悬臂式冲孔模毕业设计说明书.docx
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悬臂式冲孔模毕业设计说明书
摘要
本文分析了压冒冲孔模的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了冲孔模具冲压工艺方案；完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各种冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等；概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零件的结构、尺寸设计及标准的选用。
同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。
关键词：
模具；工艺分析；零件设计；模具设计
Abstract
Thispaperanalyzesthepressuretotakethecompositestructure,size,accuracyandperformancematerials,andspecificallypointedoutthedifficultyofformingtheproduct;preparedmoldpunchingdiestampingprocessplan;elaboratedlayoutdesignmethodsandprocessestodeterminetheproductrequirepunchingandnestingtwo-dimensionaldiagram;completeallthenecessaryprocesscalculations,includingthesizeofthedieedge,eachstationrushedpressure,totalstampingprocessforce,pressurecenter;outlinesthemoldoutlinedesignmethods,systemdescribesthemainpartsofthemoldstructure,thesizeofthedesignandselectioncriteria.Alsoexplainedtheworkingprocessofthemold,coordinationandequipmentselectionandshapingtheactionofeachaccountingforamoredetaileddescription.
Keywords：
bendproduct;progressive-die;technical;analysis;diedesign
目录
摘要......................................................................Ⅰ
Abstract...................................................................Ⅱ
前言.......................................................................1
第1章工艺设计............................................................3
1.1零件介绍............................................................3
1.2零件的工艺性分析....................................................3
1.3工艺方案的确定......................................................3
1.3.1方案种类......................................................3
1.3.2方案比较......................................................4
第2章工艺计算............................................................5
2.1冲压工艺力计算......................................................5
2.1.1冲裁力计算....................................................5
2.1.2卸料力........................................................5
2.1.3推件力........................................................6
2.1.4总冲压力的确定................................................6
2.2压力中心计算........................................................6
2.3初选压力机..........................................................6
2.4凸、凹模刃口尺寸计算................................................7
第3章模具各部分的设计....................................................9
3.1模具的概要设计......................................................9
3.2凹模的设计..........................................................9
3.2.1材料及热处理..................................................9
3.2.2凹模的结构与尺寸..............................................9
3.3凸模的设计.........................................................10
3.3.1材料及热处理.................................................10
3.3.2凸模的结构与尺寸.............................................10
3.3.3凸模高度计算.................................................11
3.4橡胶..............................................................12
3.5凹模支架..........................................................12
3.6固定块............................................................13
3.7定位销............................................................13
3.8底座..............................................................14
3.9支座..............................................................15
3.10其他零件.........................................................16
3.10.1旋入式模柄.................................................16
3.10.2弹簧.......................................................17
3.10.3六角螺母...................................................17
3.10.4螺钉.......................................................17
3.10.5圆柱销.....................................................17
3.10.6固定板.....................................................17
第4章模具的装配........................................................18
4.1模具的总装图......................................................18
4.2模具的工作过程....................................................18
4.3模具的结构特点....................................................18
第5章设备的选择........................................................19
5.1压力机的选择......................................................19
5.2压力机的校核......................................................20
5.2.1.压力行程....................................................20
5.2.2.压力机工作台面尺寸..........................................20
结论......................................................................21
参考文献..................................................................22
致谢......................................................................23
附录......................................................................24
前言
冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。
冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。
冲裁是利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离以获得制件的工序。
如冲裁的目的在于获得一定形状和尺寸的内孔，封闭曲线以外部分为制件称为冲孔；冲裁的目的在于获得具有一定外形轮廓和尺寸的制件，封闭曲线以内的部分为制件称为冲孔。
显著提高了劳动生产率和设备利用率。
如拉伸模是将板弯成一定形状和角度的零件的成形方法，是板料冲压中加工工序之一。
冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板料）的加工过程。
所以冲压加工具有如下特点：
1）生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产；
2）冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；
3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件；
4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。
由于冲压加工具有节材、节能和生产效率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占重要地位。
这次设计主要以冲压模具设计为主线，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，分析压冒的冲压工艺性，提出设计其模具的多种方案，通过比较分析设计出较合理的模具。
同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。
在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。
为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算机辅助设计来绘图，像PRO/E、AUTOCAD等，达到优化设计的目的。
毕业设计是按检阅资料、学习、消化、吸收、创新的思路进行的。
本说明书是关于介绍我在毕业设计中做的一副冲孔模具的全部设计资料，文中包含了较详细的工艺分析、模
具结构设计及压力机的选择。
整个设计是在老师的辅导下以及和同学的相互探讨下完成，
通过这次毕业设计的锻炼，我增加了专业知识，丰富了视野，提高了自主创新的能力。
第1章工艺设计
1.1零件介绍
本次毕业设计就是完成3-Ø8的冲孔模设计，零件图见图1.1所示，材料为08钢，板厚1.5mm，批量为500件/年，该零件属于典型的冲裁件。
图1.1压冒零件图
1.2零件的工艺性分析
零件尺寸：
从产品零件图来看，尺寸精度均未标注，一般按IT14精度来制造。
零件材料：
08钢。
08钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。
但存在时效敏感性、淬硬性和淬透性极低。
大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延覆盖零件或焊接构件。
零件结构：
该零件是在圆形体上冲三个Ø8的小孔，小孔中心距离右边端面55mm，并且3个小孔中心成120°分布。
零件的结构比较对称，冲压性能良好。
所以该零件具有较好的可冲压性。
1.3工艺方案的确定
1.3.1方案种类
本设计要求就是如何冲出零件上的三个小孔，所以零件是典型的单工序冲裁模，冲孔
就是它唯一的工序。
但是该零件需要冲3个孔，并且三个孔成120°分布，所以就出现了以下两种方案。
方案一：
三个小孔同时冲，一次性冲完。
方案二：
三个小孔分开冲，三次才能冲完。
1.3.2方案比较
采用第一种方案，三孔同时冲，能节省时间，但是模具结构复杂。
此方案比较适合大批量生产。
采用第二种方案，三孔分开冲，步骤多了一点，但是结构简单，让人一看便懂。
此方案比较适合小批量生产。
通过以上的比较再结合本次设计的零件批量为500件/年，是小批量生产，所以选择方案二。
第2章工艺计算
2.1冲压工艺力计算
工艺计算是模具设计的基础，只有正确的计算出各道工序的凹凸模尺寸、冲压力、毛坯尺寸等，才能设计出正确的模具。
而且是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。
为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。
2.1.1冲裁力计算
冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。
冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料的厚度、工件的周长、材料的力学性能等参数有关。
冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。
计算冲裁力的大小是为了合理的利用冲压设备和设计模具。
选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能够传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。
该模具采用弹性卸料和下方出料方式。
总冲压力
由冲裁力F、卸料力
和推件力
组成。
由于是单工序冲裁模，其冲裁力只有冲孔冲裁力
。
冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。
通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。
冲裁力可按以下公式计算：
查《冷冲压工艺与模具设计》可得
F=KLt
（式2.1）
式中F——冲裁力（N）
L——冲裁件周边长度（mm）
t——材料厚度（mm）
——材料抗剪强度（MPa）
K——系数，一般取K=1.3。
已知零件材料是08钢，从《冷冲压工艺与模具设计》附录二中查到08钢的抗剪强度为255~353，取
=300MPa。
材料厚度t=1.5mm，L=
d=8
。
冲孔冲裁力：
=KLt
=1.3
=14702.7N（式2.2）
2.1.2卸料力。
查《冷冲压工艺与模具设计》表3—18得卸料力系数
=0.05。
=
=0.05
14702.7=735.1N（式2.3）
2.1.3推件力。
查《冷冲压工艺与模具设计》表3—18得推件力系数
=0.05。
=
=0.05
14702.7=735.1N（式2.4）
2.1.4总冲压力
的确定。
总冲压力
=16172.9N（式2.5）
2.2压力中心计算。
冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。
冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。
对称形状零件的压力中心位于刃口轮廓图形的几何中心上，所以此零件的压力中心就在它的几何中心上。
（图2.1中O点就是此零件的压力中心。
）
图2.1压力中心
2.3初选压力机
=16.17kN。
查《冷冲压工艺与模具设计》附录一，初选J23-16型开式压力机，其技术参数如下：
公称压力：
160（kN）
滑块行程：
55（mm）
行程次数：
120（次/min）
最大装模高度：
220（mm）
连杆调整长度：
45（mm）
工作台尺寸：
前后300（mm），左右450（mm）
模柄孔尺寸：
直径Ø30（mm），深度50（mm）
电动机功率：
1.5（kW）
2.4凸、凹模刃口尺寸计算
冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则。
计算冲裁凸、凹模刃口的依据为：
①冲裁变形规律，即冲孔件尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相同。
②零件的尺寸精度。
③合理的间隙值。
④磨损规律，如圆形凹模尺寸磨损后变大，凸模尺寸磨损后变小，间隙磨损后变大。
⑤冲模的加工制造方法。
因而在计算刃口尺寸时应按下述原则进行。
保证冲出合格的零件。
根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料尺寸等于凹模刃口尺寸。
因而冲孔时，应以凸模为基准。
落料时，以凹模为基准。
基准件的尺寸应在零件的公差范围内。
冲孔间隙取在凹模上，落料间隙取在凸模上。
保证模具有一定的使用寿命。
新模具的间隙应是最小的间隙，磨损后到最大合理间隙。
考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。
对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其人口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。
这样，在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。
考虑冲模制造修理方便，降低成本。
为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标注成+
，凸模公差标注成—
。
间隙能保证的条件下不要把制造公差定的太紧。
一般模具制造精度比工件精度高2至4级。
冲裁刃口尺寸计算方法。
制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。
由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸计算公式和公差标注也不同。
凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类：
分别加工与配合加工。
对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸、凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。
此方法是先加工好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件来加工另
一件，使他们之间保持一定的间隙。
这种加工方法的特点是:
1.模具间隙是在配制中保证的，因此不需要较核
，所以加工基准时可以适当放宽公差，使其加工容易。
2.尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基准尺寸并注明配做所留间隙值。
由于形状复杂工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，有变大的、有变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待。
查《冲压成形工艺与模具设计》表3-4得模具冲裁间隙值
，
。
查公差表得凸、凹模制造公差：
，
。
因为该工件未标注公差，按IT14制造，所以因数x=0.5。
取0.2。
校核：
。
满足校核条件
冲孔应以凸模为基准，然后配做凹模按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙
配做凹模。
mm（式2.6）
mm（式2.7）
第3章模具各部分的设计
3.1模具的概要设计
模具是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构就是模具的“形”。
模具的优劣很大程度上体现在模具结构上。
在此次模具的结构设计大体可以分为两步：
第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成冲孔模具的主要结构单元以及形式，对模具制造和使用提出要求。
第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。
结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。
在结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，根据产品零件要求，确定冲孔模具的基本结构框架。
结构概要设计包括：
（1）模具基本结构：
定位方式、卸料方式以及出件方式的确定。
（2）模具基本尺寸：
模具工作空间尺寸、各个板的厚度、闭合高度。
（3）模架基本结构：
模架的类型，模柄类型的选择。
（4）压力机的选择：
压力机的类型，压力机的规格。
3.2凹模的设计
3.2.1材料及热处理
选择Cr12Mov钢，Cr12MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比CR12高，直径为300~400mm以下的工件可完全淬透，淬火变形小，但高温塑性较差。
Cr12MoV多用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具。
如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板等。
凹模硬度60～65HRC
热处理淬火1020℃，200℃回火2h
3.2.2凹模的结构与尺寸
图3.1凹模
3.3凸模的设计
3.3.1材料及热处理
选择Cr12Mov钢，Cr12MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比CR12高，直径为300~400mm以下的工件可完全淬透，淬火变形小，但高温塑性较差。
Cr12MoV多用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具。
如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板等。
凹模硬度60～65HRC
热处理淬火1020℃，200℃回火2h
3.3.2凸模的结构与尺寸
图3.2凸模
3.3.3凸模高度计算
凸模的长度应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量以及固定板
与卸料板之间的安全距离等因素。
本模具设计采用弹性卸料板，凸模的长度计算可按下式：
查《冲压成形工艺与模具设计》可得
L=
（式3.1）
式中
——凸模固定板的厚度mm；
——卸料板的厚度mm；
t——材料的厚度mm；
h——附加长度mm。
包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。
一般取h=15至20mm。
凸模长度可以进行必要的加长或缩短。
3.4橡胶
本模具采用了弹性卸料装置，零件的厚度为1.5mm，考虑卸料力的问题在前面算过了，厚度为30mm的橡胶，具体计算如下
（1）确定橡胶的自由高度
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