毕业设计（论文）-工具扳手冲压工艺及级进模具设计

PAGEI便携式扳手冲压成型工艺及模具设计摘要在本次设计中，首先对便携式扳手产品的工艺特性进行了深入分析。从冲压成型技术角度审视工件，详细考虑了产品尺寸、精度需求以及原材料选择等多方面因素，提出了一系列冲裁方案，并最终确定了通过落料、冲孔这一组合工序来完成零件的加工，选择使用落料冲孔级进模具以实现高效的冲压加工。本文的目标是采用尽可能简单的模具和较少的工序，在保持适中的生产费用和较高加工效率的同时，确保生产出的零件质量上乘。此外，本文还进行了冲裁工艺的相关计算，并合理选择了压力机。对一些关键零件进行了详细的计算与设计，并最终完成了整套装配图和零件图的绘制。同时，将这些设计过程详细记录并整理成了说明书。通过这一系列严谨的研究步骤，确保所设计的便携式扳手级进模具能够满足实际生产需求，并显著提升生产效率。关键词：便携式扳手；级进模；工艺模具设计AbstractInthisdesign,anin-depthanalysiswasconductedontheprocesscharacteristicsofthewrenchproduct.Fromtheperspectiveofstampingformingtechnology,theworkpiecewasexamined,andvariousfactorssuchasproductsize,precisionrequirements,andrawmaterialselectionwerecarefullyconsidered.Aseriesofstampingschemeswereproposed,andthefinaldecisionwasmadetocompletethemachiningofthepartthroughacombinationofcuttingandpunchingprocesses.Thecuttingandpunchingprogressivediewaschosentoachieveefficientstampingprocessing.Thegoalofthisarticleistouseassimplemoldsandfewerprocessesaspossible,whilemaintainingmoderateproductioncostsandhighprocessingefficiency,toensurethequalityoftheproducedpartsissuperior.Inaddition,thisarticlealsoconductedrelevantcalculationsonthepunchingprocessandreasonablyselectedthepressmachine.Detailedcalculationsanddesignswerecarriedoutonsomekeycomponents,andtheentireassemblyandpartdrawingswereultimatelycompleted.Atthesametime,thesedesignprocesseswererecordedindetailandorganizedintoaninstructionmanual.Throughthisseriesofrigorousresearchsteps,itisensuredthatthedesignedwrenchprogressivemoldcanmeetactualproductionneedsandsignificantlyimproveproductionefficiency.Keywords:wrench;Progressivemold;Processmolddesign

目录TOC\o"1-3"\h\u84041绪论 1210601.1选题背景 1131751.2研究目的及意义 1295721.3国内研究现状分析 2317071.4国外研究现状分析 3284292冲压件工艺分析 4327082.1零件结构分析 486842.2材料分析 4176562.3尺寸精度分析 4276423冲裁方案的确定 61153.1冲裁工艺方案的确定 6145233.2冲裁工艺方法的选择 6143934模具总体结构的确定 7257124.1模具类型的选择 7134804.2送料方式的选择 716864.3定位方式的选择 7177914.4卸料、出件方式的选择 7136584.5导向方式的选择 7163715工艺参数计算 9127615.1排样方式的选择 916685.1.1排样及搭边值的计算 9110365.1.2材料利用率计算 10124085.2冲压力的计算 11302545.2.1总冲裁力的计算 11220455.2.2卸料力、推件力的计算 12194005.2.3总冲压力的计算 12287495.2.4初选压力机 12246716刃口尺寸计算 14278376.1冲裁间隙的确定 1445016.2刃口尺寸的计算及依据与法则 15261477主要零部件设计 18318487.1凹模设计 1897877.1.1凹模外形的确定 18106377.1.2凹模刃口结构形式的选择 1923457.1.3凹模精度与材料的确定 20107057.2凸模的设计 20217177.2.1凸模结构的确定 2026937.2.2凸模高度的确定 20276937.2.3凸模材料的确定 2126187.3卸料板的设计 21177807.3.1卸料板外型设计 21308027.3.2卸料板材料的选择 2210287.3.3卸料板整体精度的确定 22159287.4固定板的设计 22228347.5垫板的设计 23182347.6上下模座、模柄的选用 24115657.6.1上下模座的选用 24256957.6.2模柄的选用 25225537.7螺钉、销钉的选用 25296098冲压设备的校核与选定 26134898.1冲压设备的校核 2637448.2冲压设备的选用 2624877总结 2725125参考文献 2826701致谢 30

1绪论1.1选题背景模具是工业生产中的重要工艺装备，其设计水平直接影响到产品的质量、生产效率和成本。随着制造业的快速发展，模具行业在国民经济中的地位日益凸显。冲压模具的广泛应用：冲压模具是模具行业中的重要分支，广泛应用于汽车、电子、家电、航空航天等领域。通过冲压模具，可以高效地生产出各种形状复杂、精度高的零部件。当前市场对高质量、高精度、高效率的冲压模具需求日益增加。同时，随着工业4.0和智能制造的推进，冲压模具设计也朝着智能化、自动化方向发展。扳手作为一种常用的工具，具有多种类型和规格。不同类型的扳手在结构、尺寸、材料等方面存在差异，因此对冲压模具的设计也提出了不同的要求。扳手作为工具类产品，其质量直接影响到使用效果和安全性。因此，在冲压模具设计中，需要严格控制模具的精度和表面质量，以确保生产出高质量的扳手产品。生产效率与成本：随着市场竞争的加剧，提高生产效率和降低成本成为企业关注的焦点。通过优化冲压模具设计，可以缩短生产周期、降低生产成本，从而提高企业的市场竞争力。1.2国内研究现状分析国内冲压模具产业自改革开放以来，特别是90年代末之后，我国冲压模具工业的发展得到了长足的进步，近几年来，我国轿车市场发展十分迅猛，2002年在轿车销售超过100万辆的基础上，2003年则向200万辆大关迈进，达到了197万辆[3]。然而，在轿车热迅速升温的同时，不得不尴尬地面对这样的现实——市场上热销的绝大多数车型是直接从国外引进的。由于国内轿车覆盖件冲压模具设计制造能力从总体上看还比较薄弱，为了生产这些车型，各大汽车公司不得不耗资几亿、十几亿元采购海外冲压模具。与国外大汽车公司相比，由于生产规模比较小，这就造成单车均摊的模具成本远高于国外车，这也是造成国产车整车制造成本居高不下的主要原因之一[4]。因此我国政府对冲压模具工业和模具技术发展非常重视，特别是在改革开放以来，充分肯定了冲压模具工业和技术在制造业和国民经济中的重要基础地位。国家投入大量资金，已取得不少技术成果，大大缩短了我国与世界发达国家的技术差距。概括起来主要有以下几个方面：（1）我国冲压模具工业从基本上是以企业内部自产自配为主的、附属于产品生产的工装行业，发展成了有相当规模的，具有高技术行业特征的资金密集型、技术密集型装备制造产业[5]。（2）冲压模具的生产从主要以传统的、钳工师傅为主导的技艺型手工生产方式，进入到了普遍采用数字化、信息化设计生产技术的现代化工业生产的时代[6]。（3）我国冲压模具行业已从单一的公有制企业形式，发展成为以民营企业为主、多种所有制企业形式共存的新格局。（4）制造业的发展拉动了冲压模具工业的发展，模具业的发展给予制造业以有力的支撑。

现在，我国已成为制造业的大国，也是模具生产大国[8]。（5）冲压模具产品结构更趋合理。重点骨干模具企业队伍已经形成。一批企业的生产能力和技术水平有了大幅的提高。企业装备水平普遍提高，加工中心等数控机床、CAD／CAM技术普遍采用，CAE技术也逐渐被采用。现在国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产[10]。（6）企业研发，创新能力有所提高，新技术得到推广应用，为冲压模具制造配套服务的体系日趋完善，我国冲压模具工业体系基本完整。模具产业布局有所改善。但与发达国家相比，我国模具工业还有较大差距，主要是，我国还处于全球产业链分工的中低端，模具产品也处于中低档[11]。1.3国外研究现状分析国外，特别是欧洲和日韩等发达地区的冲压模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在；CAD/CAE/CAM/ERP的广泛使用，发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；高速切割、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力；速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产，模具产品专业化，市场定位准确；采用先进的管理信息系统，实现成化管理；工艺管理先进、标准化程度高。综上所述，我国冲压模具产业相较于发达国家还有很长的路要走，国内模具产业正处于一个既有机会又有挑战的时期。突破以美国为首的发达国家们对国内模具产业“卡脖子”，充分发挥各种科技手段，提升模具的加工精度和生产率，是我国模具产业目前面临的重大挑战。1.4研究目的及意义综合运用所学关于模具设计与制造的专业知识进行便携式扳手冲压成型工艺分析与优化、成型模具设计，培养调研查阅技术文件资料、综合运用所学知识和技能的能力，本课题的主要设计意义在于增强我们的专业技术应用能力，培养我们独立思考、解决实际问题的能力，掌握冲压模具设计的相关知识，完成冲压模具方案的设计，运用所学知识独立设计一套完整的冲压模具，并能将其运动于实际生产。通过对扳手冲压模具设计的研究，可以推动模具行业在材料、设计、制造等方面的技术进步，提高模具的整体水平。随着市场对高质量、高精度扳手产品的需求增加，优化冲压模具设计可以生产出更符合市场需求的产品，提高企业的市场占有率。模具行业是制造业的重要组成部分，其发展水平直接影响到整个制造业的竞争力。通过对扳手冲压模具设计的研究，可以促进模具行业的发展，进而推动整个制造业的经济发展。 2冲压件工艺分析2.1零件结构分析本课题是便携式扳手冲压成型工艺及模具设计，便携式扳手属于常见的五金件，生产纲领20000件是大批量；产品材料：45钢；零件厚度：2.0mm。通过图2-1可知产品结构简单，需要冲孔、落料工序成型，孔边距均大于1.5t，可以直接冲裁，加工难度一般，适合大批量生产。图2-1零件简图2.2材料分析表2-1材料抗剪性能材料名称抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服点（Mpa）伸长率（%）45钢56070036016由上表2-1可知：45钢具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.3尺寸精度分析该零件上尺寸都标注尺寸公差IT14，所以尺寸公差由公差等级表查得：通过查公差等级表，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。表2-2常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3＞3~6＞6~10＞10~18＞18~30＞30~50＞50~80＞80~120＞120~180＞180~250＞250~315＞315~400＞400~500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553冲裁方案的确定3.1冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.2冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其三种工序的性能见表3-1：表3-1单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸适中，由于定位精度要求比较高，所以可以使用级进模可以满足生产的需要。4模具总体结构的确定4.1模具类型的选择由以上冲压工艺分析可知，采用级进模冲压。4.2送料方式的选择由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用左右自动送料方式。4.3定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进布距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。4.4卸料、出件方式的选择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。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。工件料厚为2mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。4.5导向方式的选择方案一：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。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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：采用四导柱模架。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及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。（a）（b）（c）（d）图4-1导柱模架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，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。5工艺参数计算5.1排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案：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。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。分析零件形状，应采用单直排的排样方式。5.1.1排样及搭边值的计算在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，以保证冲出合格产品；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。搭边值要合理确定，从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。综合考虑工件质量及成本，根据零件形状尺寸，材料厚度，材料的力学性能以及送料及挡料方式，我们来选择合理的搭边值。此次设计采用的是弹性卸料装置，根据查表确定工件的侧搭边值为2mm、2.5mm。排样图如图5-1所示。图5-1直排具体的模具工位如下：第1工位：侧刃冲孔第2工位：落料5.1.2材料利用率计算条料宽度为：B−∆0=(D+2a)−∆0（5式中：B—条料的宽度；D—冲裁件再垂直送料方向的最大外形尺寸；a—侧搭边最小值；△—条料宽度的单行偏差；B条料的步矩：S=L+b（5SEQ公式\*ARABIC\s12）式中S—冲裁步距；L—毛坯尺寸的最大值；b—沿送进方向的搭边值S=24+2=26材料利用率定义为：η=ABS×100%（5SEQ公式\*ARABIC\s13式中：η—利用率；A—一个步距内冲裁件的实际面积；B—条料宽度；S—步距；η5.2冲压力的计算5.2.1总冲裁力的计算一般可按下公式计算：F冲=1.3Ltτ（式中F—一冲裁力（kN）；L—冲裁件的周长（mm）；t——材料厚度（mm）；τ——材料抗剪强度（MPa）考虑到凸、凹模口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力需增加30%。厚度为t=2mm；材料45的抗剪强度（MPa），τ=560MPa。零件图冲裁轮廓长度可以通过cad测量来获取：L=384.8mm带入数据可得：F5.2.2卸料力、推件力的计算卸料力：F卸=K卸推件力：F推=nK推式中F—冲裁力；n—卡在凹模洞口中的工件或者废料的数量（mm）；t——材料厚度（mm）；K卸表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s13卸料力、推件力和顶件力系数mm料厚/mmK卸K推K顶≤0.1＞0.1~0.5＞0.5~2.5＞2.5~6.5＞6.50.065~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.035.2.3总冲压力的计算总的冲压力：F总=5.2.4初选压力机压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母C，其机身前端及左右均敞开，操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过2000KW。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查下表5-2初选压力机为J23-100型压力机。表5-2开式压力机规格及参数型号J23-25J23-40J23-63J23-100JA21-160J21-400A公称压力/KN250400630100016004000滑块行程/mm65100120160160200最大闭合高度/mm270330360480450550闭合高度调节/mm556570100130150滑块中心线至床身距离/mm200250260300380480工作台板厚度/mm506530080130150模柄孔尺寸/mm直径4050506070100深度60708080801206刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。6.1冲裁间隙的确定冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸，如图6-1所示。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（10%～15%）t时的磨损最小，模具寿命较高。图6-1冲裁间隙图由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致，所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命达到最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙植。根据实用间隙表6-1查得材料45钢的最小双面间隙Zmin=0.246mm，最大双面间隙Zmax=0.36mm。表6-1冲裁模初始双边间隙值mm材料厚度08、10、20、45、09Mn、Q23516Mn、H6840、45、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙（或无间隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.1000.1200.0600.0720.0920.0920.1260.1260.1400.1606.2刃口尺寸的计算及依据与法则凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸AAj=(Amax-x△)凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第一类尺寸BBj=(Bmin+x△)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸第一类尺寸CCj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上x=1工件精度IT11-IT13x=0.75工件精度IT14x=0.5因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按IT9级精度，x=0.75。注：①凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸——第一类尺寸A。②凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸——第二类尺寸B。③凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸——第三类尺寸C。其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上x=1工件精度IT11-IT13x=0.75工件精度IT14x=0.5A类尺寸:24−0.052凹模：A凸模：A0.5−0.025凹模：A凸模：A8−0.036凹模：A凸模：AB类尺寸:10凸模：B凹模：B13凸模：B凹模：BC类尺寸:80±距离尺寸：Cj=(7主要零部件设计虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。7.1凹模设计7.1.1凹模外形的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，如图7-1所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚H=Kb1（7-1）凹模边壁厚c>1.5H（7-2）凹模板宽度L=b1+2c（7-3）凹模板长度B=b2+2c（7-4）式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸；b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸；K-系数，考虑板料厚度的影响，查表7-1。表7-1系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表7-1得：K=0.3。根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb2=0.3×100=30（mm）根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚：c>1.5H=1.5×30=45（mm）凹模的宽度：L=b1+2c=24+2×30=84mm凹模的长度：B=b2+2c=100+2×30=160mm考虑到模具中固定螺钉以及圆柱销空间，取凹模尺寸L×B×H=250mm×200mm×30mm，凹模零件图如图7-1所示；凹模7.1.2凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。7.1.3凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为IT11级，内型腔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2um，上下平面的平行度为0.02，材料选Cr12。7.2凸模的设计7.2.1凸模结构的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2凸模高度的确定因为该制件形状不是很复杂，所以将冲孔模设计成台阶式凸模。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模与附加长度的总和，如图7-3所示。图7-3凸模高度尺寸凸模高度为：L=h1+h2+h附(7-5)式中:H1-凸模固定板厚度，20mm；H2-卸料板厚度，15mm；H3-橡胶厚度，30mm；附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度，附加长度取9mm。由公式(7-5)得：L=20+15+30+9=74(mm)冲孔凸模零件图如图7-2所示；冲孔凸模7.2.3凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选T10A，热处理58～62HRC。根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um。7.3卸料板的设计7.3.1卸料板外型设计在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凸凹模的间隙值，取0.15mm。卸料板与凹模的外形尺寸相同，厚度为15mm。根据凹模的尺寸，从而可以确定卸料板的尺寸250mm×200mm×15mm。卸料板零件图如图7-3所示；卸料板7.3.2卸料板材料的选择卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是45钢。45钢是优质碳素结构钢，它的质量较好，含碳量（0.45%）波动小，性能较稳定。经过热处理（调质）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。7.3.3卸料板整体精度的确定卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取IT14级，粗糙度为Ra3.2；而内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选取IT11级，粗糙度为Ra1.6；两个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为IT7级，粗糙度为Ra3.2。7.4固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。则凸模固定板的厚度：H凸固=（0.6～0.8）H凹（7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式（7-6）得凸模固定板厚度为：H凸固=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×30=18～24（mm）凸模固定板厚度取20mm。凸模固定板与凹模的外形尺寸相同，根据凹模的尺寸，从而可以确定凸模固定板的尺寸250mm×200mm×20mm。凸模固定板零件图如图7-3所示；凸模固定板7.5垫板的设计垫板作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取3～15mm，查参考文献中冲压模具设计与制造22.5-17JB/T7643.3-1994，可得垫板尺寸为250mm×200mm×10mm。垫板零件图如图7-3所示；7.6上下模座、模柄的选用7.6.1上下模座的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离11mm。而下模座底面与导柱底面的距离为14mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。表7-2模架组合名称数量材料规格标准上模座1下模座1导柱220导套2207.6.2模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具结构，采用压入式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。综合以上，本模具模柄选用：A40JB/T7646.3-1994。7.7螺钉、销钉的选用螺钉、销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件，销钉则起定位作用。根据上模座、垫板、凸模固定板采用4个M12×55mm的螺钉固定，凹模和下模座采用4个M12×60mm的螺钉固定螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉（GB/T70-1985）。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身承受切应力。销钉采用两个，多用圆柱销（GB/T119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座、凸模固定板、垫板和凹模采用Φ12×70mm的定位销钉，凹模与下模座采用Φ12×60mm的定位销钉。8冲压设备的校核与选定8.1冲压设备的校核在之前的工艺计算中，通过对该模具总的冲压力的计算，已经选用了能够符合工艺要求的压力机，然而冲压模具与冲压机床之间需要配合的并不仅仅只有模具冲压力这一个工艺参数，必须要确定所选的压力机能够有足够的高度让把设计好的模具安装上去；而在完成整个模具的结构设计之后，才会得到最终的模具闭模高度。所以，在整个冲压模具的总体结构设计已经完成之后，必须要对模具的闭模高度进行校核。根据本模具的结构特点，最终的闭模高度是以下所有数据相加之和：上模座厚度=40mm；上垫板厚度=10mm；凸模固定板厚度=15mm；橡胶厚度=30mm；卸料板厚度=15mm；导料板厚度=8mm；凹模厚度=30mm；下模座厚度=50mm；则模具最终总的闭合高度为=203mm。而在之前根据冲压力计算所选择的压力机型号为J23-100型开式曲柄压力机，最大模具闭合高度为480mm，满足该模具的装模要求。8.2冲压设备的选用根据模具闭合高度、冲裁力等，压力机型号为J23-100，能满足各项要求，因此选取J23-100号压力机。总结在毕业设计期间，尽心完成了一套便携式扳手冲压模具结构设计。在课题开题后，系统地收集了模具制造领域的资料，并精确地对便携式扳手进行了测绘，基于对其复杂度和尺寸精度的细致分析，确定其成型工艺方案，经过三种成型方案对比，决定选择用一套冲孔、落料级进模具来完成便携式扳手成型，设计冲孔落料级进模的排样方案，并对相关冲裁力进行计算，对级进模压力机的型号均进行选型，对级进成型零件进行设计并对工作尺寸进行计算，然后对级进模具其他零部件进行设计，最后对所选压力机设备进行校核。整个设计过程中，不仅深入研读了模具设计制造方面的书籍，还熟练地运用了AutoCAD和三维绘图软件。结合理论与实践，广泛查阅资料，寻求专家意见，有效地解决了设计中遇到的难题。这一经历不仅提升了我的设计技巧和绘图能力，还加深了我对专业知识的理解和应用。通过此次毕业设计，我不仅巩固了所学知识，还掌握了更为深入的理论知识，并成功将其应用于实际项目中。我由衷感谢各位教师的悉心指导，他们帮助我建立了坚实的专业基础，使我能够自信地面对未来的职业挑战。此外，这次设计实践还让我对冲压模具领域有了更为深入的了解，并熟练掌握了多种设计软件，为我未来的职业生涯奠定了坚实的基础。参考文献[1]乔华英,魏力武,吴卫华,程雪