毕业设计（论文）-水泵密封圈冲压模具设计

PAGEPAGE47XXXX大学毕业设计（论文）说明书题目：水泵密封圈冲压工艺与模具设计专业模具设计与制造班级姓名学号指导老师设计时间审阅XXXX学校机械工程系学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日目录摘要 5Abstract 6第一章、引言 71.1.模具技术的概述 71.2.国内外模具技术现状 81.3.本次设计的目的 8第二章、冲裁件的工艺性分析 102.1.冲裁件的结构工艺性 102.2.冲压工序的组合 112.3.冲压顺序的安排 11第三章、展开尺寸及拉深系数计算 123.1.展开尺寸的计算 123.2.拉深次数计算 133.3.翻孔预孔尺寸计算 13第四章、排样设计及材料利用率的计算 154.1.排样方式 154.2.制件排样图的设计 154.2.1.搭边与料宽 154.2.2.送料步距和条料宽度的确定 154.3.材料利用率的计算 16第五章、计算总冲压力及压力中心 185.1.确定冲模类型及结构形式 185.2.落料拉深模计算 185.3.冲孔翻孔模计算 205.4.压力中心的计算 21第六章、凸、凹模刃口尺寸计算 236.1.拉深模刃口计算 236.2.落料凸、凹模刃口尺寸 246.3.冲孔凸、凹模刃口尺寸 256.4.翻孔刃口尺寸计算 25第七章、落料拉深模具结构与重要零件设计 277.1.模具结构设计 277.2.落料凹模设计 287.3.拉深凸模设计 297.4.凸模固定板设计 307.5.凸凹模设计 317.6.凸凹模固定板设计 317.7.压边板设计 327.8.退料板设计 337.9.模柄的设计 337.10.选择标准模架 33第八章、冲孔翻孔模具结构与重要零件设计 358.1.模具结构设计 358.2.凸凹模设计 368.3.凸凹模固定板设计 378.4.冲孔凸模设计 388.5.翻孔凹模设计 398.6.凹模固定板设计 408.7.卸料板设计 418.8.选择标准模架 41第九章、冲压设备的选择与校核 439.1.压力设备选择 439.1.1.落料拉深工序选择 439.1.2.冲孔翻孔工序选择 439.2.落料拉深工序冲压设备校核 449.2.1.公称压力校核 449.2.2.行程次数校核 449.2.3.滑块行程校核 449.2.4.模具闭合高度校核 459.2.5.工作台面尺寸校核 459.3.冲孔翻孔工序冲压设备校核 459.3.1.公称压力校核 459.3.2.行程次数校核 469.3.3.滑块行程校核 469.3.4.模具闭合高度校核 469.3.5.工作台面尺寸校核 46第十章、模具的总装配 48设计小结 49致谢 50参考文献 51摘要模具技术是目前国家经济发展的关键产业，在近些年来发展的越来越成熟，模具技术贯穿工业生产以及人们生活，为国家的进步作出巨大的共享。注塑模具属于模具中的一种，因塑料产品的性价比高，性能好，故注塑模具用的越来越普遍，且塑料产品覆盖各个行业，如目前的汽车部件当中，大部分都是通过模具生产出来的，以及我们的平常日用品中，塑料产品也是随处可见，并且注塑模具可以实现产品的大批量生产加工，经济性好，近些年制造业以及工业的发展速度非常快，更需要模具技术的支撑，如今模具技术已经延伸到航天、汽车制造以及日用品等等行业，地位越来越重要。本次设计的是水泵密封圈冲裁模具，水泵密封圈是非常普遍的零部件，本次设计的任务需要分析零件的外形结构以及尺寸精度要求，通过对材料做出利用率计算合理安排排样方式，以及对冲裁工序做出分析，对比不同方案，最终选定复合模的形式，能后满足批量加工要求。并且完成冲裁力计算以及压力机选取，成型零件的尺寸计算等要求。关键词：冲裁模具、水泵密封圈、复合模；利用率AbstractMoldtechnologyisthekeyindustryofnationaleconomicdevelopment.Inrecentyears,moldtechnologyhasbecomemoreandmoremature.Moldtechnologyrunsthroughindustrialproductionandpeople'slife,andmakesahugesharefortheprogressofthecountry.Injectionmoldbelongstooneofthemolds.Becauseofthehighcostperformanceandgoodperformanceofplasticproducts,injectionmoldisusedmoreandmorewidely,andplasticproductscoverallindustries.Forexample,mostofthecurrentautopartsareproducedthroughmolds,andinourdailynecessities,plasticproductsarealsoeverywhere,andinjectionmoldcanrealizethelargesizeofproductsMassproductionandprocessing,goodeconomy,inrecentyears,thedevelopmentofmanufacturingindustryandindustryisveryfast,moreneedsthesupportofmoldtechnology.Nowmoldtechnologyhasbeenextendedtoaerospace,automobilemanufacturing,dailynecessitiesandotherindustries,andplaysanincreasinglyimportantrole ThisdesignisastampingdieforEdgingshell.TheEdgingshellisaverycommonpart.Thetaskofthisdesignneedstoanalyzetheshapestructureanddimensionalaccuracyrequirementsofthepart.Bycalculatingtheutilizationrateofthematerial,reasonablyarrangethelayout,andanalyzethehedgingcuttingprocess,comparedifferentschemes,andfinallyselecttheformofthecompositedie,whichcanmeettherequirementsofbatchprocessing.Andcompletetherequirementsofpunchingforcecalculation,pressselection,sizecalculationofformingparts,etcKeywords:Blankingdie,Edgingshell,compounddie;utilizationrate第一章、引言1.1.模具技术的概述模具技术的地位越来越重要，也是国家经济的关键产业，如今随着模具的技术不断成熟，被用到的行业也是比较广泛，模具的种类比较多，按照目前的材料不同，主要有注塑模具、冲压模具以及压铸模具等等，注塑模具的产品在其中占据相当大的比重，由于塑料的原材料比较容易获得，并且塑料的价格低，因此在性价比方面就存在很大的优势，并且塑料的产品在使用性能以及工业性能方面都非常的稳定，因此注塑模具的技术也是用的比较普遍。冲压模具加工的对象是金属板件以及一些条料的金属部件，属于冷加工模具，冲压模具大部分针对的产品零部件会比较小一些，广泛的用于汽车制造以及一些电子部件等生产当中。压铸模具加工的对象主要是一些尺寸比较大的金属部件，比如铝合金以及铜合金这些金属材料，压铸产品的产量也是占据非常大的比重，经过长时间的发展，压铸模具技术目前已经非常的成熟。说道模具技术，或许很多人都有比较陌生，不过模具的产品确实伴随我们的生活所有，在我们身边大部分产品都是通过模具制造出来的，比如塑料产品的话，大到家里的家用电器，大部分的外壳是通过注塑加工而得，以及小到一些手机外壳以及塑料玩具等等，塑料产品无论是从外观以及使用性能来说，都有着比较好的性能，耐磨性比较好，能够经得起长时间使用的磨损，并且硬度也非常的好，可以满足长期使用。同时塑料产品的价格低廉，性价比比较高。因此工业当中目前很多机械零部件都改用塑料部件，针对一些要求一般的部件，替换塑料部件可以大大降低整体设备的重量，在经济性上面也比较有优势，降低企业的生产成本。同时杜宇大部分金属材料部件，基本都是冲压模具制造出来，这些金属冲压制品本岁人们生活足有，随着现在模具技术不断成熟以及工艺完善，模具的重要性也在不断的凸显。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。1.2.国内外模具技术现状模具技术是通过长时间的发展，经过技术沉淀到现在，其实早期的模具种类比较单一，结合资料显示，模具最初是通过铸造的方式出现，这种加工对象主要就是一些金属部件，并且工艺也比较粗放，加工方式比较传统，只能加工一些形状比较简单的金属部件，精确度比较低，经过后期工业的不断发展，对于模具的需求量不断的提高，因此对于模具技术也是提出了更高的要求，在精确度以及产量方面也是有更多的标准和要求出现，特别是在模具的种类方面，针对不同的材料，也出现各种的模具形式，注塑模具就是近代工业发展研究出来的，他不同于传统的金属模具，可以实现大批量的加工，并且成本能够控制的比较低。如今在模具技术方面，走在比较前沿的是日本、美国以及韩国等等，由于这些国家早期的工业基础比较好，模具技术的研发时期比较早，经过长期的发展，如今工艺比较完善，特别是在一些精度比较高，模具寿命要求长的模具制造方面，有着比较好的优势，特别是在一些高速模具钢以及优质模具钢的研究方面，专利比较多。我们国家的模具技术如今也是取得非常好的成绩的，虽然发展的起步会比较迟一些，真正投入大量精力到模具研究方面还是在八十年代，由于国家经济发展比较迅速，因此对于模具的需求量也呈现大幅度的增长，国家也是投入了非常大的心血到模具研究方面，鼓励企业以及高校进行技术研究以及人才的培养，如今国内模具的产能也是有非常好的增长，根据数据统计，在2016年国内模具产值已经突破2000亿，并且还在不断的增长，国内的模具需求已经可以自主生产，并且有些企业可以出口加工，满足模具产品的批量出口，相信在未来，我们也能在模具技术方面走得更远。1.3.本次设计的目的毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的：一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。第二章、冲裁件的工艺性分析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。冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。2.1.冲裁件的结构工艺性图2-1零件及尺寸此制件的形状较简单，且对称，属于普通的拉深件，工件材料为H62,材料性能如下：表2-1H62材料性能抗剪强度抗拉强度屈服极限延伸率26030016035%此零件，形状简单，且对称，基本工序分解后就很简单，其实就是个拉深零件，然后再在工件的底面冲孔，翻孔，底面翻孔高度为8mm。侧面拉深高度为24mm，需要计算详细的拉深系数。2.2.冲压工序的组合该工件包括落料、拉深、冲孔，翻孔等基本工序，可以采用以下三种工艺方案：方案一：先落料，拉深，冲孔，翻孔，采用单工序模生产。方案二：落料拉深，冲孔翻孔，采用复合模生产。方案三：拉深多次，冲孔，翻孔，最后切边，产品脱离模具，级进冲压；采用级进模生产。各方案之间的比较：方案一、单工序模冲裁：模具结构简单，但模具数量多,成本高,而且生产效率低，不适合大批量生产；方案二、复合模冲裁：模具结构简单,适于生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件,适合该板料产品；方案三、连续模冲裁：又称级进冲裁,属于多工序冲压模,其主要优点是生产效率高,容易实现生产机械化和自动化；结论：通过以上工艺比较，结合实际，宜采用方案二为佳。2.3.冲压顺序的安排通过以上分析，本次设计选择落料拉深复合模，冲孔翻孔复合模具，拉深系数在以下计算中会有详细数据。第三章、展开尺寸及拉深系数计算3.1.展开尺寸的计算零件图如下图所示，该零件加工需先落料，然后拉深，该零件为典型的筒形拉深件，根据等面积原则采用解析法求毛坯直径。拉深件的毛坯尺寸，很难预先精确地计算，这是因为拉深件壁部在拉深过程中厚薄程序，随毛坯退火与否、压边力的大小、凸凹模间隙以及变形程度等因素有关。因此难以保持拉深件完全均匀一致的高度，通常需要修边，将不平齐的部分切去。所以在计算毛坯之前，要在拉深件上增加切边余量。本次设计的课题为无凸缘件，根据无凸缘件的相对高度=24/（40-2.5）=0.64，查表得到修边余量为2.0mm，因此切边之前的拉深高度为24+2=26mm。工件外形为圆形，因此2.0mm的切边余量，可以通过机加工实现，不过一定要有切边余量，才能保证工件的高度尺寸达到24mm，计算展开尺寸时也要带上这2mm。展开图形按以下公式计算:式中，—工件展开图直径—凸缘直径，40-2.5=37.5mm—工件拉伸过渡R角，2.5+2.5/2=3.75mm—工件拉深高度尺寸24+2-2.5/2=24.75mm所以这计算过程：===69.778mm此尺寸目前是待定，在实际生产时需调节，拉深过程中材料有一定的延展，因此展开尺寸可以适当取小值，这里先取φ70mm设计模具。图3-1展开图3.2.拉深次数计算拉深次数的确定，根据以下各个参数判定：判断能否一次拉深=24.75/37.5=0.66=(2.5/70)×100=3.5714=37.5/70=0.5357根据以上数据查表得首次最小拉伸系数=0.51，很显然，实际拉深系数大于，因此一次拉伸才能实现。3.3.翻孔预孔尺寸计算对于圆形的翻孔，其预孔的直径计算，可根据公式式中d——预孔直径（mm）；D——翻孔直径（mm）；17.5+2.5=20mmH——翻孔高度（mm）；8mmt——材料厚度(mm)；2.5mmr——翻孔圆角(mm)；1mm经计算=20-2×（8-0.43×1-0.72×2.5）=8.46mm。因此本次设计预孔直径按φ8.5mm。第四章、排样设计及材料利用率的计算4.1.排样方式冲裁模具中，排样对于模具的结构以及材料的利用都是非常关键的，排样是否合理，会直接影响到产品的质量以及生产成本和模具的使用寿命等方面。排样的形式种类主要为有废料、少废料以及无废料排样等方式，选取排样要结合零件的尺寸进行计算，并且分析工艺要求以及变形程度等等做出合理选取。排样的目的主要是优化材料利用，实现做大的材料利用率，减少最小的废料输出。结合本次的零件，排样设计为少废料排样，此方式材料的利用率比较高，适用于精度没有特殊要求的零件。4.2.制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。模具结构简单、寿命长。保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。4.2.1.搭边与料宽1．搭边的定义为零件跟条料的侧边部分余料，主要的功能是补偿条料定位误差，确保零件精度满足要求，并且可以确保条料的刚度满足要求。搭边数值的选取要结合零件的尺寸外形以及材料跟排样方式卸料等各种因素。需要综合分析各种因素，合理选取搭边数值大小，搭边数值太小的话，会造成刚度不足，如果搭边太大的话，又会造成材料的利用率比较低。在实际生产中对于搭边可按照经验做出选取。本次零件料厚为，确定搭边工作间，侧边搭边值。4.2.2.送料步距和条料宽度的确定本次设计，工件外形规则，成圆形，因此选择直排法。送料步距：条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为=70+1.8=71.8mm式中D——平行于送料方向的冲裁宽度；——冲裁之间的搭边值。条料宽度：条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度：=(70+2×2.2)=74.4mm式中B——条料的宽度（mm）；——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——侧搭边值；Δ——条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差Δ=0.5,因此B=74.4mm。4.3.材料利用率的计算料的利用率对于生产来说是非常关键的，特别是在冲压零件当中，往往材料的费用就超过60%,排样对于冲裁来说是很重要的，故要对利用率进行计算，利用率也就是零件的实际面积除板料面积，利用率高说明经济性好。利用率也是零件实际面积跟条料面积比值：=(1×3.14×70²）/（4×71.8×74.4）×100%=72.006%式中：——材料利用率；——产品的实际面积；——坯料面积；L——送料步距（mm）；71.8B——条料宽度（mm）；74.4绘制排样图，如下图所示：图4-1排样图第五章、计算总冲压力及压力中心5.1.确定冲模类型及结构形式本次冲压模具选定的为复合模具加工，并且零件是对称规则的零件，因此模具结构简单，可设计压力机打杆机构完成推件要求，卸料方便，模具结构为落料拉深复合模。冲压力包括了落料力、卸料力、拉深力、压边力、校正力、推件力和顶件力等部分，其中冲压力也是其总的数值，通过计算来选取压力机设备，本次设计的是复合模，通过对工件的基本工序分析，该模具包含了落料力，卸料力，拉深力，底面拉深力，校正力，压边力等。5.2.落料拉深模计算计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力F（N）一般按下面公式计算：式中τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；L——冲裁周边总长（mm）；t——材料厚度（mm）；K——系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数K=1.3。（1）落料力计算=1.3×3.14×70×2.5×260N=185731N≈185.731KN——落料力；k——安全系数，一般取；L——冲裁轮廓周长；直径为φ70的圆t——料厚；2.5mm——材料的抗剪强度；，（2）卸料力计算从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力，的大小和冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。在实际生产中常用以下经验公式计算：式中F─冲裁力；─卸料力系数；可分别由表5.1查取。当冲裁件形状复杂、冲裁间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。表5.1卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mm0.5～2.50.025～0.060.050.06取为0.06==0.06×185.731=11.144KN式中：——卸料力；——卸料力系数；——冲裁力；（3）拉深力计算拉深力用理论计算很复杂，一般采用经验计算方法，经验公式建立的基点是，拉深力的数值略小于拉深件危险断面的断裂力；断裂与拉深力的比值用系数K表示；K值的大小取决于拉深件的形状及变形方式。==1.0×3.14×40×2.5×300=94200KN≈94.2KN式中：——拉深力；——首次拉深修正系数；——材料抗拉强度；。（4）压边力计算圆筒形件第一次拉深时压边力==(3.14×70²-3.14×46²)×2.5/4=5463.6N≈5.464KN式中：——首次拉深凹模圆角半径；P——单位压边力；——第一次拉深时的压边力；所以落料拉深模的总的冲压力为：=185.731+11.144+94.2+5.464=296.539KN5.3.冲孔翻孔模计算计算冲孔冲裁力，其计算公式和上面落料的冲裁计算公式一样的，公式如下：（1）冲孔力计算=1.3×3.14×8.5×2.5×260N=22553.05N≈22.553KN——冲孔力；L——冲裁轮廓周长；直径为φ8.5的圆（2）卸料力计算=0.06×22.553=1.353KN（3）推件力计算=0.05×22.553=1.128KN（4）翻孔力计算翻孔力计算公式：其中:——翻孔力（N）；D——翻孔后的孔径（mm）；20mmd——翻孔预孔的孔径（mm）；8.5mmt——材料厚度（mm）；2.5——材料抗拉极限(MPa)，300MPa=1.1×3.14×（20-8.5）×2.5×300=29790.75KN≈29.791KN所以冲孔翻孔模的总的冲压力为：=22.553+1.353+1.128+29.791=54.825KN5.4.压力中心的计算压力中心是各不同工序合理作用点，需要保证模具的压力计中心跟压力的中心一致。对于压力中心的确定主要有以下几种：(1)产品是对称平衡的外形，压力中心也就是产品中心。(2)规则的零件的中心处于线段中心；(3)不规则的圆弧零件中心可结合文献做出相应的坐标计算。具体压力中心计算公式如下：）因为本次的水泵密封圈零件是外形规则，都是对称分布的，所以详细计算各个力到模具中心的力臂时，对称分布最后都是消零，因此该模具的压力中心在模具的中心，坐标为（0,0）。第六章、凸、凹模刃口尺寸计算6.1.拉深模刃口计算凸凹模圆角半径对拉深工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用，若凹模圆角半径过小，因径向拉力增大，易使拉深件表面划伤或产生断裂；若过大，则压边面积小，由于悬空增大，易起内皱。因此，合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。（1）凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免增加拉深力，擦伤工件表面。此工件属于对称件，凹模圆角半径应取大小一致。凹模圆角半径一般按材料厚度t来选取。本设计中取1.5t=R1.5。本设计中由于采用一次拉深，R角加大可以减少磨擦，增加拉深系数，因此本次设计,需要根据工件图形，确定凹模过渡圆角为R3.0mm。（3）凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到拉深件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。一般情况下，凹模工作部分深度可查相关设计资料即能满足拉深件的要求，本次设计工件的总高度为26mm，所以凹模的工作深度尺寸至少要超过26mm。由于该零件拉深区域宽度尺寸标注在外形尺寸，应以凹模为基准，先确定凹模的尺寸，再根据模具间隙计算出凸模尺寸，如果考虑到模具磨损和拉深件的回弹，凹模宽度尺寸应和产品尺寸一致。由于产品直接一次成型，所以凸模与凹模之间的间隙不能太大，但是太小工件又容易破，本设计中，拉深凸模尺寸按凹模配制，保证单边间隙C=1.1t。具体计算如下，制件标注外形尺寸，因此按此公式计算拉深凹模尺寸为，拉深外形最大尺寸为40.11mm=40.11-0.5×0.06=40.08mm,因此该凹模直径取值φ40。拉深凸模尺寸为=40-2×1.1×2.5=34.5mm同时在设计模具时要配合好模具各零件的高度，确定先落料后拉深，也就是说，拉深凸模要比落料凹模稍低1-2mm，同时确保拉深的高度要超过工件的高度26mm，另外还要过了凹模过渡R角，本次设计的过渡R角为3mm，所以凹模的深度值要达到26+3=29mm。凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8；圆角处的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。6.2.落料凸、凹模刃口尺寸零件的精度主要是由模具刃口尺寸保证，刃口尺寸确定结合以下原则：1、在设计落料模的时候，是使用凹模作为基准的，并且间隙取在凸模部分，冲孔工序反之。2、分析到冲压的时候，凹模跟凸模在工作中有一定的磨损，因此在对落料凹模设计的时候，凹模基本尺寸要在合理区间取消，冲孔则要在合理范围取大。3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。冲压产品的尺寸要按照公差“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差是+，下偏差是0。落料刃口尺寸计算，外形φ70mm属于自由公差，最大直径为70.2mm。=70.2-0.5×0.4=70mm（2）落料凸模刃口尺寸：=70-0.30=69.7mm式中：、—为落料凹、凸模刃口尺寸；—落料件外径的最大极限尺寸；—冲裁件制造公差；X—磨损系数，在0.5～1；—最小初始双面间隙；、——凹、凸模制造公差，取=0.6×（），=0.4()；6.3.冲孔凸、凹模刃口尺寸冲孔刃口尺寸计算=8.4+0.5×2=；=8.5+0.3=；具体见CAD图纸，查[8]表3-2得，落料凹模制造公差等级选择IT8级，凸模制造公差等级选择IT7级。6.4.翻孔刃口尺寸计算利用模具把板料上的孔缘或者是外缘翻成竖边的冲压加工方法叫做翻孔，本次设计，本次设计为内孔翻边设计，主要的变形是坯料受切向和径向拉伸，越接近预孔边缘变形越大。因此，圆孔翻边的失败往往是边缘拉裂，拉裂与否取决于拉伸变形的大小，圆孔拉伸的变形程度用翻孔前预孔直径d与翻孔后的平均直径D的比值K表示。K=d/DK为翻边系数，显然，K值越小，变形程度越大，圆孔翻边时孔边濒临破坏的翻边系数，称为最小翻边系数。（也叫极限翻边系数）最小翻边系数的大小，主要取决于材料的塑性，预孔的表面质量和硬化程度，材料的相对厚度、凸模工作部分的形状等因素。本次课题通过计算，预孔是采用冲孔方式，预孔直径为8.5mm，厚度为2.5mm，查表得极限翻边系数为0.42，而实际计算K=8.5/20=0.425，由于0.425＞0.42，所以能一次翻孔。本次设计的工件尺寸标注的尺寸是φ17.5mm，是翻孔外尺寸，凹模直径根据凸模直径计算，推断尺寸为17.5+2.5+2.5=22.5mm。所标注尺寸件CAD图纸。第七章、落料拉深模具结构与重要零件设计根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。7.1.模具结构设计选用12号中间导柱圆形标准模架图7-1落料拉深模具装配图整个模具结构，是依靠外形挡料销（也叫定位销）两边定位，此方法定位可靠，方便，操作简单，选用12#中间导柱圆形模架。本次设计模具是同时完成落料、拉深这2个工序，压力机滑块下行前，下模压边圈在弹簧的作用下，需要高出凹模面1-2mm，上模卸料需要高出凸凹模端面1-2mm。当压力滑块下行时，落料毛坯被压在凹模与卸料板之间，继续下行，毛坯料被凸模下压，坯料被凸模与凹模之间的小间隙冲裁切断，继续下压，中间落料成的形状被中间凸模顶出，沿着凸凹模R角中间部分向内拉深，然后继续下压，将搭边的废料值切除，此时凹模此时上模退料板与凸模也碰死，退料板对产品底面进行校正，这时一次拉深工序完全实现，然后压力机滑块上行，上模退料板在中间打杆的作用下，卸下所冲压的工件，完成一次冲压工序。7.2.落料凹模设计生产批量大，因此凹模设计刃口的话，要有较强的入口强度，凹模的外形尺寸，因制件形状简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。选用Cr12MoV为凹模材料。凹模周界由《冷冲压工艺与模具设计》得出凹模周界的计算公式：厚度（≥15mm）式中：b——冲裁件的最大外形尺寸，b=φ70mmK——系数，查表得K=0.46则=0.46×70=32.2mm，凹模厚度设计成35mm最合适，但是工件拉深高度尺寸为26mm，因此结合工件拉深高度，凹模厚度取值55mm。凹模壁厚（≥30～40mm）=35～52.5mm。凹模直径计算：L==70+2×(35～52.5)=140～175mm查GB2858.4—81，以及分析模具整体结构，本次设计的为圆形凹模板，由于凹模反面需要加工台阶，方便设置顶料装置，因此凹模外形最好是取较大的数值，因此本次设计凹模的外形尺寸选择：，材料，热处理硬度，凹模如下：图7-2落料凹模图7.3.拉深凸模设计本次零件为一般结构零件，故拉深凸模可做成圆形结构，零件底面采用台阶固定，这样方便对凸模加工，凸模跟固定板是过度配合H7/m6。材料Cr12MoV，淬火硬度58～62HRC，凸模总长度：=18+25+30-2=70.5mm式中：——凸模固定板厚度；18mm——压边圈高度；25mm——附加长度，凸模进入凹模深度；30-2.5=27.5mm设计的凸模结构图如下图所示：图7-3拉深凸模图7.4.凸模固定板设计本次的固定板是跟凸模是过度配合，依据跟凹模尺寸，最终选凸模固定板尺寸，图7-4凸模固定板图7.5.凸凹模设计凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚，凸凹模外形和凹模外形相切下的为产品的外形，而中间孔与拉深凸模，对工件进行拉深工序生产，所以凸凹模外形和中间孔都会受力，需要保证与落料凹模和凸凹模外圆的间隙，同时还要保证型腔孔与拉深凸模的双边间隙，保证两侧的间隙均匀，冲裁的双面间隙为0.30～0.36mm，本次设计取值。凸凹模端面面积比较小，没有剩余的空间安置螺钉和销钉，因此只能在侧面设计台阶固定，防止其在冲压过程做脱离固定板，本次设计的模具材料选择，热处理硬度达到。结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成直筒式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用台阶固定，与凸凹模固定板的配合按，结构图如下图所示：图7-5凸凹模图7.6.凸凹模固定板设计凸凹模无法直接固定，因此需要设计固定板，外圆与固定板过盈配合，方便固定，根据同样的方法，选定凸凹模固定板尺寸是，凸凹模固定板图如下：图7-6凸凹模固定板图7.7.压边板设计要避免拉深其皱，要设计压边板，其跟凸模单面间隙设计的是0.10mm，跟凹模的间隙也是一样，压边圈材料，热处理硬度，高度选28mm，如下图所示：图7-7压边板图7.8.退料板设计设计退料板的目的是为了将所冲的工件脱离凹模，所以此零件应该安置在凹模内，与凹模型腔间隙配合，但是工件的底面有个浅拉深，这部分需要在工件拉深之后，最后对此部分进行拉深，所以底面的部分成型，实际上就是凸模端面和退料板端面的形状冲压形成的，所以，退料板的端面形状，其实就是工件底面拉深的凹模尺寸，压完后，上模采用刚性打料装置卸料，将所压成型的零件顶出凹模，使工件顺利脱离模具，退料板如下图所示：图7-8退料板图7.9.模柄的设计本次设计的是普通压入结构模柄，材料是，热处理硬度，参考，选取的是B型模柄。7.10.选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在200～240mm之间，查《模具设计指导》表5-7选用标准模架：12号中间导柱圆形标准模架ⅠGB/T2851.1—1990，模架参数如下：凹模周界：最小闭合高度：最大闭合高度：上模座数量1规格：下模座数量1规格：导柱数量2规格：，导套数量2规格：，导柱跟导套为标准件，根据实际需求做出选取，导柱导套是间隙配合.材料钢。调质硬度。本次模具闭合高度：第八章、冲孔翻孔模具结构与重要零件设计8.1.模具结构设计选用6号中间导柱圆形标准模架图8-1冲孔翻孔模具装配图这套模具，是两个工序的复合模，基本工序有，冲孔，翻孔，是在一个拉深工件的底面冲压，因此工件定位方式最为重要，本次模具前，整个工件已经拉深成型，因此可以采用已经拉深的形状实现，可以采用型腔中间定位，将工件扣在翻孔的凹模上冲压。冲压过程中，将工件放置在下模翻孔凹模上，然后上模开始下滑，冲压工程冲，冲孔与翻孔同步，冲压完成后，工件将在下模的弹簧和顶料板的作用下，顶出翻孔凹模，所冲孔的废料卡在上模的凸凹模里，在上模打料杆的作用下，顶出凸凹模，结构如上图所示。8.2.凸凹模设计凸凹模在复合模中，尤为重要，本次设计孔是圆形的，因此设计的凸凹模的结构也是圆形件，采用台阶与固定，与固定板过盈配合，材料Cr12MoV，淬火硬度58～62HRC，凸模总长度：=15+15+17.5=47.5mm式中：——凸模固定板厚度；15mm——卸料板厚度；15mm——附加长度，凸模进入凹模的深度和弹簧压缩的距离；10+7.5=17.5mm设计的凸模结构图如下图所示：图8-2翻孔凸凹模图8.3.凸凹模固定板设计固定板的作用主要是为了固定凸凹模，同时还要与上模板连接，连接方式采用螺钉和销钉，因此根据固定板外形尺寸，选择凸模固定板尺寸，图8-3凸凹模固定板图8.4.冲孔凸模设计翻孔之前要先冲预孔，在冲预孔的基础上才能实现翻孔，因此冲孔凸模在此模具里也是一个重要的零件，不能缺少，且凸模的尺寸决定了冲孔的尺寸，本次设计的孔的直径为φ8.5mm，此尺寸属于中等直径零件，采用台阶固定，将凸模设计成直筒结构，或者直接购买标准件，模具材料选择，热处理硬度达到，结构图如下图所示：图8-4凸凹模图8.5.翻孔凹模设计针对翻孔工序，必须得有翻孔凹模，根据工件形状及定位分析，翻孔凹模的外圆就是用于定位，所以外圆应该与工件间隙配合，中间设计翻孔的圆孔，确保外圆与内孔同心，才能保证所冲出来的工件内孔与外圆同心，内孔直径按前面计算的，直径应该是φ22.5mm，凹模高度尺寸要超过工件和固定板的高度之和，工件高度为21.5mm，固定板厚度为18mm，因此凹模高度要大于39.5mm，因此取值40.5mm。如下图所示：图8-5凹模图8.6.凹模固定板设计凹模设计在下模，所以凹模固定板，与下模板之间采用螺钉和销钉固定，中间型腔与凹模采用过盈配合，外形尺寸为φ100mm，因此设计的图形如下图所示：图8-6凹模固定板图8.7.卸料板设计设计卸料板的目的，首先是为了压住工件，冲压之前，要先压住工件，确保工件稳定后，才能冲孔翻孔，所以卸料板的作用也很重要，卸料板材料选择45#，经常与工件接触，最好要热处理，所以，热处理硬度达到HRC45-48,结构如下图所示：图8-7卸料板图8.8.选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在130～160mm之间，查《模具设计指导》表5-7选用标准模架：6号中间导柱圆形标准模架ⅠGB/T2851.1—1990，模架参数如下：凹模周界：最小闭合高度：最大闭合高度：上模座数量1规格：下模座数量1规格：导柱数量2规格：，导套数量2规格：，导柱跟导套为标准件，根据实际需求做出选取，导柱导套是间隙配合.材料钢。调质硬度。本次模具闭合高度：第九章、冲压设备的选择与校核9.1.压力设备选择压力机选取需要结合冲压力数值，保证压力机的公称压力超过冲压力，所以压力机选择依据，最为重要的是压力的大小，压力机的公称压力要大于所设计的模具计算出来的压力值，为了增大安全系数，所选择的压力机一般要超过所设计模具的压力的1.2倍以上，本次设计计算模具压力的1.2倍值如下：落料拉深模P=1.2×296.539=355.8468KN冲孔翻孔模P=1.2×54.825=65.79KN9.1.1.落料拉深工序选择落料拉深模具选择的压力机最小工程压力为355.8468KN，结合模具外形尺寸，模具闭合高度等参数，通过计算数值，本次初步选定的压力机为开式双柱可傾压力机，技术参数如下：公称压力：滑块行程：滑块行程次数：最大封闭高度：封闭高度调节量：滑块中心到工作台面的距离：立柱之间的距离：工作台端面尺寸：工作台垫板厚度：模柄孔尺寸：最大倾斜角：电机功率：9.1.2.冲孔翻孔工序选择落料拉深模具选择的压力机最小工程压力为65.79KN，结合模具外形尺寸，模具闭合高度等参数，通过计算数值，本次初步选定的压力机为开式双柱可傾压力机，技术参数如下：公称压力：滑块行程：滑块行程次数：最大封闭高度：封闭高度调节量：滑块中心到工作台面的距离：立柱之间的距离：工作台端面尺寸：工作台垫板厚度：模柄孔尺寸：最大倾斜角：电机功率：9.2.落料拉深工序冲压设备校核9.2.1.公称压力校核公称压力校核需确保公称压力要大于所计算的冲压力总数的1.1～1.3倍。一般取值1.2倍，本次模具选择的公称压力为400KN，大于本次设计模具所以需要的冲压力，因此公称压力校核是符合要求的。9.2.2.行程次数校核行程校核需要综合如下参数：1.工人工作方式，操作速度；2.弯曲变形过程限制行程次数；3.由于产品年产量比较大，所以行程次数要搞，才能满足批量要求，型压力机行程次数，可达到要求。9.2.3.滑块行程校核滑块行程为滑块上下动作最大极限尺寸，就是曲轴旋转到上限点，到下限点之间的最大距离。其数值是曲轴直径D。压力机的滑块行程,起决定性的参数有：1.要确保工件放入和取出工件方便，滑块行程距离一定要超过工件高度的两倍以上，。2.该件年产量比较大，所以要限制压力机的行程，目的是为了增加行程次数，以提高生产率。压力机型号为的滑块行程为10mm，远远超过工件高度的两倍，所以能满足零件的冲压。9.2.4.模具闭合高度校核①压力机闭合高度可使用连杆进行调整，主要有最大和最小闭合高度，本次压力机最大闭合高度，连杆调节量，则最小闭合高度；②模具的闭合高度，是指模具在工作时，滑块运动至最低点，滑块的下端面跟工作台垂直距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系本次设计的落料拉深模具，设计的图纸模具闭合高度，这套模具的闭合高度都不在这个压力机的可取值范围内，因此需要在模具下面增加垫板，确保模具总高度在此范围值内，才能满足需求。9.2.5.工作台面尺寸校核压力机工作台面尺寸需超过模具尺寸，并且要大。压力机工作台端面尺寸（长宽）为450mm300mm。那么，根据这个工作台尺寸计算，所设计的模具外形尺寸（长宽）不能超过350mm300mm，而本次设计模架外形尺寸，长宽是380mm270mm，很接近350mm300mm，所以能满足要求。9.3.冲孔翻孔工序冲压设备校核9.3.1.公称压力校核公称压力校核需确保公称压力要大于所计算的冲压力总数的1.1～1.3倍。一般取值1.2倍，本次模具选择的公称压力为100KN，大于本次设计模具所以需要的冲压力，因此公称压力校核是符合要求的。9.3.2.行程次数校核行程校核需要综合如下参数：1.工人工作方式，操作速度；2.弯曲变形过程限制行程次数；3.由于产品年产量比较大，所以行程次数要搞，才能满足批量要求，型压力机行程次数，可达到要求。9.3.3.滑块行程校核滑块行程为滑块上下动作最大极限尺寸，就是曲轴旋转到上限点，到下限点之间的最大距离。其数值是曲轴直径D。压力机的滑块行程,起决定性的参数有：1.要确保工件放入和取出工件方便，滑块行程距离一定要超过工件高度的两倍以上，。2.该件年产量比较大，所以要限制压力机的行程，目的是为了增加行程次数，以提高生产率。压力机型号为的滑块行程为45mm，远远超过工件高度的两倍，所以能满足零件的冲压。9.3.4.模具闭合高度校核①压力机闭合高度可使用连杆进行调整，主要有最大和最小闭合高度，本次压力机最大闭合高度，连杆调节量，则最小闭合高度；②模具的闭合高度，是指模具在工作时，滑块运动至最低点，滑块的下端面跟工作台垂直距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系本次设计的落料拉深模具，设计的图纸模具闭合高度，这套模具的闭合高度在这个压力机的可取值范围内，因此所选的压力机符合要求。9.3.5.工作台面尺寸校核压力机工作台面尺寸需超过模具尺寸，并且要大。压力机工作台端面尺寸（长宽）为370mm240mm。那么，根据这个工作台尺寸计算，所设计的模具外形尺寸（长宽）不能超过270mm140mm，而本次设计模架外形尺寸，长宽是240mm160mm，很接近270mm140mm，所以能满足要求。第十章、模具的总装配对于复合模的装配工艺，其实方法都是一样的，具体如下（1）把组装上了凸模的固定板放在下模座上，按中心线打正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座上钻出锥窝，拆去凸模固定板，在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝，重新将凸模固定板置于下模座上并找正，用螺钉紧固，钻孔，打入销钉定位。（2）配钻卸料螺钉孔时，将卸料板套在已装入固定板的凹凸模上，在固定板与卸料板之间垫上适当高度的等高垫铁，并用平行夹头将其夹紧，按卸料板上螺孔位置在模座上钻锥窝，然后拆开，按锥窝钻孔。（3）在凹凸模固定板的弹簧孔中装入卸料弹簧，将卸料板套入凹凸模；用（1）中同样的方法配钻垫板和上模座上的螺钉孔，推杆孔，然后依次将垫片和卸料板、凹凸模、凹凸模固定板的组合部件装入上模座，用紧固螺钉固定，打入销钉定位。（4）在落料凹模上装入挡料销，将推件块装入落料凹模，并将推杆装入固定板上的推杆孔，用紧固螺钉将落料凹模与凸模固定板固定，钻孔，打入销钉定位。设计小结本次毕业设计让我系统地巩固