方形垫片冲孔、复合冲裁级进模具设计-冲压模具【含24张CAD图纸+PDF图】
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设计（论文）专用纸冲压模模具设计（7号零件） 冲孔、复合冲裁级进模具设计作者学校：昆明理工大学作者班级：本科2007机械工程及自动化（模具设计方向）姓 名：葛澎导师单位：昆明理工大学应用技术学院导师姓名：杜奕导师职称：讲师Stamping Die Mould Design (Part 7)Punching, composite cutting into a mold design level AUTHORS SCHOOL: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUTHORS CLASS: MECHANISM2007AUTHOR: GE PENGTOTORS UNIT: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYTOTORS NAME: DU YITOTORS TITLE: INSTRUCTOR目录摘要6Abstract7第一章 绪论81.1冲压模具81.2冲压模具分类81.3 冲压模具材料91.4 热处理、表处理新工艺121.5 冲压模具材料的选用原则12第二章冲压零件的冲压工艺性分析132.1冲压工艺性定义132.2冲压零件分析132.3冲压零件的冲压工艺性分析142.3.1零件精度和表面粗糙度的要求142.3.2分析零件结构和形状是否适合冲压152.3.3分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理，尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工152.3.4分析冲裁件的断面的表面粗糙度要求是否过高162.3.5材料性能16第三章 冲压零件毛坯设计及排样设计173.1按冲压性质尺寸，计算毛坯尺寸173.2排样图及利用率的计算173.2.1板料的排样方式173.3利用率计算及排样方案比较193.3.1利用率计算193.3.2利用率比较及排样方案确定20第四章 冲压工艺方案设计214.1冲压工艺性的分析214.2确定冲裁次数和冲压顺序214.3设计合理的工艺方案214.3.1选定最佳工艺方案224.4初选冲压设备23第五章 确定冲压模具总体方案285.1模具的设计要求285.2按照冲压工序性质选择模具285.3确定冲压模具总体方案295.3.1各工位凸凹模的顺序选择295.3.2确定调料的定距方式295.3.3选择卸料装置305.3.4选择导料装置305.3.5选择模具的导向装置305.3.6模具固定和安装315.3.7确定冲压模具最终方案31第六章 冲压模具设计326.1确定模具的压力中心326.2设计模具工作零件326.2.1工作零件的设计原则326.3计算凸凹模刃口尺寸336.3.1刃口尺寸计算的原则336.3.2凸凹模刃口尺寸计算336.4设计工作零件结构386.4.1设计连续模凹模386.5确定连续模各凸模长度426.5.1凸模的固定形式426.5.2凸模的长度确定436.5.3凸模的强度校核456.6设计条料的定位和定距装置466.7设计凸模固定板486.8垫板设计496.9设计卸料装置516.10设计导料装置536.11选择模架536.12校核模具并确定压力设备586.13选择模柄58第七章 模具加工工艺卡片617.1上、下模座的加工617.2凸模固定板的加工62结论与展望64谢词66参考文献67附录68英文资料68资料翻译766 设计（论文）专用纸摘要冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。由于板料零件具有重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件，以满足生产需要。冷冲压工艺大致可区分为分离工序与成形工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。成形工序则可分为玩去、拉深、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对版聊毛坯进行加工，以获得满意的零件。本次设计从冲压的基本理论开始入手，立足我国模具所能达到的技术水平，从经济和生产工艺方面综合考虑，以设计一套冲孔、复合冲裁级进模为例，说明冲压模具的设计流程。具体包括制件的冲压工艺性及其分析，冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计，冲压零件毛坯设计及排样图设计，冲压的工作部分凸凹模的设计及校核、整体装配图的绘制和工序卡片的制作，再者就是一份与本设计相关的文献及其英文对照。关键字：冷冲模、级进模、成型性。AbstractCold stamping is a kind of advanced metal processing method, which is based on the basis of metal plastic deformation, using moulds and stamping equipment in sheet metal processing, metal to gain needed parts shapes and sizes. Because of sheet metal parts with light weight, have enough strength and stiffness, can according to different purposes, adopting different material processed into various shapes sizes parts, to meet the production requirement. Cold stamping process can be roughly divided into separation process and forming process two kinds big. Separation process and can be divided into blanking, punching and cutting etc. Forming process, can be divided into play go, drawing, the hole flanging, bulging mouth, shrinkage, expanding mouth and spinning, etc. According to parts of the shape, size accuracy and other technical requirements, respectively for version USES all sorts of process to carry on the processing, chat blank satisfactory parts. This design from the basic theory of stamping mould, based on the start to achieve the technical level, from the economic aspect comprehensive considerations and production process, in order to design a set of punching, composite progressive die cutting, for example, and stamping mould design process. Specific include drawing of stamping technology and its analysis, stamping process program design and best process planning, stamping blank design and arrangement graphic design, stamping part - the die and punch, overall design and check the assembly drawing and process card making, moreover is a design with the related literature and English controls. Key word: cold die, progressive die, formability. 第一章 绪论1.1冲压模具冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。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。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，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。1.2冲压模具分类冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。 （1）根据工艺性质分类a.冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 b.弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 c.拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 d.成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 .（2）根据工序组合程度分类a.单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 b.复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 c.级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 d.传递模 综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系统，实现产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低产品的生产成本，节俭材料成本，并且质量稳定可靠。 .（3）依产品的加工方法分类依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。 a. 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。 b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。 c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。 d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。 e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。1.3冲压模具材料制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 a.碳素工具钢 在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。 b.低合金工具钢 低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。 c. 高碳高铬工具钢 常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔）改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。 d. 高碳中铬工具钢 用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。 e. 高速钢 高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的降碳降钒 高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。高速钢也需要改锻 ，以改善其碳化物分布 。 f. 基体钢 在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。 g. 硬质合金和钢结硬质合金 硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用含钴量较高的硬质合金。 钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、 钼 、钨、钒等）做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相 ，用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。 钢结硬质合金含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 68 73HRC。 h.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DC53(Cr8Mo2SiV)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，等。1.4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。 1.5冲压模具材料的选用原则在冲压模具中，使用了各种金属材料和非金属材料，主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。 制造模具的材料，要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。 合理选取模具材料及实施正确的热处理工艺是保证模具寿命的关键。对用途不同的模具，应根据其工作状态、受力条件及被加工材料的性能、生产批量及生产率等因素综合考虑，并对上述要求的各项性能有所侧重，然后作出对钢种及热处理工艺的相应选择。第二章 冲压零件的冲压工艺性分析2.1冲压工艺性定义 1）冲压件的工艺性系指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性对冲裁件质量、材料经济利用、生产率、模具制造及使用寿命等都有很大影响。2）冲裁件的形状应尽可能简单、对称、排样废料少。3）冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。在用一道工序冲裁时，拐角处应尽量设计成较大的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁模的制造带来困难，而且模具也容易损坏。4）冲裁件凸出的悬臂和凹入的狭槽不宜太小，否则会降低模具寿命和工件质量。5）腰圆形冲裁件，如允许圆弧直径大于料宽，可采用少废料排样,否则会产生台阶。6）冲孔时，由于受到凸模强度和稳定性的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的力学性能、材料厚度等有关。7）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a，受模具强度和冲裁质量的限制，其值不能过小，宜取a2t，且不得小于34mm。必要时可取a=（11.5）t (t1 mm时,按t=1 mm计算，t代表材料厚度)，但模具寿命因此降低或结构复杂程度增加。2.2冲压零件图图2-1 冲压零件图2.3冲压零件的冲压工艺性分析2.3.1零件精度和表面粗糙度的要求冲裁工件的精度与粗糙度主要是指冲裁件工件表面的平整度、尺寸精度以及剪断面的粗糙度和光亮带占料厚的比例和毛刺的高度等。（1）、工件未标注尺寸精度，对于非圆形零件按照国家标准中的“非配合尺寸的公差数值”IT14精度来处理，而冲压模具则可以按照IT11IT13精度制造。对于圆形件，一般可按IT67精度制造模具。冲裁件内外形所能达到的经济精度如下表2-2所示表2-2 冲裁件内外形所能达到的经济精度 基本尺寸/mm材料厚度/mm3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335_IT14IT12IT13（2）、工件没有标出粗糙度，加工时去取=6.3；如2-3表所示表2-3 一般冲裁件粗糙度材料厚度t/mm112233445粗糙度326312525502.3.2分析零件结构和形状是否适合冲压该零件外形对称，无尖角，凹陷或其他突变，外形不太复杂，内部中间有个矩形的孔，周围有8个小孔，精度没有太高的要求，属大批量生产。2.3.3分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理，尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工零件图上看，此零件的大小尺寸均以标出外形、内部的矩形孔和周围的8个小孔，且都以中心线为基准，因此零件基准选择及尺寸标注合理。尺寸、位置、形状精度都适合冲压加工。2.3.4分析冲裁件的断面的表面粗糙度要求是否过高由于该零件不需要翻边、拉伸，固不用考虑该因素。2.3.5材料性能材料名称牌号材料的状态抗拉强/MPa伸长率(%)t16mm普通碳素结构钢Q235Y（硬）375-50026该工件所用的材料为Q235，普通碳素结构钢普板，是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服度，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专 业用钢使用。Q235是冲压常用的金属之一； 其力学性能如上表所示。Q235市场价格：2420元/吨(中华商务网站报价)，使用时应尽量避免浪费。第三章 冲压零件毛坯设计及排样设计 3.1按冲压性质尺寸，计算毛坯尺寸 此冲裁件，在加工过程中需要经过冲孔、落料等工序。计算毛坯尺寸时，先将零件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出其面积后相加，得到零件总面积,由于此零件是长方体，面积很容易计算。 3.2 排样图及利用率的计算 3.2.1板料的排样方式板料的排样方式问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量的有效措施。排样起先是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭便值，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等 多种排列方式。因为此工件的毛坯是长方形，排样方式比较单一，以下是我设计的板料的排样方式。方案1：横向单排 如图3-1所示根据冲压模具设计和加工计算速查手册中表2-1可以查到工件之间的距离，工件与料边的距离。图3-1平行单排排样图方案2：纵向单排 如图3-2所示根据冲压模具设计和加工计算速查手册中表2-1可以查到工件之间的距离，工件与料边的距离。 3.3材料利用率计算3.3.1利用率计算材料利用率一张板料上总的材料利用率：式中 A表示冲裁件（毛坯）面积，mm； 表示一张板料上所冲工件总熟料； L,B表示板料长，宽，mm.。则利用率根据计算所得的利用率，故采用第一种方法排样。3.3.2排样方案确定材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料（原材料）总消耗量中所占的比重，即已被利用的材料与实际消耗的材料之比，说明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。这样就要求我们要以最少的材料做出更多的东西，所以材料利用率由其重要，由于我采用的是级进模加工零件，必须采用上述的排扬方式，而且利用率比较高，考虑到各方面因素，级进模加工是最好的价格方式。板料选择规格为74845。一个条料可生产出20个零件。第四章 冲压工艺方案设计4.1 冲压性质分析从零件图可以看出，该零件所用的材料为板料，零件的形状较为简单，固可以采用落料工序完成零件外形的成形，零件上的孔可以通过冲孔工序获得。因此经分析可知，该工件的冲压性质为冲裁。 4.2确定冲压次数和冲压顺序冲压件较为简单但是要求的凸模太多，可以采用级进模一次冲裁完成。冲压件各工序的先后顺序，主要根据工序的变形特点和质量要求等安排的，一般按下列原则进行：对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用简单模，一般先落料、再冲孔或切口。使用连续模时，则应先冲孔或切口，后落料。整形或校平工序，应在冲压件基本成形以后进行。 4.3设计合理的工艺方案冲压该零件，需要的基本工序有两个即，冲孔和落料。根据这两个工序，可以作出下列几种组合方案：方案一：下料落料冲孔方案二：下料落料，冲孔（同时进行）方案三：下料冲孔落料 4.3.1选定最佳工艺方案对所设计的三个工艺方案进行比较，如下表所示：表4-1方案方案一方案二方案三使用的模具两套简单模复合模级进模生产成本低较高低冲压精度较低较高一般冲压生产率生产效率较低，压力机一次行程只能完成一次工序生产效率较高，压力机一次行程内可完成两个以上的工序生产效率最高，压力机一次行程内可完成多个工序实现操作的机械化，自动化的可能性比较容易实现，尤其适合于多工位压力机上实现自动化实现较难，制件和废料的排除比较复杂，只能在单机上实现部分机械操作实现比较容易，尤其适用于单机上实现自动化生产通用性通用性较好，适用于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适用于大批量生产通用性较差，仅适用于中、小型零件的大批量生产模具的刃磨与维修单次刃磨数高，易维修。单次刃磨数低，维修困难。目前国内连续模单次刃磨数可达到120万次；整体凹模结构维修较难；拼合形式的，维修较为容易。模具寿命采用两套模具，有利于降低冲裁力和提高模具寿命。模具寿命低模具寿命高操作安全性不安全不安全安全由于该冲压件尺寸较小，考虑到简单模上料不方便和生产率低，固此零件的冲压不宜选用简单模；考虑到合作工厂要求高生产率和较为安全的操作性，固可选用连续模；又考虑到合作工厂有一定的模具制造和维修能力，这样就可以降低连续模的生产和维修成本。综上各方案比较，第三种方案是三种方案中最合适的。欲使工艺方案三得以实现，关键的是完成连续模的设计。所谓级进模，又称连续模、多工位级进模，指模具上沿被冲原材料的直线送进方向，具有至少两个或两个以上工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。设计连续模的步骤和设计简单模的基本相同，也必须经历工艺分析、排样设计等过程。具体设计过程如后面几章所述。 4.4初选冲压设备冲压机床简称冲压机，又称压力机，是对材料进行压力加工使用的设备。根据压力机的工作原理，可分为机械式压力机和液压机。具体的分类及特点应用如下表所示：类型特点应用开式压力机价格便宜，具有三面敞开的操作空间，操作方便，容易安装机械化上料、取件装置。但角刚度差，工作时床身的角变形会导致冲模间隙分布不均匀，降低冲模的寿命和冲裁件的质量，因而适宜于精度要求不太高的冲压件生产在中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。闭式压力机机床身的弹性变形较小，刚度较好，精度较高。适用于大型、较复杂的拉深件。具有两个滑块，拉深用的内滑块和压边用的外滑块，模具结构简单，压边可靠易调，可根据工艺要求，调节压力。在大中型和精度要求较高的冲压件的生产中，组要选用闭式压力机。液压机虽然速度慢、效率低、制件尺寸精度因受操作影响不太稳定，但压力大，没有固定行程，因而不会因为板材的厚度超差而过载，特别对于工作行程较大的冲压具有明显效果。在小批量金额大型拉深件、弯曲或成形件的生产中多选用液压机。但液压机一般不适用于冲裁工作。高速压力机具有效率高、精度高等特点，消除工序间半成品的堆放和运输问题。用于大批量生产。通常与连续模和自动送料装置配套使用。压力机的选择主要包括两方面的内容：压力机类型的选择 压力机类型的选择主要依据所要完成的冲压性质、生产批量、冲压的尺寸及精度要求等。本次设计属于结构简单的中、小型冲裁件，大批量生产，冲裁件的尺寸及精度要求不高，故选用开式机械压力机。此种压力机价格便宜，具有三面躺开的操作空间，操作方便，容易安装机械化上料、取件装置。压力机规格的选择 压力机规格的选择主要依据冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸等，初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数，闭合高度要在模具零件设计完成后，进行必要的校核再确定具体尺寸。冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。此连续模采用的是普通平刃口模具冲裁，固其冲裁力F一般按下式计算式中 为冲裁力；L为冲裁件周长，单位为mm; 为材料的抗剪强度，单位是; t为材料的厚度，单位是mm;由于冲裁的周长比较长，故采取措施降低冲裁力。采用将凸模作阶梯形布置。将凸模制成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时间出现，这样就能降低总的冲裁力。特别是在几个凸模直径相差悬殊、彼此距离又很近的情况下，采用阶梯形布置还能避免小直径模具由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜的现象。凸模间的高度差h取决于材料的厚度，如由于t=1.5，故取h=t。但是考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料的厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还必须增加30%，即有计算公式为：材料Q235的利用上式可以计算下列连续模上各工作零件的冲裁力，由于此模具采用的是弹性卸料装置和下出料方式，所以总冲裁力计算公式为：式中 其中n为同时卡在凹模中的工件数；K1为推出系数，查表知K1=0.05; 其中，K3为卸料系数，查表取K3=0.04；从总的冲裁力出发，应选用500KN的开式压力机。该压力机的相关参数如下：表4-2 压力机相关参数型号公称压力/KN滑块行程最大闭合高度J11-5050050270闭合高度调节量滑块中心线至床身距离模柄孔尺寸工作台尺寸直径深度前后左右752355080440650第五章 确定冲压模具总体方案 5.1模具的设计要求模具是冲压生产的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率经济效率等与模具结构及其合理设计的关系都很大。在确定工艺方案后，再确定各工序模具的具体结构型式，其设计的模具需要满足以下要求：能够冲出符合精度要求的工件；模具制造尽可能简单；模具寿命足够长；能提高生产效率；模具易于安装调整；模具操作安全且方便 5.2按照冲压工序性质选择模具模具按照冲压工序的组合方式，可分为单工序的简单模和多工序的连续模、复合模和连续复合模等。简单模又称单工序模，是指在压力机的一次行程内，只完成单一工序的模具。复合模是在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具，是一种多工序冲压模。连续模也是多工序模，即在压力机的一次行程内，在连续模具的不同工位上完成多道冲压工序，连续模又称级进模。本设计中，选用的是连续模，具体分析参看第三章冲压工艺方案设计。5.3确定冲压模具总体方案5.3.1各工位凸凹模的顺序选择根据连续模冲裁顺序安排的原则，可以确定该连续模工作时，第一步是冲出8个小孔，第二步落料形成外部形状和中间的矩形框。从零件的排样方案可以看出该模具一次可以冲压两件制品。5.3.2确定调料的定距方式定距定位方法很多，有采用压力机自动送料器定距定位；有靠模具上设置的送料装置定距；有靠压力机上自动送料器和模具上定距装置联合使用的等等；其中模具上常用的有三种，即：挡料定位、导正定位、侧刃定位等。挡料定位是三种中最简单的方法，其工作原理是送料到一定长度后通过挡料的办法将料停住不动，实现定位。在连续模中，使用挡料定距定位的有挡料钉、挡料块和始用挡料装置。挡料定位的定位精度比较低，故常作为粗定位或精度要求较低时使用。条料的导正定位，一般是通过导正销插入条料上的圆孔或其他形状的孔完成的。导正定位一般属于最后定位，是精定位，主要用于自动送料的连续模中，一般在制件精度要求高是使用。侧刃定距定位在连续模中是比较常用的一种定位方法。它是在条料的一侧或两侧的边缘上，用侧刃凸模先冲切去一在变料，形成一个缺口，在送料的过程中，利用缺口端面，被侧刃挡块挡住，阻止送料，从而起到挡料定距定位作用。侧刃定距适用于人工送料，也可以在自动送料中应用。定距可靠，能正确地控制步距。定位精度比用挡料钉定距高，适用于IT11-IT14级精度。考虑到冲压零件要求精度不高，而且其送料方式选用的是人工送料，因此选用导料板来完成条料的定距定位。另外，由于该冲压件的排样方式选用的是一排形式，因此可考虑在条料两侧分别安排导料板，来完成条料的定位。用固定挡料销实现布距定位。5.3.3选择卸料装置卸料装置在连续模中是个很重要的组成部分，常用的有固定卸料和弹压卸料两种形式。由于结构不同，功能也不一样，固定卸料装置就是其卸料作用；弹压卸料装置不仅冲压完成后起卸料作用，冲压开始前还起到压料作用，防止冲压过程中材料的滑移或扭曲，同时对小凸模还有导向保护作用。综上所述，又考虑到连续模中存在小凸模，因此未来保护小凸模，固此连续模选择弹压卸料装置。5.3.4选择导料装置连续模除要求条料的送料步距必须正确外，还要求条料必须沿着正确的方向顺利的直线运动，保证各工位连续、正确、稳定地工作。因此，在连续模中必须使用导料装置。常用的导料装置一般包括：左右导料板、承料板、条料的侧压装置、导料杆或条料浮顶杆等。此连续模中，采用常用的导料板导料装置，它主要用于引导条料沿着一定方向送进。一般装在凹模上平面的两侧，其导向面与凹模中心线相平行。导料板按断面可分为平直式与带台式两种，由于此模具送料方式为手工送料，故导料板采用平直式。5.3.5选择模具的导向装置模具的导向方式常用的有对角导柱导套导向、后侧导柱导套导向、中间导柱导套导向。此模具选用对角导柱导套导向方式，因此选用的冷冲模架结构为对角导柱模架。这种结构可以延长模具使用寿命，上模座在导柱上滑动平稳，无偏斜现象，广泛用于中小型工位数不多的连续模。5.3.6模具固定和安装冲模在压力机上的安装程序应该是首先将上模固定在压力机滑块上，根据上模的位置固定下模。由于所设计的模具是小型模具，所以其上模的固定采用常用的模柄固定法。这种固定方法工作可靠，装换冲模方便，但必须确保上模座顶面与压力机滑块下平面紧贴。模具的下模固定常用方法有螺钉固定和压板固定两种。此模具采用的是压板固定方式。这种方法较为方便和经济，生产中被广泛采用。5.3.7确定冲压模具最终方案由于本次冲压的工件属于大批量生产，为了提高工作效率，又能冲出合格的产品，在本次设计中，我选择导板式弹压卸料连续模为最终模具方案。该方案中模具选用对角导柱模架，模具的上模通过模柄和压力机连接，下模通过压板和压力机连接。73第六章 冲压模具设计6.1确定模具的压力中心冲裁时的合力作用点或多工位模具各工位冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。设计时，应注意冲压加工的压力中心与模具中心尽量一致。若有偏差，最大偏移不应超过A/6。如果偏差太大，会导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。所以确定模具的压力中心很重要。由于我的零件是长方形，内部结构完全对称，所以压力中心狠容易找到，就是长方形的几何中心。6.2 设计模具工作零件6.2.1工作零件的设计原则连续模的工作零件指的是模具上直接成形工件外形的凸模和凹模。它们直接担负着冲压工作，而且是在模具上有直接决定制件形状、尺寸大小和精度的最为关键的零件。因此在设计凸、凹模的时候，必须依据以下的设计原则：凸、凹模必须有足够的强度、刚度和硬度；凸、凹模结构要简单可靠、制造方便；要便于调整、维修和保养；要考虑刃磨后的凸、凹模相对位置对其他工位凸、凹模相对位置的影响；要考虑排件的及时畅通和防止浮料。6.3计算凸凹模刃口尺寸6.3.1刃口尺寸计算的原则模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。从生产实践中可以发现：由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，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。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。冲裁时，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。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：落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，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。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲模时，凹模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高（既制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产期，如刃口精度过低（既制造公差过大），则生产出的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。6.3.2凸凹模刃口尺寸计算由于模具加工和测量方法的不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注不同，基本上可分为两种，即：凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工。冲8个小孔，采用凸模与凹模分开加工。采用这种方法，要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差（凸模、凹模），它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，必须满足下列条件：+冲孔：设工件孔的尺寸为。根据以上原则，冲孔时首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或者等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。其计算公式如下：，因为工件所用的材料很薄，而且未来保证连续模的凸、凹模间一定的间隙值，所以这套的模具上的各工位凸、凹模都采用配合加工。这种方法是把先做好其中的一件作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。通过排样图可以看出，这套连续模所有的工位的冲裁性质都属于冲孔冲裁。因此每个工位都采用凸模作为基准件，先做出凸模，然后再配做凹模。这种方法的计算公式如表格6-1所示：表6-1凸模尺寸刃口计算公式工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸按凸模尺寸配制，保证单面间隙为 C表中：为工件公差；x为磨损量；、为凸模、凹模的制造公差，当刃口尺寸公差标注形式为+或-时，=；当标注形式为时，=；A：凸模磨损后变大的尺寸；B：凸模磨损后变小的尺寸；C：凸模磨损后不变的尺寸；1查出工件的尺寸公差，并进行标注，如下图所示。工件图2查各工序凸、凹模的间隙 通过查上表，可以知道各工序凸、凹模的最大间隙Zmax=0.240mm，最小间隙Zmin=0.132mm。查各个尺寸的误差：长度（mm）IT11()IT12()IT13（mm）601000.14751200.18901500.221302100.331602500.391903000.463.计算各工位的凸、凹模刃口尺寸求第一工位凸、凹模刃口尺寸第一工位所做的工作是同时将四个长方形孔冲裁出来。由于这四个长方形尺寸相同，所以只需计算其中一个冲孔凸模刃口尺寸。如上图所示，很容易可以看出，该冲孔凸模刃口尺寸属于B类尺寸。凹模刃口尺寸属于A类尺寸。查表可知：x=0.75。通过公式可以得：凹模尺寸计算：该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值凸模尺寸计算：该零件凹模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值6.4设计工作零件结构6.4.1 设计连续模凹模a)确定凹模的结构在冲压过程中，与凸模配合并直接对制件进行分离或成形的工作零件称凹模。凹模和凸模一样，种类繁多，尤其是连续模的凹模。连续模凹模按结构分有整体式凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模、综合拼合凹模等。考虑到该连续模工位数不多（只有两个工位），且冲压性质属于纯冲裁类，因此这套模具的凹模结构，我选用整体式结构和镶拼式凹模。这种整体式凹模只是一块板状零件，比较完整，使模具的结构比较紧凑，设计和加工简单，制造装配比较方便，成本低。b)确定凹模刃口形式常用的凹模刃口形式有直刃口和斜刃口两种。刃口下面的漏料孔又称出件孔，根据刃口形状而定，通常为柱形或锥形等。各种形式如下图所示。常用的凹模刃口形式我所选用的各工位凹模刃口形式均为下图形式。这种结构形式的刃口比较坚固，凹模刃口经修磨后孔口的尺寸不会改变，虽然冲裁时孔口内可能会有积存的冲裁件，推件力和磨损可能增大但比直通式好。但考虑到冲裁材料较薄，固即使凹模内会积存废料，对推件力和磨损影响也不大。凹模刃口直壁高度（h）与被冲料厚t有关，一般可按材料的厚度（t）选取： 板料的厚度为1.5mm，取凹模孔口高度为h=5mm。c)确定凹模外形尺寸连续模凹模的外形都是矩形板件，外型尺寸的大小直接关系到凹模的刚度、强度和耐用度，也关系到资源的合理应用。矩形板件凹模的外型尺寸，模具标准已有系列化尺寸规格，根据凹模的最大刃口尺寸、制件厚度可以从参考文献4中相关表中查出。通过CAXA软件，从零件的排样图中可以测出凹模的最大刃口尺寸b如下图中所示。因为本设计所用的凹模选用的是标准尺寸的。固经分析，选用的凹模尺寸为160*125。凹模外形如下图所示。凹模外形图d)确定凹模的螺钉和定位销孔大小及间距对于螺钉的选用，一般根据冲压工艺力大小、凹模厚度和其他的设计经验来确定，中小型模具一般采用M6、M8、M10等。采用4个M6的内六角螺钉将导料板固定在凹模上，用4个M10的内六角螺钉将凹模等固定在下模座上，采用2个直径为8mm的圆柱销，直接与模座定位固定，螺孔间、圆柱销孔间，孔与刃口间的距离都不宜过近。排布状况如上图所示。e)确定螺钉拧入深度和圆柱销配合长度一般情况下，螺钉拧入螺纹的有效圈数10圈或多一点就可以了，不必拧入过深，因为螺钉太深了会造成攻螺纹困难，同时从螺纹受力了解到，真正起作用的是在螺钉头部有效10圈之内。螺钉最小的沉头孔深度为螺纹大径加一。圆柱销的最小配合长度为直径的两倍。6.5 确定连续模各凸模6.5.1凸模的固定形式常见的凸模固定形式结构简图特点凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下。圆凸模大多用此种形式固定。直通式凸模，上端开孔，插入圆销以承受卸料力用于断面不变的直通式凸模，端部回火后铆开。上模座横向开槽，与凸模紧配合，用于允许纵向稍有移动的凸模。凸模与固定板配合部分断面较大，可用螺钉紧固。凸模以内孔螺纹直接紧固于压力机，用于中小型双动压力机。负荷较轻的快换凸模，冲件厚度不超过3mm。为了增加凸模的刚度和强度，凸模作成台阶式，用固定板固定，台阶处圆滑过渡，以避免应力集中，小端是工作部分，其尺寸和公差根据工件尺寸和制造方法确定。中间台阶和凸模固定板过渡配合（H7/m6）。最大台阶是用台肩保证凸模在卸料时不被拉出。这种凸模一般用于d=830mm,由于本次设计的冲孔凸模尺寸d=26mm,故选择第一种的凸模形式6.5.2凸模的长度的确定凸模长度一般根据模具结构需要而确定。因为这副模具是纯冲裁形式的连续模，其上模只安装有冲裁凸模，所以各工位凸模长度基本上都一致，即使有差异也不太大，对凸模的长度要求也不是很严。一般情况下各凸模长度均有一定值,相互关系或长短值根据不同情况而定，如下图所示。其凸模长度用下列公式计算：式中 凸模长度，为； 凸模固定板高度，为； 卸料板高度，为； 导尺高度，为； 附加高度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板安全距离等。通过后面几节的设计，可以知道：=18；=15；=5；=18;利用公式可以算的凸模长度为：=18+15+5+18=566.5.3凸模的强度校核一般情况下，凸模的强度是足够的，没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时，必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校验。1）承压能力的校核：冲裁时，凸模承受压应力，必须小于凸模材料允许的压应力：对圆形凸模，由上式可得：式中 凸模最小直径（mm） 料厚（mm） 材料抗剪强度（MPa） 冲裁力（N） 凸模最小截面积（mm） 凸模材料的许用压应力（MPa），它的大小取决于材料种类、热处理和凸模的结构与工作条件。碳素工具钢淬火之后的许用压应力一般为淬火前的1.53.0倍。，所以凸模的承压能力符合条件。2）抗纵向弯曲能力的校核：为了凸模在冲裁时不致发生纵向弯曲失稳，凸模的自由长度必须受到限制。凸模无导向装置时，根据经验公式：对于圆形凸模有：式中 凸模不失稳弯曲的最大自由长度（mm） 凸模的最小直径（mm） 冲裁力（N） 凸模最小断面的惯性矩（mm），直径为d 的圆凸模。所以凸模的抗纵向弯曲能力符合条件。6.6设计条料的定位和定距装置通过前面的论述，我已经确定了条料的定位为导料板，定距装置为固定挡料销和始用挡料销。该装置的设计包括三部分，即导料板设计，固定挡料销设计和始用挡料销。1.步距的确定步距是指连续模中相邻两工位间的距离大小值。步距尺寸的大小与平行于送料方向制件外形尺寸、排样的排列类别和条料上制件之间的搭边大小等不同情况有关。此处，由于条料排样方式为多排，因此步距A的大小可由下列公式计算：式中 D与送料方向平行的制件外形尺寸； a制件间搭边值；此处，D=41mm，a=1.8mm；固，A=42.8mm。2.固定挡料销设计级进模的步距A确定后，选择固定挡料销定位设计。固定挡料销选取JB/T 7649.10-1994,材料为45，热处理硬度4348HRC。布距图3.始用挡料销设计由于始边距为2mm，所以始用挡料销的距离为41/2+2=22.5mm。始用挡料销图 6.7设计凸模固定板所谓冲模的固定板是指用来固定凸模和凹模的板件。由于本设计中凹模不需要使用凹模固定板，固在此只设计凸模固定板。连续模的凸模固定板与一般的模具凸模固定板有所不同，它不仅要安装许多凸模，还要安装有些其他零件，如导料板。因此，对于连续模的固定板要求刚性和强度方面更要高些。凸模固定板固定凸模的各孔中心位置要严格的和凹模孔中心的平面位置完全一致。凸模固定板采用常用的A5钢，无需热处理淬硬。固定板上的各凸模固定孔一般由线切割直接加工而成。固定板的外形尺寸一般与凹模相同，常取整体式，结构紧凑，中小型模具常用。依据凹模的外形尺寸可以得到凸模固定板的厚度为H=18和技术参数，如下图所。凸模固定板图6.8垫板设计垫板主要用来承受凸模传来的压力，防止与模座接触面受过大的冲压力而出现凹坑，影响模具正常工作。连续模未来可靠和安全，一般都用垫板。而且垫板的厚度比普通模具取得稍厚些（普通模具的垫板厚度一般为312）。本设计中选用上下两块垫板，上垫板 H=6，下垫板H=4。垫板淬火硬度一般取45HRC。上垫板其他外形尺寸按凸模固定板尺寸。其外形如图所示上垫板图下垫板图6.9设计卸料装置在第五章中，我选用的卸料装置为弹压卸料装置。这种装置是由卸料板通过卸料螺钉和弹性元件等装在模具上组成的。通常在连续模中，为了保护好小凸模，并保证卸料板与凸模固定板、凹模之间形孔与凸模相对位置的一致性，也为了提高模具的精度，在卸料板与凸模固定板、凹模之间附加辅助导向装置。但由于所要冲压的零件各方面要求都不高，且所设计的连续模是小型模具，所受的冲压力较小，所以它的弹压卸料装置无需附加辅助导向装置。弹压卸料装置的设计主要任务是完成弹簧设计和卸料板的设计。卸料板的设计弹压卸料板在使用中根据模具的不同特点与要求，有整体式、镶拼式、分段式和混合式等。由于整体式结构简单、紧凑，加工装配方便，且模具的工位不多、精度亦要求不高，因此我选用这种形式。卸料板图在弹性卸料过程中，我不需要选用弹簧，我选用在卸料板与凸模固定板之间加一成橡胶就起到弹簧的作用了。 6.10设计导料装置常规的连续模，导料板厚度视制件料厚及挡料装置而定，一般取厚度H=(410)mm，此导料板取厚度H=5mm。综上，所设计的导料装置如下图所示。该导料板采用45钢制造。导料板图6.11 选择模架在第五章中，我选定的模架为标准对角导柱模架。该模架包括：对角导柱上模座、对角导柱下模座、导向零件。导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都采用导向装置。本模具采用应用最广泛的是导柱和导套。标准导柱有A型、B型、C型导柱。本设计选用的是A型导柱，因为其结构简单，制造方便。本设计中选用A型导套与B型导柱配套用于导向，导柱导套按H7h6或H7h5配合。其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般应按H6h5配合；间隙较大的按H7h6配合。前面已经选定凹模的尺寸为160*125，根据这个尺寸就可以从参考文献确定所选标准模架，其相关参数如下表所示。对角导柱上模座尺寸如图所示对角导柱下模座尺寸突突所示滚动导柱尺寸如图所示滚动导套尺寸如图所示6.12 校核模具并确定压力设备前面由冲压力初选40KN压力机，通过模具零件设计计算结果和绘制草图得知模具的闭合高度为而初选压力机的最小闭合高度是170，最大闭合高度为205，则三者间应满足下列关系：上式说明所选压力机合适。通过分析最后确定压力机选用500KN开式压力机。 6.13选择模柄中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。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。标准的模柄结构形式如下图所示。1）图中a为压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6、H7/h6，并加销钉以防转动。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模，生产中最常见。2）图中b为旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，并加螺丝放止松动。这种模具拆装方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的中、小型冲模。3）图中c 为凸缘模柄，用34个螺钉紧固于上模座，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用H7/js6过渡配合。多用于较大型的模具。4）图中d、e为槽型模柄和通用模柄，均用于直接固定凸模，也可称为带模座的模柄，主要用于简单模中，更换凸模方便。5）图中f为浮动模柄，主要特点是压力机的压力通过凹球面模柄和凸球面垫块传递到上模，以消除压力机导向误差对模具导向精度的影响。主要用于硬质合金模等精密导柱模。6）图2.9.44g为推入式活动模柄，压力机压力通过模柄接头、凹球面垫块和活动模柄传递到上模，它也是一种浮动模柄。因模柄单面开通（呈U形），所以使用时，导柱导套不宜脱离。它主要用于精密模具。模柄材料通常采用Q235或Q275钢，其支撑面应垂直于模柄的轴线（垂直度不应超过0.02:100）。本设计选择b型旋入式模柄，因为这种模柄可以进行安装打料板和打料棒进行卸料。适用于各种中、小型冲模，生产中最常见。根据压力机模柄孔直径d=40；深度h=60选择A4060 GB2862.2-81上的模柄。具体图形如下所示。模柄图第七章 模具加工工艺卡片7.1 上、下模座的加工 在模具零件的加工中，我们还要考虑模具零件的机械加工，所以对于上下模座机械加工基本如下，首先上下模座其技术要求如下：1)上下模座平面平行度必须达到0.05mm；2)模座上下平面粗糙度Ra为0.8，其余面为6.33.2;3)铸件的气孔、砂眼、缩孔、裂纹、等铸造缺陷必须严格控制，并进行时效处理，消除内应力；4)铸件的形状和尺寸要求应符合图样规定的材料牌号标准。根据以上的技术要求上下模座的加工工艺卡片如下表7-1所示：表 01 上下模座的机械加工工序工序名称工序内容1铸造根据尺寸铸造出毛坯尺寸，留6mm加工余量。2时效处理消除内应力3粗铣平面工粗铣上下平面4半精铣半精铣上下平面5精铣精铣上下平面5钳工划线划螺钉孔和销钉孔线6钻孔钻销钉和螺钉孔7铰孔铰销孔，保证精度。8热处理淬火与回火，检测表面硬度，要求达到5852HRC9检验7.2 凸模固定板的加工凸模固定板上也有销钉孔，螺纹孔，还有与凸模配合的孔，这些孔精度要求较高，固定板上表面与垫板有配合，所以粗糙度要求较高。凸模固定板的加工工艺卡片如下表7-2所示：表 01 凸模固定板的加工工序工序名称工序内容1毛坯准备锻成方形毛坯，并退火。2刨或铣6个平面加工至所需尺寸即可3平磨磨上、下两平面和角尺面4钳工划线划螺纹孔和销钉孔的线5钻，扩、铰加工销钉孔加工销钉孔，要求配钻6钻螺纹孔钻螺纹孔7钳工攻丝加工螺纹8热处理进行淬火、回火处理，硬度达到5862HRC9磨削上下平面磨光上、下两平面，Ra为0.8um，10退磁处理11检验结论与展望一 本文的主要工作与结论1、本文的主要工作如下：对模具的一个总体综述（分类、现状和发展方向）；1)、冲压零件的冲压工艺性分析2)、冲压零件的毛坯及排样图设计3)、冲压零件工艺规程设计及最佳工艺规程设计4)、切边模具总体方案的选择与确定；5)、冲压模具工作零件设计（凸、凹模设计）；6)、冲压模具模架设计（上、下模板设计，导柱、导套设计）；7)、冲压零件定位和连接装置设计；8)、冲压加工工艺规程卡片；2.、结论：1）、通过这次毕业设计，使我更加深刻的学习到一个模具设计的整个过程，也使自己拓宽了眼界，认识了自己以前不太知道的模具的结构和工作原理。2）、模具在设计中，能用标准模架的时候，尽量采用标准模架，可以降低价格；能用标准件的时候尽量用标准件，从而减少费用。3）、再设计过程中要注意对各种设计的校核从而保证模具可以完成各种设计要求进行正常的工作。二、 展望我们现在的模具生产基本都属于机械自动化，而我国的模具发展水平还不是很高，我们设计模具也得依赖我国模具和机械制造业的技术水平，再加上我们现在的知识还不是很全面，所以虽然模具设计出来了，但是还是有很多地方有待改进和发展，使冲压得到的工件精度更高，费用更低，操作更简单，现就有以下几点是可以有待改进的。1）、在送料过程中，基本上是手工送料，但是在国外和大型企业里面基本上都已经采用了机械自动化进行送料；2）、在模具整体中，我还没有考虑好多生产过程中的磨损等；3）、模具的制造精度和模具的寿命远远达不到国外国际水平。谢词时间飞逝，转眼间四年的大学生活就要结束了，在这四年里，通过各位老师的精心培养与教育，我学到了很多知识，不仅是专业类的知识，还有很多思考问题方的式和做人、做事的原则。首先，毕业设计是一次知识综合利用的过程，在这次设计过程中，我翻阅了许多过去学过的课本，重新温故了学过的知识。同时毕业设计也是大学生涯最后一次的练习机会，一个好的态度决定最终的结果。在这次设计中我学到了许多。 其次，我要感谢所有授课的老师和带我毕业设计的老师，没有你们的用心教导，就没有我们现在的毕业班，感谢你们对我们的认真教导。再次，通过这次毕业设计，让自己得到了很大的锻炼。做到了不怕吃苦、不畏难题，而且知道自己以后所要努力的地方，就是要加强自己的动手能力。作为设计人员来说，做工程时，应该考虑工程、社会、经济、文化、环境等综合因素，而不仅仅是只顾及某个方面。我们必须时时刻刻尽量学习新知识，不怕吃苦，不怕困难，养成一种严谨科学的态度。我相信通过我的努力，我的未来会很灿烂。在这里，我祝各位老师们身体健康，万事如意！参考文献1肖祥芷、王孝培主编模具工程大典（第四卷 冲压模具设计）电子工业出版社，20072肖景容, 姜奎华冲压工艺学北京：机械工业出版社, 19993夏琴香主编冲压成形工艺及模具设计(Stamping Forming Technology and Die Design) 华南理工大学出版社4 冲模设计应用实例M北京：机械工业出版社，20005机械设计手册（第二版）M北京：化学工业出版社，19876 王孝培主编中国模具设计大典（第3卷）M南昌：江西科学技术出版社，20037姜奎华主编冲压工艺与模具设计M北京：机械工业出版社，19998王孝培主编实用冲压技术手册M北京：机械工业出版社，20019 王树勋冲压模具设计实用手册机械工业出版社 2007 10 王伯平 互换性与测量技术基础机械工业出版社 200311 冲模设计手册编写组编著冲模设计手册 机械工业出版社 1988 12 中国机械工程学会中国模具设计大典委员会编中国模具设计大典数据库。 江西：科学技术出版社 200313 陈炎嗣 多工位级进模设计与制造 机械工业出版社 2006 14 冯开平、左宗义画法几何与机械制图 南京理工大学出版社附录英文资料Methods to study stamping formingThe objective of the stamping forming research is to realize and apply the principles to solve various engineering problems through study on the stamping forming procedure. Recently, the research on stamping has been carried out in wide range with various methods. The research can be summed up substantially into following types.The double line arrows in the picture denote the procedure of formal theoretical research. In such research, the actions of the equipment and die are decomposed into micro-ingredients of the force and applied on the microstructure of the metal according to the multi-crystal microstructure of the deformation metal, the deformation of the metal microstructure is then investigated and the deformation of the microstructure to macro-deformation of the sheet metal is summed up. This scientific method is perfect, but current development in mechanics and metallurgy cannot meet such demand, therefore this kind of formal theoretical research is still in burgeoning, and is not applicable in practice.Since the formal theoretical research method encounters formidable difficulty, a kind of simplified theoretical method appears in the research field of the stamping forming. The characteristic of this kind of research method is denoted by continuous line in the picture, which is the main trend of the recent research. This research assumes metal as the ideal homogeneous solid and simplifies the property parameters, the boundary conditions and the blank geometrical parameters of the metal, the stamping process and principle are analyzed and described by mathematical method. Naturally, the assumptions adopted in the analysis would induce some deviation between the real stamping process and its simulation. The result is certainly approximate and does not reflect the real stamping process completely. Especially in analyzing complex stamping forming, this theory is not so valid. In recent years, due to the development of the finite element method and computer technology, this kind of theoretical method has greatly progressed, it shows applicable prospect even in analyzing complex stamping forming. The application of this kind of theoretical method mainly focuses on some special stamping deformation investigation, and it is expected that more achievements can be obtained in the fundamental principle of stamping forming. On the other hand, due to the simplification and assumptions, experiments are indispensable to test the validity of this theory.The third method to study stamping forming is shown by dashed dotted line in the picture. The characteristic of this method is that ignoring the deformation process of the blank under the action of the load during stamping forming conditions (including the structure of the die, the geometrical parameters of the die working portion and the properties of the stamping equipment) with the final results of the stamping forming. It is a rational empirical method, and widely used in stamping technology filed in recent years. This method is intuitional, simple and easy to be adopted by engineers, but it cannot be used to reveal the real procedure of the stamping deformation, so it is not the radical method to investigate the principles of the stamping forming more thoroughly and its usage is strictly limited.The fourth method to study stamping forming is denoted by dashed line in the picture. Based on the fundamental knowledge of the mechanics and metallurgy, the essential characteristics and principle of the stamping forming are investigated to solve the practical problems in stamping process. In comparison with other plastic processes, the characteristics of the stamping forming, the principles of the sheet metal deformation are unique. So this method has definitely aim and the analysis results can be used directly to solve different problems in stamping forming. The characteristics and effects of this research of this research of this research method are illustrated by following examples.(1)The sequence of the stamping process can be decided by the trend rule of the stamping deformation.(2)According to the rule of uniform velocity distribution in the outer flange of the deformation zone during multi-pass deep drawing for the box parts, the shape and dimension of the blank during process sequence can be calculated. Therefore the calculation the for deep box parts of the multi-pass deep drawing technology is based on scientific foundation to improve the technique level of stamping forming.(3)According to the research on the wrinkle during the sheet metal forming caused by non-uniform tensile and shearing force, a new research field is developed beyond the traditional compressive instability theory. The results obtained offer an effective measure to cope directly with wrinkle during stamping forming.(4)The theory of sorting stamping forming based on the characteristics of the stamping deformation and mechanics and mechanics is an easy approach to systematize of the stamping forming, and can be used to deepen the investigation on stamping forming limit, to point out a clear and definite direction for improve the stamping forming limit.Above examples indicate that this method is closely relevant to the real stamping forming process. It can be used to analyze and solve the stamping forming problems effectively. Although this method is in the junior stage, mainly focusing on the qualitative analysis for stamping forming now . With the constant progress of this method and combined with modern mechanics, the breakthrough of this method is expected to further enhance stamping forming technology. Structural design of blanking diel. Principle and general procedure of die designingThe steps of die designing include collecting necessary data, determining the structure scheme based on sufficient analysis and investigation, drawing the working principle diagram, the final assembly diagram, and then drawing the part diagram of the die according to the final assembly diagram.The necessary data to be collected include: the parts drawing of the product, the productive batch of the product, the process chart, the process specification and the die design program. The manufacture datum of each operation, the types of the die structural (simple die, progressive die or compound die) , the capacity of the press, the quality of the blanking work piece and other necessary items should be record in the process chart and the process specification.The detailed structure and dimension of the die are determined according to the production batch and work piece demand, etc. For the small batch production, the structure of die should be simple, the manufacture period should be short, and the cost should be as low as possible. For the large batch, the perfect structure, high productivity and long working life should be pursued.Furthermore, the structure measures to adjust, utilize, maintain, transport and deposit the dies should be taken into account.2. Determination of the pressure center of dieThe acting point of the resultant force in blanking is called the pressure center of die. In order to guarantee the die to work smoothly, the pressure center of die should align with the axes of shank and the center line of the slide block of press, to prevent the deflection of die during working, which would result in non-uniform clearance and wearing. Usually, the pressure center of die is laid on its symmetrical center point. The determination of the pressure center of die is mainly for the complex, multi-punch punching and progressive dies.For the work piece with complex shape, it can be divided into straight-line section (the pressure center of die is situated at the middle of the straight) and arc section, and then to calculate its pressure center.The method to find the resultant force of the parallel force system is usually adopted to obtain the pressure center of die. The procedure to obtain the pressure center of die for multi-punch blanking by analytic method is showns chematically in Fig.3.23. (1) Draw the outline of the working portion of punch proportionally.(2) Select the co-ordinate X-Y. The selection of the co-ordinate should simplify the calculation.(3)calculate the perimeter of each graphic outline (or linear section)L1,L2,L3,L4,., Ln(representing the blanking force), and the distance of gravity center in each graphic outline to the coordinate axes x1, x2, x3, x4, .,xn and y1,y2,y3,y4,.,yn.(4) According to the mechanic principle that the moment of the resultant force to a certain axis is equal to the sum of the moment of each component to the same axis, the calculation equation of the distance from the die pressure center to the axes of X and Y can be obtained:x0=L1x1+L2x2+L3x3+LnxnL1+L2+L3+Ln (3-20)y0=L1y1+L2y2+L3y3+LnynL1+L2+L3+Ln (3-21)The determination of the pressure center of die can also be obtained graphically by the linear polygon method.3. Determination of the shut height of dieThe outline dimension of die should fit with the selected press.For example,the lower die of the blanking should be able to install in the working table of the press,the dimension of the shank should be consistent with that of the hole in the slide block,the ejecting pin of the ejecting device in the lower die should be able to penetrate through the bolster hole of press. The shut height of die should be consistent with that of the press.The shut height of die refers to the distance H between the top surface of the upper bolster and bottom surface of the lower bolster when the die is in the lowest working position. The shut height of press refers to the distance between the lower surface of the slide block and the upper surface of the bolster installed in the working bable when the slide block is in the lower dead point. The height when the length of the connecting rod
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