机械毕业设计（论文）-衬套的冲压工艺及模具设计

湖南农业大学东方科技学院衬套的冲压工艺及模具设计THEDESIGNOFBUSHING’SSTAMPINGPROCESSANDDIE学生姓名：学号：200941914315年级专业及班级：2009级机械设计制造及其自动化(3)班指导老师及职称：学部：理工学部湖南·长沙提交日期：2013年05月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年月日目录HYPERLINK摘要 1HYPERLINK关键词 11前言 22冲压零件的工艺性分析 42.1材料的冲压性能的分析 42.2结构形状和尺寸的工艺性分析 42.3尺寸和精度的工艺性分析 43冲压零件的总体工艺性方案分析和确定 54排样图的设计和材料的利用率计算 55落料拉深冲孔的工艺计算 6毛胚直径 65.2确定是否加修边余量 65.3确定是否需要加压边圈 65.4确定拉深系数 75.5计算工序冲压力 75.5.1冲裁力的计算 75.5.2卸料力的计算 75.5.3拉深力的计算 75.5.4压边力的计算 85.5.5冲孔力的计算 85.5.6推件力的计算 85.6冲压设备的选择 96模具零件主要工作部分尺寸计算 96.1冲裁凸凹模尺寸计算 96.2冲孔凸凹模的尺寸计算 106.3拉深凸凹模的尺寸计算 117模具结构设计 127.1模具总体结构设计 127.2主要零部件设计和尺寸 137.2.1冲孔凸模的设计 137.2.2拉深凸模与冲孔凹模的设计 147.2.3落料拉深凸凹模的设计 157.2.4落料凹模的结构尺寸设计 167.2.5卸料与推件零件的设计 177.2.6导向零件的设计与标准 187.2.7凸模固定板 207.2.8模架及闭合高度 218翻边工艺计算 218.1翻边的工艺性分析 228.2翻边系数的计算 228.3翻边的工艺计算 228.3.1毛胚尺寸的计算 228.3.2翻边力的计算 238.3.3翻边凸凹模设计 238.3.4翻边间隙和凸凹模刃口尺寸计算 248.4模具总体结构和尺寸设计 248.4.1模具总体结构设计 248.4.2翻边凸模的结构设计和尺寸计算 258.4.3翻边凹模的结构设计和尺寸计算 268.4.4导向零件的设计与标准 278.4.5凸模固定板 288.4.6承料板的设计 298.5模架及闭合高度 309其他零件的选择 3010结论 31HYPERLINK致谢 33衬套的冲压工艺及模具设计学生：指导老师：（湖南农业大学东方科技学院，长沙410128）摘要：本次毕业设计，内容是衬套零件的模具设计。在毕业设计过程中，综合运用书本和课外实践知识进行设计和计算。此设计详细的介绍了冲压模具设计的流程，对零件的冲压工艺性进行了全面的分析和最终确定。这包括零件的形状结构的冲压工艺性分析和零件尺寸精度的冲压工艺性分析。关键词：衬套；拉深；落料；冲孔；翻边全套图纸，加153893706TheDesignofBushing’sStampingProcessandDieAuthor:Tutor:(OrientalScience＆TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract：Thisgraduationdesignismaincomponentisbushingblockpart'smolddesign.Inthisprocess,thedesignwasusingthebookloreandpracticalknowledgeandextra-curriculartodesignandcalculation.Thisdesignintroducetheprocessofstampingdiedesigndetailedly,andconductacomprehensiveanalysisforpart'spunchmanufacturabilityandchooseonemanufacturingprocessfinally.Thisanalysisincludestheshapeofpartsforstampingprocessanddimensionalaccuracyofthepartsforthestampingprocess.Keywords:Bush;Deepdrawing;Blanking;Bushing;Punching;Flanging1前言冲压作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。[1]近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。[2]但是,从建设创新型国家的角度来看,我们虽是模具产量的大国,却不是模具生产的强国.这表现在模具生产及其产品的综合水平不高,与世界先进水平相比要落后很多。具体地说,主要在于体制不顺、基础薄弱、人才不足、工艺装备水平低以及专业化、标准化和商业化程度也低等。此外,我国技术含量低的模具已供大于求,市场利润空间狭小;中、高档模具技术含量远不适应于国民经济发展的需要,精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件类电子模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口.仅以2005年为例,我国进口模具就高达28亿多美元,而近五年我国平均年进口模具也达16亿多美元。[3]在信息社会和经济全球化发展的进程中,模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展,技术含量不断提高,模具生产向着专业化、信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展;模具业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。针对我国模具工业的现状,通过进一步搞好模具行业的结构调整和创新,抓住我国模具价格较低的竞争优势,大力提高模具的开发效率,增加大型、精密、复杂和长寿命等技术含量高的中高档模具的比例,今后我国模具技术的研究重点和主要发展方向应该是:(1)高速、高精、复杂和长寿命模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等;(2)优质模具材料的研制和正确选用,以及先进表面加工和处理技术的发展与应用;(3)模具专业化、标准化的发展及进一步推广应用;(4)快速成型与快速制模(RP/RT)技术的发展与应用;(5)CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CAD/CAE/CAM技术的进一步集成化、一体化、智能化,从而提高模具设计的现代化、信息化和标准化水平。[4]工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计(CAD)软件进行模具的结构设计，并普及了计算机绘图。据有关资料介绍，美国和日本75%的模具厂已使用了CAD技术，香港5O%的模具厂也开始采用这项技术。国外已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工(CAM)软件和数控编程技术对模具，特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工，使模具的质量和附加值大为提高．模具的加工周期减少6O%以上，成本降低3O%以上，生产效率提高60%以上，为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求，国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进到了实用阶段。模具标准化程度日益提高，模具标准模架及模具标准件的应用日益普及，已实现商品化。模具结构更多地采用新技术，如注塑模具的热流道技术等。针对不同制品的要求，开发出适用于各种不同模具的专用模具钢，并实现商品化。根据模具生产的特点，模具企业向小而专的方向发展。如日本现有11656家模具企业，其中3O人以下的小厂有11142家，占总数的95.5%，百人以上的仅有65家．占总数的0.54%。韩国有1570家模具企业，其中多于5O人的企业仅占总数的9%；新加坡有460家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的3%，香港有6500家模具企业，其中多于5O人的企业占总数的0.46%。[5]我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAC/CAM系统，西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。展望国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。[6]设计的主要内容如下：(1)进行冲压零件的三维造型。(2)冲压零件的工艺性分析：材料的冲压性能分析，机构形状工艺性分析，尺寸的工艺性分析，精度的工艺性分析。(3)冲压总体工艺方案的分析和确定。(4)基于总体方案，进行排样设计，拟订工位数，各工位的性质和顺序。(5)基于总体方案和排样方案，进行工艺计算，包括凸凹模尺寸，间隙，拉深力，压力中心等等。(6)模具关键结构的设计：导向，导料，定位，凸凹模机构形式等等。(7)模具总体机构的设计和确定：基于以上的内容，设计和确定模具的总体机构，描述模具的工作原理和工艺动作，并绘制二维装配图。(8)选择合适的冲压设备。(9)进行模具零件的详细设计：明确模具中的标准件和型号与数量，对模具中非标准件进行详细的机构和尺寸设计，绘相应的二维图。(10)编制模具中的主要零件的制造工艺方案和加工方法。2冲压零件的工艺性分析材料的冲压性能的分析如图1所示，该零件是0mm，其形状为一无凸缘的圆筒形，上方是由翻边工序所成形，由于08钢为低碳钢，塑性好，易于冲压，屈服比低，便于冲裁加工和拉深，该零件结构简单，形状对称，尺寸适度，工艺性较好。图1衬套Figur1Bushing结构形状和尺寸的工艺性分析08钢的相对拉深高度h/d为0.183.由零件的图形可以分析知道，该零件形状对称，结构较为简单，尺寸中等，毛胚的相对厚度t/D*100为1.29，查表可知只需要一次拉深就可以，且需要压料装置。对于翻边，最大翻边高度为：(1)制件高度(2)综上所述，零件可以只经过一次就可以翻边成形。尺寸和精度的工艺性分析从零件图可以看出，工件尺寸没有标注公差，所以按照未注公差的IT14级来处理。因此制件在精度上没有特殊的要求，采用普通的落料拉深冲孔和翻边成形方法即可达到零件图样的要求。3冲压零件的总体工艺性方案分析和确定对于此零件，经过分析制定出以下三种加工方案方案一：落料冲孔在一起，组成一套复合模，然后进行拉深，再翻边，这样需要三套模具。方案二：分别进行落料，冲孔，拉深，翻边，需要四套单工序模具。方案三：落料，拉深，冲孔在同一个模具上实现，然后翻边。这样只需要二套模具方案比较：方案一：此方案较方案二好一些，但是同样是工件的精度难以保证。方案二：这个方案比较繁琐，所需模具较多，经济性较差，而且需要多次定位，工件的精度难以保证，加工表面的相互位置精度较低。方案三：结合工件的材料性能和形状特点，此方案比较容易实现工件的加工，而且只需要二套模具，一套是落料，拉深，冲孔复合模，一套为翻边模，经济性较好，精度也可以保证。经过上述的分析，工件的加工方案选择方案三。4排样图的设计和材料的利用率计算图2排样图Figure2Layoutdiagram根据冲裁件的几何形状，可选择有废料排样，具体排样图如2所示。由教材《冷冲压模具设计与制造》表查得，最小搭边值，送料进距：(3)条料宽：(4)板料规格的选用：每张钢板裁板条数：横裁：余下：每条裁板上的冲压件数：每张钢板上的冲裁件总数：板料的利用率：(5)5落料拉深冲孔的工艺计算毛胚直径(6)式中大孔中心层直径,mm毛胚尺寸,mm拉深高度,mm圆角半径,mm5.2确定是否加修边余量(7)故不需要修边余量。确定是否需要加压边圈(8)查《冷冲压工艺手册》表可知，需要加压料装置确定拉深系数由公式(9)计算工序冲压力冲裁力的计算(10)式中:F冲裁力，Nl冲裁周边长度，mmt材料厚度，mm材料抗剪强度，Mpa故：卸料力的计算(11)取故：拉深力的计算(12)式中:拉深力t板料厚度拉深后工件的直径拉深件抗拉强度故：压边力的计算(13)式中：毛胚直径单位面积压料力第一次拉深后工件直径凹模圆角半径，=（5~8）t，取5t=7mm故：冲孔力的计算(14)式中:冲孔力，KN预冲孔的直径t板料厚度材料的抗剪强度故：推件力的计算(15)式中:F冲裁力，KN推件力系数，查表得=0.55n同时卡在凹模内的冲裁件数，取为1故：冲压设备的选择浅拉深：(16)所以：故：查表选择压力机为开式双柱可倾压力机J23-100。表1开式双柱可倾压力机J23-100具体参数Table1Opendoublecolumninclinablepress,J23-100concreteparameters公称压力（KN）滑块行程（mm）行程次数（次/分）最大封闭高度（mm）封闭高度调节量（mm）滑块中心线至床身的距离立柱距离垫板尺寸（mm）床身最大倾角型号10001303848010038053010030J23-1006模具零件主要工作部分尺寸计算冲裁凸凹模尺寸计算因为工件的尺寸精度未给出，所以工件的尺寸精度按照IT14级处理，故零件尺寸和公差查表得：查设计手册得：故：根据实际经验，凸模制造精度采用IT6级，凹模制造精度采用IT7级。查表得：凹模尺寸：凸模尺寸：式中：零件的公差冲孔凸凹模的尺寸计算因为工件的尺寸精度未给出，所以工件的尺寸精度按照IT14级处理。这个孔是进行翻边前的预冲孔。根据实际经验，凸模制造精度采用IT6级，凹模制造精度采用IT7级。经过计算其尺寸为：查设计手册得：故：冲孔凸模的尺寸：冲孔凹模的尺寸：校核：故满足间隙公差条件。拉深凸凹模的尺寸计算因为工件的尺寸精度未给出，所以工件的尺寸精度按照IT14级处理。凸凹模的制造精度则采用IT9级，拉深的单边间隙：经过查表得，拉深零件的尺寸为：凸凹模的制造精度为IT9级，查表得：凹模尺寸：凸模尺寸：在设计凸模时，应该有通气孔，孔的大小根据凸模的尺寸大小而定，经查表得出气孔的直径为8mm。7模具结构设计模具总体结构设计落料拉深冲孔模具装配图如下图3所示。整套模具采用后侧导柱标准模架，其具体尺寸参见模架选择部分，主要是为了便于观察和适合长宽比较大的板件安装，上模部分由上模座，垫板，模柄，橡胶体，推件块，凸模固定板和各个凹模及凹模组成，模具下部分主要由各种凸凹模，整体式导料装置，凹模垫板，下模座组成。板料采用人工送料装置，有压边圈，以保证工件的精确定位和稳定性。首先是落料和拉深，此道工序完成后进行冲孔。完成后由推件块和卸料装置将拉深件推离脱落。板料依靠在模具两端装的导料尺和导料板进行导向，当板料进到模具时，先由导料尺进行导料，然后在由导料尺和导料板一起进行导料。为了保证落料时的同轴度，在落料凹模上安装了一个独立的导正销，让导正销先进到已拉深好的圆筒形中，将板料导正，然后进行落料，这样可以消除送料误差，起精确定位作用。在各个拉深凹模的下方，设计有浮动顶件装置，将拉深件从凹模中顶起。由于采用人工送料装置，所以在板料进口设计有一安全板。图3模具装配图Figure3Themoldassemblydrawing1上模座2导柱3导套4螺钉5打杆6模柄7推板8推杆9垫板10凸模固定板11卸料橡胶12卸料板13落料拉深凸凹模14落料凹模15下模座16螺钉17压边圈18顶杆19拉深冲孔凸凹模20推件块21冲孔凸模主要零部件设计和尺寸冲孔凸模的设计凸模结构形式很多，其截面形状有圆形和非圆形。刃口形状有平刃和斜刃，结构有整体式，镶拼式，阶梯式，直通式和带护套式等。从零件图可以分析知道，只需要冲出一个中心孔即可，故选择凸模的结构形状为一阶梯状的圆柱体，二维图形如图4所示：图4凸模Figure4Punch凸模的材料选择为Cr6WV，刃口部分热处理硬度为58~60HRC，尾部回火至40~50HRC。凸模的总长度应根据模具具体结构，并且考虑修磨，固定板与卸料板之间的安全距离，装配等的需要来确定。在这个模具中，凸模的长度由凸模固定板，推件块等决定的，经过分析和计算校核，最后对照标准得出凸模的实际长度为85mm，具体尺寸参见图4。凸模一般不需要进行强度校验，但是对于特别细长的凸模或者凸模断面尺寸小而板料厚度大时，则必须进行承压能力和抗弯曲能力的校核，其目的是检查凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。对于此设计的凸模，不需要进行强度校核。拉深凸模与冲孔凹模的设计复合模中，至少有一个凸凹模，凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。对于正装复合模，最小壁厚可以小一些；对于倒装复合模，因内孔积存废料最小壁厚要大一些。凸凹模的最小壁厚，一般由经验数据决定。倒装复合模的凸凹模最小壁厚：对于黑色金属和硬材料约为工件料厚的1.5倍，但是不小于0.7mm；对于有色金属及软材料约等于工件料厚，但是不小于0.5mm。在此基础上，根据冲孔凸模的结构尺寸和零件的尺寸，可以初步确定拉深冲孔凸凹模的尺寸，其具体尺寸和形状参见下图5和图6图5拉深冲孔凸凹模Figure5Indeepdrawingpunchingintensive图6拉深冲孔凸凹模Figure6Indeepdrawingpunchingintensive材料和热处理和凸模设计的一样。落料拉深凸凹模的设计复合模中，至少有一个凸凹模，凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。对于正装复合模，最小壁厚可以小一些；对于倒装复合模，因内孔积存废料最小壁厚要大一些。。结合成形工艺的要求，落料拉深凸凹模的结构设计和尺寸设计如下图7和8所示：图7落料拉深凸凹模Figure7Blankingdeepdrawingintensive图8落料拉深凸凹模Figure8Blankingdeepdrawingintensive落料凹模的结构尺寸设计凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶拼式；刃口也有平刃和斜刃。圆凹模的推荐采用材料为9Mn2V，T10A，Cr6WV，Cr12，热处理的硬度为58~62HRC。凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证各螺钉间，螺孔与销孔间及螺孔，销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式及固定方法不同，受力情况比较复杂，目前还不能用理论方法确定整体式凹模轮廓尺寸。生产中通常根据冲裁的板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，或者凹模孔口刃壁间的距离，按经验公式来确定。经过计算和校核得到最后的落料凹模的结构和尺寸如下图9和图10所示。图9落料凹模Figure9Blankingdie图10落料凹模Figure10Blankingdie图中尺寸单位为mm。卸料与推件零件的设计（1）卸料装置卸料装置分为弹压卸料装置，固定卸料装置和废料切刀等几种。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或者凸凹模上的冲裁件或者废料。固定卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙由板料厚度决定，一般在0.2~0.5mm之间，板料薄时取小值，板料厚时取大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按照H7/h6配合制造，但是应该保证导板与凸模之间的间隙小于凸凹模之间的冲裁间隙，以保证凸凹模的正确配合。图11卸料装置Figure11Dischargingdevice固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板料厚度（大于0.5mm），卸料力较大，平直度要求不是很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件的质量较好，平直度较高，因此，质量要求较高的冲裁件宜用弹压卸料装置。废料切刀是在冲压过程中将废料切断成数块，避免卡箍在凸模上，切刀夹角一般为78°~80°。I型用于小型模具和切断薄废料；II型适用于大型模具和切断厚废料。在此套模具设计中，分析后选择弹压卸料装置，如图11所示。（2）推件装置推件装置有刚性和弹性两种。此模具中采用的是刚性的推件装置。刚性推件器一般安装于上模，推件力大而且很可靠。在此模具中，推件力通过打杆推板推杆推件块传至工件。推杆常选用3~4个，并且分布均匀，长短一致，这里选择四个推杆。推板装在上模板的孔内，为了保证凸模的支承刚度和强度，放推板的孔不能全挖空。推板的形状要按照被冲压的工件形状来设计。拉深落料冲孔模具中的推板的形状如下图12所示。图12推件装置Figure12Ejectingdevice导向零件的设计与标准导向零件用来保证上模相对于下模的正确运动。在中小型模具中最广泛采用的导向零件导柱和导套。导柱（导套）常用两个，对中型冲模或者冲压件精度要求高的自动化冲模，可采用四个导柱。在安装圆形冲件等一类无方向性的冲模时，为了避免发生装错的情况，通常将对角模架和中间模架上的两个导柱，做成直径不相等的形式；四导柱的模架，可做成前后导柱的间距不同的模座。可能产生侧向推力时，要设置止推块，使导柱不受弯曲力。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合H7/r6.高速冲裁，精密冲裁或者硬质合金冲裁模具，要求采用采用滚珠导向结构。在此模具设计中，采用的是A型滑动导柱导套，其结构和尺寸如下图13和图14所示。图13导柱Figure13Guidepost图14导套Figure14Guidebush导柱导套的材料一般用20钢，热处理为渗碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62HRC。其加工方法一般采用普通机床进行粗加工和半粗加工后再进行热处理，最后用磨床进行精加工，消除热处理引起的变形，提高配合表面的尺寸精度和减少配合表面的粗糙度。对于配合要求高的精度高的导向零件，还要对配合表面进行研磨，才能达到要求的精度和表面粗糙度。导向零件的加工工艺路线一般是：备料粗加工半精加工热处理精加工光整加工。凸模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸可与凹模，卸料板外形尺寸相同，但是还应该考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6,H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板形式有圆形和矩形两种，厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，或者10~12mm。固定板的材料一般采用Q235或者45钢。图15凸模固定板Figure15Punchfixedplate图16凸模固定板Figure16Punchfixedplate这套模具设计中，凸模固定板的规格和尺寸如上图15和图16所示。凸模固定板的表面不允许有沙眼，缩孔和机械损伤等缺陷，非工作面及非配合表面应该进行表面发黑处理。模架及闭合高度确定选择后侧滑动导柱导套模架，按照标准选择如下：表2导柱导套模架尺寸（单位：mm）Table2Guidepinguidesetofdiesetsizes(Unit:mm)名称尺寸材料热处理上模座200X160X45HT200下模座200X160X55HT200导柱2820渗碳HRC56～62导套4220渗碳HRC56～62凸缘式B型模柄40X85Q235闭合高度经过计算后得到：H=240mm，对照先前初步选择的压力机，可知，所选压力机符合要求，故压力机最终确定为J23-100.8翻边工艺计算翻边是将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的冲压方法，当翻边的沿线是一条直线时，翻边变形就转变成为弯曲，所以也可以说弯曲是翻边的一种特殊形式。但弯曲时毛坯的变形仅局限于弯曲线的圆角部分，而翻边时毛坯的圆角部分和边缘部分都是变形区，所以翻边变形比弯曲变形复杂的多。用翻边方法可以加工形状较为复杂且有良好刚度的立体零件，能在冲压件上制取与其它零件装配的部位，如机车车辆的客车中墙板翻边、客车脚蹬门压铁翻边、汽车外门板翻边、摩托车油箱翻孔、金属板小螺纹孔翻边等。翻边可以代替某些复杂零件的拉深工序，改善材料的塑性流动以免破裂或起皱。代替先拉后切的方法制取无底零件，可减少加工次数，节省材料。翻边的工艺性分析图17工件图Figure17Artifactsfigure图17所示是成形零件的二维图，42处有内孔翻边成形，故翻边前需要预冲孔，这个孔由拉深落料冲孔工艺完成。圆孔翻边的工艺性要求：当翻边方向与冲孔方向相反时翻边不容易破裂。翻边系数的计算在圆孔翻边时，变形程度决定于毛胚预制孔直径与翻边直径之比，即翻边系数K。（17）查表，经过计算可以得到翻边系数为：翻边的工艺计算毛胚尺寸的计算在翻边工序之前，需要在毛胚上预先加工出工艺底孔，其大小应该按照翻边直径和翻边高度来计算。预制孔直径：（18）式中：h翻边高度D翻边孔中径r翻边圆角半径t板料厚度故：翻边高度：零件厚度为1.4mm，材料为08钢，进而经查表得。最大翻边高度：当制件要求高度时，不能一次直接翻边成形，可采用加热翻边，多次翻边，或者拉伸后冲底孔再翻边等方法。这里经过计算得：制件高度，故可以一次直接翻边成形。8.翻边力的计算翻边力要比拉深力小的多，一般用圆柱形平底凸模进行翻边，此处亦采用这个方法。计算翻边力的公式为：（19）式中：材料的屈服强度，MpaD翻边后孔口的中径d翻边前毛胚预冲孔直径r翻边圆角半径t材料厚度无预制孔的翻边力比有预制孔的大1.33~1.75倍，凸模形状和凸，凹模间隙对翻边力有很大的影响，此处是有预制孔的。故：翻边凸凹模设计翻边凸模的形状有平底形、曲面形（球形、抛物线形等）和锥形，凸、凹模尺寸可参照拉深模的尺寸确定原则确定，只是应注意保证翻边间隙。凸模圆角半径越大越好，最好用曲面或锥形凸模，对平底凸模一般取≥4。凹模圆角半径可以直接按工件要求的大小设计，但当工件凸缘圆角半径小于最小值时应加整形工序。翻边间隙和凸凹模刃口尺寸计算（1）由于翻边变形区材料变薄，为了保证竖边的尺寸及其精度，翻边凸、凹模间隙应稍小于材料厚度为宜，可取单边间隙Z=(0.75～0.85)左右。（2）当翻边时内孔尺寸有精度要求时，尺寸精度由凸模来保证。如果对翻边圆孔的外径精度有要求时，凸，凹模之间应该取小间隙值，以便凹模对直壁外侧产生挤压作用，从而控制其外形尺寸。计算公式如下：式中：翻边凸模直径，mm翻边凹模直径，mm翻边凸模直径的公差翻边凹模直径的公差翻边竖孔最小内径翻边竖孔内径的公差按照IT6选用，按照IT7选用。故，计算得：模具总体结构和尺寸设计模具总体结构设计勾画的模具草图如18所示，模具的闭合高度为224mm。图18模具装配图Figure18Themoldassemblydrawing1导柱2螺钉3导套4上模座5螺钉6推件块7打杆8模柄9翻边凸模10销钉11垫板12翻边凹模13承料板14螺钉15凸模固定板16下模座翻边凸模的结构设计和尺寸计算选择合适的翻边凸模的形状，不仅可以减少翻边力，而且还能得到高质量的工件。常用的小孔翻边或者螺纹底孔翻边的凸模的结构形式如图19所示。凸模圆角半径对翻边变形的影响很大，应尽量取最大值，对于有预冲孔的翻边凸模，由于有圆弧光滑过渡，在变形时候变形情况良好，其翻边系数可以比采用的普通的翻边凸模时要来的小。由于凸模的刃口尺寸已经计算出来，根据模具的总体结构和实际情况，设计出的凸模结构如图19所示图19翻边凸模Figure19Flangingpunch凸模的材料选择为Cr6WV，刃口部分热处理硬度为58~60HRC，尾部回火至40~50HRC。凸模的总长度应根据模具具体结构，并且考虑修磨，固定板与卸料板之间的安全距离，装配等的需要来确定。在这个模具中，凸模的长度由凸模固定板，承件块等决定的，经过分析和计算校核，最后对照标准得出凸模的实际长度为118mm。凸模一般不需要进行强度校验，但是对于特别细长的凸模或者凸模断面尺寸小而板料厚度大时，则必须进行承压能力和抗弯曲能力的校核，其目的是检查凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。对于此设计的凸模，不需要进行强度校核。翻边凹模的结构设计和尺寸计算凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形;结构有整体式和镶拼式；刃口也有平刃和斜刃。圆凹模的推荐采用材料为9Mn2V，T10A，Cr6WV，Cr12，热处理的硬度为58~62HRC。凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证各螺钉间，螺孔与销孔间及螺孔，销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。经过实际设计和计算，翻边凹模的结构形状和尺寸大小如图20所示图20翻边凹模Figure20Flangingdie导向零件的设计与标准导向零件用来保证上模相对于下模的正确运动。在中小型模具中最广泛采用的导向零件是导柱和导套。导柱（导套）常用两个，对中型冲模或者冲压件精度要求高的自动化冲模，则采用四个导柱。在安装圆形冲件等一类无方向性的冲模时，为了避免发生装错的情况，通常将对角模架和中间模架上的两个导柱，做成直径不相等的形式；四导柱的模架，可做成前后导柱的间距不同的模座。可能产生侧向推力时，要设置止推块，使导柱不受弯曲力。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合H7/r6.高速冲裁，精密冲裁或者硬质合金冲裁模具，要求采用采用滚珠导向结构。在此模具设计中，采用的是A型滑动导柱导套，其结构和尺寸如下图21和图22所示。图21导柱Figure21guidepost图22导套Figure22Guidebush凸模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸可与凹模，卸料板外形尺寸相同，但是还应该考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6,H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板形式有圆形和矩形两种，厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，或者10~12mm。固定板的材料一般采用Q235或45钢。根据已经设计出的凸模尺寸，以及经验可以设计出凸模固定板的结构和尺寸，如下图8-8和图8-9所示。图23凸模固定板Figure23Punchfixedplate图24凸模固定板Figur24Punchfixedplate承料板的设计在这个翻边模具中，由于零件是先做好的毛胚，只在此模具上翻边即可成形，为了降低对已经加工好的部分的精度的影响，和较好的完成翻边成形，所设计的承料板的结构和尺寸如下图25所示。图25承料板Figure25Loadingplate模架及闭合高度确定选择后侧滑动导柱导套模架，按照标准选择如下：表3导柱导套模架尺寸（单位：mm）Table3Guidepinguidesetofdiesetsizes(Unit:mm)名称尺寸材料热处理上模座200X160X45HT200下模座200X160X55HT200导柱92520渗碳HRC56～62导套3820渗碳HRC56～62凸缘式B型模柄40X85Q235闭合高度经过计算后得到：H=224mm，对照压力机参数表，选压力机为开式双柱可倾压力机J23-25，其具体参数如下表:表4压力机为开式双柱可倾压力机J23-25具体参数Table4PresstoopendoublecolumninclinablepressJ23-25specificparameters公称压力（KN）滑块行程（mm）行程次数（次/分）最大封闭高度（mm）封闭高度调节量（mm）滑块中心线至床身的距离立柱距离垫板尺寸（mm）床身最大倾角型号2506555270552002705030J23-259其他零件的选择在模具中，存在一定量的标准件和非标准件，除了上面提到的模柄和模座，根据上面定出的各个零件的尺寸，其选择见于下表：表5其他零件尺寸（单位：mm）Table5Otherpartssize(Unit:mm)序号名称数量材料热处理标准规格1螺钉445HRC30～35GB/T65-2000M82顶件销14510×253螺钉440CrHRC30～35GB/T65-2000M64镶套145HRC40～425定位销240CrM6×306安全板1457挡块14518×10结论在本次设计中，采用了落料、拉深、冲孔和翻边等工序进行零件的制造，设计的方案涉及到模具设计的各个方面，在设计中解决了几个问题，比如。由于在第一道工序中要对板料进行落料，拉深，冲孔等工位，故在结束后，板料要从凸凹模上推离，为了解决这个问题，在模具上部分安装一个推件块，由压力机通过打杆和推板、推杆的作用，结合卸料板和橡胶的回复作用，将工件推离凸凹模。本次的设计，是一次全面完整的多工序模具的设计，在设计上，除参考样本外，也进行了一些创新的设计。通过这次模具设计，本人在多方面都有提高。通过这次毕业设计，综合运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大学生独立工作的能力，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基本的模具技能，懂得了怎样去分析零件的工艺性，怎样去确定工艺方案，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复习，独立思考的能力也有提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，感受到学以致用、突出自己劳动