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玻璃
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玻璃底座装饰板模具设计,玻璃,底座,装饰,模具设计
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毕业设计说明书(论文)作 者： xxxx 学 号： xxxxxxxxxxxxxx 学 院： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专 业： 数控加工与模具设计 题 目： 玻璃底座装饰板模具设计 指导者： 评阅者： 2013 年 4 月 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）中文摘要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件玻璃底座装饰版的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计.本文讲述的是复合模具冲裁，在对制件进行工艺性分析的基础上，综合考虑了模具生产的可行性和经济性，完成了模具结构形式的选择、压力机的选用、凸凹模间隙及落料模和冲孔模刃口尺寸计算、模具零部件结构设计和总装零件图的绘制。 关键词 冲压模具 装饰板 复合模 落料 冲孔第 I 页 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Glass base board mold design Abstract Punching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industrial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. The article mainly discussed the classification, feature and the developmental direction of the punching technology. Discusses the stamping parts glass base adornment version of the forming principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die. This article tells of the composite die cutting. Based on the analysis of parts of the process in this article, considered mould production feasibility and economics, completed mold structural form selection, press the selection, clearance between punch and die and the blanking die cutting edge size calculation, and piercing die structure design of parts and assembling parts drawing.Keywords Punching die dalle compound die Dropping Material Punching 第 IV 页目录前 言1第一章 绪论21.1 模具行业的发展现状及市场前景21.2 冲压工艺介绍21.3 冲压工艺的种类31.4 冲压行业阻力和障碍与突破4第二章 装饰板复合模具设计62.1加工零件介绍62.2冲裁工艺方案选择及模具结构形式确定62.2.1方案种类72.2.2方案的比较72.2.3方案的确定72.3冲裁工艺和冲裁模设计72.3.1排样设计72.3.2材料利用率82.4压力计算与压力中心点的确定92.4.1落料冲裁力计算92.4.2卸料力计算102.4.3推件力计算102.4.4顶件力计算102.4.5总冲压力计算102.4.6压力中心点的确定102.5压力机型号选择112.6主要零件尺寸计算112.6.1凹模尺寸计算112.6.2冲孔凸模尺寸计算122.6.3凸凹模尺寸计算142.6.4落料模的刃口尺寸计算：142.6.5 冲孔模的刃口尺寸计算：172.7其他零件的设计182.7.1卸料橡胶的设计182.7.2垫板结构与设计192.7.3卸料板的设计212.7.4 卸料螺钉选择222.8模座及模架设计222.8.1模座材料222.8.2模架外形222.9模具闭合高度计算25第三章 模具装配273.1 设计构思273.2零件的装配273.2.1干涉检验283.2.2 装配图28第四章 冲压模具零件加工工艺的编制304.1凹模加工工艺编制304.2凸模加工工艺编制314.3卸料板加工工艺编制324.4凸模固定板加工工艺编制324.5上模座加工工艺编制334.6下模座加工工艺编制33总 结34致 谢35参考文献36 毕业设计说明书（论文）前 言毕业设计是大学阶段最后一项综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设该课题主要针对玻璃底座装饰板零件，在对装饰板冲孔、落料等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用复合模的冲压方案.选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。通过本次设计，应使我在下述基本能力上得到培养和锻炼：冲压制件的设计及冲裁工艺的选择；一般冲压件冲裁模具的设计能力；在本次装饰板模具设计毕业设计中，我可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加工及分析技术，提高了学生的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了实际工作前的一次全过程模拟。第一章 绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：机械化、自动化程度低 美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。 突破点：加速技术改造 要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。 阻力二：生产集中度低 许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。 突破点：走专业化道路 迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。 阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套 目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。 突破点：所用的材料应与行业协调发展 汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。 阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢 在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。 突破点：走产、学、研联合之路 我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。 阻力五：大、精模具依赖进口 当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。 突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。 第 5 页 毕业设计说明书（论文）第二章 装饰板复合模具设计2.1加工零件介绍零件图如下:图21所示冲裁件，材料为SGCC,厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。零件名称:玻璃底座装饰板生产批量:大批材料: SGCC厚度：t=2mm图21 产品零件图2.2冲裁工艺方案选择及模具结构形式确定该零件既有冲孔又有落料，共需两个工序。材料为SGCC、厚度t=2mm的镀锌钢。含碳量低，适合冲裁，工件结构简单。尺寸精度按IT14。普通冲裁完全符合要求。模具结构采用弹性卸料、下方出料方式的倒装模结构形式。2.2.1方案种类按工件包括落料、冲孔两个基本程序，可有以下三种工艺方案。方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案三：采用冲孔落料同时进行的复合模生产。2.2.2方案的比较各方案的特点及比较如下。方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序、两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产的需要。故不选此方案。方案二：级进模式是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高。故本方案采用冲孔、落料同时加工的方法。2.2.3方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔落料复合模。2.3冲裁工艺和冲裁模设计2.3.1排样设计排样方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。根据工件形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到的，但能采用有废料和少废料的排样方法。经过多次排样计算，决定采用此种直排形式。如图22。图2-2 排样图确定搭边值：搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。查表，取最小搭边值:工件间a1=1.8,沿边a=2.0,为便于计算，取a1=2.0。确定条料步距：送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。步距为32mm，宽度为40+2.0+2.0=44（mm）。2.3.2材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。材料利用率的影响：值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。2)排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3)模具结构简单、寿命高。4)保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。因此可由下列公式计算：=nF1LB100 （1）式中：n板料上实际冲裁的零件数量, F1零件的实际面积, L板料长度, B板料宽度。取n为20，L=2030+212=642（mm）B=44cm= =84.96 %852.4压力计算与压力中心点的确定2.4.1落料冲裁力计算P落=KL落t （2）L落=402302443.149184.26（mm）P落=1.3184.262300=143722.8（N）143.7（KN）式中：K系数，查表取K=1.3, L落落料周长, t材料厚度，t=2mm, 材料抗拉强度，Mpa，查表255333Mpa,取=300Mpa。2.4.2卸料力计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；一般按以下公式计算：卸料力 PX=KXP落 （3）PX=0.05143.7=7.185（KN）式中：PX卸料力， KX系数，查表取K=0.040.05，取K=0.052.4.3推件力计算PT=KTnP落 （4）PT=0.055143.73=23.7（KN）式中：KT系数，查表取KT=0.055,n=凹模刃口高度材料厚度=6/2=32.4.4顶件力计算PD=KDP落 （5）PD=0.06143.7=8.622（KN）8.62（KN）式中：KD系数，查表取K=0.062.4.5总冲压力计算冲裁时压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，总的冲压力根据模具结构不同，计算公式不同，采用弹压卸料和下出件的模具时，总的冲压力为P总=P落+PX+PTP总=143.77.18523.7174.585（KN） （6）2.4.6压力中心点的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。因此，模具压力中心就是零件的中心。2.5压力机型号选择根据计算结果，初选压力机型号为J2325。其主要技术参数如下。公称压力：250KN，滑块行程：55mm，最大闭合高度：220mm，闭合高度调节量：45mm，滑块中心线到床身距离：160mm，工作台尺寸：300mm450mm，工作台孔尺寸：160240mm，模柄孔尺寸：40mm60mm，垫板厚度：40mm。2.6主要零件尺寸计算2.6.1凹模尺寸计算落料凹模，采用整体凹模，安排凹模在模架上的位置时，依据压力中心的数据，尽量保证压力中心与模柄中心重合。凹模厚度：H凹H凹=Kb(15mm) （7） H凹=0.424016.8(mm)，取H凹=20mm，式中：K修正系数，查1表取K=0.42， b冲裁件最大轮廓尺寸凹模壁厚：C=（1.52）H=3040(mm)，取凹模厚度H凹=20mm，壁厚C取30mm。凹模宽度：B=b+2c （8）B=4060100（mm）凹模长度：L=40230100（mm）根据工件图样，在分析受力情况及保证壁厚的强度下，凹模轮廓尺寸为100mm100mm20mm。2.6.2冲孔凸模尺寸计算（1） 冲孔凸模的结构和固定形式由于冲件的形状和尺寸的不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法固定等。图2-3 凸模固定方式本设计中采用用圆形和方形两种形式的凸模，材料选用T10A钢，淬火硬度HRC56-60 必要时表面可进行渗氮处理。圆凸模可采用高精度外圆磨床加工，异形凸模可以采用慢走丝线切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一种方法，可以获得高尺寸精度、高表面加工质量。凸模固定方式如图2-3所示：凸模以过渡配合（K6）固紧在凸模固定板上，顶端形成台肩，以便固定，并保证在工作时不被拉出，安全可靠。 （2）冲孔凸模长度的确定凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。图24凸模尺寸根据图样24：工件中有一个孔。因此需设计一个凸模，为了方便固定，都采用阶梯式，凸模长度：L1L1=凹模+固定板+t （9）L1=30+20+2=52mm 式中：固定板=（0.60.8）凹模，取固定板为20mm所以图25为冲孔凸模标准图：图25 冲孔凸模2.6.3凸凹模尺寸计算 凸凹模长度：H凸凹H凸凹=h1+h2+t+h （10）H凸凹=20+20+2+10=52m 式中：h1卸料板厚度，取20mm， h2凸凹模固定板厚度，取20mm， t材料厚度，t=2mm， h卸料板与固定板之间的安全高度，取10mm因凸凹模为模具设计中的配作件，所以应保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙为Zmin。2.6.4落料模的刃口尺寸计算：本文设计的这套模具总体分为落料和冲孔两大步骤，落料的刃口尺寸用凸、凹模配作加工法计算。凸、凹模配作加工法的刃口尺寸计算，对于冲制薄材料（因Zmax和Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常采用凸模与凹模配作的加工方法。配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件，这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核p+dZmax-Zmin的条件，其中p（或d）=/4。并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详尽标注，而配作件上只标注公称尺寸，不标注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值Zmin”。由于形状复杂工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，有变大的、变小的，也有不变的，需对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待。落料模刃口尺寸设计时应以凹模座基准，配作凸模。图26为落料件和凹模刃口尺寸图，凹模磨损后（双点划线）其刃口可分为3类。 (a)落料件 （b）凹模 图26 落料件和凹模尺寸 凹模磨损后变大的尺寸（A类）：这类尺寸就是落料基准件凹模尺寸，A1d 、A2d 、A3d 、A4d应按下列式子计算：Ad=（A-X） （11）代入得： A1d=29.88 A2d=39.88 A3d=11.88 A4d=14.94凹模磨损后变小的尺寸（B类）：这类尺寸在落料凹模上相当于冲孔基准件凸模尺寸，Bd应按下列式子计算： Bd=（B+x） （12）所以 ，由图知Bd=6.12凹模磨损后无变化的尺寸（C类）：这类尺寸相当于前述的孔心距，其凹模相对应的尺寸应按下列式子计算： Cd=4式中：A、B、C工件公称尺寸（mm）； Ad 、Bd 、Cd凹模刃口尺寸（mm）； 零件公差，（mm） X系数，查表知X=0.5 p凸模刃口尺寸制造偏差，查表知p=-0.020 d凹模刃口尺寸制造偏差，查表知d=0.030 Zmin凸凹模最小初始双面间隙，查1表知Zmin=0.25， 按计算尺寸和公差制造凹模后，再按凹模实际尺寸并保证最小合理间隙Zmin配作凸模。凹模如图27所示：图27 落料凹模2.6.5 冲孔模的刃口尺寸计算：冲孔模：设工件的尺寸为6,根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，将凸模尺寸减小最小合理间隙值即得到凹模尺寸。根据下列计算公式计算： dp= (dmin+x) （13） dd=(dp+Zmin) （14）式中 dd 、dP冲孔凹模、凸模刃口尺寸（mm）； dmin落料件的最大极限尺寸（mm） 零件公差，（mm） X系数，查表知X=0.5 p凸模刃口尺寸制造偏差，查表知p=-0.020（mm） d凹模刃口尺寸制造偏差，查表知d=0.030（mm） Zmin凸凹模最小合理间隙，查1表知Zmin=0.25（mm） Zmax凸凹模最大合理间隙，查1表知Zmin=0.36（mm）得 dp=（6+0.12X0.5）=6.06 dd=(6.06+0.25) =6.31校核P+dZmax-Zmin 0.02+0.030.36-0.25 0.050.11（满足间隙公差条件）所以设计合理。2.7其他零件的设计2.7.1卸料橡胶的设计冲模所选用的橡胶一般为聚氨脂橡胶（PUR）。橡胶允许承受的载荷较弹簧大，并且安装调整方便，所以在冲模中应用很广泛。卸料板工作行程： h=t+h1+h2+h3 （15）t工件材料厚度 2mmh1冲裁时凸模进入凸凹模深度取1mmh2模具维修时刃模量 2mmh3开启时卸料板高出凸凹模 1mm总工件行程：h =2+1+2+1=6mm橡胶的自由高度： （16）取h自由=24mm，橡胶的预压缩量：。 （17）橡胶的安装高度：H安=H自由H压=243.6=21.4mm。 （18）选用4个圆筒形橡胶，则每个橡胶承受的载荷F1=F/4=6240/4=1560N（19）因为 PX=nAp （20）所以 A= PX/ np=1560/(4x0.5)=780mm2查1表，橡胶外径孔径高度=3210.525式中 P橡皮预压缩状态下的单位压力，取0.5Mpa, A橡胶的横截面积2.7.2垫板结构与设计条件：冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过材料的许用压应力，这时需要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。 yy （21）式中：y凸模端面压应力，Mpa，数值为F/A，y模座材料许用的压应力，数值，铸铁约为100Mpa，钢铁约为200Mpa，F冲裁力，N，A凸模支承端面积，mm2下面校核下模与凸凹模之间是否需要加垫板A=4030-264=1152mm2，F=12480N，y凸模端面压应力数值为10.8Mpa。10.8Mpa100Mpa,所以本设计采用铸铁材料加垫板。垫板如图28,29所示：图28 上垫板图29 下垫板2.7.3卸料板的设计刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为2mm相对较厚，卸料力较大，弹压卸料模具没有刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且刚性卸料板对工件施加的力较大，但也不会损伤工件表面，模具结构多用于倒装，所以采用刚性卸料。卸料板的尺寸及形状,直径视情况而定，厚度：Hx=10mm，卸料板材料选用45钢，不用热处理淬硬。2.7.4 卸料螺钉选择图2-10卸料螺钉尺寸关系1卸料螺钉 2凸模卸料螺钉结构形式采用标准卸料螺钉结构，凸模刃磨后须在卸料螺钉头下加垫圈调节。卸料螺钉尺寸关系：为保持装配后卸料板的平行度，同一付模具中各卸料螺钉的长度L及孔深见如下图2-10，据图210,各尺寸关系如下：H=(卸料板行程)+(模具刃磨量)+h1+(510mm) （22）模具刃磨量5mm，h1=6则H21+5+6+840mmd1d+(0.30.5)mm 160.416.4mme0.51.0mm取e1.0mm2.8模座及模架设计2.8.1模座材料一般选用铸铁，上下模座板加垫板。2.8.2模架外形a.确定导向方式：方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模，只有两个方向的送料，操作不方便。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该复合模采用后侧导柱模架的导向方式，即方案二最佳。b确定模架：如果模座为圆形，其直径比凹模外径大3070mm，若为矩形，其长度应比凹模外形尺寸长4070mm，而宽度可与凹模深度或稍大一些。当采用导柱导向时，还应留出足够的安装导柱导套的位置。根据以上条件：查2表得，取后侧导柱模架，尺寸为：上模座：100mm100mm30mm, GB/T2855.5下模座：100mm100mm40mm, GB/T2855.6导柱： 22mm160mm， GB/T2861.1导套：22mm78mm28mm， GB/T2861.6由此可得到上下模座：如图211,212图211 上模座图212 下模座2.9模具闭合高度计算H模=H上模+H垫板+H凸模+H凸凹模+H下模+H凸凹模垫板-h2 （23） =30+20+52+52+40+10-1=203mm式中：H模模具闭合高度，H上模上模座厚度，H垫板上、下垫板厚度，H凸模凸模长度，H凸凹模凸凹模长度，H下模下模座厚度，H凸凹模垫板凸凹模垫板厚度，h2凸凹模冲裁后进入凹模的深度。H模指模具在最低工作位置时，下模座的平面与上模座顶之间的距离。（不含模柄高度）压力机的闭合高度是指滑块在下止点时，工作台面（不含垫板高）至滑块下平面的距离。要求：模具的闭合高度与压力机的闭合高度相协调。即： Hmax5mmH模Hmin+10mm （24）式中： Hmax压力机最大闭合高度， Hmin压力机最小闭合高度。所选J2325型压力机，Hmax=220mm，Hmin=175mm。即： Hmax5mmH模Hmin+10mm （25） 220-5H模175+10 215mmH模185mm第三章 模具装配3.1 设计构思在进行模具结构及零件设计时，需首先根据条料排样图确定总体结构，然后一次为基础，详细设计其中的组成零件。这一过程实际上就是自顶向下的设计过程。模具组成零件的形状除受成形工艺形状约束外，还受其在模具中所处的位置及其他零件的关系约束，只有总装在结构基础上，才能获得零件的相关约束，进行零件的设计。 为此，在利用CATIA进行建模时，应采用自顶向下的设计模式，依次实现模具结构及零件的设计。具体表述为：首先，根据条料排样图确定模具的总体框架结构，从典型结构库中实体化一种导向结构图，然后直接在该总体结构下，设计其他相关模具零件，以使零件设计和装配设计相关联。这样，在设计某一零件时，其相关零件的形状变化可被自动处理，从而保证设计结构一致性。当零件设计完成后，可将装配结构中的每一零件输出到相应的文件中，用来产生相应零件的工程图，并标注相关尺寸、技术要求等。3.2零件的装配通过前面的设计可知，该套模具共包含23种零件，其中12种标准可从软件的零件库中调用，剩余的11种则要有设计者之间设计。下面为两种典型的零件的画法。（1）凹模板操作步骤为：1.在草绘平面内作凹模板外形、刃口和销孔；2.用拉伸命令将平面拉伸为实体；3.用异性孔向导命令端面上相应的位置做出螺纹孔；4.用环形阵列命令做出另外两个螺纹孔；4.用拉伸切除命令做出大孔。（2）凸凹模操作步骤为：1.用旋转命令做出凸凹模的外形；2.用拉伸切除命令分别在上下端面做出冲孔和漏料孔；3.用拉伸切除命令在下端面上做出销孔。装配的概念在工程中非常重要，UG能够模拟实际工作环境，将零件进行装配合成。装配体的零部件可以包括独立的零件，也可以是其他的装配体。将一个零部件放入装配体，这个零部件才会与装配体文件产生链接的关系。装配体文件不能单独存在，要和零部件一起存放才有意义，同时对零部件文件的任何改变都会更新装配体。传统的设计方法有两种：（1）自下而上设计法此为比较传统的方法。在自下而上设计中，线建立零件，并将之插入装配体，然后根据设计要求，将各个零件进行配合。它的有点是：由于零部件是独立设计的，它们的相互关系及重建行为更为简单。使用自下而上设计法可以专注于单个零件的设计工作。在不需要控制零件大小和尺寸的参考关系时，该方法较为适用。（2）自上而下设计法自上而下设计法从装配体中开始设计，这时两种设计方法是不同之处。使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件，或生成组装零件后，才添加特征。本设计中的模具结构较为简单，故采用第一种设计法。 上下模座各安装四个紧固螺钉以及两个定位销，下模座上另有四个卸料螺钉，卸料板上配合两个导料销以及一个挡料销3.2.1干涉检验零件装配完成以后，个别零件之间可能出现干涉的情况，需对装配体进行干涉检查；否则零件有可能无法安装或正常工作。需对零件重新进行装配或修改零件尺寸，直到消除干涉为止，表明各个零部件被正确安装，可以正常工作。3.2.2 装配图 模具装配图如图31所示。 图31 总装配图 1导柱， 2导套，3内六角圆柱头螺钉，4冲孔凸模，5内六角圆柱头螺钉，6打杆，7模柄，8推料杆，9圆柱销，10凸模垫板，11上模座，12上垫板，13凸模固定板，14落料凹模，15凸凹模，16卸料板，17橡胶，18卸料螺钉，19凸凹模固定板，20下垫板，21下模座，22固定导料销，23固定挡料销第四章 冲压模具零件加工工艺的编制4.1凹模加工工艺编制 如表4-1所示：4-1 凹模加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成100mm100mm20mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰610,钻攻4XM10钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606210平磨磨厚度及基面达到要求平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验第 31 页 4.2凸模加工工艺编制 如表4-2-1,4-2-2,4-2-3所示：表4-2-1 落料凸模加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成110mmX100mmX35mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模,配作落料凸模达要求7钳工钻10.5, 12.5钻铰7.5,钻铰9钻床8热处理淬火,回火,保证HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验表4-2-2 冲孔凸模加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料备料6mmX52mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验 毕业设计说明书（论文）4.3卸料板加工工艺编制 如表4-3所示：表4-3 卸料板加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成100mmX100mmX10mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰2X10,钻沉孔钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验4.4凸模固定板加工工艺编制 如表4-4所示：表4-4 凸模固定板加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成100mmX100mmX20mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰2X10,钻攻4XM10钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验第 34 页 4.5上模座加工工艺编制 如表4-5所示：表4-5 上模座加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰2X10,钻攻4XM10,配钻模柄防转孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验4.6下模座加工工艺编制 如表4-6所示：表4-6 下模座加工工艺编制工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 线切割机床7钳工钻铰2X10,钻沉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验总 结到今天为止,四个多月的毕业设计终于可以画上一个句
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