护罩 壳 冲 压 模 具

1、目 录1 罩壳的工艺分析 2 冲裁力、卸料力、顶出力的计算3 初选压力机4 凸模的结构设计5 凹模的结构设计6 刃口的尺寸计算7 压力中心的计算8 定位装置的设计9 卸料装置的设计10 顶料装置的设计11 冲模的导向选用12 其它零件的设计13 模架及其零件选用14 冲模的安装和安全技术15 整个模具的动作分析16 设计体会及致谢17 参考资料1 罩壳的工艺分析1.1 零件图 图1.1 护罩壳1.2 零件图的工艺分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程

2、里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，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。首先，我们必须清楚冲裁件的结构要素，其要素包括：（选自冲压工艺与模具设计P45）(1)、冲裁件的内、外形转角处应避免尖锐的转角，应有适当的圆角。一般应有R 0.5t(t为板料厚度)的圆角，否则模具寿命将明显降低。(2)、冲裁件上应尽量避免窄长的悬臂和凹槽。最好b 2t、l 0.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.

3、10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黄铜、紫铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07那么： =0.0430144 =1205.76(此卸料力为单孔卸料力)2.3 顶件力的计算根据选自冲压工艺与模具设计知识，采用经验公式； =.2.3式中: 为顶件力为顶件力系数，其值见表（1-7）为冲裁力那么； =0.0630144 =1808.642.4 计算总冲裁力 根据选自冲压工艺与模具设计知识，采用总冲压力的计算公式： =+2.4式中： 为总冲裁力=4=301444=120576为总卸料力=4=1205.764=4823

4、.04为总顶件力=4=1808.644=7234.56那么： =120576+4823.04+7234.56 =132633.63 初选压力机3.1 压力机的选取原则根据总的冲压力选取大于总冲压力的压力机冲裁。选择合适的压力机型号，使之与模具行成合理的配置关系，可提高模具使用过程中的安装可靠性，从而提高产品质量、生产率和模具寿命。选择压力机型号主要是使其技术规格能符合模具成型工艺的要求，主要考虑公称压力、闭合高度、滑块行程以及工作台垫板尺寸等。根据所要完成的冲压工艺性质，生产批量的大小，冲压的集合尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的修边件主要采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，

5、在冲压力的作用下床身的变形能破坏修边模的间隙分布，降低模具的寿命和修边件的表面质量。可是它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装的机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定冲压设备的规格。1、压力机的公称压力必须大于冲压所需要的总冲压力，即：2、机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，对于修边等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离（导板模）或滚珠导向装置脱开的不良后果。3、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。4、压力机工作台的尺寸必须大于模具下模座的外形尺

6、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，对工作台的受力条件也是不利的。3.2 选取压力机根据上述原则，我们查表选用开式压力机(冲模设计手册表C-1)开式冲压机的重要参数如下:吨位: 行程： 模柄孔： 4 凸模的结构设计4.1 凸模选取原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则。4.1.1 精确定位凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。4.1.2 防止拔出回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模结构应能防止凸模从固定板中拔出来4.1.3 防止转动对于一

7、些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化圆形。这时就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将出现啃模现象。4.2 凸模的结构 根据冲孔的形状和尺寸设计（图形如下）图4.1凸模4.3 计算凸模长度根据选自冲压工艺与模具设计知识可得公式 +.4.1式中： 凸模固定板厚度 弹压卸料析厚度 预压状态下橡胶的高度 是凸模端面缩进卸料板的距离那么: 30+20+31.50.2 =81.34.4 凸模强度校核根据选自冲压工艺与模具设计知识可以得到以下： 4.4.1 凸模抗压能力校核凸模能正常工作其最小截面承受的压应力必须小于凸模材料允

8、许的压应力= 4.2式中： 凸模最小截面的压应力 冲裁力 凸模最小截面积 凸模材料许用应力则：=1504.4.2 凸模纵向抗弯能力校核由欧拉公式可解得凸模不发生失稳弯曲的最小长度为：4.3式中： 凸模材料的弹性模量，一般模具钢可取=2.2 凸模最小截面惯性矩 弯曲安全系数，淬火钢 冲裁力则： 83.1所以合格5 凹模的结构设计5.1 凹模结构根据零件图形，凹模的外形尺寸与护罩壳的内部尺寸稳合，并且一端要压入在凹模体内，凹模的中心部位为空心，为了便于废料的排出，应将制成一定的锥度，图形如下：图5.1 凹模根据零件图的尺寸要求，不能以凹模的端面定位，那么定位基准设在凹模体侧面上。5.2 计算凹模厚

9、度按以下经验公式计算：.5.1式中： 冲裁力 凹模材料修正系数，见表2-18 凹模刃口周边长度修正系数，见表2-18那么:确 表2-18凹模厚度按刃口长度修正系数刃口长度/mm500修正系数11.121.251.371.501.606 刃口的尺寸计算6.1 配作法制模刃口尺寸计算采用配作法制模时,刃口尺寸的计算与处理基本作法如下：落料时，只计算凹模刃口尺寸，制造公差取工件相应尺寸公差的1/4。凸模刃口尺寸不需计算，在凸模的工作图上只注凹模相应刃口尺寸的基本尺寸，不注公差。在技术要求中注写“刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证单边间隙为”。冲孔时则只计算凸模刃口尺寸并取工件相应尺寸公差的1/4为其制

10、造公差，不计算凹模刃口尺寸，在凹模工作图上只注相应凸模刃口的基本尺寸，不注公差。并在技术要求中注写“刃口尺寸按凸模实际尺寸配作，保证单边间隙为”。对于非规则形状的冲裁，落料凹模刃口尺寸随刃口磨损量增大的变化情况，没有圆形落料凹模刃口尺寸磨损后只增大那样单一的变化规律；冲孔凸模没有圆形没有圆形冲孔凹模刃口尺寸磨损后只减小那样单一的变化规律；无论是落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸的变化均有可能有三种情况：磨损后尺寸增大，简称A类尺寸；磨损后尺寸减小，简称B类尺寸；磨损后尺寸不变，简称C类尺寸。A类尺寸： .6.1B类尺寸： .6.2 C类尺寸： .6.3式中 与A类尺寸对应的工件尺寸允许的最大

11、值（mm） 与B类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm） 与C类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm）6.1.1 凸模刃口尺寸根据选自冲压工艺与模具设计知识，采用B类尺寸用圆形冲孔凸模刃口尺寸计算公式： .6.4式中： 与B类尺寸对应的工作尺寸允许的最小值 补偿刃口磨损量系数，见表2-21； 为工作公差数值表2-21补偿刃口磨损量系数x工件尺寸公差等级XIT10级以上1IT1113级0.75IT14级以下0.5材料为20号钢，料厚t=1.5mm未注公差尺寸为IT14级，凸模属于轴类尺寸，查标准公差数值表（GB1800-70）确定的公差尺寸偏差值如下：那么利用上面公式计算： =6.1.2 凹模刃

12、口尺寸 刃口尺寸按凸模实际尺寸配作，取,保证单边间隙为0.045值查冲压工艺与模具设计，表1-3金属材料冲裁间隙20号钢 7 压力中心的计算为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事故。任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实

13、际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。该模具一次冲裁两件，对称冲孔，受力均匀平衡，所以压力中心取在称线上，不用再计算。8 定位装置的设计8.1 挡料销挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。因圆柱头挡料销结构简单，制造容易，故选用圆柱头固定挡料销，固定在凹模上。用来整体定位护罩壳的横向位置，采用凹模体两侧面定位，那么在安装凹模时，应注意与凹模体上的定位销之间的尺寸做出相应的要求。挡料销用45号钢制造，淬火硬度为，其结构如下图：

14、图8.1 挡料销8.2 弹性定位销另一个定位装置是用来定位第二次冲孔时防止护罩壳旋转的定位，考虑到护罩壳的装入和取出方便，采用弹性式定位销，其结构图如下：图8.2弹性定位销(a)图8.3弹性定位销(b)定位销的尺寸与凸模的尺寸一致，其余尺寸根据具体实体的尺寸而定。8.2.1 弹簧的选取弹簧选用按（GB208980）、尺寸参数如下：材料直径弹簧中径节距工作极限载荷单圈弹簧工作极限载荷下变形量单圈弹簧刚度最大心轴直径最小导筒直径dmmmmPmmNmmKmmmm1.412.05.0771.493.27721.88.615.41.612.04.66101.992.73037.48.415.6根据受力情

15、况选用相应的弹簧导筒的外径为内直径以配合定位销为主。9卸料装置的设计9.1 卸料板的选取弹性卸料板卸料力小，卸料均匀，工件平整，故采用弹性卸料方式。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。根据凹模形状卸料板选用长方形，其平面形状尺寸等于凹模尺寸，厚度取。卸料板的成形孔形状基本上与凹模孔相同，加工时与凹模配合加工。卸料螺钉采用标准的圆柱头内六角卸料螺钉M16，数量为4个，各卸料螺钉的长度一致，以保证装配后卸料板水平和均匀卸料。9.2 弹性元件的选取及计算9.2.1 弹性元件选取根据前面的卸料力计算,卸料力不大,弹性元件可以选用安装方便的圆柱橡胶块。9.2.2 确定橡胶参数橡胶参数计算步骤为

16、：根据分折，采用橡胶块卸料,用4块聚氨酯橡胶块卸料，每块承受1205.76N.则：=1205.76N考虑橡胶块的工作压缩量较大，取预压缩率，并由表2-27查得单位压力按公式： .9.1 式中： 为橡胶块截面积 为橡胶块所受的压力 为橡胶块受压时的单位压力那么：=1205.76/1.1=1096.15表2-27橡胶压缩率与单位压力橡胶压缩率（%）橡胶单位压力合成橡胶聚氨酯弹性体100.261.1150.50200.702.5251.06301.524.2352.105.6选用直径为16的卸料螺钉，选取弹体穿卸料螺钉孔的直径，则弹性体的外径D可按下式求得：9.2 为了保证足够的卸料力,以获得更平整

17、的工件,需要加大压料力取计算预压力: 9.3 求橡胶块的自由高度: .9.4式中: 为工作行程 为橡胶块极限压缩率，对于硬度为邵氏7080A的聚氨酯橡胶，则应取35%。硬度越高，值越小。这里取=30%。 橡胶块预压缩率，聚氨酯橡胶=那么： 取橡胶块高度的校核： 经校核合格。求极限压缩量： =.9.5则： = =预压缩量： 9.6则： 橡胶块工作极限下的压缩量： .9.7 橡胶块预压下的高度： .9.8 工作行程的校核： 9.9 经校核合格。9.3 卸料螺钉的选取卸料螺钉长L的确定 直径为16的卸料螺钉经查教材附表27圆柱头内六角螺钉（GB2867.6-81）可得螺钉的头高为h=16mm.模座沉

18、孔深度的计算： 9.10式中： 螺钉头部高度 卸料板工作行程，一般取为板料厚度； 凸模预计总刃磨量，板料厚度大时取值。则： 则剩余高度为 .9.11式中: 固定板厚度 垫板厚析 预压后弹性元件的高度 螺钉在上模板内的高度。则： 凸模经刃磨后，在重新安装弹压卸料板时，在螺钉头部应加垫圈，其厚度为刃磨量。10 顶料装置的设计10.1 顶料装置的选取根据预压力=3617.28估算极限工作压力：.10.1则：因此选取圆柱弹簧。10.2 圆柱弹簧参数的选取查表30-2-8圆柱螺旋压缩弹簧的尺寸及参数(按GB2008-90)材料直径弹簧中径节距工作极限载荷单圈弹簧工作极限载荷下变形量单圈弹簧刚度最大心轴直

19、径最小导筒直径dmmmmPmmNmmKmmmm126521.763848.6197414882计算工作行程:在预压力作用下的安装高厚为：初求弹簧的自由高度：=.10.2 =初求弹簧的有效圈数：根据 10.3则： 圈取圈弹簧的实际高度：.10.4 最小载荷的计算：最小载荷是两上凹模和一个凹模体的重量。凹模： 凹模体： 最小工作载荷下的高度： 在预压力时的高度： 极限压缩高度： =10.5弹簧的校核： .10.6满足要求校核合格。规格标记为:弹簧.11 冲模的导向选用在前面已提到考虑到取入工件的方便选用后侧导柱导向机构，采用普通型的后侧导柱。其：上模坐的公差配合为： 导套与导柱的公差配合为： 导柱

20、与下模坐的公差配合为：12 其它零件的设计模具的联接螺钉、卸料螺钉、卡圈、圆柱销等零件全部采用标准零件，而有的特殊螺钉需要单独加工，如固定侧向定位的销的螺钉就需要单独设计加工而得。至于垫板、卸料板、凸模固定板可根据冲压工艺与模具设计知识或经验方法设计加工而得，其图分别如下：上模垫板；图12.1 上模垫板上模卸料板：图12.2 上模卸料板上凸模固定板：图12.3 上凸模固定板13 模架及其零件选用13.1 模架 模架选用后侧导柱模架，这种模架的导柱分布在模座的一侧，两个导柱的直径相同，可避免上模与下模错装而发生啃模事故。该模架滑动平稳、导向准确牢靠，可保证均匀的冲裁间隙，提高模具的刃磨寿命，并使

21、模具的调试简单化。此类模架只适用于横向送料，其优点是工作面开敞，适于大件边缘冲裁和冲孔。模架的选用参照标准模架选购。13.2 导向零件 该工件生产批量大、公差要求较高，为保证模具有较高的精度和寿命，故采用导向零件对上、下模进行导向，以保证上模相对与下模的正确运动。常用的导向零件有导柱、导套和导板，这里选用导柱和导套，其配合精度为，材料选用20号钢，淬火硬度为。导柱下部长度与下模板导柱孔采用过盈配合，上部长度与导套孔径间隙配合。导套孔径有油槽，用以存油润滑，外径与上模板采用过盈配合，配合使导套孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径应比导套和导柱间隙配合部分导套孔径增大。选择导柱长度时，应考虑模具

22、闭合时导柱上端面和上模板平面的距离不小于，导套的上端面与上模板上平面的距离应大于，用以排气和出油。本模具采用的导柱与导套的结构形式初定为滑动导向式，如下图所示。并且左右两边的导柱导套尺寸不同，用以避免上模与下模错装而发生啃模事故，具体尺寸见后述。图13.1 导向装置13.3 模座 模座的尺寸规格根据模架类型、凹模周界尺寸和安装要求确定。对于矩形模座，其长度应比凹模长度大，宽度等于或略大于凹模宽度，深度取凹模板厚度的倍。考虑受力情况，上模座厚度可比下模座小。 13.4 模柄的选择中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接，模柄工作段的直径应与所选的压力机滑块孔的直径相一致。且两者的下平面垂直

23、度要好。如果垂直度不好，则就不可能得到凸模和凹模正确的相关运动，因而会使模具破损或产生其他的事故。设计模具时，选择模柄的类型要考虑到模具结构的特点和使用要求，本模具选用的是如下图所示的压入式模柄，固定段与上模座孔采用H7/m6过渡配合， 13.2压入式模柄13.5 固定板的选择凸模通常用固定板固定在模板上。凸模固定板有圆形和矩形两种，其平面尺寸除保证能安装凸模外，还要考虑到螺钉和销钉孔的设置。其外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度一般取等于凹模厚度的0.81倍。固定板与凸模采用过渡配合（H7/m6），压入后将凸模尾端与固定板一起磨平。13.6 垫板的选择垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力，以

24、降低模板单位面积上的压力。在凸模固定板与上模之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷，致使凸模松动，垫板的形状与尺寸应与固定板相同，其厚度一般取610。13.7 紧固件的选择 冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一般采用内六角螺钉，其特点是用45号钢制造，并淬火3540HRC，因此可承受较大的拉应力，而且这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在凹模内，使结构紧凑，外形美观。螺钉的位置尽可能对称，以使零件受力均匀。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身受剪应力。销钉一般用两个，多采用圆柱销钉，与零件上的销孔采用过渡配合，若零件受到的错移力大的

25、时候则选用较大的销钉。当零件采用窝座定位的时候，则不用销钉。13.8 限位圈的选择根据凸模的伸出高度设计，其图如下：图13.3限位圈13.9 模具主要零件的尺寸规格及闭合高度综上分析，确定本模具的主要零部件的尺寸规格为： 上模座 下模座 上模垫板 下模垫板 上凸模固定板 下凸模固定板 卸料板 凹模 限位圈 橡胶工作压缩后高度 模具闭合高度： 14 冲模的安装和安全技术冲模的使用寿命、工作安全和冲件质量等与冲模的正确安装有着极密切的关系。冲模在压力机上的安装程序是首先上模固定在压力机滑块上，根据上模位置固定下模。冲模安全技术包括人身安全技术和装备安全技术两个方面。前者主要是保障操作者的人身、特别

26、是双手的安全，也包括降低冲压噪声，后者主要是防止装备事故，保证模具或压力机不受意外损伤。压力机所采用的安全措施主要有以下几种：a) 装设固定防护罩，不使操作者接近危险区。在踏脚板上装防护罩，以免重物坠落冲击踏脚板而意外开机，从而造成滑快下降而引起工伤事故。b) 使操作者因进行操作等必要动作而离开危险区。如采用双手操作装置，装设互锁操作系统等各种安全装置。对于双手操作装置，只能是双手同时按下按钮时，才能使离合器工作。这样，当模具进行动作时，双手必然离开危险区。c) 采用机械和电器的方法使压力遇到危及人身安全时实现紧急停车并予以排除，如采用微动开关、光电安全装置、电容式保护装置等。d) 使用防止由

27、于操作者误操作而造成连冲的装置及防止由机械、电气故障所造成滑块下落的紧急制动器。e) 不使操作者的手进入危险区。如采用自动送料装置、半自动送料装置及各种手工工具等。在取件和清除废料等也常用机械手等自动装置及气动排除装置。15 整个模具的动作分析此模具的总装配图如下：图16.1 模具装配图该模具一次对称冲两件，工作平稳，两个凹模7从侧压入凹模体12内，并由销钉13定位，凹模体12由两导柱5进行精确导向，不工作时由弹簧4顶起，并由卡圈15限位，因此凹模7是浮动的，随上模的下行，在固定板与卸料板之间的橡胶压缩到极限、凹模体与限位圈相互抵住之前，可由冲孔凸模完成上、下两孔的冲裁，回程时凹模体由弹簧顶起

28、使下冲孔凸模与工件脱离，弹压卸料板压紧工件，可使上冲孔凸模脱离工件时，减小孔周边不必要的变形冲孔废料顺凹模的锥面排出。16 设计体会及致谢在毕业设计之前，我也完成过冷冲模设计、塑料模设计以及液压课程设计与机械设计。经过这些设计之后，使我对模具这门专业有了浓厚的性趣，对设计有了深刻的认识和提高。使我对设计的过程和前期的准备工作有了一定的经验，也为我这次的毕业设计奠定了其础，经过老师的指导，我基本上能够独立完成毕业设计。虽然经过这么多次的设计，但也存在着不少的问题，经总结归纳有以下几点：一、没有设计经验：虽然完成过多次设计，但是都是纸上谈兵，没有实实在在的设计经验。在设计过程中，有许多零件尺寸取值

29、不会，因为模具设计与制造这门专业实践性比较强，许多知识都是从经验中总结而出的，比如说凸模一修模余量一般取410mm，凸模与卸料板之间一般凸模缩进卸料板0.1mm，公差的配合选用，各零件的表面粗糙度的要求等等，都需要我们具有丰富的工作经验，这一点在学校可能是得不到提高了，只有在以后的工作中不断总结和提高。二、知识还非常的欠缺：机械、模具这个行业知识面是非常的广泛，它涉及到力学、热处理学、电学、化学、数学、经济学等知识，尤其是力学、数学和热处理学最为突出，常常要计算凸模等零件的刚度、强度，弹簧、橡胶的弹性等。在这次的毕业设计中，就是因为力学知识欠缺才使我的毕业设计花费了大量的时间，这是对于我们从事

30、模具设计这行业的人来说是很不利的，因这时间就是金钱，从经济的角度来考虑，花费时间越多就会使生产周期加长，就会导至生产效率低。其次，当今社会的竟争也是时间的竟争，谁抢先在前，谁就先占有商机、占有市场。所以，我们要不断的加强学习，吸收更多的知识，加强自身的能力，我现在只是学业毕业了，但是我的学习永远没毕业。三、软件知识不足：我们在学校虽然学习了CAD、Pro/ENGINEER软件，但是我们的学艺还不够精，所学到的知识只是皮毛而也，还不足也应用，还得有待加强和提高，市场上很需要这方面的人才，而对我们从事模具设计这行业是必备的工具。如果我们没有学好这些软件知识，就如同我们没有脚一样，将来寸步难行。而且软件的更新非常的快，我们还跟着改进。除了CAD、Pro/ENGINEER之外，还有别的软件要学习，如：UG、CNC等，像这些软件都是我们专业必须要掌握的辅助工具，供我们很好的从事这门专业。所以软件知识也得需要好好的学习。四、借助软件知识将模具仿真化：这是一个尤为重要的知识，是在学好软件的基础上提升的，模具的仿真可以大大提高经济效益，可以及时发现设计的问题所在，及时的更改、修正，减小经济的浪费和损失，缩短生产周期。 这项技术是目前领先的技术，具有很大的发展空间