设计说明书-卡套的冲压模具设计与工艺-冲孔落料级进模.doc
卡套的冲压模具设计与工艺-冲孔落料级进模含7张CAD图
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冲压
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卡套的冲压模具设计与工艺-冲孔落料级进模含7张CAD图,冲压,模具设计,工艺,冲孔,落料级进模含,CAD
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摘 要 冲压是机械制造业中一种较先进的加工方法，与切削加工相比，具有材料利用率高、制品力学性能好，互换性强、生产效率高等优点。我设计的这套复合模具，采用倒装复合模具冲压，因为倒装模具有许多的优点，比如说：制件精度高，由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。生产效率高,模具结构紧凑，面积较小。由于采用弹压卸料装置，使冲制出的工件平整，表面质量好。采用打料杆将工件或废料从凹模孔中打下，因而工件或废料不在凹模孔内积聚，可减少工件可废料对孔的涨力。从而可减少凹模的壁厚，使凹模的外形尺寸缩小，节约模具材料。 根据零件图的结构分析,该零件采用倒装复合模具冲压比较合理。该复合模具结构特点是：凸凹模安装在下模座上，采用弹压卸料装置将废料从凸凹模上卸下。而它的凹模是安装在上模座上，因而就存在着如何将凹孔内的工件从孔中排出的问题，故在凹模内安装推件块把凹模内的工件在冲压完成后推出。该模具一次冲压就可以冲出完整的产品。 本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。关键词：1.冲压模具，2.凸模，3.复合模具，4.凹模，5.模具结构 Stamping is a kind of more advanced processing machinery manufacturing method, compared with the cutting, with high material utilization and good mechanical properties of the products, strong interchangeability, high production efficiency, etc. I design the compound die, the use of inversion compound stamping mold, because the flip mold has many advantages, such as: high precision parts, because it is in a punch stroke, complete stamping process that number. So there is no cumulative positioning error. Within the parts made out of shape the relative position and the size of each piece of very good consistency, flat parts. High production efficiency, the mould structure is compact, the area is small. Due to using pressure unloading device to produce artifacts level off, the surface quality is good. Shot is expected to adopt the workpiece or waste from the concave die hole laying, thus the workpiece or waste, not in the concave die hole accumulation, can reduce the workpiece can waste up force of hole. Which may reduce the wall thickness of die, to make the shape of the die size, mould materials saving. According to part drawing of structure analysis, the composite die stamping parts adopt inversion is quite reasonable. The compound die structure features are: intensive installed in the mold base, with pressure unloading device will waste away from the intensive. And the die is mounted on the mold base, therefore there is how the concave hole of artifacts from the eduction in hole problem, so the ejecting block box installed in the die of the concave die in workpiece in stamping is completed. The stamping mold a can out of the complete product. This paper applies the theory of the courses in this major knowledge and the production practice for a cold stamping die design work of practical training to cultivate and improve students ability to work independently, to consolidate and expand the content of the course such as the cold stamping mould design, master the cold stamping mould design methods and steps, with cold stamping die mold, a basic design skills learned how to analysis technology of components, how to determine the processing plan, understand the basic structure of mould, improve the ability of calculation, drawing ability, familiar with the norms and standards, and related courses in all the subjects have a comprehensive review, independent thinking ability has been improved. Keywords: 1. Stamping die, 2. Punch, (3) composite mould, 4. Die, 5. The mould structure目 录 1 绪论1 1.1国内模具的现状和发展趋势1 1.1.1国内模具的现状2 1.1.2国内模具的发展趋势2 1.2 国外模具的现状和发展趋势 2 1.2.1 未来冲压模具制造技术的发展趋势 3 1.3 冲压件模具设计与制造4 1.3.1冲压件模具设计的设计要点 6 1.3.2冲压件模具设计的进度 6 2.卡套冲压工艺与模具设计 8 2.1冲裁件的工艺性分析9 2.2确定工艺方案及模具结构形式10 3 必要的工艺计算 11 3.1 排样设计11 3.2计算凹凸模刃口尺寸11 3.2.1冲孔直径为42mm的凸，凹模刃口尺寸计算 12 3.2.2外形落料凸凹模刃口尺寸的计算 12 3.3冲压力的计算13 3.4压力中心的计算14 4.模具主要零部件的结构设计 15 4.1凸，凹模，凹凸模的结构设计 15 4.1.1落料凹模的设计 16 4.1.2冲孔直径为42的凸模设计 16 4.2橡胶的选用和计算原则 17 4.3模架的设计 18 5.冲裁模具的安装与调试 20 5.1 冲裁模具的安装 20 5.1.1 冲空切断级进模装配的技术要求20 5.1.2 冲裁模的装配21 5.2 冲裁模具的调试21 5.2.1 冲裁模的调试要点22 5.2.2调试方法 23 6.冲压设备的选择25 7. 绘制模具总装图 26 8.结论27 9.致谢28 10参考文献 291 绪 论模具是工业生产的基础工艺装备，被称为工业之母。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及五金、机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛.模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。1.1国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，作为工业生产基础工艺装备的模具，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具 ；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加 ；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在： 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外70以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。 产品水平 ：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。 针对不足和模具市场巨大的潜力，国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用，提高大型、精密、复杂模具的制造水平 ；另一方面要针对不同模具市场的需求，有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升，重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年，如果做不到60%任务的完成，那么计划就会失败，而模具失败了，对整个工业都会有影响。 模具钢数量与质量有待提高成对模具工业的快速发展，国内模具钢产品发展的速度远远不够，这也是制约模具市场的一个重要因素。1.1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家发展水来的标志。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.3冲压件模具设计与制造我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。 一、冲压模具市场情况 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，但与国发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。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下： 据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元. 根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元. 二、冲压模具水平状况 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。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。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。 1、 模具CAD/CAM技术状况 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年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于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。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 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 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。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。 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，并已在生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，样样制作难等问题，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。 2、模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 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。这一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基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，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。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。1.3.1 冲压件模具设计的设计要点冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形， 从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲裁模的设计要点主要有：1.凸凹模间隙要根据冲裁件质量、模具寿命和模具制造等要求，综合进行选取。2. 冲裁模凸凹模间隙比较小，一般要用导柱、导套对上下模进行导向。3.应对细小凸模采取保护措施，4.非对称件冲裁模或多凸模冲裁，应使压力中心与滑块中心相重合。5.根据料厚大小、冲裁件平整度要求、模具结构等决定卸料方式。6.采用中间导柱或对角导柱的模架时，应采取防止上下模装错位置的措施。1.3.2冲压件模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间1天；2.确定加工方案，所用时间1天；3.模具的设计，所用时间1天；4模具的调试所用时间1天2.卡套冲压工艺与模具设计工件名称: 卡套生产批量：大批量材料：08F厚度：2mm工件简图：卡套的三维图如图所示：1冲裁件工艺分析该零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成的，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11-IT14,.将精度与零件的精度要求相比较，可认为零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注，生产批量等情况，也符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。2.确定工艺方案及模具结构形式 该零件所需的冲压工序为落料和冲孔，可顶出以下三种工艺方案。 方案一：用简单模分两次加工，即落料-冲孔 方案二：冲孔，落料复合模 方案三：冲孔，落料级进模采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产，方案二和方案三更具有优越性，采用方案二采用的复合模加工，复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置较高，冲模的轮廓尺寸较小，但复合模结构复杂。冲裁零件的壁厚太薄，容易磨损，故不宜采用复合模加工。方案三采用级进模加工，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，便于操作和实现生产自动化，对于特别复杂和孔间距较小的冲裁件，用简单模或复合模制作有困难时应该用级进模设计。但级进模轮廓尺寸较大，制作较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产的小型冲压件。比较方案二和方案三，对于所给零件，由于小孔比较接近轮廓边缘，复合模冲裁零件时受壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质宜采用级进模加工。3.必要的工艺计算（1）排样设计 由于该零件形状简单,外形规则.并且为了提高经济效益.故采用少废料排样方式.排样图如图所示：查表2.9取得搭边值为 （r2t） 工件间a1=1.5mm，侧面a=1.8mm计算条料宽度： B=47+21.5+21.8 =53.6mm 步距S=47+a1=47+1.5=48.5mm材料的利用率计算：计算冲压件毛坯的总面积A=(47/2)2+43.24 =1734.065+51.2 =1785.265一个步距的材料利用率： =na（bs）=(11785.265)/(53.648.5) =68.67%(2) 计算凹，凸模刃口尺寸 查表2.4得间隙Zmin=0.246，Zmax=0.3601） 冲孔直径为42mm的凸，凹模刃口尺寸计算：由于制作结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凹，凸模。其中凹，凸模刃口尺寸计算如下：查表2.5得凹，凸模制作公差：凹模公差0.030 凸模公差0.020校核Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114 而0.020+0.030=0.050满足Zmax+Zmin的条件 查表2.6得：磨损系数X=0.5 冲孔时，（凸模磨损后，冲裁件尺寸减小） 按式2.5 =（42+0.50.24)0-0.02mm =42.120-0.02mm =(42.12+0.246）0+0.030 =42.3660+0.030（2） 外形落料凸凹模刃口尺寸的计算 对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工法，这种方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求，其凹凸模刃口部分尺寸计算如下：落料时，应以凹模为基准来配置凸模，当以凹模磨损后，A1=40-0.1增大，圆形A2凹=4700.56增大，尺寸C=3.20-0.1不变查表2.6得磨损系数非圆形40-0.1X=1 圆形4700.56 X=0.5按式2.8： Aj=(Amax-X)A1凹=（4-10.1）=3.900.025A2凹=(A-X）=（47-0.50.56）00.250.56 =46.7200.14C1凹的尺寸不变，C1凹=3.20-0.1=C1凸落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是：3.9mm，46.72mm不必标注公差，但要求在技术条件中注明，凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面间隙值为Zmin=0.246（3） 冲压力的计算落料力： F落=Lt周边长度L=47+（3.142）4 =147.58+25.6=173.18查表1.3得b=400则F落=（173.18t400)=138.544kn冲孔力F孔=Ltb=（422400） =105.504kn冲孔时的推件力 F推=nF推F孔取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表2.21查得：刃口高度h=6， 则n=h/t =6/2=3查表2.7得：K推=0.05F推=nK推F孔=30.05105.504kn =15.8256kn落料时的卸料力： F卸=K卸F落查表2.7取 K卸=0.05故： F卸=K卸F落 =0.05138.544kn=6.93kn总压力为： F总=F落+F孔+F推+F卸 =138.54+105.504+15.8256+6.93 =266.80kn为了保证压力足够，一般冲裁时压力吨位应该比计算的冲压力大30%左右。即 F总=1.3F总 =1.3266.80=346.84kn（4） 压力中心的计算用解析法求模具压力中心的坐标，按比例画出工件尺寸，选着坐标系XOY。因工件左右上下对称， 即Xc=0 Yc=04.模具主要零部件的结构设计(1） 凸，凹模，凹凸模的结构设计，包括以下几个方面：落料凸，凹模的结构设计。 a） 在落料凹模内部,凹模刃口应采用直筒形刃口。 查表2.21，取得刃口高度h=6mm。该凹模结构简单，宜采用整体式。查表2.22得k=0.4 即凹模高度H=kb=0.447 =18.8 凹模壁厚C=1.5H=1.518.8 =28.2mm凹模的外形尺寸的确定： 凹模的外形长度L=（47+228.2）mm =103.4mm 凹模的外形宽度B=（47+228.2）mm =103.4mm凹模结构尺寸标准化。b）冲孔直径为42的凸模设计。 凸模的主要形式有圆形凸模，非圆形凸模两类。本次设计中选用圆形凸模根据标准（JB/T8057.12-1995规定凸模材料用T10A, Cr6WV, Cr12,Cr12MoV。刃口部分热处理硬度前两种材料为5860HRC,后三种材料为5862HRC，尾部回火至4050HRC。 为了增加凸模的强度和刚度，凸模非工作部分直径应该制成逐渐增大的形式，且它的外形尺寸较大，所以选用台阶式凸模。冲孔凸模的三维图：凸模的长度一般是按照模具结构形式来确定的，上图是带固定卸料板的冲裁模结构，其凸模长度的确定可以通过下列公式来计算：L=h1+h2+h3+h4+h式中L凸模长度，mm； h1凸模固定板厚度（常用的冲压模固定板厚度一般 20-30）mm；取h1=30mm h2导料板厚度，mm；h2=7mm h3卸料板厚度，mm；h3=24mm h4凸模进入凹模的深度 （0.51）mm h增加长度，包括凸模的修磨量及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板之间的安全距离，一般取h=1020mm。所以：L=30+25+7+1+20=83mm圆形凸模与凸模固定板连接为压入式D1采用H7/m6配合（过渡配合），D1=（35）+d，D2=（35）+D1，取D1=20+5=25mm，D2=25+5=30mm凸模的强度和刚度校核在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没有必要进行校核，但是当凸模的横截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较大或根据需要确定的凸模特别细长时，则应进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。承压能力的校核：凸模承压能力按下式校核 。对于圆形凸模，当推件力或顶件力为零时，将F=tdt带入上式得：式中：s-凸模最小截面的压应力（Mpa） F-凸模纵向所受的压力，它包括冲裁力和推件力或顶件力（N） A-凸模最小截面积（mm） d-凸模工作部分最小直径（mm） t-材料厚度（mm） t-冲裁材料的抗剪强度（Mpa） -凸模材料的许用抗压强度（Mpa）凸模材料的许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，对于T8A,T10A,Cr12MoV,GCr15等工具钢，淬火硬度为5862HRC时抗可(11.6)1000Mpa，如果凸模有特殊导向时，可取（23）1000Mpa。（2） 橡胶的选用和计算原则橡胶具有重量轻，弹性大，变形不受限制，较高的内阻，可吸收冲击和高频振动能量，工作平稳，噪声小，安装和调试方便，便于维护和保养等优点。另外，橡胶可同时承受多向载荷，可使系统简单。所以本设计采用橡胶。橡胶可以承受较大的负荷，安装调整灵活方便，是冲裁模中常用的弹性元件。（a） 根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能，形状和数量。冲裁卸料用较硬的橡胶，拉深压料用较软橡胶。（b） 保证橡胶正常工作应使橡胶在预压缩状态下的预压力满足F0Fx 式中F0橡胶在预压缩状态下的压力，Fx卸料力 由前面计算可以知道卸料力Fx=6.93kn，故F06.93，取F0=10KN(C)为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不超过其自由高的 45%。 a）确定橡胶的自由高度 H0=（34)H工 H工=h工作+h修磨 =t+1+（510） =10mm由以上两个公式取H0=40mmb)确定橡胶的截面面积AA=F卸/P查的矩形橡胶在预压量为10%15%的单位压力为0.6Mpa，所以：A=F卸/P =6930n/0.6 Mpa =11550平方毫米c)确定橡胶的截面尺寸 根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应该为矩形，中间开有矩形孔避 让凸模，结合零件的具体尺寸，橡胶中间避让孔的尺寸为60mm20mm，外形暂定一边边长为100mm，则另一边边长为： b100-6020=A 则b=（11550+1200）/100 =127.5 mm d)校核橡胶的自由高度为满足橡胶的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，且最大外形尺寸为60mm。所以： H0/D=30/60=0.5橡胶垫的高经比在0.51.5之间，所以选用橡胶垫规格合理，橡胶垫的装模高度约为0.540=20 mm （3）模架的设计根据凹模的外形尺寸，确定下模板的外形尺寸为610mm310mm。模具主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的级进模，切断凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则需用固定板固定，凹模可直接用螺钉和圆柱销固定。切断凸模的外侧须有挡块以克服侧压力，挡块同时起定位作用。另外，横向的定位可在凹模上增设一个定位销。卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。选定设备 该模具的总冲压力： F总=1751904N 闭合高度：H模=261mm 外廓尺寸：610mm310mm某工厂有1500kN的压力机和3150kN的压力机，根据所需要的总冲压力来看，须选用3150kN的压力机。该压力机的主要技术规格为： 最大冲压力 3150KN 滑块行程 460mm 连杆调节量 150mm 最大装模高度 400mm 滑块底面尺寸 800mm970mm 工作台尺寸 980mm1100mm因此根据冲压力、闭合高度、外廓尺寸等数据，选定该设备是合适的。卸料装置的设计与标准化在前面已经确定了采用弹性卸料板，设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有外形凸模的导向作用，并能对小凸模起保护作用。卸料板的边界尺寸经查手册2表15.28得：卸料板长度L =260mm,宽度B=130mm厚度h0=25mm 此模具中，卸料板对冲孔落料凸模起导向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造联接件的选用与标准化本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体讲：内六角螺钉标记：35钢M8365 GB7085螺钉标记：35钢M8330 GB6876圆柱销钉标记：35钢6365 GB 11986 止动圆柱销标记：35钢436GB119865 冲裁模具的安装与调试5.1 冲裁模具的安装5.1.1 冲空切断级进模装配的技术要求（1）.装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求；（2）.模柄8装入上模座1后，其轴心线对上模座1上平面的垂直度误差，在全长范围内不大于0.05mm；（3）.导柱3与导套2装配后，其轴心线应分别垂直于下模座16的底平面和上模座1的上平面，其垂直度误差应符合表8-4的规定；（4）.上模座1的上平面应与下模座16的下平面平行，其平行度应符合规定；（5）.装入模架的每对导柱3和导套2的配合间隙应符合表8-5的规定；（6）.装配好的模架，其上模座1沿导柱3上、下移动应平稳，无阻滞现象；（7）.装配好的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留1 2mm；（8）.凸模17、18与凹模14的配合间隙应符合设计要求，沿整个刃口轮廓应均匀一致；（9）.定位装置应保证定位正确可靠，卸料、顶料装置要动作灵活、准确，出料孔要畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模内；（10）.模具应在生产现场进行试模，冲出的制件应符合设计要求。5.1.2 冲裁模的装配（1）模柄的装配冲裁模一般选用标准模架，装配时需对标准模架进行补充加工，然后进行模柄、凸模和凹模等装配。模柄8和上模座1的配合为H7/m6。先将模柄8压入模座孔内，并用角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度，其误差不大于0.05mm。模柄垂直度检查合格后再加工骑缝销孔，装入骑缝销。然后将端面在平面磨床上磨平。在凸模固定板上压入多个凸模，应先压入容易定位和便于作为其他凸模安装基准的凸模。凡较难定位或要依靠其他零件通过一定工艺方法才能定位的凸模，应后压入。（2）凸模和凹模的装配模具的凹模为整体式凹模。凹模与固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6。总装前应先将凹模压入固定板，并在平面磨床上将上、下平面磨平。凸模与固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6。凸模压入固定板后，其固定端的端面和固定板的支撑面应处于同一平面。凸模应和固定板的支撑面垂直。（3）冲裁模的总装把凹模14放在下模座上，按中心线找正凹模的位置后用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座16上钻出锥窝。然后拆去凹模，在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻螺纹。再重新将凹模板置于下模座上校正，校正后用螺钉紧固。然后再钻铰销钉孔，打入销钉定位。 在凹模板上安装挡铁21并用内六角螺钉20固定。 配钻卸料螺钉孔 将卸料板13套在已装入固定板的凸模17、18上，在凸模固定板与卸料板之间垫入适当高度的等高垫块，并用平行夹头将其夹紧。按卸料板上的螺钉孔在固定板上钻出锥窝，拆其平行夹头后，按锥窝钻固定板上的螺钉孔。 将凸模固定板11中的凸模17、18插入凹模型孔中。在凹模14与凸模固定板11之间垫入适当高度的等高垫块，将垫板放在凸模固定板11上，装上上模座，用平行夹头将上模座1和凸模固定板11夹紧。通过凸模固定板上模座1上钻锥窝。拆开后按锥窝钻孔。然后用圆柱销6紧固上模座。 调整凸、凹的配合间隙。将装好的上模部分套在导柱上，用锤子轻轻敲击凸模固定板11的侧面，使凸模插入凹模的型孔；再将模具翻转，用透光调整法调整凸、凹模的配合间隙，使配合间隙均匀。将卸料板13套在凸模上，装上橡皮和卸料螺钉，装配后要求卸料运动灵活并保证在橡皮作用下卸料板处于最低的位置时，凸模的下端面应压在卸料板的孔内0.3 0.5mm左右。5.2 冲裁模具的调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试拉深，可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因5.2.1 冲裁模的调试要点(1)凸、凹模刃口及其间隙的调整冲裁模的上、下模要吻合。特别是对于无导向装置的冲模，上、下模安装在压力机上时，其工作零件要咬合，凸模进入凹模的深度要适中，不能太浅和太深，以能冲下制品为准。其调整是依靠调整压力机连杆来实现的。凸、凹的间隙要均匀一致。对于我所设计的模具而言，调整比较方便，只要能保证导向件运动灵活而无发涩现象即可保证间隙均匀；对于无导向冲模，为了使间隙均匀，可以在凹模刃口周围衬以紫铜皮或硬纸板进行调整，也可以用塞尺及透光测试方法在压力机上调整，直到上、下模的凸、凹模相互对中间隙均匀后，再用螺钉紧固模板于压力机工作台面上，方可进行试冲。(2)定位装置的调整在调整冲模时，应充分保证坯件的定位的稳定、可靠性，并时常检查定位销、定位块、定位杆定位时是否合乎定位要求，有无位置偏移。假如位置不合适及定位现状不准，应及时修整其位置和形状，必要时要重新更换定位零件。（3）卸料系统的调整卸料系统的卸料板要调整至与冲件贴附；卸料弹簧或卸料橡皮弹力要足够大；卸料板的行程要调整到足够使制品卸出的位置；漏料空应畅通无阻；打料杆、推料板应调整到顺利将制品推出，不能有卡住、发涩现象。（4）导向系统调整模具的导柱、导套要有良好的配合精度，不能发生位置偏移及发涩现象。5.2.2调试方法（1）模具卸料困难 模具卸料困难的调整方法模具的制造与装配不正确，如卸料板与凸模配合过紧或因卸料板倾斜、卸料零件装配不当，使得卸料机构不能正常工作或被卡死不动作，使得卸料困难或根本卸不出料来，应修正卸料装置或重新装配，使其调整正确。橡皮弹力不够，应重新更换弹力大的橡皮。凹模有倒锥，或装配时凹模与下模座漏料孔没有对正，致使漏不下料来应重新安装凹模及修正凹模孔和漏料孔。打料杆及顶料杆长度不够，难以顶出制件及废料，应重新更换打料杆及顶料杆或加厚顶料板。（2）凸、凹模刃口相咬，发生啃刃及凸、凹模间隙不均凸模、凹模或导柱、导套安装时不垂直于工作台面，致使凸模与凹模不同心造成“户啃”，致使模具损坏。此时，应重新安装凸、凹模及导柱和导套。上模座、下模座、垫板以及固定板的上、下平面安装后不平行，造成凸凹模轴心线偏斜，而相互啃刃。此时，应当卸下模具，重新调整与安装。卸料板、推件板上的孔位不正确或装配后孔位歪斜，造成冲孔凸模偏移而啃坏凹模刃口，应更换零件及重新安装。导柱、导套配合间隙大于冲模凸、凹模间隙，使凸、凹模由于导向精度不高而偏移发生啃刃。此时，应更换精度高的模架。无导向冲模安装不当或机床滑块与导轨间隙大于冲裁间隙，造成凸、凹模啃刃，应更换精度较高的压力机进行试冲。（3）冲裁零件毛刺过大 冲裁零件产生毛刺过大的原因主要有以下几个方便：间隙偏大、偏小或不均匀。当制品零件冲裁后产生较大毛刺时，可以通过观察其剪切面来分析产生毛刺的原因，以便根据产生毛刺产生的不同情况，进行调整模具及修正。 若制件剪切断面上光亮带过宽，甚至出现两个光亮带和被挤出的毛刺时，表明凸、凹模间隙偏小。则在调整时，可用油石进行修研凸、凹模。若切断时，修研切刀；若冲孔模时，修研凹模，使其达到合理的间隙值。若制件剪切断面上光亮带过窄，表明塌角又较大，且整个断面有很大的倾斜度，产生撕裂毛刺时，则表明冲裁间隙过大。在调整时，对于切刀，只好更换一个。对于冲孔模，更换一个凹模来保证间隙值，以防出现过大的毛刺。有些毛刺不是太大，但已影响了质量，有时在调整时，也可以将凸模或凹模斜下，重新退火，用捻压的方法修整间隙。若制品零件剪切面光亮带宽窄不均，且毛刺偏向一边，则表明间隙不均匀，此时应重新调整间隙，使之均匀。如果局部毛刺较大，应局部对间隙进行修整，直到毛刺消除为止。凸、凹模刃口不锋利或淬火硬度不够。当凸模刃口不锋利时，会在落料件周边上产生毛刺，冲孔件产生大圆角；当凹模刃口不锋利，则冲孔件孔边毛刺大，落料件圆角偏大；当凸、凹模刃口全不锋利变钝，则会在落料及冲孔件上全产生毛刺。根据上述不同的毛刺情况，在试模调整时，对凸模或凹模进行刃磨，使刃口变锋利。若由于淬火硬度太低而使刃口变钝，则应重新对其进行淬硬处理，磨削后再装配使用。导柱、导套间隙过大。导柱、导套间隙过大，模具上、下模在闭合时，使凸、凹模相对位置变化，导致间隙不均，使制品产生毛刺。此时，应更换导柱、导套或重新更换精度高的模架。凹模孔有倒锥。落料凹模孔有倒锥，则落料件从凹模孔通过时，制件边缘被挤出毛刺。调整的办法是修整凹模孔，将锥度修磨掉。压力机精度不高。压力机的滑块与导轨之间间隙过大，则致使冲压时凸、凹模位置变化，造成间隙不均而产生毛刺。此时，应更换精度较高的压力机试模。（4）制品零件翘曲不平 制品零件在冲压后，产生翘曲不平。其主要原因及调整方法如下。落料凹模有锥度。落料凹模若有锥度，则制件不能自由落下而被挤压变相产生翘曲。这时，应修磨凹模刃口，消除倒锥，使制件能顺利落下。冲裁间隙不合理或刃口不锋利。冲裁间隙不合理，不仅会使制件产生过大的毛刺，而且会使制件冲压后翘曲不平。调整时，应使间隙修磨合理、刃口修磨锋利或在模具上增设压疗装置或增大压料力。推件块与制件的接触面太小。推件时，若推件块与制品的接触面太小，则由于推力作用，使接触不到的面发生翘曲变形。调整时，应更换推件块，使其与制件接触面加大，在推件时平起平落，减少制品零件的翘曲。模具设计不合理。 在模具设计时，顶出杆或推杆若设计得分布不均，致使制品在顶出及退出时受力不均而产生翘曲。此时，应重新调整模具顶推件系统，使之对制品受力均匀或使顶件及推件工作正常，不以致于造成偏斜。（5）制品零件的的内孔与外形相对位置不正确 若出现制件内孔与外形位置偏差时，主要是定位零件的位置和尺寸不对。在调整时，应重新调整定位零件的位置和更换定位零件，直到孔位合适位置。若倒料板和凹模送料中心线不平行，即条料送进时偏移送料中心线，导致制件孔形误差，则应修正导料板，使其平行于导料中心线。（6）凹模被胀裂 在试模过程中，若凹模被挤裂，则表明凹模有倒锥现象。在调整时，应用风动砂轮修磨刃口，消除倒锥或重新更换凹模。（7）凸模被折断 在试模时，凸模被折断表明卸料板倾斜或凸、凹模位置变化。此时，应调整卸料板或凸凹模的相对位置，并更换凸模重新安装。6.冲压设备的选择根据冲压力的大小，选用J23-10的开式双柱可倾压力机，其主要技术参数如下： 公称压力：100kn 滑块行程：45mm 最大封闭高度：180mm 立柱间距：180mm 工作台尺寸:(前后左右）240370 垫板尺寸：(厚度孔径） 3517 最大倾斜角 ：35度7. 绘制模具总装图。8.结 论大学
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