1、手柄落料冲孔课程设计机械工程系2012届毕业生毕业设计任务书二O一一年九月姓名： 冯明智 专业： 模具设计与制造 班级： 学号： 37 设计题目： 手柄落料、冲孔级进模 冲压件简图：冲压件主要技术要求：材料： Q235-A生产批量：中小批量生产料厚：t=1.2mm指导老师（签名）： 2011年 月 日前 言冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要
2、原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。本设计主要介绍片装弹簧冲压级进模。本设计共分5章，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。另外，还附有毕业设计任务书、论文评阅表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。导师XX曾在编写及内容安排提出不少有益的意见。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感
3、谢和崇高的敬意！由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请个各位老师的批评与指正。绪论模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达
4、国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）
5、技术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为片装弹簧冲压级进模。首先对片装弹簧的冲压工艺进行了分析，介绍了片装弹簧冲压级进模结构设计的要点，同时编制了片装弹簧冲压级进模的制造工艺和装配工艺。设计题目：手柄落料、冲孔级进模冲压件如图0-1材料： Q235-A生产批量：中小批量生产料厚：t=1.2mm图0-1手柄1 冲压工艺分析及工艺方案的确定1.1、工艺分析：该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精
6、度为IT14级。由制件图分析可知：此工件只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，则需要冲的孔只有六个，一个10mm的孔和5个5mm的孔。大端4个5mm的孔与R16mm外圆及10mm孔之间只有3.5mm的距离。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。1.2、冲压工艺方案的确定：该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需
7、一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚35mm接近凸凹模许用最小壁厚32mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。如果设计成复合模，模具制造难度较大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三更为合理。 1.3、排样图的设计：设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图1-1所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地
8、减少废料。但凸模和凹模都要制成两套，从而增加模具成本，所以设计成各位冲压。调料完成冲压以后，将调料水平方向旋转180，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取25mm和35mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mm1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。 此工件的尺寸在级进模中是较大的，只有两个工位，又是中小批量生产，因此采用挡料销定位。送料时废料孔与挡料销作为粗定位，在大凸模上安装两个导正销，利用调料上
9、5mm和10mm孔作导正销孔进行导正，以此作为调料送进的精准定距。操作时完成第一步冲压后，把调料抬起向前移动，用落料空套在挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再做精准定距。挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后当用导正销精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将调料向后拉回0.2mm,而完成精确定距。用这中方法定距精度可达到0.02mm。1.4、模具结构形式的确定： 模具总体结构：模具采用滑动导向中间导柱模架，模具上模部分主要由上模版、垫板、凸模固定板及卸料版等组成。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。以橡胶为弹性元件，它还可对冲孔小凸模起导
10、向作用和保护作用。上模部分共有七个凸模，综上所述，由冷冲模设计指导表4-2，4-7应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，中间导柱滑动导向模架。2 冲压工艺计算与设计2.1、主要尺寸计算：查表2.5.2得，最小搭边值a=3.5mm，a1=2.5mm；采用无侧压装置，调料与导料版间隙Cmin=1mm。冲裁件面积A的计算：A=(162+82)+95(16+32)/2=2782.4调料宽度B的计算：B=95+2*16+2*3.5+1=135mm步距S地计算：S=32+16+2*2.5=53mm一个步距的材料利用率：=(nA/BS)*100%=(2*2782.4/135*53)*100%=78%2.2
11、、冲裁力的计算：冲裁力用公式（2-6）计算：取=300MPa，板料厚t=1.2mm，L值为六个孔的总周长与工件外轮廓线周长之和，经计算得出L=370mm，则冲裁力为：F 0=KLt=1.3*370mm*1.2mm*300MPa=N式中K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 材料的抗剪强度（MPa） 材料的抗拉强度（MPa） t材料厚度（mm） 选择压力机时，再将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1.3，则用于冲裁的总压力应大于173KN。2.3、弹性橡胶板的计算：本模具中橡胶板的工作行程由一下几个部分组成：凸模修模量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以
12、上四项长度之和就是橡胶板的工作行程s工作，即：S工作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm去压缩量为自由高度的0.25，则橡胶板的自由高度为：H自由=s工作/2.5=9.2mm/0.25=36.8mm由式（2-11）计算卸料版的卸料力，即：F卸=K卸F 0=0.04*N=6926.4N预压缩量取15%，由图1-17可查出p=0.5MPa，此时橡胶板应具有足够的卸料力，其卸料力的大小用式（1-2）计算橡胶板所需的面积，则：A=F/p=5328/0.5=106.56mm查表（2.6.1）K T=0.055、N=h/t=8/1.2=7 计算推件力：F T=NK TF 0=7*0.055*=6666
13、6.6冲压工艺总力：F Z=F 0+F X+F T=+6926.4+66666.6=N结合模具的实际结构，将橡胶板分成若干块安装。橡胶板高度H自由与直径D之比需要满足下式：0.5H自由/D1.52.4、设备类型的选择：设备类型的主要依据是所完成的冲压工序性质，生产批量，冲压件的尺寸及精度要求，现有设备条件等。中小型冲压件主要选用开式单柱（或双柱）的机械压力机；大中型冲压件多选用双柱闭式机械压力机。根据冲压工序可分别选用通用压力机，专用压力机（挤压压力机，精压机，双动拉深压力机）。大批量生产时，可选用高速压力机或多工位自动压力机；小批量生产尤其大型厚板零件的成型时，可采用液压机。摩擦压力机结构简
14、单，造价低，在冲压时不会因为板料厚度波动等原因而引起设备或模具的损坏，因而在小批量生产中常用于弯曲，成型，校平，整形等工序。对板料冲裁，精密冲裁，应注意选择刚度和精度高的压力机；对于挤压，整形等工序应选择刚度好的压力机以提高冲压件尺寸精度。压力机技术参数选择主要依据冲压件尺寸，变形力大小及模具尺寸，并进行必要的校核。对于该制件查参考文献表1-8开式双柱可倾压力机（部分）参数，可初选压力机型号规格为J23-252.5、模具压力中心的计算：冲裁模压力中心就是冲裁合力作用点，冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块中心重合。因此，设计模具时，要使模具的压力中心通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心和冲床滑
15、块中心重合。计算压力中心时，应首先画出凹模型口图，如图所示，在图中将xOy坐标建立在图示的对称中心线上，在图中将冲裁线按几何图形分成L1L6共六组线段，没组线段都要计算出线段总长度、力的作用点到x轴线的距离及到y轴线的距离。L1是半圆弧，其力在x轴线方向上的作用点可从有关手册中查出，位于距圆心2R/处；L4也是半圆弧，计算方法同上；L2、L3是直线，力的作用点位于直线的中间，L6由4个5mm的圆和一个8mm的圆组成，力的作用点位于8mm的圆心。L2和L3的长度按勾股定理计算出为95.34mm，X=L1x1+L2x2+L6x6/L1+L2+L6=13.57mmY= L1y1+L2y2+L6y6/
16、L1+L2+L6=11.64mm计算出的压力中心是如上图所示的C点。2.6、弹性橡胶版的计算：本模具中橡胶版的工作行程由一下几个部分组成：凸模修磨量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以上4项长度之和就是橡胶版的工作行程s工作，即：s工作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm取压缩量为自由高度的0.25，则橡胶版的自由高度为：H自由=s工作/0.25=9.2mm/0.25=36.8共四个橡胶版，每个橡胶版的卸料力F1为：F1=F卸/4=1731.6N圆形橡胶的内径d为13mm，p=0.5MPa，每个橡胶筒橡胶版的外径D为：D=（d+1.27(F1/p)
17、）*0.5=68橡胶版高度H自由与直径D之比需要满足下式：0.5H自由/D1.5结合模具的实际结构，将橡胶版分成4块，选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。3、主要零部件的设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配的方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割机床加工凸模固定板、卸料版、凹模以及外形凸模。这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。一下分别介绍各个零部件的设计。3.1、外形凸模的设计：外形凸模用线切割机床加工成直通凸模，用2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。外形凸模
18、的高度是凸模固定板（厚度20mm）、卸料版（厚度14mm）、橡胶版（厚度31mm）的总和再减去凸模凹入卸料版的1mm，则凸模高是以8mm两个孔作为导正孔。导正销的尺寸如图所示。到头的直线部分因为（0.50.8）t，取0.8mm。导正销伸入定位孔时，板料应处于自由状态。在手工送料时，板料已由挡料销粗定位，导正销将工件导正的过程是将板料向后拉回约0.2mm。一般凸模应进入卸料版0.82.5mm，此值定位1mm。必须在卸料版压紧板料之前完成导正，所以导正销直线部分的长度为0.8mm+1mm=1.8mm。在外形凸模的底部钻孔安装导正销，采用H7/r6的配合，为防止其脱落，在凸模上打横向孔，用销钉固定导
19、正销。5个5mm的圆形凸模，采用尾部带台阶的固定方法。尾部台阶直径为6.5mm，与固定板接触的中部直径为6mm。因其直径较小易破坏，固按常诉结构设计，与固定板的配合取H6/m5。其总长L可按公式2.9.2计算：=20+14+1.2+28.8=64mm冲8mm孔德凸模设计成台阶状。与固定板接触部为10mm，尾部没有台阶，用M5的螺钉固定在垫板上，其与固定板的配合采用H7/m6.弹性卸料版应对小凸模具有保护作用，固凸模与卸料版的间隙选择应小一点，使外形凸模对卸料版起导向作用。级进模中卸料版与凸模的间隙见下表，凸模与卸料版的间隙选为0.025mm，凸模材料选用Cr12MoV。凹模与卸料版、导柱与导套
20、的间隙 (mm)序号模具冲裁间隙Z卸料版与凸模间隙Z1辅助小导柱与小导套间隙Z210.015-0.0250.005-0.007约为0.00320.025-0.050.007-0.015约为0.00630.05-0.100.015-0.025约为0.0140.10-0.150.025-0.035约为0.023.2、外形凹模的设计：凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。凹模的长度要考虑一下因素：1）保证有足够安装橡胶版的面积。2）便于导尺发挥作用，保证送料粗定位精度。其轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.
21、4计算：凹模厚度 H=kb=0.2127mm=25.4mm（查表2.9.5得k=0.2）凹模壁厚 c=（1.52）H=3850.8mm取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm，凹模宽度B=b+2c=（127+245）mm=217mm凹模长度L取195mm（送料方向）凹模轮廓尺寸为195mm217mm30mm凹模材料选用Cr12制造，热处理硬度为58-62HRC。3.3、工作零件刃口尺寸：工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见下表：3.4、导迟的设计：导迟也称导料版，导迟工作的侧壁设计成平直的。导迟的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，这样就确定了导迟的宽度。条料宽度为135m
22、m，凹模宽度为217mm，导迟宽度则为41mm。导迟与调料之间的间隙一般为0.03mm-0.2mm，选为0.2mm。导迟的厚度按下表选择，因为8mm。导迟用螺钉固定在凹模上。导迟采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC。导迟的进料端安装承料版，其厚度和宽度与导迟相同，入口处设计成15的斜角，长为20mm。导迟厚度 （mm）冲件材料厚度导迟长度送进时材料抬起送进时材料部抬起200200200200146341-268462-3810663-41012884-6121410103.5、卸料版的设计及尺寸：本模具的卸料版不仅有卸料的作用，还具有用外形凸模导向，对小凸模起保护作用，卸料版的边界尺寸
23、与凹模的边界尺寸相同，卸料版的厚度为14mm。卸料版与各凸模的间隙已在凸模设计中确定。卸料版上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10，长10mm。卸料螺钉的尾部在上模座的台阶空中定位，卸料螺钉工作时的行程为7.2mm，上模座在螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后应使卸料版超出凸模1mm，有误差时通过螺钉与卸料版之间安装垫片来调整。卸料版工作时进入导迟压紧材料，卸料版在导迟的位置留出台阶，在凹模上没有条料的情况下，卸料版的下平面与导迟的上平面之间保留0.5mm的间隙，卸料版水平方向与两导迟之间的双边间隙为0.5mm。橡胶板自由高度为36.8mm，厚度不可低于要求的尺寸，超
24、出这个厚度时应考虑到每加厚1mm，就将增加工作载荷100oN。橡胶板的总面积为256cm,分为4块，每个卸料螺钉安装一块，中间钻孔13mm。四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜影响模具的正常工作。卸料版采用45钢制造淬火硬度为40-45HRC。3.6、凸模固定板各孔口尺寸：凸模固定板各孔与凸模配合，通常按H7/n6或H7/m6选取，该制件选H7/n6配合，查冷冲模设计指导表3-19可得各型孔尺寸公差。3.7、模架及其它零部件设计：该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱 在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择 模架规格。导柱
25、d/mmL/mm分别为28160，32160；导套d/mmL/mmD/mm分别为28 11542，3211545。上模座厚度H上模取45mm，上模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座 厚度H下模取50mm，那么，该模具的闭合高度：H闭=H上模 H垫L H H下模h2 =（45106430502）mm=197mm式中 L凸模长度，L=64 mm；H凹模厚度，H=30mm；在h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。3.8、冲压设备的选定校核压力机安装尺寸要对冲模总体高度，模座闭合高度等有所查找。冲模总体结构尺寸必须与选用的压力机相适应即模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或
26、垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。冲模的封闭高度是指模具工作行程终了时上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。压力机的封闭高度是指滑块在下止点位置时，滑块的下平面至工作台上平面之间的距离。而压力机装模高度是指压力机滑块在下止点时，滑块下平面至垫板上平面之间的距离。封闭高度和装模高度相差一个垫板厚度。通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm4 冲模零件加工工艺设计凸模加工工艺过程如下表：5 模具装配和试模5.1、 模具的
27、装配： 模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具.在装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零（部）件，还必须保证它们之间的运动精度.因此，模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程，是模具制造过程中的关键工序.模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具寿命.装配技术要求：冲裁模装配后，应达到下述主要技术要求：（1）模架精度应符合国家标准（JB/T80501999冲模模架技术条件、JB/T80711995冲模模架精度检查）规定.模具的闭合高度应
28、符合图纸的规定要求.（2）装配好的冲模，上模沿导柱上、下滑动应平稳、可靠.（3）凸、凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀.凸模或凹模的工作行程符合技术条件的规定.（4）定位和挡料装置的相对位置应符合图纸要求.冲裁模导料板间距离需与图纸规定一致；导料面应与凹模进料方向的中心线平行.（5）卸料和顶件装置的相对位置应符合设计要求，超高量在许用规定范围内，工作面不允许有倾斜或单边偏摆，以保证制件或废料能及时卸下和顺利顶出.（6）紧固件装配应可靠，螺栓螺纹旋入长度在钢件连接时应不小于螺栓的直径，铸件连接时应不小于1.5倍螺栓直径；销钉与每个零件的配合长度应大于1.5倍销钉直径；螺栓和销钉的端面不应
29、露出上、下模座等零件的表面.（7）落料孔或出料槽应畅通无阻，保证制件或废料能自由排出.（8）标准件应能互换.紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常、良好.（9）模具在压力机上的安装尺寸需符合选用设备的要求；起吊零件应安全可靠.（10）模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求.冲模装配工艺要点是：（1）选择装配基准件.装配时，先要选择基准件.选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定.可以作为装配基准件的主要有凸模、凹模、凸凹模、导向板及固定板等.（2）组件装配.组件装配是指模具在总装前，将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作.如模架的组装，凸模和凹
30、模与固定板的组装，卸料与推件机构各零件的组装等.这些组件，应按照各零件所具有的功能进行组装，这将会对整副模具的装配精度起到一定的保证作用.（3）总体装配.总装是将零件和组件结合成一副完整的模具过程.在总装前，应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序.（4）调整凸、凹模间隙.在装配模具时，必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性.间隙调整后，才能紧固螺钉及销钉.（5）检验、调试.模具装配完毕后.必须保证装配精度，满足规定的各项技术要求，并要按照模具验收技术条件，检验模具各部分的功能.在实际生产条件下进行试模，并按试模生产制件情况调整、修正模具，当试模合格后，模具加工、装配才算基本完成.5.2 模具的调试： 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产，通过试冲可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用模具调试的目的：（1）鉴定模具的质量.验证该模具生产的产品质量是否符合要求，确定该模具能否交付生产使用.帮助确定产品的成形条件和工艺规程.帮助确定成形零件毛
