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1、济南大学毕业设计1 前言1.1 课题提出的背景模具技术集合了机械、电子、化学、光学等诸多学科，因此模具的发展前景甚广。而我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。此外，在模具工业中冷冲模占得比重较大。在冲压工艺中，冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，来获得所需要的零件形状和尺寸1。基于对材料的作用不同
2、，冷冲压工艺又分为分离工序和成形工序。为了满足零件尺寸与形状精度等方面的要求，冷冲压技术不断发展，主要为工艺分析计算方法日益现代化、模具设计制造技术现代化、生产的自动化和现代化、新的成型工艺、对板料的性质的改变。对于中小型冷冲压件，可在多工位压力机上生产，也可在高速压力机上采用多工位级进模加工。1.2 体重秤连接板生产现状体重秤的作用主要表现在其本质用途上，它能够比较准确的称量物体的重量，分为电子体重秤和机械体重秤，以及带身高尺的体重秤和不带身高尺的体重秤。起连接作用的零件称为连接板（如系杆连接板、支撑连接板、隅撑连接板）。而体重秤连接板能够连接体重秤中的弹簧，受到一定的力。由于受力不大，所以
3、对材料的强度、质量等要求都不高。体重秤连接板是由模具冲压成形的，此零件成形过程中对精度的要求不高，并且为薄板成型选用的原材料为Q235的卷料。其为冷冲压成型，且属于五金成形。体重秤连接板冲压成形工艺可分为分离工序和成形工序。分离工序即为落料、冲孔。成形过程主要为弯曲、翻边等。生产过程中主要考虑定位、送料等比较重要部分。1.3设计目的和意义体重秤的连接板冲压成型的工艺设计过程，即根据产品样本进行测绘，分析零件冲压工艺性，设计出一种技术上可行、经济上合理的工艺方案，最终提高设计、计算与制图能力。31- 31 -2工艺方案的确定冲压工艺方案的确定，是根据一定的生产条件及冲压件的技术条件，对该件所有工
4、序作出合理的安排，找出一种技术上可行、经济上合理的工艺方案。确定冲压工艺过程需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有：(1)对冲压件进行工艺分析；(2)通过分析比较，确定最佳工艺方案；(3)确定模具结构形式；(4)合理选择冲压设备。此次设计成品的生产模式：大批量生产，压力机型号不受限制。技术要求：详见零件图。 （a）俯视图 （a）仰视图图2.1 实物该零件为体重秤的连接板，材料较薄，其主要作用是起连接作用。零件外形不对称，无尖角或其他形状突变，为典型的板材冲压件。零件外形除底面有平面度要求外其他均无公差要求，并且所用材料为卷料。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的薄板冲压成型件，尺寸精度要求
5、不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压成方法生产。同时，如果工序顺序不同则定位等随之发生变化，最终使设备的外形变化。综上所述，虽然工件尺寸不大，但是为了加工过程简单，要对零件的加工工序进行必要的最优方案分析。在进行工艺方案分析之前，首先要考虑解决好工艺与模具设计中几个重要问题：(1)模具主要工作部分的强度和耐磨性应适应冲压材料强度的特点；(2)模具设计的功用性、实用性、经济性、寿命等方面的考虑。(3)工艺方案和模具结构应保证能达到冲压件要求的精度、外形。图2.2 零件图2.1对冲压件的工艺分析该零件为体重秤的连接板，材料较薄，其主要作用是起连接作用。零件外形不对称，无尖角或其他
6、形状突变，为典型的板材冲压件。零件外形除底面有平面度要求外其他均无公差要求，并且所用材料为卷料。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的薄板冲压成型件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压成方法生产。对中间不规则方孔的弯曲、零件上舌形、斜度为17弯曲成形要认真考虑，因为如果加工顺序不同，定位不同，加工过程中可能发生干涉，最终使零件加工出现不可修复的破坏。2.2 确定工艺方案2.2.1冲压工序性质和工序次数(a)落料；(b)冲的孔一个；(c)冲7.5的孔一个；(d)中间宽14.1mm、长33.1mm不规则方孔；(e)冲两个7.93.2的方孔；(f)冲一个15.93.
7、7的方孔；(g)斜冲圆与方孔的组合；(h)对120.548.9的板材翻边；(i)对中间不规则方孔翻边；(j)弯曲成向视图C(如图2.2)； (k)压筋；(l)冲压12.82。2.2.2选择最优方案根据以上工序，可以作出下列各种组合方案：方案(1)：落料冲的孔、冲不规则方孔、冲7.93.2、15.93.7的方孔对中间不规则方孔弯曲、120.548.9的板材翻边弯曲成向视图C(图2)压筋、冲压12.82、舌形成形。方案(2):落料冲6.1、7.5的孔冲不规则方孔对中间不规则方孔翻边冲7.93.2、15.93.7的方孔对120.548.9的板材弯曲压筋、冲压12.82、舌形成形 弯曲成向视图C(图2
8、.2)。方案(3)：落料和冲零件上所有孔对中间不规则方孔翻边对120.548.9的板材弯曲弯曲成向视图C(图2.2) 压筋、冲压12.82、舌形成形。对以上方案进行分析：方案(1)从生产效率上看，模具结构和寿命方面考虑，将各种孔组合到一起进行冲压，有助于提高生产效率，并且成形放在最后，则第四道工序和第五道工序中的舌形成形不会发生干涉，有助于定位，操作比较简单。方案(2), 从模具结构和寿命方面考虑，将各道工序分开有助于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作比较方便，但生产效率比较低。同时把弯曲成C向视图(图2)，定位比较困难，加工不方便。参考文献3P1418（a）落料(b)冲孔(
9、c) 弯曲翻边(d)弯曲(e) 压筋、冲压12.82、舌形成形图2.3 工序图方案(3),落料和零件上的孔采用复合模组合，优点是节省了工序和设备，可以提高生产效率，但模具结构复杂，冲裁力也比较大，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。综上所述，从生产效率、模具结构、寿命方面以及冲压后零件精度等各方面考虑，方案一是比较合理的。确定了工艺方案以后，就可以进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。所定的工艺方案如下：(1)落料；(2)冲的孔、冲不规则方孔、冲7.93.2、15.93.7的方孔；(3)对中间不规则方孔弯曲、120.548.9的板材翻边；(4)弯曲成向
10、视图C(如图2.2) ；(5) 压筋、冲压12.82、舌形成形。确定了工艺方案之后，就可以进行各道工序中模具结构形式的设计和计算，模具材料选用，冲压设备的选用等。3落料模设计冲裁是利用模具是板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、切边等。用它可以制作零件或者微弯曲、拉伸、成形等工序准备毛坯。从板料上冲下所需形状(毛坯)叫落料。单工序模又叫简单模，是指在压力机的一次行程内，只完成一道工序的模具，如落料模。3.1毛坯尺寸计算在进行模具设计之前，要先对零件进行尺寸估算、选材，以便模具设计和零件的加工。3.1.1毛坯尺寸的计算根据老师所给实物的测量得出其各部分的尺寸，然后对零件的展开毛坯进行尺寸
11、计算。由于零件不是规则的盒形或回转体，并且其毛坯外形尺寸主要是通过翻边和弯曲公式得到。该零件是经过压缩类翻边，在压缩类平面翻边时，除了靠近竖边根部缘角半径附近的金属变形外，其余部分处于切向压应力和径向拉应力的作用下，产生的企鹅想变性和径向伸长变形，可见压缩类平面翻边的应力状态和变形特点和拉伸基本相同，则可按拉深对毛坯进行计算。 图3.1 毛坯此为一次拉深成形不封闭矩形盒，其毛坯尺寸计算如下：先将直边按弯曲计算，圆角部分按0.25圆筒拉深计算，于是得出毛坯外形，然后再进行修正，则得毛坯外形。按弯曲展开的直线部分的长度为 =h+0.57 (3.1)式中 h矩形盒高度； 矩形盒底部圆角。圆角部分按0
12、.25圆筒拉深计算，得 R = (3.2)由上得毛坯的尺寸(如图3.1)。 3.1.2选材连接板根据所用场合、受力大小的不同，其所用材料不尽相同。在选取连接板的材料时起受力直接决定材料性质。而体重秤连接板主要是连接弹簧，其受力不大，则所用材料为Q2354。由于体重秤连接板属于简单的五金件，对精度要求不高，无形位公差等，其经过冲压加工成形后并不需要额外的热处理。冷冲压所用材料一般为小于4mm的板料、条料、带料等。板料按厚度分可分为薄板、中板、厚板、特厚板；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。板料冲压，它是利用冲模使板料产生变形或分离，而获得具有一定形状和尺寸的锻压件的工艺方法。本零件可选用板料或
13、者卷料(卷料即紧紧地卷绕成圆柱状的连续的带料),而综合考虑生产经济性等，最终选定卷料。3.1.3排样在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济的利用是一个重要问题。冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。排样方法主要分为有废料排样、少废料排样、无废料排样。有废料排样即有一定的搭边。搭边是工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边能够补偿定位误差，从而得到合格的产品1。此外，搭边还可以使条料获得一定刚度，有助于送料。搭边值的大小主要与材料的机械性能、工件的形状和尺寸、材料的厚度以及送料与挡料方式有关。由表2-111查得沿送进方向的搭边a=1.8mm,侧向搭边=1.5mm，有
14、两种排样方式(a)、(b)，由材料利用率公式：% (3.3)式中：材料利用率；工件的实际面积，为；所用的材料面积，包括工件面积和材料面积。得两种单排方式的材料利用率分别为88.7、87.6。图3.2(a)所示排样方式材料利用率高，则选用此种排样方式。(a)(b)图3.2 排样方式3.2模具结构形式的确定在工艺方案分析和比较中已选用了模具种类，选用模具是一般有落料模，冲孔模，弯曲翻边复合模，弯曲模，成形模。在选择合适的模具结构，使它尽可能满足下列要求：(1)能冲出符合要求的零件的模具；(2)能提高生产率；(3)模具制造和修模方便；(4)模具有足够的寿命；(5)模具易于安装调整，且操作方便、安全。
15、所冲裁的板料较薄，但由于所需零件的精度不高，因此所选模具并不是高精度模具。此外，零件为大批量生产。由于零件成形所需力并不大，并且大部分为小变形成形，因此在选用模具时，可通过计算、经验、查表确定凸模、凹模、上模座及固定板、垫板等零件的尺寸。设计制造时应注意以下几点：(1) 应使凸模长度不能过长，使其工作时不易折断；(2) 要合理的选用间隙，从而保证零件制品断面质量、提高模具寿命、降低冲裁力；(3)为了防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具正常工作，一般要安装垫板，承受凸模压力；(4)选用导柱式模具，导柱导套为圆形，加工比较方便凸凹模间隙易于保证，且不会改变。总体而言，导柱式模具有冲压件精
16、度高，模具寿命长，安装方便。但是由于冲压零件并不是高精度零件，则可选用A型导柱导套。3.2.1凸凹模配置位置可以凸模在上、凹模在下，也可以选择完全相反的布置。分析比较二者的优缺点可以明显地发现，前者的布置方式便于落料件的取出，不用设计额外的顶杆之类的卸料装置。3.3落料模具的具体设计3.3.1冲模的压力中心一副冲模的压力中心就是这副冲模各个压力的合力作用点，一般指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能和压力机滑块的中心在同一垂直线上。绝大多数的冲裁件，沿冲裁轮廓的断面厚度不变。轮廓各部分的冲裁力，与轮廓的长度成正比，同时冲裁力沿轮廓分布。因此，求轮廓的压力中心，击球轮廓线的重心位置。可有参考文献2
17、P707所给公式求得重心位置，即压力中心。3.3.2凸凹模间隙冲裁模间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要参数。所取冲裁间隙数值，应保证冲件断面质量和尺寸的前提下，使模具寿命最长。由参考文献1P14页表2-3查得： （3.4）3.3.3凸凹模工作部分尺寸和公差对于单工序模来说，工作部分包括凸模、凹模两个零件。在确定落料模的凸模和凹模工作部分尺寸时，必须遵守以下几个原则：(1) 对于落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，因此以凹模为基准，间隙置于凸模上。(2) 考虑到冲裁件中凸凹模磨损，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。这样在凸凹模磨损到一定程度的情况
18、下，人能冲出合格的零件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。(3) 考虑工件精度与模具精度间关系，在选择模具刃口制造公差时，既要保证刃口制造公差要求，又要保证合理间隙数值，一般冲模精度较工件精度高2-3级。根据上述原则，进行落料凸凹模尺寸的计算。按工件成形后精度为IT10级来计算尺寸，并查表2-31可得冲裁模初始双面间隙Z。对于材料厚度为1mm的中等硬度钢材，。由于模具加工与测量方法不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注不同，可分为凸模与凹模分开加工、凸模与凹模配合加工。计算时按凸模与凹模分开加工。采用这种加工方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它是用于圆形或简单形状的工件
19、。为了保证间隙值，必须满足下列条件： (3.5)或取： (3.6) (3.7)由表2-61查处凸凹模制造公差，。由上式计算得，。由于凸凹模不是规则的圆形，可参照圆形的计算过程，得出凸凹模的长宽，。3.3.4冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理地选择压床和设计模具。压床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。(a) 考虑到模具刃口磨损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，落料力按下式计算： (3.8) 通过对毛坯的计算得其周长，厚度t=1mm,以及由表D-222可查得材料的抗剪强度=303Mpa代入上式，得 =84018.87(N) (3.9) (b)冲裁件从板料
20、上切下以后，板料上的孔会发生弹性收缩，从凸模上将零件或废料卸下来所需得力称为卸料力。影响卸料力的因素很多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件形状尺寸以及润滑情况等，比较难计算，则用经验公式如下： （3.10）式中 F冲裁力，F为N； 卸料力系数，其值见表2-101。 通过上式计算得=3360N。 采用弹性卸料装置的总冲裁力为： =87378N (3.11)3.3.5压力的选用及模具的相关参数压力机的种类很多，按驱动滑块的力可分为机械压力机、液压压力机、气动压力机等；按机架形式可分为开式压力机、闭式压力机等。由于机械压力机加工速度比液压机快的多，高的生产效率等绝对的优势，因此选用机械
21、压力机。曲柄机构的运动曲线，可适合于弯曲、拉深等几乎所有的冲压加工，则选用曲柄式的压力机。通过进一步考虑冲裁力的大小，冲压零件尺寸和模具尺寸来确定设备规格。(1) 各种工序所需压力由上3.3.4的计算可知=87.378(kN)；所选压力机的公称压力应是所需压力的1.3倍以上。 =1.387.378=113.59(kN) （3.12）由此可选压力机JH21-25，其滑块行程长度80mm。(2)闭合高度冲模的闭合高度是模具在最低的工作位置时，下模座的底面之上模座的顶面的距离。在设计模具时，它应与压力机的闭合高度相协调。综合考虑各方面因素，可得出冲压模具的闭合高度为207mm。3.3.6凹模设计(1
22、)凹模壁厚凹模壁厚是指凹模刃口和外缘的的距离，如参考文献2P628图14-14所示。凹模壁厚可按表14-51选择为45mm。刃口与刃口之间距离，其最小值和冲件材料的强度与厚度有关。增大刃口之间的距离显然能提高模具的强度和寿命。(2) 凹模厚度凹模厚度h可根据冲裁力从参考文献2 P629图14-15选择，最终得凹模厚度为20mm。(3) 刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度h可按下列规则计算：冲件材料厚度t3mm, h=3mm；冲件厚度t3mm, h=t。当凹模需要更长寿命时，刃壁高度可以比上述增加，但应该带有斜度，以利于工件或废料漏下。综上所述，通过查表14-62得矩形凹模的长度和宽度为250
23、140。3.3.7凸模设计根据零件加工外形的需要，要选择凸模的结构形状。(1) 凸模长度L凸模长度一般要根据结构上的需要而确定。初步确定凸模长度L=70mm。(2) 由于凸模固定板是用于凸模的固定，二者采用H7/r6配合。(3)核算异形凸模的强度，可按凸模工作端面宽度B大于冲件材料厚度t,按式14-72核算刃口接触应力，因为此时接触应力大于平均压应力。 (14-7) 式中 L冲件轮廓周长(mm)； t冲件材料厚度(mm)； 冲件材料抗剪强度(Mpa)； 接触面积(),取接触宽度为t/2； 凸模刃口接触应力(MPa)； 凸模材料许用压应力，对于合金模具钢，可取18002200(MPa)。通过计算
24、可得=6.3MPa满足条件。3.3.8卸料装置设计模具的卸料装置主要分为固定卸料板、弹性卸料板，固定卸料板有一定的厚度，用螺栓和销钉固定在下模座，能承受的卸料力比较大，常用于厚板冲压件的卸料。而弹性卸料板受橡胶等零件的限制，卸料力较小，主要用于板厚在1.5mm以下的薄板的卸料工作。综上分析，本零件1mm厚的薄板，不宜采用固定卸料板，则选用弹性卸料板，并且卸料板的厚度取10mm。3.3.9导向装置设计模具导向有导板、导柱、导套等几种方式，最常见的是导柱和导套导向。导柱导套都是圆柱形，加工方便，加工方便，容易装配，并且由于此冲压零件的精度不高，选用A型。此外，导柱和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬
25、和耐磨，并且有一定的韧性，常用20号钢制作，表面经过渗碳淬火，硬度为HRC5862，渗碳层深度0.81.2mm。由于工作精度要求不高，而且材料不是太厚，模具间隙较小，故采用中间导柱式模架。3.3.10定位零件模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位。根据毛坯形状，尺寸以及模具的结构型式，可以选用不同的定位方式。原材料为卷料，则本套模具选用的是挡料销。挡料销主要应用于条料或带料送进时定位，可分为固定式和活动式，选用的是M8固定挡料销。由于此种挡料销的固定部分和工作部分的直径差别较大，不至于削弱凹模或卸料板的强度，并且制造简单，使用方便。此卸料板安装在凹模上。综上所述，这套落料模的
26、结构要点如下：(1)凸模在上模座，凹模在下模座，这样有助于落料后，便于毛坯的取出，有利于安全操作，有助于保护模架刃口。(2)上模采用弹性卸料装置。弹簧的压力通过卸料板使废料从凸模上脱落；并且使用卸料螺钉，保证卸料板的运动精度。(3)在装配上导套和上模座采用H7/r65过盈配合，导柱与下模座采用H7/h6的间隙配合。(4)采用中间导柱模架导向。 图4 落料模1.下模座 2.导柱 3.定位销 4.凹模 5.内六角圆柱头螺钉M10 6.挡料销7.卸料板 8.橡胶 9.圆柱头内六角卸料螺钉M10 10导套 11.上模座 12.固定板 13.垫板 14.开槽盘头螺钉M10 15.模柄 16.凸模3.4模
27、具材料的选用凸模和凹模是在强压、连续使用和很大冲击的条件下工作，并伴有温度的的升高，工作条件极其恶劣的情况。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度较大，热处理变形小，而且价格要低廉。选用模具材料的原则，做到在满足使用条件下成本最低：(1) 根据冲压零件生产批量的大小;(2) 根据冲压材料的性质，工序中种类冲模零件的工作条件和作用;(3) 考虑模具材料的生产和供应情况。结合上述原则，查参考文献4，得：a. 凸模、凹模均采用3Cr2W8V；b. 导柱、导套采用20钢；c. 挡料销、螺钉、垫板、凸模固定板采用45钢；d. 卸料板采用Q235钢；e. 上下模座采用HT20
28、0。部分模具材料要进行热处理，目的是为了消除机械加工应力和降低电火花加工层的硬度，以利于修磨。模具装配图的绘制参考文献678910。4冲孔模具设计冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序。冲孔同落料一样都属于落料，其模具设计与落料模具设计有许多相似之处。由于所冲孔比较多，并且各孔形状不不一致，所以凸凹模形状，选用组合模还是整体模是必须要考虑的问题。冲孔模的结构与一般落料模结构相似，但是冲孔模，特别是冲小孔模具要仔细考虑。冲孔模具设计时，必须考虑凸模强度，以防止凸模折断或破裂；还应考虑凸模能快速更换以及凸精确导向，提高冲模精度等问题。4.1凸凹模配置位置由于此为单工序模，为了便于废料的排出，凸模在
29、上、凹模在下。由于冲孔后零件发生弹性收缩会会随凸模回程时移动，所以用弹性卸料板将工件卸下。这样操作比较方便而且安全，能保证较高的生产效率。4.2凸模和凹模工作部分尺寸的计算冲孔零件尺寸由凸模刃口尺寸决定，在生产过程中，凸、凹模刃口尺寸又因磨损而发生变化。凸模越磨越小，凹模越磨越，大结果使间隙越来越大。因此，当设计和制造模具时，取最小合理间隙。在决定凸模和凹模工作部分尺寸时，必须遵循以下几个原则：(1)冲孔时，应先确定工作部分尺寸，其大小或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，能冲出合理的孔件。凹模公称尺寸应比凹模公称尺寸小一个最小合理间隙值。(2)冲孔件的公差一般为单向正公差，
30、假定冲孔件的公称尺寸为d,工件公差为，则冲孔件尺寸为。由表2-31查出、，由于工件为简单形状，并且凸模和凹模分开加工，所以要分开标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差。为了保证间隙值，必须满足以下条件： (4.1)或取： (4.2) (4.4)由表2-61查出凸模、凹模制造公差，由表2-71查出系数x的值，根据计算公式： (4.5) (4.6)可计算出凸模和凹模的尺寸。4.3冲裁力的计算(1)冲孔时，除了冲孔所用的力，工件从凸模上取出得力即卸料力要考虑到。根据冲裁力的计算公式：(a)平刃口模具冲压7.5孔，冲孔力为：；(b)冲压6.1孔，冲孔力为：；(c)冲不规则方孔，冲孔力：；(d)冲7.93.2
31、的方孔：；(e)冲15.93.7的方孔：。把上面的力都整合到一起，则得，(2)冲裁工作完成后，从工件上冲裁出的孔则沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。为了将紧箍在凸模上的料卸下，则需一定的卸料力。按下列经验公式计算，即 (4.7)式中 F冲裁力，F为N； 卸料力系数，其值见表2-101。通过上式计算得，为4670N。(4) 卸料力、冲裁力在选择压力机是要根据不同情况考虑。本套模具选用的是弹性卸料装置，则其总冲裁力为： =121437N (4.8)4.4压力机的选用压力机的种类很多，由于机械压力机加工速度比液压机快的多，高的生产效率等绝对的优势，因此选用机械压力机。此外，虽然开式压力机精度等不
32、及闭式压力机，但它操作比较简单、吨位比较低，而本工件成型时所受力不大，因此优先选择开式压力机。通过进一步考虑冲裁力的大小，冲压零件尺寸和模具尺寸来确定设备规格。各种工序所需压力,可由上4.3的计算得=121.437(kN)；所选压力机的公称压力应是所需压力的1.3倍以上:=1.3121.437=157.8681(kN)；由此可选压力机JH21-25，其滑块行程长度80mm，最大闭合高度为250mm,封闭高度的调节量为50mm。而设计的模具的闭合高度为217mm,与压力机的闭合高度基本上相协调。故可定模具的闭合高度为217mm。4.5其他装置的设计4.5.1定位零件定位装置保证工序件进行后续冲压
33、时，在模具内占有正确的位置。要注意以下几点：(1) 六点定位原理是定位装置设计的依据；(2) 定位误差主要有两个来源。一是定位装置与冲模工作部位间相对位置误差；二是工序件在定位装置内的偏移。由于已经将毛坯从卷料上落下，所以在选择定位零件时，可选用以毛坯外形定位的定位板。同时，为了减少定位误差，定位装置在制造时尽量和工件配做。定位板厚度见表1，因此选择3mm后的定位板。 表4.12 定位板厚度 (mm)冲件料厚11335定位板厚度2334454.5.2卸料装置的设计模具的卸料、压料或推料零件，主要有卸料板、压边圈、顶件板和推件板等。卸料板分为固定卸料板和弹性卸料板。而弹性卸料装置卸料力较小，一般
34、用于材料厚度小于1.5mm的冲裁。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性件和卸料螺钉组成。卸料装置有正装式模具和倒装式模具，本套模具采用正装式。(1) 卸料板设计弹性卸料板的厚度与卸料尺寸和卸料力有关，此为小件卸料，则取10mm厚的卸料板。.卸料板的长宽为250mm140mm。此外卸料板因受力不大，其材料为Q235。(2) 橡胶的设计橡胶的高度按下式计算： (4.9)式中 H橡胶高度(mm)； L工作行程，或橡胶在工作时的压缩量(mm)； 橡胶预压缩量(%)；工作行程末的橡胶压缩量(%)。对于普通橡胶，可取=10%15%，45%。=5%10%，=10%35%。硬度越高，和都应小。按上式算的高度，还需以
35、下式复核： H=(0.51.5)D (4.10)式中 D橡胶外径(mm)。 如 H过小，可适当放大。H过大，可将橡胶分成数块，以免失稳弯曲。通过上述公式，可得出橡胶的相关参数。为了是橡胶满足模具工作时的要求，要进一步对橡胶进行。橡胶受压时应力和应变的关系，可用弹性模量表示，即 E= (4.11)或 P=100EF (4.12)式中 E弹性模量(MPa)； P压力(N)； F承压面积()； 压缩应变(%)。由上述，可得出比较符合要求的橡胶。(3) 卸料螺钉为了保证装配后卸料板的平度，同一副模具中各卸料螺钉的长度L和孔深H都需分别保持一致，相差不超过0.02mm。同时卸料螺钉为标准件，可通过查国标
36、得出最佳螺钉。4.5.3上下模座上下模座上不仅安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅应有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会减低冲模寿命。因此，模座要有足够的厚度。由于冲件的精度要求不高，为了加工事宜于操作，所以选用对角导柱式模座。4.5.4凸模固定板与垫板用凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还要考虑螺钉和销钉孔的设置。可选用矩形，其厚度等于凹模的60%80%。固定板孔和凸模材用过渡配合，压装后要磨平，以保证冲模的垂直度。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，保护模座以免被凸模端面压陷。垫板厚度一般41
37、2mm，材料选用45号钢。4.5.5导向零件导向零件是指上下模的导向装置零件。对生产批量大、工件精度高的冲裁模，一般采用导向零件装置，以保证上下模的导向精度。导柱导套既要有耐磨性又要有足够的韧性，此套模具选用20钢经渗碳淬火处理。由于其有国家标准，可根据模具高度来选用导柱和导套。4.5.6模具材料凸模和凹模是在强压、连续使用和很大冲击的条件下工作，并伴有温度的的升高，工作条件极其恶劣的情况。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度较大，热处理变形小，而且价格要低廉。选用模具材料的原则，做到在满足使用条件下成本最低：(5) 根据冲压零件生产批量的大小;(6) 根据冲压
38、材料的性质，工序中种类冲模零件的工作条件和作用;(7) 考虑模具材料的生产和供应情况。结合上述原则，通过查手册，得：a.凸模、凹模均采用3Cr2W8V；b.导柱、导套采用20钢；c.挡料销、螺钉、垫板、凸模固定板采用45钢；d.卸料板采用Q235钢；e上下模座采用HT200。部分模具材料要进行热处理，目的是为了消除机械加工应力和降低电火花加工层的硬度，以利于修磨。图4.1 冲孔模1.圆柱销 2.下模座 3.凹模 4.六角螺钉 5.定位板 6.卸料板 7.圆柱头内六角卸料螺钉 8.凸模 9.凸模固定板 10.凸模 11.上模座 12.内六角圆柱头螺钉 13.凸模 14.模柄 15.凸模 16.圆
39、柱销 17.垫板 18.导套 19.导柱 20 内六角圆柱头螺钉5弯曲翻边复合模复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔、及拉深数道工序。复合模具有以下主要特点：1.冲件精度较高，不受送料误差的影响，内外形相对位置各件一致；2.冲件表面较为平整；3.适应冲薄料，也适应冲脆性或软质材料；4.可以充分利用短料和边角余料；5.冲模面积较小。除了上述，复合模的优点，其也存在一定问题。凸凹模内、外形间的壁厚，或内外形间的壁厚，都不能过薄，以免影响强度。5.1受力分析弯曲是冲压工序的一种，它是利用压力是材料发生塑性变形，从而弯成一定曲率，一定角度的形状。翻边常见的有外缘翻边、外曲翻边等，而此工件是非圆孔
40、翻边。(1)弯曲力的计算(a)自由弯曲力，由式3-361可知， (5.1)上式中，安全系数取1.3,宽度b为14mm,弯曲半径r=0.1,Q235抗拉强度=375Mpa，将这些数字代入得，。(b)校正弯曲力冲压件在行程结束时，受到校正弯曲力，可按近似计算。，查表331得单位校正力，代入上式得，。(e)压料力 。若取系数0.5，则=2550。有弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比弯曲力和压料力大得多。因此，可按为基准进行进一步分析。(2)翻边力计算可近似按带压料的单面弯曲力计算： P=cLt (5.2)式中 P翻边力(N)； c系数，可取0.5 0.8；
41、L弯曲线长度(mm)；t材料厚度(mm)；抗拉强度(MPa)。按上式进行计算，P=42420N。(3)对工件冲压完成后，为了将紧箍在凸模或凹模上的料卸下，则需一定的卸料力、顶件力。按下列经验公式计算，即 (5.3) (5.4)式中 F冲裁力，F为N； 、卸料力、顶件力系数，其值见表2-101。通过上式计算得，=1900N，=2851N。(4) 弯曲翻边时，冲压力即为所有力的总和，经计算得=52272N。5.2压力机的选择压力机的种类很多，由于机械压力机加工速度比液压机快的多，高的生产效率等绝对的优势，因此选用机械压力机。此外，虽然开式压力机精度等不及闭式压力机，但它操作比较简单、吨位比较低，而本工件成型时所受力不大，因此优先选择开式压力机。通过进一步考虑冲裁力的大小，冲压零件尺寸和模具尺寸来确定设备规格。各种工序所需压力,可由上4.3的计算得=52.272(kN)；所选压力机的公称压力应是所需压力的1.3倍以上： =1.3121.437=67