博鱼(中国)球型门锁锁舌壳设计2球型门锁锁舌壳设计2球型门锁锁舌壳设计2 中北大学分校毕业设计 球型门锁锁舌壳冲压工艺性分析及模具设计 摘要:冷冲压是常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或 塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。本论文是研究球形 门锁锁舌壳的工艺性分析及模具设计，球型门锁锁舌壳是典型的宽凸缘拉深件， 经过充分的工艺分析和方案比较，确定需要落料、拉深、整形、冲孔、切边、冲 底孔、翻遍、压凸台等工序，属于冷冲压。本论文的难点在于确定拉深次数，通 过拉深可以拉深出圆筒形件。要完全实现工艺要求，必须尽量的将工序合并，本 ...

　　性分析及模具设计 摘要:冷冲压是常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或 塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。本论文是研究球形 门锁锁舌壳的工艺性分析及模具设计，球型门锁锁舌壳是典型的宽凸缘拉深件， 经过充分的工艺分析和

　　比较，确定需要落料、拉深、整形、冲孔、切边、冲 底孔、翻遍、压凸台等工序，属于冷冲压。本论文的难点在于确定拉深次数，通 过拉深可以拉深出圆筒形件。要完全实现工艺要求，必须尽量的将工序合并，本 设计通过采用复合冲压的方法，使得工艺得到了优化。总之，本次设计给出了落 料拉深，，切边冲孔，冲底孔，翻遍压凸台等多套模具总体设计方法和模具图。 关 键词:宽凸缘筒形件,切边冲孔，冲底孔，翻遍压凸台 I 中北大学分校毕业设计 herical shell door latch analysis of stamping process and die design Abstract: The cold stamping die is used at room temperature in the press to put pressure on the material to produce a separation or plastic deformation, and thus obtain a certain shape, size and performance of parts machining. This paper is to study the spherical shell door latch technology analysis and mold design, spherical shell door latch is a typical wide-flange drawing parts, after due process analysis and comparison program to determine the need for blanking, drawing , shaping, punching, trimming, red bottom, search through, the processes of embossing units, belonging to cold pressing. The difficulty of this thesis is to determine the number of drawing, drawing by drawing out the cylinder can be shaped part. Technical requirements to be fully realized, will be as much as possible the merger process, the design methods through the use of composite stamping, making process has been optimized. In short, this design gives the blanking, deep drawing,, cutting punch, red bottom, a search of embossing platform design methods such as multiple sets of molds and die map. Key words: wide flange cylindrical part, trimming punch, red bottom, a search of press Boss II 中北大学分校毕业设计 摘要 ................................................................ I ............................................................ 1 1(前 言 1.1冷冲压的概念、特点和应用 ..................................... 1 1(2 我国模具制造技术与工业发达国家的差距 ........................ 3 1(3 冲压现况与发展趋势 .......................................... 4 2( 拉深件的工艺性分析 .............................................. 5 2(1 分析工件的冲压工艺性 ....................................... 5 2(2拉深工序计算 ................................................ 6 3(主要工艺参数的计算 .............................................. 11 3(1确定排样，裁板方案 ......................................... 11 3(2.确定各中间工序尺寸 ......................................... 12 3(3计算各工序压力并初选压力机 ................................. 13 4( 模具设计 ...................................................... 16 4(1落料和首次拉深复合模 ....................................... 16 4(2二次拉深模设计 ............................................. 23 4(3三次拉深模具 ............................................... 25 4(4四次拉深模具 ............................................... 28 4.5整形模具 .................................................... 29 4.6冲孔切边复合模 .............................................. 31 4.7冲异形孔模具设计 ............................................ 38 4.8翻边压凸台复合模设计 ........................................ 45 结 论 ............................................................ 48 参考文献 ........................................................... 49 附 录 ............................................................ 50 III 中北大学分校毕业设计 1(前 言 1.1冷冲压的概念、特点和应用 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--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)。 在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、 先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素 冲压加工的特点:由於冷冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得 到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工 业生产中必不可少的加工方法。具体特点如下: (1)(冲压加工的生产率高，且操作方便，易于实现机械化和自动化。这是因 为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普遍压力机的行程次数为每分钟几十 次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到 一个冲件。 (2)(冲压时由模具保证了冲压件的尺寸和形状精度，且一般不破坏冲压材料 的

　　面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有 “一模一样”的特征 (3)(冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件，如小到钟表的秒针，大 到汽车纵梁，覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的硬度和刚 度均较高 (4)(冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较小，且不需要其他加热设备， 因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低 冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高(约占产品成本的10%,30%)的特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。 冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，改采用的工序也不同。根据材 1 中北大学分校毕业设计 料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。 分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限σb以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁和冲裁等。 成形工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲博鱼(中国)、拉深、翻边、旋压等。 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，在很大程度上决定著产品的质量、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 ?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。 ?弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直线(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。 ?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。 通常模具是由二类零件组成: 一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触， 2 中北大学分校毕业设计 包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等; 一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、

　　件及零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六 种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。 1(2 我国模具制造技术与工业发达国家的差距 (1)冲压模具CAD/ CAE/ CAM 技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高,应用不够广泛仅有约10 %的模具在设计中采用了CAD 技术,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走;在应用CAE 进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,在应用CAM 技术制造模具方面,由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备,只有5 %左右的模具制造设备被应用于这项工作。 (2)精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低工艺设备落后,直接影响国产模具质量的提高。由于现代工业的发展使产品更新换代加快,对模具的需求量加大。但是,我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的60 %左右,大部分模具厂的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,还不能适应国民经济发展的需要。目前,国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具(如中高档轿车的外覆盖件) 还主要依靠进口。 (3)生产冲压模具的各种条件不完备生产冲压模具的配套材料质量不够稳定,缺乏必要的试验条件和试验数据,规格品种较少,大型模具和特种模具所需的钢材及规格还有缺口。 (4)生产冲压模具的专用技术尚未成熟,大多仍还处于试验摸索阶段如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力,走向商品化。一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。 (5)模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。近5 年来,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长,已从20 世纪末的25 %,30 %提高到目前的45 %左右。但这种增长距国际先进水平(一 3 中北大学分校毕业设计 般在70 %以上,中小模具在80 %以上) 差距还很大。这是汽车模具交货期长,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。 1(3 冲压现况与发展趋势 国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，产值以每年15%左右的速度增长博鱼(中国)。2000年我国模具工业总产值已达280亿元人民币。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。 在国家产业政策的正确引导下，经过30年来的努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，并且包括信息工程和虚拟技术在 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)技术 4 中北大学分校毕业设计 2( 拉深件的工艺性分析 2(1 分析工件的冲压工艺性 (1)分析零件的冲压工艺性 该零件的示意图如图所示 d凸5，属于典型的宽凸缘拉深件。 d21.1 筒体为圆形，筒底需冲裁出异形孔。另需在筒底翻制出两个R为2.5mm的凸耳。该零件有 拉深件的凸缘形状为几何对称，在凸缘上需冲制两孔及压制四个尺寸相 同的凸台。 从零件尺寸上看，筒内直径筒件高度30.50 ，冲孔直径 及冲孔中心距，凸缘直边尺寸及筒底异形孔 尺寸8.40mm均有公差要求，且尺寸精度属IT12---IT10级冲压加工能满足其精 5 中北大学分校毕业设计 度要求。但R为1mm，r为0.2mm及高度30.50 需增加整形工序才能达到要 求，对于四个凸台，考虑到形状简单且高度较小，考虑采用局部成形工序镦压成 形。两个孔有中心距公差要求。故两孔冲裁应在一道工序中同时冲出。 综上分析该件能采用冲压方法加工。 2(2拉深工序计算 板料在拉深过程中，材料没有增减，只有发生属性变化。在变形过程中， 材料是以一定的规律转移的，所以毛坯的形状必须符合金属在变形时的流动规律， 其形状一般与拉深件周边形状相似。所以对旋转体来说，毛坯的形状无疑是一块 圆板，只要求计算它的直径即可。拉深前后，拉深件及其毛坯的重量不变，体积 不变，对于变薄拉深，材料厚度虽有变化，但其平均值与毛坯原始厚度非常接近， 故其面积基本不变. (1)计算毛坯尺寸 (1)确定修边余量 由d=21.1mm d凸=56mm 查表4-5取修边余量故 d凸 (2)初算毛坯尺寸 由表4-6提供公式有 78.38mm (3)判断能否一次拉伸成形 已知毛坯相对厚度 工件相对高度， ， 凸缘相对直径凸 由以上数据查表4-20知第一次拉深的最大相对高度 6~0.20 。由 于Hh1，故不能一次拉深成形。 dd1 6 中北大学分校毕业设计 初选首次拉深工序尺寸 (4) ?首次拉深直径d1由表4-21经多次试选初定m1=0.49， 则有 -51查的 又根据m1现从表4 则有各次的拉深直径 从上述数据来看，最后的拉深尺寸超过了工件要求的尺寸即每次的拉深变形程度分配不合理，现调整如下 校核第一次拉深相对高度是否合理 根据， d凸， ，查表4-20可知第一次拉深显然在安全范围 内故可知第一次拉深系数选择合理。 ?根据各次拉深系数及查表确定各工序圆角半径 对于圆角半径的确定有经验公式))(式中R为工件中心线 中北大学分校毕业设计 为防止因凸凹模圆角过小引起的工件残次品出现，现取R凹则 。对于凸模圆角有r凸则r凸取r凸则(0.8~1)R凹，(0.8~1)， 对应的 再由r凹(0.6~0.9)r凹()可分别计算出剩余三次的圆角半径经计算后取方 ; ; R4=2.5mm 便值有 r4=2.5mm. 故有各次拉深高度 凸) ().05 凸)() 2)d2d2 )())31.2431.24 )()) 25.3025.30 )() 2mm (2)确定工艺方案并绘制工序草图 当工序较多，不容易一下确定工艺方案时，最好先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序作各种可能的组合并排出顺序，以得出不同工艺方案。再根据各种因素，进行分析比较找出适合于具体生产条件的最佳方案。 通过上述拉深工序计算知该零件需要4道拉深工序。除此之外，另有落料、 切边、冲孔、冲底部异形孔4道冲工序以及整形、压凸台、翻边3道成 形工序。总共11道基本工序。 由于工序较多，考虑到中批量生产，因而应尽量将工序合并。但又考虑到现有的冲压设备为中小型开式压力机，故采用复合冲压为宜，将工序合并为复合模 8 中北大学分校毕业设计 冲压时，一方面应特别注意考查凸凹模壁厚的强度是否足够，另一方面也应考虑在模具结构上是否易于实现，工序合并过于集中时是否会造成模具加工上困难太 大等问题，例如若将冲底部异形孔与冲凸缘上孔复合冲裁，由于两个凹 模刃口面不在一个平面上，则造成模具制造和刃口修磨存在一定困难。再如若将整形与切边复合时，则在此复合模上必须实现先切边再整形的工作顺序，因而切边尺寸再经整形后难以保证其精度。综上所述，该件有多种工序合并方式，因此有多种工艺方案，在此不一一赘述。经多方面分析比较，拟用如下图所示工艺方案。 工序 1 工序2 9 中北大学分校毕业设计 工序 3 工序6 10 中北大学分校毕业设计 工序7 工序1--落料与首次拉深 --二次拉深 工序2 工序3--三次拉深 工序4--四次拉深 工序8 --整形(圆角半径R1mm，r0.2mm和尺寸) 工序6--冲孔 工序5 (2-)与切边 工序7--冲异形孔 工序8--翻边(两凸耳R2.5mm)与后凸台 3(主要工艺参数的计算 3(1确定排样，裁板方案 这里毛坯直径不算太小，考虑操作方便，采用单排。如下图所示 11 中北大学分校毕业设计 由表2-14(机重)查得搭边数值a=1.5;a1=1.5。 则进距 h=D+a1=78.38+1.5=79.88mm 条料宽度 板料规格查表有和两种规格。 B有?采用纵裁n1==9条，余17.58mm 对板料-a1 每条个数个余39.94mm h 每板总个数个 n总)) 板的材料利用率 于规格为的板料，同上我们有采用裁的利用率 总()() n总)() 采用横裁的利用率 由此可见采用规格板材采用纵裁可获得较高的材料利用率，故采用规格板材纵裁。 3(2.确定各中间工序尺寸 (1)前四次拉伸的工序尺寸如前陈述。 12 中北大学分校毕业设计 (2)整形工序尺寸应满足 (3)其余中间尺寸均按零件要求尺寸而定各工序尺寸详见工序草图 3(3计算各工序压力并初选压力机 冲压设备的选择直接关系到设备的合理使用，安全，产品质量，模具寿命，生产效率和成本等一系列问题。 对于中小型冲裁件，弯曲件或浅拉深件多用具有C形床身的开式曲柄压力机。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用闭式压力机。对于大型，较复杂的拉深件多采用闭式双动拉深压力机。对于形状复杂零件的大量生产，应优先考虑选用多工位自动压力机。而对落料，冲孔件的大量生产，则应选用效率高，精度高的自动高速压力机。在小批生产中尤其式大型厚板的生产，多采用液压机。校正弯曲，校平整形工序要求压力机有较大的刚度，以便或得较高的虫牙件尺寸精度。 对曲柄压力机所要考虑到的重要参数是:1.压力机的许用负荷;2.完成各工序所需要的压力;3.行程和行程次数;4.最大装模高度;5.压力机的台面尺寸应大于冲模的平面尺寸，并留有固定模具的余地，台面上的漏孔应与所要进行的工艺相适合;6.压力机精度 ?落料拉深工序 落料力按以下公式计算 (N) p落料 式中材料的抗剪强度由表7-13查得 落料的卸料力为 p卸卸p落料(N) 式中k卸取0.05，此数据由表2-38查得 拉深力按表4-74所推荐公式p拉深故可得拉深力有 p拉深(N) 其中 ，按表7-13(机重)查得k3由表(机重)查得，取k 中北大学分校毕业设计 压边力为表4-71所推荐的公式计算 Q压边力 凹)]q 式中，查表查得. 则这一工序的最大总压力，在离下死点21mm稍后些就需达到 P总落卸拉深压查表2-2选用25 吨压力机 ? 二次拉深工序(按图工序2) 则拉深力 其中R2=0.75.由表4-76查得为材料的抗拉强度 压边力按表4-71所提供公式有 凹 总压力P+Q=28177+76=28253N 考虑冲压车间小型工段的压力机种类且便于对压力机的方便操作和维护，故仍 采用HA23-16吨压力机。 ? 三次拉深工序 则拉深力 压边力 4 ? 第四次拉深工序 拉深力 凹3)2]q 压边力 14 中北大学分校毕业设计 凹 4 则总压力为 选用压力机考虑采用16吨压力机。 ? 整形工序 整形力 P整 4 ? 冲孔、切边工序 冲孔力 P冲查表机重 推件力 推推P冲 其k推查表2-38(机重)得k推=0.055 切边力 P切 () 则总的压力 P总冲推切 综合考虑此工艺过程选用16吨压力机JA23-16。 ? 落料冲裁工序 冲裁力 15 中北大学分校毕业设计 P冲 P推推P冲 (此处设凹模直筒高度，则 )t 故总得冲裁力有P总推冲 综合考虑选用压力机JA23-16。 ? 翻边工序 ?翻边力按下式计算 P翻(c可取0.5~0.8，此处取) () ?顶件力取翻边力的10%. 则Q顶=0.1×4810=481N ?起伏成形的压力 P起Fkt2=400×4×5×3.3×12=26400 总翻顶 综合考虑选用JA23-16压力机。 在实际选用设备时，尚需考虑模具空间大小，工艺

　　经济型，设备维护保障 等多方面因素，再作合理安排。 4( 模具设计 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因素选定冲模的类型及结构形式。 4(1落料和首次拉深复合模 (1)模具和首次拉深复合模 只有当拉深件高度较高时，才有可能采用落料、拉深复合模，因为浅拉深件采用复合模，落料凸模(兼拉深凹模)的壁厚过薄，强度不足。此处凸凹模壁厚 16 中北大学分校毕业设计 能够保证强度，故采用复合模是合理的。 2 落料、拉深复合模常采用附图所示的典型结构即落料采用正装式，拉深采用倒装式。 落料，拉深复合模常采用附图所示的典型结构，即落料采用正装式，拉伸采用倒装式。模座下的缓冲器兼做压边与顶件装置。另设弹性卸料装置和刚性推荐装置。该结构的有点是操作方便，初见畅通无阻，生产率高。缺点是弹性卸料装置使模具结构较复杂与庞大，特别是拉深深度大料厚，卸料力大的情况，需要较多?较长的弹簧，是模具的结构过分的庞大。对于此处拉深由于拉伸的深度不打材料也不厚，因此采用弹性卸料合适。 考虑到装模方便，模具采用后侧布置的导柱套模架。 (2)弹性元件的设计计算 为得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料式卸料结构，使条料在落料拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下。从而改善了毛坯的稳定性避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。 ?上卸料采用橡胶作为弹性元件 橡胶的自由高度可用公式 H自由(3.5~4)S工作获得。?式中H自由??橡胶 (4~6mm)的自由高度，S工作??工作行程与模具修磨量或调整量之和，其值等于 (4~6mm)卸料版或者推件块?压边圈等工作行程与修磨量或调整量之和再加1。 此处S工作=21+1+2=24mm 则H自由=(3.5~4)×28=89~96mm 由式1-5(机实)计算橡胶的装配高度 H2=(0.85~0.9)H自由=71.4~86.4mm 取H2=72mm. 则橡胶的断面面积，在模具装配时，按模具空间大小确定。 ?下顶块压边采用橡胶作为弹性元件，按式1-4(机实) 计算橡胶的自由高度:H自由=(3.5~4)S工作 S工作=(21+2)=23mm 则H自由=(3.5~4)×27=80.5~92mm 则橡胶的装配高度有H2=(0.85~0.9)H自由=68~83mm 此处取H2=70mm 橡胶的断面面积，在模具装配时，按模具空间大小确定。 (3)模具主要工作不分尺寸计算和公差计算 17 中北大学分校毕业设计 落料刃口尺寸计算(落料凸凹模如图所示) 拉深前的毛坯未注尺寸公差的极限，故取落料件的尺寸公差为 由表2-32(机重)的公式计算 凹D凹()0 () 0 式中x=0.5由表2-31(机重) 由表2-29(机重) 查得，同时查表2-29有凸=-0.020 -23(机重)得 zmin=0.100 zmax=0.140 又查表2 由于凸凹,故采用凸模与凹模配合加工方法 现查得数据 zmin=0.100 zmax=0.140 及磨损系数x=0.5 - 则D凸的计算如下 0D凸()凸 0() D凹按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.100~.0140mm. 其工作结构尺寸如装配图所示 拉深模部分: 首次拉深件未注公差尺寸的极限偏差，考虑并标注内形尺寸，故拉深件的尺 寸公差为。 由表4-65的公式进行计算(机重) 18 中北大学分校毕业设计 000d凸()()凸-0.04mm 式中d为拉深件 式中，z由表4-65(机重)查取，取z=1.2t=1.2mm 凹由表4-66(机重)查得凹=+0.07 模具其他零件的结构尺寸计算及确定 ?凸模 凸模的工作部分长度L应大于工件高度+修磨量(取10mm) 故取凸模的工作 部分长度 凸模应钻有出气孔，以使卸件容易。 查表4-67知该出气孔尺寸应为，凸模固定板并无具体数据可查，依据经验取20mm。则凸模高度应至少满足60mm，现取凸模高度为62mm。 模具的具体尺寸和结构如图所示: 19 中北大学分校毕业设计 ?凸凹模 由图4-9知凸凹模高度=装配橡胶高度+凹模固定板高度(取20mm)=72+20=92mm。凸凹模 其中H=k6. 查表k=0.22 ;b=78.38. 得c=26~34.48.又 故取c=30mm 则落料凹模直径D=30×2+78.38=138 模具的具体尺寸及结构如图所示 (4)模架的作用 考虑到装模方便，模具采用后侧布置的后侧滑动导柱模的结构形式，初略估算模具的闭合角度为下模座+上模座高度+凸凹模高+凹模高+材料厚度t-(凹模与凸模的刃面高度差+拉深件高度)，初略取下模座高度55，上模座高度40，则闭合高度有5+40+92+62.5+1-(1+21)=227.5mm 凹模的外部尺寸为138mm，故凹模周界应大于138mm，取L=170mm。查表8-15(机重)，选取B=170mm，L=170mm,最大闭合高度Hmax=255，Hmin=210mm，上模座尺寸170×170×45，下模座170×170×55，导柱28×200，导套28×110×43故模具的闭合高度为55+45+92+62.5+1-(1+21)=232.5 (5)模具的闭合高度与压力机校核 模具的闭合高度由以上计算知H模=232.5mm 根据初选设备JA23-25，该压力机的最大闭合高度为250mm，最小闭合高度 180mm。显然模具闭合高度满足模。 经校核，有工艺计算力图完全落在压力机许用负荷图的安全区内如图校核做功，对于落料变形功 20 中北大学分校毕业设计 拉深变形功 对于JA23-25压力机Sg=6mm，Fg=250kN 压力机做功能力由《材料成型设备》2-13提供公式 A1=0.7Fgh=0.7×250×6.3=1103J 显然JA23-25压力机做功能力符合要求，设备选择正确。在深拉深时，最大拉深力?(0.5~0.6)压力机公称压力。 又知拉深时滑块行程需大于2倍拉深件高度，JA23-25滑块行程为80mm大于工件2倍的高度要求。 (6)上模座的卸料螺钉沉孔深度h2 卸料板行程+螺钉头高=21+8=29mm，取h2=32mm(留3mm的安全空隙，若凸凹模修磨量超过2.6mm时，尚需相应加深卸料孔沉孔深度)。 (7)卸料螺钉长度l1 l1=(92+0.4-12)+(45-32)=95mm 式中12为卸料板厚度，45为上模座厚度，32为卸料螺钉沉孔深度，0.4为b(卸料板超出凸凹模刃口的距离以保证卸料) (8)打杆长度 l2,模柄总长+凸凹模高-推件块厚=70+45+92-40=167;取l2=170mm。 至此模具结构的主要尺寸计算结束，其余零件依据经验或查询国家标准。 21 中北大学分校毕业设计 22 中北大学分校毕业设计 4(2二次拉深模设计 1)模具结构的形式和选择 ( 二次拉深模依旧采用典型倒装式拉伸模，该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高。 (2)出件机构的选择 依据模具总体结构，模具的出件装置选用下模座，弹顶器顶出装置，由橡皮驱动。 (3)模具主要工作部分尺寸计算 因二次拉深精度要求不严格，故按IT14标注公差，故有工件的尺寸有 则圆凸模的尺寸按照表4-65(机重)公式有: d凸()凸 () 为工件最大值与最小值之差，凸查表4-66(机 式中d为工件内径d=39.05， 重)凸=0.04。 凹 D凹()0 () 23 中北大学分校毕业设计 式中d为工件内径，d=39.05。为工件最大值与最小值之差，凹=0.07，z为单边间隙，查表4-64，z=1.2t=1.2mm。 凸凹模圆角在前面已经有过计算，R凸=4mm;R凹=5mm (4)模具其他尺寸的确定 ?压边圈尺寸确定 由于压边圈在工作时起到定位兼压边的作用，故压边圈凸起部分h=31mm，底部厚度取10mm，故压边圈高度为31mm。 ?凹模、凸模的其他尺寸 凹模的高度应满足大于工件拉深高度25mm，加上推件块厚度20mm的和，故确定凹模厚度确定为50mm，凸模的工作部分长度应满足大于压边圈31mm和工 件拉深高度25mm，故取凸模工作部分长度为65mm，则凸模高度为凸模工作部分长度65mm与凸模固定板20mm之和，故凸模高度为85mm。考虑到取料的方便性，应在凸模上钻有出气孔，查表4-67知该出气孔尺寸应为。 工作的定位由压边圈上凸圆部分提供。 (5)模架的选用 考虑到装模方便，模具采用后侧布置的后侧滑动导柱模的结构形式，初略估算模具的闭合高度为上模座+下模座高度+凹模高度+凸模高度+材料厚度-工件高度，初略取下模座40，上模座取35，则闭合高度有40+30+50+65+1-25=161mm。 凹模的外部尺寸为100mm，故凹模周界应大于100mm，取L=140mm，查表8-15选取B=140mm，L=170mm，最大闭合高度Hmax=170mm，Hmin=140mm，上模座尺寸140 ×140×35，下模座尺寸140×140×40，导柱25×130，导套25×85×33，显然模具闭合高度为161mm。 (6)模具闭合高度及压力机校核 模具的闭合高度为161mm，根据初选设备JA23-16压力机，该压力机最大闭合高度220mm，最小闭合高度161mm，显然不满足模，故应适当增加垫板，则增加厚度为15mm的垫板，则有模具闭合高度为161+15=176mm，满足。 又知拉深时滑块行程需大于2倍拉深件高度，JA23-16滑块行程70mm，大于2倍的工件高度，故符合要求。 压力机所能提供压力是工件拉深力的5倍多，故显然满足力的要求。 到此二次拉深模具基本计算结束。 24 中北大学分校毕业设计 附二次拉深模零件 4(3三次拉深模具 (1)模具的结构形式和出件结构形式同二次拉深模具的结构基本相同，此处不再赘述。 (2)模具主要工作部分尺寸计算 三次拉伸同样不对精度有过高要求，依旧按照IT14标注公差，故工件的 25 中北大学分校毕业设计 尺寸公差为25.300mm。 圆凸模的尺寸按照表4-65提供的公式有 0d凸()凸 -0.04mm 式中d为工件26 中北大学分校毕业设计 Hmax=190;Hmin=160.满足要求故上模座有140×100×35;下模座有 140×100×45，导柱规格22×150导套22×80×33. (5)压力机校核 模具的闭合高度为45+35+84+20=184mm 初次选用JA23-25，该压力机最大封闭高度250mm，最小闭合高度为180mm。 模具闭合高度显然不能满足模，故改选JA23-16，该压力 机最大封闭高度220mm，最小闭合高度160mm。模具闭合高度满足 模，故认为JA23-16是合适的。 附:三次拉伸模具零件表 27 中北大学分校毕业设计 4(4四次拉深模具 (1)模具结构形式同二、三次拉深相同 (2)模具主要工作部分尺寸计算 四次拉深对工件的精度要求d=20.10 则圆凸模的尺寸按照表4-65(机重)公式有: 0d凸()凸 () 式中d为工件的内径， 为工件最大值与最小值之差. 凸查表4-66(机重)凸 圆凹模的尺寸按表4-65(机重)听过公式有: 凹D凹()0 () 0 式中d为工件的内径 为工件最大值与最小值之差. 凹查表4-66(机重)凹=0.07mm z为单边间隙，查表4-64 z=(1~1.05)t 此处取z=1t=1×1=1mm 压边圈尺寸确定: 压边圈尺寸形成如图4-25所示: 压边圈底座厚度选择9mm，底座上部凸圆高度应保持与上一次拉深高度相同，故凸圆高度为29.凸圆与底座结合处圆角R=3mm，凸圆与凸模配合，故凸圆内孔 直径为 ，凸圆外径为。 (3)模架的选用 此模架依旧采用后侧布置的导柱套模架。 28 中北大学分校毕业设计 模具的闭合高度为凸模高度+上下模座高度+推件块高度。 大致有40+35+91+20=186mm 查表8-15选用规格为L=170mm,B=100mm。 最大闭合高度190mm，最小闭合高度160mm，此时上模座规格170×100×35，下模座规格170×100×40，导柱规格，导套规格。 (4)压力机的校核 模具闭合高度40+35+91+20=186mm，初次选用JA23-16，该压力机最大封闭高度220mm，最小闭合高度160mm。模具闭合高度满足模。故认为JA23-16是合适的。 4.5整形模具 (1)模具结构形式的选择 模具采用同拉深模具相似的结构类型，即采用倒装式模座下的缘冲器兼做压边与顶件装置，该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高。 (2)模具主要工作不分尺寸计算和公差计算 0d凸()凸 () 式中d为工件内径d=20.1mm; 为工件最大值与最小值之差 凸查表4-66(机重)凸=0.04 圆凸模尺寸按照表4-65(机重)公式有: 29 中北大学分校毕业设计 凹D凹()0 () 0 式中d为工件内径d=20.1mm; 为工件最大值与最小值之差; 凹查表4-66(机重)凹=0.07mm; z为单边间隙，查表4-64 z=(1~1.05)t; 此处取z=1t=1×1=1mm 凸模高度确定: 凸模高度=固定板厚度+压边圈高度+工件高度 =20+10+30.5 =60.5 式中固定板厚度按照经验取20mm，压边圈高度取10mm。 凹模高度确定 凹模高度=工件高度+推件块厚度 =30.5+15 =45mm 式中推件块依据经验取15mm。 (3)模架的选用 考虑到装模方便，模具采用后侧布置的后侧滑动导柱模的结构型，初略估计模具的闭合高度为上模座+下模座+凸模高+凹模高+垫板厚度+材料厚度-(凹模与凸模的刃口高度差+拉深件高度)初略取下模35+40+60.5+45+3+1-(1+30.5)+12=165mm。 凹模的外部尺寸选择为85mm，故凹模周界应大于85mm，取L，B均为120，查表8-15(机重)选取B=120mm,L=120mm,最大闭合高度170mm，最小闭合高度140mm，上模座规格120×120×35，下模座规格120×120×45，导柱22×130，导套22×80×28。 故模具的闭合高度有35+45+60.5+45+3+1-(1+30.5)+12=170mm (4)模具压力机校核 由于模具的闭合高度较小，无法满足模。故选用JA23-25 30 中北大学分校毕业设计 选用合适。 4.6冲孔切边复合模 (1)模具结构形式选择的确定 考虑工件取料的方便性故采用装配图所示，切边冲孔复合模结构。其中冲孔采用正装式，切截采用倒装式。 (2)确定压力中心 该工件呈几何对称分布，压力中心在该零件的几何中心。 (3)模具主要工作部分尺寸计算及确定 ?冲孔凸模部分 查表2-23得间隙值zmin=0.100，znax=0.140。对冲孔，采用凸凹模分开的 加工方法。故凸模刃口部分尺寸计算如下: -29得凸凹模制造公差凸=-0.02mm，凹=+0.02mm。 查表2 校核:zmax-zmin=0.04mm， 凸凹。 满足zmax-凸凹的条件，即可采用凸凹模分开的加工方法。 故按表2-28提供公式有 0d凸()凸 () 式中磨损系数x由表2-31查得x=0.75。 ?凸凹模部分及切边凹模尺寸 上面已经计算出冲孔的d凸尺寸，那么相对应的d凹尺寸计算如下: 凹d凹()0 () 0 式中x查表2-31得x=0.75。 凸凹模中切边凸模部分尺寸计算如下: 同样查表2-23得间隙值zmin=0.100，zmax=0.140，因其工件为非标准工件，故采用配合加工法。由于工件未标注尺寸公差，故按IT14标准标注公差，故圆弧 0.1处尺寸，两边宽为 。 31 中北大学分校毕业设计 D凹(圆弧() ()0 先计算切料凹模: 凹(直线。 由于切边凹模与凸凹模采用配合加工法获得，故D凸(圆弧)的基本尺寸为55.63mm，具体按凸模尺寸配置。其双面间隙为0.100~0.140mm，D凸(直线mm，具体按D凹(直线)冲裁力的计算 冲裁力的具体计算在初选压力机已经有过计算，此处不再赘述。 P冲=20103N;P切=40074N;P总=69027N (5)凹模，凸模的具体设计 ?冲孔凸模 冲此孔属小属孔，为增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应做成逐渐 增大的多级式。 凸模的长度在复合模结构中可知凸模长度应满足工件高,凸模长度,工件高+固定板厚，故初定凸模高度为50mm，工件部分长度为25mm，凸模其他部分尺寸依据经验或标准确定，具体尺寸如图所示: 32 中北大学分校毕业设计 凸模强度校核: a.压应力校核 (压)1000 即所冲孔最小直径应大于1.2mm，此冲孔为满足强度需求。 式中为材料的抗剪强度，查表7-压为凸模材料的许用压应力压取1000MPa。 b.弯曲应力校核 d28.0752 式中P为冲裁力(N)，d为凸模的最小直径为8.075mm。 Lmax(允许凸模最大自由长度)大于实际设计凸模自由长度(25mm) 33 中北大学分校毕业设计 故弯曲应力满足要求。 c.凸模垫板承压计算 圆形凸模承压受面的压应力压按下式计算 压 44 式中P为冲裁力，D为凸模承压面直径 凸模承受面材料选择ZG45，许用压应力为110~150MPa，故满足要求。 ?凸凹模 依据经验取凸凹模厚度25mm而冲孔凹模孔型选用表2-39所列1类孔型，该型孔特点刃边强度好，孔口尺寸不随刃磨增大而增大。 8.2凸凹模的最小壁厚为56-(42.013+)=9.887mm，大于表2-43所要求的最2 小壁厚(2.7mm)，故最小壁厚满足要求。 又2个孔有相对位置要求，凸凹模上两个孔中心的公差应比零件图 所标精度高3~4级，故依据IT6精度要求两孔中心距尺寸公差为。 凸凹模其他尺寸及技术要求按照经验或标准如图所示: 34 中北大学分校毕业设计 凸凹模固定方式如图。 ?切边凹模 -40得c=30，H=22;但从装配图可以看出凹模高度应大于冲 凹模厚度H查表2 孔凸模的自由长度(25mm)，故取H=30mm，H增大应适度增大壁厚，取c=35mm。 故切边凹模外围尺寸35×2+55.63?126mm 切边凹模的其他尺寸及技术要求见图: 35 中北大学分校毕业设计 (6)定位装置及顶料装置 为保证工件的确定位置，本工序采用中型孔用定位销定位。顶料装置则采用弹压卸料板卸料，具体结构见装配图。 (7)冲模闭合高度初算 模具总体结构如图4-29所示，上模座厚度取35mm，下模座厚度取40mm，垫板厚度取22mm，凸模进入凹模深度为2mm，凸模高度50mm，凸凹模高度25mm。 故初算闭合高度为35+40+22+2+50+25=174mm (8)选择模架及模具闭合高度确定 切边凹模的外围尺寸为126mm，故凹模周界应选择，查表8-15选择，凹模周界为B=170mm，L=170mm，上模座为170×170×40，下模座为170×170 36 中北大学分校毕业设计 ×45，导柱28×150，导套28×100×38。 (9)模具压力机校核 故模具闭合高度为40+45+22+22+2+50+25=184mm。 在最初选择压力机时，我们选择JA23-16压力机。该压力机最大闭合高度220mm，最小闭合高度160mm，满足模，故此时JA23-46合适。 至此切边冲孔复合模的基本计算结束，下附切边冲孔复合模零件表。 37 中北大学分校毕业设计 4.7冲异形孔模具设计 (1)模具结构形式选择确定 考虑到工件工艺性及操作方便等因素采用正装冲孔的形式，具体结构见其装配图。 (2)确定压力中心 由于工件呈几何对称分布，所以压力中心在工件的几何中心。 (3)模具主要工作部分尺寸计算及确定 ?凸模部分 查表2-33得间隙值zmin=0.100;zmin=0.140，因为所冲孔较为复杂，故采用凸凹模分开的加工方法，故凸模刃口部分尺寸计算如下: 查表2-29得凸凹模制造公差凸=-0.02mm;凹=+0.02mm。由于工件未要求尺寸公差，故按IT14标准标注公差，故R2.5的尺寸为R=2.50 ，R3部分 ，工件最大外径，工件横切宽度，工件整体宽度 。 如图分别把各个尺寸标注顺序， 38 中北大学分校毕业设计 则有: D凸( () 式中x为磨损系数，查表2-31得x=1.5。 () 0D凸 () 0D凸() () 0D凸() 0D凸() () 39 中北大学分校毕业设计 由于凹模与凸模采用配合加工法获得，故D凹按照D凸的基本尺寸配置，其 双面间隙为0.100~0.140mm。 (4)冲裁力计算 查看初选压力机时的计算有P冲，P推，P总。 (5)凸凹模的其他具体设计 模具的具体结构如图所示: 40 中北大学分校毕业设计 工件图 如上图 凸模高度:对于凸模的高度应大致满足: 凸模高度=工件深+卸料板+凸模固定板+(1~2)=30.5+12+20+2=64.5mm 41 中北大学分校毕业设计 故取凸模高度为70(留5~6mm的修磨余量)对于凸模的固定部分应做成圆柱 形(或方形)。具体结构及尺寸见下图: 凹模: ?凹模孔口型式，查表2-39，比较各类型孔型特点选择序号1所示类型孔型。 ?凹模厚度，查表2-40得c=3，H=22。又综合考虑凹模固定方式等因素，最终确定凹模高度为22。外围尺寸取。 凹模的孔口尺寸依据凸模配合制造，故凹模的具体结构和尺寸如下图所示。 42 中北大学分校毕业设计 (6)定位装置及顶料装置 根据工件的形状特点，选用圆柱头式定位。卸料则采用卸料板卸料，具体结构见4-33。 (7)冲模闭合高度初算 模具总体结构如图4-33所示，模具闭合高度=上模座+下模座+凹模+凸模+垫板厚度。凸模相对于凹模切入的高度取2mm。 则模具闭合高度初定为H=40+50+22+70+12-1=193mm (8)选择模架，并确定模具闭合高 43 中北大学分校毕业设计 落料凹模的外围尺寸为92而凸模固定板选定，则模架凹模周界 。查表8-15选取B=170mm，L=170mm，上模座170×170×45，下模 座170×170×55，导柱28×180，导套28×110×43。 故模具的确定闭合高度H=45+55+22+70+12-1=203mm (9)模具压力机校核 在最初选择压力机时，我们选择了JA23-16压力机。该压力机最大闭合高度为220mm，最小闭合高度160mm，满足模，故此时JA23-16合适。 至此冲异形孔模的基本计算结束，下附该模具的零件表: 44 中北大学分校毕业设计 4.8翻边压凸台复合模设计 (1)模具结构形式选择确定 翻边模采用倒装结构，使用带圆角的凸模翻边，对于四个凸台采用局部成形工序镦压形成，采用导正柱和定位销进行定位，选用后侧滑动导向模架。 (2)确定压力中心 该工件呈几何对称分布，故压力中心在该工件的几何中心处。 (3)计算翻边条数 d 为预制孔直径，D为翻边直径) D 翻边系数: 查表5-2得知低碳钢极限翻边因数0.60，小于k所以零件能够一次翻边成形。 (4)翻边力计算及压凸台力的确定 N。 在初选压力机时已经有过计算P翻，Q顶，P压 (5)模具主要工作部分尺寸计算及确定 ?翻边凸模部分 凸模成圆弧部分的尺寸应和工件的内径成配合的关系，故凸模直径按照拉深 45 中北大学分校毕业设计 D凸(圆弧()凸 模计算方法: () 考虑到减小翻边力，同时方便卸料，凸模的宽度选定为7mm，D宽。 ?凸凹模部分 凹 凸凹模的圆弧部分尺寸为D凸凹() 凸凹模压凸台部分4个凸台的中心有相对位置要求，因对其无较高的精度要求，故有在凸凹模上4个凸台孔的相应位置如零件图，凸凹模上两个的孔的相对位置要求同工件精度应保持相同，即:。其他部分尺寸确定见零件图。 压凸台凸模应固定在卸料板上，其具体结构见其装配图，具体尺寸见其零件图。 (6)初算模具闭合高度 翻边凸模高度选定为65，凹模高度为58，故模具的初略闭合高度为上模座+下模座+凹模高度+卸料板厚度+垫板厚度+t=40+50+58+20+22+1=191mm。 选择模架并确定模具闭合高度 模具凸凹模的外围尺寸为71，凸凹模固定板尺寸选，则凹模周界应选择，查表8-15，选择B=170mm，L=170mm。上模座为170×170×40， ，导套28×100×38。 下模座170×170×45，导柱28×150 故模具最终确定的闭合高度为40+45+58+20+22+1=186mm。 (7)压力机校核 初选压力机时我们选择JA23-16压力机，该压力机最大闭合高度220mm，最小闭合高度160mm，满足模，故选择JA23-16合适。 46 中北大学分校毕业设计 47 中北大学分校毕业设计 结 论 毕业设计是大学学习的最后一个环节，也是对四年中所学知识的一个汇总和概括，更是培养大学生工程实践思维的必要手段。 通过这次毕业设计，我感受颇多，同时受益很深。作为工程技术人员，做一项设计并不是一项简单的任务，在设计中既要统筹全局，具有全局观念，又要严谨认真，把握每一个细节，做到每一个设计环节有理有据。我通过对拖拉机后连接板的冲压工艺分析及模具设计，使之前所学相关课程的知识(主要是《冷冲模设计》)得到巩固，并通过查阅大量参考文献，提高了自身查阅资料的能力，在不断发现问题和解决问题的过程中，提高了自己解决模具设计中相关问题的能力。 即将毕业的我，在以后的学习和工作中难免会遇到一些问题或麻烦，这就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决这些问题。随着科学技术的高度发达，那些质量优、性能好博鱼(中国)、效率高、能耗低、价格低廉的产品必将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行模具设计能力的培养;善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力;培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，设计制造出更好的模具。 通过此次的毕业设计使我更加明白:不论做什么事情都要认认真真,一丝不苟，在平时不断积累,才能逐步走向成功。由于水平有限，设计中难免存在一些疏漏和错误，请老师批评指正。 48 中北大学分校毕业设计 参考文献 [1] 丁松聚，冷冲模设计.北京:机械工业出版社，2001. [2] 冯炳尧等，模具设计与制造简明手册.上海:上海科学技术出版社，1985. [3] 王孝培，冲压设计资料.北京:机械工业出版社，1983. [4] 郑可煌,实用冲压模具设计手册(北京:宇航出版社，1990. [5] 肖景荣,姜奎华, 冲压工艺学[M].北京: 机械工业出版社,1988. [6] 姜奎华,冲压工艺与模具设计(北京:机械工业出版社，1998. [7] 李天佑,冲压图册(北京:机械工业出版社. [8] 王芳，冷冲压模具设计指导(北京:机械工业出版社，1998. [9] 刘心治, 冷冲压工艺及模具设计. 重庆: 重庆大学出版社,1995. [10] 吴诗敦主编. 冲压工艺学. 西安: 西北工业大学出版社,1999 [11] 王同海等编著.实用冲压设计技术. 北京:机械工业出版社，1995. [12]Charlesw.beardsley,mechanicalengineering,ASME,1994;engneJ.Hall,Thelangua ge, of mechanical Engineer in english,regents publishing company,inc,1977. [13] American Machinist ,May 1990 [14] Willian L.Brogan ,Modern control Theory,Prentice-Hall,inc. 1985. 49 中北大学分校毕业设计 致 谢 经过为期几个月的辛苦努力，我终于的完成了毕业设计的任务，完成了学 生期间的最后一份答卷。 在这次设计中，我得到了我的指导老师原涛副教授的悉心指导，同时也得到了周围一些同学的帮助。在工艺方案的确定，冲压模具的设计以及一些标准件的选择上，原老师都给我提供了很多帮助，并帮助我解答了一些疑惑，指正了设计中的一些错误。同时，通过和周围同学进行相关问题的讨论，启发了自己的思路，是自己学到了很多东西。在此一并表达我最诚挚的谢意。 附 录 50

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