不锈钢盥洗池的冲压工艺分析及模具设计

不锈钢盥洗池的冲压工艺分析及模具设计摘要:模具技术生产的制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低消耗等特点。由此可见，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。本设计详细的论述了冲压模具的全过程。冲压模具即是在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备。盥洗池是一个形状相对比较简单但加工工艺并不简单的盒形件，需要的工序有落料、拉深、切边、冲孔、内翻边。经工艺计算和分析，确定了合理的冲压工艺方案，提出用落料拉深模及切边翻边模两套复合模完成该零件的生产，设计出的模具力求结构简单、制造容易。关键词：盥洗池；模具设计；复合模；落料、拉深、翻边BoxpartsstampingprocessanalysisanddiedesignAbstract：Dietechnologytoproduceproductswithhighaccuracy,highcomplexity,highconsistency,highproductionefficiencyandlowconsumptionandsoon.Thus,dietechnologyhasbecomethemeasureofacountrymanufacturinganimportantindicatoroftheleveldeterminestheproductquality,efficiencyandnewproductdevelopmentcapability.Thispaperdiscussesindetailthewholeprocessofstampingdies.Stampingdiethatisintheprocessofstamping,thematerial(metalornon-metallic)processingintoparts(orsemi-finishedproducts)ofaspecialtechnicalequipment.Thesinkisarelativelysimpleshapebuttheprocessisnotsimplebox.Itneedsfiveprocedurestofinishtheworkpiece,whichareblanking,drawing,trimmingandflanging.Byusingprocesscalculationandanalysisforsink,twocompounddiesandonesimplediearedesignedtofinishtheworkpiece.Thediesaresimpleinstructureandeasytomanufacture.Keywords:sink,diedesign,compounddie,blanking,drawing,flanging目录1前言.12设计题目.23零件的工艺分析及方案确定.33.1零件的工艺分析.33.2零件的工艺计算.43.2.1翻孔的高度校核.43.2.2预制孔直径d的计算.43.2.3毛坯的尺寸计算.53.2.4判断能否一次拉成.73.3工艺方案的确定.84落料拉深复合模设计及主要零件工艺参数计算.94.1零件的工艺计算.94.1.1排样方法及材料利用率计算.94.1.2压力中心计算.114.1.3工艺力计算.114.1.4压力机的初选.134.1.5主要的工作尺寸计算.134.2模具总体设计.154.2.1模具结构形式的选择.154.2.2模具主要零件的设计.164.2.3校核压力机.244.3模具的装配与调试.254.3.1模架总装图.254.3.2模具的装配.265切边、冲孔翻孔复合模设计.275.1零件的工艺计算.27I5.1.1各部分工艺力计算.275.1.2压力中心.285.1.3压力机的初选.285.1.4主要的工作尺寸计算.285.2切边、冲孔翻孔复合模总体设计.315.2.1切边、冲孔翻孔复合模的主要零部件设计.315.2.2校核压力机.385.3模具的装配图.405.3.1模架总装图.40结论.41参考文献.42致谢.4301前言冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。当然，冲压加工在我国也存在着一些问题和不足。如机械化、自动化程度低、生产集中度低、冲压板材自给率不足、品种规格不配套、科技成果转化慢、先进工艺推广慢、专业人才缺乏、大、精模具依赖进口等，因此，我们将还有很长的路要走。毕业设计的主要目的有两个：一是让本人掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本文是盥洗池落料、拉深复合模及切边、翻边模设计说明书，结合模具的设计，在老师的指导下，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。12设计题目零件名称：不锈钢盥洗池图2-1零件图生产批量：中批量材料种类：不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料厚度：0.823零件的工艺分析及方案确定3.1零件的工艺分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在材料、结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。冲压件的工艺性好坏，直接影响到加工的难易程度。工艺性差的冲压件，材料损耗和废品率会大量增加，甚至于无法正常生产出合格的产品。同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限bs/变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了r材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容r易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。此工件为有凸缘的低盒形件，要求外形和翻孔尺寸，要求厚度均匀，其形状满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。该方形盒形件H（0.60.7）B,可一次拉深成形。方形盒形件四壁间的圆角半径R13t，满足拉深工序要求。另外，由于翻边高度小于该制件的极限翻边高度，故而可以采用一次翻边成形的加工工艺进行加工。综合以上分析，得出的结论是：该零件工艺性能较好，适于冲压。该零件结构较简单、形状呈中心对称，属于方形低盒拉深件。零件尺寸公差为IT14，工件材料为1Cr18Ni9Ti，材料的屈服强度为205MPa，抗拉强度为520MPa，伸长率为40。3trKDH72.043.123.2零件的工艺计算3.2.1翻孔的高度校核式中，D翻边孔中心直径，mm；H竖直边高度，mm；K翻边系数；t板料的厚度，mm；r翻边圆角半径，mm。上式中，K取最小值，则H为最大值。将D=40+0.8=40.8mm，查表8-1（参考文献4）有Kmin=0.57，r=5mm，t=0.8mm代入上式得到H=11.5mm。从零件图知盒形件的翻孔高度为10mm，小于计算所得到的高度，即HHmax。故该制件可以一次翻遍成形。3.2.2预制孔直径d的计算由于该制件可一次翻边成形，故而可以近似于在平板毛坯上翻边，此时，其预制孔直径可按下式计算：trHDd72.043.2式中，d预制孔直径，mm；D翻边孔中心直径，mm；4H竖直边高度，mm；r翻边圆角半径，mm；t板料的厚度，mm。将D=40+0.8=40.8mm，H=10mm，r=5mm，t=0.8mm代入上式得到:d=26.25mm。3.2.3毛坯的尺寸计算根据已知尺寸：b=400,h0=150,r=35,r底=15，则有r/b=35/400=0.0875，h0/b=0.375由盒形件不同拉深情况的分区图（参考文献3图4-60）查得该盒形件属a区（圆角半径较小的低盒形件）。（1）盒形件的修边余量查表4-8（参考文献3），取修边余量h=8mm,则h=h0+h=158mm。（2）毛坯尺寸的计算盒形件的拉深毛坯计算可以分为两部分，即1、按圆筒拉深件近似计算盒形件底部圆角部分展开后的半径；2、按弯曲件近似计算盒形件直壁部分展开后的长度。此外，还要根据盒形件拉深时沿周边的切向压缩与径向拉深变形不均匀的特点对毛坯的形状与尺寸作一定的修正。按压弯计算壁部展开长度ll=h+rf-0.43(r凸+r底)=158+60-0.43(15+15)=205.1mm取l=205mm按拉深计算角部毛坯半径R=）底凸凸底22(14.0)r(86.0rrhf=）（）（2215.5.1536=121mm5rbR2则毛坯的展开图如下：图3-1毛坯展开图按式R1=R求出角部加大的展开半径R1,其中则有R1=R=1.2121=145.2mm,取R1=145mm。按式hb=y求出在直壁部分展开长度上应切去的hb，查表4-25（参考文献3）取y=0.15,则hb=0.15)3540(1=6.655取hb=7对展开尺寸进行修正，即将半径增大到R1，将长度减少hb2.1982.035210.74.)rR(.226（3）该毛坯的工件展开图根据修正后的宽度、长度和毛坯角部半径，同时考虑到为使毛坯易于加工及简化模具结构，故用半径Rb=198mm的圆弧过渡将直边连成光滑的外形，就可以得出所要求的毛坯形状和尺寸。此时该毛坯的工件展开图如下图所示：图3-2修正后的毛坯图3.2.4判断能否一次拉成（1）相对高度h/b=158/400=0.395角部相对圆角半径r/b=35/400=0.0875毛坯相对厚度（t/D）100=0.8/726100=0.11查表4-26（参考文献3）得，一道工序内所能拉深矩形盒的最大相对高度h/b0=0.4，而1Cr18Ni9Ti不锈钢的修正系数为1.11.15，则h/b0=0.41.1=0.44从而7h/bh/b0故，该盒形件可以一次拉深成形。(2)零件总的拉深系数m总=b/bf=400/726=0.55查表5-19（参考文献11）知，不锈钢的首次拉深系数m1=0.52，m总m1则该制件能够一次拉深。3.3工艺方案的确定零件为盒形拉深件，形状比较简单但工艺并不简单，该零件的生产包括落料、拉深、切边、冲孔、翻边这五个基本工序，通常可以有以下三种方案：方案一：采用落料拉深，切边、冲孔翻孔的加工方法；方案二：采用落料、拉深、切边、冲孔、翻孔的方法；方案三：采用落料、拉深、切边、冲孔、翻孔全部复合的加工方法；分析：方案一，模具结构简单，采用两副复合模（落料拉深复合模及切边、拉深冲孔最后翻孔复合模），生产效率较高。方案二，使用的模具数量较多，工序1和工序2可以合并；方案三，虽然使用的模具只有一副复合模，生产效率也比较高，但模具结构杂，制造和维修都很困难，且模具精度稍低。结论：通过对上述三种方案的综合分析比较，决定选用方案一，使用两副复合模具来完成该零件的加工生产。84落料拉深复合模设计及主要零件工艺参数计算4.1零件的工艺计算4.1.1排样方法及材料利用率计算冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下原则：（1）提高材料的利用率（在不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）。（2）使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。（3）使模具结构简单、模具寿命较高。（4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。根据零件图可选用少废料的利用率情况，排样有三种：a有废料排样b少废料排样c无废料排样根据零件图可选用少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁。只有在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样利用率高，用于某些精度要求不是很高的冲裁件排样。排样的形式分为直排式，斜排式，直对排，斜对排，混合排等。制件为方形，条料形状为长方形，应根据落料工序设计。考虑到该制件比较大及操作方便和模具结构简单，故采用单排排样最适宜。由表2-26（参考文献3）得：搭边值a=10，b=10送进步距A=D+a=726+10=736条料宽度查表3-30（参考文献11）知，剪切条料的下偏差=1.0,则9%7.8%101502982982610ABns条料宽度B=(D+2b+)0=(726+210+1.0)0.1=7470.1材料的利用率查表1-12（参考文献3）选取钢板的尺寸为0.8mm750mm1500mm,则搭边值a=10mm、b=12mm，钢板上的制件数n=2.材料利用率毛坯的排样图排样图如下：图4-1排样图104.1.2压力中心计算模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。因为该零件为中心轴对称零件，所以重心在对称中心上。4.1.3工艺力计算（1）落料力计算F落=KLt=1.3LtLtb式中F落落料力（N）；L工件外轮廓周长（）；t材料厚度（）；t=0.8mm材料的抗剪强度b材料的抗拉强度。查表1-5（参考文献3）得b=520MPaK安全系数。是考虑到刀口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。常取K=1.3。工件的轮廓周长L=（726-2198）4+2198=2563.44mm则F落=Ltb=2563.440.8520N=1066.39KN11（2）卸料力计算F卸=K卸F落式中K卸卸料力系数，查表3-8（参考文献1）得K卸=0.06则卸料力K卸=0.061066.39KN=63.98KN（3）拉深力。由于该零件为盒形件，拉深力按式F拉=（2b1+2b-1.72r）tbK4其中，F拉拉深力，N；b1、b盒形件的长与宽，mm；t材料厚度；b材料的抗拉强度。查表1-5（参考文献3）得b=520MPa；K4一次拉深低矩形件系数，查表4-54（参考文献3）有K4=0.7。则F拉=（2400+2400-1.7235）0.85200.7N=450.89KN(4)压边力。计算压边力的公式如下：FQ=Aq其中，FQ压边力，N;A压边圈的面积，mm2；q单位压边力，查表5-21（参考文献4）得q=4MPa；A=222222354019876=334414mm2则压边力12FQ=Aq=3344144N=1337.66KN故总冲压力为F总=F落+F卸+F拉+FQ=1066.39KN+63.98KN+450.89KN+1337.66KN=2919KN4.1.4压力机的初选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很多，选用冲压设备时主要考虑下述因素：冲压设备的类型和工作形式是否适应于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；冲压设备的压力和功率是否满足应完成的工序要求；冲压设备的装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。为了安全起见，防止设备过载。按公称压力F压(1.31.5)的原则选择总F压力机。查表9-3（参考文献3）得，选取公称压力为5000kN的闭式单点压力机JB31-500。该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力：5000kN滑块行程：700最大装模高度：1000装模高度调整节量：200工作台尺寸：1500（前后）1700（左右）4.1.5主要的工作尺寸计算13冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁间隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确确定刃口部分的尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑以下原则：考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后变大的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减少的，其刃口公称尺寸应取工件尺寸范围内较大的数值。这样，在凸模磨损到一定程度的情况下，任能冲出合格的零件。考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高23级。工作零件部分主要包括：拉深凸模、落料凹模、凸凹模。（1）落料刃口尺寸的计算根据凸模与凹模刃口尺寸的确定原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。具体尺寸计算如下：查表3-7（参考文献4）知，冲裁刃口的双面间隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.13mm。查表3-18知，凸、凹模的制造公差值：凸=0.035mm,凹=0.050mm。校核：Zmax-Zmin=0.03凸+凹=0.085不满足Zmax-Zmin凸+凹条件，故凸模和凹模可以采用配合加工的方法制作。对于工序图中未标注公差尺寸R198，可查表得其尺寸的极限偏差=0.30mm。查系数值表3-19（参考文献4）有=0.5。对于工序图中未标注公差尺寸330，可查表得其尺寸的极限偏差=1.60mm。查系数值表3-19（参考文献4）有=0.5。14430.81075.凸凸ZB现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将工序图中的各尺寸进行分类：磨损后变大的尺寸：198。03.磨损后不变的尺寸：3301.60。凹模刃口尺寸计算如下：第一类尺寸40maxD凹198凹=（198-0.50.30）=197.85mm075.第二类尺寸e凹=D中间尺寸330凹=3301.6=3300.2mm凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配作，其双面间隙为0.100.13mm（保证双面最小间隙即可）。（2）拉深工作部分尺寸计算拉深凸模和凹模的单边间隙按式Z/2=1t计算，Z/2=0.8mm。由于拉深件的公差为IT14级，故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度，为凸=凹=0.23mm。由零件图可知，制件尺寸标注在外形，这以凹模尺寸为基准，通过减少凸模尺寸以保证间隙，其相应的凸凹模尺寸的计算如下：凹凹075.=（400-0.751.4）23.0=398.9523.=（400-0.751.4-1.6）023.=397.35023.凸模和凹模的圆角半径：凹模的圆角半径r凹按式r凹=20t=16mm。凸模的圆角半径r凸等于工件的圆角半径，即r凸=r=15mm。4.2模具总体设计154.2.1模具结构形式的选择冲压工艺确定之后，应通过分析与比较，尽量选择合理的模具结构形式，让它尽可满足以下要求：能够冲出合乎技术要求的工件；能够满足需要的生产率；使模具制造和修模尽可能方便；使模具的寿命足够长；使模具易于安装调解，且操作方便、安全。（1）模具结构的形式在确定采用复合模后，便考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装复合模的冲孔废料可以通过凹凸模，从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出，再由压力机上附加的接件装置接走。条料由上模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料由凸模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排除废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。因此，这副盥洗池毛坯复合模采用倒装式结构。（2）推件装置在正装式复合模中，冲裁后工件嵌在下模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置虽工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比弹性推荐装置时要低些。根据生产实际经验，用刚性推件装置已能保证盥洗池展开的所有尺寸精度，又考虑到刚性装置结构比较紧凑，维护方便，故这副模具采用刚性推件装置。（3）卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凹凸模外缘，因此需要在下模装卸料装置。在下模的弹性卸料装置有两种形式：一种是将弹性零件，装设在卸料板与凹凸模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下面。由于盥洗池条料卸料力不16大，故采用前一种结构，并且使用橡胶作为弹性零件。（4）导向装置由于展开形状为轴对称形状，为使冲裁时不宜偏心，上压力中心在对称轴上，所以选择四角滑动导柱导套。4.2.2模具主要零件的设计（1）拉深凸模凸模形式方形凸模选择台阶式凸模凸模长度L=H1+H2+H3式中H1凸模固定板厚度；H2垫块的高度；H3凹模的高度。如图所示：图4-2凸模高度的确定17凸模材料凸模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料Cr12MoV。其他要求凸模工作部分的表面粗糙度Ra=0.80.4um。固定部分为Ra=1.61.8um。所以凸模零件图，如图所示：图4-5凸模（2）落料凹模的设计凹模的外形尺寸凹模厚度H=Kb(15mm）=0.18x726=132mm凹模壁厚c=（1.52）H（3040mm），取c=82mm18式中b冲裁件的最大外形尺寸K系数，考虑板料厚度的影响。查表43得：K=0.18凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，螺钉和销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可在标准中查得，也可根据结构需要作适当的调整。在这里采用螺钉和销钉固定在下模座上。凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度、凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.80.4um，底面与销控的Ra=1.60.8um。凹模的材料与凸模一样，材料为Cr12MoV，其热处理硬度应略高于凸模，达到5860HRC。凹模零件，如图所示：图4-6凹模（3）凸凹模设计19凸凹模长度L凸凹=H1+H2+H3=16+19+25=60式中H1卸料板厚度，查表14-10（参考文献3)得，H1=25；H2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之间距离，取H2=235；H3凸凹模固定板的的厚度，一般取（0.60.8）倍凹模板厚度，取H3=75。凸凹模的材料为Cr12MoV，其热处理硬度为6064HRC,零件如图所示：图4-7凸凹模（4）定位零件的设计挡料销20选用活动挡料销，查表8-35（参考文献10）得具体参数如下：材料：65Mn钢热处理：淬火HRC5256规格：挡料销1220JB/T7649.10-2008固定挡料销零件图，如图所示：图4-8固定挡料销（5）卸料零件的设计卸料板本模具采用弹性卸料装置，卸料板厚度查表14-10（参考文献3)得，H1=25，其周界与落料凹模同等大小。卸料螺钉查表8-11（参考文献2）卸料螺钉的相关参数如下：材料：45钢热处理：淬火HRC3540规格：卸料螺钉M12450（6）推杆零件的设计21打杆打杆材料选用45钢。由于零件结构的限制，其结构形式采用简单的圆柱式推杆，其直径按模柄孔大小确定，d=40mm，打杆长度L=L1+L2+C=425+338+15=778mm式中L1推出状态时，打杆在固定板下平面以下的长度；L2模柄、垫板和固定板的长度C考虑各种误差而加的常数，通常取C=1015在此取15mm推件块推件块按落料凹模配作，保证间隙在（0.51）mm,推件块凸台与凸模固定板之间的间隙在此取0.5mm,推件块高度取L=85。材料选用45钢。（7）固定板、垫板设计凸模固定板材料选用45钢。凸模固定板厚度为（0.50.8）倍落料凹模板厚，即(66105.6)mm，在此取75mm，其周界尺寸与落料凹模同等大。凸凹模固定板材料选用45钢。凸模固定板厚度为（0.50.8）倍落料凹模板厚，即(66105.6)mm，在此取75mm，其周界尺寸与落料凹模同等大。垫板材料选用Q235。垫板厚度取h=15。（8）橡胶元件设计橡胶是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也很方便。卸料、顶件常选硬橡胶，拉压边多选用软橡胶。橡胶压力PP=Aq式中P橡胶压力，N；A橡胶横截面积，mm2；22q橡胶压缩的单位压力，MPa,q值与橡胶的的压缩量有关，其值见表11-5（参考文献10）。P=F卸=63.98KNA=8902-7262=265024mm2则q=P/A=63980/265024=0.24考虑到卸料板的行程L150，故而取q=0.46，则橡胶的自由高度HL/0.46=150/0.46=326mm取橡胶的自由高度H=330mm。（9）模架、模柄的选择模架前面所确定的模架为四角导柱模架，凹模周界尺寸L=890mm、B=890mm,又依模具结构草图及以上得到的各板厚度,可知模具闭合高度H=900mm模柄本模具采用凸缘模柄,模柄相关参数如下：材料：45钢规格：B型凸缘模柄180mm258mm。(10)螺钉和销钉的选择查表8-6、8-9(参考文献2)得：序号零件名称数量规格材料1上模座1890890120HT2002下模座1890890135HT2003导柱4100x83520Cr4导套4100x130x38020Cr序号零件名称数量规格材料1上模紧固螺钉8M24X28045234.2.3校核压力机模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常工作。其关系为：Hmax-5mmH模具+THmin+10mmHmax-T-5mmH模具Hmin-T+10mm1000-50-5mmH模具800-50+10mm945mmH模具760mm显然前面初选的压力机能够满足要求。式中Hmax压力机的最大闭合高度Hmin压力机的最小闭合高度T垫板厚度压力机主要技术参数如下：公称压力：5000kN滑块行程：700最大装模高度：1000装模高度调整节量：200工作台尺寸：1500（前后）1700（左右）2下模紧固螺钉12M24X320453上模短圆柱销412x160T10A4下模长圆柱销420X360T10A244.3模具的装配与调试4.3.1模架总装图图4-9模具装配图1-上模座2-导柱3-导套4-上垫板5-凸模固定板6-橡胶7-卸料板8-凹模9-垫块10-固定11-垫板12-下模座15-顶杆16-弹簧18-凸模19-顶块20-凹凸模21-挡料销23-卸料螺钉24-模柄25-打杆通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图，模具上模部位主要有上模座、垫板、凹凸模、固定板、橡胶、卸料板等组成。下模部分由下模座、凸模固定板、凸模、垫板等组成，卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。模具工作工程：冲裁时，弹性卸料板先压住条料起校平作用。继续下行时，落料凹模将弹性卸料板压住，落料凸模进入落料凹模中，同时拉深凸模也进入拉深凹25模中，于是同时完成落料与拉深工序。当上模回程时，弹性卸料板在橡胶作用下将条料从凸凹模上卸下，而打杆受到压力机横梁的推动，通过打杆将落料拉深件从凹凸模中自上而下推出，冲裁时，条料在模具上定位是采用布置在条料前的一个固定挡料销进行定位挡料。4.3.2模具的装配根据复合模装配要点，本副模具的装配选凸、凹模为基准件，先装下模，再装上模，装配后，应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作面5mm，并调整间隙、试冲、返修。具体装配如下：凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不适合者应重新修磨或更换。凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固。装配下模（1）在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；（2）在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；（3）将下模座、导料板、凹模装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。装配上模（1）在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；（2）预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；（3）用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4）将卸料板套装在已装入固定板的凸凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；26（5）复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；（6）切纸检查，合适后打入销钉。试冲与调整：装机试冲并根据试冲结果作相应调整。5切边、冲孔翻孔复合模设计5.1零件的工艺计算5.1.1各部分工艺力计算（1）翻边力计算用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算：F=1.1ts(D-d)式中F翻边力，N；t材料的厚度，mm；s材料的屈服极限，MPa;s=215MPaD翻边后孔的直径，mm；d预制孔的直径，mm。则有F翻=1.10.8215（40.8-26.25）=8650N。（2）冲压力的计算冲裁力F冲=Ltb=（450-602）4+260+250.8520=738524.8N卸料力F卸=K卸F冲=0.06738524.8=44311.5N顶件力27F顶=K顶F冲=0.06738524.8=44311.5N5.1.2压力中心由于该制件中心对称，因此其压力中心与重心重合，即几何中心。5.1.3压力机的初选对于浅拉深可按式F压(1.31.8)总F估算公称压力来选取压力机。总冲压力F总=F翻+F冲+F卸+F顶=8650+738524.8+44311.5+44311.5=835797.8N则F压=1.6=1337276.48N=1337.3KN总查表9-4（参考文献3）得，选取公称压力为1600kN的闭式双点压力机J36-160B。该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力：1600kN滑块行程：315最大装模高度：670装模高度调整节量：250工作台尺寸：1250（前后）2000（左右）5.1.4主要的工作尺寸计算（1）翻孔凸、凹模工作部分尺寸的确定280凸凸D翻孔模的间隙查表5-8（参考文献3）有翻边凸、凹模的单边间隙值Z=0.60mm。翻孔凸模尺寸计算翻孔凸模的尺寸按下式计算将D0=40mm，=0.25mm，凸=0.1mm（按IT10级精度选取），代入上式得到D凸=40.25mm。1.翻孔凹模尺寸计算翻孔凹模的尺寸按下式计算凹凸凹0Z将D凸=40.3mm，Z0=0.60mm，凹=0.1mm（按IT10级精度选取），代入上式得到D凹=41.5mm。1.0（2）切边、冲孔工作部分的刃口尺寸的确定切边凸、凹模刃口尺寸计算根据凸模与凹模刃口尺寸的确定原则，切边时应首先确定凹模刃口尺寸。具体尺寸计算如下：查表3-7（参考文献4）知，冲裁刃口的双面间隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.13mm。查表3-18知，凸、凹模的制造公差值：凸=0.035mm,凹=0.050mm。校核：Zmax-Zmin=0.03凸+凹=0.085不满足Zmax-Zmin凸+凹条件，故凸模和凹模可以采用配合加工的方法制作。对于工序图中未标注公差尺寸R60，可查表得其尺寸的极限偏差=0.22mm。查系数值表3-19（参考文献4）有=0.5。对于工序图中未标注公差尺寸330，可查表得其尺寸的极限偏差2942.081=1.60mm。查系数值表3-19（参考文献4）有=0.5。现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将工序图中的各尺寸进行分类：磨损后变大的尺寸：60。02.磨损后不变的尺寸：3301.6。凹模刃口尺寸计算如下：第一类尺寸40maxD凹60凹=（60-0.50.22）=59.89mm05.第二类尺寸e凹=D中间尺寸330凹=3301.6=3300.2mm凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配作，其双面间隙为0.100.13mm（保证双面最小间隙即可）。冲孔凸、凹模刃口尺寸计算根据凸模与凹模刃口尺寸的确定原则，冲孔时应首先确定凸模刃口尺寸。具体尺寸计算如下：查表3-7（参考文献4）知，冲裁刃口的双面间隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.13mm。查表3-18知，凸、凹模的制造公差值：凸=0.020mm,凹=0.025mm。校核：Zmax-Zmin=0.03凸+凹=0.045不满足Zmax-Zmin凸+凹条件，故凸模和凹模可以采用配合加工的方法制作。对于工序图中未标注公差尺寸25mm，可查表得其尺寸的极限偏差=0.08mm。查系数值表3-19（参考文献4）有=0.75。24为凸模磨损后减小的尺寸，则30048.=（25+0.750.08）=25.06mm。04mind凸02.凹模由凸模的实际尺寸按间隙要求配作，其双面间隙为0.100.13mm（保证双面最小间隙即可）。5.2切边、冲孔翻孔复合模总体设计5.2.1切边、冲孔翻孔复合模的主要零部件设计（1）翻边冲孔凸凹模凸凹模形式选择台阶式凸凹模凸凹模设计的零件图如下:31图5-1凸凹模凸凹模材料凸凹模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料Cr12MoV。（2）切边凹模的设计凹模的外形尺寸凹模厚度H=Kb(15mm）=0.18x450=81mm，取H=120mm凹模壁厚c=（1.52）H（3040mm），取c=90mm式中b冲裁件的最大外形尺寸K系数，考虑板料厚度的影响。查表43(参考文献3)得：K=0.18凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，螺钉和销钉的数量、规格和32它们的位置尺寸均可在标准中查得，也可根据结构需要作适当的调整。在这里采用螺钉和销钉固定在下模座上。凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度、凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.80.4um，底面与销孔的Ra=1.60.8um。凹模的材料与凸模一样，材料为Cr12MoV。其热处理硬度应略高于凸模，达到6064HRC。凹模零件，如图所示：33图5-2凹模（3）切边翻边凸凹模设计凸凹模长度L凸=H1+H2+H3=35+155+95=285式中H1卸料板厚度，查表14-10（参考文献3)得，H1=35；H2卸料板下平面到凸凹模固定板上平面的之间距离，取H2=155；H3凸凹模固定板的的厚度，一般取（0.60.8）倍凹模板厚度，取H3=95。凸凹模材料为Cr12MoV,其热处理硬度为6064HRC，零件如图所示：34图5-3凸凹模（4）冲孔凸模设计凸模形式冲孔凸模选择冲模圆柱头直杆圆凸模凸模设计的零件图如下:35图5-4冲孔凸模凸模材料凸模刃口要有很高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。因而选用材料Cr12MoV,其热处理硬度为6064HRC。（5）定位零件的设计定位块具体参数如下：材料：45钢热处理：淬火HRC4050定位块零件图，如图所示：36图5-5定位块（6）卸料零件的设计卸料板本模具采用弹性卸料装置，卸料板厚度查表14-10（参考文献3)得，H1=25，其周界与落料凹模同等大小，材料为45钢。卸料螺钉查表8-11（参考文献2）卸料螺钉的相关参数如下：材料：45钢热处理：淬火HRC3540规格：卸料螺钉M1238537（7）固定板、垫板设计凸凹模固定板凸凹模固定板厚度为（0.50.8）倍落料凹模板厚，即(75120)mm，在此取95mm，其周界尺寸与落料凹模同等大，材料为45钢。垫板垫板厚度取h=65。材料为45钢。（8）橡胶元件设计橡胶是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也很方便。卸料、顶件常选硬橡胶，拉压边多选用软橡胶。橡胶压力PP=Aq式中P橡胶压力，N；A橡胶横截面积，mm2；q橡胶压缩的单位压力，MPa,q值与橡胶的的压缩量有关，其值见表11-5（参考文献10）。P=F卸=44311.5NA=630500-4502=112500mm2则q=P/A=44311.5/112500=0.4考虑到卸料板的行程L40mm，故而取q=0.5，则橡胶的自由高度HL/（0.250.30）=40/0.25=160mm取橡胶的自由高度H=160mm。（9）模架、模柄的选择模架前面所确定的模架为四角导柱模架，凹模周界尺寸L=630mm、B=630mm,又依模具结构草图及以上得到的各板厚度,可知模具闭合高度H=748mm38模柄本模具采用凸缘模柄,模柄相关参数如下：材料：45钢规格：B型凸缘模柄180mm258mm。(10)螺钉和销钉的选择查表8-6、8-9(参考文献2)得：序号零件名称数量规格材料1上模紧固螺钉8M24X280452下模紧固螺钉12M24X320453上模短圆柱销412x160T10A4下模长圆柱销420X360T10A5.2.2校核压力机模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常工作。其关系为：Hmax-5mmH模具+THmin+10mmHmax-T-5mmH模具Hmin-T+10mm670-50-5mmH模具420-50+10mm615mmH模具380mm显然前面初选的压力机不能够满足要求。序号零件名称数量规格材料1上模座1890890120HT2002下模座1890890135HT2003导柱2100x83520C