示例毕业设计说明书(gai)002

1、目 录第1章 绪论11.1课题研究的目的及意义11.2国内外研究状况11.2.1国内模具发展概况11.2.2国外模具发展概况21.3 CAD软件介绍31.4课题的主要研究内容3第2章 冲压工艺设计和冲压力的计算52.1冲压件（防尘盖）简介52.2确定冲压工艺方案62.3工件的毛坯尺寸计算72.4确定其搭边值82.5确定排样图82.5.1利用率的计算82.5.2确定其排样图92.6计算各工序冲压力92.7本章小结11第3章 落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计123.1模具零件刃口尺寸计算123.1.1尺寸计算原则123.1.2模具间隙的选择123.1.3尺寸分类133.1.4凸、凹模尺寸计算13

2、3.2冲模工作零件的设计与计算153.2.1凸模的计算和校核153.2.2凹模的计算和校核173.2.3凸凹模的计算和校核183.3本章小结19第4章 模具结构零件设计204.1确定模具的结构形式204.1.1正、倒装结构的选择204.1.2定位方式的选择204.1.3卸料、出件方式的选择214.1.4导向方式的选择214.2冲模零件的设计214.2.1导向零件的设计214.2.2卸料装置234.2.3承料装置234.2.4挡料和导正装置244.2.5定位装置244.2.6出件装置254.2.7固定板264.2.8垫板264.2.9模柄264.2.10螺钉的选择274.2.11上下模板（模座）

3、274.3本章小结28第5章 设备的选择295.1模具的压力中心295.2模具闭合高度的确定305.3压力机的选取315.3.1设备类型的选取315.3.2设备规格的选择315.4本章小结32第 6章 结论33致谢34参考文献3536第1章 绪论1.1课题研究的目的及意义通过对此课题的研究主要掌握机械工艺装备设计的一般方法及基本工序。巩固模具设计和模具制造工艺等专业理论知识在生产中的应用；并灵活运用CAD绘图技术来进行模具设计；懂得如何获得资料、手册查阅。培养自己综合运用理论知识去解决分析实际问题，提高自己的创造力。此次的冲压过程是比较复杂的，对于该零件又需要在成形件上进行冲孔及整形，加大了成

4、形的难度，对于该零件从工序角度分析：该零件可采用落料、拉深、冲孔及翻边多副单冲模单工序分别在多台冲床上冲制而成，由于这些单工序小是连续进行冲压塑性成形，再加上各工序间的对应定位误差较大，经常会产生各种成形缺陷，还有冲床台数、模具数量和操作人员较多，造成生产率低及成本高等缺点。为此，必需进行工艺更新，经研究分析及计算，采用落料一拉深冲孔一翻边复合模具来完成。它既能提高制件质量及生产率，又可减少设备投资和模具费用及降低制件成本。1.2国内外研究状况1.2.1国内模具发展概况1) 我国模具技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲

5、模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统1。一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产2。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术3，其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产，且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中

6、科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型与传统的快速经济模具相结合，围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。2) 模具设计与制造能力状况现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖

7、件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技

8、术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。1.2.2国外模具发展概况1） 国外模具技术状况在国际上，美国福特汽车公司在CAD/CAM技术方面处于领先地位。早在80年代初，福特公司就着手CAD/CAM系统的规划，建成了以工作站为主体的环形网络系统；1985年已经有一半以上的产品设计工作使用图形终端实现；1986年新开发的TAURUS和SABLE轿车，大约70%的外板件采用CAD/CAM；90年代初全面实行产品开发的CAD/CAM，应用率可达100%4。福特公司1990年工作站已达2000台，以FGS工作站（约占70%）和

9、CV工作台（约占18%）为主，其应用软件主要为自行开发的PDGS和CAD/CAM5。1993年以后，福特汽车公司对从设计到制作的各项工程踏踏实实地进行了改革，至今，已形成了从车型款式设计到车身组装的新车型开发的完整的CAD/CAE/CAM系统。法国雷诺汽车公司应用Euclid软件作为CAD/CAM的主导软件6，目前已有95%的设计工作量用该软件完成，并开发出很多适合汽车工业需求的模块，如用于干涉检查的Megavision，用于钣金成形分析的OPTRIS等。 德国各大汽车公司普遍采用CATIA作为其CAD/CAM系统的主导软件。1994年，德国大众集团决定用CATIA和Pro/Engi

10、neer作为其将来开发新车型的主导CAD系统7。2）模具制造能力状况随着高新技术的发展，国外涌现出大量的制造工艺技术，（1）高速铣削加工。采用此技术不仅可以提高切削加工效率，还可以提高模具加工质量。其转数在10000r/min以上，该技术已经在发达国家的模具制造中得到普遍应用了8。（2）多轴连动加工；（3）精密电火花加工（4）快速制模；（5）研磨抛光最近开发出通过磁力和磁性磨粒子对模具表面进行技工的磁研磨技术，在实现抛光自动化方面迈出了一大步。1.3 CAD软件介绍计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术是近年来工程技术领域中发展最迅速、最引人注目的一项高级技术，它已成为工业生产现代化的重要

11、标志。它对加速工程和产品的开发、缩短产品设计制造周期、提高产品质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用。它的应用及发展正引起一场产品工程设计与制造深刻的技术革命，并对产品结构、产业结构、企业结构、管理结构、生产方式以及人才知识结构方面带来巨大影响。本次毕业设计主要应用了AutoCAD和UG软件。主要应用AutoCAD进行模具装配图和零件图的绘制，用UG对零件实体建模。AutoCAD系列软件是美国Autodesk公司开发的系列图形设计软件，在机械图形设计领域应用非常广泛，也是最早进入国内市场的CAD软件之一，从最早的2.0版到以后的R13、R14、2000直到如今的2007版

12、，AutoCAD的产品在国内的市场上走过了十几年的历程了，从最早期的DOS操作命令到现在的Windows窗口式的操作界面，是大家所最熟悉的CAD软件。AutoCAD软件最早是针对二维设计绘图而开发的，随着其产品的日益成熟，在二维绘图领域该软件已经比较的完善，而且随着产品设计的发展需要，越来越多的产品设计已经不在停留在二维的设计领域，正在越来越多的朝着三维的产品设计发展，因此在AutoCADR12，R13的版本中已经加入了三维设计的部分，而且随着版本的不断更新三维设计的部分也在越来越多的发展，由于该软件开发中的自身原因，使的该软件存在一些不足之处，比如，该软件在二维设计中无法做到参数化的全相关的

13、尺寸处理；三维设计中的实体造型能力不足。但是由于该软件进入国内市场较早，价格较便宜，对使用的微机要求较低，使用比较简单，因此使用者还是比较多，该软件为中国的CAD软件发展还是起到了一定的贡献。1.4课题的主要研究内容冲压模具的设计在其生产、加工以及使用过程中尤为重要9。特别是它的结构设计对加工、装配、工期、成本乃至冲压产品的质量及生产效率产生极大的影响。广泛收集关于冲压模具设计的有关知识和先进技术，对收集的资料进行结构性的对比，选择合理的设计方案。所以，此课题主要考虑以下几个方面的内容：² 查阅模具相关资料，进行调研，熟悉课题，查阅外文文献，翻译英文资料，字数在3000字以上，撰写开

14、题报告，字数在3000字以上。² 熟悉冲压件（防尘盖）的图样和技术条件。² 分析冲压件（防尘盖）的工艺性，计算冲裁力和拉深力，为进行设计打好基础。² 合理的选择冲压设备，确定压力机参数。² 确定模具的具体结构以及模架的参数，绘制复合模具的装配图及主要零件图。零件图标注尺寸、公差及技术条件，并进行必要的强度校核。² 根据课题研究过程，撰写毕业设计说明书，要求15000字以上。第2章 冲压工艺设计和冲压力的计算2.1冲压件（防尘盖）简介防尘盖如下图，材料08，工件厚度2，模具精度：IT14为一般精度。图2.1 零件三维图 图2.2 零件半剖视图图2

15、.3 零件二维图从零件图分析，该冲压件采用2mm的08钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。并可看出该零件的成形工序有落料、拉深、冲孔、翻边，其难点为该成形件拉深和翻边。该零件外形对称，无尖角和其它形状突变，系典型的板料冲压件。通过计算此零件可按圆筒件一次拉深成形，因其尺寸精度要求不高，又属大量，因此可以用冲压方法生产，并可一次最终成形，省时省力。2.2确定冲压工艺方案 经过对冲压件的工艺分析后，结合产品图进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺类型、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压分析方案10。1）冲压的几种方案（1）落料、冲孔、拉深、翻边单工序模具生产。（2）落料、

16、冲孔复合模，拉深、翻边复合模生产。（3）落料、冲孔连续进行采用级进模生产，拉深、翻边复合模生产。（4）落料、冲孔、拉深、翻边复合模生产。方案一：结构简单，需要四道工序，四套模具才能完成工件的加工，成本高。方案二：加工工序减少，节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，提高了劳动生产率。方案三：在方案二的基础上加大了制造成本，既不经济又不实惠。方案四：在方案二的基础上又减少了加工工序，又节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，又提高了劳动生产率。一个工件往往需要经过多道工序才能完成，编制工序方案时必须考虑两种情况：单工序模分散冲压或工序组合采用复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的生产批量，尺寸大小

17、和精度等因素。通过产品质量、生产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等方面的综合分析，比较决定采用方案四。即：落料、冲孔、拉深、翻边成品。2）各加工工序次数的确定根据工件的形状和尺寸及极限变形程度可进行以下决定：落料、冲孔一次，拉深、翻边一次。3）加工顺序决定的原则（1）所有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板毛坯上冲出，因为在成型后冲孔模具结构复杂，定位困难，操作也不便，冲出的孔有时不能作为后续工序的定位孔使用。（2）凡是在位置会受到以后某工作变形影响的孔（拉深件的底部孔径要求不高和变形减轻孔除外）都应在有关的成型工序后再冲出。（3）两孔靠近或者孔距边缘很小时

18、，如果模具强度足够，最好同时冲出，否则应先冲大孔和一般情况孔，后冲小孔和高精度孔，或者先落料后冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。（4）整形或较平工序，应在冲压件基本成型后进行。4）成型过程根据加工顺序的原则，确定成型过程如下：首先是落料、冲孔，形成精确的外形形状；其次是拉深、翻边，也就是成形过程；最后出来的是成品。采用这种冲压方案，从模具的结构和寿命考虑，有利于降低冲裁力，提高模具的使用寿命，同时结构简单，操作方便，而且减少了不必要的工序，节省了生产资料，提高了经济效益。适合加工厂生产，此种方案最合适。综上所述，确定使用此方案。2.3工件的毛坯尺寸计算由于工件主要成型的工序是落料、冲

19、孔、拉深和翻边，工件变形量不是很大，可以直接落下工件的实际尺寸，根据冲模设计手册可知毛坯尺寸计算如下：毛坯的长度：D=118+20×2=158mm所以毛坯形状及尺寸如图2.4所示：图2.4 毛坯形状及尺寸2.4确定其搭边值考虑到成型范围，应考虑以下因素：1） 料的机械性能 软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。2）冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时，搭边值大一些。3）材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些。4）材料及挡料方式 用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距的搭边值要小一些。5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。综上所述，根据冲模设

20、计手册确定其搭边值：两工件间的搭边值：a1=1.2工件侧面搭边值：a=1.5mm条料宽度：B=D+2a=158+2×1.5=161mm2.5确定排样图2.5.1利用率的计算在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题。冲裁件在板料上的布置叫排样11。合理排样，充分利用材料具有重大的意义，排样的经济程度中材料的利用率K表示为： (2.1)式中 K 材料利用率（%）； n 条料上生产的冲件数； a 每一冲件的面积（mm2）； A0 条料面积（mm2）。根据以上数据，确定两工件间的搭边值：a1=1.2mm；工件侧面搭边值：a2=1.5mm。A0=161

21、5;159.2=25631.2 mm2a=×79×79=19596.74mm2取n=1；K=(1×19596.74)/ 25631.2×100=76.46%2.5.2确定其排样图排样图如图2.5所示：图2.5 排样图2.6计算各工序冲压力1）冲裁力为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算冲裁力12。计算公式如下： （2.2）式中 P0 冲裁力（N）； 材料抗剪强度（MPa）； L 材料轮廓长度（mm）； t 材料厚度（mm）。本次设计中，冲裁力包括：落料力、冲孔力、拉深力、翻边力。其中=1.3×3.14×158×2

22、15;324=4.18×N；一般K取1.3=1.3×3.14×31×2×324=8.2×N=0.45×3.14×118×2×1.3×324=1.4×N为一次拉深，查表4-9得：=0.45；=1.1×3.14×（43-31）×2×295=2.4×N-翻边后竖边中径；-圆孔初始直径；-毛坯厚度；-屈服点极限； P=P0=664×KN2）卸料力卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。卸料力的计算公式如下： （2.3）式

23、中Px卸料力（KN）； Kx卸料力系数，查表取0.05； P落料力（KN）。则 Px=0.05×418=20.9KN。3）推料力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力，一般叫做推料力。推料力的计算公式如下： （2.4）式中 PT推料力（KN）； KT推料力系数，查表取0.055； n 卡在凹模里的料的个数n=h/t，其中，h为凹模刃壁垂直部分高度（mm）；t为料厚（mm）；PT=1×0.055×418=22.89KN4）顶料力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做顶料力。顶料力的计算公式如下： （2.5）式中 PD顶料力（KN）； KD顶料力系数，查表

24、取0.06；PD=0.06×82=4.92KN，则根据式2.6得出，总的冲压工艺力为： （2.6）F=664+20.9+22.89+4.92=712.71KN则复合模选择冲床时的总压力为F总=1.3F=926.523KN。2.7本章小结本章介绍了冲压件的主要特征，通过对其分析确定合适的冲压方案：分为一个工序完成，为落料、冲孔、拉深、翻边复合模。根据零件尺寸确定毛坯尺寸和形状，从而确定其搭边植，绘制出排样图。通过毛坯尺寸计算各工序的冲压力，为冲压设备的选择打好基础。第3章 落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计3.1模具零件刃口尺寸计算3.1.1尺寸计算原则刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度

25、的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证13。生产实践中存在如下问题：1）由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料大端尺寸等与凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3）冲裁时，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。4）拉深时，凸凹模工作部分的尺寸和拉深方法有关，可查设计资料确定，也可按卡契马列克经验公式计算。5）圆孔翻边的尺寸计算采用翻边高度计算翻边圆孔的初始直径和翻边系数计算可以达到翻边高度。由此，在决定模具刃口尺寸及其制造公差

26、时，应考虑：1）落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上。2）设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。凸凹模间隙择取最小合理间隙值。3）设计拉深、翻边模时，其基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。凸凹模间隙择取最小合理间隙值。4）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。根据以上原则：落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制

27、。由于此工件属薄板料的冲裁件，因此采用凸凹模配合加工。3.1.2模具间隙的选择模具间隙是指凸凹模刃口间缝隙的距离，用C表示，俗称单面间隙。双面间隙用Z表示。拉深、翻边V形工件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机闭合高度来控制的，不需要在模具结构上确定间隙15。以下为落料、冲孔复合模间隙的确定：1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件质量是指切断面质量，尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷。零件表面应尽量可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超过图纸规定的公差范围。当把凸、凹模间隙值控制在一定范围内时，冲件比较平直、光洁、毛刺很小，且所需冲裁力小。间隙过小时，在断面出现挤长的

28、毛刺。间隙过大时，材料的弯曲与拉深增大，材料易破裂，致使制件光亮带减小，塌角与断裂斜度都增大，毛刺大而厚。2）间隙对冲裁力的影响当间隙小于合理间隙时，不仅冲裁力增大，而且剪切力减小。3）间隙对模具寿命的影响为了提高模具的寿命，一般采用较大的间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减小磨损。4）凸、凹模间隙的确定根据以上条件综合确定：间隙选择：选择型，间隙适中，R减小，正常，拉毛正常。则根据冲模设计手册，落料、冲孔复合模刃口始用间隙为：2Cmax=0.36mm，2Cmin=0.246mm 1/2Zmax=0.18mm，1/2Zmin=0.123mm3.1.3

29、尺寸分类工件毛坯尺寸如图2.3所示，将工件尺寸进行分类如下：1）外形尺寸A类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成A0-，为工件公差；158±0.1=158.10-0.2mm2）内形尺寸B类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成E+0310+0.2=310+0.2mm3.1.4凸、凹模尺寸计算孔310+0.2mm的圆形凸模和凹模分开加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配做凹模，用复合模冲工件，落料凹模刃壁垂直。1）分开加工的尺寸先计算分开加工的尺寸：E0+=310+0.2mm根据模具设计手册查表得：当t=2.0mm时，2Cmax=0.26mm，2Cmin=0.22m

30、m即 1/2Zmax=0.13mm，1/2Zmin=0.11mm查模具设计手册得需满足以下两式：0.4（2Cmax-2Cmin）即0.016mm-Ms =0.2mm；查表取Ms=0.05mm,即0.15mm比较0.016mm与0.15mm，取=0.016mm=0.26-0.22-0.016=0.024mm （3.1）其中，E=31，N7查表按=0.2，=0.016mm得N7=0.145mm,因Ms=0.05mm，查表得N2=0.015。故 dE =31+0.145+0.015=31.16mm （3.2）=31.16+0.22=31.38mm。故凸模为31.160-0.016，凹模为31.480

31、+0.024。2）配合加工尺寸配合加工的尺寸计算如下： （1）158.10-0.2mm（A类）=0.2，查表得=0.04mm，MS=0.05mm； 即0.26-0.22=0.04mm即0.2-0.05-0.04=0.11mm综合以上两式取=0.04mm。 （3.3）dA =158.1-0.22-0.112-0.02=157.748mm （3.4）DA=157.748+0.22=157.968mm故凸模尺寸为=157.7480-0.04mm；凹模尺寸为=157.9680+0.04mm。同样的43的尺寸为：凸模尺寸为=42.7480-0.04mm；凹模尺寸为=42.9680+0.04mm。（2）1

32、18.20-0.4mm(B类)=0.4，查表得=0.06mm，MS=0.05mm；即0.13-0.11=0.02mm； 即0.4-1/2×0.05-0.06=0.315mm，综合以上两式取=0.02mm。 （3.5）则 da=118.2-1/2×0.22-0.212-1/2×0.02=117.868mm （3.6）则 Da=118.868+0.11=117.978mm故凸模尺寸为117.8680-0.06mm； 凹模尺寸为117.9780+0.02mm。（3）114±0.5mm(C类)=0.1mm，=0.02mm，=0.012mm，故凸模尺寸为=114&

33、#177;0.01mm；凹模尺寸为=114±0.006mm。（4）47±0.05mm(L类)=0.1mm，=0.02mm， =0.012mm,故凸模尺寸为=47±0.01mm；凹模尺寸为=47±0.006mm。3.2冲模工作零件的设计与计算3.2.1凸模的计算和校核1）冲孔凸模（1）凸模的结构形式落料、冲孔复合模的冲孔凸模选用带台肩的凸模，此凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下16，基本形状如图3.1所示：（2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，冲孔凸模固定板厚度h1=20mm；落料凹模间隙取h2=5mm；凸模进入凹模的深度为26mm。则冲孔凸模

34、总长为：L= h1+ h2+1=20+5+26=51mm，则根据模具设计大典，落料、冲孔模凸模选择圆凸模 31×51-T10A代号为JB/T 5826。图3.1 冲孔凸模（3）凸模强度校核凸模长度确定后，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力和刃口的接触应力k两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力大于平均压应力，因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力，孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力小于或等于凸模材料的许用应力。本次设计中，凸模材料选取Cr12MoV，HRC5862。由于孔径远远大于冲件

35、材料的厚度。则可以满足其强度要求。凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。本次设计所采用的带台肩式的凸模，其最大允许长度按下式计算： （3.7）式中 C 系数（查表）； d0 凸模大端直径（mm）； E 凸模材料弹性模量，对于钢材可取210000MPa。按l0/lmax=0.8,d0/d=1.8，查表得C=0.239，将t=2.0mm，=300MPa，d0=5.85mm代入公式得lmax=63.265mm。综上所述，该凸模结构符合强度要求。2） 拉深、翻边凸模（1）凸模的结构形式拉深、翻边凸模其结构采用螺栓的凸模，此凸模与螺栓紧密配合，上端带螺纹孔，以防拉下

36、，基本形状如图3.2所示：图3.2 拉深、翻边凸模2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，则凸模总长为：L= h1+ h2+1=18+8.5=26.5mm3）凸模强度校核凸模长度确定后，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力和刃口的接触应力k两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力大于平均压应力，因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力，孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力小于或等于凸模材料的许用应力。本次设计中，凸模材料选取Cr12MoV，HRC5862。由于孔径远远大于冲件材料的厚度。则可以满足其强

37、度要求。凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。本次设计所采用的带台肩式的凸模，其最大允许长度按下式计算： （3.8）式中 C 系数（查表）； d0 凸模大端直径（mm）； E 凸模材料弹性模量，对于钢材可取210000MPa。按l0/lmax=0.8,d0/d=1.8，查表得C=0.239，将t=2.0mm，=300MPa，d0=5.85mm代入公式得lmax=63.265mm。综上所述，该凸模结构符合强度要求。3.2.2凹模的计算和校核1）凹模厚度h可根据冲裁力P查表进行选择，已知t=2.0mm，=300MPa。 （3.9）根据式3.9，则 图3.3 落

38、料凹模P0 =1.3×300×360.5203×2.0=281205.834（N）281.206KN根据冲模设计手册，经过查表得：h=51mm。又根据冲件料宽（>150160mm），冲件料厚（>1.53mm），经查表取壁厚为20mm。则凸模长L=（51-20）-5+14+20+18=78mm；则凹模外形尺寸为D×d×h=198×158×512）冲孔、翻边凹模，其形式如下图3.4；图3.4 冲孔、翻边凹模由上述计算和公式可以得出：凹模外形尺寸为：d××D×=43×37

39、5;51×413.2.3凸凹模的计算和校核凸凹模存在于复合模中，在本次设计中，它既是拉深凹模，又是落料凸模，它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定冲裁件的尺寸，不像凹模那样可以将外缘轮廓尺寸扩大，所以从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。凸凹模装于上模（正装复合模）时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小一些17；凸凹模装于下模（倒装复合模）时，如果是柱形孔口，则内孔积存废料，胀力大，最小壁厚要大一些。作为冲孔凹模时，选为柱形孔口锥形凹模，刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，但在孔口内可能积存工件和废料，增加冲裁力和孔壁的磨损，磨损后每次的修磨量较大，凹模的总

40、寿命较低，这种型式的凹模适用于形状复杂、精度要求较高的工件的冲裁。其通过台肩，紧固在凸凹模固定板上，以保证卸料时凸凹模的稳定及下次冲压时的精度。其结构形式如下图3.5所示：图3.5 落料、拉深模结构图根据模具设计与制造，查表得：。其材料为Cr12MoV,热处理硬度为HRC5862，根据经验，选取凸凹模的厚度为78mm。3.3本章小结本章论述了落料、拉深、冲孔、翻边复合模刃口尺寸的计算。主要是冲孔凸模、落料凹模和凸凹模的刃口尺寸。通过科学计算进行强度校核，以保证冲压件的精度。第4章 模具结构零件设计4.1确定模具的结构形式根据冲压工艺过程选定的模具类型，此次工艺选取的是落料、冲孔、拉深、翻边复合

41、模具的结构形式。确定模具形式时综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及冲压设备与制模条件，操作方便与安全的前提下，应解决模具的正、倒装结构选择和定位、卸料、导向方式的选择等。综上，选用落料、冲孔、拉深、翻边复合模具的结构形式。4.1.1正、倒装结构的选择复合模的结构特点主要表现在具有复合形式的凸凹模，它既起落料凸模作用，又起拉深凹模的作用。当凸凹模装在下模，落料凹模装在上模，成为倒装复合模。反之称为正装复合模18。本次设计的落料、拉深复合模就采用倒装复合模的结构。这种结构装后的冲孔废料由冲孔凹模孔下漏出，结构简单，操作方便。综上，选用落料、拉深复合模倒装结构。4.1.2定位方式的选择为保

42、证冲压质量和稳定冲压生产过程，冲压用毛坯（条料、带料、单个毛坯等）在模具中必须具有正确的位置。因此，定位方式的选择，是模具结构设计的重要内容。根据毛坯的形状、尺寸和模具结构的不同，可用不同的定位方式，各种定位方式应满足以下要求：1） 保证定位的可靠性定位至少应有三个支承点（通常采用支承面），两个导向点及一个定程点，定位的支承点及导向点之间应有足够的距离，以保证毛坯定位稳定。2） 保证操作的稳定性若条料从右到左送进时，导向点应设在右侧；若条料从前向后送进时，导向点应设在左侧。3） 保证定位的精确性多工序联合冲压时，应有初始定位和最终定位位置。4） 保证定位基准的准确性多道工序在多副模具上冲压时，

43、应力求前后工序的定位基准一致，这有利于冲压质量和模具的设计与制造。根据定位零件的功能不同，常见的定位方式有以下几种：1）条料在模具中的定位方式，控制条料的送进距离。零件包括挡料销、定距侧刃、导正销。挡料销又分为固定式、活动式和初始挡料销三种，可用于各种类型的模具。定距侧刃和导正销多用于级进模，分别起初始定位和精确定位的作用。2）控制条料的送进方向。定位零件包括导料板、侧压板。导料板可用于各种模具，有时也可用两个导料销代替。侧压板常用于级进模，以保证条料沿着导料板基准面送进。综上，选用第2种。4.1.3卸料、出件方式的选择在确定模具结构形式时，必须选择确定其卸料、出件的方式。模具的卸料方式包括刚

44、性卸料、弹性卸料和废料切刀卸料三种，出件方式包括刚性推件和弹性推件两种。选择卸料出件方式时，应综合考虑模具类型、工件质量要求及操作方便等因素，以使模具结构简单，工件安全可靠。根据上述原则采用弹性卸料和弹性推件方式。4.1.4导向方式的选择一般来说，对于单工序模的拉深模、翻边模以及其他简单成型模，由于凸凹模的单边间隙较大，压力机滑块导轨的导向精度一般能满足凸凹模对中的要求，故各类模具大都不采用导向装置19。对于生产批量较小，工件精度较低，冲裁厚料的单工序模，也不考虑导向装置。但因冲裁间隙较小，故对压力机滑块导轨的导向精度要求精度较高。无导向模的主要优点是加工制造简单，模具成本低。缺点是模具在压力

45、机上的安装调整不方便，且模具寿命和工件的质量不如有导向的模具高。对于复合模、级进模和工件质量要求较高或生产批量要求较大的模具，均采用导向装置。模具的导向方式主要分为滑动导柱导套、滚动导柱导套和导板导向三种。综上，选用滑动导柱导套。4.2冲模零件的设计4.2.1导向零件的设计导向零件用来保证上模相对于下模的正确运动，其导向方式主要为滑动式导柱导套、滚动式导柱导套和导板导向三种。本次设计中两套模具均选择滑动式导柱导套。1）安装尺寸要求导柱直径一般在1660mm之间，长度在90320mm之间。选择导柱时应考虑到模具的闭合高度要求。即在模具处于最低工作位置时，导柱上端面与上模板之间的距离不能小于101

46、5mm之间，以保证凸凹模多次刃磨而使模具闭合高度变小时，导柱也不会影响正常工作，导柱下端面与下模板下端面的距离一般取23mm，以保证下模板在压力机工作台上安装和固定。导套上端面与上模板的上平面的距离应大于3mm.根据上述原则，此落料、拉深、冲孔、翻边复合模均采用滑动导柱导套导向方式。如图4.1导柱、4.2导套所示：A型导柱 35×210 GB/T699-1999 40×210 GB/T699-1999A型导套 50×105 GB/T699-1999 55×115 GB/T699-1999图4.2 导套图4.1 导柱在复合模中导套和导柱，材料均为20钢，热

47、处理条件为：渗碳深度 0.81.2mm，硬度为HRC5862，技术条件按GB/T 2861.6-1990的规定。 2）尺寸配合要求导柱导套分别压入下模板和上模板的安装孔中，一般采用过盈配合H6/r5。导柱与导套之间采用间隙配合H7/h6或H6/h5。其配合精度主要取决于冲压件工序性质，冲压件的精度以及模具寿命等要求。对于一般模具，通常取间隙配合H7/h6。对于冲裁件间隙较小（小于0.03mm）的模具，或者结构复杂的模具，级进模，或者要求寿命较长的硬质合金模，应选用间隙配合H6/h5。3）材料及热处理要求导柱、导套一般选用20号钢制造，为了满足其配合表面的硬度，耐磨性及一定韧性的要求，应进行表面

48、的渗碳处理，渗碳层深度为0.81.2mm，渗碳后的淬火硬度为5862HRC。配合表面粗糙度应不大于0.8m。4.2.2卸料装置1）卸料板尺寸合理的卸料板结构形式是模具能否正常工作的重要环节之一。卸料板除了进行卸料外,在某些结构的模具中还起到保护凸模的重要作用,根据凹模周界以及模具的具体结构形式,落料、拉深复合模的尺寸选择198 mm×158 mm×20mm，在拉深翻边模中的卸料板尺寸为118 mm×43 mm×20mm。2）卸料螺钉的结构形式在本次设计中，卸料螺钉采用圆柱头内六角卸料螺钉，查阅模具设计大典（第619页）选取的卸料螺钉为M10，如图4.3所

49、示，材料为35钢，热处理硬度为3540HRC。3）卸料螺钉的尺寸根据以上，选取卸料螺钉为：M10×90 GB/T70.1-2000图4.3 圆柱头内六角卸料螺钉4.2.3承料装置承料板的作用是扩大冲压材料受承托的部分，以便于送进。本次设计在落料模的设计中采用了承料装置，用以保证复合模定位的精度。其具体尺寸为：250×12，材料为40 钢。4.2.4挡料和导正装置挡料装置对人工送料提供进给量的依据20。当材料与挡料装置的定位面（边）接触时，即停止进给。在材料需要于模具内更精密定位时，应采用导正销将材料导正。导正销不仅可用于人工送料，也能用于自动送料。挡料装置在单工序落料或复合

50、模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。根据模具的结构形式，本次设计的复合模中，其闭合后仍用挡料销顶住多余材料，所以此套模具中采用固定挡料销。其结构形式如图4.4所示，它利用上模凹槽留出挡料销帽，广泛应用于复合模中。根据上述原则，查阅模具设计大典，确定复合模中采用定位销和挡料销，为固定挡料装置。选择技术条件按JB/T7649.9-1994的规定，分别为：挡料销 4×10 JB/T 7649.10，材料为45钢；图4.4 挡料装置4.2.5定位装置定位装置保证工序件进行后续冲压时，在模具内占有正确的位置。常用的定位装置有定位销和定位板两类，在本次设计的复合模中采用定位销、镶块和

51、挡块对工件同时进行定位。定位销沿工件外形布置。根据模具结构需要，采用销对卸料板、凸模固定板进行定位，查阅模具设计大典，选择销4×10 GB/T 699 。如图4.5所示；图 4.5 定位销4.2.6出件装置根据模具的结构，出件装置选择弹性卸料，两套模具均采用弹簧卸料板卸料。1）高度计算弹簧卸料板的作用是将成形后的工件顶出凹模，所需的顶出力很小。选用弹簧弹出工件，由于成形件的高度过高，容易成形失稳，所以用卸料螺栓固定，选用标准件，在复合模中均采用此种卸料方式，选择的弹性体为：碳素弹性钢丝 1.6×16×48-2 GB/T2089-1994；根据模具结构，复合模的下模

52、选取为高为12mm的40钢和碳素弹性钢丝组合在一起；在复合模中，卸料板位于上止点时与凸模的矮平面等高，上模压下时，弹顶器的工作行程f=26mm+2mm=28mm，弹簧自由长度=48mm弹顶器预先压缩量均选为2mm。2）受力计算按模具结构初定弹簧个数4，计算每根弹簧分担的卸料力，选D=16mm的一组弹簧。，满足压缩量。所选弹簧为D=16mm4.2.7固定板固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，在本次设计中选择的均为圆形固定板。应用于凸模结构，设计时应注意以下几点：1）凸模固定板的厚度一般选取凹模厚度的0.6至0.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉和销钉的位置。2）固

53、定板的上下表面应磨平，并与凸模安装孔的孔轴线垂直，固定板基准面的粗糙度为1.6至0.8m。3）凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/r6，压装后端面要磨平。4）固定板材料一般采用Q235或45钢，无须热处理淬硬。在本次设计中，复合模的上模固定板选择250 mm×20 mm，下模固定板选择250 mm×20mm；4.2.8垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模板所受的单位压力，防止模板被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板和模板之间，模具中是否加装垫板，要根据模板所受的压力大小进行判断，模板所受的单位压力计算公式是： (4.1)式中 模板承受的

54、压应力（MPa）；F冲裁力（N）；A凸模固定端面积（mm2）；模板材料的许用压力（MPa）；对于HT250，=90至140 MPa,对于ZG310570，=110至150 MPa。当时，必须使用垫板。垫板的外形尺寸可以与固定板相同，其厚度一般取310mm。垫板材料为45钢或T8A钢，淬火硬度为43至48HRC。垫板的上下表面应磨平，表面粗糙度Ra为1.6至0.8m，以保证平行度要求。本次设计的垫板选取厚度为20mm，材料为40钢的圆形垫板。4.2.9模柄在本次设计中，复合模选择的模柄为标准尺寸的，规格为A40×85，材料为Q235，通过台肩固定在上模座上。如图4.6所示，具体尺寸见零件图。在弯曲模中采用的模柄为旋入式模柄，材料为Q