汽车轴盖工艺分析及冲压模具设计【带凸缘的筒形件端盖】【落料拉深冲孔和修边复合模】

汽车轴盖工艺分析及冲压模具设计【带凸缘的筒形件端盖】【落料拉深冲孔和修边复合模】,带凸缘的筒形件端盖,落料拉深冲孔和修边复合模,汽车,工艺,分析,冲压,模具设计,凸缘,筒形件端盖,落料拉深,冲孔,复合 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘 要 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。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。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，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。 本文针对端盖的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用一幅复合模完成落料、拉深和冲孔的工序过程。介绍了端盖冷冲压成形过程，经过对端盖的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料装置、拉深凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。 关键词：端盖；模具设计；复合模；拉深冲孔；落料；模具结构 ABSTRACT Punching die has been widely used in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the industrial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. Based on the Cover of the stamping process and the deep drawing process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of a composite model blanking, drawing processes and punching process. On the cover of the cold stamping process, right after the Cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the Conference Board, the number of Drawing, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as punch and die and dump devices, drawing punch, slates, Punch plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. Keywords: Cover; Mold design; Composite molding; Drawing Punch;Cut;Die structure 目录 摘 要 ……………………………………………………………………1 1 端盖的工艺性分析………………………………………………… 7 2 工艺方案的拟定………………………………………………… 11 2.1 计算毛坯尺寸……………………………………………… 11 2.2 确定是否需要压边圈…………………………………… 12 2.3 确定工艺方案……………………………………………… 12 3主要工艺参数的计算……………………………………………15 3.1确定排样、裁板方案………………………………………15 3.2 计算拉深次数……………………………………………… 17 3.3 计算工艺力、初选设备………………………………..…18 3.3.1 计算工艺力…………………………………….......18 3.3.2 拉深功的计算………………………………………...21 3.3.3 初选压力机…………………………………….......22 3.3.4 计算压力中心…………………………………......23 3.3.5 计算凸、凹模刃口尺寸及公差…………………23 4 模具的结构设计……………………………………………… 30 4.1模具结构形式的选择……………………………………....30 4.1.1 模架的选用…………………………………….......30 4.1.2模具的闭合高度………………………………………..31 4.2整体模具分析及草图………………………………………34 4.3模具工作部分尺寸计算…………………………………...33 4.3.1 落料凹模.……………………………………….....33 4.3.2 拉深凸模…………………………………………...34 4.3.3 凸凹模……………………………………………....36 4.3.4 弹压御料板…………………………………………...38 4.3.5 上垫板……………………………………………….......40 4.3.6 压边圈………………………………………………….41 4.3.7 推件块…………………………………………………. 42 4.3.8 冲孔凹模………………………………………………. 44 4.3.9推板及推杆……………………………………………. 46 5 模具的整体安装………………………………………………… 47 5.1 模具的总装配……………………………………………...48 5.2 模具零件…………………………………………………...... 49 6选定冲压设备………………………………………………………52 7 模具的装配………………………………………………… 53 7.1 复合模的装配……………………………….………… 53 7.2 凸、凹模间隙的调整…………………………………53 8 重要零件的加工工艺过程编制……………………… 55 结 论……………………………………………………………………60 参考文献……………………………………………………………… 61 致 谢…………………………………………………………………62 7 1 端盖的工艺性分析 本次设计为冷冲压模具设计，冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对金属板料施加压力，是材料的内部产生相应的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料毛坯的某个部分便产生与内力的作用性质相应的变形，使板料分离或产生塑性变形，从而获得所需尺寸及形状的零件。 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。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、组合与包装的全过程，而分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。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，由于生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的内涵也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构及材料的工艺性。 该零件是端盖，如图1.1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚t=2mm，拉深后厚度按不变处理；零件底部圆角半径为1.5mm凸缘处的圆角半径也为1.5mm；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。 图1.1 工件图 工艺性对精度的要求是一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以上，不宜高于IT11级；对于拉深件，应在拉深后有适当的整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳”现象，需要增加切边工序。 影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，本次设计的零件符合这一要求；同时最好能一次拉深成形，拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为避免拉裂，需采用多次拉深，这时在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度。拉伸次数需要计算得出，而别的要求需要设计工程中把握。 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变形程度越大，拉深的性能越好；由于板料轧制变形特点而具有方向性，板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了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。 该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸以及凸起上小孔接近IT11级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以达到零件图样要求。零件材料选为20号钢，查的退火抗拉强度为400Mpa，屈服强度为206Mpa.屈强比近0.5，故此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。 2 工艺方案的拟定 2.1 计算毛坯尺寸 由于板料是轧压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外，受板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等的影响，而且突起处小孔太多也都会引起冲件口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为3.6mm。且零件上的最小间距为凸起上小孔间的间距为5mm大于二倍的零件厚度，即。也比较符合。 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是并不太大。所以在设计工艺过程时，可以不考虑毛坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深件的表面积及落料的表面积之和相等。 对于该零件，可看成带凸缘拉深件。根据零件图所示的数据可的如下计算： 其相对凸缘最大直径 ......................................................................2.1 其中：.........成型零件最大的长度 d............成型零件凸起的直径 因 由拉伸前后表面积不变，故拉伸所需毛坯的直径： ===124mm …………………2.2 又有3.6mm，故毛坯凸缘宽度为： mm……………2.3 毛坯凸缘长度为： mm………………2.4 2.2 确定是否需要压边圈 坯料相对厚度 ……………2.5 所以需要压边圈。 2.3 确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序:落料、拉深、冲孔等。根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一 先进行落料，再拉深，修边，最后冲孔，以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构都比较简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二 落料与拉深、修边在复合模中加工成半成品，再在单工序模上进行冲孔。采用了落料与拉深、修边的复合模，提高了生产率。对落料以及拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道冲孔工序是在单工序模中完成，使得最后一步冲孔工序的精度降低，影响了整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高。 方案三 采用带料级进多工位自动压力机冲压，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 方案四 落料、拉深、冲孔和修边全都在同一个复合模中一次加工成型。此方案把三个工序集中在一副复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，在冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。 根据设计需要和生产批量以及经济性，综合考虑以上方案，方案四最适合。即落料、拉深、冲孔和修边在同一复合模中完成，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本不高，经济合理。故选择用复合模具来作为本次设计的对象。 3 主要工艺参数的计算 3.1 确定排样、裁板方案 加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%～80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%～0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。 容易观察到，该零件的排样应该采用斜排最合理。最节省材料，可达到最佳经济性。故有毛坯形状如下： 图3.1 毛坯图 同时要具有搭边。属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。由于20号钢为低碳钢，则可根据此零件的尺寸通过在课本《模具设计与制造》（第二版）中查表2-7取: 沿边搭边值为 工件间搭边值为 从图3.1上可知：进距 S=128+1.5=129.5mm…………………3.1 条料宽度b=110.3+114mm…………………3.2 板料规格拟用2mm×1400mm×4000mm热轧钢板。查《冲压模具设计》GB708-88，为了操作方便采用横裁。 裁板条数 条…………………………3.3 每条个数 11个………………3.4 每板总个数 材料利用率 ……………………………3.5 3.2 计算拉深次数 在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序，应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。 极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。 零件的总拉深系数为，其相对凸缘直径，属于带大凸缘拉深的拉深件。根据，，由教材<<冲压工艺与模具设计>>上表4-16、4-18查得一次允许的拉深系数，第一次拉深的最大相对高度。 因材料为20号钢,具有良好的强度和塑性,其加工工艺性较好,可减小带凸缘筒形件的首次拉深系数及增大最大相对高度。 使得，所以零件只需要一次拉深。 3.3 计算工艺力、初选设备 3.3.1 计算工艺力 A冲裁力 平刃凸模落料力的计算公式为 …………………………………………3.6 式中 — 冲裁力（N） L— 冲件的周边长度（mm） t— 板料厚度（mm） —材料的抗冲剪强度（M Pa） K— 系数（它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。而其影响范围的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范围内，一般k取为1.25～1.3）取为1.3。 在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度的0.7~0.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度的80%。即 ……………………………………………3.7 因此，该冲件的冲裁力的计算为： ..........................3.8 而零件外轮廓的周边长度为约387mm； 零件凸缘上孔的周边长度约为18.85；零件凸起上的孔的周边长度约为15.7。 故有=1.3 =321984N N N 中： ..................零件外轮廓的冲裁力； ................零件凸缘上孔的冲裁力； .................零件凸起上的孔的冲裁力。 =8+2+=457849.6N B卸料力 一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算： 卸料力 ……………………………3.10 式中 F—— 冲裁力(N) ——卸料力系数，其值可查上教材的表2-5， 这里可取为0.04。 因此 C 推件力 将卡在凹模中的材料顺着冲裁方向将板料推出所需要的力称为推件力。根据经验公式，则推件力为： …………………………………3.11 —推件力系数，其值同样可查表2-5，取为0.055。 D拉深力 由于影响拉深力的因素比较复杂，按实际受力和变形情况来准确计算拉深力是笔尖困难的。所以，实际生产中通常是以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用经验公式进行计算。因为此拉伸桶形件有压边圈，故对于带凸缘圆筒形零件的拉深力经验公式为： ………………………3.12 式中 —圆筒形零件的凸模直径（mm） —修正系数，根据拉伸系数查教材表4-9 —材料的抗拉强度（M Pa） —材料厚度 由于拉伸系数m== 故=0.93 因此 E压边力 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的侧壁和口部不致产生显著的变薄为原则。压边力的大小和很多因素有关，所以在实际生产中，可以根据近似的经验公式进行计算。 (N)……………………………………3.13 式中 A=—初始有效压边面积(mm); —单位压边力(M Pa),这里经查表4-8取为F=2.5 所以有 3.3.2 拉深功的计算 由《冲模技术》中公式，拉深所需的功可按下式计算 …………………………………………3.14 式中 —最大拉深力（N） h —拉深深度（mm） W—拉深功（J） c—修正系数，一般取为C=0.6~0.8。 所以 J…………………3.15 3.3.3 初选压力机 A 压力机类型的选择 因为此冲裁件为中小型所以开式压力机能够满足要求；而且为大批量生产，不适宜液压机，选择自动压力机。 B 压力机设备规格的选择 1）公称压力 压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。 总冲压力为： =457849.6+18313.984+25181.72+20569.5+163531.2 = ………………3.16 应选的压力机公称压力取为1.5，则公称压力为： …………………………3.17 2）滑块行程和行程次数 由于设计的工件为拉伸件故行程需较大，可取为拉伸件的2.5倍。 则滑块行程为S=2.5.....................3.18 由教材《模具技术》表1-35可查得： 钢的最大拉深速度为v=； 但速度不宜过大，则行程次数小于120次/分 3）压力机冲压所应提供功 可近似用下公式计算： ………………3.19 因此初选开式双柱固定台压力机J 2 1-160A。 3.3.4 计算压力中心 本零件为对称几何体,其压力中心就在它的圆心处，不必计算它的压力中心。 3.3.5 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 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：①落料件的尺寸取决于凹模的磨损，冲裁件的尺寸取决于凸模尺寸；②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。③在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又要保证合理的间隙数值。 采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸凹模设计图样上，这样加工方法具有互换性，便于成批制造，主要用于简单，规范形状（图形，方法或矩形）的冲件。 A落料 因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，而废料与凸模具刃口尺寸相等或基本一致，所以应该先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应该取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。而新模具要选取有最小合理间隙，以保证 模具有较长的寿命。模具制造公差取为IT8，则工件公差查的为IT12。 ……………………………3.20 …………………………3.21 式中 —落料凹模最大直径（mm） —落料凸模最大直径（mm） D —工件允许最大尺寸（mm） — 冲裁工件要求的公差，取1 X —磨损系数，此处可取X=0.5。 —最小合理间隙 对于未标注公差可按IT14级计算，根据教材上表1-3查得，冲裁模刃口双面间隙： 、—凹、凸模制造偏差，这里可以按IT8来选取: 落料刃口最大尺寸计算 凹凸模制造公差按IT8级精度选取，得落料尺寸，查表得 校核间隙：不符合｜｜+｜｜条件，但相差不大，可作如下调整： …………………………3.22 = …………………………3.23 则 = =159.5…………………………3.24 = =159.88…………………………3.25 B冲孔 设计冲孔时应以凸模为基准尺寸，间隙取在凹模具上。对于冲孔孔和冲的孔，经查《模具技术》表2-15，都有，按IT14级精度选取，查附表4得：。校核间隙：｜｜+｜｜=，满足条件，故可以采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2-21查得，，则加工凸缘上孔的为： …………………………3.26 …………………………3.27 而凸起上的孔由于加工的实际影响，需要用IT8的精度来保证其IT14的精度，则△可取为0.7。故，加工凸起上的孔刃口尺寸为: …………………………3.28 …………………………3.29 C拉深 拉深模直径尺寸的确定的原则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体内容不同，这里不在复述。 1）拉深凸模和凹模的单边间隙与模具尺寸 拉深凸模和凹模的单边间隙,可用经验公式： C=Kt+=2.22mm…………………………3.30 其中，K为间隙系数，查表5-15，得：K在0.10~0.12。取0.11。 t、分别为板料的厚度及板料的最大厚度。 按IT8级精度选取，由附录表4查得，对于拉深尺寸，。 因拉深件注内形尺寸，按凸模进行配作： …………………………3.31 式中 d—拉深件内形尺寸： d—凸模尺寸： —拉深件公差，这里按IT14级精度选取，查表附录4，可以得=1： 即有 =68.5 拉深凹模则注凸模的基本尺寸,并要求按单面拉深间隙配作： …………………………3.32 2） 拉伸模具圆角半径的选择 通常，较薄的材料需要较大的圆角，而使用压边圈时，凹模圆角半径可适当增大。拉伸凸模圆角半径对拉伸过程也有较大的影响。因为影响因素较多所以应用教材中的经验公式，得： …………………………3.33 其中， ————凹模圆角半径； ————凹模工作部分直径； ————拉深件直径； t————板料厚度； D————胚料厚度。 也可以表示为：mm …………………………3.34 凸模圆角半径可与凹模圆角半径取相同的值。即=8.2mm 4 模具的结构设计 4.1模具结构形式的选择 4.1.1 模架的选用 采用落料、拉深、冲孔复合模，首先要考虑落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否过薄。本次设计中凸凹模的最小壁厚为，满足钢材最小壁厚的要求能够保证足够的强度，故采用复合模。 模具采用顺装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸料板使模具的结构变复杂,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸料板。 从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑，选择后则导柱模架，由凹模外形尺寸，（GB/T2851.5—1990）在按其标准选择具体结构尺寸如下 上模板 HT250 下模板 ZG450 导 柱 20钢 导 套 20钢 凸缘模柄 Q235 模具闭合高度 MAX 245mm MIN 200mm 4.1.2模具的闭合高度 所谓的模具的闭合高度H是指模具在最低工作位置时，上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应。 模具的实际闭合高度，一般为： ……………4.1 该副模具使用上垫板厚度为10mm，凹模固定板厚度为12mm。冲头（凸凹模）的长度设计为110mm，凹模（落料凹模）设计为70mm，则闭合高度为： 4.2整体模具分析及草图 4.2.1 模具整体设计分析 要设计一个复合模首先要分析用顺装还是逆装，上出料还是下出料。经过以上工艺分析，综合考虑用顺装，因为凸凹模具装在上方便于落料。而用逆装需用凹模落料，将难以使料平整；且将增大压力机的负荷，增大模具结构。所以用顺装。 而决定顺装，再考虑上出料、下出料，发现上出料比较好。因为下出料需要将凸模具加大孔或多孔，而且所用开式压力机三面开放，便于机械手或人工操作。故综合考虑决定设计成上出料。 4.2.2 模具整体草图 4.1整体模具草图 4.3模具零件及尺寸计算 4.3.1 落料凹模 落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因生产的批量大，考虑凹模的磨损和保证零件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的形状，如凹模图）。凹模轮廓尺寸计算如下： 凹模厚度 凹模壁厚 沿送料方向的凹模长度为 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的凹模板，其尺寸为。 凹模的材料选用，工作部分热处理淬硬。 图4.2 落料凹模 4.3.2 拉深凸模 拉深凸模刃口部分为圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用T8A，工作部分热处理淬硬。 对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易在拉深后被脱下，在凸模的工作深度可以作成一定锥度 拉深凸模上设计有八个小螺纹孔，因为要在其上安装八个小凸模，用双头螺柱连接。用来冲凸起上的八个孔。 为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍在凸模上，故在凸模上设计通气孔，以使拉深后容易从凸模上取下。根据凸模尺寸取出气孔直径，数量为两个。 图4.3 拉深凸模 4.3.3 凸凹模 该复合模中的凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模，并且内、外形刃口部分都为非圆形，为便于凸凹模与凸模固定板的配合，凸凹模的安装部分设计成便于加工的长圆形，通过螺钉紧固在凸模固定板上，并用销钉定位。如图4.3 凸凹模的自由长度为：L=凸模固定板厚度+橡胶安装高度+卸料板厚度+材料厚度+凸凹模工作高度=22+26+20+2+（42-2）=110mm ……………………4.2 图4.4 凸凹模 4.3.4 弹压御料板 弹性卸料板的尺寸可以根据弹性元件的数目以及外径来计算。如图4.4。 由于受到橡胶允许承受的载荷较大,安装,调整,灵活,方便,因而是冲裁模中常用的弹性元件,冲裁模中用于卸料的橡胶有合成橡胶和聚氨脂橡胶,其中聚氨脂的性能比合成橡胶优异,是常用的卸料弹性元件。 为了保证卸料正常工作,应该使橡胶的预紧的预压力： ……………………………………4.3 橡胶的压力与压缩量之间不是线形关系,橡胶的压缩时产生的压力按下式计算: ……………………………………4.4 式中 A——橡胶的横截面积 P——橡胶与单位压边力,其值与橡胶的压缩量,形状及尺寸有关 计算橡胶的自由高度,由下式 ～4) ………………………4.5 计算橡胶的装配高度,由下式 …………………………………………4.6 ～ ……………………………… 4.7 按公式计算得: 图4.5 弹性卸料板 4.3.5 上垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受 的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我们设计为10mm。在上垫板上设计了一个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图4.5所示。 图4.6上垫板 4.3.6 压边圈 在这个设计中,压边圈借助顶杆所施的顶件力,既起到压边的效果,又起来把拉深件顶出拉深凸模,设计高度为15mm,如图4.6 图4.7压边圈 4.3.7 推件块 为了加工凸起上的八个孔，需要设计了落料模其尺寸已在上面算的，其与八个小凸模配合可加工成八个孔。但要固定在此推件块上，同时此推件块不仅起推件的作用又起到了压料的作用，一举两得。但其并非标准件需要单独加工，并要铸造工艺，材料用灰铸铁。 图4.8推件块 4.3.8 冲孔凹模 此凹模用来冲凸起上的八个孔，且需要有切刃口要用到Cr W Mn。但直接与上面的推件块连成一体只能用铸钢，太浪费好材料。而“好钢用在刀刃上”，将凹模具设计的小点，然后用螺钉将其与推件块紧固起来，便能节省很多材料。 其尺寸也设计成如图 图4.9冲孔凹模 4.3.9推板及推杆 因为结构的特殊，是推板及推杆也为非标准件，经计算其高度和厚度，可做出其图。推杆上做出突肩，做导向用。 其图为： 图4.10 推板 图4.11 推杆 5 模具的整体安装 5.1 模具的总装配 由以上的设计计算，并经绘图设计，该端盖落料、拉深、冲孔复合模装配图如图5.1所示。 图5.1总体装配图 5.2 模具零件 该复合模的主要零部件在模具的结构设计中已经进行了仔细的设计，其余的非标准的零件可以根据需要按国标选取使用。所有零件的明细表见表5.1。 表5.1 落料、拉深、冲孔复合模零件表 件号 名 称 数量 材 料 规 格（㎜） 标 准 热 处 理 1 圆柱销 2 12x60 GB/T119.1-2000 2 上垫板 1 45 250x200x10 43～48HRC 3 推 板 1 40 厚度10mm 40～45HRC 4 凸缘模柄 1 Q235 70x100 JB/T7646.3-1994 5 打 杆 1 40 15x135 43～48HRC 6 推 杆 3 40 6x85 43～48HRC 7 卸料螺钉 4 M12x105 GB2867.6-81 8 压边圈 1 45 厚度15mm 48～52HRC 9 螺 钉 4 M10x20 GB/T70.1-2000 10 导套 1 20 28x100x42 渗碳58～62HRC 11 导柱 1 20 28x195 渗碳58～62HRC 12 落料凹模 1 Cr W Mn 高70mm 58～62HRC 13 凹模固定板 1 45 250 x200x12 43～48HRC 14 圆柱销 2 12x100 GB/T119.1-2000 15 落料凹模具 1 45 10x69 48～52HRC 16 顶 杆 2 6x100 JB/T7650.3-1994 43～48HRC 17 冲孔凸模 2 Cr12 13x30 58～62HRC 18 螺 钉 5 M12x70 GB/T70.1-2000 19 凸凹模固定板 1 45 250x200x22 43～48HRC 20 挡料销 3 45 16x13 JB/T7649.10-1994 43～48HRC 21 螺钉 4 GB/T70.1-2000 M12x60 22 C级I型六角螺母 4 GB/T 41-2000 M6 23 推板 4 45 40-45HRC 24 开槽圆柱头螺钉 1 GB/T 65-2000 M6x14 25 小冲孔凸模 8 Cr W Mn Cr W Mn 26 B型双头螺柱 8 45 M1.5x6 6选定冲压设备 冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、成本的高低等一系列重要问题。 在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。查表选择压力机，确定选用开式双柱固定台压力机J 2 1-160A,其主要具体参数如下: 公称压力 1250KN 滑块行程 140mm 封闭高度调节量 mm 工作台尺寸 600460mm 柄孔尺寸 60×75mm 立柱间距离 420mm 工作台板厚 110mm 7 模具的装配 7.1 复合模的装配 复合模一般以凸凹模作为装配基件。其装配顺序为：①装配模架，导套与上模座采用配合，导柱与下模座采用基轴制配合；②装配凸凹模组件（凸凹模及其固定板）和凸模组件（凸模及其固定板）；③将凸凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座（正装式复合模为上模座，倒装式复合模为下模座）的相应位置上；④以凸凹模为基准，将凸模组件及凹模初步固定在另一模座上，调整凸模组