材料成型或者模具专业毕业设计说明书

1、摘要本文在分析六角帽的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅级进模完成：冲工艺切口、首次拉深、二次拉深、成形、冲孔（2.0mm）、冲孔（1.6mm）落料的工序过程。确定了级进模模具设计方案，通过计算级进模模具中的毛坯尺寸、冲压过程中的各工艺力等主要工艺参数和拉深凹模口、落料刃口、冲孔刃口等主要工作部分尺寸，设计出主要零件结构（如凸模、凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等），绘制了模具的装配图及部分主要凸、凹模的零件图，分析了模具的动作过程。关键词：六角帽；模具设计；级进模AbstractBased on the analy

2、sis of the bonnet hex blanking process and deep drawing technology, analyses and compares the forming process of three different punching process (single procedure, composite process and continuous process), with a picture of progressive die for punching incision, finish second deep, deep drawing, f

3、orming, punching (2.0 mm), punching (1.6 mm) dropping material processes. Determine the design scheme of progressive die, through the calculation of the mould in the size, stamping process blank various process parameters and the main force of dies.the deep mouth, the blade, punching, regardless of

4、size as main job design of main parts structure (such as punch and die, unloader device, drawing the punch, plate, punch retaining plate etc), the main part of the mould assembly and convex, concave die parts graph, analyzed the movement process of mould.Keywords: Hex hat, Mould design, Progressive

5、die目录引言1一、制定冲压件的工艺过程21.1.零件的工艺性分析2产品生产的基本要求2产品零件图2工件工艺分析2确定冲裁件的最佳工艺制造方案31.2.工艺计算4计算毛坯尺寸4计算总的拉深系数4确定是否采用工艺切口4料宽及进距、工艺切口等相关参数的计算5计算拉深次数6计算首次拉深直径6确定各工序凸、凹模圆角半径6计算首次拉深高度6核对第一次拉深的相对高度7绘制各工序图71.3.工序压力计算、压力机的选择7工序压力计算7压力机的选择8二、模具设计的一般程序112.1.模具类型及结构形式的确定11模具基本结构的确定11模具结构图122.2.模具零件的选用、设计13模具的定位装置13导柱导套的选用1

6、3卸料装置14导料装置15模架的选择15卸料弹簧设计16紧固零件的选用172.3.模具工作零件刃口尺寸17冲孔刃口尺寸计算17拉深的工作部分尺寸确定192.4.模具的动作过程20结论21参考文献22谢辞23引言模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具向着更大型、更精密、更复杂、更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。大力发展和推广信息

7、化、数字化技术。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发和推广应用:包括大型级进模、高精密、高复杂性、高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发：包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具CAM系统和冲压专家咨询系统和网络及虚拟技术等。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续使用UG、Pro/Engineer、SolidWorks、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进Moldflow、C-flow、DYNAFROM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模具的设计中。我们所学的专业是材料成型及控制工程（锻压方向），通过

8、此次毕业设计，我们可以把四年学到的知识总结一次，提高自己单独设计模具的能力，为了以后能得心应手地工作打下良好的基础，同时在设计中也可以发现自己的不足或者欠缺的知识，通过这次机会，使自己的能力提高。 一、制定冲压件的工艺过程件的工艺性分析1.1.1产品生产的基本要求工件名称：六角帽生产批量：大批量生产材料：08钢厚度：0.5mm1.1.2产品零件图图1-1 产品零件图1.1.3工件工艺分析冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。良好的工艺性能使得冲裁时材料消耗少、工序少、模具结构简单、容易制造、寿命长和操作简单。在模具设计时，首先要根据产品样图审核其工艺性，在使用许可的情况下，尽量采用形

9、状简单、对称，有利于提高材料的利用率，有利于排样的设计。分析如下：材料：该冲裁件的材料是08钢，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。厚度为0.5mm，较薄。零件结构：该工件结构简单，外轮廓为等边三角形，尖角倒成圆角（R=1.3），中间为拉深工艺制成，拉深后在底部经整形压窝，之后再底部冲直径为2mm的园孔，然后在凸缘上冲三个圆孔，直径为1.6mm，精度与粗糙度：分析工件图上只有一个尺寸标注了公差

10、，其他所有尺寸均未注公差，属于自由尺寸。按IT14级确定工件尺寸的偏差，以外形尺寸按基轴制、内形尺寸按基孔制以及定位尺寸取其中间偏差，则各尺寸偏差为：查设计手册表10-11可知，1.6mm的孔的公差为，孔2.0mm的公差为，外轮廓的公差为下偏差-0.43 总结以上特点：该之间符合冲压工艺性，所以适合冲裁。1.1.4确定冲裁件的最佳工艺制造方案根据制件的工艺性分析，其基本工序有冲工艺切口、首次拉深、二次拉深、成形、圆孔、落料七道工序，可以用以下两种工艺法案：先冲工艺切口、再首次拉深、后二次拉深、再成形底部、所有工序均采用单工序模生产。冲工艺切口首次拉深二次拉深成形落料，采用级进模生产。方案模具结

11、构简单，但需要七道工序、七套模具才能完成零件的加工，而且零件体积较小，夹放比较困难，生产效率低下，难以满足零件形状精度以及大批量生产的需求。由于零件结构较简单，为提高生产效率，主要应采用复合模或级进模。但复合模显然不符合该工件的生产要求，那只能选择级进模加工，即选择方案，该方案具有生产效率高、尺寸精度较高、工作环境好、模具强度高等优点。结论：经以上分析，生产该工件的所用模具的基本符合级进模的要求，故该零件所用模具暂定为级进模。1.2.工艺计算1.2.1计算毛坯尺寸参考设计手册P467公式及表10-1，有：该零件的总拉深系数，其中d件为工件直径，D为毛坯直径 可简化为 即 由零件图上标注得：R=

12、2.7/cos30o=3.12mm r=2.7-0.5=2.2mm可得参考【10】公式20有其计算毛坯直径D1：=14.90查【10】P183表4-5得：=1.2则有毛坯直径D=14.90+1.2=16.101.2.2计算总的拉深系数 查【10】表4-41可判定该模具可采用连续拉深模。1.2.3确定是否采用工艺切口由于 <1计算结果虽为无工艺切口，但为了减少相邻两个拉深件之间的互相影响，所以决定采用有工艺切口拉深。工艺切口形式采用设计手册表4-48中的形式1，如下图： 1.2.4料宽及进距、工艺切口相关参数的计算(1)条料宽度的确定条料宽度B2(采用双侧刃形式)其中D为垂直于送料方向的制

13、件的最大外形尺寸n为侧刃数x为侧刃切去的条料宽度，即切边量为条料的剪切公差查【12】表5-3、5-4有：=0.4 x=1.01.5 取x=1.0则倒板间空间宽度的确定其中：c为条料与导料板制件的间隙见【12】表5-3y为侧刃冲切余料后，条料与导料板之间的间隙，见【12】表5-4则：=21.1+0.1=21.2=19.1+0.1=19.2(2)进距s=D+n16.1+1.5=17.6取s=18(3)切口尺寸根据【10】表4-40查得：n=1.5 n2=1.5 K1=（0.50.7）D(0.50.7)15.87=7.9311.11取K1=101.2.5计算拉深次数暂设 2.9， =3.15查【10

14、】表4-45，取m1=0.33，m1<m总故可一次拉出。1.2.6计算首次拉深直径由于工件圆角比较小，说以考虑再增加一次拉深以整形，将一次拉深改为两次拉深。首次采用较大的拉深系数，取m1=0.475，则0.47516.1=7.641.2.7确定各工序凸、凹模圆角半径参考【12】式4-5、4-6、4-7、4-8有：=3t=1.5=（0.60.9）=0.90.35 取=1.2=（0.60.9）=0.91.2 取=1=（0.60.9）=0.721.08 取=11.2.8计算首次拉深高度考虑到首次拉入凹模的材料比所需的多4%，此时家乡的毛坯直径为：=16.42按【10】式4-8计算首次拉深的工件

15、高度： R凹模圆角半径 r凸模圆角半径先由下式计算最后一道工序的实际凸缘直径：得=15.27故得h1=2.581.2.9核对第一次拉深的相对高度查【10】表4-20，当 =3.10， 15.27/7.64=1.99时，取 <0.45故上述计算是合理的。1.2.10绘制各工序图1.3.工序压力计算、压力机的选择1.3.1工序压力计算（1）拉深力的计算首次拉深力的计算参考【10】表4-84得：查表4-87、8-5得：K3=0.95 Mpa得F1=3.147.640.53000.853KN二次拉深力的计算查表4-90有K6=0.8则F2=16.920.53000.8=2.03KN（2）冲裁力的

16、计算直径为2.0孔的冲裁力计算在平刃口上冲裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，则F冲=3.1420.5300=942NF卸=K卸F冲 查表2-37有K卸=4% 则F卸=0.04942=37.68NF推=K推F冲 查表2-37有K推=4.5% 则F推=0.045942=42.39NF顶=K顶F冲 查表2-37有K顶=5% 则F顶=0.05942=47.1N直径为1.6孔的冲裁力计算在平刃口上冲裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，则F冲=33.141.60.5300=2260.8NF卸=3K卸F冲 查表2-37有K卸=4% 则F卸=30.04753.6=90.43NF推

17、=3K推F冲 查表2-37有K推=4.5% 则F推=30.045942=101.83NF顶=3K顶F冲 查表2-37有K顶=5% 则F顶=30.05942=113.04N落料部分的冲裁力计算在平刃口上冲裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，则F冲=34.150.5300=5122.5NF卸=K卸F冲 查表2-37有K卸=4% 则F卸=0.045122.5=204.9NF推=K推F冲 查表2-37有K推=4.5% 则F推=0.0455122.5=230.51NF顶=K顶F冲 查表2-37有K顶=5% 则F顶=0.055122.5=256.15N1.3.2压力机的选择1.冲压设备类型的

18、选择冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质，生产漂亮的大小，压机的集合尺寸和精度要求等来选择设备的类型。（1）考虑冲压件的大小在中小型的冲压件、弯曲件或拉深件的生产中，主要采用开始机械压力机。因为它提供极为方便的操作条件，模具业容易安装，在大中型冲压件生产中，多采用闭式结构形式的机械压力机 ；对于大型拉深件的生产中，则应尽量选用双动压力机，使所用模具结构简单，调整方便。（2）考虑冲压件的生产批量 在大批量生产或者形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用告诉压力机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采用液压机；对于小批量生产的弯曲、成形、校平等工序可选用摩擦压

19、力机，因为它具有行程自动调节，不易发生超负荷损坏的特点。（3）考虑压力机设备的精度和刚度压力机的刚度由床身刚度、传动刚度和导向刚度3部分组成，如果刚度较差，负载终了或者卸载终了时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命，设备的精度也有类似的问题。2.冲压设备规格的选择在冲压设备类型选定之后，应进一步根据冲压件的大小、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。（1）所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：。（2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不易过大，一面发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压

20、力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，易保证毛坯的放进或成形零件的取出。（3）所选压力机的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。（4）压力机工作台面的尺寸必须大于下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小的冲模时，对工作台的受理条件也是不利的。在实际生产中，为了防止设备的超载，可按来估算压力机的公称压力F 。经以上叙述，该套模具的总冲压力：3000+2030+942+37.68+42.39+47.1+2260+90.43+101.83+113.04+5122.5+204.9+230.5+256.15=1447

21、9.32N14.5KN根据之后的计算等，参考设计手册表9-3，选取的压力机为开式压力机。其技术规格如下：公称压力：100KN滑块行程：60mm滑块行程次数：135次/分最大封闭高度：180mm工作台尺寸：前后240mm，左右360mm二、模具设计的一般程序2.1.1模具基本结构的确定级进模结构设计有如下要求：（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，易满足寿命和精度的要求。（3）结构应尽量简单、实用、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）要考虑废料的处理。（6）模具零件间定位要准确可靠，连接要牢靠。（7）要有利于模具零件的加工。（8）模具结构

22、要与现有的冲压设备要协调。（9）模具容易安装，易损坏更换方便。设计中各考虑要素如下表：2.1.2模具结构图 图2-1 装配图1上模座 2卸料螺钉 3凸模垫板 4落料凸模 5凸模固定板 6冲孔凸模 7模柄 8成形凸模 9二次拉深凸模 10首次拉深凸模 11冲底孔凸模 12工艺切口凸模 13紧固螺钉 14、41定位销钉15导套 16导料板 17支撑板 18螺钉 19导柱 20下模座 21凹模 22卸料板 23凹模垫板 24工艺切口凹模 25首次拉深凹模 26、30、34浮顶杆 27、31、35浮顶弹簧 28、32、36螺塞29二次拉深凹模 33成形凹模 37冲底孔凹模 38冲孔凹模39落料凹模 4

23、0卸料弹簧 42刮料器 43侧刃 44侧刃挡块 45护套 46凸模固定板 47导料板模具的定位装置定位装置的作用是限定毛坯（条料或块料）送进步距和送入冲模的毛坯有正确的位置，已保证冲出合格的工件。定位包括控制送料步距的挡料和垂直方向的导料等。根据不同的毛坯和模具结构，必须采用各种形式的定位装置。根据模具结构及送料方式零件公差要求不高、生产批量为大批量进行选择。在本模具中，只采用侧刃的定位方式。其零件图如图2-2： 图2-2 侧刃导柱导套的选用根据模具设计要求，参考设计手册表10-43，导套选用GB2861.8-81，其中d=32mm，L=120mm，h=43mm，d2=4mm，D=55mm，t

24、=4mm，b=6mm，a=3.5mm，b1=4mm，a1=1mm参考设计手册表10-39，导柱选用GB2861.1-81,其中d=32mm，L=170mm导柱、导套渗碳深度0.81.5mm，材质为20钢，硬度为5862HRC。卸料装置弹压卸料板是级进模上常用的卸料装置。卸料板在级进模中要求卸料平稳，有足够的卸料力。级进模中卸料板的另一个重要作用就是保护细小的凸模。在整体的卸料板基体上，根据各工位的需要镶拼卸料板镶块，镶块用螺钉和销钉等固定在基体上。卸料板各工作型孔应与凹模型孔、凸模固定板的型孔保持同轴，采用慢走数控线切割机床加工上述各工件效果很好。另外，卸料板各型孔与对应的凸模的配合间隙为凸模

25、与凹模间隙的1/3、1/4才能起到对凸模的导向和保护作用。在设计卸料板时，其型孔的表面粗糙度应为Ra0.40.8um，卸料板要有足够的硬度和刚度。弹压卸料板在模具上深入到两导料板之间，故要设计成反凸台形，凸台与导料板之间有适当的间隙。在本套模具中，其结构形式如图2-3： 图2-3 卸料板2.2.4导料装置常用的导料装置为导料销和导料板。导料销结构简单，容易制造，多用于简单模具和复合模具中，在条料的一侧设置两个固定的导料销，褒词条料沿导料销的一侧送进，即可保证条料的正确送进方向，导料销看可以压装在凹模上。而导料板适合于简单和级进模中，为使条料的正确送进，两导料板之间的距离应该等于条料的最大宽度加

26、上双边间隙值。在本套模具中，选择导料板方式作为导料装置，由于条料厚度为0.5mm，并无采用测压装置。其结构形式如图2-4： 图2-4 导料板2.2.5模架的选择模架由上模座、下模座、模柄及导向装置（见）组成，对模架的基本要求：应有足够的强度和刚度应有足够的精度上下模的道姓应精确。一般模架型号规格均已标准化，设计时可选用。根据凹模，定位和卸料装置的屏幕布置，来选择模座的形状和尺寸。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070mm。根据本课题直接爱你特点，选用对角导柱模架，采用对角导柱模架其优点是两个导柱分布于对角线上，可纵向和横向送料。由于导柱装在模具中心对称位置，冲压时可防止由于偏心力矩引起模具歪斜

27、，适用于级进模。参考设计手册表10-36，根据GB2852.1-81,有凹模周界200160，及安装要求，选取：最大闭合高度：200220； 上模座：22018045 材质为HT25-47下模座：31027055，材质为HT25-47，硬度为5862HRC；模柄：A3093 GB2862.1-81 材质为A5钢 由以上可得模架极其零件如图2-5： 图2-5 模架卸料弹簧设计已知37.08=30.144=24902100N,料厚t=0.5mm根据模具安装位置，拟选用6个弹簧，则每个弹簧的负荷为：查表10-1，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数：d=4； D2=22； t=7.12； Fj=670

28、； h0=60； n=7.5 ； hj=20.9；L=657规格标记为：弹簧42260弹簧的线性曲线如下图所示：Fj=670； hj=20.9； 检查弹簧最大压缩量是否满足上述要求：=10.9+1.5+8=20.4故选择的弹簧是合适的。2.2.7紧固零件的选用模具中紧固零件主要包括螺钉、销钉。其中螺钉主要起拉紧、连接冲模各类零件使其成为一体。而销钉则其定位作用。选用时一般选用内六角螺钉。其特点是紧固牢靠，由于螺钉头埋在模板内，则模具的外观比较美观。螺钉规格的选定：参考设计手册表10-24，根据GB70-76,卸料螺钉选用M1263，需要6个；上、下模座紧固螺钉选用M1045，需要8个；支撑板螺

29、钉选用M48，需要4个。销钉规格的选用：参考设计手册表10-27，根据GB119-76，销钉选用销860，选取材料为45钢。根据定位方式及坯料的形状与尺寸，选用合适的标准定位零件。具体尺寸参见装配图及零件图。冲孔刃口尺寸计算 冲2mm孔凸、凹模刃口尺寸计算凸模刃口尺寸 查设计手册表10-11、2-28、2-30有：=+0.25x=0.5=0.04则凹模刃口尺寸查表10-11、2-29、2-30有：0.250.5d=2+0.0060.04则冲1.6mm孔凸、凹模刃口尺寸计算查设计手册表2-23得：0.06-0.04=0.02对冲孔尺寸的凸、凹模偏差可查设计手册表2-28，有： 查手册表2-30有

30、： 则其凸、凹模尺寸为：落料凸、凹模刃口尺寸计算如下图，由落料，凹模磨损后变大，有A1=，所以：由于为落料尺寸，故以凹模为基准配做凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.180.24mm。拉深的工作部分尺寸确定首次拉深凸、凹模尺寸计算对于首次拉深模，因工序件尺寸无需严格要求，所以其凸、凹模工作尺寸取相应工序件尺寸即可。若以凹模为基准，则：  上式中，D为各次拉深工序件的基本尺寸；为凸、凹模的制造公差；Z为凸、凹模单边间隙,由 Z = (11.1 ) t 得Z=1.0mm。将上式代如数值，则有： 二次拉深凸、凹模尺寸计算本模具的二

31、次拉深也就是最后一道拉深工序，拉深件的尺寸和公差也是由这道工序来保证的，考虑到拉深模的磨损和拉深件的弹性回复，该道拉深模的凸凹模工作尺寸及公差按如下确定：由于该工件标注的是外形尺寸，则按公式： 其中：为凹模和凸模工作尺寸（上述工件标注为2.31）；为拉深件最大外形尺寸；为拉深件公差，查设计手册表10-11知为下偏差-0.25；Z为凸、凹模单边间隙，Z=1.00.5=0.5；为凸凹模的制造公差，可按IT6IT9确定。将上式代入数值，则有： 将裁减好的宽度为21.1mm的条料放在下模上，并依靠侧刃定位。第一步：上模下行卸料板在弹簧作用下压住坯料，工艺切口凸、凹模完成冲切工艺切口工序；第二步：上模上

32、行，依靠浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行由侧刃做定位，拉深凸、凹模完成首次拉深工序；第三步：上模上行，依靠浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行二次拉深凸、凹模完成二次拉深工序；第四步：上模上行，依靠浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行成形凸、凹模完成工件底部成形工序；第五步：上模上行，依靠前面工序浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行冲孔凸、凹模完成工件底部2.0mm的冲孔工序，废料从下模的漏料孔排出；第六步：上模上行，依靠前面工序浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行冲孔凸

33、、凹模完成工件底部1.6mm冲孔工序，废料从下模的漏料孔排出；第七步：上模上行，依靠前面工序浮顶弹簧力的作用，条料被顶起，手动将条料向前进一步，上模下行落料凸、凹模完成工件最后的落料工序；至此，整个工件从模具的终端落下，从而完成整个冲压过程。结论毕业设计作为大学期间最后一次实践环节，它给了我一次很好的锻炼机会。通过本次设计，我更加巩固了我的专业知识，基本掌握了多工位级进模的一般设计程序及方法。本课题是研究六角帽级进模的设计，其基本内容包括有以下几个方面：(1)对零件图进行分析，根据零件所使用的钢的种类，分析零件的形状、结构和精度等各项技术指标。(2)对模具结构进行初步设计，选择冲模方式。(3)计算冲压力的大小，选定压力机。(4)确定冲模总体设计方案，在保证冲压件质量