盖板的模具图形及加工制造.docx
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盖板的模具图形及加工制造
摘要
本次模具设计是“盖板”的模具图形及加工制造的过程，其设计思路是根据多个模具加工事例生产事例总结出来。
设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。
其开始是从零件的材料选择。
通过对零件的认识可知，该零件所用的材料是Q235-A，生产批量为大批量生产，再经过方案比较，故选择复合冲裁作为该副模具工艺生产方案即比较加工又便于经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料出件方式导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。
其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具、一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。
这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。
关键词：
冲压、弯板、弯曲
前言
模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。
在汽车、电视、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%～80%的零件都要依靠模具成型，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度的要求越来越高，结构要求也越来越复杂。
用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。
模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。
目前，国内外模具工业发展很快，其产值已超过机床工业的产值。
我国模具工业作为一个独立的、新型的工业，正处于飞速反展阶段，已成为国民经济的基础工业之一，其发展前景十分广阔。
据预测，未来我国将成为世界的制造中心，更加给模具工业带来前所未有的发展机遇和空间。
1冲压工件的工艺分析
工件名称：
盖板
生产批量：
大批量
材料：
Q235-A，厚度t=3mm
（详情见零件图）
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。
在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。
良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
该工件形状简单，零件外形尺寸较小，精度要求不高，有利于零件的加工，考虑到零件大批量的生产。
为保证的经济安全生产，采用以下工艺方案。
零件展开料通过单工序简单模利用条料手工艺完成，弯曲通过弯曲模来完成，从而保证加工的安全性。
2冲裁工艺方案的确定
一般对于这样的工件，通常采用落料，冲孔，再弯曲的加工方法。
由于该工件的生产批量较大，如果把三道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量、节约能源、降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。
将三道工序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：
①先落料然后进行弯曲。
采用方案①加工工件，不易保证长度尺寸
的精度，降低模具寿命。
经分析，使用方案②较好。
对于弯曲的回弹，可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。
该冲压工件的形状为简单且对称，弯曲部分有R=1.5mm的圆角过渡尺寸精度要求不高，材料为Q-235A钢其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，根据表2.1知复合摸的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。
表2.1
料厚t
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.75
最小壁厚m
1.4
1.6
1.8
2.0
2.3
2.5
2.7
3.2
3.8
4.0
最小直径D
15
18
21
料厚t
2.0
2.1
2.5
2.75
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
最小壁厚m
4.9
5.0
5.8
6.3
6.7
7.8
8.5
9.3
10.0
12.0
最小直径D
21
25
28
32
35
40
45
5模具主要零件及结构设计
5.1卸料零件的计算
卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。
通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。
卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置﹑弹性卸料装置和废料切刀三种。
固定卸料装置：
固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。
出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。
我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。
综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为2.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料，又因为是复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
采用弹性卸料装置。
所选弹簧的最大工作负荷
使
来选择弹簧。
式中
——弹簧的预压力（N）；
——卸料力或推件力、压边力（N）；
n——弹簧根数。
式中
——弹簧允许的最大压缩量（
）
——弹簧需要的总压缩量（
）
——弹簧的预压缩量（
）
——卸料板或推件块、压边圈的工作行程（
）
——模具的修磨量或调整量（
）一般取
下卸料装置用9根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：
根据预压力
和模具结构尺寸，由表可选序号62～67的弹簧，其
。
表5.1
弹簧序号
H
62
50
36.1
13.9
7
29
63
70
49.3
20.7
11
33
64
90
62.5
27.5
14
36
65
110
75.6
34.4
18
40
66
140
95.4
44.6
22
44
67
170
115.2
54.8
30
52
其中
查表选66号弹簧，
外径:
钢丝直径:
自由状态下高度:
弹簧的装配高度：
下卸料板厚度取20mm根据结构选用
标准模板
上卸料装置选取2个38号弹簧
外径：
钢丝直径：
自由状态下高度
装配高度
5.2凸、凹模结构设计
凸、凹模的最小壁厚为
。
凸、凹模的壁厚有足够的强度。
根据下卸料装置和下卸料板的厚度及模具结构，选取凸凹模的高度为
。
6模具总装图
由于模具是落料弯曲复合模，因此落料凸模有一部分为弯曲模。
考虑到弯曲成形要滞后与落料而且必须保证
的尺寸精度，为此设计了一个活动凸模块和滚轮块结构活动凸模块19下面需安装复位弹簧，凸模块下表面与滑块20上表面设计成约
的斜面，便于抽动和复位。
转动板17的设计是根据上模的行程，计算出恰好在拉动滑块脱离活动凸模块的时候开始压弯工序。
当滚轮18离开转动板的上缘时，时使转动板带动滑块恰好回复到初始位置。
复合模的动作过程是：
当上模下行完成落料后，安装在落料凹外侧的滚轮接触转动板，抽动滑块脱离活动凸模块，使上模继续下行时，不阻碍活动凸模块向下运动，弯曲凹模16接触材料并完成弯曲工序。
上模回升时，零件由上模中设置的打料杆13打出。
在回程过程中，滚动接触转动板，推动滑块20复原，为再次冲压作好准备。
此模具结构紧凑，装、拆、修磨方便，操作简便，安全可靠，生产效率比传统模具生产提高两倍以上。
7模具材料的选用及其他零部件的设计
7.1模具材料的选择
利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。
是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。
而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。
冷冲模材料应具有的性能：
冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。
冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。
模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。
因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。
1.应具有较高的变形抗力：
主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。
其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。
工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。
2.应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。
其基体中碳含量越高冲击韧性越高。
故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。
3.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：
对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。
4.应具有较好的冷、热加工工艺性：
钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。
7.2定位方式的选择
定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。
定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。
定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。
因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。
而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测定。
7.3模具材料的选用
冷冲模用钢应具有的力学性能：
a、应具有较高的变形抗力；
b、应具有较高的断裂抗力；
c、应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能；
d、应具有较高的冷热加工工艺性。
冷冲模零件材料选用原则：
a、要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料；
b、要针对模具失效形式选用钢材；
c、要根据制品的批量大小，以最低成本的选材原则选材；
d、要根据冲模零件的作用选择材料；
e、要根据冲模精度程度选择钢材；
综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表7.1和表7.2可选择GrWMn为冷冲模工作零件所用的钢材。
表7.1冷冲模工作零件材料的选用
零件名称
使用条件
选用材料
凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模镶块，连续模，侧刃凸模
形状简单，冲裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生产的冲裁
T8、T8A、T10、T10A
冲裁件厚度t小于等于3mm，形状复杂，或冲裁厚度t大于3mm的中小批量冲裁
Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV
要求批量较大，使用寿命较长的冲裁模
W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20
需要加热冲裁模
3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV
选择说明：
在选择冲裁凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点，量材而用。
如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。
性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。
对于大、中型冲裁模，其材料成本与模具总成本10%~18%左右，故应选用变形小、耐磨性高的合金工具钢较适宜。
表7.2冷冲模辅助材料的选用
零件名称
选用材料
热处理
硬度HRC
上模座、下模座
HT20~40HT25~47、ZG25、ZG35A3、A5
模柄
A3、A5
凸模固定板、凸、凹模固定板
A3、A5
侧面导板
45
淬火
43~48
导柱
20
渗碳0.8~1
58~62
导套
20
淬火
58~60
导正销、定位销
T7、T8
淬火
52~56
挡料销、挡料板
45
淬火
45~48
垫板、定位板
45、T7A
淬火
43~48
螺母、垫圈
A3
固定螺栓、螺钉
A3、45
销钉
45
淬火
45~48
顶杆、推杆
45
淬火
43~48
7.4模具辅助零件的材料选用及热处理
模具辅助零件的材料选用及热处理，见表7.3
表7.3模具辅助零件的材料选用及热处理
零件名称
选用材料
热处理
硬度HRC
上模座、下模座
HT20~40HT25~47、ZG25、ZG35A3、A5
模柄
A3、A5
凸模固定板、凸、凹模固定板
A3、A5
侧面导板
45
淬火
43~48
导柱
20
渗碳0.8~1
58~62
导套
20
淬火
58~60
导正销、定位销
T7、T8
淬火
52~56
挡料销、挡料板
45
淬火
45~48
垫板、定位板
45、T7A
淬火
43~48
螺母、垫圈
A3
固定螺栓、螺钉
A3、45
销钉
45
淬火
45~48
顶杆、推杆
45
淬火
43~48
7.5模具的装配
根据复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。
具体装配见表7.4
表7.4盖板复合模的装配
序号
工序
工艺说明
1
凸、凹模预配
（1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。
（2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。
不合适者应重新修磨或更换。
2
凸模装配
以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板7的形孔中，并拧紧牢固。
3
装配下模
（1）在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板；
（2）在下模座、导料上用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝
（3）将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉。
4
装配上模
（1）在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模；
（2）预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。
销孔位置并钻绞螺孔、销孔；
（3）用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；
（4）将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；
（5）复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；
（6）安装导正销、承料板；
（7）切纸检查，合适后打入销钉；
5
试冲愈调整
装机试冲并根据试冲结果作相应调整。
7.6冲裁模具的试冲
模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。
通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。
并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。
冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。
并涂油防锈后经检验合格入库。
冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法见表7.5
表7.5冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法：
缺陷
产生原因
调整方法
冲件毛刺过大
1.刃口不锋利或淬火硬度不够
2．间隙过大或过小，间隙不均匀
1．修磨刃口使其锋利
2．重新调整间隙，使其均匀
冲件不平整
1．凸模有倒锥，冲件从孔中通过时被压弯
2．顶出件与顶出器接触零件面积大小
3．顶出件、顶出器分布不均匀
1．修磨凹模孔，去除导锥现象
2．更换顶出杆，加大与零件的接触面积
尺寸超差和形状不准确
凸模、凹模形状及尺寸精度差
修整凸模、凹模形状及尺寸使其达到形状及尺寸精度要求
凸模折断
1．冲裁时产生侧压力
2．卸料板倾斜
1．在模具上设置挡块抵消侧向力
2．修整卸料板或使凸模增加导向装置
凹模被胀裂
1．凹模孔有倒锥度形象
2．凹模孔内卡住废料
1．修磨凹模孔，消除倒锥现象
2．修抵凹模孔高度
凸、凹模刃口相咬
1.上、下模座，固定板、凹模、垫板等零件安装基面不平行
2.凸、凹模错位
3.凸模、导柱、导套与安装基面不垂直
4．导向精度差，导柱、导套配合间隙过大
5．卸料板孔位偏斜使冲孔凸模位移
1．调整有关两件重新安装
2．重新安装凸、凹模，使之对正
3．调整其垂直度重新安装
4．更换导柱、导套
5．调整及更换卸料板
剪切断面光亮带宽窄不均匀，局部有毛刺
冲裁间隙不均匀
修磨或重新调整凸模或凹模，调整间隙保证均匀
外型与内孔偏移
1．在连续模中孔与外形偏心，并且所偏的方向一致，表明侧刃的长度与布局不一致
2．连续模多件冲裁时，其它孔形正确，只有一孔偏心，表明该孔凸凹模相对位置有变化
3．复合模孔形不正确，表明凸凹模相对位置有偏移
1．加大（减小）侧刃长度或磨小（加大）挡料块尺寸
2．重新装配凸模并调整其位置使之正确
3．更换凸（凹）模，重新进行装配调整合适
送料不畅通，有时被卡死
易发生在连续模中
1．两导料板之间的尺寸过小或有斜度
2．凸模与卸料板之间的间隙太大，致使搭边翻转而堵塞
3．导料板的工作面与侧刃不平行，卡住条料，形成毛刺大
1．粗修或重新调整装配导料板
2．减小凸模与导料板之间的配合间隙，或重新调整浇注卸料板孔
3．重新调整装配导料板，使之平行
4．修整侧刃及挡块之间的间隙，使之达到严密
卸料及卸料困难
1．卸料装置不动作
2．卸料力不够
3．卸料孔不畅，卡住废料
4．凹模有锥度
5．漏料孔太小
6．推杆长度不够
1．重新装配卸料装置，使之灵活
2．增加卸料力
3．修整卸料孔
4．修整凹模
5．加大漏料孔
6.加长打料杆
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