搭扣零件的冲压工艺与模具设计

搭扣零件的冲压工艺与模具设计,搭扣,零件,冲压,工艺,模具设计 湖南文理学院芙蓉毕业设计论文 目 录 1 绪论 1 1.1 背景 1 1.2 冷冲模成形特点 3 1.3 冷冲模具的发展趋势 6 1.4 本文主要研究内容 8 2 工艺方案的选择 9 2.1零件的工艺性分析 9 2.2 模具的结构形式 10 2.3 制定模具的工艺卡 13 3 冲压模具设计 14 3.1 排样 14 3.2 模具压力中心的确定 15 3.3 压力机的选择 15 3.4 模具主要零部件的设计 16 3.5 冲压模具标准件的选择 20 3.5.8 冲压模具结构图 27 结 论 28 参考文献 29 1 绪论 1.1 背景 模具是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术，或称成型工具、成型工装产品，是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值很高的社会财富。由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具己广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低，己成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购的趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在质和量的方面有很大提高，而且在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。随着我国工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变的越来越复杂，而产品的制造离不开模具，利用计算机辅助软件进行模具设计不但提高模具的制造精度而且还缩短了设计及加工的时间。 国外工业先进国家都拥有上万个模具企业与支持模具企业或为模具企业提供生产装备的企业相组成的强大的产业基础。这是为适应社会产品工业化规模生产的重要条件和特点。如汽车的工业化规模生产需要一大批专业性模具企业为其提供模具，同时根据汽车零件的生产技术要求，这些模具企业还配有相应的先进技术装备，包括数控计算机数控机床、CAD/CAM系统，以及各种工艺装备。模具的社会效益很高，是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用，后都，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模，其模具费用公为电视机产品价格的1/3000~1/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富。所以设计模具具有非常重要的现实意义。 冷冲压成形是一种历史悠久的金属加工工艺，随着工业水平的不断进步，冷冲压技术和设备日益完善，在汽车、机械制造、电子电器等行业中，冲压加工得到了广泛的应用。大到汽车的覆盖件，小到钟表以及仪器仪表元件，大多是由冷冲压方法制成的。学习、研究和发展冷冲压技术，对发展我国国民经济和加速现代化工业建设具有重要意义。传统的冲压工艺及模具设计只能在众多简化和假设的基础上进行初步的设计计算，然后依靠大量的经验，反复试模、修模来保证冲压件的成形品质。从而拖延新产品的开发，造成研发成本过高，在市场竞争中处于被动的地位。70年代起，有限元法开始应用于板料成形过程的模拟，各种成熟的CAE仿真软件应用于模具工业中，有效地用来解决模具制造中的难题如拉裂、起皱、回弹的预测。伴随冲压成形的计算机仿真技术日渐成熟，并在冲压工艺与模具设计中发挥出越来越大的作用，成熟的仿真技术可以减少试模次数，在一定条件下还可使模具和工艺设计一次合格从而避免修模。这就可以大大缩短新产品开发周期，降低开发成本，提高产品品质和市场竞争力。 1.2 冷冲模成形特点 冲压模具--在冷冲压加工中，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，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： １．根据工艺性质分类 （１）冲裁模  沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 （２）弯曲模  使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 （３）拉深模  是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 （４）成形模  是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。  ２．根据工序组合程度分类 （１）单工序模  在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 （２）复合模  只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 （３）级进模（也称连续模）  在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 各类冷冲压模成形特点如下： 1.2.1 冲裁模 冲裁模的成形特点是：将一部分材料与另一部分材料分离。如图1.1所示的冲裁模成形过程，冲裁模分为落料模和冲孔模。落料模的成形特点是将材料封闭的轮廓分开，而最终得到的是一个平整的零件；冲孔模是将零件内的材料与封闭的轮廓分离，使零件得到孔。 图1.1冲裁模成形过程 1.2.2 弯曲模 弯曲模的成形特点是：将板料或冲裁后的坯料通过压力在模具内弯曲成一定的角度和形状。如图1.2所示弯曲模成形过程，是将平直的板料压成带有一定角度的弯曲形状。 图1.2弯曲模成形过程 1.2.3 拉深模 拉深模的成形特点是：将经过冲裁得到的平板坯料，压制成开口的空心零件。如图1.3所示拉深模成形过程，是将平板的坯料拉深成筒形零件。 图1.3拉深模成形过程 1.2.4 多工位级进模 多工位级进模的成形特点是：可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合；配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置；模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造和装调难度大。 1.3 冷冲模具的发展趋势 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越意识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了DYNAFORM等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 目前，以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等。而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。专家认为，未来冲压模具制造技术有以下几大发展趋势： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术     模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。     (2)高速铣削加工     国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。       (3)模具扫描及数字化系统     高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。     (4)电火花铣削加工     电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。     (5)提高模具标准化程度     我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。     (6)优质材料及先进表面处理技术     选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。     (7)模具研磨抛光将自动化、智能化     模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。     (8)模具自动加工系统的发展     这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统 1.4 本文主要研究内容 1．绘制零件图，收集、查阅有关资料，外文资料翻译(6000字符)，撰写开题报告； 2．对零件进行冲裁/弯曲工艺分析，确定工艺方案； 3．计算、确定冲压力模具工作部分尺寸及公差，选取模具结构； 4．设计冲孔落料复合模具或级进模一套，绘制装配图，拆绘主要零件图； 5．任选模具一个主要工作零件，进行机加工艺规程设计； 6．撰写毕业论文、毕业设计审查、毕业答辩。 2 工艺方案的选择 2.1零件的工艺性分析 本设计是关于纺织机摇架塔扣冲压工艺分析及模具设计，材料是Q235号钢，板厚是δ2.0mm。如图2-1所示 冲压工艺设计的基本要求为： （1）材料利用率要高，即原始材料消耗要尽可能少； （2）考虑工厂的具体生产条件，制定出的工艺方案要技术上方便可行，经济上合理； （3）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件； （4）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高； （5）制定的工艺规程，要方便工厂、车间的生产组织与管理。 良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作方便、寿命长、产品质量稳定等等。从某种意义上讲，冲压工艺的质量就决定了模具的质量，因此，制定合理的冲压工艺方案是至关重要的。由零件图可知，零件的形状简单，便于实现少废料排样；在各直线或曲线的连接处，都采用了圆角过渡；零件的精度和断面粗糙度等都符合冲裁工艺的要求。零件尺寸公差没有特殊要求，按IT10取，利用普通的冲裁形式可以达到图样要求。由于该零件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为Q235号钢，板厚是δ2.0mm。 图2-1 2.2 模具的结构形式 冷冲模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模、复合模等。各种冲模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导向零件、联接与固定零件等组成。 由于本制件结构简单，精度要求不高，经分析由落料、冲孔二道工序组成。如果使用单工序模则会使制造周期增长，不利于提高生产率；经分析可知：该制件也不适合级进模。故采用在压力机一次行程内，完成落料、冲孔及拉深等数道工序的复合模。复合模具由以下特点： 1）冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好； 2）冲件表面较为平整； 3）适宜冲薄料； 4）可以充分利用短料和边角余料； 5）冲模面积较小。 因此，本制件在技术和经济上都较为合理的工艺方案为复合模冲压。该零件包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： ① 先落料，再冲孔，然后弯曲，采用单工序模生产。 ② 落料—冲孔复合冲压，再弯曲，采用复合模生产。 ③ 冲孔—落料连续冲压，再弯曲，采用级进模生产。 方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能宪成零件的加工，生产效率较低．难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸13-0.43，有公差要求．为了更好地保证此尺寸精度，最后确定用复合冲裁方式进行生产。 工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用弹性卸料和定位钉定位方式。 2.2.1 冲裁力和弯曲力的计算 1） 理论冲裁力（N）可按下式计算： F0=Lt （2.1） 式中 L――冲裁件周长（mm）； t――材料厚度； ――材料抗剪强度（Mpa）。 选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 F=1.3F0=1.3LtLtb 式中 F――最大可能冲裁力（称冲裁力）； b――材料抗拉强度（Mpa）。 本制件中，FLtb=＝66200 (N) 2）理论弯曲力（F）可按下式计算： （2.2） 式中 m――相对弯矩； t――弯曲件的抗弯系数； ――材料的屈服极限（Mpa）。 由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲半径、凹模支点间距离、弯曲方式及模具结构等多种因素的影响，用理论公式来计算不但计算复杂，而且也不一定正确。因此在生产中经常采用经验公式计算，作为工艺和模具设计以及选择设备的依据。 弯曲力计算的经验公式： 对于U型弯曲件： （2.3） 式中 ――自由弯曲力（N）； B――弯曲件的宽度（mm）； ――材料抗拉强度（Mpa）； t――弯曲件的厚度（mm）； r――弯曲件的圆角半径（mm）； K――安全系数，一般取K=1.3。 本制件中=23606（N） 2.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 1）卸料力： F卸＝K卸F （2.4） 式中 F卸－－卸料力（N）； K卸――卸料系数； F――冲裁力（N）。 查表2-20[16]得 K卸＝0.48 所以 F卸=0.045=2980 (N) 2）顶件力： F顶＝K顶F （2.5） 式中 F顶－－顶件力（N）； K顶――顶件系数（N）； F――冲裁力（N）。 查表2-20[16] 得 K顶＝0.050 所以F顶=0.050=3310（N） 3）推件力： F推＝K推F （2.6） 式中 F推－－推件力（N）； K推――推件系数（N）； F――冲裁力（N）。 查表2-21[16]得 K推＝0.06 所以F推＝0.06＝3970（N） 4）弯曲顶件力 （2.7） 式中 －－顶件力（N）； ――自由弯曲力（N）。 K――系数；可查表2.1 所以=7082（N） 表2.1 系数关系表 用途 弯曲件复杂程度 简单 复杂 顶件 0.1-0.2 0.2-0.4 压料 0.3-0.5 0.5-0.8 （资料来源：《中国模具设计大典》，2003年1月第一版，第174页） 落料冲孔总的冲压力为F总=F+F卸+F顶+F推=76.46（KN） 弯曲总压力为 2.3 制定模具的工艺卡 根据工艺方案：落料-冲孔，再弯曲的顺序制定本模具的工艺卡。工艺卡包括：零件名称、零件材料、毛胚的形状及尺寸、工序简图、使用的设备、检查。具体见冲压工序卡。 3 冲压模具设计 3.1 排样 排样设计的工作内容： 1）选择排样方法：有废料排样法、少废料排样法、无废料排样法。 2）计算条料宽度及送料步距。 3）画出排样图。 4）计算材料的利用率。 查《冲压模具设计与制造》表2.5.2.确定搭边值： 确定后往样图如图2.1所示。 两工件间的搭边 =2.5mm 工件边缘的搭边 a=2.6mm 送进步距 H=53mm 条料宽度 B=（D+2a1）=112.92mm 一个步距内的材料利用率是： （3.1） = =64.5% 板料规格拟选用 1.2mm×900mm×1800mm(10钢) 若用横裁：裁板条数 n1 = A/b =1800/113=15余6mm 每条个数 n2 = (B-a1)/h = (900-1.5)/53 =16余17mm 每板总个数 n总 = n1×n2 = 15×16=240个 材料利用率 （3.2） = =57.2% 3.2 模具压力中心的确定 模具的压力中心，就是冲压力的作用点。为了使模具内容能够正常而又平衡的工作，特别是对于大而复杂的冲件、多凸模冲孔以及连续冲裁时，必须使压力中心通过压力机滑块的中心线。对于带有模柄的冲裁模，压力中心需通过模柄的轴心线。否则，在冲裁过程中，会产生偏心载荷，形成弯距，使得模具歪斜，加快压力机滑块与导轨之间以及模具导向装置的磨损，刃口迅速变钝。在实际生产过程中，可能出现由于冲裁件的形状特殊，从模具结构方面考虑，不宜使压力中心与模柄中心线相重合，此时应注意使压力中心偏离，不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围。 由于本制件在X轴方向上对称，所以其Y轴坐标在工件中间两个圆圆心的连线上。 在Y轴方向上：Y1=1.5 Y2=8 Y3=4 Y4=14.5 Y5=26.5 Y7=44 Y8=Y9=47 Y10=47.12 在y方向上左右对称，所以Y0=Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9+Y10/10 =23.962 所以压力中心的位置为：X0=0 Y0=23.962 3.3 压力机的选择 落料冲压模具压力机的选择：由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力的原则选压力机。由于模具中有打料杆，故选择带有打料杆的压力机。根据以上数据，查《冲压模具设计手册》选定压力机为： 压力机型号: J23-16 公称压力/KN: 160 滑块固定行程/mm： 70 滑块调节行程/mm： 70/8 (最大闭合高度)固定台和可倾/mm： 220 (最大闭合高度)活动台位置(最低/最高)/mm： 300/160 闭合高度调节量/mm： 60 3.4 模具主要零部件的设计 凸凹模刃口尺寸计算原则: (1)落料时,落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸;冲孔时,冲孔件的内径等于凸模的外径尺寸.所以落料时应以凹模为设计尺寸,然后按间隙值确定凸模尺寸;冲孔模应以凸模为设计基准,然后按间隙值确定尺寸. (2)凸、凹模应考虑磨损规律.凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小,凹模刃口尺寸磨损使落料尺寸增大,故设计落料模时,制造模具时凹模刃口尺寸应趋向于工件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,其刃口基本尺寸应趋向于工件的最大极限尺寸. (3)凸、凹模之间应保证合理的间隙值.由于间隙在模具磨损后增大,所以在设计凸、凹模时均取最小合理间隙Zmin .一般冲模精度较工件精度高2～3级.若零件没有标准公差,则对于非圆件按GB非配合尺寸的IT14级处理,圆形件一般按IT10级处理. 制造模具时常用两种方法来保证合理的间隙： （1）、是分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造用凸模和凹模的尺寸和公差来保证间隙要求。 （2）、是单配加工法，用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理的间隙。加工后，凸模和凹模必须对号入座，不能互换。 3.4.1 冲孔凸模的结构设计 (1)冲裁间隙的确定: 普通冲裁件,其经济精度为IT12～IT14,取IT13.冲孔比落料高一个等级.确定冲裁间隙主要有理论法和经验公式法.经验公式: C=mt 式中 C－－合理冲裁间隙(mm); m－－系数,与板厚及材料有关; t－－板料厚度. 查表得: m=12.5% 所以 C=mt=12.5%1.2=0.15(mm) （3.3） 冲孔凹模应以凸模为设计基准,然后按间隙值确定其尺寸. (2）冲孔凸模刃口尺寸计算： 模具刃口尺寸及其公差的计算与加工方法有关，基本上可以分为两类：一种是分开加工，一种是配合加工。本模具零件采用配合加工的方法。配合加工就是用凸模与凹模相互单配的方法来保证合理间隙。加工后，凸模与凹模必须对号入座，不能互换。一般情况下，落料件以凹模为基准，冲孔件以凸模为基准。作为基准的模具零件图纸上标注尺寸及公差，在相配合的非基准的模具零件图纸上标注相同的基本尺寸，但不标注公差，在技术要求中要说明非基准的模具零件要按作为基准的模具零件的实际尺寸配做，保证间隙在Zmin～Zmax范围内。 表2.1刃口尺寸计算 基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式 制造公差 计算结果 落料的凹模 D max =107.92 Zmin=0.132 Zmax=0.180 Zmax—Zmin =0.180-0.132 =0.048 制件精度为：IT14级，故x=0.5 Dd=（D max—x△） △/4 Dd=107.9025相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.132～0.180. D max =16 △/4 Dd=15.99 同上 基本尺寸及分类 冲裁间隙 磨损系数 计算公式 制造公差 计算结果 D max =21 同上 Dd=（D max—x△） △/4 Dd=20.9875 同上 D max =R6 同上 Dd=（D max—x△） △/4 Dd=5.99 同上 冲孔凸模 d min =7.8 同上 △/4 相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.132～0.180. d min =7.5 同上 △/4 相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.132～0.180. d min =6 同上 △/4 相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.132～0.180. 孔边距 L=13 同上 制件精度为IT14级，故x=0.5 Bj=（Bmin+x△） △/4 Lp=12.99 孔心距 L=20 同上 Ld=（Lmin+0.5△） Ld=300.03 (3)承压应力校核: 冲裁时，凸模承受的压应力p ，必须小于凸模材料强度允许的压应力[p]: p =[p ] （3.4） 对于圆形凸模，由上式可得 即 dmin 式中 p —— 凸模承受的压应力（Mp）； F —— 冲裁力； A—— 凸模最小截面积； [p ] ——凸模材料的许用压应力（Mp）； d ——凸模最小直径（mm）； t ——毛坯厚度（mm）； ——毛坯材料的抗剪强度（Mp）。 对于本凸模带入数值得： dmin ＝4.5mm （3.5） d＝7.8，7.5，64.5 本制件满足应力校核的条件。 3.4.2 凸凹模的结构设计 (1）凹凸模厚度 从强度考虑,壁厚受最小值限制.凸凹模的最小壁厚受模具结构的影响.由于本模具结构采用倒装式,内孔会积存废料,所以最小壁厚要大些.倒装式复合模的凸凹模最小壁厚:对于黑金属和硬材料约为壁厚的1.5倍,但不小于0.7mm.如图3.3。 由以上数据可知:本凸凹模符合要求. 凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配做，保证双面间隙值在0.064～0.092之间。 凸凹模 3.5 冲压模具标准件的选择 3.5.1 模架的选择 模架是由上、下模座、模柄及导向装置（导柱和导套）组成。 一般模架均已例如标准，设计模具时，应加一正确选用，对模架的基本求要有足够的强度与刚度；要有足够的精度；上、下模之间的导向要精确。根据本模具的特点以及压力机的最大闭合高和闭合高的调节量，根据落料凹模的外形尺寸及橡胶尺寸，参照有关标准，可选择I级精度后侧导柱模架。 上模架如图3.4所示. 下模架如图3.5所示. 图3.4上模架 图3.5下模架 3.5.2 挡料销 挡料销用于限定条料送进距离、挡住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销两类。 固定挡料销分圆形与钩形两种，一般装在凹模上。圆形挡料销结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近，会削弱凹模的强度。钩形挡料销远离凹模刃口，不会削弱凹模强度。为防止形状不对称的钩头转动，需要加定向销，因此增加了制造的工作量。综合以上两种挡料销，考虑到本制件精度要求不高，为了简化制造工艺，降低模具成本，选用容易制造的活动挡料销。 3.5.3 卸料装置 （1）卸料装置的选择 卸料装置的型式较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板和废料切刀等几种。卸料板除把材料从凸模上卸下外，有时也起压料或为凸模导向的作用。因此，在大批量生产用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板适用于冲制材料厚度大于和等于0.8mm的带料或条料。弹压卸料板主要用于冲制薄件和要求平整的冲件。此卸料板常用于复合冲裁模。其弹力来源于弹簧或橡皮。本课题选用固定卸料板,弹力来源于橡皮，用卸料螺钉与下模架连接。 （2）卸料橡胶的计算 下卸料装置采用橡胶作为弹性元件。由式计算橡胶的自由高度为： （3.6） 式中 ——工作行程与模具修磨量或调整量之和。 =30mm+1mm+4mm=15mm 则 取 橡胶的装配高度 取 橡胶的断面面积，在模具装配时，根据模具空间大小确定。 3.5.4 推件装置 推板 推杆 推件装置有刚性和弹性两种。弹性推件器一般装于模座下面，与下模板相连。这种装置除有推出工件的作用外，还能压平工件，还可以用于卸料和缓冲。刚性推件器一般置于上模，推件力大且可靠，其推件力通过打杆→推板→推杆→推块传至工件。 推杆常选用3～4个且分布均匀、长短一致。推杆装载上模板的孔内，为保证凸模支承刚度和强度，放推杆的孔不能全挖空，推板的形状要按被拆下的工件形状来设计。冲压模选择推杆和推板。（如上图） 3.5.5 导向零件设计与标准 导向零件可保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中、小型模具中广泛采用的导向零件是导柱和导套。 导柱（导套）常用两个。对中型冲模或冲制精度要求高的自动化冲模，则采用四个导柱。在安装圆形冲件等一类无方向性的冲模时，为避免装错，将对角模架和中间模架上的两个导柱，做成直径不等的型式；四导柱的模架，可做成前后导柱的间距不同的模座。对可能产生侧向推力时，要设置止推块，使导柱不受弯曲力。 一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。高速冲裁、精密冲裁或硬质合金冲裁模具，要求采用滚珠导向结构。考虑到本套模具的成本和精度，选用滑动导柱、导套。滑动导柱、导套的型式和尺寸通过《冲压模具标准手册》选取。冲压模选用的导柱的型号是，导套是。 3.5.6 模柄的选用 中、小型冲模通过模柄将上模板固定在压力机的滑块上。常用的模柄形式如下。 (1）压入式模柄 它与上模座孔采用H7/h6的过渡配合，并加销钉防转。 (2）旋入式模柄 通过螺纹与模座联接，用螺钉防松，装卸方便，多用于有导模的冲模。 (3）凸缘模柄 用3～4个螺钉固定在上模座的窝孔内，多用于较大型的模具上。 (4）浮动模柄 通过凹球面模柄与凸球面垫块联接，装入压力机滑块后，允许模柄与模柄轴心线之间的偏离，可减少滑块误差对模具导向精度的影响。 冲压模具采用比较常见的浮动式模柄。 3.5.7 凸模固定板与垫板 凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸除保证凸模安装孔外， 还要考虑螺钉与销钉孔的位置。其型式有圆形和矩形两种。厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。 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，保证模座以免被凸模端面压陷。 垫板 凸模固定板 33 湖南文理学院芙蓉毕业论文 3.5.8 冲压模具结构图 1下模座 2螺钉M6×60 3导柱 4卸料螺钉M10×90 5卸料橡皮Ø36X50 6卸料板 7导料销 8推块 9小凸模（三） 10小凸模（一） 11凸模固定板 12推杆 13螺钉M12×70 14推板 15模柄 16打杆 17螺钉M10×25 18圆柱销Ø10×38 19上模座 20圆柱销Ø10×50 21垫板 22小凸模（二） 23圆柱销Ø10×80 24凹模 25导套 26凸凹模 27圆柱销Ø6×70 图3.7装配图 结 论 本次设计的主要内容是纺机摇架塔扣的冲压工艺和模具设计。 经过近3个月的时间，这套系统由最初的构想经过不断的修整，最终得到了实现。 我所设计的塔扣只用两道工序就可以使支架成型，和传统的几道工序成型相比，工作效率得到了极大的提高。而且，也节省了原材料。 因为只使用两套模具就使工作要求得到实现，和传统的使用几套模具才可以达到工作要求相比，更加的经济。而且，零件的精度也得到了提高。 定位方面，采用了弹簧柱销结构控制工件的位置，结构简单，而且十分的经济。 本次设计在零件的选型上十分重视系统的经济性，在满足工作时所需要的工作载荷以外，大部分考虑因素都在系统的经济性，简单性上面。 经过了大量的理论上的设计计算和调试校验。表明系统性能及各项指标与理论符合的很好。总的来说，这次毕业设计是成功的。 参考文献 [1]. 模具实用技术丛书委员会编.冲模设计应用实例. 北京:机械工业出版社, 2003. [2] . 翁其金.冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社,2004. [3] . 陈炎嗣，郭景仪主编.冲压模具设计与制造技术.北京：机械工业出版社，1991.4. [4] . 冲模设计手册编写组. 冲模设计手册. 北京：机械工业出版社,1999. [5] . 王孝培，冲压手册[M]北京：机械工业出版社，1996. [6] . 冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M] .北京：机械工业出版社，1988. [7] . 郑可锽.实用冲压模具设计手册 [M] .北京：宇航出版社，1992. [8] . 李光耀，浅谈现代模具设计与制造[J].太原理工大学学报，2001，32(1)：51-53. [9] . 张晓陆，CAE技术在注塑模具设计及制造中的应用[J].江苏春兰机械制造有限公司年报，2004，25（6）：68-73. [10] .周永泰，模具设计和加工技术的发展方向[J].中国模具工业协会学报，2000，23（3）：45-50. [11] .董占峰，王成端，绿色模具设计概论[M].绵阳：西南科技大学出版社，2003. [12] . 江昌勇，模具设计中的可靠性问题[J].常州工学院延陵学院学报,2001，10（2）：30-36. [13] . 杨庆东，现代模具制造的高速加工技术[M].北京：机械工业出版社，2004. [14] .白钊, 林庆文, 贺艳苓，有限元分析在冲压模具设计中的应用[J].中国模具工业协会学报，2004，12（1）：62-65. [15] . 曲庆文,邵淑玲，模具设计中的摩擦学问题研究[M]。山东理工大学出版社，2001. [16] .X. Jin, W. Zhang, Analysis of creepages and their sensitivities for a single wheelset moving on a tangent track, J. Southwest Jiaotong Univ. 20 (2) (1996) 128–136. 致谢 衷心感谢罗海泉老师的精心教导,他教导令我受益终生。 在本次毕业设计中,我从指导老师身上学到了很多东西。王老师认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。无论在理论上还是在实践中,都给予我很大的帮助,使我得到不少的提高.这对我以后的工作和学习都是一种巨大的帮助。 同时也感谢有关老师和本组和本寝室同学的热心帮助。 在此向各位老师和同学致谢。 学生签名： 日 期： 附录A：冲压弯曲工艺规程卡片 湖南文理学院芙蓉 产品名称 工件名称 塔扣 产量 第 页 产品图号 工件图号 80000件 共 页 材料牌号及 技术规格 Q235钢 毛料形状及尺寸 工序 号 工序 名称 工 序 草 图 工装名称 设备 检验 要求 工种 备注 1 下料 钢板1.2mmX113mmX900mm 2 落料 冲孔落料复合模 500（KN）冲床 按草图 检验 量具用 异形塞规 原底图 总号 日期 更改标记 编制 校对 核对 文件号 签名 底图 总号 签字 签名 日期 日期 湖南文理学院芙蓉 产品名称 工件名称 塔扣 产量 第 页 产品图号 工件图号 80000件 共 页 材料牌号及 技术规格 Q235钢 毛料形状及尺寸 工序 号 工序 名称 工 序 草 图 工装名称 设备 检验 要求 工种 备注 3 弯曲 弯曲模 400（Tf） 冲 床 按草图检验 原底图 总号 日期 更改标记 编制 校对 核对 文件号 签名 底图 总号 签字 签名 日期 日期