1、北华大学学士学位论文摘 要文中简要概述了选题的目的、意义、国内外模具研究情况。对零件工艺分析，制定了合理的工艺方案：落料拉深冲孔。其中主要对两套模具冲裁力、工作零件刃口尺寸等进行计算，根据计算结果选择压力机，应用 AUTO CAD 软件绘制零件工作部分二维图，应用 UG 软件绘制工作零件三维图。根据两套模具的不同需求，对应选择模架，并设计了卸料、出件方式。绘制模具总体装配图，并应用 Flash 软件制作了模具工作过程示意动画。最终达到设计的模具冲压工艺方案合理,模具结构型式正确。保证了工件上孔和外形的相对位置的准确性。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词：落
2、料拉深模；冲孔模；动画。北华大学学士学位论文AbstractThe synopsis in text says to choose the purpose， meaning of and research of tools at home or abroad. Process analysis of parts, and developed a reasonable program: Drawing Blanking - Punching. The main in text says to the force of the two sets of stamping dies, the edge
3、 size of working parts and so on, then choice the pressing machine according as the calculation results. Drawing the working parts two-dimensional map by AUTO CAD, and Parts of three-dimensional graph drawing work by UG. According to the different needs of two sets of dies, Moldbase corresponding op
4、tions, And the design of the discharge, the approach of Removed parts . drawing the Figure of general assembly dies, and indicate the production of animation mold process by Flash. Attain the molding tool of design finally blunt press craft project reasonable, molding tool structure the pattern is r
5、ight. Promised a work piece the accuracy of the top bore and the position of shape. Thus design the structure of can insure the movement credibility of the molding tool work with blunt press the request of the product large quantity production.Keywords: blanking drawing die; punching die; animation.
6、北华大学学士学位论文I目 录第一章 绪论 11.1 选题的目的 11.2 课题研究的意义 11.3 国内外模具研究情况 11.4 冲压的特点及对冲模的要求 2第二章 冲压工艺方案制定 42.1 毕业设计任务 42.2 工艺性分析 52.3 工艺方案的确定 52.4 模具结构方案的确定 62.4.1 落料拉深模具结构方案的确定 62.4.2 冲孔模具结构方案的确定 62.5 具体设计内容 7第三章 落料拉深复合模具的设计 93.1 工艺与设计计算 93.1.1 排样 93.1.2 冲裁力计算 103.1.3 工作零件刃口尺寸计算 113.2 冲压设备的选择 153.2.1 冲压设备的选择原则 1
7、53.2.2 冲压设备规格的选择 163.2.3 冲压设备类型的选择 163.2.4 压力机的主要参数 163.3 模具总体结构设计 173.3.1 定位方式的选择 173.3.2 卸料与出件方式的选择 173.3.3 模架类型的选择及精度 173.4 模具零件的结构设计 173.4.1 工作零件的结构设计 .173.4.2 其它零件的结构设计 .19第四章 冲孔模具的设计 254.1 工艺与设计计算 254.1.1 冲裁力计算 254.1.2 工作零件刃口尺寸计算 254.2 冲压设备的选择 284.3 模具总体结构设计 294.3.1 定位方式的选择 29北华大学学士学位论文II4.3.2
8、 卸料与出件方式的选择 294.3.3 模架类型的选择及精度 304.4 模具零件的结构设计 28第五章 结论 34致谢 35参考文献 36北华大学学士学位论文1第一章 绪论1.1 选题的目的通过对所给零件的冲压模具设计，可以促进我们专业知识的巩固，增长见识，拓宽知识面，巩固和加强机械制图、机械设计、冲压模具设计与制造等专业理论知识在实际生产中的应用，培养我们综合运用所学过的知识分析、解决实际工程问题的能力，为今后的学习和工作积累经验，奠定良好的基础。1.2 课题研究的意义相对于机械加工而言，模具加工有很多优点：模具生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化；模具保证了冲压件的尺寸与形状精
9、度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好；冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度均较高；冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其加热设备，因而是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。我们日常生活中有 75%产品都是应用模具加工出来的。随着模具行业的发展，对模具设计与制造技术人员的需求与日俱增。在模具工业中冲压模具约占 35%的比例，为此我们不但要学习冲压模具的设计内容，并且顺应社会需求，随着模具设计 CAD/CAE/CAM 的普遍应用，我们必须掌握相应的软件，如：Auto C
10、AD、UG、Dyna form 等软件。1.3 国内外模具研究情况随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已
11、能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM/CAE 技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也北华大学学士学位论文2得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在：1) 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到 70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，
12、生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。2) 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外 70以上都是专业模具厂，且走的是“小而精 ”的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。3) 产品水平：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。针对不足和模具市场巨大的潜力，国家制定了模具行业的发展规划。一方面要继续
13、推广新技术的应用，提高大型、精密、复杂模具的制造水平；另一方面要针对不同模具市场的需求，有针对性的发展。近年来，外企进入中国加剧了竞争，也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展，行业协会也将加强模具企业间的组织和协调，制定合理的价格水平。此外，为了更好的发展模具行业，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。1.4 冲压的特点及对冲模的要求一些零件通常应用冲压成型，主要是因为相对于传统机械加工，冷冲压具备很多优点：1) 冲压加工的生
14、产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化；2) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好；3) 冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度均较高；北华大学学士学位论文34) 冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其加热设备，因而是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。与传统机械加工相比冷冲压有很多优点，相对的冲模也有特殊要求。由于冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对运动使其产生塑性变形来得到预期的零件。因此冲模要满足以
15、下要求：1) 结构应确保操作安全，便于使用和维修；2) 应具有足够的强度、刚度和相应的形状和尺寸精度；3) 主要零件应有足够的耐磨性及使用寿命；4) 要有导向装置以使冲模上下运动准确；5) 应有使材料顺利送进、工件方便取出、定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；6) 零件的加工和装配应尽可能简单，尽量采用标准件、通用件，以缩短模具的制造周期，降低成本；7) 结构应与冲压设备的主要技术参数相适应，以便牢固的安装在冲压设备上；8) 应具有与冲压设备相连接的部位和搬运吊装部位，以适应安装和管理的需要。北华大学学士学位论文4第二章 冲压工艺方案制定2.1 毕业设计任务设计题目：炉盖落料、拉深、冲孔
16、模设计零件名称：炉盖生产批量：大批量零件材料：1Cr18Ni9Ti零件简图：如图 2.1 所示。 均 布材 料 ： 18 料 厚 ： 0.图 2.1 炉盖零件图北华大学学士学位论文52.2 工艺性分析零件的工艺性是指零件对工艺的适应能力。即零件的结构形状、尺寸大小、工件精度等在冲裁的难易程度。冲裁件的工艺性，对冲裁件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大影响。对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。良好的零件工艺性应能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。根据零件图尺寸
17、要求，此零件各尺寸公差均为自由公差。在进行冲压工艺设计和模具设计时，分析零件的工艺性如下：1) 冲裁件的形状简单，对称；2) 外形内孔转角处，没有过尖的锐角；3) 冲孔的最小尺寸与材料，孔形料厚，是否采用护套有关；4) 避免工件上有细长的是臂和狭长的是臂和狭长的槽，以防凸模折断；5) 冲裁件的孔与孔间，孔至边缘间距离不宜过小；6) 在弯曲件和拉深件上冲孔时，其孔边与工件直壁间应保持一定的距离；7) 拉深件的尺寸标注，应注明保证外形尺寸，还是内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准，若以上部为基准，高度尺寸不易保证。8) 底部与侧壁间的最小圆角半径
18、 r min = 5mm t；9) 冲裁间隙、拉深凸凹模间隙以及每道拉深的高度的确定，应符合制件的要求。综上所述，本零件材料为 1Cr18Ni9Ti，这种不锈钢的强度硬度很低，而塑性很高，具有良好的耐酸性、耐腐蚀性。该钢种属于耐蚀钢，具有较好的力学性能便于进行机械加工，冲压和焊接。因此该零件的冲裁工艺性好，可采用冲裁工序加工。2.3 工艺方案的确定根据制件工艺性分析，该零件包括落料、拉深和冲孔三个基本工序，通过对零件工艺性的分析有以下几个方案可供选择：方案一：落料冲孔复合拉深方案二：落料拉深冲孔复合方案三：落料拉深复合冲孔方案分析：方案一：落料冲孔复合拉深 由于是先冲孔之后进行拉深，在拉深力北
19、华大学学士学位论文6的作用下，可能使圆孔变形，而导致产品形状、尺寸不准确，因而可能需要对制件进行后续处理。方案二：落料拉深冲孔复合 模具结构复杂。模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制。方案三：落料拉深复合冲孔 此方案需要设计两套模具，模具结构简单，能够保证尺寸精度，生产效率高。模具结构紧凑，面积较小。由于制件尺寸精度只有 IT14 级，普通冲压就能满足要求，所以制作两套简单模具，形位精度在制模中保证，且模具结构简单，制造费用低，便于操作，这在成批生产中是合理的。根据上述分析，该零件采用的工艺方案为：落料拉深复合冲孔。2.4 模具结构方案的确定根据模具工艺方案，
20、制作此零件需设计两套模具：落料拉深复合模具、冲孔模具。模具有两种结构形式，即：顺装模具结构和倒装模具结构。顺装式复合模，凹模固定在下部，凸凹模在上部。得到的冲压件平整度好，同时每次冲压后的孔料由打杆推出，可防止凸凹模洞孔存料引起的胀裂破坏。但是顺装式复合模每次冲压后冲压件和孔废料都在凹模上，可能会影响冲压操做和安全。倒装式复合模，凹模在上部，凸凹模固定在下部。每次冲压后冲压件由推料板推出，不留在凹模内，所以冲压件比较平整，适于冲压较薄的材料。2.4.1 落料拉深模具结构方案的确定根据工艺方案，采用落料拉深复合模具，此结构在冲床的一次行程内，可以完成两道冲压工序。在完成这些工序过程中，冲件材料不
21、需要进给移动。但是这套模具的工艺流程必须是先落料、后拉伸。只有这样才不会使零件产生拉裂现象。采用复合模具结构形式，制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。综上所述，为了使生产高效率，并完成大批量生产，选用正装式复合模具结构。2.4.2 冲孔模具结构方案的确定由于此工序是对半成品进行加工，考虑毛坯的定位问题，此模具采用正装模具结构，凹模固定在下部，凹模外形尺寸与落料拉深工序制件内形相配合，起到定位作用。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性卸料装置。为方便操作和取
22、北华大学学士学位论文7件，选用开式双柱可倾压力机。手工放件、取件。2.5 具体设计内容该零件的正确工艺方案是：先落料拉深复合，再冲孔，通过以上几个工序达到零件形状和尺寸要求。分别对落料拉深工序和冲孔工序进行相关计算。以下是各工序加工后零件的平面图和三维图。落料拉深后的工序件如图 2.2 所示：材 料 ： 18 料 厚 ： 0.图 2.2 落料拉深工序件冲孔后最终产品如图 2.3 所示：北华大学学士学位论文8均 布材 料 ： 18 料 厚 ： 0.图 2.3 炉盖零件图主要是设计制作这两个零件的模具，即：落料拉深复合模具和冲孔模具。北华大学学士学位论文9第三章 落料拉深复合模具的设计3.1 工艺
23、与设计计算3.1.1 排样在冲压零件中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题。冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。1. 排样方法的选择排样方法可分为三种：1) 有废料排样沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边。能保证制件的质量，冲模寿命也长，但材料利用率低。2) 少废料样沿工件部分外形冲裁，只局部有搭边与余料。3) 无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样，对节省材料具有重要意义，且有利于一次冲裁多个件，故可以提高生产率。同时因其冲切周边减少，以可简化冲模结构和降低冲裁力，在无废料排样时，
24、因为只有料头和料尾损失，材料利用率可达 85%95%。少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一此缺点，就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差，使工作的质量和精度较低。另外，由于采用单边剪切，可影响断面质量模具寿命。根据工件的批量，对模具寿命有一定要求，固采用有废料排样方法。2. 计算排样相关数据根据面积相等原则求出冲裁件面积 A=11623.9mm2，冲裁件直径：D=134mm查表 2-111得到，工件间 a1=0.8mm,搭边 a=1.0mm（1） 步距和条料宽度的计算送料步距：H=134 mm +0.8 mm=134.8mm条料宽度：B=13
25、4 mm +21.0 mm=136mm（2） 材料利用率的计算一个步距的材料利用率：北华大学学士学位论文10= (nA/BH)100%= (111623.9134.8136)100=63.1（3） 排样图如图 3.1 所示：图 3.1 排样图3.1.2 冲裁力计算平刃冲模冲裁时，冲裁力 LtF0但考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料机械性能变化和材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力必须增大 30，即： b0t1.3F1) 落料力： N10855MPa.8m97.204tLF 3b1 2) 拉深力：（落料后直接拉深，属于无压边圈拉深） .40.2)-(04. 32b2 tS3) 落料时的卸料
26、力：F 卸 =K 卸 （F 1+F2）取 K 卸 =0.05，所以F 卸 =K 卸 （F 1+F2）=0.05（18510 3+31.1103）N=10.810 3N4) 落料拉深总压力：北华大学学士学位论文11F 总 1= F1 +F2 +F 卸 =185103N+14.0103N+10.8103N=209.8103NF1=1.3 F 总 1=272.74103N落料拉深时的压力机应选标称压力为 400103N 的开式双柱可倾压力机J23-40。3.1.3 工作零件刃口尺寸计算1.刃口尺寸计算的一般原则为保证冲出合格的零件，计算刃口尺寸应遵循以下原则：1) 刃口尺寸应保证冲出合格零件由于落料
27、件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。2) 刃口磨损一些仍能冲出合格工件随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。3) 设计时应取最小合理冲裁间隙随着凸模与凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值 Zmin。应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的
28、工件，又要保证合理的冲裁间隙值。2. 刃口尺寸计算方法常用的计算刃口尺寸方法有两种：一是凸模与凹模分别注出各自的基本尺寸及其公差，简称公差法制模；二是只有基准件（落料时为凹模，冲孔时为凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料时为凸模，冲孔时为凹模）则只注与基准件相同的基本尺寸，不注公差，在技术要求中注明配作时应达到的合理冲裁间隙值 Zmin，简称为配作法制模。3. 落料模凸、凹模刃口尺寸的计算此零件料厚为 0.8mm，料厚较薄，为了保证凸凹模间一定的间隙值，心须采用配合加工。本制件为简单的轴对称图形，用配合法计算凸凹模刃口尺寸。落料应以凹模为基准件。根据模具刃口尺寸计算公式： max0(
29、)A其中：A 为基准件的尺寸， 为相应工件最大尺寸， 为工件公差 为a 基准件制造偏差。北华大学学士学位论文12x 为系数查表 2-71得 x=0.5，由此计算刃口尺寸。 1.0/40.251(340.5)3A该零件凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配制，保证双面间隙值：ZminZmax=0.0400.056mm 即可。4. 拉深模凸、凹模刃口尺寸的计算零件的拉深系数 m=d/D=116/134=0.866。大于极限拉深系数，可一次成型。零件标注尺寸为外形尺寸，则计算刃口尺寸以凹模为基准，凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配置。零件未注公差带，则取 IT14 级公差。1) 凹模大径尺寸： 10.87/40.2
30、10()616ddDm2) 凹模小径尺寸： 2.2.23) 凹模深度尺寸： 30./40.11053ddH4) 凹模锥形深度尺寸： 4 .2/40.12200()(5)dd凸模刃口尺寸根据凹模对应尺寸配制，保证双面间隙值：ZminZmax=0.0400.056mm。5. 工作零件图北华大学学士学位论文13图 3.2 落料凹模北华大学学士学位论文14图 3.3 拉深凸模北华大学学士学位论文15图 3.4 凸凹模3.2 冲压设备的选择3.2.1 冲压设备的选择原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选
31、择冲压设备时主要考虑下述因素：北华大学学士学位论文161) 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求；2) 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；3) 冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4) 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。3.2.2 冲压设备规格的选择冲压设备规格的确定，主要取决于工艺参数及模具结构尺寸：1) 压力机标称压力必须大于冲压的工艺力；2) 压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求；3) 压力机的行程要满足工件成形的要求。拉深压力机的行程必须大于该工序中工件高度的 22.5 倍，即 S2.5
32、h 工件 2.535mm=87.5mm ,以便放入毛坯或取出工件；4) 压力机的台面尺寸必须大于下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每边应大出 5070mm 以上。压力机台面的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。3.2.3 冲压设备类型的选择根据所算出的冲裁力，可选择压力机的设备。落料拉深时的压力机应选标称压力为 400103N 的开式双柱可倾压力机 J23-40。3.2.4 压力机的主要参数表 3-1 压力机的主要技术参数型号主要技术参数J23-40公称压力/KN 400滑块行程 /mm 120滑块行程次数/nmin -1 55最大闭合高度 /mm 300最大装模高度 /mm
33、220连杆调节长度/m 80前后 480工作台尺寸/mm左右 710厚度 50垫板尺寸/mm孔径 200模柄孔尺寸/mm 直径 50北华大学学士学位论文17深度 70最大倾斜角度 30电动机功率/KW 4前后 1600左右 1200设备外形尺寸/mm高度 2300设备总质量/kg 35003.3 模具总体结构设计3.3.1 定位方式的选择模具上的定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位。根据毛坯形状，尺寸以及模具的结构型式，可以选用不同的定位方式。常见的定位方式有定位钉、定位板、挡料销和侧刃定位等。考虑零件尺寸较大，生产批量较大，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度以及尺寸要求
34、，采用定位钉定位，此种定位方式具有模具结构简单、导向准确的优点，这种方式在复合模中应用较多。3.3.2 卸料与出件方式的选择卸料和出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或肥料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料，把冲件从凹模上卸下成为出件。根据不同模具加工的要求落料拉深模具和冲孔模具分别采用不同的卸料和出件方式：落料拉深复合模中的有较多动作要在冲床的一次行程中完成，为简化模具结构，通常采用弹性装置来完成。同时弹性装置也可使冲压工件在整个过和中始终受到压力，而使工件的平整度更好。考虑零件厚度较薄，冲件的尺寸也比较大，为保证工件平整性，确定
35、采用弹性卸料方式和弹性推件。3.3.3 模架类型的选择及精度按模架的导向方式可分为滑动导向、滚动导向两类。滑动导向的模架其导柱、导套具有配合间隙，所以其导向精度有一定的限制。而滚动导向的配合稍有过盈量，具有很高的导向精度。按导柱的分布，可分为中间、后侧、对角及四导柱模架。由于工件精度不高，且方便放件、取件，所以采用后侧滑动导向模架。3.4 模具零件的结构设计3.4.1 工作零件的结构设计凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔北华大学学士学位论文18侧壁的形状，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等等。(1)凹模板的外形结构与轮廓尺寸根据冲裁件的形状和尺寸，采
36、用外形为矩形的固定板，在其上面开设所需要的凹模孔口，螺钉和销钉直接固定在模座上。凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 LB（长 宽）及厚度尺寸 c。凹模板厚度 c 取 3040mm，则确定凹模板长度 L 和宽度 B：L=l+2c=(134+23040)mm=194214mmB=b+2c=(134+23040)mm=194214mm将凹模轮廓尺寸进行标准化，查找得到凹模的轮廓尺寸为：LBH=250 mm250mm40mm。(2)凹模刃口的结构形式由于凹模形状简单，精度要求不高，所以凹模刃口形式采用直筒式。这种结构比较简单，由圆弧直接过渡到直壁工作带。(3)凹模板上孔壁的最小尺寸凹模板常用螺钉与下模座
37、连接，并用销钉定位。采用螺钉和销钉固定时，要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具寿命，从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应当加以限制。螺孔中心到凹模板外缘尺寸如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模外缘等距时，孔中心到外缘距离为25mm销孔中心到凹模板外缘尺寸圆柱销孔中心到凹模板外缘尺寸的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄处不产生变形。否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不精确，严重时可能胀裂销孔。因此销孔中心到阿凹模板外缘允许的最小距离应加以控制。查表得到，销孔中心到凹模板外缘的最小距离 l 为 25mm。查表模具设计指导
38、书，得到矩形凹模板的尺寸：250mm250mm40mm 材料：T10A JB/T 7643.1 热处理硬度6064HRC(4)凸凹模的结构设计凸凹模是落料凸模和拉深凹模的组合，凸凹模外形尺寸即落料凸模尺寸，凸凹模内形尺寸即拉深凹模尺寸。1) 凸凹模板的外形结构与轮廓尺寸根据零件的形状和尺寸，落料、拉深工序在同一模具上完成，则拉深凹模北华大学学士学位论文19的外形尺寸即落料凸模外形尺寸。而落料凸模尺寸是保证双面间隙的前提下，根据落料凹模尺寸对应配合制作而成，故拉深凹模外形为圆形，拉深凹模外径尺寸保证与落料凹模外径尺寸双面间隙：Z minZmax=0.0400.056mm。2) 凹模刃口的结构形式
39、由于制件精度要求不高，所以凸凹模刃口结构分别按照落料凸模、拉深凹模的结构形式制作即可。3) 凸凹模板安装形式由于落料拉深复合模具采用顺装式复合模具结构，凸凹模通过固定板固定，用螺栓与上模座连接，并用销钉定位。凸凹模与固定板之前采用压入式连接，因此需要设计凸凹模凸沿尺寸，根据凸凹模外型尺寸查表得：D=145mm。查表模具设计指导书，得到凸凹模：D=145mm材料：45 GB1298-77 5660HRC3.4.2 其它零件的结构设计1. 卸料装置的设计弹性卸料装置由弹性卸料板，卸料螺钉与弹性元件组成。采用橡胶块作为弹性元件，工作原理是冲程时，橡胶块受压缩而积蓄能量，并使弹性卸料板产生压力而起压料
40、作用；回程时，橡胶块释放能量，使弹性卸料板产生反向推力而起卸料作用。因此，弹性卸料装置很适合于冲薄料和要求工件平整的模具采用。在顺装模具中，安装在上模，而在倒装模具中，它又可安装在下模。1)弹性卸料板的设计卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应注意以下几方面。a) 卸料力一般取 5%-10%冲裁力；b) 卸料板要求耐磨，材料一般选 45 钢，淬火，磨削，粗糙度Ra=0.40.8m；c) 卸料板安装尺寸，计算中要考虑凸模有 46mm 的刃磨量；d) 卸料板可根据工件形状制作成圆形或矩形，型孔与凸模的配合为 H7/h6或 H8
41、/f7。弹性卸料板的平面外形尺寸与凹模板尺寸相同，厚度取凹模厚度的0.60.8 倍，因此落料拉深模的卸料板厚度为 15mm。卸料板与凹模的双边间隙根据冲件的料厚确定，一般取为 0.10.3mm（料厚时取大值，料薄时取小值） 。根据零件尺寸，选用双边间隙为 0.1mm。2)弹性元件的选用和计算北华大学学士学位论文20（1）落料拉深模橡胶的选用和计算橡胶品种的选择考虑到模具结构，选用圆筒形的聚氨酯橡胶，则橡胶所承受的预压力为： N1025.9F3卸y确定橡胶的横截面积 A橡胶板的单位压力一般取 23MPa。则橡胶的最大横截面积： 233y m104.510.8P橡胶截面尺寸的计算橡胶截面尺寸即橡胶
42、的外径: 025.134.527.134A27.dD计算并校核橡胶块高度 5m0.3h0因为 .5920故所选橡胶符合要求。橡胶的安装高度 ha=h0-hy=52-520.1=46.8(mm)（2）卸料板设计落料拉深复合模具上设计卸料板，卸料板的主要作用是模具冲压成型后，上模回程时，将废料从凸凹模上卸下，在此模具中卸料板还充当压料板的作用。卸料板的尺寸按照凸凹模和凸凹模固定板的尺寸设计即可，由于在落料凹模上安装了定位销，因此卸料板的对应位置应当设计凹槽，以保证定位销的使用寿命。2. 模架及其零件的结构设计1) 模架模架是上、下模座与导向零件的组合体。通过对零件进行分析，根据决定采用导柱模架中的
43、滑动导向模架的导向结构形式。主要由于在滑动导向模架中，导柱与导套通过小间隙或无间隙滑动配合，而且导柱、导套结构简单，加工与装配方便。根据导柱、导套在模架中的安装位置不同，采用后侧导柱模架。由于它的导向装置在后侧，纵向送料比较方便。根据凹模周界长度，所选用的模架规格如下:250mm250mm220260 mm （GB/T2851.3-1990 ） 2) 导向零件由于零件生产批量较大，为保证模具有较高的精度和寿命，采用导向零件北华大学学士学位论文21对上、下模进行导向，以保证上模相对于下模的正确运动。根据模架类型选择采用导柱、导套导向。根据需要，采用 A 型可卸导柱和 B 型导套，导柱与导套按 H
44、7/h6 或 H7/h5 配合。当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留 1015mm 的距离，导柱小端面与下模座下平面应留 25mm 的距离。导套与上模座的上平面应留不小于 3mm 的距离。得到导柱与导套的规格：导柱：35mm210mm（GB/T2861.1-1990 ） 20 钢 HRC58-62导套：35mm115mm43mm（GB/T2861.6-1990） 20 钢 HRC58-623) 上、下模座上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别与压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。设计时应注意以下几点：模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定所设计的模座必
45、须与所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。如下模座尺寸应比压力机工作台或垫板孔尺寸每边大4050mm 等。上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在0.01mm 以下。模座材料视工艺力大小和模座的重要性选用，一般的模座选用 HT200 或HT250，也可选用 Q235 或 Q255，大型重要模座可选用 ZG35 或 ZG45。根据模架类型和凹模的周界尺寸，得到模座的标准尺寸如下：上模座：250mm250mm45mm（GB/T2855.5-1990 ） 材料：HT200下模座：250mm250mm55mm（GB/T2855.6-1990 ）材料：HT20
46、03. 支承与固定零件的结构设计（1）模柄模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，中小型模具一般都是通过模柄与压力机滑块相连接的。凸缘模柄的优点在于凸缘的厚度不到模座的一半，模座凸缘以下部分仍可加工出形孔，以便容纳推出装置的顶板。此模具选用凸缘式模柄，用四个螺钉固定在上模座的窝孔内，模柄的凸缘与上模座窝孔以 H7/h6 配在这里根据需要，选用凸缘模柄。得到模柄的标准尺寸如下：落料拉深模模柄 A50120（JB/T7646.3-1994） 材料：Q235北华大学学士学位论文22（2）凸凹模固定板的设计凸凹模固定板主要是将凸凹模固定在上模座上，以保证凸凹模的位置精
47、度。因此凸凹模固定板内形尺寸与凸凹模的外形尺寸一致，保证凸凹模固定板与凸凹模过盈配合，凸凹模外形尺寸则与落料凹模的外形尺寸相同。4. 推出装置的结构设计推出装置由推件板、推杆、打板、打杆组成。在回程时，当滑块内的打杆横梁撞击到床身两侧的限位螺钉时，便产生推件力，并通过打杆、打板、推杆传至推件板。同时，推出装置也具有压料作用，能够使工件比较平整。根据模具的结构形式，模具采用推件板推件，模具下方安装弹顶器，上模回程时，弹顶器推动推杆，推杆推动推件板将工件推出，由于推件板安装在落料凹模和拉深凸模之间，因此，推件板与落料凹模和拉深凸模保证一定的配合关系即可，推件板的外形与凹模有配合关系，其内形又与凸模
48、有配合关系，加工难度较大。工作时推件板应平稳，避免卡死。为此，推件板与凸模和凹模应取小间隙配合，间隙取过大反而容易卡死。所以，推件板的外形按凹模配作成H8/h7 小间隙配合，而内形按凸模配作成 H11/h11 大间隙配合，可使推件板加工较容易。5. 紧固件的设计与选用模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点：1) 同一组合中，螺钉的数量一般不小于 3 个，被联接作为圆形时用 36个，为矩形时用 48 个,并尽量沿着被联接件的外缘均分布置。销钉的数量一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。2) 螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小的凹模厚度等条件确定，螺钉规格可参考表选用，销钉的公
49、称直径可取与螺钉大径相同或小一规格。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度都不能太浅，也不能太深，一般可取公称直径的 1.52 倍。3) 螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉。销钉距凹模刃口及外边缘的距离均不应过小，以防降低模板强度。4) 各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销孔与销孔之间采用 H7/n6 或 H7/m6 配合。落料凹模：采用 6 个内六角螺钉固定，2 个销钉定位拉深凸模：采用 4 个内六角螺钉固定根据要求选择合适的螺钉与销钉：螺钉规格采用 M1025160mm（GB/T70.1-2000 ） 35 钢销钉规格采用 A10130（ GB/T119-2000）北华大学学士学位论文23其他按实际设计选用。图 3.5 落料拉深模二维图图 3.6 落料拉深模三维图北华大学学士学位论文24图 3.7 落料拉深模工作过程示意动画北华大学学士学位论文25第四章 冲孔模具的设计4.1 工艺与设计计算4.1.1 冲裁力计算平刃冲模冲裁时，冲裁力 L
