连接器外壳冲压模具设计及加工

课题名称：连接器外壳冲压模具设计及加工

摘要本次毕业设计是设计数据线连接器外壳冲裁弯曲模具。针对冲压工艺性，对于成型过程的单工序、复合工序和连续工序三种不同冲压工艺进行了综合分析比较。确定用落料和翻边两套模具完成工件的加工制作，对于工件加工过程做了工艺分析，给出了多种方案对比分析，从而确定最终方案。确定了模具的结构型式，推件装置、导向装置。对于外壳加工工程中落料冲裁力、翻边力、卸料力、推件力进行了计算，为压力机的选择提供了准确的依据。对冲裁的凸凹模和翻边的凸凹模工作部分的精度进行了精确的计算。对于两套模具的工作部分给出了详细的结构设计，如落料凸凹模、翻边凸凹模、、模架、模具的导向装置。对于落料翻边两套模具的工作过程给了详尽的阐述。本论文还具体分析了模具的主要零部件如卸料装置、翻边凸凹模、凸凹模的垫板等的设计与制造过程。关键词：冲压模具；单工序模；冲裁落料；翻边

目录TOC\o"1-3"\h\u10542一、绪论 绪论我国模具制造业简介模具是制造业中的重要的基础装备，大批量的工业产品的生产还用新产品的研发都离不开模具。冲压模具的设计、加工制造工艺技术，作为当今阶段模具制造加工技术中一项比较重要的内容，为我国国民经济的发张做出了重要的贡献。采用模具生成可以大大提高生产效率、降低制造成本。在我国，模具工业产业是朝阳产业，充满了升级于活力。目前，我国处于模具制造业高速发展的时代，其中冲压模具在设计、加工制造工艺和模具行业技术人才的能力方面都有了告诉的发展，但是我国模具行业于相仿发达国家相比还有着很大的差距。差距产生的原因于与人才的匮乏、标准化程度低有密切关系,因此培养适应国民经济发展需要的专门人才,提高模具标准化程度,将是促进冲压模具发展的有力措施。为适应冲压模具市场及与国际接轨的需要,我国冲压模具标准在2008年进行了较大范围的修订和制定,对不少标准中的数据进行了更改和调整,作为培养专门模具人才的教学用书也应进行及时的更新。我们生存的环境是一个高速工业化的世界，工业是没有办法离开模具的，也就是说，模具行业是工业领域内最重要的基础之一，是永久具有生命力的行业。当今，我国的工业进入了高速发展的时代，模具行业充满了机遇和挑战。冲压HYPERLINK"/view/19087.htm"\t"_blank"模具在制造业中的应有非常广泛，它几乎涵盖了制造业的每一个方面，上至航空航天、下至航海，石油钻探、煤矿开采都与模具行业有着紧密的联系。冲压工艺应用的主要领域有：1、信息技术行业的金属配件的冲压；2、汽车等行业钣金覆盖件、零部件类冲压；3、电子元器件冲压；4、生活日用品冲压；5、家用电器外壳、手机外壳部件冲压；6、航空及航天工业、国防工业。国内外模具工业现状及发展趋势我国模具工业的现状目前我国的模具行业在产品结构、技术构成还有进出口产业结构方面都不是十分合理，我国模具企业有一大部分是大而全、小而全的自己生产自己组装的车间形式，而国外的模具企业大多数是小而精的形式，我国模具行业大多数生产科技含量较低的的中低档模具，而科技含量较高的高档模具大多数还依赖进口。模具生产水平和工艺水平还是较低，模具的精度较低，型腔的表面结构还比较粗糙，模具的寿命较短，模具机构大复杂性还较差。我国模具行业科技人员的水平和能力较低，他们不太重视模具的开发，在模具上创造的人均产值比较低，远远低于西方发达国家。我国模具行业对于标准件和标准模块的使用率还比较低。大量标准件和标准模块的使用有利于减低模具的成本，西方国家的模具标准件使用率达到70%以上，而我国的这方面接近45%左右。改革开放以后，我国的模具行业处在一个高速发展的阶段，我国模具企业也在不断大量的涌出，除了一部分国有的专业模具企业以外，独资、合资、融资和股份制等不同机制的模具企业也得到了高速的发展。我们要想使我国的模具行业迎来真正的春天，其中重中之重是提高质量和创新产品的开发能力，并且控制成本，将会成为这个行业的立足之本；模具产业已经成为整个工业链条中必不可少的基础要素，也是衡量一个国家工业能力的一把标尺。目前国际模具制造业的竞争日益激烈，经过我国模具工程技术人员和管理人员的不断努力，我国模具行业取得了快速的发展，许多企业和科研院所建立了许多模具设计制造研究中心，然而在模具结构设计和模具制造工业及其模具材料研发方面仍与西方发达国家存在着较大的差距，这些差距主要体现在：（1）模具使用寿命较短，材料的利用率较低由于设计技术和加工工艺导致模具失效占很大比例，另外材料热处理操作失误导致模具失效也占很大比例，模具结构不合理，材料选择失误导致材料寿命低也占很大比例，使用的加工工业不合理也是导致模具寿命较低的重要原因。（2）许多模具基础条件、基础理论研究不成熟不完善模具生产的上下游配套设施、技术不够完善，例如用于制造模具的材料质量不够稳定，在使用这些材料之前缺乏基础的实验研究，缺乏材料性能基础数据的实验数据，材料的种类不够丰富。一些用于要求较高的模具生产的高性能材料还依赖进口。用于生产冲压模具的许多技术还不够成熟，仅仅停留在摸索阶段。模具的精密制造，内应力消除和模具的防腐蚀技术距离商品化产业化还有很长的路要走。（3）配套设备不完善，制造精度较低冲压模具的设计制造制造涉及到多学科交叉领域，模具制造设备的生产同样需要配套的制造设备，而目前我国专门从事模具制造设备的企业较少，设计研发制造设备投入资源还不够大，不足以满足模具制造设备的要求（4）制造业中模具的使用率较低标准化程度较低西方发达国家在汽车制造业使用占用率大概为70%-80%，二我国的覆盖率仅仅在45%左右，距离国际标准仍有较大的提升空间。在设计模具时，新技术新方法的使用比例还比较低，三维软件、模具设计专用软件还不够普及，CAD\CAM\CAE技术还不能够被大多数模具技术人员掌握。在模具中，严重缺乏大型的、复杂的、长寿命的模具，还有与之配套的制造装备和工艺设备。我国模具制造业未来的发展方向我国是冲压制品加工的大国（2017年，仅汽车、空调和冰箱的冲压件消耗的钢材就超过九百万吨，占全国消耗钢材的1/8以上，约占全国冷轧板材的75％，足以见得我国的冲压行业有很大的市场需求和商机，发展前景广阔十分。虽然我国的模具工业和技术在过去的几十年得到了高速发展，但未来的一段时期内，我国模具工业和技术主要发展方向为：（1）模具的加工以高精密数控机床为主数控机床的使用可以大大提高模具制造的生产率，而且上产出来的模具产品精度高表面光洁度好，有利于制品的质量提高。对于多轴联动的数控机床可以连续加工，大大减轻了劳动者的劳动强度和提供生产效率。（2）模具三维扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的制造周期，有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、家电、摩托车等行业得到成功应用，相信在“十三五”期间将发挥更大的作用。（3）设计与制造的一体化采用CAD\CAM\CAE技术先进的数控加工制造机床，从而实现CIMS，以缩短模具的制造周期，保证模具制造质量，提高行业竞争力。CAD\CAM技术是模具生产自动化的关键环节，是保障模具生产效率和质量的重要技术手段，随着计算机技术的不断发展，专家系统和人工智能的不断提高，模具设计制造的一体化程度将会越来越高。（4）模具设计软件的应用模具设计过程中三维软件和专用软件的应用使得模具设计越来越方便，智能化程度越来越高。睡着UGpro/E、等三维软件的应用使得模具行业的水平大大提高。数字化设计、数字化装配可以让我们直观的看到加工后的模具结构形状，运动仿真可以得到模具的运动，并且可以模拟模具的生产过程，避免干涉现象的发生。5.模具的结构将更加复杂，制品生产的成本将进一步降低将来模具制造将来的发展方向将会向着提高冲压工艺的复杂程度同时减小工序的方向发展，多工位级进模、连续模、并模、一模多件将会应用越来越广泛。国外模具行业的发展概述西方欧美等工业发达国家的模具工业起步较早拥有比较先进的设计制造技术及管理经验非常值得国内的模具行业学习借鉴。在欧美许多模具企业将高新技术应用于模具的设计只在，主要表现在：（1）广泛采用高效、精密、专用的成套设备，大大缩短了模具加工制造周期。（2）从事模具行业的人员基本素质较高，一专多能，一人多职，整个企业精益生产。（3）快速成型方面多采用多轴联动加工，加工中心，柔性体统、自动加工系统、柔性系统等先进设备在模具加工制造中应用广泛。（4）模具检测精密化、智能化精细的复杂的模具检测设备应用日益广泛。三坐标测量仪、扫描仪具有数字化扫描功能，有利于复杂曲面的快速生成，逆向扫描成为一种重要的模具三维信息的获得手段。（5）新的理念和模式在模具制造工业中应用越来越多模具加工过程控制的智能化、模具功能发展的多元化、将先进技术不断应用与模具的制造业中是西方发达国家的特征之一。本设计研究目的意义本设计研究的主要内容（1）零件形成过程的冲压工艺分析首先对连接器的外壳结构进行分析，在此基础研究零件的加工工艺方案，确定加工工艺路线，针对落料翻边工序中所需要的各种力进行精确的计算。（2）针对两套模具（落料模、翻边模）的机构和各组成零件的结构形状设计包括工作落料和翻边弯曲凸凹模具的设计、凸凹模固定板的设计、导套的设计、冲压过程中的定位设计、工件卸料与推件装置设计等；（3）运用二维和三维计算机辅助软件设计冲压模具。本课题研究的主要目的本课题要求对给定零件进行结构分析，根据零件的结构特点和制造材料、生产纲领等加工工艺分心，最后确定设计落料、翻边成形两套单工序模具。首先工作落料和翻边弯曲凸凹模具的设计、凸凹模固定板的设计、导套的设计、冲压过程中的定位设计、工件卸料与推件装置设计等。本次毕业设计是在学完基础理论、专业基础课和专业课、在参加完生产实习之后的一个重要环节，是运用所学的基础知识和专业知识的一次全面性、综合性设计环节，其目的有以下几个方面：（1）树立正确的设计思想在设计中理论联系实际，从实际出发解决设计问题，力求设计合理、实用、经济。（2）进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练通过设计训练，是自己掌握模具冲压工艺、模具设计、模具加工制造、采用先进模具设计理念，掌握冲压工艺常用的加工法法和及工艺规程，独立的解决在模具设计知道过程中出现的各种问题，培养自己分析问题解决问题的能力，使自己具备初步的模具设计模具制造能力，为今后参加工作从事模具相关工作打下基础。（3）训练查阅相关手册、图册、技术文献和技术资料。（4）通过本次毕业设计培养自己严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度。在设计中任何一个微小的错误都会在生产中体现出来，为了不给生产造成损失必须培养自己认真负责的工作态度和工作作风。连接器外壳加工的工艺分析设计题目内容及技术要求设计题目：连接器外壳合冲压模具设计及加工，零件如图2-1所示。技术要求：1.材料：SPCC；2.厚度：0.2mm；3.冲压件零件图如2-2所示。图2-1零件三维图图2-2连接器二维零件图冲压工艺分析好的冲压件需要一套好的冲压模具，同时还得有一套合理、完整的工艺方案，才能保证工件的表面粗糙度，工件精度，避免一些不必要的浪费和缺陷。了解了冲压工艺成型具有操作方便、高效、易于实现自动化和机械化，质量稳定，具有互换性，可加工薄壁、质量轻、刚度好、结构复杂零件，低能耗、低能、材料成本低[2]。缺点是用于加工工件的模具本身生产制造周期较长、加工精度高、技术要求高、生产成本高，加工过程如图2-3所示。 毛胚件落料弯曲成品图2-3连接器壳体加工流程图根据连接器的结构形状特点，加工外壳，根据对零件的结构特点和材料及生产数量分析，最终决定采用2个工序来完成的。首先对条料进行落料得到工件展开坯料，然后在落料件的基础上对零件进行翻边。根据对连接器外壳加工过程的分析，有以下的方案可进行冷冲压模具设计：方案一：先采用单工序模进行落料，然后采用单工序模进行翻边及局部压形。方案二：先采用单工序模进行落料，然后采用复合模进行弯曲、压凸包。方案三：级进模进行落料、翻边。由于方案一采用这种工艺方法须两套模具，彼此工序之间需要重新定位同心度不容易保证，浪费模具材料且成产效率低；单工序模是指只有一个工位，只完成一道工序的冲模，它可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等，这一工程打完了之后，需要人工或用机械手把产品从模具里面取出来，然后放到下一站的模具里面继续生产，直到模具的最后一个工序打完，整个产品才算完成。采用该方案的落料弯曲两套模具本身加工制造难度低、生产成本低。但是在实现工件的落料和翻边两套工序时，自动化程度较低，需要大量的认为干预，人工成本较高，且产品的质量得不到保证。对于方案二，根据工件结构特点，采用复合模一次完成落料、翻边、压凸起工序，不容易实现，但是先落料，然后采用复合模进行翻边、压凸起，易于实现，能大大提高生产率，操作方便、安全、效率高、冲出制件质量较好。从工件图上看，该工件形状复杂且近似左右对称。方案三采用连续模在一副模具的不同工位上，可以完成多种不通性质的冲压工序，例如冲孔、落料、冲窄槽、压包、压弯、压筋、翻孔、翻边、镦压、拉深、叠压、切边、压铆、攻螺纹等，对一些看起来较复杂难以冲压加工的零件，可采取“化繁为简”的方法冲制。缺点是连续模设计需要投入大量的时间经历，而且制造成本都很高，并且要求设计者具有较高的理论、实践能力。综合以上分析，本次设计采用方案一。落料、翻边工序冲裁生产连接器毛坯1.首先通过冲裁落料生产用于翻边成连接器的毛坯用于翻边成连接器的毛坯的生产可以通过落料得到，根据实际连接器的结构形状圆角半径计算出连接器的展开图，然后依据展开图设计落料凸模和凹模，通过凸凹模刃口的相对运动产生合格的落料件。2.提高翻边毛坯件断面质量的措施前期落料所得到的毛坯的断面上塌角、毛面、毛刺和光面四个部分在整个断面上所占的比例不是一成不变的，这其中光面所占比例多少，对冲裁件断面质量的高低起着决定因素。即使同种材料而言，此四个部分的比例又会随材料的厚度、凸凹模间隙、冲裁刃口锐钝、模具结构和冲裁速度等各种冲裁因素的不同而相应改变。通过上述分析可知，想要提高冲裁件的断面质量，就要增大光面的宽度，缩小塌角和毛刺高度，并减小冲裁件翘曲。翻边弯曲成连接器外壳的工艺分析将板料、棒料、管料、型材沿弯曲线弯曲成具有一定形状和尺寸的弯曲制件的冷冲压工序称为弯曲，弯曲是板料冷冲压成形中常见的加工方法之一,应用相当广泛，生产中,弯曲件的形状很多,如V形件、U形件、形件、O形件等,V形件的弯曲是板料弯曲中最基本的一种。弯曲时所使用的模具称为弯曲模。提高弯曲件质量主要措施1.弯裂与最小相对弯曲半径在保证自由弯曲坯料最外层纤维层不发生破裂的前提下，所能得到的弯曲件表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值，称为最小相对弯曲半径，防止弯裂的措施有退火、加热弯曲、消除冲裁毛刺、两次弯曲（先加大弯曲半径，退火后再按工件要求的小半径弯曲），校正弯曲、对较厚材料的开槽弯曲[7]。连接器在翻边的垂直和水平连接处有弯曲圆角，此处圆角的值要合理设置，避免发生开裂现象，但同时也不能使圆角半径太大影响工件自身结构形状。2.控制回弹根据连接器外壳的结构特点分析可知，前半部分是翻版，后半部分用于压紧数据线的部分是通过弯曲实现的，由于弯曲后该部分结构呈圆弧形，这南面会产生回弹，进行该部分弯曲结构设计是可以采用减小半径的措施为工件的回弹留出余量，使其在弯曲后由于自身的弹性形变恢复到预先设计的半径上。本章小结本章主要介绍了对工件成型工艺进行分析，首先设计出三种方案进行对比，选用较好的方案对工件进行设计加工对加工工件的两个主要成型工艺进行分析。对成型过程中易产生的问题和解决方案进行分析。工艺设计、力的计算和压力机选择工艺性分析图3-1为连接器外壳零件图，该零件的材料为SPCC，其厚度t=0.2mm,材料力学性能,，产量为大批量生产。图3-1连接器二维零件图连接器外壳结构相对复杂，首先应先落料，然后进行翻边。虽然工件结构复杂，但是该工件为薄壁壳体，并且由于结构上左右近似对称，适合翻边弯曲，工件弯曲半径r=0.5mm,由表3-2(垂直于纤维)查得rmin=0.5t=0.5×0.2=0.1mm,即能一次弯曲成型[5]。根据零件图可知该连接器弯曲直边高度为h,板材两倍的厚度为0.4，由于直边高度大于板材两倍厚度，用翻边工艺比较合适。冲压件生产选用材料SPCC，SPCC为优质碳素结构钢，是常用的冲压材料，而塑性、韧性极高，制品外观、尺寸精度较好，广泛应用于汽车、家电、航空等设备行业。经过综合分析可知，该工件的翻边工艺性良好，适合进行翻边加工。零件加工工艺方案的拟定零件的毛坯展开如图(3-2)所示，下一笔用于翻边毛坯的长度为连接器成品零件两个直边长度加上水平直边长度还有两个圆角半径的和，最终确定毛坯件的长度稳15mm。图3-2连接器的毛坯展开图各种力的计算该零件的基本冲压工序为落料、翻边，由于是大批量生产，根据根据第二章工艺分析结果，先落料，然后同时进行弯曲和翻边，故需要设计出落料、翻边模具两套模具。1.落料冲裁力冲裁模设计时，为了合理的设计模具及选用设备，对冲裁力需要准确计算，然后根据各力的和来选用压力机。首先计算落料所需的冲裁力，由（3-1）计算得：（3-1）式中——落料冲裁力（N）；——落料冲裁周边长度（mm）；——落料材料厚度（mm）；——材料抗剪强度（MPa）；——综合修正系数。考虑到综合工况，此处K值取1.3。冲裁力为：2.翻边力取，由式（3-2），工件前部分翻边力：（3-2）=1498N式中——翻边力（N）；——翻边长度（mm）；——翻边材料厚度（mm）；——材料的抗拉强度（MPa）；计算结果：工件的尾部可以看做V型弯曲计算结果：故总弯曲力3.卸料力按式(3-3)求得：（3-3）式中——卸料力（N）；——卸料系数；——冲裁力（N）；=0.05；=8478计算结果：（N）4.推件力按式（3-4）得：（3-4）计算结果：压力机公称压力1.落料公称压力2.弯曲公称压力整个冲压过程中只要满足拉深所需力即可，所以，按式（3-4）得：代入弯曲力、推件力、卸料力得：F=4386.62N=4.387KN3.3落料模具压力中心的确定由于工件有落料、翻边两套模具，每套模具的必须精确的确定压力中心，使压力中心与压力机模柄的轴线重合，并且要与压力机曲柄滑块的中心线向重合，以便使落料和弯曲平稳，减少导柱导套的磨损，这样可以提高两套模具的使用寿命，并且可以保护压力机。由于展开后是近似左右对称零件，确定其压力中心的方法可以采用“理论力学”中确定物体重心的方法。即各分力对某轴的力矩大代数和等于各分力的合力对该轴的力矩，即合力矩定理。如图（3-3）所示。b)图3-3零件展开图另外可以采用AutoCAD软件来确定工件的压力中心。首先利用Pedit名利将该工件轮廓编辑成多义线，再以该多义线向两边偏移微小距离，形成封闭环。将该封闭环利用Region命令编辑成面域，利用Massprop命令求出面域质心。从上图的计算结果可知该工件的之心为横坐标-0.1377，纵坐10.9909，即在铅锤中心线偏0.1377，从底部向上10.9909的位置。凹模的中心，下模座的中心和浮动模柄的中心应在一条直线上。冲压设备的选择本次设计冲裁落料和弯曲两套工序选择的压力机相同。由于冲裁件有弯曲过程，所以选择压力机时需要考虑压力机的开模高度。本工件加工时所需的开模高度需大于等于220mm，所以选择公称压力为131.5（KN）J23—31.5开式压力机，其有关技术参数为图表（3-1）得；表3-1冲应设备的选择公称压力/KN315滑块固定行程/mm25最大装模高度/mm120滑块调节量/mm25工作台尺寸/mm160×250导向装置中心线距离（不小于）/mm125打杆直径尺寸（直径×深度）/mmФ25×40下模座厚度/mm30模具结构型式确定模具结构型式的确定是一项关键的内容。本次毕业设计设计了两套模具，每套模具结构形式的确定直接影响到连接器壳体的生产效率和成本，也决定这连接器最终成品的尺寸精度还有两套模具的使用期限。通过对单工序模、级进模和复合模冲模特征的比较，最终确定两套模具都采用正装单工序模。在正装式落料模具中，冲裁后工件直接由凹模下落下，不必采用推件装置。对于翻边模具，翻边后工件会停留在凹模上，考虑到工件全部的尺寸精度要求，故翻边模具采用典型的打杆方式将工件从凹模上推出。对于中小型、单级、中等精度的工件，采用滑动导向后置导柱模架，见表（3-2）比较。表3-2单工序模、复合模和连续模的比较[6]项目单工序模级进模复合模尺寸精度比较低大多数IT11级以下较高，IT9级以上工件的形位公差工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差可能会较大工件不太平整，有时需校平，同轴度、对称度及位移度误差较大工件较平整，同轴度、对称度及位置度误差较小冲压生产率较低，冲压设备一次行程内只能完成一个工序最高，冲压设备在一次行程内能完成多个工序较高，冲压设备一次行程内可完成多个工序可以实现加工机械化、自动化的可能性比较容易，尤其适合于在大多数冲床上实现自动化较易，尤其适应于单机上实现自动化比较难，工件与废料排除较困难，只能在单机上实现部分机械化操作安全性安全性较差比较安全安全性较差应用通用性最好，适于中、小批量生产和大型件的大量生产通用性较差，适合于结构简单，尺寸不大，尺寸精度要求不高工件的大批量生产通用性较差，适于形状复杂、尺寸稍小、精度要求较高零件的大批量生产表3-2复合模正装和倒装比较[6]序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出操作方便，能装自动拔料装置，既能提高生产效率，又能保证生产安全。孔的废料通过凹凸模的孔往下漏3废料不会在凹凸模孔内聚集，每次由打棒打出，可较少孔内废料的涨力，有利于凹凸模减小最小壁厚废料在凹凸模孔内聚集，凹凸模要求有较大的壁厚以增加强度本章小结1.通过结构分析和材料、生产数量来确定翻边能否可行；2.对冲裁模设计时，为了合理的设计模具及选用设备，对冲裁力需要准确计算，然后根据各力的和来选用压力机。3.由于工件有落料、翻边两套模具，每套模具的必须精确的确定压力中心，使压力中心与压力机模柄的轴线重合，并且要与压力机曲柄滑块的中心线向重合，以便使落料和弯曲平稳，减少导柱导套的磨损，这样可以提高两套模具的使用寿命，并且可以保护压力机。4.翻边过程结束时，工件会留在凸模上谁凸模一起回程，此时采用传统的打杆装置将工件从凸模中推出。模具主要工作部分尺寸计算冲裁工作部分尺寸计算落料凸凹模具间隙值的确定凸凹模之间的间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度、模具的寿命及冲裁力等有较大的影响，所以必须合理选择间隙，本次设计采用经验查表来确定查参考文献P47表（3-7）冲裁模初始双边间隙Z值。由于材料为SPCC，相当有中等硬钢，厚度t=0.2mm，可知Zmin=0.012，Zmax=0.016。图（4-1）冲裁模间隙图4-1冲裁模间隙冲裁件的排样设计根据工件的结构特点，本着充分利用材料降低成本的原则，本次设计排样如图（4-2）。只要定位准确可靠，一次冲压落料可以生产两个毛坯件，并且材料的利用率极高。图4-2排样图落料时，手动推动条料，由于有导料销和定料销的存在，可以精确定位前部有定位销限位，因此冲压一次可以产生两个工件，这有助于提高生产率。冲裁凸、凹模精度计算模具工作刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的最重要因素，凸模和凹模的合理间隙值也需要靠模具刃口尺寸精度及其公差来保证。由于凸、凹模之间间隙的存在，冲出的工件都具一定的有锥度，工件的小端尺寸近似等于凸模尺寸。因此在测量和使用过程中，工件是以小端的尺寸作为尺寸基准。冲压件的精度为IT13。已经得出Zmin=0.012，Zmax=0.016。查表得凸凹模的制造公差为：=0.02mm，=0.02mm。校核由4-1计算公式得=0.03mm，=0.04mm。（4-1）不满足4-2计算公式得（4-2）所以：==0.012mm；（4-3）=0.018mm。（4-4）落料凸模和凹模具体的结构尺寸可以依据工件的结构形状进行。翻边工作部分尺寸计算弯曲凹模圆角半径翻边模设计时必须合理的选用凹模的圆角半径。本次设计假如翻边凹模的圆角半径太小，连接器壳体毛坯进入凹模时，会受到较大的径向拉力，会使壳体成品件产生断裂等缺陷；假如凹模圆角半径过大，则翻边面积减小将导致悬空面积增大，容易起皱。根据表3-14凹模口的圆角半径可知[5]，当t≤1时，rd=3mm。翻边凸模圆角半径凸模圆角半径的大小，对翻边弯曲影响也很大。假如过小，处弯曲变形程度将会很大，危险断面受拉力增大，其结果是制件易局部变薄；若过大，翻边凸模与毛坯接触面变小，导致底部易变薄。当翻边弯曲件相对圆角半径r/t>(5～8)时，由回弹半径决定；当(5～8)>r/t>rmin时，一般取rp=r；当r/t<rmin时，取rp≥rmin弯曲后通过整形工序使工件r达到要求。本设计=0.5mm。翻边模间隙翻边凸凹模之间的间隙的大小对翻边力、翻边件的质量、翻边模的寿命都有影响。当二者的间隙Z小时，得到的翻边零件侧壁平而且表面光洁度较好，弯曲件质量较好、精度较高。具有压边圈模具的间隙,查表确定，当材料厚度t<0.5时且B>2B材料弯曲高度，H直边高度）得单边间隙Z=0.22mm翻边凸、凹模工作部分尺寸计算1.翻边凸模尺寸由公式（4-5）得：（4-5）如工件的公差在IT13以上，凸模的制造公差为IT6～IT8级；若工件公差在IT14级以下，则凸模的制造公差为IT10级。这里取IT7级。式中——翻边凸模基本尺寸（mm）；——翻边件的最小极限尺寸（mm）；——翻边工件的公差（mm）；——翻边凸模的制造公差（mm），按IT7～IT9级确定；——翻边凸模的双侧间隙（mm）。本次设计=11.6，=11.6，当取IT7时=0.3，=0.027mm计算结果：2.翻边凹模尺寸由公式（5-6）得：（4-6）式中——翻边凹模基本尺寸（mm）；——翻边凸模的双边间隙（mm）；——翻边凹模的制造公差（mm）；按IT7～IT9级确定；计算结果：本章小结本章主要介绍对翻边工作部分尺寸计算（主要针对翻边凹模圆角半径、翻边凸模圆角半径、翻边模间隙、凸、凹模工作部分尺寸计算）对压凸起进行了经验设计。模具各零部件的设计落料凸模和凹模的设计由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；落料凸模的结构如图（5-1）所示。图5-1落料凸模为了提高翻边凸模的强度，本次设计采用了了在较大的长40、宽20.5、高42的基体上加工出高度为8mm的凸模，这样可以防止凸模纵向失稳和折断，凸模的底部加工左右两条方槽，为了便于将凸模固定在凸模固定板上。落料凹模的设计采取了整体式凹模，具有结构简单，强度好，便于加工，适用于冲压中小型冲压件及精度要求比较高的模具。缺点是在使用中一旦凹模刃口局部磨损、损坏就得进行整体更换，同时由于凹模的其他不工作部分也采用模具钢加工制造，因此制造成本较高。凹模的机构如图，上面不仅有固定孔，也加工有挡料销和导料销的安装孔。图5-2落料凹模板翻边凸模与导向装置的设计1.凸模的设计本设计中工件中间的翻边凸模的尺寸如图（5-3）所示。依据工件的结构形状设计出凸模的主体结构，同时为了便于固定凸模，凸模下部分加工出凸起。图5-3翻边凸模2.翻边导向装置的设计在翻边机工过程中，翻边凸模和翻边凹模的合模和分模，是由导向装置来完成的。导向装置主要由导柱和导套组成。本套模具采用导柱导套后置式。导柱导套不仅仅起到导向作用，在翻边的过程中，还起到精确定位的作用，因此要求导柱和导套之间的间隙必须均匀，精度要高，并且二者的刚度要好，不会由于自身的形变给产品带来制造缺陷，本套模具采用过定位导向。导套的尺寸如图（5-4）所示，导柱的尺寸如图（5-5）所示。导向装置决定这模具运动方向,由于导柱导套起着精密定位作用,因此对其要求精度高,并且要求导向刚度好等,常采用过定位导向。图5-4导套图5-5导柱翻边凸模垫板与推出装置的设计1.凸模垫板的设计。设计弯曲模具时，工件之间的翻边力会传递给凸模和凹模，若直接通过凸模凹模传递给模具模座的话，可能将上下模座被压出凹陷而损坏上下模座。本次设计，上模座由于有模柄结构，需要局部被掏空，为了提高上模座的强度，需要在凸模模座之间增加凸模垫板，改善上模座受力情况。同理在弯曲凹模和下模座之间也需要增加凹模垫板。垫板的厚度不需要太厚，材料为碳素结构钢，一般选用45号钢。凸凹模垫板的作用是直接承受和扩散凸凹模传递的压力，以减小模座承受的单位压力，可以防止模座被压出陷痕而损坏。另外，当利用压力机的打杆推件时，由于上模座局部被挖空，也需要采用垫板来支撑来提高整体强度。垫板整体上与固定板相似，厚度略薄。材料采用45号钢。凸模垫板的厚度取15mm，长＝125mm，宽100mm。图5-6上垫板2.翻边推出件装置的设计本设计翻边套模具采用刚性推件装置，刚性推件装置的推件力较大、工作安全可靠，因此应用十分广泛，不但用于正装式中冲模中的卸料或推出废料，而且用于倒装式冲模中的推件，尤其针对冲裁板料较厚的冲压模具，比较适合用这种推件装置。打杆直径为15mm，长度为190mm推板长为125mm，宽为100mm，厚度为10mm顶杆直径为8mm，长度为54mm弯曲模架与模柄的选取1.选用滑动导向后侧导柱模架，标准模架参数如表（5-7）所示。表5-7标准模架参数上模座数量1170×140下模座数量1170×140左侧导柱数量132×108右侧导柱数量132×108左侧导套数量132×53×50右侧导套数量132×53×50上垫板数量1125×100×10翻边凹模固定板数量1125×100×20翻边凹模数量1125×100×252.弯曲模具模柄的选取对于本套弯曲模具而言，模柄的左右是传递压力机的压力给凸模，从而提供翻边所需要的力，模柄需要一直使用，因此必须具有一定的强度。本模具选取直径=60mm的凸缘式模柄，结构形式如图5-8所示。其中模柄的材料为Q235，热处理42—48HRC。图5-8模柄校核翻边模具闭合高度本次毕业设计的弯曲模具，他的整体结构尺寸必须与压力机保持一致，在上下模合模分模时，模具的闭合高度必须小于压力机的总体装模高度。另外，翻边模的总体尺寸必须与压力机的工作台保持一致，或者可以小于其尺寸。弯曲模总体结构尺寸必须与所选择的压力机相适应，也就是说模具的总体平面尺寸必须与压力机工作台或垫板尺寸尺寸相适应；也要和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭（闭合）高度应适应于压力机的装模高度或封闭高度。通常模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上、下模座之间的距离。闭合高度应服从于压力机的装模高度，即需满足如下要求:式中、－压力机自身的最大和最小装模高度；－模具的闭合高度。翻边模连接件与紧固件以及材料的选取上模座与模柄固定板的固定选用M12100的内六角螺钉，支座与挤边凸模的固定选用M1280的内六角螺钉，垫板与卸料凹模的固定选用M855的内六角螺钉，支座与下模板的固定选用M865的内六角螺钉，上模部分定位销选用公称直径＝12mm、长度＝140mm的B型圆柱销，下模部分定位销选用公称直径＝8mm、长度＝75mm的B型圆柱销。由于本次工件从毛坯到成品要经过翻边。翻边时凸模和凹模刃口在工作过程中常受到强烈的摩擦和剧烈的冲击,因此要求材料具有较高的力学性能，这样凸模凹模才有较高的耐磨性，较强的抗疲劳弯曲强度、较长的寿命，同时有考虑到连接器壳体的厚度不算太厚因此：翻边凸模、翻边凹模采用T10A。翻边凸模垫板、卸料板和垫板均采用45钢。总装配图1.落料模具装配图整个连接器毛坯件落料的加工过程简介：（1）落料模具装配图整个连接器毛坯件落料的加工过程开模后，条料手动送入，通过导料销和挡料销将条料限位，动模具沿导套向下运动，凸模将调料压人凹模并继续下行，使冲裁下的工件直接从凸模下落下，聚氨酯块能起到一定的限位作用。开模时，凸模上行，聚氨酯块提供一定的上行力，挡料板阻挡住条料上行，凸模复原后，继续送料，凸模下行完成下一次冲裁落料。图5-8落料模具结构图1.下模座2.内六角螺钉3.下垫板4.凹模板5.挡料销6.卸料板7.落料凸模8.导柱9.导套10.限位螺钉11.模柄12.内六角螺钉13.上模座14.销钉15.上垫板16.凸模固定板17.聚氨酯块18.导料销19.圆柱销模具的运动过程：开模后，将落料件放到凸模上，导料销定料销起到限位的作用，动模向下运动，通过弯曲凸模、凹模使工件弯曲成型，打杆也参与弯曲成型，开模时，工件停留在凸模上，跟着凸模向上运动，通过打杆、推板、推杆将工件推出。5-9翻边模具总体结构1.下模座2.内六角螺钉3.凸模固定板4.挡料销5.导柱6.导套7.限位螺钉8.模柄9.打杆10.内六角螺钉11.上模座12.销钉13.上垫板14.凹模固定板15.凹模16.打板17.导料销18.销钉19.凸模本章小结本章主要对落料、弯曲两套模具各零部件的设计，对落料凸模的设计、落料凹模设计、翻边凸模的设计、翻边凹模的设计、翻边凸模固定板的设计、翻边凸模垫板的设计、压边圈的设计、翻边推件装置的设计、两套模具模架的选取、两套模具模柄的选取，对落料、翻边两套模具的闭合高度进行了教核、翻边模具连接件与紧固件的选取、翻边模具材料的选择。通过对落料和翻边各工作部分及其为之配套零件的设计和标准件常用选取综合设计出落料、翻边模具总装配图。模具主要零部件设计建模的总体思路与建模过程在设计过程中，数字实体特征的基本类型主要有以下：1.实体特征：组成实体模型的主要特征，与真实实物相似。三维建模的实体特征具有质量、体积和密度等物理参数，数字模型可以用来进行零部件数字化装配、运动学、力学仿真以及数控加工等后续处理；2.曲面特征：曲面定义了实体的外部形状，曲面可以是平的也可以是弯曲的。可以将设计完成的曲面进行实体化，从而获得实体特征；3.基准特征：基准特征是一种辅助特征，它包括基准点、基准线、基准面以及基准坐标系等。用于建立其他特征时作为辅助平面或者辅助线。不论三维实体模型的结构多么复杂的，他的基本建模过程主要包括以下步骤1.创建生成特征的二位草图；2.运用拉伸、旋转以及扫略、放样等方法创建基础实体特征；3.在先前创建的实体特征上创建圆角、倒角、孔等放置特征。翻边模具轴测图模具的三维视图如6-1所示图6-1翻边模具轴侧图1模柄2内六角螺钉3上垫板4凹模固定板5挡料销6凸模固定板7下模座8销钉9凸模10导柱1