毕业设计（论文）-一种凸缘筒形零件的冲压工艺与模具设计

一种凸缘筒形零件的冲压工艺与模具设计摘 要摘要：本次毕业设计是在实地参观了工厂，查阅了大量相关参考资料后进行的。设计的零件为盘类零件，进行冲压模具设计。包括冷冲压成形工艺过程和具体结构设计。通过工艺性分析，选择适合于给定生产条件的最佳工艺方案。如：选择基本工序，确定其顺序，工序数目以及工序组合形式，然后以此为基础，确定模具的结构，设计主要零部件的结构，结合实际，进行合理正确的规划，并设计出拉延冲孔模。所设计的模具结构合理，能保证产品质量，提高生产率。在此对其工艺结构，设计要求进行了较为详细的说明。关键词：工艺性分析，模具结构，复合模，落料拉伸模, 冲孔模 AbstractSummary : This graduation project visits the factory on the spot, is carried on after consulting a large number of relevant reference materials . Parts designed are parts, press mold design. Including cold to is it take shape craft course and concrete structural design to press. Analyse through the craft , choose to be suited to for the best craft scheme of the working conditioning. For instance: Choosing the basic process, confirm its order, the figure of process and process make the form up , then based on this, confirm the structure of the mould , design the structure of the main spare part, combine reality, carry on rational and correct planning , design and draw and prolong to print the hole mould . The mould structure designed is rational , can guarantee product quality , boost productivity . To its craft structure here, the designing requirement has carried on the comparatively detailed explanation. Key words：Technological analysis，mould structure， compound die， Draw and prolong and wash the hole mould 第一章 绪论设计题目一种凸缘筒形零件的冲压工艺与模具设计学生姓名郭 胜专业班级机自07102班学 号200715010204指导教师陈 召 国教研室机械制造起止时间2010 年 10 月 31日 至 2011 年 5 月 15 日毕业设计任务、目的与基本要求：毕业设计既是工科类大学教学过程中的最后一个环节，又是大学毕业生走向工作岗位之前综合运用所学知识独立分析和解决工程实际问题的一次重要演练，具有承前启后的实际意义。本设计根据给定的凸缘筒形零件图（11-03），按照大批量生产的要求和中型企业的生产条件，分析该零件的冲压工艺性，论证出最佳工艺方案并设计有关的冲压模具图。具体要求如下： 1.收集资料。阅读、参考有关文献10种以上，将一篇完整的与本专业有关的外文原文资料（15000字符左右）翻译成中文，了解冲压工艺及模具设计的国内外发展动态。2.毕业设计开题。根据设计题目撰写毕业设计开题报告，务必于2010年11月30日前完成开题。开题报告应包括课题研究的目的、意义、主要内容、创新之处和国内外研究动态等主要内容。3.毕业实习与调研。2011年1月18日至2011年2月25日，学生需结合毕业设计课题完成毕业实习与调研。按要求撰写毕业实习与调研报告，报告内容应包括实习的目的、要求、内容与收获等。4.分析该零件的特点，制订出合理的冲压工艺过程卡。5.设计该凸缘筒形零件的落料与首次拉深复合模、切边模装配图及其零件图。图纸设计总量折合应超过3张零号图纸。6.编写毕业设计计算说明书一份，字数达15000左右。1.1 概述1.1.1课题目的、意义本课题的主要任务是了解凸缘筒形零件的作用，从而完成冲压工艺的编制及模具设计。通过本课题的完成，全面复习和巩固大学四年所学的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺及模具设计方面的基础知识，掌握编制冲压工艺和设计模具的方法，增强动手能力，提高分析问题和解决问题的能力，培养实事求是的科学态度和认真细致的工作作风。 1.1.2 相关研究动态我国冲压模具技术现状：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。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。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 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。未来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(2)高速铣削加工(3)模具扫描及数字化系统(4)电火花铣削加工(5)提高模具标准化程度(6)优质材料及先进表面处理技术(7)模具研磨抛光将自动化、智能化 (8)模具自动加工系统的发展1.1.3 设计思路和方案在了解凸缘筒形零件的作用的前提下，巩固与扩充冲压工艺及模具设计方面的知识，综合运用本专业所学课程的知识，同时根据完成的课程设计的经验，采取理论联系实际的方法，多查阅相关资料，多向指导老师请教，多和同学们讨论，选择在现有生产条件下最合理的设计方案如下：下料落料拉伸冲孔设计提纲：（1）了解凸缘筒形零件的作用。（2）了解冲压件的图纸和技术要求并进行零件的冲压工艺性分析。（3）冷冲压工艺方案的拟订。（4）冷冲压工艺计算。（5）冷冲模的设计，主要零、部件的结构设计。1.2 设计分析1.2.1 题目：一种凸缘筒形零件的冲压工艺与模具设计1.2.2 设计任务与要求 了解凸缘筒形零件的作用。绘制零件图。填写冲压工艺卡，画出工艺展开图。根据生产要求设计落料拉伸模一副，冲孔模，绘制模具装配图和零件图。撰写设计说明书一份。1.2.3 设计内容（1）实物零件图1张（2）工序卡1张（3）模具零件图 9张（4）模具装配图2张（5）说明书 1份（6）英文翻译 1篇1.2.4 原始资料（1）实物零件图（2）生产纲领为大批量生产，中型企业（3）板料为：08号钢 板厚：2mm1.2.5 设计目的 毕业设计是整个教学过程中极为重要的环节，通过本课题的完成，全面复习、巩固大学四年的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺和模具设计方面的基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养实事求是的科学态度和认真细致的工作作风。并且通过文献检索、英文翻译、CAD辅助设计，提高计算机应用水平及英文阅读翻译的能力。 这次毕业设计课题是一种凸缘筒形零件的冲压工艺及模具设计，在掌握模具设计基础理论上，结合实际情况，对压力分配杆的模具进行合理的设计，满足使用要求，同时对其进行一些必要的改进，使其无论在使用性能、在产品质量还是在经济可行性上都能达到最优化设计。 第二章 凸缘筒形零件的分析 21设计的主要内容和方法 主要完成凸缘筒形零件的设计(具体要求：生产批量：中批量；材料：零件材料为08钢，料厚2mm,形状、尺寸如图21所示)的第一道工序落料与首次拉深复合的冲压模具设计，确定方案和模具结构，选择相关的零部件，包括凸模、凹模、凸凹模、卸料板、模柄、模架等；另外，进行了压力中心的确定、压力机的选择、凸模、凹模和凸凹模的选择计算等 图21凸缘筒形零件 22零件的工艺性分析 该冲压件采用2mm的钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。外壳内腔的主要配合尺寸中26 mm、40 mm为IT13级。为确保在铆合固定后，其承托部位与轴套的同轴度，四个5.5mm小孔与中26mm间的相对位置要准确，小孔中心圆直径640.12 mm ITIO级。此零件为旋转体，其形状特征表明，是一个带凸缘的圆筒形件。其主要的形状、尺寸可以由拉深、翻边、冲孔等冲压工序获得。作为拉深成形尺寸，其相对值d/d,h/d.都比较合适，拉深工艺性较好。中40mm、26mm的公差要求偏高，拉深件底部及口部的圆角半径R3 mm也偏小，故应在拉深之后，另加整形工序，并用制造精度较高、问隙较小的模具来达到。四个小孔中5.5 mm的中心圆直径640.12 mm的精度要求较高，按冲裁件工艺性分析，应以40的内径定位，用高精度(IT7级以上)冲模在一道工序中同时冲出。 外壳的形状表明，它为拉深件，所以拉深为基本工序。凸缘上四小孔由冲孔工序完成。该零件26 mm部分的成形，可以有三种方法：一种可以采用阶梯拉深后车去底部；另一种可以采用阶梯拉深后冲去底部；第三种可以采用拉深后冲底孔，再翻边的方法。第一种方法车底的质量较高，但生产率低且废料，该零件底部要求不高，一般不易采用。第二种方法较第一种方法效率高，但在冲去底部之前要求底部圆角半径接近于零，因此需要增加一道整形工序，而且质量不易保证。第三种方法生产效率高，且省料，翻边的端部质量虽不及前两种好，但由于该零件对这一部分的高度和孔口端部质量要求不高，而高度30mm和R3两个尺寸正好是用翻边可以保证的。所以，三种方法比较，采用第三种方法更为合理、合算。因此，该外壳零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深(可能多次)、冲四个小孔、冲底孔、翻边、切边和整形等。用这些工序的组合可以提出多种不同的工艺方案。23优化选择工艺方案及模具形式 通过对零件的工艺性分析，结合具体生产条件，优化选择该零件的工艺方案及模具形式，使其尽量满足工艺性合理、经济性合算的原则。具体内容如下： 231计算毛坯尺寸 在计算毛坯尺寸以前需要先确定翻边前的半成品形状和尺寸。翻边前是否也需要拉成阶梯零件，这样核算翻边的变形程度。零件26 mm处的高度尺寸为：H=30-24=6mm。 根据翻边公式，翻边高度H为： H= (2-1) K：翻边系数。 ：翻边处圆角半径； t：坯料厚度。 经变换后，有： K= =1-=0.77即翻边出高度H=6mm；翻边系数达K=0.77。 由此可知其预加工小孔孔径： 280.77=21 (2-2) ：翻边孔直径。 由，查冲压工艺与模具设计表6-6，当用圆柱形凸模，预加工小孔为冲制时，其极限翻边系数K=0.530.77，即一次能翻出竖边H=6mm的高度。故翻边前，该外壳半成品可不为阶梯形，其翻边前的半成品形状与尺寸如图2.2所示。图中法兰边直径中85mm是根据工件法兰边直径中80mm、加上拉深时的修边余量取为5mm而确定的。于是，该零件的坯料直径D可按 (2-3) 图22翻边前的半成品图 232计算拉深系数, 属宽凸缘筒形零件零件拉深系数: =, (2-4) d：第三次拉深凸圆筒形件半径，单位mm。 D：毛坯直径，单位mm。 由此查冲压工艺与模具设计表5-2,得,如果采用二次拉深，若取，有， mm,则 ：第一次拉深零件半经，单位mm。 ：第三次拉深凸圆筒形件半径，单位mm。 查查冲压工艺与模具设计表5-2,有,在范围内 故用两次拉深可以成功。 但考虑到二次拉深时，均采用极限拉深稀疏，故需保证较好的拉深条件，需选用大的圆角半径。目前零件的材料厚度t=2m、圆角半径,R=5 mm，为2.5 t，而且零件直径又较小，两次拉深难以满足零件的要求。因此需要在两次拉深后再增加一道整形工序，以得到更小的口部、底部圆角半径。 在这种情况下,可考虑分三次拉深,在第三次拉深中兼整形工序。这样，既不需增加模具数量，又可减少前两次拉深的变形程度，以保证能稳定地生产。于是,拉深系数调为：使。 第三章 凸缘筒形零件模具的工艺设计 31确定工艺方案及模具形式 根据上一章节的分析和计算，可以进一步明确，该零件的冲压加工需包括以下基本工序：落料103mm、首次拉深、二次拉深,三次拉深(兼整形),冲 21mm孔、翻边(兼整形)中26mm、冲四个5.5小孔和切边80mm。根据这些基本工序，可拟出以下五种工艺方案： 方案一：落料与首次拉深复合(见图31a)，其余按基本工序。 方案二：落料与首次拉深复合，冲21mm底孔与翻边复合(见图32a)，冲三个小孔5.5mm与切边复合(见图32b)，其余按基本工序。 方案三：落料与首次拉深复合，冲21mm底孔与冲四个小孔中5.5mm复合(见图33a)，翻边与切边复合(见图33b)，其余按基本工序。 方案四：落料、首次拉深与冲21mm底孔复合(见图34)，其余按基本工序。 方案五：采用级进模或在多工位自动压力机上冲压。 分析比较上述五种方案，可以看出： 方案二：冲21mm孔与翻边复合，由于模壁厚度()小于要求的凸凹模最小壁厚(1.5)t=4mm) ，模具容易损坏。冲四个小孔5.5mm与切边复合，也存在模壁太薄的问题，此时，模具也容易损坏，因此不宜采用。 方案三：虽然解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲21mm底孔与冲四个小孔5.5mm复合及翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且磨损快慢也不一样，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难。 方案四：落料、首次拉深与冲21mm底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，也会给修磨造成困难。特别是冲底孔后再经二次和三次拉深，孔径一旦变化，将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口部的质量。方案五：采用级进模或多工位自动送料装置，生产效率高，而且操作安全，也避免了上述方案所指出的缺点，但这一方案需要专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，因此，只有在大批量生产中才较适宜。 方案一没有上述缺点，但其工序复合程度低，生产效率较低。不过单工序模具结构简单，制造费用低，对中小批生产中是合理的，因此决定采用第一种方案。本方案在第三次拉深和翻边工序中，可以调整冲床滑块行程，于冲压行程临近终了时，模具可对工件刚性镦压而起到整形作用，故无需另加整形工序。 图31各工序的模具结构a)落料与拉深：b)二次拉深：c)三次拉深：d)冲底孔： e)翻边：f)冲小孔：g)切边 图32方案二的部分模具结构 a)冲孔与翻边：b)冲小孔与切边 图33方案三的部分模具结构 a)冲底孔与冲小孔；b)翻边与切边 图34方案四的落料，拉深与冲底孔复合模具结构 32工序设计与工艺计算 在上面的综合分析及所确定的模具形式的基础上，选择板料规格，进行排样、裁板方案确定，并计算每道工序加工的被加工件的详细尺寸。 321排样、裁板方案 这里毛坯直径103不算小，考虑到操作方便，排样采用直排。取其搭边数值：条料边a=2mm、径距方向。于是有： 径距：条料宽度： 板料规格拟选用：2mm950mm4000mm(钢板),查钢板尺寸规格。若用纵裁：裁板条数=条余94mm 每条个数条余29mm，每板总个数 个材料利用率： = 63.8% 若用横裁：裁板条数条余41mm,每条个数条余9.5mm,每板总个数 个材料利用率： = 69.9%由此可见，横裁有较高的材料利用率，且该零件没有纤维方向性的考 虑，故采用横裁。计算零件的净重G及材料消耗定额 (3-1) = 式中-密度，低碳钢取=785g F-零件面积。3.2.2确定各中间工序尺寸 3.2.2.1首次拉深 首次拉深直径。拉深时凹模圆角半径按冲压工艺与模具设计表5-9计算应取mm,由于增加了一次拉深工序，使各次拉深工序的变形程度有所减小，故允许选用较小的圆角半径，这里mm，而冲头圆角半径。首次拉深高度: =mm mm (3-2)这里取22.6mm式中R-凹模圆角半径，取两圆角半径的平均值,单位mm。(见表3-1)。 3.2.2.2二次拉深 二次拉深直径,取mm,拉深高度: =mm mm 式中-第二次拉深后零件的圆角半径。 (见表3-1)3.2.2.3三次拉深 三次拉深直径，,取，达到零件要求，因该道工序兼有整形作用，故这样设计是合理的。 (见表3-1)。 33其余各中间工序 其余各中间工序均按零件要求尺寸而定，详见表31。 表3-1 冲 压 工 艺 卡 片标 记产品名称冲压工艺规程卡零件名称外壳年产量第 页产品图号零件图号10万共 页材料牌号及技术条件08钢毛坯形状及尺寸F651.5下料选用板料950x4000x2横 裁 成950x107x2工序号工序名称工 序 简 图模具名称及图号设 备检验要求备 注1落料首次拉深落料-拉 深复合模CM-140(tf)冲 床按工序图检 验把直径为103mm毛坯拉成高为22.6mm直径为85mm的空心零件2二 次拉 深第二次拉深模CM-216(tf)冲 床按工序图检 验把落料拉伸好的零件进一步变为高23.6mm直径为48mm的空心零件3三次拉深兼整形第三次拉深并兼整形模CM-340(tf)冲 床按工序图检 验把第二次拉伸好的零件进一步变为高24mm直径为42mm的空心零件4冲预孔F21冲孔模CM-43(tf)冲 床按工序图检 验冲也直径为21mm的预孔5翻边翻边模CM-53(tf)冲 床按工序图检 验将工件直径为21mm的底孔翻成直径为26mm的坚直边6冲孔 冲孔模CM-63(tf)冲 床按工序图检 验以定位冲出四个直径为5.5m的小孔7切边达到零件工作图要求尺寸切边模CM-716(tf)冲 床按零件工作图检验将零件的边缘切割成直径为80mm原底图总号日期更改标记编 制校对审核批准文 号姓 名底图总号签字签 字签 字日 期日 期 34压力、压力中心计算及压力机选择 该零件为轴对称件，故不必进行压力中心的计算。 341落料拉深工序 落料力： （3-4） -抗拉极限强度()，查模具设计手册之四冲模设计手册表41， 落料的卸料力: （3-5）K-卸料力系数。查模具设计手册之四冲模设计手册表3-15,得K=0.03拉深力： -系数。查模具设计手册之四冲模设计手册表5-5，并用差分法计算，得。压边力: （3-6）压边力按照防皱最低压边力公式(其中q查冲模设计大典第三卷表19.4-44,) 这一工序的最大总压力，在离下死点8mm稍候就需达到： （3-7）根据车间现有压力机有160,250,400,630,故选用400kN压力机。 342第二次拉深工序 拉深力： （3-8）-系数。查模具设计手册之四冲模设计手册表5-5，并用差分法计算，得。 显然，拉深力很小，但根据现场条件，选用350kN压力机。 343第三次拉深冲21mm孔兼整形工序 拉深力： （3-9） 整形力： （3-10） -单位整形力。查模具设计手册之四冲模设计手册P267，得.这里取。 冲孔力： （3-11） -预冲孔直径。 对于这种复合工序，由于整形力是在最后且为临近下死点时发生，符合压力机的工作负荷曲线，故可按整形力大小选择压力机，即可选630kN压力机。 35翻边兼整形工序 351翻边力计算 根据模具设计手册之四冲模设计手册得翻边力计算公式如下： （3-12） c-系数，可取，P-翻边力，L-弯曲线长度(mm)，t-坯料厚度(mm) 。 352整形力计算 （3-13）同上,按整形力选择设备。选用250kN压力机。 353冲四个5.5mm孔兼切边工序 （3-14）-要冲的小孔直径。选250kN压力机。 （3-15） -法兰直径。 设有两把废料切断刀，所选切断废料力为： （3-16） 故总切边力： （3-17）选用250KN压力机。 第四章 落料拉深模模具设计4.1落料拉深模具结构 根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、所选设备的主要技术参数、模具制造条件以及安全生产等选定其冲模的类型及结构形式。 4.1.1模具结构形式的选择 采用落料拉深复合模，首先要考虑落料凸模(兼拉深凹模)的壁厚过薄。本工序凸凹模壁厚，能保证足够强度，故可采用复合模。落料、拉深复合模常采用落料采用正装式，拉深采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另设有弹性卸料和刚性推件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高，缺点是弹性卸料装置使模具结构较复杂，特别是拉深深度大、料较厚、卸料力大的情况，需要较多、较长的弹簧，使模具结构复杂。为了简化上模部分，可采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不便。而对于本工序，由于拉深深度不算大，材料也不厚。因此采用弹性卸料较合适。考虑到装模方便，模具采用后侧布置的导柱导套模架。4.2模具工作部分尺寸计算 4.2.1落料 圆形凸模和凹模，可采用分开加工，按冲模设计大典第三卷式 (19.1-3)、(19.1-4)计算工作部分尺寸。所落下的料(即为拉深件坯料)按未注公差的自由尺寸，按ITl4级取极限偏差，故落料件的尺寸取为103mm (查机械设计课程设计手册P104，该落料件公差=870) 从冲压工艺与模具设计表2-2可查出间隙范围为(18%25%)t,则。为IT14级精度,公差值=0.87,落料凸凹模公差按选定。于是，凹凸模直径尺寸为： （4-1） （4-2）式中，K按工件精度为ITl4级而选定为0.5。 落料凹模的外形尺寸确定：取凹模壁厚(倍的凹模厚度) (查冲模设计手册表14-5)，根据冲裁力，从冲模设计手册图14-15得凹模厚度为30mm，调整其符合标准，即凹模外径设计为F200mm。 4.2.2拉深 首次拉深件按未注公差的极限偏差考虑，因零件是标注内心尺寸，故拉深件的内径尺寸为55mm。 由冲模设计大典第三卷表19.4-39有： 其中(查机械设计课程设计手册P104), (查机械设计课程设计手册表5-11), 4.3选定标准模架、确定闭合高度及总体尺寸 上、下模板与导向装置的总体称为模架，而无导向装置的一套上、下模板称为模座。上、下摸板上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。因此，模板应具有足够的强度和刚度。如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具零件迅速磨损或破坏使冲模寿命显著降低。模具设计时，通常是按标准选用模架或模座。进行模板设计时，矩形模板的长度应比凹模长度大4070mm而宽度取凹模宽度相同或稍大。另外，下模板的轮廓尺寸还应比压力机工作台漏料孔每边至少大4050mm。模板厚度可参照凹模厚度估算，通常为凹模厚度的l1.5倍。上、下模板的导柱、导套安装孔通常采用组合加工，以保征上、下模板孔距的一致。模板上、下平面之间还有平行度要求。模板大多是铸铁或铸钢件，这里选用铸铁件，其结构应满足铸造工艺要求。另外，大型模板上还直设置起重孔或起吊装置，便于模具起吊运输导柱套的布置方式常见的有后侧布置、中间两侧布置、对角布置和四角布置四种。中间两侧布置时，受力平衡，但只能一个方向送料，多用于弯曲模和拉深模。对角布置方式受力也较平衡，使用时可以两个方向送料，操作较为方便。采用四个导柱、导套四角布置的导向装置。受力最均匀，导向精度高，但结构复杂，仅用于大型冲模或对工件精度要求特别高的场合。采用中间两侧布置和对角布置时，两导柱(导套)的直径一般不相等，以避免装错方向时损坏凸、凹模刃口。后侧布置时，导柱、导套受力不平衡，影响导向精度。该模具对导向要求不太严格,冲压偏移力较小，故采用后侧导柱布置方式。 按其标准选择具体结构，尺寸如下表4-1所示： 表4-1后侧导柱模架参数名 称 尺 寸 材 料 热处理 上模座 HT250 下模座 ZG230-450 导 柱 20 渗碳 56-62HRC 导 套 20 渗碳 56-62HRC压入式模柄 D=60mm的C型模柄 Q235模具闭合高度：最大265mm,最小220mm 模具的实际闭合高度，一般为： H=上模板厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+凹模垫块厚度+下模板厚度-冲头进入凹模深度 该副模具因上模部分采用垫板厚度定为10mm,未用凹模垫块(经计算，受到的压应力小于模座材料所允许的压应力)，故允许这种设计。如果冲头(这里具体指凸凹模)的长度设计为85mm，凹模(落料凹模)厚度设计为60mm，则该模具的实际闭合高度为： 查开式压力机技术参数表知，400kN压力机最大闭合高度为：固定式和可倾式最大闭合高度为300mm(封闭高度调节量80mm)，活动台闭合高度最大为300mm最小为150mm。故实际设计模具闭合高度H=246mm符合要求。因为一般取 ,即: 显然，H取246mm合适。 4.4模具零件的结构设计 模具设计在主要工艺设计及模具总体设计之后进行。 (1)工作零件 1落料凹模(如图4.1所示) 图36凹模 图4.1落料凹模 外形尺寸和厚度已定；需要三个以上螺纹孔，以便与下模板固定；需要有两个与下模板同时加工的销钉孔；标准尺寸精度、形位公差及粗糙度。 2拉深凸模(如图4.2所示) 图4.2凸模 设计外形尺寸(工作尺寸已定)；一般有出气孔(工厂取为4mm)； 以便与下模板固定(工厂实际用两个螺钉紧圆，其设计不很合理)；标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。3凸凹模(如图4.3所示) 图4.3凸凹模 4凸凹模固定板(如图4.4所示) 图4.4凸凹模固定板 设计时采用凸凹模固定板（图4.4）使凸凹模与上模板固定；凸凹模固定板要有两个与上模板同时配做的销钉孔；标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。(2)定位零件 挡料件 图4.5固定挡料销该件的作用是限定条料的送进距离，并起定位作用。挡料件主要形式有固定挡料销，活动挡料销，临时挡料销和侧刃等。 固定挡料销分圆形和钩形两种，一般装在袄木上，圆形挡科销结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口太近，回削弱凹模强度，钩形挡料销销孔远离刃口，你会削弱凹模强度，为防止形状不对称的钩头转动，需加定向锖，增加了结构的复杂性。固定挡料销适用于手工送料的简单模或级进模。故选用圆形固定挡料销。其具体形状和尺寸如图4.5。 (3)卸料、推件零件 1卸料板 图4.6弹性卸料板 卸料装置由卸料板本体，导板、卸料弹性元件，卸料螺钉组成。无导向弹压卸料板，广泛应用于薄材料和冲件要求平整的落料、冲孔、复合模等模具上的卸料。卸科效果好、操作方便。弹压元件可用弹簧或硬橡胶板，一般以使用弹簧较好。 内形与凸凹模(或凸模)间隙配合，外形随弹簧或橡皮的数量、大小而定；需有三个以上螺纹孔与卸料螺钉配合；如不是橡皮而是用弹簧卸料时，需加工平稳弹簧的沉孔；厚度一般10mm上下；如模具有挡料销挡料定位，应给挡料钉壳位置留空。 2顶料板(该模具兼作压边圈)(如图4.7所示) 图4.7压边圈 内形与拉深冲头间隙配合，外形受落料凹模的限制；一般与顶料杆(三根以上)、橡皮等构成弹性卸料系统；顶料杆的长度=下模板厚+落料凹模-顶料板厚。 3打料块(如图4.8所示) 图4.8打料块 前部外形与拉深凹模间隙配合且后部必须更大；一般与打料杆联合使用，靠两者的自重把工件打出来：打料杆的长度=模柄总高+凸凹模高-打料块厚。 推杆的长度应高出压力机滑块模柄孔；推件器须高出凹模刃口平面；为了使推件力均衡分布推销要分布均匀，长短一致。推板一般装在上模的孔内。其厚度与工件尺寸和推件力有关，对于中小件，一般取,为了保证凸模的支承刚度和强度，放推板的孔不能全部挖空。因此，推板的形状要按推下工件的形状来设计。 4弹簧的选用与计算 己知冲裁料厚，卸料力为6209N，根据冲模结构要求安放6根弹簧。则每根弹簧承担的卸料力即为该弹簧的预压力： 弹簧丝直径的计算(由机械设计教程15-6得弹簧直径的计算公戈为: 当按照上式求取弹簧丝直径时,因旋绕比C和许用应力均与直径有关,故须经试算才能求得弹簧丝的直径.选定弹簧材料为回火钢丝,查机械设计教程表15-2,15-3得: =这里取600, 旋绕比C查机械设计教程表15-5初选C=6,则式中由机械设计教程15-5得:=1.3525 则=6满足C值的取值要求弹簧圈数的确定:弹簧圈数的确定与弹簧的变形有直接关系,圆柱弹簧受载后的轴向变形量:;式中, 为弹簧的有效圈数取10;G为弹簧的切变模量.查表得G=80GPa. 则弹簧的原始长度L=85+37=122mm适当扩大选用推荐系列L=130mm.(4)导向零件 对于生产批量大，要求模具寿命长，便于安装、精度高的冲压模具，都应采用导向装置。常用的导向装置有导板式、导柱导套式和滚珠导套式。 图4.9导套和导柱 导板的导向孔按凸模断面形状加工，采用间隙配合，其单面间隙应小于凸、凹模之间的单面间隙。模具工作时凸模始终不脱离导板，从而起到导向作用。为了使导向可靠，导板必须有足够的厚度，一般取等于或稍小于凹模厚度。导板的平面尺寸取与凹模平面尺寸相同。冲压件的形状复杂时，导板孔加工困难。为了避免热处理变形，时常不进行热处理，所以其耐磨性差，实际上很难达到和保持与稳定的导向精度。因此，生产中广泛地采用导柱、导套导向。卸料板又起凸模导向作用。 该副模具选用滑动导柱、导套结构型式。导柱的直径(d)，一般在之间，长度(L)在之间，下部与下模板导柱孔采用过盈配合，上部与导套孔径d间隙配合。 导套孔径(d)上有油槽，用以存油润滑，外径D与上模板孔采用过盈配合，配合时导套孔径会收缩，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d增大1mm，为(d+1)mm，具体形状尺寸如图4.9。 (5)固定零件 冲模的固定零件有模柄，上、下模板，凸、凹模固定板，垫板，螺钉和销钉等. 1模柄中小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上.模柄的结构形式很多;主要有以下几种: 旋入械模柄,通过螺纹与上模板连接,为防止松动,拧入防转螺钉固紧.这种结构的模柄,装卸方便,多用于有导柱的小型冲模. 压入式模柄,它与模板安装孔的配合采用H7/m6过渡配合,并用销钉防止转动,适用于模板较厚的中小天型模具. 凸缘模柄,用3个或4个螺钉固定在上模板的窝孔内.多用于较大模具. 浮动模柄,它由模柄,球面垫块,和接头,等零件组成.这种结构可以通过球面垫块消除压力机滑块导向精度不足所产生的导向误差, 适用于需精确导向且导向装置在工作中始终不脱开的精密冲模,如硬质合金模 精冲模等.图4.10压入式模这里选用压入式模柄.具体形状和尺寸如图4.10所示. 模柄的安装直径d和长度L应与压力机滑块上的模柄孔相适应.一般模柄的轴心线对上模板上平面的垂直度误差在全场范围内不大于0.05mm.2模座 前面选择标准模架已确定，这里不再详述，其形状如图4.12。 图4.12模座 3螺钉与销钉 螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉(GBT701985)。这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在凹模内，使模具结构紧凑，外形美观。销钉起定位作用。防止零件之间发生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般用两个，多用圆柱销 (GB/Tll9-1986)，与零件上的销孔采用过渡配合，其直径与螺钉上的螺纹直径相同，螺钉拧入最小深度：采用钢时与螺纹直径相等；采用铁时为螺纹直径的1.5倍，销钉的最小配合长度是销钉直径的2倍。 4.5模具的Proe三维建模与装配 模具零部件做好以后，在里Proe进行装配，以下分别是装配图和爆炸图。 图4.13装配图 图4.14爆炸图 第五章 切边模模具设计5.1切边模尺寸计算模具工作部分尺寸计算：工作部分尺寸按未注公差的自由尺寸，按ITl4级取极限偏差，故落料件的尺寸取为80mm (查机械设计课程设计手册P104，该落料件公差=870) 从冲压工艺与模具设计表2-2可查出间隙范围为(18%25%)t,则。为IT14级精度,公差值=0.87,落料凸凹模公差按选定。于是，凹凸模直径尺寸为： （5-1） （5-2）5.2选定标准模架、确定闭合高度及总体尺寸 模具设计时，通常是按标准选用模架或模座。进行模板设计时，矩形模板的长度应比凹模长度大4070mm而宽度取凹模宽度相同或稍大。另外，下模板的轮廓尺寸还应比压力机工作台漏料孔每边至少大4050mm。模板厚度可参照凹模厚度估算，通常为凹模厚度的l1.5倍。上、下模板的导柱、导套安装孔通常采用组合加工，以保征上、下模板孔距的一致。模板上、下平面之间还有平行度要求。模板大多是铸铁或铸钢件，这里选用铸铁件，其结构应满足铸造工艺要求。另外，大型模板上还直设置起重孔或起吊装置，便于模具起吊运输导柱套的布置方式常见的有后侧布置、中间两侧布置、对角布置和四角布置四种。同落料拉深模采用后侧导柱