.排样根据产品中性层计算展开尺寸，结合实际生产情况，计算结果得，展开长度为88.7，在后期设计模具时，此尺寸需要调试，展开图如下：由于此产品单边弯曲，材料厚度2mm，弯曲时材料单边受力，会容易跑料导致产品不稳定，因此建议采用一出二的方法，这样产品中间增加载体，最后切断载体，两件分开，脱模，这样模具受力均匀，模具寿命长，排样决定采用直排的排样方案,如下图3-1所示：图3-1 排 样 图由文献3，表3-13可知：搭边值a1=2.5mm，a=2.5mm。冲压件面积计算得为6885mm2,条料宽度b=88.72+2.52+5+5=192.4mm，进距h=84+2.5+2.5=89mm，所以一个进距的材料利用率为：26886192.489100%=80.427% （3-1）3.3.计算冲压力（根据工步计算冲压力）3.3.1.切侧刃力1P1=nLt=1(89+2.5+2.5)2380=71440N=71.44KN （3-2）3.3.2.切侧刃力2P2=nLt=1(89+2.5+2.5)2380=71440N=71.44KN （3-3）3.3.3.冲圆孔力1P3Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-4）3.3.4.冲圆孔力2P4Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-5）3.3.5.冲异孔力P5Lt=1174.142380=132346.4N=132.35KN （3-6）3.3.6.冲圆孔力1P6Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-7）3.3.7.冲圆孔力1P7Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-8）3.3.8.冲圆孔力1P8Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-9）3.3.9.冲圆孔力1P9Lt=1(3.1410)2380=23864N=23.86KN （3-10）3.3.10.冲异孔力P10Lt=1174.142380=132346.4N=132.35KN （3-11）3.3.11.切废料力P11Lt=1121.082380=92020.8N=92.02KN （3-12）3.3.12.切废料力P11Lt=1121.082380=92020.8N=92.02KN （3-13）3.3.13.弯曲力的计算弯曲力P8=cLt=20.8842470=126336N=126.34KN (3-14)式中P弯曲力c-系数，取0.5-0.8L-弯曲件长度（mm）t-板料厚度（mm）-材料抗拉强度（MPa）3.3.14.切废料力1P6Lt=11222380=92720N=92.72KN （3-15）3.3.15.切断力P10Lt=280.522380=213195.2N=213.2KN （3-16）3.3.16.卸料力Pr=KrP1 （3-17）由文献3，表3-11：取Kr0.04，故Pr0.04（71.44+71.44+23.86+23.86+132.35+23.86+23.86+23.86+23.86+132.35+92.02+92.02+126.34+92.72+213.2）0.041167.04=46.68KN （3-18）3.3.12.顶件力 由文献3，表3-11，取Kp0.045，故PtKp=0.0451167.04=0.045352.56=52.52KN （3-19）冲压力P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14P15PrPt1266.24KN (3-20）初步选择1600KN冲床。3.4.确定模具压力中心图3-2 冲裁力分析图以中间圆圆心为原点，建立如上图32所示坐标系XOY。采用解析法求压力中心，求YG，XGF1冲侧刃力 F1= Ltb，得F1=71.44KNF2冲侧刃力 F2= Ltb，得F2=71.44KNF3冲圆孔力 F3= Ltb，得F3=23.86KNF4冲圆孔力 F4= Ltb，得F4=23.86KNF5冲异孔力 F5= Ltb，得F5=132.35KNF6冲圆孔力 F6= Ltb，得F6=23.86KNF7冲圆孔力 F7= Ltb，得F7=23.86KNF8冲圆孔力 F8= Ltb，得F8=23.86KNF9冲圆孔力 F9= Ltb，得F9=23.86KNF10冲异孔力 F10= Ltb，得F10=132.35KNF11切废料力 F11= Ltb，得F11=92.02KNF12切废料力 F12= Ltb，得F12=92.02KNF13弯曲力 F13= cLt，得F13=126.34KNF14切废料力 F14= Ltb，得F14=92.72KNF15切断力 F15= Ltb， 得F15=213.2KNY1F1到X轴的力臂 Y1=93.7X1F1到Y轴的力臂 X1=222.5Y2F2到X轴的力臂 Y2=-93.7X2F2到Y轴的力臂 X2=222.5Y3F3到X轴的力臂 Y3=43.5X3F3到Y轴的力臂 X3=222.5Y4F4到X轴的力臂 Y4=-43.5X4F4到Y轴的力臂 X4=222.5Y5F5到X轴的力臂 Y5=67.85X5F5到Y轴的力臂 X5=133.5Y6F6到X轴的力臂 Y6=15.5X6F6到Y轴的力臂 X6=151.5Y7F7到X轴的力臂 Y7=15.5X7F7到Y轴的力臂 X7=115.5Y8F8到X轴的力臂 Y8=-15.5X8F8到Y轴的力臂 X8=151.5Y9F9到X轴的力臂 Y9=-15.5X9F9到Y轴的力臂 X9=115.5Y10F10到X轴的力臂 Y10=-67.85X10F10到Y轴的力臂 X10=133.5Y11F11到X轴的力臂 Y11=91.2X11F11到Y轴的力臂 X11=89Y12F12到X轴的力臂 Y12=-91.2X12F12到Y轴的力臂 X12=89Y13F13到X轴的力臂 Y13=0X13F13到Y轴的力臂 X13=-44.5Y14F14到X轴的力臂 Y14=0X14F14到Y轴的力臂 X14=-133.5Y15F15到X轴的力臂 Y15=0X15F15到Y轴的力臂 X15=-267根据合力距定理：YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3.）/（F1+ F2+ F3）XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3.）/（F1+ F2+ F3）YGF冲压力到X轴的力臂；YG=0XGF冲压力到Y轴的力臂；XG=27.37在不影响冲裁精度与安全生产的前提下，本设计直接用冲压件中心来当做模具压力中心，方便设计。3.5.计算凸、凹模刃口尺寸3.5.1.冲孔凸、凹模刃口计算对冲孔采用凸、凹模分开的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：冲10mm孔，由文献3，表3-5可知：Zmin=0.12,Zmax =0.20, ZmaxZmin=0.200.120.08mm （3-21）由文献3，表3-7得凸凹模制造公差：=0.01mm, =0.015mm校核： Zmax-Zmin0.03mm （3-22）+=0.025mm （3-23）满足Zmax-Zmin +的条件。由文献3，表3-8得因数x=0.5，则dp=(9.95+0.50.1)=10 （3-24）由文献3，表3-5得Zmin0.12mm,凸模尺寸按凹模实际尺寸配做，保证双边间隙为(0.12+0.20)/2=0.16mm，具体零件尺寸看零件图。3.5.2.落料凸、凹模刃口计算凸、凹模刃口尺寸计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到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，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲裁间隙对冲裁力的影响：虽然冲裁力随冲裁间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度 5%20%范围时，冲裁力的降低并不明显（仅降低5%10%左右）。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不大。冲裁间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响：间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%25%左右时斜料力几乎减到零。冲裁间隙对尺寸精度的影响：间隙对冲裁件尺寸精度的影响的规律，对于冲孔和落料是不同的，并且与材料轧制的纤维方向有关。通过以上分析可以看出，冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲裁模具寿命最长，冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲裁件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的0.5-1.0之间。磨损量用x表示，其中为冲件的公差值，x为磨损系数，其值在0.5-1.0之间，与冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度IT10以上X=1; 零件精度IT11- IT13X=0.75; 零件精度IT14X=0.5 。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具制造公差时，一般冲模精度较零件高3-4级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7级选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的1/8并冠以（）；若零件没有标注公差，则可按IT14级取值。零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口尺寸有的增大，有的减小。增大尺寸有：4，它在冲孔凸模上相当于落料凹模尺寸，故按一般落料凹尺寸公式计算。由文献3，表3-8得因数x为：对12，59，0.50时，x=0.5；所以有12d=(12.1-0.50.2) =12 （3-25）59d=(59.2-0.50.4) =59 （3-26）3.5.3.弯曲工作部分尺寸计算（1）凸模圆角半径由于此件圆角半径（r=2mm）较小，凸模圆角半径可取R=2， （2）凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。此工件单边弯曲，属于不对称件，凹模圆角半径应取大小一致。凹模圆角半径一般按材料厚度t来选取。本设计中取1.0t=R2，同时工件属于对称件，产品弯曲时模具两边受力均匀，所以模具设计时比较合理。（3）凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。一般情况下，凹模工作部分深度可查相关设计资料即能满足弯曲件的要求。此弯曲直边高度为自然尺寸，经过计算大概在3.5-4.5毫米之间，板厚为2mm, 由文献3，表5-10得凹模工作部分深度10mm。（4）凸、凹模间隙弯曲模的凸凹模间隙是指单边间隙Z。间隙越小，则弯曲力越大，间隙过小，会使制件边部厚变薄，降低凹模寿命。间隙过大，则回弹大，降低制件精度。凸、凹模间隙Z可按下式计算Zt+Ct (3-27)式中 Z弯曲模凸、凹模单边间隙；t材料厚度（基本尺寸）；C间隙系数；由文献3，表5-11得C0.02所以 Z20.0222.04mm (3-28)3.6.凸模、凹模的结构设计模具结构比较复杂，但从单独的各个工序分开看，模具就简单多了，首先，就切侧刃和冲孔，切废料，就类似冲孔模，由于需要卸料板压住材料，才能继续冲压，所以冲头和切侧刃的冲头都可以设计成带台阶的形块。零件稍微大点的，可以用螺钉与模板连接，如切断凸模，尺寸标注如下图3-3所示。图3-3 切断凸模零件图图3-4 冲圆孔凸模零件图图3-6 切侧刃凸模零件图凹模的刃口形式，考虑到生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，如图3-4所示的刃口形式。凹模的外形尺寸，由文献3，式4-7，式4-8计算：Hkb=0.18192.4=34.63mm,取H35mm,C=1-1.5H=35-52 mm,尺寸标注如下图所示：图3-4 凹模零件图本模具为连续冲压模，因此除冲孔凸模和凹模外，还会有弯曲凸模。凸模是本连续模中的关键零件。弯曲凸模通过过盈配合固定在凸模固定板上。由于变曲件圆角半径较小，所以凸模圆角半径取与弯曲件圆角半径相同，大于凸模最小圆角半径，符合生产实际要求。凸模宽度取比零件宽度尺寸稍大，为37mm，高度取为70.5。凸模的材料选用与凹模材料相同，为Cr12MoV，工作部分热处理淬硬58 HRC 62HRC。3.7.模具总体设计及主要零部件设计3.7.1.模具总休装配设计该连续模将凹模安装在下模，冲头固定在固定板里，安装在上模上，为典型的正装结构。两个导料板控制条料送进的导向，导正销和侧刃距离控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性橡胶组成。冲制的工件在最后的切断工序后自动脱落模具，从模具上掉下。冲孔的废料可通过凹模的内孔从冲床台面孔漏下。滑块带动上模回升时，卸料装置将箍在凸模上的条料卸下，推件装置将卡在凹模之间的冲件顶出凹模面，送料装置继续往前送料，这样，一个冲次就已经完成。 3.7.2.卸料橡皮垫的设计计算1.确定橡皮垫的自由高度H冲模工作行程：t+1+6.5=1.5+1+6.5=9mm （3-23）根据橡皮垫工作行程的取值范围，橡皮垫的自由高度为H（0.400.6）（mm） （3-24）取0.50,计得H18mm。2.确定橡皮垫的安装高度H0.9016.2mm （3-25）3.确定橡皮垫的平面尺寸：根据本冲裁模的结构，橡皮垫设计成圆形由前面计算得卸料力Pr14.1KN，根据模具结构初定10块橡皮垫，每块橡皮垫分担的压力为：Pr41167.01400101410N,卸料镙钉选用M8,所以d=11mm,由文献2，表3.1-42计算得 D18.36mm （3-26）所以选用直径为25的树脂10件即可。3.7.3.模架设计本级进模选用中等精度，中、小尺寸冲压件的后侧导柱模架、两导柱和导套分别装在上、下模座四个角，凹模面积是导套前的有效区域。送料及操作方便，纵向，横向送料。主要适用于一般精度要求的冲模，不宜用于大型模具，因有弯曲，单边导柱运动不平稳，所以模具设计时选用四导柱，使模具保持平衡。再根据凹模设计的结果，由文献2，表5.1-3得，选用模架380180159179 I GB/T 2851.3，技术条件按JB/T8050-1990的规定。所以：上模座：LBH=760mm400mm40mm下模座：LBH=760mm400mm50mm导 柱：dL=32mm160mm导 柱：dL=35mm160mm导 套：dLD=32mm100mm45mm导 套：dLD=35mm100mm50mm3.7.4.垫板设计垫板的作用是直接承受和扩散凸模传来的冲压力，以减小上模板所承受的单位压力，保护凸模顶端面的上模板面不被凸模顶端压陷。垫板用45钢制造，淬火硬度为HRC4348，上下面须磨平，保证平行。本模具垫板厚度取：10mm，长、宽尺寸取与凹模长、宽一样。3.7.5.凸模固定板设计凸模要借助于凸模固定板才能安装在上模板上。凸模固定板厚度可取为凹模厚度的0.60.8倍，长宽尺寸比凹模的对应尺寸略小或相同，以减小冲模形成的危险区的面积。凸模装入凸模固定板的部位与固定板呈过渡配合，即H7m6。凸模装入固定板后，其顶面要与固定板顶面一起磨平。由于凹模的厚度已定为40mm，所以凸模固定板根据标准定为18mm。外形尺寸同凹模大小相同。3.7.6.卸料板设计由于本零件厚度为2mm，较薄，精度和平整度要求也较高，所以本模具采用弹性卸料装置，卸料力由橡皮产生。卸料孔与凸模的单边间距取板料厚度的0.050.10倍，卸料板长、宽尺寸取与凹模长、宽一样的尺寸。所以，卸料板厚度取为28mm，长、宽分别为620mm和320mm。3.7.7.模具的闭合高度模具闭合高度是指冲床运行到最下点时模具工作状态的高度。故模具闭合高度为HHs+Hb+Hg+Ha+Hj+Hf+Hk+Hn=208mm （3-27）其中H模具闭合高度，mmHs上模板厚度，mmHb-上垫板厚度，mmHg凸模固定板厚度，mmHa凹模厚度，mmHj冲压件厚度，mmHf卸料板厚度，mmHk橡胶工作时闭合厚度，mmHn下模板厚度，mm3.8.冲压设备的选择3.8.1.公称压力的选择选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%60%）即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%60%。校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.11.3倍。在此取了1.3倍，即公称压力P=1.31167.04=1517.152KN (3-28)初选压力机的公称压力为1600KN，即J21-160型开式可倾压力机。3.8.2.行程次数选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下因素：1.考虑操作方式（进、出料速度的快慢）；2.弯曲时，金属变形需要过程限制了行程次数增加；3.该件为大批量生产，要以较大的行程次数来提高生产效率。J21-160型压力机的行程次数有45次/min和90次/min等，依据上述因素综合分析，选择了45次/min。3.8.3.滑块行程（S）滑块行程是指滑块的最大运动距离，即曲柄旋转一周，上死点至下死点的距离。其值为曲柄半径的两倍：S=2R。选择用于弯曲的压力机的滑块行程主要考虑以下因素：1.要保证毛坯放进和工件取出，应使滑块行程大于工件高度的两倍以上，。2.该件为大批量生产，需要以限制行程来增加行程次数，提高生产效率。J21-160型压力机的滑块行程为160mm，大于工件高度的两倍，满足连接板弯曲时的冲压行程。3.8.4.模具闭合高度压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小，将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高度；将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度。J21-160型压力机的最大闭合高度为480mm，连杆调节量为120mm，故最小闭合高度为360mm； 当压力机工作台面上有垫板时，用压力机的闭合高度减去垫板厚度，就是压力机的装模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等； 模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离。 如果压力机上不设置垫板，本例所设计的模具闭合高度H在279219mm之间，加上垫板，模具闭合高度H增加。式中3.8.5.工作台面尺寸压力机工作台尺寸应大于下模周界5070mm。J21-160型的压力工作台尺寸（前后左右）为1010mm790mm。那么，设计时模具的下模座（宽长）不要超过750mm550mm。3.9.模具的装配根椐连续模装配要点，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。序号工序工艺说明凸、凹模预配装配前仔细检查各凸模开关及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。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凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固装配下模在上模座上划中心线，按中心预装凹模、固定板；在下模座、导料板上，用已加工好的固定板分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；将下模座、导料板、凹模、活动导销销、树脂装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉装配上模在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入 0.3mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶 和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导料板、卸料板；切纸检查，合适后打入销钉试冲与调整装机试冲根椐试冲结果作相应调整3.10.本章小结本章分析了加工该塑钢固定片冲压工序的安排，计算与模具结构的设计，根据零件的特点以及厂里的要求，设计计算并确定模具各零件尺寸，完成了模具总体设计，绘制出模具装配图。本章重点与难点是工艺方案，模具结构的确定以及凸模，凹模尺寸的计算，因为它将直接影响零件的质量和模具的合理性。结 论模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。本设计就是本着这个思想对产品模具进行分析设计，力求设计出技术水平高、经济效益好的模具，同时也围绕着对新产品开发、新产品投入生产这个理念展开设计。塑钢固定片零件形状较为简单，所以加工工艺也不复杂。通过对零件图的综合分析与实习单位的实际生产要求，设计出了最可行的加工方案。零件从坯料到完全成形，本设计共用到了一套模具，即：冲孔，落料，弯曲等多工序的连续模。本模具有生产率高、精度高的特点，加工过程又不会影响制品尺寸，且下料部分与冲孔部分的毛头方向相同，这非常符合实习公司的实际生产要求，对单位能保持全国模具行业的领先地位也有一定的促进作用。整套模具的设计过程中使用了先进的CAD/CAM技术进行辅助设计，在保证模具高精度的同时简化了传统的繁琐计算过程，使得设计更为便捷。由此可以看到，在大型级进模、高精密、高复杂性、高技术含量先进模具的设计中，使用先进的CAD/CAE/CAM技术进行辅助设计会是一条必经之路。设计心得通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，能够把自己所学的知识比较系统的联系起来。同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到，以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。本次毕业设计历时一个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算，诸如对冲压件结构的分析，对形状的分析等，不断地分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直到模具总装配图的绘制，用时近一个月。在这段时间里，我进行了大量的计算：从材料利用率的计算，到工序压力的计算，再工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计算以及主要零部件强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的能力。总之，通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的，也应该认认真真的完成我大学三年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限，错误和不足之处再所难免，恳请各位指导老师批评指正，不胜感激。致 谢首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感谢指导老师给我的指导，在设计和说明书的写作以及实物制作过程中，我始终得到他的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理
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