防尘罩落料模具的设计

学士学位论文I摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本设计进行了落料模具的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外，本模具采用使用固定挡料销。模具的落料凸模用固定板固定，便于调整间隙；落料凹模则采用整体固定板固定。落料凸模内装有导正销，保证了工件上孔和外形的相对位置准确，提高了加工精度。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：冲压；模具；制造；模具设计；冲裁 ；落料学士学位论文II目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪 论 .11.1 冲压模具行业发展现状 .11.2 冲压模具制造技术发展趋势 .21.3 冲压工艺的基本知识 .41.4 冲裁变形分析 .51.4.2 冲裁时板料的变形过程 .71.4.3 冲裁件断面质量及其影响因素 .92 落料模具的冲压工艺性分析 .122.1 冲压工艺规程 .122.2 设计题目 .152.3 冲压件工艺计算 .152.4 模具工艺方案的确定 .153 落料模具的工艺计算 .173.1 排样设计 .173.2 压力与压力中心计算 .183.2.1 冲压力 .183.2.2 卸料力 .183.2.3 推件力 .183.2.4 模具总冲压力 .193.3 压力中心 .193.4 作零件刃口尺寸计算 .203.4.1 刃口尺寸计算原则 .203.4.2 刃口尺寸计算 .21学士学位论文III3.5 冲床选用 .213.5.1 冲压设备的选择原则 .213.5.2 压力机的选择 .224 主要零部件的结构设计 .244.1 工作部分零件 .244.1.1 凸模的结构形式和紧固联结方式 .244.1.2 凹模的结构形式设计及固定形式的选择 .254.2 定位零件 .274.2.1 挡料销的选择 .274.2.2 导料销的选择 .284.3 卸料装置 .284.3.1 卸料装置中关系尺寸的计算 .294.3.2 卸料弹簧的选用 .304.4 导向零件 .314.5 夹持及支持零件 .324.5.1 模座的选择 .324.5.2 模具闭合高度计算 .335 典型零件的加工工艺编制 .345.1 落料凹模加工工艺过程 .345.2 落料凸模加工工艺过程 .355.3 凸模座加工工艺过程 .365.4 凸模压板加工工艺过程 .375.5 卸料板加工工艺过程 .385.6 上模座加工工艺过程 .395.7 下模座加工工艺过程 .40参考文献 .41致谢 .42附录 .44学士学位论文11 绪 论1.1 冲压模具行业发展现状改革开放以来，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。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。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。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，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。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模学士学位论文2CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.2 冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统学士学位论文3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，大大缩短了模具的在研制制造周期。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、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展学士学位论文4这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量控制监测系统。1.3 冲压工艺的基本知识冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。冲裁是切断、落料、冲孔、冲缺、冲槽、剖切、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序的总称。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。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能学士学位论文5使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲裁变形分析1.4.1 冲裁变形时板料变形区力态分析 图 1 是模具对板料进行冲裁时的情形，当凸模下降至与板料接触时，板料就受凸 、凹模端面的作用力。由于 凸 、凹模之间存在间隙，使 凸 、凹模施加于板料的力产生一个力矩 M，其值等于凸 、凹模作用的 合力与稍大于 间隙的力臂 a 的乘积。在无压料板压紧装置冲裁时，力矩使材料 产生弯曲，故模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触，接触宽度约为板厚的 0.20.4。并且， 凸 、凹模作用于板料垂直压力呈不均匀分布，随着向模具刃口靠近而急剧增大 (见图 1)。学士学位论文6 1-凸模；2-材料；3-凹模图 1 冲裁时作用于材料上的力其中：P 、 凸 、凹模对板料的垂直作用力； 、 凸 、凹模对板料的侧压力； P 、 凸 模端面与板料间摩擦力，其方向与间隙大小有关，但一般指向模具刃口； 、 凸 、凹模侧面与板料间的摩擦力。图 2 冲裁时板料的应力状态图 冲裁时，由于板料弯曲的影响，其变形区的应力状态是复杂的，且与变形过程有关。对于无压料板压紧材料的冲裁，其变形区应力状态如图 2学士学位论文7所示，其中：A 点( 凸 模侧面)： 凸 模下压引起轴向拉应力 ，板料弯曲与 凸 模侧压力引起径向压应力 1，而切向应力 为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力。 B 点( 凸 模端面)： 凸 模下压及板料弯曲引起的三向压缩应力。 C 点(断裂区中部)：沿径向为拉应力 ， 垂直于板平面方向为压应力 3。 D 点(凹模端面)：凹模挤压板料产生轴向压应力 ，板料弯曲引起径向拉应力 1 和切向拉应力 2。 E 点(凹模侧面)： 凸 模下压引起轴向拉应力 ，由板料弯曲引起的拉应力与凹模侧压力引起压 应力合成产生应力 1 与 2，该合成应力可能是拉应力，也可能是压应力，与间隙大小有关。一般情况下，该处以拉应力为主。 1.4.2 冲裁时板料的变形过程 冲裁是分离变形的冲压工序。当 凸 模、凹模之间的间隙正常时，工件受力后必然从弹性变形开始，进入塑性变形，最后以断裂分离告终，如图 3 所示。 图 3 冲裁变形过程( 一 )弹性变形阶段 由于凸模加压于板料，使板料学士学位论文8产生弹性压缩、弯曲和拉伸 (ABAB)等变形，板料底面相应部分材料略挤入凹模洞口内。此时，凸模下的板料略有拱弯(锅底形)，凹模上的板料略有上翘。间隙越大，拱弯和上翘越严重。在这一阶段中，若板料内部的应力没有超过弹性极限时，当凸模卸载后，板料立即恢复原状。 (二)塑性变形阶段 当凸模继续压入，板料内的应力达到屈服极限时，板料开始产生塑性剪切变形。 凸 模切入板料并将下部板料挤入凹模孔内，形成光亮的剪切断面。同时，因 凸 、凹模间存在间隙，故伴随着弯曲与拉伸变形 (间隙愈大，变形亦愈大)。随着 凸 模的不断压入，材料的变形程度便不断增加，同时硬化加剧，变形抗力也不断上升，最后在 凸 模和凹模的刃口附近，达到极限应变与应力值时，材料就产生微小裂纹，这就意味着破坏开始，塑性变形结束。 (三)断裂分离阶段 裂纹产生后，此时凸模仍然不断地压入材料，已形成的微裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延 伸，向楔形那样发展，若间隙合理，上下裂纹则相遇重合，板料就被拉断分离。由于拉断的结果，断面上形成一个粗糙的区域。当 凸模再 下行， 凸模将 冲落部分全部挤入凹模洞口，冲裁过程到此结束。 冲裁力与凸模行程曲线如图 4 图 4 冲裁力与凸模行程曲线 学士学位论文9图 4 为冲裁时冲裁力与 凸 模行程曲线。图中 AB 段相当于冲裁的弹性变形阶段， 凸模接触材料后，载何急剧上升，当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段后，载荷的上升就缓慢下来，如 BC 段所示。虽然由于 凸 模挤入材料使承受冲裁力的材料面积减小，但只要材料加工硬化的影响超过 受剪面积 减小的影响，冲裁力就继续上升，当两者达到相等影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中的 C 点。此后， 受剪面积 的减少超过了加工硬化的影响，于是冲裁力下降。 凸模继续 下压，材料内部的微裂纹迅速扩张，冲裁力急剧下降，如图 CD 段所示，此为冲裁的断裂阶段。 1.4.3 冲裁件断面质量及其影响因素( 一 )断面特征 冲裁件正常的断面特征如图 5 所示。它由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个特征区组成。图 5 冲裁件的断面特征 圆角带 -该区域的形成主要是当 凸 模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被带进模具间隙的结果。 光亮带 -该区域发生在塑性变形阶段，当刃口切入金属板料后，板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的 1。学士学位论文10断裂带-该区域是在断裂阶段形成。是由刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。 毛刺毛刺 的形成是由于在塑性变形阶段后期， 凸 模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。在普通冲裁中毛刺是不可避免的。 在四个特征区中，光亮带剪切面的质量最佳。各个部分，在整个断面上所占的比例，随材料的性能、厚度、模具冲裁间隙、刃口状态及摩擦等条件的不同而变化。 (二)材料的性能对断面质量的影响 对于塑性较好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料剪切的深度较大。所以得到的光亮带所占比例大，圆角大， 穹弯大 ，断裂带较窄。而塑性差的材料，当剪切开始不久材料便被拉裂，光亮带所占比例小，圆角小， 穹弯小 ，而大部分是有斜度的粗糙断裂带。 (三)模具冲裁间隙大小对断面质量的影响 冲裁单面间隙是指 凸 模和凹模刃口横向尺寸的差值的一半，常称间隙用 C 表示。间隙值的大小，影响上、下裂纹的会合；影响变形应力的性质和大小。 当间隙过小时，如图 6a 所示，上、下裂纹互不重合。两裂纹之间的材料，随着冲裁的进行将被第二次剪切在断面上形成第二光亮带，该光亮带中部有残留的断裂带 (夹层)。小间隙会使应力状态中的拉应力成分减小，挤压作用增大，使材料塑性得到充分发挥，裂纹的产生受到抑制而推迟。所以，光亮带宽度增加，圆角、毛刺、斜度翘曲、 拱弯等 弊病都有所减小，工件质量较好，但断面的质量也有缺陷，像中部的夹层等。学士学位论文11当间隙过大时，如图 6c 所示，上、下裂纹仍然不重合。因变形材料应力状态中的拉应力成分增大、材料的弯曲和拉伸也增大，材料容易产生微裂纹，使塑性变形较早结束。所以，光亮带变窄，剪裂带、圆角带增宽、毛刺和斜度较大， 拱弯 翘曲现象显著，冲裁 件质量 下降。并且拉裂产生的斜度增大，断面出现二个斜度，断面质量也是不理想的。当间隙合适时，如图 6b 所示，上、下裂纹能会合成条线。尽管断面有斜度，但零件比较平直，圆角、毛刺斜度均不大。有较好的综合断面质量。 当模具间隙不均匀时， 冲裁件会出现 部分间隙过大，部分间隙过小的断面情况。这对冲裁件断面质量也是有影响的，要求模具制造和安装时必须保持间隙均匀。图 6 间隙大小对冲裁件断面质量的影响a)间隙过小；b)间隙合适；c)间隙过大(四)模具刃口状态对断面质量的影响 刃口状态对冲裁过程中的应力状态有较大影响。当模具刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，则冲裁件圆角和光亮带增大。钝的刃口，即使间隙选择合理，在冲裁件上将产生较大毛刺。凸模钝时 ，落料件产生毛刺；凹模钝时，冲孔件产生毛刺。学士学位论文122 落料模具的冲压工艺性分析2.1 冲压工艺规程表 2.1 工艺规程卡片车间 产品型别版次 工艺规程零件名称： 防尘罩落料模 零件号： FCZLL01-00 工艺室主任 车间主任 主管工艺员 总工艺师 年 月 日 批准2.2 设计题目下图所示冲裁件，材料为 Q235,厚度为 2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程.零件名称:防尘罩毛坯生产批量:大批材料:Q235 t=2mm学士学位论文132.3 冲压件工艺计算该零件属于有凸缘筒形拉伸件，固其展开材料坯料应为圆形，查实用冲压模具设计手册中公式 3-23 毛坯直径计算公式，其展开毛坯直径计算如下：D= LX8= )7654321( XLXL=512(mm)所以，该落料零件的毛坯直径为 512mm。2.4 模具工艺方案的确定通常该零件采用的工艺方案是：落料、拉伸、冲孔、切边、翻边 5 道工序，或者采用多工位级进模进行加工，用第一方案产品质量好，模具加工维修简单，但模具数量多，产品加工周期长，经济效益差：用第二方案，模具加工维修方便，一副模具，产品加工周期短，但由于模具较大，所用设备工作台面相应要求也大，若采用定距切刀浪费材料，增加成本，采用其他定位，定位在长期生产过程中易出现磨损，导致不同步，影响产品质量：考虑到该零件主要作用是防尘，零件口部尺寸切边切口不垂直，对外观和使用都不存在影响，所以将切边调整在翻边后进行。本套模具是第一方案中的落料模具，冲出一个直径为 512mm 的毛坯就可以了。此工件材料为 Q235 钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，将外形视为落料，需要拉伸直径 为 472 圆筒，冲不规则孔，及底部矩形凸台。工件的尺寸全部自由公差，可看作 IT14 级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。学士学位论文143 落料模具的工艺计算3.1 排样设计查冲压模具设计与制造表 2. 5. 2,确定搭边值:两工件间的搭边:a=1.5mm; 工件边缘搭边:a 1=2.0mm; 步距为:h=513.5mm条料宽度 b=22+512= 516mm确定后排样图如图 2 所示.一个步距内的材料利用率 为:=1205783/(516513.5) 100%=77.66% (式 3-3) %10bhnA式中 A冲裁面积(包括内形结构废料)； n 一个冲距内冲冲裁件数目；b条料宽度；h进距。学士学位论文153.2 压力与压力中心计算3.2.1 冲压力落料力 F = kLt =1.3Lt (式 3-4)=1.33.145122350=1462.99(KN)式中：F落料力（N） ；L工件外轮廓周长，L1607.68mm；t材料厚度；材料的抗剪强度（Mpa） ，查得 2 350Mpa。 3.2.2 卸料力 F 卸 K XF 落 (式 3-5) 式中：KX卸料力因数，其值由 2表 2-15 查得 K 卸 0.04。则卸料力：F 卸 =0.041462.99=58.52(KN)3.2.3 推件力推件力计算按 2式 2-11：F 推 =nkTF 落 (式 3-7)式中：KT推件力因数，其值由 2表 2-15 查得 推 0.055；学士学位论文16n卡在凹内的工件数，n=1。推件力则为：F 推 10.0551462.99=80.46(KN)3.2.4 模具总冲压力F 总 F 落 F 卸 F 压1462.99+58.52+80.46=162.15(KN)3.3 压力中心模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了使模具能平衡工作，在设计和加工模具时，应该根据冲件的技术要求及冲件的形状尺寸分析冲裁过程中的受力状态及其对模具的作用与影响，选取相适应的模具压力中心。并使之与冲床滑块中心和模具导向部分的对称中心相重合。否则在冲裁过程中要产生偏心力矩，从而致使冲裁时模具的间隙变得不均匀。因而使冲件的外形发生歪扭，切口断面质量变坏，甚至会导致冲床滑块导轨和模具的严重磨损。冲模的压力中心，的按下述原则确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。如下图所表示学士学位论文17由于工件 x 方向对称， y 方向也对称，故压力中心为 O：（0，0） 。3.4 零件刃口尺寸计算凸模与凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素，也影响凸、凹模的合理间隙值的确定。3.4.1 刃口尺寸的计算原则1.落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分以凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。2.考虑凸模与凹模的磨损：凸模与凹模在冲裁过程中必然会出现磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸磨损使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度，尽可能的提高模具寿命设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸。这样就能保证凹、凸模磨损到一定程度后仍能冲裁出合格的工件。3.把握好刃口制造精度与工件精度的关系：凸、凹模刃口尺寸精度的选择，应以能保证工件的精度要求为前提，保证合理的凸、凹模间隙值，从而保证模具的使用寿命。一般情况下也可按工件公差的 1/31/4 选取。对于圆形凸、凹模，由于制造容易，精度易保证，制造公差也可按 IT6IT7 级选取。学士学位论文183.4.2 刃口尺寸计算查冷冲压工艺及模具设计中表 3.3 得间隙值：Z min=0.246mm, Zmax=0.查表 3.4 得凸、凹模的制造公差：S 凸 =0.050mm, S 凹 =0.070mm采用分开加工法时，因要分别标注凸凹模刃口尺寸与公差，所以落料时，为了保证间隙值，须验算：S 凸 S 凹 Z max-ZminS 凸 +S 凹 =0.050+0.070=0.120mmZmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm不满足 S 凸 S 凹 Z max-Zmin由于两者相差不大，可适当调整 S 凸 、S 凹 的值以满足上述条件这是可取ST= S 凸 0.4(Z max-Zmin)=0.40.114=0.456mmSA= S 凹 0.6（Z max-Zmin）=0.60.114=0.684mm此时满足条件。D 凹 =（D max-x ） AS0D 凸 =（D A-Zmin） =( Dmax-x - Zmin) Ts0Ts按 IT14 级确定其公差，查公差表得其公差值为 1.8，因为 为外512形尺寸，故按基轴制写为 ，查表 3-5 得 x=0.551208.则 D A=D 凹 （512-0.51.8） =511.1AS0456.0DT=D 凸 （511.1-0.246） =510.854T8.3.5 冲床选用3.5.1 冲压设备的选择原则1 所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即 F 压F 总2 压力机的行程大小应适当。学士学位论文19由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。3 所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。4 压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。5 由于在冲压时压力机的各部分都会受力变形，因此在选用冲压设备时，应充分注意到冲床的精度和刚度。机械压力机的刚度由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成。提高机械压力机的结构刚度和传动精度，都可以降低板材性能波动、操作因素和前一道工序的不稳定因素引起的成品零件的尺寸偏差。6 压力机功率的核算.压力机一个行程所产生的功 Ap 应大于冲压时所的总变形功 A 及压缩弹顶装置所需的功 Ab 之和。即：ApA+Ab压力机的功 Ap 由飞轮的有效能量和电机输出的能量所组成。Ap = 21207GDn式中 n 0飞轮的额定转数；n1飞轮允许的最少转数；G飞轮的重力；D飞轮的惯量直径学士学位论文203.5.2 压力机的选择根据总冲压力 F 总=1462.99KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备，用 J23-63 开式双柱可倾压力机,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力： 630KN滑块行程： 130mm行程次数： 50 次分根据总冲压力 F 总=352KN,模具闭合高度,冲床工作 台面尺寸等,并结合现有设备,选用 J23-63 开式双分最大闭合高度： 600mm连杆调节长度： 80mm工作台尺寸（前后左右）： 1080mm 1210mm学士学位论文214 主要零部件的结构设计4.1 工作部分零件4.1.1 凸模的结构形式和紧固联结方式当冲裁圆形零件时，可采用如图的形式过盈配合或过度配合固紧在凸模固定板上的方式，顶端形成台肩，以便固定，并保证在工作时不被拉出。对于大、中零件的冲裁，常采用销钉和螺钉将涂抹紧固在模座上。为了避免应力集中和有较好的强度、刚度，圆形凸模常做成台阶型并以较大的圆角半径圆滑过渡。根据表 2.7，圆形凸模的形式和尺寸，所选凸模的结构尺寸如图 4-1：图 4-1 凸模的形式和尺寸1.凸模在加工时，应注意：1）凸模工作部分的刃口应尖锐锋利，无倒钝、裂纹、黑斑、缺口等缺陷。学士学位论文222）热处理时的硬度必须均匀，无脱碳、软点、裂纹或显著的变形等现象。3）凸模工作部分的直径对配合吧部分直径的同心度允差不应超过配合部分的直径允差的二分之一。4）未注明公差的尺寸，其公差按 IT12 级精度制造。各非工作部分外缘的锐角必须倒圆或倒角。2.凸模长度的确定凸模工作部分的长度应根据磨具的结构来确定。一般不宜过长，否则因纵向弯曲而使凸模工作时失去稳定。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所降低，严重时会是凸模折断。当采用固定卸料板时，凸模长度为：L=H1+H2+H （式 2-15）=25+20+26=71（mm）式中 L冲裁凸模长度；H1凸模固定板厚度；H2卸料板厚度；H附加长度。主要考虑凸模进入凹模的深度、总修模量以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离因素。4.1.2 凹模的结构形式设计及固定形式的选择1.凹模外形尺寸的确定凹模的厚度和外型尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破损学士学位论文23和变形的足够强度。冲裁时凹模承受冲裁力和水平侧向力的作用，受力形态比较复杂，因而在生产实际中，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略估算的。凹模高度:根据经验公式：H= mm69.52109.462.01.333 落F凹模高度要求：凹模刃口周长超过 50mm 且材料为合金工具钢时，凹模高度应乘以修正系数 1.6。H 凹 =1.6H=84.3mm凹模壁厚：C=(1.52)H=1.652.69=84.3mm凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取（1.72.0）d=212=24mm,其中 d 为螺孔直径。螺孔到销孔的距离一般取 b2d，最小取 212=24mm根据表 2.4.6，凹模上螺孔大小取 M12,根据表 2.4.7，凹模上螺孔间距取 80150mm。2.凹模的刃壁形式：3.凹模的结构形式和尺寸查冷冲压工艺及模具设计表 3.2.3 得：凹模的结构形式和尺寸如下图所示：学士学位论文244.2 定位零件模具定位零件是用以保证在冲压加工过程中材料和毛坯的正确送进及正确的将工件安放到模具上，已完成下一步的冲压工序。条料在模具送料平面中送进时，必须在两个方向有限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，以保证条料沿正确的方向送进，为送进导向；另一是送料方向上的限位，它控制条料一次送进的距离，为送料进距。送进导向的定位零件有导料销等，送料定距的定位零件有挡料销等零件。1）在选择定位方式时，应注意：在确定定位的方向和位置时应分析和考虑到冲件的前后、左右及正反情况；定位时耀选择外形或孔的可靠不分；要预计到冲件的尺寸误差，定位的部分要选在未变形的场合。2）当设计定位零件的结构形式时，则应考虑：定位至少要有三个支承点、二个导向点和一个定程点。对于冲件的定位，经常有采用“过定位”的现象。要分析研究定位装置的强度以及耐磨性等问题。4.2.1 挡料销的选择挡料销是一种比较简单的定位零件，该模具选择固定挡料销中的台肩式。 其结构简单，使用方便，一般装固在凹模上。为了防止挡料销过分学士学位论文25的消弱凹模的强度，通常将固定部分和工作部分的直径取得不一。根据表 2.2.4 查得固定挡料的结构尺寸如下：基本尺寸 D=25mm,上偏差为 0，下偏差为-0.130，d=12mm, 上偏差为+0.018, 下偏差为+0.007,h=4mm,L=30mm.材料为 45 钢，热处理 43-48HRC。4.2.2 导料销的选择条料时靠着导料销一侧送进，以免送偏。导料销一般用两个，位于条料的同一侧。从右向左送料时，导料销安装在后侧；从前向后送料时，导料销安装在左侧。导料销的结构形式参照圆柱头挡料销，如下图所示：学士学位论文264.3 卸料装置卸料装置主要用来在冲压工作完成后从凸模上卸下条料或废料，有时也起压料或凸模导向的作用，此外还兼有保护凸模强度、防止冲裁时材料的变形等作用。而把冲件或废料从凹模中卸下则称为推件或顶件。本套模具采用弹压卸料板。弹压式卸料板是活动卸料板的一种。它既起卸料作用，又起压料作用，由于在工作前对板料有预压作用，所得冲裁零件的质量较好，平直度较高。卸料板装在下模，其卸料力有弹簧或橡皮来获得，有时也利用压力机工作台下面的气垫来得到。4.3.1 卸料装置中关系尺寸的计算1.卸料板螺钉沉孔深度沉孔螺钉的深度可按下式计算：H=L-F+ h1+t+1- h2+ h3 (式 4-10)式中 h 1 模座厚度；h2 凸模的高度； h3 卸料板的厚度；h卸料螺钉头部的高度。2.