端盖级进模设计及其制造工艺 冲压模具【23张CAD图纸+PDF图】
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端盖级进模设计及其制造工艺
冲压模具【23张CAD图纸+PDF图
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- 内容简介：
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沈阳工学院毕业设计 摘 要本文主要研究端盖级进模的设计及其制造工艺。本论文应用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技能，懂得怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，通过对比和结合实际生产需要，明白了单工序模、复合模、级进模各个优势所在，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。结构采用级进模，能更简单的实施自动化操作。另外，级进模凹模采用镶件，能使在实际生产中更易换模、维修、保养，从而使得提升工作效率。主要工序包括：a拉深，b冲孔，c翻边，d压印，e落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及零件设计等问题。关键词：冲裁工艺；级进模；计算机辅助设计Abstract:This text main research design and manufacture process of the progressive die for the cover. This thesis applied professional curriculum theory and the actual production of knowledge, to cultivating and improving students ability to work independently with doing a cold stamping mould design in practical training work, consolidated and expanded the course content of cold stamping mould design, grasps the methods and steps of cold stamping mould design, Master design basic skills of cold stamping mould, know how to analysis the parts manufaturability, determine the process. Through the comparison and combined with the actual production needs, understand the advantage of procedure, composite modulus, progressive die, understand the basic structure of mould, improve the ability of calculating and drawing, familiar with the specifications and standards, comprehensive review each subjects those related knowledge in the same time, and improving my independent thinking ability. Structure determine use progressive die which can make automation simple. And female die use insert, make mould changing, maintenance and maintain easier, then improve the work efficiency during the actual production. The main processes including that drawing，punching，flanging，pressure seal and blanking. The product process analysis, determine the stamping scheme, process calculation, templates design, parts design are discussed respectively in design.Keywords : Blanking craft；Progressive die；CAD目录1 绪论11.1冲压模的简介11.2级进模国内外研究现状与发展趋势22 总体计算42.1零件图42.2研究方案确定62.3 排样图的设计与计算92.4 材料利用率、冲裁力及压力机的选择122.5模具刃口尺寸计算173 结构设计243.1设计原则243.2凸凹模原则243.3模架及其他零件设计、选用254 模具装配工艺284.1冲裁模装配的技术要求284.2 模具总装284.3 凸、凹模间隙的调整295 零件的工艺方案306 典型零件制造工艺316.1凹模板的加工工艺316.2圆形凸模加工工艺317 结论32参 考 文 献33致 谢34IV沈阳工学院毕业设计1 绪论1.1冲压模的简介冲压是在利用安装在冲压设备（主要是压力机）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。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，在机械制造中属于一种高效的加工方式。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冷冲模技术的先进程度几乎决定了冲压工艺的先进程度。是否能产出“一模一样”的制件，是否能达到精度要求，是否能实现冲压工艺都决定于先进的冲模。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。冲压加工于其它方法相比，具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工方法所不能比拟的。但模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高的特点。冷冲模具的结构组成有的可能复杂而且加工难度很大，模具往往很昂贵，但利用模具生产制件的操作却很简单，1单件制件生产周期极短。所以制件的成本可以很低。而且冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.2级进模国内外研究现状与发展趋势1.国外现状与发展： CAD/CAE/CAM、PRO/E、UG等软件的成为级进模制造普遍应用的技术。一些国家还开发了级进模专用的3D设计软件，应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。此外，CAE技术已经逐渐成熟，可用来模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱、回弹等缺陷。在设计上采用了先进的设计理念。如为了便于模具设计与计算，各道工序均以一个统一的基准点为中心，以坐标尺寸的方式标注尺寸。选定基准点后，产品上任何一个点的坐标尺寸，都能准确地计算出来。各工序的模具尺寸以该基准点为中心，用坐标尺寸标注，给模具设计与制造带来方便。此外，将各工序的加工内容、尺寸要求、加工部位、冲压方向、压力中心及相互关系等，用一张图表示出来，称为加工要领图。有了加工要领图，对各道工序的关系就可一目了然，不仅便于模具设计，而且对模具加工和调整也方便。国外各模具生产企业根据自身的生产能力、经验等，制定了自己的标准。它包括设计的标准化，模具零件和模具结构的标准化。模具企业的生要任务是设计模具结构和零件，并加工凸、凹模等主要零件，进行装配调试等。其他模具零件均可作为标准件在市场上采购。有些模具企业，模具零件的粗加工、半精加工，也由相对固定的协作厂家去完成。因此，模具设计、生产周期大大缩短。2.国内现状与发展：标志冲模技术先进水平的精密多任务位级进模，具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长和生产效率高等特点，是我国重点发展的精密冲模。从精密多任务位级进模的冲制件来看，包括电机铁芯片级进模、空调器翅片级进模、集成电路引线框架级进模、电子连接器级进模、彩管电子枪零件级进模、汽车零件级进模、家电零件级进模等。可以说，冲制件覆盖了电子、通讯、汽车、机械、电机电器、仪器仪表和家电等产品范畴。从当前国内制造的精密多任务位级进模的水平分析，在模具的技术含量、制造精度、使用寿命和制造周期等方面均获得了明显进步。其中，部分高档优质模具的总体水平与国际同类模具水平相当。标识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。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。2 总体计算2.1零件图如图2-1、2-2、2-3所示。图2-1 零件图图2-2 零件俯视图图2-3 正等侧视图工艺分析：生产批量：大批量；自动送料；材料：SECC-SV，塑性稍差于08F钢材，但与10钢基本类同；厚度：0.6mm。如图所示，此零件需要经过拉深，冲孔，落料等工序完成。其塑性条件适合在不采用中间退火等热处理工序时实现连续拉深的冲压生产。2.2研究方案确定2.2.1方案设计：方案一：使用单工序冲裁模加工，拉深、冲孔、翻边、压印等逐一进行。单工序模具有操作简单，加工零件尺寸稳定，成本低廉等特点。压力机在一次行程中完成一道工序的冲裁。此零件需要经过多次拉深，并且还有冲孔，翻边，冲裁等工艺，生产工序多，使用的模具相对多，会使总成本增加。单工序模适于简单零件的中小批量生产，故排除方案一。方案二：使用复合冲裁模进行加工，先冲孔落料，后拉深冲裁成型。复合模可以在压力机的一次行程中，在同一位置同时完成几道工序。在同一位置上合理布置凹凸模，能使其同时完成冲孔及落料的工序。根据复合模加工成型的零件来看，一般都是平面零件，这就导致在冲孔落料此零件之后，需要再找另一副模具，来使零件拉深成型，并且此时定位要求高，零件加工困难，很容易产生废品，使加工成本增加。所以排除方案二。方案三：使用级进模进行加工，不同工序依次加工。级进模是压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。级进模适合于加工结构较复杂，需要大批量生产的零件。使用级进模进行加工，需要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度，这就要求严格控制送料步距。此零件加工需要完成多次拉深，整形、冲孔、翻边、压印、落料等需要多道工序，而级进模可以依次在几个不同的位置上逐步加工工件，使用一副多工位级进模可以在压力机一次行程中加工完成需要的零件，所以选用方案三。2.2.2方案分析：根据以上方案设计结论，最后选用级进模进行零件的加工。为了避免因先冲孔后拉深，导致孔尺寸被破坏的情况发生。故决定加工顺序依次为拉深，冲孔，中心孔翻边，标记压印，最后成型落料。这在最大程度上保证了孔的大小，位置，精度要求。且不影响条料输送，满足了自动送料的要求。具体设计步骤：1）计算所需的毛坯直径，确定送料步距和条料宽度2）计算总拉伸系数，确定拉深次数，具体工位计算3）选择适合的排样方式，绘制排样图4）计算拉深力、冲裁力、压边力等,计算压力中心5）进行模具结构设计2.2.3工艺计算首先按单工序拉深的计算方法及冲件的尺寸计算所需的毛坯直径： （2-1）计算得：D=26mm表2-1凸缘拉深件的修边余量凸缘直径凸缘的相对直径1.5以下1.5222.52.5251.81.61.41.225502.52.01.81.6501003.53.02.52.21001504.33.63.02.51502005.04.23.52.72002505.54.63.82.82506543经查表得：得：则： （2-2）式中，制件中线直径； 制件实际毛坯直径。即:表2-2连续拉深的极限总拉伸系数材料强度极限/MPa伸长率(%)极限总拉伸系数不带推件装置带推件装置材料厚度mm材料厚度t=1.22mm08F30040028400.400.320.16黄铜H62、H6830040028400.350.290.20.24软钢8011022250.380.300.18经查表得：极限总拉伸系数=0.16则：极限总拉伸系数0.0620.20.50.5111.51.51.10.450.520.500.620.570.700.600.800.750.901.11.30.400.470.450.530.500.600.560.720.650.80根据相对厚度及凸缘相对直径得出：查表得：需采用有切口的带料连续拉深工艺。因该拉深件的筒壁直边及凸缘与底部的过渡R尺寸较小，应通过后面工位的冲压工序来达到这一要求，因而设置了二次拉深加整形工序。2.3 排样图的设计与计算2.3.1 排样的设计原则1）提高材料利用率。2）使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。3）使模具结构简单、模具寿命较高。4）排样应暴政冲裁件的质量。排样设计的工作内容包括选择排样方法；确定搭边的数值；计算条料宽度及送料步距；画出排样图。有必要时还应核算材料的利用率。2.3.2 排样图的计算排样采用以自动送料机构送进为粗定位，以拉深凸模为各拉深工序间的定距尺寸。该冲件采用有切口的带料连续拉深工艺。在工艺切口冲切工位后，即安排了拉深工序，经一次拉深后，在其后的工位上设置了第二次拉深及整形工序，对直壁及凸缘与底部连接的过渡R逐步整修到位。在整形后，再分别用三个工位进行底部冲孔、翻边、标记压印，最后为外形的整体落料工序。搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量都不利。搭边值过小，作用在模具侧表面上的法向力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，造成模具刃口磨损；同时在冲裁时，搭边被拉断，使零件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过大，材料利用率低。搭边值大小的有关因素如下：1)与材料的机械性能有关，硬材料的搭边值可小些，软材料、脆性材料的搭边值要大一些；2)与材料厚度有关，厚材料的搭边值应取大些；3)与零件的形状与尺寸有关，零件的形状复杂，且有尖突及尺寸大时，搭边值要取大些；4)与送料及挡料方式有关，有侧压扳导向的手工送料，其搭边值可以小些。 另外，排样方式、有无压料机构对搭边值均有影响。一般搭边值是由经验确定的。送料步距的确定：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距A的计算公式为： （2-3）式中D平行于送料方向的冲裁件宽度（mm）；a冲裁件之间的搭边值（mm）；条料宽度的确定：在排样方式和搭边数值确定以后，就可以确定条料的宽度。为了保证最小的搭边，必须考虑条料的单向（负向）公差，其计算公式（参照文献9）如下有侧压装置时，条料宽度为： （2-4）无侧压装置时，条料宽度为： （2-5）式中 B条料宽度（mm）；D垂直于送料方向的冲裁件尺寸（mm）；a侧搭边的最小值（mm）；条料宽度的单向（负向）偏差值（mm），见表2-4和表2-5Z导尺与最宽条料之间的最小间隙（mm），其值见表2-6。有侧刃装置时，条料宽度为： （2-6）式中B条料宽度（mm）；L冲裁件垂直于送料方向的尺寸（mm）； n侧刃数； b侧刃裁切的宽度（mm），见表2-7；侧搭边值（mm）。表2-4条料宽度偏差 （）条料宽度B/mm材料厚度t/mm1122335500.040.50.70.9501000.50.60.81.01502000.60.70.91.12002200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表2-5条料宽度偏差 （）条料宽度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20表2-6送料最小间隙（）导向方式无侧压装置有侧压装置条料宽度100以下100200200300100以下100以上材料厚度（mm）0.50.50.51.05.08.00.510.50.51.05.08.0120.51.01.05.08.0230.51.01.05.08.0340.51.01.05.08.0450.51.01.05.08.0表2-7值（）材料厚度t/mm金属材料非金属材料1.51.521.52.52.032.532.54经查表得：a=1.0mm，a=1.2mm则：条料宽度为整数，料宽为32mm，步距为29mm。2.3.3 排样图如图2-4所示图2-4排样共8个工位：1.冲工艺切口 2.第一次拉深 3.第二次拉深 4.整形 5.冲小孔及翻边预孔 6.翻边 7.标记压印 8.冲件外形落料。2.4 材料利用率、冲裁力及压力机的选择在冲压生产中，零件的材料费用占制造成本的60以上，所以材料的经济利用是一个极其重要的问题。冲裁件在板料（条料或带料）上的布置方法称为冲裁工作的排样法，通常叫做排样。排样的目的在于合理利用原材料，并尽可能节约材料。材料利用率是衡量排样经济性的指标。它是指零件的实际面积，与每个零件所占板料面积S 的百分比，即: （2-7）式中 材料利用率；S1零件的实际面积（）；S2冲裁此零件所占用的板料面积，包括零件实际面积与废料面积（）。值越大，说明废料越少，材料利用率就越高。从上式可以看出，若减少废料面积，就可以提高材料利用率。冲裁时产生的废料分为工艺废料与结构废料两种。搭边和余量属于工艺废料，它取决于排样形式及冲压方式；结构废料是由零件本身的形状特点决定的，一般不能改变。故经计算：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。冲裁力 F 一般按下式计算： （2-8）式中 F冲裁力（N）； L冲裁周边长度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）； K系数。系数 K 是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取 K =1.3。在一般情况下，材料的，为方便计算，也可用下式计算冲裁力： （2-9）冲裁周长L=59.72mm因SECC为连续电镀锌冷轧钢板，故抗拉强度为270-390MPa，取390MPa =59.720.6390 =13974.48N 拉深力的公式为： （2-10）式中 拉深力（Mpa）； K拉深系数，通常取K0.70.9； L拉深件断面周长（mm）； t材料厚度（mm）； 材料抗拉强度（Mpa）。 =0.9150.6390 =9924.29N整形力的计算为： （2-11）式中 校平力（N）；A校平投影面积（）；单位校平力()冲孔力的计算为： （2-12） （2-13）则总的冲孔力：翻边力的计算为：1）翻边的工艺计算翻遍高度H的表达式： （2-14）或 （2-15）许可的最大翻边高度： （2-16）当工件要求高度时，就不能直接由平板毛坯翻边成形，这时可以采用先拉深，再在拉深底部冲孔翻边。如图所示2-5。 图2-5 在拉深件底部冲孔后翻边在拉深件底部冲孔翻边时，应先决定翻边所能达到的最大高度h，然后根据翻边高度h及工件高度H来确定拉深高度h。翻边高度为： （2-17） （2-18）得出：若以极限翻边系数代入上式中的，即可求得其极限翻边高度为： （2-19）其预冲孔直径d应为： （2-20）式中 D竖边部分的中径（mm）r竖边转角处的内径（mm）t料条厚度（mm）其拉深高度h应为： （2-21）翻边时，竖边口部变薄现象较为严重。2）翻边力的计算翻边力F(N)一般不大，需要时可按下式计算： （2-22）式中 D翻边后直径（mm）d翻边预冲孔直径（mm）t材料厚度(mm)材料的屈服点(MPa)由上式，得：压印力的计算为： （2-23）式中 压印力(N)A压印投影面积()单位压印力()切口力的计算为： （2-24） （2-25）则：总压力能够满足整形所需。压力机的选择：联系到该模具的尺寸，而且是企业实际生产，故压力机型号选择偏大些。压力机型号为J23-40标称压力：400 KN公称力行程：4KN滑块行程：100 mm行程次数：50 次/min最大闭合高度：230 mm闭合高度调节量：60mm滑块中心线至床身距离：230mm工作台尺寸：前后左右=380630 mmmm工作台孔尺寸：150 mm工作台厚度：75mm模柄孔尺寸： 40 mm床身最大可倾角：20电机功率：3KW机身两立柱间距离：280 mm外形尺寸：140010002300 mmmmmm2.5模具刃口尺寸计算2.5.1 拉深凸、凹模圆角半径首次拉伸凹模圆角半径可按下式计算 （2-26）式中 首次拉深凹模圆角半径(mm)D毛坯直径(mm)d凹模内径(mm)t 工件料厚(mm)以后各次拉深的凹模圆角半径，可按下式确定 （2-27）首次拉深凸模圆角半径按下式确定 （2-28）以后各次拉深凸模圆角半径为 （2-29）式中、为各工序件的外径对于中间各次拉深工序，一般情况可取计算得：最后一次拉深凸模圆角半径应等于零件的圆角半径，但不得小于（23）t。如果零件的圆角半径要求小于（23）t时，则凸模圆角半径仍取（23）t，最后用一次整形工序来得到零件要求的圆角半径。 图2-5 拉深尺寸工件要求内形尺寸，以凸模尺寸为基准进行计算。凸模尺寸： （2-30）凹模尺寸： （2-31）式中 D圆筒形件直径(mm) 拉伸件公差(mm)Z凸凹模双面间隙(mm)、凸凹模制造偏差经模具设计与制造简明手册查表得：=0.02 ，=0.04另外 （2-32）式中 n见习系数t为材料厚度经模具设计与制造简明手册查表1-6-43得：Z=0.6第一次拉深 第二次拉深 2.5.2 整形采用光面模校平或齿形模校平，后者局部材料要产生明显塑性变形。整形后圆角R的尺寸满足要求即可，故采用光面模校平。 图2-6 整形尺寸2.5.3 冲孔采用周围四孔，中间一预冲孔同时加工。 图2-7 冲孔尺寸凸模刃口尺寸： （2-33）凹模刃口尺寸： （2-34）式中 、冲孔凸模和凹模的直径尺寸(mm) d冲孔的公称尺寸(mm) 冲裁件公差值 凸凹模选定的最小双面间隙(mm) x磨损系数，冲裁件公差等级为IT10 X=1;IT1113 X=0.75;IT14 X=0.5 、凸凹模制造偏差经模具设计与制造简明手册查表得：=0.048，=-0.02，=+0.02，x=0.75。预冲孔 （2-35）式中 D竖边部分的中径r竖边转角处的内径t料条厚度经模具设计与制造简明手册查表得：=0.048，=-0.02，=+0.02，x=0.75。2.5.4 翻边选择底部拉深冲预孔后翻边。如图2-8所示。 图2-8 翻边尺寸经模具设计与制造简明手册查表得：翻边凸凹模单边间隙为0.5故2.5.5 压印压印时，材料厚度会发生变化，挤压处的材料会形成鼓凸或花纹。选择在封闭的模腔中进行压印。如图2-9所示。图2-9 压印尺寸压印尺寸随凸模尺寸磨损而变小，凸模尺寸：2.5.6 落料表2-8凸凹模双面间隙值板料厚度08、10、35、09Mn、Q2350.5极小间隙0.50.0400.0600.60.0480.072查表得：=0.048mm ，=0.072mm 第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。 如图2-10所示。 图2-10 落料尺寸 （2-36） （2-37） （2-38）对凹模来说：A、C为第一类尺寸，B为第三类尺寸。， 。按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.0480.072mm。3 结构设计3.1设计原则级进模结构设计原则：（1）.尽量选用成熟的模具结构或标准结构。（2）.模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。（3）.结构应尽量简单、实用，要具有合理的经济性。（4）.能方便地送料，操作要简便安全，出件容易。（5）.模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢固。（6）.要有利于模具零件的加工。（7）.模具结构与现有的冲压设备要协调。（8）.模具容易安装，易损件更换方便。3.2凸凹模原则凹模的基本类型见表3.1表3.1 凹模的基本类型整体凹模不适宜用于多工位级进模，但是由于设计简单，一些工位数不多的或工位数较多而只是纯冲裁的级进模会选用镶套式凹模为了小的工作型孔的加工方便，容易更换和刃磨，在整体凹模或其他形式凹模的局部型孔位置镶嵌套装凹模拼合式型孔凹模为满足凹模型孔加工精度这一要求，用于某些不易加工的凹模型孔分段拼合凹模解决各工位型孔间的间距精度，将模具的凹模分成若干段，每段中的型孔数不一，然后将这几段凹模的结合面研和镶入凹模外套（或围框）内，构成的一个整体凹模，较多采用综合拼合凹模是上述各种拼合镶入结构的综合，多用于冲裁弯曲级进模，冲裁成型级进模综合考虑，所设计的级进模凹模除冲孔、落料工位的凹模外，其他凹模采用镶套式凹模，在实际生产中凹模尺寸不会改变，能更简单、有效率地更换、维护或维修模具。如图3-1所示。图3-1 凹模凸模设计凸模的基本类型有如下：（1）直通式凸模，其工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样。这类凸模可以采用成型磨削、线切割等方法进行加工，加工容易，但固定板型孔的加工较复杂。这种凸模的工作端应进行淬火，淬火长度约为全长的1/3。另一端处于软状态，便于与固定板铆接。为了铆接，其总长度应增加1mm。直通式凸模常用于非圆形断面的凸模。（2）台阶式凸模，工作部分和固定部分的形状与尺寸不同。固定部分多做成圆形或矩形。这时凸模固定板的型孔为标准尺寸孔，加工容易。工作部分可采用车削、磨削（对于圆形）或采用仿形刨加工，最后用钳工进行精修（对于非圆形），加工较难。对于圆形凸模，广泛采用这种台阶式结构，冷冲模标准中制订了这类凸模的标准结构形式与尺寸规格。对于非圆形凸模，若其固定部分采用了圆形结构，则其余固定板配合时必须采用防转结构，使其在圆周方向有可靠定位。根据本案设计，选择圆形冲孔所需凸模为台阶式凸模。如图3-2所示。图3-2 凸模3.3模架及其他零件设计、选用。凹模尺寸确定后，参照有关标准选取：滚动四导柱模架：315mmx200mmx180mm-210mm上模座：315mmx200mmx50mm下模座：315mmx200mmx65mm滚动导柱：32h5x195mm导套：32H6x125mm钢球保持圈：32x76mm3.3.1模柄的类型及选择中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接。设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作断的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。下面分别介绍几种常见的标准模柄形式。（1）旋入式模柄旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，上端两平行面供扳手旋紧用。骑缝螺钉用于防止模柄转动。（2）压入式模柄压入式模柄，固定段与上模座孔采用H7/h6过渡配合，并加骑缝销钉防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄号。（3）凸缘式模柄凸缘模柄，在上模座加工出容纳模柄大凸缘的沉孔，与凸缘为H7/h6配合，并用3个或4个内六角螺钉进行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度较差，与上模座的平行度也较差，所以装配后模柄的垂直度远不如压入式的模柄。因此在能应用压入式模柄时，不应采用凸缘模柄。这种模柄的优点在于凸缘的厚度一半不到模座厚度的一半，模座凸缘以下部分仍可加工出形孔，以便容纳推件装置的顶板采用螺纹模柄的小型模具也可以这样应用，但螺纹连接段的长度要比上模座厚度小些。（4）浮动模柄模柄与上模座不是刚性连接，允许模柄在工作过程中产生少许倾斜。采用浮动模柄，可避免压力机滑块由于导向精度不高对模具导向装置产生不利影响，减少对模具导向件的磨损，延长其使用寿命，使模具导向装置长期保持良好的导向精度。浮动模柄主要用于滚动导向模架，在压力机导向精度不高时，选用一级精度滑动导向模架也可采用。但选用浮动模柄的模具必须使用行程可调冲床，保证在工作过程中导柱和导套不脱离。否则，在回程上模有可能与浮动模柄移位，严重时甚至可将上模甩出去，轻者损坏模具，重者可能造成人员伤害。（5）通用模柄将快换凸模插入模柄孔内，配合为H7/h6，再用螺钉从模柄侧面将其固紧，防止卸料时拔出，就组成了通用冲孔模的上模。根据以上模具的比较，在此设计中，我选用压入式模柄。结构如图所示：如图3-3所示。图3-3 模柄3.3.2紧固件的选择冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销顶。受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用45号钢制造，并淬火达35-40HRC，因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉，其一字槽容易拧坏。此次设计采用M8号螺钉。3.3.3定位销定位销定采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。3.3.4模具的闭合高度模具的闭合高度(H模具) 是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度（如图3-2）。如图3-4所示。图3-4 闭合高度示意图根据闭合高度示意图，我设计的模具的闭合高度为：模具闭合高度上模座高度上垫板高度冲孔凸模高度凹模镶块的直壁高度下垫板高度下模座高度上模座厚度：50mm上垫板厚度：10mm冲孔凸模长度：65mm凹模镶块的直壁高度：25mm下垫板高度：10mm下模座厚度：65mm模具闭合高度50+10+65+25+10+65225mm4 模具装配工艺4.1冲裁模装配的技术要求（1）装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求。（2）模柄装入上模座后，其轴心线对上模座上平面的垂直度误差，在全长范围内不大于0.05mm。（3）导柱和导套装配后，其轴心线应分别垂直度于下模座的底平面和上模座的上平面。（4）上模座的上平面应和下模座的底平面平行。（5）装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合规定要求。（6）装配好的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。（7）装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面低于上模座上平面12mm。（8）凸模和凹模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）定位装置要保证定位正确可靠。（10）卸料及顶件装置灵活、正确、出料孔畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模内。（11）模具应在产生的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求。模架的装配4.2 模具总装以凹模作为装配基件，其装配顺序为：1.装配模架；2.装配凹模组件（凹模及导料板）和凸模组件（凸模及其固定板、垫板）；3.将凸、凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座的相应位置上；4.以凹模为基准，将凸模组件初步固定在凹模模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模；5.试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；6.卸开上、下模，安装相应的定位、卸料、导料零件，再重新组装上、下模，并用螺钉和定位销紧固。安装完成后检查模具装配是否准确：擦清压力机滑块底面、工作台或垫板平面以及冲模上下模座的顶面和底面。将冲模置于压力机工作台或垫板上，移至近似工作位置。观察工件或废料能否漏下。用手扳动飞轮或利用压力机的寸动位置，使压力机滑块逐步降至下止点。在滑块下降过程中移动冲模，以便模柄进入滑块中的模柄孔内。调节压力机至近似的闭合高度。安装固定下模的压板、垫块和螺栓，但不拧紧。紧固下模，确保上模座顶面与滑块顶面紧贴无隙。紧固下模，逐次交替拧紧。调整闭合高度，使凸模进入凹模。回升滑块，在各滑动部分加润滑剂，确保导套上部出气槽畅通。以纸片试冲，观察毛刺以判断间隙是否均匀。滑块寸动或由手扳飞轮移动。刃口加油，用规定材料试冲若干件，检查冲件质量。安装、测试送料和出料装置。材料应人工逐步送进。再次试冲。安装安全装置。4.3 凸、凹模间隙的调整冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使用寿命的主要因素之一，因此，在制造冲模时，必须要保证凸、凹模间隙的大小及均匀一致性。通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装配时保证的。冲模装配时调整凸、凹模间隙的方法很多，需根据冲模的结构特点、间隙值的大小和装配条件来确定。总装图如图4-1所示。图4-1总装配图5 零件的工艺方案 在机械制造中，采用各种机械加工方法将毛坯加工成零件，再将这些零件装配成机器。为了使上述制造过程满足“优质、高产、低成本”的要求，首先要指定零件的机械加工工艺规程和机器的装配工艺规程，然后按照所制定的工艺规程来进行机械加工和装配。由于零件的工艺过程可以是多种多样的，工艺人员的任务是从现有生产条件出发，制定出一个切合实际的最优工艺过程，并将其有关内容用文件的形式规定下来。规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。机械加工工艺规程是指导生产的主要技术文件。按照工艺规程进行生产，才能保证达到产品质量、生产率和经济性的要求。合理的工艺规程在编制后应邀满足下述要求：1.零件所需的工序数量要尽量少，并且要减少或不再采用其他加工方法加工。2.零件各工序所采用的设备结构要简单、寿命要长。3.工序中所占用的设备要少，尽可能采用生产机械化与自动化。4.生产准备周期要短，所需材料要少，成本要低廉。5.零件的生产工艺流程要合理，做到安全生产。6.制出的零件应符合技术要求，并且尺寸精度要高，表面质量要好。7.尽量采用技术等级不高的工人生产，以降低成本。指定机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，以最低的成本，按计划规定的速度，可靠地加工出图纸要求的零件。在编制工艺规程时，应注意以下几个问题：1.技术上的先进性在编制工艺规程时，应尽量采用新工艺、新技术、先进设备和新材料，以获得较高的生产率，但不应加大操作工人的劳动强度，而应依靠设备的先进性来保证。2.经济上的合理性在一定的生产条件下，可能有几种能保证零件技术要求的加工工艺方案，此时应全面考虑，应根据工序数量、机械加工难易程度、通过核算或分析选择经济效益最佳的加工方案，以使零件减少工序及降低成本。同时，加工精度要求不高
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