毕业设计（论文）-压板模具设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆膃肃薆薂膂膅荿袁膂芇薅袇膁蒀蒇螃膀腿蚃虿腿节蒆羇膈莄蚁袃膇蒆蒄蝿芆膆虿蚅袃芈蒂薁袂蒀蚈羀袁膀薀袆袀节螆螂衿莅蕿蚈衿蒇莂羇袈膇薇袃羇艿莀蝿羆莁薅蚅羅肁莈蚁羄芃蚄罿羃莆蒆袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇羁芀蚀薃肀莂蒃袂聿肂虿螈肈膄蒁螄肇莆螇蚀肇葿薀羈肆膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆膃肃薆薂膂膅荿袁膂芇 螄袁莇薁蚀袁葿螆罿羀腿蕿袅罿芁螄螀羈莃薇蚆羇薆莀肅羆芅蚆羁羅莇蒈袇羅蒀蚄螃羄腿蒇虿肃节蚂羈肂莄蒅袄肁蒆蚀袀肀芆蒃螆聿莈蝿蚂聿蒁薂羀肈膀螇袆肇芃薀螂膆莅螅蚈膅蒇薈羇膄膇莁羃膃荿薆衿膃蒂葿螅膂膁蚅蚁膁芃蒈罿膀莆蚃袅艿蒈蒆螁芈膈蚁蚇芇芀蒄肆芇蒂蚀羂芆薅薂袈芅芄螈螄袁莇薁蚀袁葿螆罿羀腿蕿袅罿芁螄螀羈莃薇蚆 55前言随着现代化大工业的飞速发展，加上用模具加工成型产品具有生产效率高、产品质量稳定、互换性好、材料利用率高、操作简单、安全性好、工人劳动强度低、适用范围大、产品成本低等诸多优点，在电子、电器，仪表、仪器，航空、航天，汽车、摩托车、船舶制造，家用电器，文化用品、娱乐用品，医疗器械，日常生活用品及各种产品包装等生产行业中，均得到了非常广泛的应用。很多产品中，有很多组成零件是用模具或经过模具制作出来的，其比例有的竟达到80%以上。所以，模具已成为制造业不可缺少的重要组成部分模具生产因技术含量和精度要求高、生产数量少、制作难度大，所以，造价比较高。这在一定程度上影响和加重了产品的成本费用。所以，模具主要适用与批量很大的产品生产。在欧美、日本等发达国家，模具工业得到迅速的发展，并成为一种独立的产业，其模具生产的总产值有的已超过本国的机床制造业总产值。他们生产的模具大量出口到发展中国家，得到丰厚的利润回报。制造大型、精密、复杂、长寿命模具，已成为衡量一个国家机械加工水平的重要标志。多年来，我国大多是以生产企业自行设计、制作模具，为本企业产品服务。模具制作水平的高低，在一定程度上代表了这些企业自身的机械加工水平。但由于受多种因素的影响，技术水平和生产能力受到约束，发展缓慢，很多用于产品生产的模具不得不从国外进口，给企业和产品生产带来很大负担。在世界模具工业飞速发展的影响和促进下，我国的模具工业也得到了快速发展。模具的标准化、专业化和产业化取得了长足的进步，引进和研制先进的加工技术和设备、模具新材料的选用为模具制造的进步创造了良好的条件7。本毕业设计是压板模具设计，涉及落料、拉深、冲孔、的复合模。条料放入模具后，工艺设计的过程是板料是自前向后倾斜由导料板导向送料到挡料销后，上模下行，由顶件块和落料凸模把板料压下，弹簧和橡胶都被压缩，先开始落料，再拉深，当拉深到31.5mm时斜楔开始接触侧滑柱，侧滑柱水平运动到31mm时开始侧冲两孔，与此同时上孔也被冲好。当完成上几道工序时上模上行，橡胶、弹簧开始作用还有顶件块也受压力机的间接作用开始顶件，最终完成工件制作。然后，把板料往前送到挡料销后继续如上往复运动。1 概述1.1 我国冷冲压模具现状及前景冲压成形是一个涉及领域及其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，在国外，冲压被称为板料成形。冲压成形加工是通过冲压模具来实现的。冲压模具是大批量生产同形产品的工具，是冲压成形的主要工艺装备。采用冷冲压模具生产零件，具有效率高，质量好，成本低，节约能源和原材料等一系列优点，其生产的制件所具备的高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。而整个模具工业已经很大程度上决定着现代工业品的发展和技术水平的提高，因此模具工业对国民经济和社会发展起着举足轻重的作用。近年来模具技术取得了很多重大成果：冲压模具的设计制造技术、塑料模具的设计制造技术、铸压模具的设计制造技术、锻造模具的设计制造技术、模具表面处理技术、模具材料、模具计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、模具标准件、模具加工关键设备、模具寿命研究等方面。冷冲压技术随着新技术的不断产生和革新将会愈来愈向前发展，深受用户的青睐！尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。2工艺设计2.1 设计课题图2-1工件图 Fig.2-1 workpleces结构如图：图2-1材料：08钢； 厚度：1.5mm；生产批量：大批量生产；材料牌号：08；抗剪强度：260-360【1】；抗拉强度：330-450【1】；伸长率：32；屈服强度（/）：200； 2.2 零件工艺分析及方案确定2.2.1 零件工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。制件尺寸公差无要求，故按IT12级选取。由于制件结构简单，形状对称，适于冲裁加工。 冲压件的材料分析：08钢的抗剪强度【1】，抗拉强度，伸长率【1】，此种材料有足够的强度，适合于冲压生产。根据以上数据分析，此产品冲压工艺性较好，无悬臂和狭槽。该零件是大批量生产，故采用冲压模具进行生产可以取得良好的经济效益，可以降低零件的生产成本。2.2.2 方案确定首先根据零件的形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有拉深、冲孔、落料、。方案一：先落料，再拉深，再冲孔采用单工序模生产。方案二：落料、拉深、冲孔连续冲压，采用级进模生产。方案三：落料、拉深、冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案一模具结构简单，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，成本高生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案二级进模虽然生产效率高，且容易实习自动化，但它受送料误差的影响，所以尺寸难以达到精度要求。只需一套模具，工件精度高但工件边距6，较接近凹凸模最小壁厚6，模具强度较差，制造难度大，操作不便。方案三复合模能在压力机一次行程内，完成落料、拉深、冲孔等多道工序，所冲压的工件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置重复性好，表面较为平直。生产效率高，操作方便，为了平整度更高，所以复合模结构，采用倒装复合模具。复合模是中高级精度，制件最大尺寸在300mm一下，冲压生产率较高，压力机再一次行程中可完成两道以上工序，仅适用于大批量生产，结构复杂，制造难度大，价格高安装调整较连续模容易，操作简单，设备性能中。通过上述3种方案的分析对比，方案三比较适合该零件，采用方案三。2.3 模具结构形式的确定工件为落料拉深冲孔的复合的冲裁件，采用复合模a 总体结构为正装复合模。b 卸料装置采用弹性卸料装置，以便于制造与操作。c 顶件装置采用顶件器顶出制件。d 为了使模具具有良好的导向精度，选择导柱、导套导向的模具结构。e 定位装置采用定位销定位，采用挡料销控制送料距。f 复合模工序的先后顺序排列有利于成形及模具制造，维修。g 对条料宽度要求不严，可用角边料。h 工件平整，同轴度，对称度几位置度误差小。I 压力机在一次行程内能完成两个以上工序。图2-2装配图Fig.2-2 Assembly Drawings3 主要工艺设计及计算3.1 拉深工艺设计及计算3.1.1 拉深件的工艺性 （1） 拉深件的形状尽量简单，对称。轴对称拉深件在圆周方向上的变形是均匀的模具加工与比较的方便，其工艺性能最好。其他形状的拉深件尽量避免急剧的轮廓变化。对于半敞及非对称的拉深件，工艺上还可以采用双拉深，然后剖切成两件的方法，以改善拉深时的受力状况。（2） 拉深个部分尺寸比例要适当，应尽量避免设计宽凸缘和宽度大的饿拉深件，因为这类工件需要较多的拉深次数。要使它符合工艺要求，可将它分为两部分分别制造，然后在连接起来。如果工件空腔不深，但凸缘直径很大，制造也麻烦。（3） 拉深件的圆角半径要适合。拉深件的圆角半径应尽量大些，有利于成型和减少拉深次数拉深件底与壁的圆角半径，应取(为料厚，mm)，为使拉深顺利进行，一般取【4】，圆角半径应满足 【4】（t为板料厚度），否则应增加整形工序。如增加一次整形的工序，其圆角半径可取【4】，一般取【4】，其中为凸模半径，为凹模半径。（4）拉深件厚度的不均匀现象要考虑。多次拉深的工件内外壁上或带凸模拉深件的凸缘表面，应允许有拉深过程中所产生的印痕。（5）拉深件厚度的不均匀现象要考虑。多次拉深的工件内外壁上或带凸缘拉深件的凸缘表面，应允许有拉深过程中所产生的印痕，除非工件有特殊要求时才采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。（6）拉深件上的孔位置要布置合理。拉深件上的孔位应设置在与主要结构面（凸缘面）同一水平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔和修边同时在一道工序中完成，（7）拉深件的尺寸精度不宜要求过高。3.2 圆筒形件的拉深3.2.1 修边余量的确定在拉深过程中，常因材料力学性能的方向性，模具间隙不均，板厚变化，摩擦阻力不等及定位不准确等影响，而使拉深件口部凸缘周边不齐，必须进行修边，故计算毛坯尺寸时按加上修边余量。修边余量可查下表：表3-1修边余量值表【1】Table 3-1 more than trimming energy form【1】工件尺寸工件的相对高度h/d附表0.50.80.81.61.62.52.54101.81.61.41.225502.52.01.81.6501003.53.02.52.21001504.33.63.02.51502005.04.23.52.72002505.54.63.82.82506543根据冲压件相对高度 h/d=30/175=0.170.5需考虑加修边余量3.2.2 拉深毛坯直径计算成形零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成冲裁件的尺寸。该工件为无凸缘圆筒形件，根据等面积原则，用解析法求毛坯直径。拉深毛坯直径计算如图3-1，计算毛坯直径毛坯直径D= (3-1)这里d=175 h=30 r=5所以最后毛坯直径D=222.47mm图3-1拉深毛坯直径计算图Fig.3-1 Calculated the diameter of deep rough schematic落料的毛坯尺寸 D1=D+10=222.47+10=232.473.2.3 拉深次数的确定有凸缘筒形件的拉深次数一般用第一次拉深最大相对深度和极限拉深系数判断。根据冲压工艺与模具设计表4-10，无凸缘筒形件第一次拉深时的极限拉深系数，查得：=0.65。m=d/D=175/227.180.77 (3-2)【1】所以可以一次拉深成形根据冲压工艺与模具设计表4-11，无凸缘筒形件第一次拉深时的极限相对高度，查得：。h/d=30/175=0.17 (3-3)【1】所以工件可以通过一次拉深成形。3.2.4 拉深凸、凹模尺寸计算根据冲压模具设计和加工计算速查手册2表4-53，有压边圈拉深单边间隙，查得：【1】=1.5+0.21.5=1.8 (3-4)根据冲压工艺与模具设计1表4-18得：；当工件标注内形尺寸时，以凸模为基准，先确定凸模尺寸。考虑到凸模基本不磨损，圆筒形拉深件凸模和凹模制造公差，查冲压技术手册得：；制件要求内形尺寸如图3-2，图3-2 拉深凸凹模计算示意图 Fig 3-2 Deep drawing die and punch calculation schemes故采用： (3-5) (3-6)式中：凸模和凹模尺寸； ：工件最小极限尺寸； ：拉深件公差；标准公差数值，当尺寸大于120180mm时，=1.0mm； ：凸模和凹模间的间隙； ：凹模和凸模制造公差；3.2.5 拉深凸、凹模圆角半径的确定拉深模工作部分的尺寸指的是凹模圆角半径和凸模圆角半径，凸凹模的间隙，凸模直径凹模半径凸模圆角半径计算：因为该工件拉深部分是一次成形，故凹模圆角半径计算：【1】 故凹模圆角半径一般首次拉深时凸模的圆角半径由冲压工艺与模具设计式4-51得凸模圆角半径： 【1】式中：毛坯直径或上道工序拉深件直径；：本道工序拉深件直径；：料厚；3.3 拉深力计算无压边圈的一次拉深力【1】 (3-7) 式中：拉深件横断面积周长； ：材料厚度； ：拉深件抗拉强度； ：拉伸力计算系数；3.4 落料、冲孔工艺设计及计算3.4.1 零件排样图设计图2-2排样图Fig.2-2 Layout plan搭边值选取：查冲压工艺与设计表2-27得工件间a=1.0mm，侧面间a =1.2mm3.4.2 无侧压装置的条料宽度和导料板间隙无侧压装置的模具其条料的宽度应考再送料中因条料的摆动而是侧面搭边减小，为了补充搭边的减少部分，条料增加一个可能的摆动量送料进距s= D+a=232.47+1=233.47mm (3-8)条料的宽度B=D+2a+C=(232.47+1.22+1)=235.87mm (3-9) 导料板的间距：A=B+C=D+2a+2c=236.87mm (3-10) 式中：B:条料宽度的基本尺寸，mm D：条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，mm a：侧面搭边，根据冲压工艺与模具设计查表2-7得，a=1.2mm：条料下料剪裁时下偏差，根据冲压工艺与模具设计查表2-8得， =0.9mmC：导料板与最宽条料的间隙，其最小值根据冲压工艺与模具设计查表2-9得：C=1mm条料板的尺寸：235.875001.5板料规格选用 1.5235.87500裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。3.4.3 采用凸模与凹模加工的方法采用凸模与凹模分开加工的方法是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差(凸模、凹模)，它适用于圆形或简单形状的制件。必须满足下列条件： 【1】 (3-11)或取0.4() 【1】 (3-12)0.6() 【1】 (3-13)根据冲压工艺与模具设计表2-20，冲裁模具初始双面间隙推荐值根据冲压工艺与模具设计表2-23，冲裁时凹凸模得制造偏差，凸模偏差凹模偏差因此 (3-14) (3-15) 相关说明：查冲压工艺与模具设计工件尺寸没有标注公差，则按未标注公差IT14级来处理，对圆形件模具按IT6-7级制造：磨损系数x=0.5凸模制造精度采用IT6级，凹模制造精度采用IT7级；拉深工序中，工件也未标注公差，按IT14级，凸凹模制造精度采用IT9级3.4.4 材料利用率计算 (3-16) (3-17) (3-18) (3-19)式中：A：一个冲裁件的实际面积；B：条料宽度；L：条料长度；3.5 冲裁力计算在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等原因素，通常使用： (3-20)=1.328.26mm1.5mm360MPa=19.84KN (3-21)=1.312.56mm1.5mm360MPa=8.82KN (3-22) (3-23)式中：抗剪强度；t：材料厚度 ；L：落料或冲孔周长；3.6 卸料力、推件力和顶件力计算由于冲裁中材料的弹性变形即摩擦的存在，冲裁后带孔的部分的的材料会紧箍在凸模上，而冲落的材料会紧卡在凹模洞孔中，从凸模上卸下板料的力叫卸料力；把落入凹模洞口的冲压件或顺着冲裁方向推出的力叫推件力，把落入凹模洞中的冲压件或废料逆着冲裁方向顶出来的力成为顶件力。根据冲压模具简明设计手册3表2-32，系数、的数值，查得：=0.04；=0.055；=0.06【1】，若凸凹模有合理的间隙，则卸料力： (3-24)推件力： (3-25) 顶件力： (3-26)3.7 冲裁凸凹模刃口尺寸计算落料件尺寸取决与凹模尺寸，落料模先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证冲裁间隙值。冲裁间隙值大小与材料性质，厚度有关，材料越硬，厚度越大，间隙越大些。采用弹性压料装置时间隙取大些，复合模的凹凸模壁厚单薄时应放大冲孔凹模间隙。根据冲裁工艺与模具设计表2-2，冲裁模合理间隙值，故查得【1】。根据冲压工艺与模具设计 2表2-4，磨损系数查的X=0.5。根据冲压工艺与模具设计 2表2-5冲裁凸凹模制造公差，查得：【1】 (3-27) (3-28)冲孔件尺寸取决与凸模尺寸，冲孔模先决定凸模尺寸，用减小凹模尺寸来保证冲裁间隙值。根据冲压工艺与模具设计 1表2-23，凸模和凹模制造公差，查得 (3-29) (3-30) (3-31) (3-32) 式中：冲件公称尺寸； ：冲件公差。标准公差数值，当尺寸大于36mm时，=0.30mm；当尺寸大于610mm时，=0.36mm；当尺寸大于1018mm时，=0.43mm；当尺寸大于1830mm时，=0.52mm；当尺寸大于120180mm时，=1.0mm；当尺寸大于180250mm时，=1.15mm【6】； ：落料凸、凹模刃口尺寸； ：冲孔凸、凹模刃口尺寸； ：最小冲裁间隙；查冲压工艺与模具设计表2-20选取。 ：磨损系数，其值与冲件精度有关。当制件精度为IT10以上时，取；当制件精度为IT11IT13以上时，取；当制件精度为IT14以上时，取；：凸、凹模制造公差；按IT6IT7级来选取，也可查冲压工艺与模具设计表2-23选取，或取（1/41/6）3.8 冲压力的计算(3-33)3.8.1 确定压力中心形状对称的冲压件，如圆形，正多边形，矩形时压力中心位于对称中心线的交点，即几何中心上，必须时压力中心与模柄的中心相重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合，否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和导向机构产生不均匀磨损。按比例画出工件形状零件图，因为工件左右对称，并且上下对称，所以模具的压力中心即在工件的几何中心处。即坐标系中的坐标原点即为模具的压力中心。3.9 闭模高度的计算通过从装配图上测量得到，模具的闭模高度为337.5mm冲模的闭合高度是模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度；连杆调至最长时为最小装模高度。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度与连杆调至最长时为最小装模高度之间，其关系为： (3-34)如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。 3.9.1 闭模高度校核压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，即模具的闭合高度在压力机的最大闭合高度与最小闭合高度之间，当多幅模具联合安装到压力机上时，多副模具用同一高度。前面由冲压力初选1250KN的压力机，最大闭合高度为500多mm，最小闭合高度260多mm。而模具的闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系式确定，即：【4】 (3-35) (3-36) 所以模具在安装时需加上厚度为8mm的垫板。一般冲裁时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右。拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大60%-100%8,。每道工序的冲压力（冲裁力、压边力、卸料力）叠加后总和。不应超过压力机的许用负荷。滑块行程长度应保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件能顺利地从模具中取出。特别是拉深件应使滑块行程长度大于制件高度的2.5-3倍8。滑块行程次数，它主要受材料最大拉深速度的限制，一般可按每分钟行程次数行程长度S（）验算，常用3060次。因S，取S=100，每分中行程次数，取60工位间中心距离A：D=200250，取（1.251.4）D;D为最大落料直径，A=（12514）D=（290.5879325.458）。工作台面长、宽尺寸应大于模具下模座尺寸，并每边留出60-100mm，以便安装固定模具用的螺栓和垫板8。送料长度L取D+（510），其中D为送进方向最大落料长度，落原料即为直径（）。L=D+（510）=232.47+（237.47242.47）mm。压力机的滑块速度滑块速度过大，易使拉伸破裂，因此选拉深件的拉深材料选择钢板，单动拉深压力机最大拉深速度178mm/s，双动压力机最大拉深速度178254mm/s。经过综合分析所选压力机可以满足模具工作要求。3.10 压力机的选择曲柄压力机主要技术参数反应了一台压力机的工作能力、所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。掌握曲柄压力机主要参数的定义及数值，是我们正确选用压力机的基础。正确选用压力机关系到设备与模具的安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等。（1） 标准压力FG（KN）及标称压力行程SG（mm）曲柄压力机标称压力是指滑块距下死点某一特定距离时滑块上所容许承受的最大作用力。与标称压力行程对应的曲柄转角g定义为标称压力角。标称压力值已经系列化，主要取自优先数系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN。（2） 滑块行程S（mm）它是指滑块从上死点至下死点所经过的距离，其值是曲柄半径的两倍，它随设备的标称压力值增加而增加。有些压力机的滑块行程是可调的。（3）滑块行程次数N（1/min）指在连续工作方式下滑块每分钟能往返的次数，与曲柄转速对应。通用曲柄压力机设备越小滑块行程次数越大。对高速冲床，为实现大批量生产和模具调试，可以实现在试模及模具初始运行阶段以低速运行，一切正常后切换至高速运行。（4）最大装模高度H(mm)及装模高度调节量H(mm)装模高度是指滑块在下死点时滑块下表面到工作台板上表面的距离。为了提高设备的适应性，装模高度应是可调节的。最大装模高度是指当装模高度调节装置到滑块调节至最上位置时的装模高度值。与装模高度并行的标准还有封闭高度。是指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离，它与装模高度不同的是少一块工作台垫板厚度。压力机主要技术参数为 ：型号：JB21-125公称压力/KW：1250滑块行程/mm：140行程次数/次/分：50最大闭合高度/mm：600连杆调节量/ mm（闭合高度调节量）：120工作台尺寸/前后左右/mm：970650模柄孔尺寸/直径深度/mm：601154 结构的概要设计4.1基本结构设计4.1.1正倒装结构根据分析本零件的冲制包括落料、拉深、冲孔等工序，已确定为复合模冲压，因此选用倒装结构。4.1.2卸料方式本零件的冲压包括落料、冲孔、拉深等工序，所以应有卸料机构，选择弹性卸料板。4.1.3凹模固定方式采用螺钉和销钉配合使用4.2 基本尺寸4.2.1模板尺寸有工序排样图可知，凹模的工作区尺寸基本在234.295234.295左右，圆整后去250250，其他模板尺寸取为与凹模板面板尺寸一致。4.2.2 凹模尺寸复合模的凹模结构比较简单，型孔比较规则，因此采用整体式拉深凹模，这样便于加工、装配和维修。 凹模高度尺寸设计，由装配图的拉深凹模高度（根据拉深件的拉深尺寸）H=149mm。 拉深凹模直径 D=372mm。4.2.3 卸料装置冲裁模的卸料可采用弹性卸料装置，也可用刚性卸料装置，刚性卸料装置是利用卸料板与凸模产生的相对运动，将凸模上的废料挂下，弹性卸料板装在凸模所在的模座上，刚性卸料板装在凹模端口。本模具选用弹性卸料装置弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸厚度，取凹模厚度0.60.8倍H=（0.60.8）H=0.8125=100mm。卸料板设计，设计选择两个分开的卸料板:L=125mm，B=161mm，H=11mm4.2.4落料凹模设计由装配图得：落料凹模高度 H=125mm落料凹模直径 R=512mm4.3 凸模设计 拉深凸模设计凸模结构形式与固定方法：根据工件的结构，采用整体圆形凸模，并用螺钉与销钉固定。凸模长度计算凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时与卸料板之间的安全距离等因素。由装配图得，拉深凸模得厚度为120mm，凸模固定板厚度为20mm。 上冲孔凸模设计，R=1mm (4-1) 式中：h：凸模固定板厚度h：拉深凸模安装部分的厚度：拉深凸模工作部分厚度 侧冲孔凸模设计L=，R=3mm式中： h：拉深凸模安装部分的厚度h：拉深凸模工作部分厚度4.4卸料装置此到工序为冲孔落料复合一起的，废料和工件都不能从模具上直接的排出。所以要设计把废料从凹模孔中排出的机构。实际上，冲孔凸模就能将废料从拉深冲孔凸凹模中冲出来，然后废料按照预先在拉深冲孔凸凹模中设定好的排料孔中落下来。a 弹性卸料板不但能承担模具的卸料工作，而且还可以对放置在模具内的条料起压平和压住的作用，保证平整和防止位置移动。同时由于与凸模的良好配合，加上冲切时凸模伸出长度小，对凸模有较好的保护作用。由于制件材料较薄、较软，卸料力需求不大，故采用弹性卸料板。b 弹性卸料板用4个卸料螺钉定位，并设有4个卸料板弹簧。c 由于卸料板宽度B200，根据冲模技术4表9-15，卸料板厚度，查得：卸料板厚度为18mm。d 由于弹簧外露高度大于弹簧外径，所以在卸料板和上模座双面加工弹簧座孔。e 卸料螺钉安装采用标准安装方法，凸模刃磨后需在卸料螺钉头下加垫圈调节。其结构形式如图：图4-1图4-1卸料螺钉安装图示Fig.4-1 Discharge screw installation icon选用簧卸料选用方法，应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量，看能否满足冲裁工艺的需要。4.5 顶件装置由于工件不能通过模具底部漏出，则需要借助于橡胶弹顶器，顶出工件。设计中采用的橡皮垫，即可用于压边，也可用于顶件。4.6 模架4.6.1 模架的选择要求模架包括上模座、下模座、导柱和导套。选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出件方式，材料送进方向，导拄受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。 选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大3043mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系，架的宽度应比压力机的工作台孔径每边约大4050mm，冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度。冲模模架技术条件（摘自GB/T285490） 装入模架的每对导柱和导套（包括可卸导柱和导套）的配合间隙（或过盈量）应符合规定，其中：级精度的模架必须符合导套、导柱配合精度为H6/h5时，按下表给定的配合间隙值：级精度的模架必须符合导套、导拄配合精度为H7/r6时，按下表给定的配合间隙值表 4-1 配合间隙Tab4-1 Fitting clearance检 查 项 目被测尺寸/mm模架精度等级0，级0，级公差等级A上模座上平面对下模座下平面的平行度4004005667B导柱轴心线对下模座平面的垂直度16016045 56 装模后的模架，其上模座沿导拄上、下移动应平稳和无滞住现象。 装配后的导拄，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面12mm。 模架的各零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。 在保证本标准规定质量的情况下，允许其他工艺方法（如环氧树脂，压氧胶，底熔点合金浇注等）固定导拄、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。4.6.2 上下模座的选择上下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别于压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。模座的外型尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定，对于矩形模座其长度应比凹模板大4070mm，而宽度可以等于或略大于凹模板的宽度，但应该考虑有足够的安装导柱，导套的位置。模座厚度一般取凹模板厚度的1.01.5倍，考虑受力情况，上模座厚度可以比下模座厚度小510mm。上模座：， ，下模座：，工件为17530，所以可以选用四导柱圆形模架上下模座。标记示例：凹模周界D=512mm，厚度H=125mm的四导柱圆形下模座：上、下模座的尺寸：上模座的外形尺寸为:63663650mm下模座的外形尺寸为:63663670mm 上下模座的材料均采用HT200，GB/T943619884.7 确定导向元件4.7.1 导柱、导套的布置常见的导柱导套布置形式有三种：a 后侧式导柱：可三面送料，操作方便，广泛用于导向要求不太高的情况；b 中间导柱和对角导柱：导向准确，适用于共建精度要求较高或无间隙、小间隙冲模，但操作不如上一种方便c 四个或六个导柱导向：导向情况最好，但结构复杂，只有在冲大型工件、零件要求特别高的工件或大量生产用的自动化冲模才采用本设计采用四导柱、导套分别装在上、下模座两侧，凹模面积是导套前的有效区域。可用于冲压较宽条料。送料及操作方便，可纵向、横向送料。由于制件属于一般精度要求，且为小型制件，故采用四导柱模架非常合适。4.7.2 导柱、导套配合 导柱和导套间的配合性质分为滑动导向配合和滚动导向配合。因为滚动导向配合多用于精冲模、高速冲裁模、硬质合金冲模和小间隙精密冲模。故本设计采用滑动导向配合，按配合。导向零件是用来保证上，下模正确的相对运动，模具中应用最广泛的是导柱和导套。a导柱 导柱标准结构有四类：即普通导柱，小导柱，可卸导柱和压圈固定导柱。普通导柱的特点是在长度方向上，用以固定和导向部分直径的基本尺寸相同，只是极限偏差不同，这样，即便于装配又便于加工。本设计选择导柱的尺寸为：60mm300mm 图4-2 导柱Figure 4-2 guide pinb导套 导套标准结构形式有三类：即普通导套，小导套和压圈固定导套。导套的尺寸： 60mm170mm。 导柱和导套配套用于滑动或滚动导向，导柱和导套之间采用H7/h6或H7/h5的间隙配合，但必须小于冲裁间隙。导柱和导套一般采用过盈配合H7/h6分别压入下模座和上模座的安装孔中，导柱导套一般选用20钢制造，为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为58-62HRC。图43导套Figure 4-3 guide set4.8 模柄本设计采用螺钉固定凸缘式模柄。这种模柄的优点在于凸缘的厚度不到模座厚度的一半，模座凸缘以下部分仍可加工出型孔，以便容纳推件装置的顶板标记示例：直径d=60mm，D=115mm，材料为Q235的A型凸缘模柄：模柄 A60115 JB/T7646.31994。Q235其结构形式如图:图4-4模柄Fig4-4 Handle mold4.9垫板设计垫板可以起到将凸模承受的压力均布到模座上，避免凸模直接和模座接触，从而避免压强过高而压塌模面。垫板的作用是直接承受和分散凸模传递的压力，以降低模座说承受的单位压力，保护模座不被凸模断面压陷。而是否采用垫板，视模座所受的压应力是否超过模座材料的许用应力而定，当压应力超过，则用垫板，反之，可以不用垫板。垫板外形尺寸和凹模相同，厚度与外形尺寸有关，可以通过查表得出，厚度可取410mm。根据装配图的垫板尺寸，查得厚度为：8mm4.10 弹簧本设计中弹簧的包括两部分的用途，一方面主要作用是弹性卸料称为卸料弹簧。另一方面主要作用是侧冲孔凸模的复位称为复位弹簧。选择满足压力要求的弹簧【1】 (4-2)式中：每个弹簧在预压缩状态时的预压力； ：卸料力； 所以，选择的每个弹簧的允许最大工作负荷。本设计中弹簧的包括两部分的用途，一方面主要作用是弹性卸料称为卸料弹簧。另一方面主要作用是侧冲孔凸模的复位称为复位弹簧。4.10.1 选择满足压力要求的弹簧卸料弹簧假设考虑了模具结构，粗选定弹簧个数n=4，则每个弹簧的预压力为： (4-3) 粗选弹簧规格。按1.5估算弹簧的极限工作压力 (4-4)复位弹簧假设考虑了模具结构，粗选定弹簧个数n=1，则每个弹簧的预压力为： (4-5)粗选弹簧规格。按1.5估算弹簧的极限工作压力 (4-6)式中：每个弹簧在预压缩状态时的预压力； ：卸料力； 弹簧的极限压力 ：弹簧数目；所以，选择的每个弹簧的允许最大工作负荷4.10.2 选择满足压缩量要求的弹簧 (4-7)式中：弹簧的允许最大压缩量； ：弹簧的预压缩量； ：卸料板的工作行程； ：凸模的总修磨量；4.10.3 强力弹簧的选择强力弹簧又称为异形截面圆柱螺旋压缩弹簧，其簧丝截面的形状为矩形或扁截面形。强力弹簧具有外形尺寸小、承载量大、压缩变形量大、使用寿命长、弹簧特性曲线好、市场购买较易等优点，不足之处在于价格略高6。本设计采用强力弹簧，其属性为：安装窝座尺寸：34mm；外径：30mm；内径：26 mm；自由高度：151mm；节距：8.0mm压缩量：71.5 mm；负荷：18.75KN安装窝座尺寸：34mm；复位弹簧：外径：20mm；内径：16 mm；自由高度：74mm；节距：5.3mm；压缩量：34mm；负荷： 8.82KN4.11 螺钉孔螺钉孔结构尺寸配合见表4-2，表中字母含义见图4-4。表4-2 螺钉孔尺寸配合表Tab.4-2 Pore size with screwdDD1H1D2H2M67114.5126.5M8913.56.513.58.5M10111681610.5M121320102013M14152315M16172617图4-4螺钉孔尺寸配合图示Fig.4-4 Screw holes with the icon size4.12 橡胶弹顶器橡胶允许承受的载荷比弹簧大，所以在冲裁模应用较多，模具中使用的橡胶弹簧的介质材料主要有聚氨酯橡胶和耐油的丁腈橡胶。其中聚氨酯橡胶的性能比合成橡胶优异，是常用的弹性卸料元件，本设计中采用的是聚氨酯橡胶，。聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐臭氧、耐辐射、及良好的导电性等优点。重量轻、弹性大、形状不受限制、较高的内阻、可吸收冲击和高频震动的能量、工作平稳、噪声小、安装和调整方便、便于维修和保养等优点。冲模标准中专门规定了聚氨酯橡胶的规格与尺寸选用和方便。选用橡胶卸料或顶件时，与弹簧选用方法相似，也应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量，看能否满足冲裁工艺的需要。由于橡胶的压缩特性为非线性，故压缩量不能过大。为使橡胶耐久的工作，最大压缩时不能超过其厚度的35%,预压缩时约为其厚度的10%15%.根据本设计得要保证橡胶的最大压缩厚度是30mm以上，所以选橡胶的厚度为100mm。又因为顶杆之间的距离为120mm所以粗选橡胶的直径为150mm。 橡胶选择的原则：为保证顶件正常工作，应使橡胶的预压力F大于或等于顶件力F橡胶的压力与压缩量之间不是线性关系，其特征曲线如冲压工艺与模具设计图2-51所示。橡胶压缩时产生的压力按下式计算橡胶弹簧弹性力的计算公式为：，即 (4-8) (4-9)式中：橡胶弹簧的弹性力； ：橡胶弹簧的横截面积； ：与橡胶压缩量有关的橡胶弹簧的单位压力； 校核橡胶的厚度橡胶的厚度与橡胶的直径之比为100/150=0.6,符合大于等于0.5mm小于等于1.5mm范围，故选用的橡胶满足顶件力的要求。橡胶尺寸如图：图4-5图4-5橡胶尺寸Fig.4-5Rubber Size4.13 工艺零件和结构零件材料的选用根据冲压工艺与模具设计实用技术1，材料选择见表4-6表4-6 工艺零件和结构零件材料的选用Tab.4-6 Process components and structural parts of the selection of materials零件名称选用材料零件名称选用材料上、下模座HT200螺钉45导柱20销钉45导套20打板45凸、凹模固定板45顶杆、推杆45导料板45斜楔T8A卸料板45模柄Q235垫板45弹簧65Mn5 模具的经济性分析模具的经济性涉及到成本的高低供应是否充分，加工过程是否复杂、成品率的高低以及同一产品中使用金属或钢材型号的多少等。在我国当前情况下，考虑以铁代钢和以铸代锻还是