帽形件复合模结构零件工艺分析与加工-毕业论文.doc

帽形件复合模结构零件工艺分析与加工
摘 要
本文对我国模具的发展和应用进行简单的分析，根据帽形件毛坯的几何形状要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，模具的结构零件的设计与工艺分析，采用正装式复合模冲压，有利于提高生产效率，降低成本、缩短制造周期，模具设计和制造也相对简单。工艺分析结束后，进行主要参数的设计，接着是主要零部件的设计和选取，然后选取冲压设备，最后进行压力机的校核，画零件图、装配图和UG造型，最后加工零件并装配。
关键词：复合模；结构零件；工艺分析

Hat shapes a composite modulus process analysis and structural components
Tutor: Liu Yong
AuThor: Yang Kai
ABSTRACT
This paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, punch mould structure parts of the design and process analysis, is a composite modulus, improve stamping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mould design and manufacture is relatively simple. After the analysis of the technology of the main parameters, the design, then is the main parts of the design and selection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and UG modelling, finally processing components and assemblies.
Keywords：Composite modulus; Structural parts; Process analysis

30

目 录
1 绪 论 1
2 冲压成形工艺分析 2
3 冲压模具工艺参数设计 4
3.1模具总体结构设计 4
3.1.1模具类型的选择 4
3.1.2定位方式的选择 4
3.1.3卸料方式的选择 4
3.1.4导向方式的选择 4
3.2模具设计工艺计算 4
3.2.1毛坯尺寸计算 4
3.2.2确定拉深次数 4
3.2.3排样及材料的利用率 5
3.3冲压力计算 5
3.3.1冲裁力的计算 5
3.3.2拉深工艺力的计算 6
3.3.3总冲压力的计算 7
3.4模具压力中心与计算 7
3.5冲裁模间隙的确定 8
3.6刃口尺寸的计算 8
3.6.1计算落料凸、凹模刃口尺寸 8
3.6.2冲裁刃口高度的确定 10
3.6.3拉深刃口尺寸的计算 10
4 模具结构零件的设计与加工 11
4.1凸模固定板的工艺分析及加工 11
4.1.1凸模固定板的设计 11
4.1.2凸模固定板的工艺分析 11
4.1.3凸模固定板的加工方法及工艺方案的比较 12
4.1.4有关工艺装备的准备 12
4.1.5机械加工工工序卡的定制 15
4.2压边圈的工艺分析及加工 15
4.2.1压边圈的设计 15
4.2.2压边圈的工艺分析 16
4.2.3压边圈的加工方法及工艺方案的比较 16
4.2.4有关工艺装备的准备 16
4.2.5压边圈工艺过程的定制 17
4.2.6机械加工工工序卡的定制 18
4.3上下垫板的工艺分析及加工 19
4.3.1上下垫板的工艺分析及选取 20
4.3.2 上下垫板加工工艺路线的拟定 20
4.3.3 工艺过程的制订 20
4.3.4 机械加工工艺过程卡的制订 21
4.4定位零件的设计 22
4.4.1挡料销的选用 23
4.4.2导料销的选取 23
4.4.3卸料螺钉的选取 23
4.5标准模架和导向零件的选取 23
5 冲压设备的校核与选定 25
5.1冲压设备的校核 25
5.2模柄的选取 25
5.3压力机的选取 26
6 模具总装图 27
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附 录 30
附录压力机参数表 31

1 绪 论
改革开放以来，随着国名经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需求；另一方面朝着大批量，高效率成产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备成产的方式。模具，做为高效率的成产工具的一种，是工业成产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有太高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成型，不需要进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。
模具生产制件所表现出来的高精度，搞复杂程度，高生产率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，以此在批量成产中得到广泛应用，在现代生产工业中也有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。
本专业以培养学会从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造的综合能力。
在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中的运用，并进一步提高模具的设计水平。
2 冲压成形工艺分析

图2 -1 零件图
零件图，如图2-1所示。
生产批量：大批量生产；
材料：08钢；
材料厚度：1mm；
毛坯精度：IT14级。
（1）工艺方案
该制件包括落料、拉深和冲孔三个基本工序，可以有以下六种方案：
方案一：落料—拉深—冲孔，单工序冲压模；
方案二：冲孔—落料—拉深，单工序冲压模；
方案三：落料—拉深—冲孔，复合模；
方案四：冲孔—落料—拉深，复合模；
方案五：落料—拉深—冲孔，级进模；
方案六：冲孔—落料—拉深，级进模；
（2）工艺方案的分析
方案一模具结构简单，但需四道工序，即需要落料模，拉深模和冲孔模，三副模具，生产效率低，操作也不安全，劳动强度大，难以满足该产量的年产量要求，故不宜采用。
方案二同方案一，也需要四道工序，但是其孔的尺寸精度不宜保证，故不宜采用。
方案三只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高。虽然模具结构比方案一要复杂，但由于制件的几和形状和结构简单，模具制造并不困难，因此该方案适合。
方案四与方案三有类似之处，但是由于先冲孔，制件有比较薄，容易在拉深时出现拉裂的现象，故不宜采用。
方案五也只需要一副模具，生产效率高，但冲压件的精度较方案三要低些，并且其模具制造精度比方案三的要高，如果想保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正或导料板，另外该方案的模具外形比方案三的要大些，故模具在制造和安装方面较方案三复杂些。
方案六与方案五类似，制造加工困难，孔德精度不宜保证。
综上所述，该制件采用方案三最适合。

3 冲压模具工艺参数设计
3.1模具总体结构设计
3.1.1模具类型的选择
由上面冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。
3.1.2定位方式的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。
3.1.3卸料方式的选择
因为工件厚1mm，相对较薄，卸料力不大，故可以采用弹性卸料装置卸料。
3.1.4导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调试，改复合模采用中间导柱的导向方式。
3.2模具设计工艺计算
3.2.1毛坯尺寸计算
该制件为无凸缘筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯的直径。由于毛坯的厚度，因此各尺寸应该按制件厚度的中心层尺寸计算，由图2-1可知相关尺寸，，，，，，。
由凸缘拉伸件的斜边余量可知该制件修边余量为5mm。
由分析可知该制件可要可不要压边装置。为避免制件在拉深过程中发生起邹，该模具采用带弹性压边装置的模具，其目的是起定位和顶件之用。
3.2.2确定拉深次数
有凸缘筒形件的拉深变性原理与一般筒形件的相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般的筒形件有一定的差别。
根据冲压模具手册有凸缘筒形件的极限拉深系数表可知，故可以一次拉深成形。
3.2.3排样及材料的利用率
综述制件的排样图如图3-1所示：

图3-1 排样图
材料利用率的计算，这里选用规格的毛坯。排样可分为横排和纵排两种。经计算分析得纵裁的材料利用率要高一点，因此选用纵裁法。
3.3冲压力计算
在冲裁模具设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、拉深力、压边力、和推件力的总称，它是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。
3.3.1冲裁力的计算
计算冲裁力是为了选择适合的压力机，设计模具和检验模具的强度，因此压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力一般按以下公式计算：
（3-1）
冲裁力相关计算公式如下：
卸料力： （3-2）
推件力： （3-3）
顶件力：= （3-4）
经计算得：，，，
3.3.2拉深工艺力的计算
（1）拉深力的计算
影响拉深力大小的基本因素很多，如材料的力学性能、拉深制件的形状和尺寸、模具结构及凸凹模之间的间隙等，因此使用理论推导公式很不方便，生产中常用经验公式计算。筒形件采用压边拉深时计算公式如下：
（3-5）
根据公式（3-5）有：
（2）压边力的计算
压边力是为了防止毛坯起邹，保证拉深过程顺利进行而施加的力，它的大小对拉深影响很大。压边力的数值应适当，太小时防邹效果不好，太大时则会增加危险断面处的拉应力，引起拉裂破坏或严重变薄超差。在生产过程中，压边力一般在最大压边力和最小压边力之间。当拉深系数小到接近极限拉深系数时，这个变动范围就很小，压边力的变动对拉深工作的影响就显著。通常是使压边力稍大于防邹作用所需的最低值，并按以下公式进行计算：
（3-6）
根据公式（3-6）有：

3.3.3总冲压力的计算
根据模具结构总的冲压力为：

根据总的冲压力，由附录附表一初选用J23-16规格的开式双柱可倾压力机。
3.4模具压力中心与计算
模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。
模具的压力中心，可按以下原则来确定：
（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心；
（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心重合；
（3）形状复杂的零件、多孔冲模、给进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心。其依据就是各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合理对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置O，0（，），即为所求模具的压力中心。
由于该零件是一个圆形图形，属于对称中心零件，所以该制件的压力中心在图形的几何中心处。如图3-2所示：

图3-2 压力中心简图

3.5冲裁模间隙的确定
设计模具时一定要选择合理的模具间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所以冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值成为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。
冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压力越大，摩擦也就越大，从而降低模具寿命。较大的间隙可使凸模的侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺和模具设计的以恶搞非常重要的工艺参数。
查《冲压模具手册》可知08钢的最小双面间隙，最大双面间隙。
3.6刃口尺寸的计算
3.6.1计算落料凸、凹模刃口尺寸
凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸、凹模以及冲孔凸、凹模的刃口尺寸，其相关计算公式如下：
落料凸模尺寸： （3-7）
落料凹模尺寸： （3-8）
冲孔凸模尺寸： （3-9）
冲孔凹模尺寸： （3-10）
如图3-3所示，落料尺寸没有公差要求，按国家标准为注公差IT14级计算，查公差表得落料尺寸mm， x取0.5。

图3-3 计算刃口尺寸示意图
已知该制件的最小双边间隙为0.100mm，最大双边间隙为0.140mm，则有；通过公差表可知落料时，，冲孔时，。
落料：根据公式（3-7）有： =
根据公式（3-8）有： =
校核，为了保证初始间隙值小于最大合理间隙值，需满足以下条件：

或取

故由上面的计算结果可知：
冲孔：根据公式（3-9）有：
根据公式（3-10）有：
校核
满足间隙公差条件。

3.6.2冲裁刃口高度的确定
该制件厚度为，查冲压模具手册可知刃口高度为，取。
3.6.3拉深刃口尺寸的计算
（1）凸、凹模圆角半径的确定
凹模圆角半径的大小对拉深有重要影响，圆角半径过小，金属流动阻力大，且弯曲变形影响程度大，零件易拉裂；圆角半径过大，坯料在拉深时的有效支撑面积减小，且拉深后期较早结束压料，零件易起皱。其计算公式为：
（3-11）
其计算公式为：
（3-12）
根据公式（3-11）可知拉深凹模圆角半径为：。
根据公式（3-12）可知拉深凸模圆角半径为：。
（2）拉深凸、凹模尺寸计算
工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸与公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半径成品的尺寸差没有必要做严格的限制，这是模具的尺寸只要取等于毛坯的过度尺寸即可。由于该制件只需要以此拉深，因此拉深凹模、凸模的尺寸和公差按照零件的要求来确定。而该制件外形尺寸及公差有严格的要求，内形尺寸没有，因此以凹模为基准，先确定凹模的尺寸，因为它在拉深过程中要随着磨损的增加而逐渐增大，固凹模的尺寸开始应该取小些，其计算公式如下：
拉深凹模： （3-13）
拉深凸模： （3-14）
根据公式（3-13）拉深凹模尺寸为：
根据公式（3-14）拉深凸模尺寸为：
根据制件的尺寸要求，凸、凹模刃口出应该有相应的圆角，为保证拉深件的尺寸精度，圆角一般按实际尺寸配置。
4 模具结构零件的设计与加工
加工模具结构零件时，首先要考虑零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，根据主要零部件的设计为圆形，本模具的结构零件宜采用车床加工凸模固定板、上下垫板、压边圈。这种加工方法可以保证这些零件各个凸凹模的同轴度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的加工方法。
4.1凸模固定板的工艺分析及加工
4.1.1凸模固定板的设计
凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与拉深凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。
根据公式可知：
=

凸模固定板的厚度取14mm。固凸模固定板的基本尺寸为：。
4.1.2凸模固定板的工艺分析
凸模固定板结构较简单，保证凸模有足够的强度，使凸模与拉深凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。工艺顺序可为：备料—车削坯料—热处理淬硬—外圆精度—钳工修正。热处理毛坯经车削加工，配合表面和工作型面应留适当的磨削余量。热处理后，经磨削后加工即可获得理想的工作型面及配合表面。图4-1所示为圆形凸模结构图。

图4-1 凸模固定板
4.1.3凸模固定板的加工方法及工艺方案的比较
凸模固定板的形状比较简单，主要是进行端面及孔的加工。端面的机械加工方法很多，常采用车、磨、研磨等，根据零件的尺寸精度与表面粗糙度要求，可将这些加工方法进行适当的组合。
一般采用普通机床进行粗加工、半精加工，而后进行磨削精加工。对于配合精度要求高的部位还要进行研磨，才能达到要求的精度和表面粗糙度。在对端面进行车削和磨削之前应先端面找正，以便为后序工序提供可靠的定位基准，保证导柱的同轴度要求。
凸模固定板的加工方案为：下料—粗车外圆端面—精（半）车—车内孔—钳工划线钻孔—磨削上下面—研磨孔。
4.1.4有关工艺装备的准备
（1） 夹具的选择
由于凸模固定板为单件小批量生产，所以采用三爪自定卡盘、顶尖等车床通用夹具。
（2） 刀具的选择
选用的钻头钻底孔；
粗车及平端面选用90°硬质合金外圆车刀；
精车选用60°硬质合金外圆车刀；
精车内圆用45°硬质合金内圆车刀；
精磨选用砂轮。
表4-1为导柱加工刀具卡。
表4-1 凸模固定板加工刀具卡
产品名称

零件名称
凸模固定板
零件图号

序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀具半径
备注
1
T01
20mm钻头
1
钻20mm中心孔

右偏刀
2
T02
12mm钻头
1
钻12mm孔
3
T03
10mm钻头
1
钻10的销钉孔
右偏刀

4
T04
90度的硬质合金外圆车刀
1
车端面及粗车轮廓
5
T05
60度的硬质合金外圆车刀
1
精车轮廓
编制

审核

批准

共1页
第一页
（3） 量具的选择
量具的选择主要根据检验要求的标准硬度和生产类型来决定。所选量具能达到的准确度与零件的精度要求相适应。单件小批量生产采用通用量具，大批大量生产则采用极限量规及高生产率的检验仪器。
4.1.5凸模固定板工艺过程的定制
根据以上的分析，凸模固定板的工艺过程卡如表4-2所示。

表4-2 凸模固定板加工工艺过程卡

工艺过程卡片

零件名称
凸模固定板
模具编号

零件编号

零件材料
45
毛坯尺寸
130mm×18mm圆棒
件数
1
工 序 号
工序名称
工序内容
定额工时
实做工时
制造人
检验
1
备料
将毛坯锻造成130mm*18mm圆棒

2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度14.5mm
车26mm中心孔
掉头车端面，保证长度14mm

3
车内圆
车32mm×4mm内圆

4
检验

5
钻孔
端面钻3×12mm孔
2×10mm孔

6
磨外圆
磨外圆至尺寸

7
检验

工艺员

年 月 日
零件质量等级

4.1.5机械加工工工序卡的定制
凸模固定板加工工序卡片如表4-3所示
表4-3 凸模固定板的加工工序卡片
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
将毛坯锻造成130mm×18mm圆棒
锯床
2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度14.5mm
车26mm中心孔
掉头车端面，保证长度14mm
车床
3
车内圆
车32mm*4mm内圆
车床
4
检验

5
钻孔
端面钻3×12mm孔
2×10mm孔
钻床
6
磨外圆
磨外圆至尺寸
磨床
7
检验

4.2压边圈的工艺分析及加工
4.2.1压边圈的设计
压边圈主要是解决在拉深工作中起皱的问题。常用的压边装置有刚性压边装置和弹性压边装置两大类。
刚性压边装置：其特点是压边力不随行程的变化，拉深效果很好，且模具结构简单，适用于适用于双动压力机、液压机上拉深；也可以用于单动压力机上进行拉深。
弹性压边装置：多用于普通冲床，弹性压边圈结构适用于单动压力机。动力来源一般由弹簧、橡胶或液动装置提供。更具拉深深度和压边力的大小又将它分为橡皮压边装置，弹簧压边装置，气垫式压边装置。由于随着拉深深度的增加，需要压边的凸缘部分不断减少，因此需要的压边力也就逐渐减小，而橡皮和弹簧压边装置的压边力恰好与需要的压边力相反，随着拉深深度的增加而增加，因此它们适合浅拉深而气垫式压边装置则相反。
由于制件简单，模具结构也简单，因此稳定的压力能够满足设计的需求，该副模具采用弹性压边装置。根据拉深凸模的设计，这里将压边圈设计成阶梯圆形，一方面起到压边作用，另一方面也可以起到顶件的作用。其基本尺寸为75mm×9mm。
4.2.2压边圈的工艺分析
压边圈结构较简单，保证压边圈有足够的强度，使压边圈能在图模上下滑动。工艺顺序可为：备料—车削坯料—热处理淬硬—外圆精度—钳工修正。热处理毛坯经车削加工，配合表面和工作型面应留适当的磨削余量。热处理后，经磨削后加工即可获得理想的工作型面及配合表面。图4-2所示为圆形凸模结构图。

图4-2 压边圈
4.2.3压边圈的加工方法及工艺方案的比较
压边圈的结构简单，主要是进行外圆及孔的加工。外圆的机械加工方法很多，常采用车、磨、研磨等，根据零件的尺寸精度与表面粗糙度要求，可将这些加工方法进行适当的组合。
一般采用普通机床进行粗加工、半精加工，而后进行磨削精加工。对于配合精度要求高的部位还要进行研磨，才能达到要求的精度和表面粗糙度。在对端面进行车削和磨削之前应先端面找正，以便为后序工序提供可靠的定位基准，保证导柱的同轴度要求。
凸模固定板的加工方案为：下料—粗车外圆及端面—精（半）车—钻底孔—精车内孔—磨削上下面。
4.2.4有关工艺装备的准备
（1） 夹具的选择
由于凸模固定板为单件小批量生产，所以采用三爪自定卡盘、顶尖等车床通用夹具。
（2） 刀具的选择
选用的钻头钻底孔；
粗车及平端面选用90°硬质合金外圆车刀；
精车选用60°硬质合金外圆车刀；
精车内圆用45°硬质合金内圆车刀；
精磨选用砂轮。
表4-4为导柱加工刀具卡。
表4-4 压边圈加工刀具卡
产品名称

零件名称
推件块
零件图号

序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀具半径
备注
1
T01
10mm钻头
1
钻10mm底孔

右偏刀
2
T02
90度的硬质合金外圆车刀
1
车端面及粗车轮廓
3
T03
60度的硬质合金外圆车刀
1
精车轮廓
右偏刀
编制

审核

批准

共1页
第一页
4.2.5压边圈工艺过程的定制
根据以上的分析，压边圈的工艺过程卡如表4-5所示。

表4-5 压边圈加工工艺过程卡

工艺过程卡片

零件名称
推件块
模具编号

零件编号

零件材料
45
毛坯尺寸
130mm×12mm圆棒
件数

工 序 号
工序名称
工序内容
定额工时
实做工时
制造人
检验
1
备料
毛坯锻造成130mm×30mm圆棒

2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度8.5mm
钻56mm中心孔
掉头车端面，保证长度8mm

3
车外圆
倒角
车125mm×8mm外圆
倒斜角

4
车内孔
车56mm内中心孔

5
钳
划线 端面划出螺钉、销钉孔

6
钻孔
钻3×10mm孔
钻3×8mm孔

7
钳
攻螺纹3×M10mm孔

8
检验

工艺员

年 月 日
零件质量等级
4.2.6机械加工工工序卡的定制
压边圈工工序卡片如表4-6所示：

表4-6 推件块的加工工序卡片
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
毛坯锻造成130mm×30mm圆棒

2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度8.5mm
钻56mm中心孔
掉头车端面，保证长度8mm

3
车外圆
倒角
车125mm×8mm外圆
倒斜角

4
车内孔
车56mm内中心孔

5
钳
划线 端面划出螺钉、销钉孔

6
钻孔
钻3×10mm孔
钻3×8mm孔

7
钳
攻螺纹3×M10mm孔

8
检验

4.3上下垫板的工艺分析及加工
4.3.1上下垫板的工艺分析及选取
它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，防止模座被局部压陷。如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与模座之间加上垫板防止模具损坏。
垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取，查冲压模具手册取标准件GB2858.3-81·45。查表的上下垫板尺寸为，下垫板尺寸为。
材料：垫板的材料一般为45钢，淬火后硬度为。
精度要求：上、下表面应磨平，表面粗糙度为，以保证平行度要求，该模具由于制件结构简单属于小型零件，因此其平行度选取0.015。

4.3.2 上下垫板加工工艺路线的拟定
根据零件图样，制定出以下加工工艺方案：
首先车2mm的夹持面—粗精车端面外圆—钻孔—翻面装夹—粗精车端面外圆—钳去毛刺—整理
此方案的加工顺序是先加工零件的端面和钻孔，这样有利于翻面装夹方便，且工件的强度不会受到较大的影响，加工中产生的变形也相对减小。同时也减少了切削量和走刀次数，粗加工过后马上就对其进行精加工会减少换刀次数节约时间，这样缩短了加工时间提高了加工效率。
4.3.3 工艺过程的制订
上、下垫板的加工工艺过程分别见表4-7和表4-8
表4-7 上垫板加工工艺过程卡

工艺过程卡片

零件名称
上垫板
模具编号

零件编号

零件材料
45

130mm×10mm圆棒
件数

工 序 号
工序名称
工序内容
定额工时
实做工时
制造人
检验
1
备料
毛坯锻造成130mm×10mm圆棒

2
车端面
车端面、保证长度6.5mm
掉头车端面，保证长度6mm

车床

3
车外圆
车125mm×6mm外圆

车床

4
钳
划线 端面划出螺钉、销钉孔线

5
钻孔
钻6×12mm孔
钻2×10mm孔

钻床

6
磨外圆
磨外圆至尺寸

磨床

7
检验

工艺员

年 月 日
零件质量等级

表4-8 下垫板加工工艺过程卡

工艺过程卡片

零件名称
下垫板
模具编号

零件编号

零件材料
45
毛坯尺寸
130mm×10mm圆棒
件数

工 序 号
工序名称
工序内容
定额工时
实做工时
制造人
检验
1
备料
将毛坯锻造成130mm×10mm圆棒

2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度6.5mm
钻12mm中心孔
掉头车端面，保证长度6mm

3
车外圆
车125mm*6mm外圆

4
检验

5
钻孔
端面钻3×12mm孔
2×10mm孔

6
检验

工艺员

年 月 日
零件质量等级
4.3.4 机械加工工艺过程卡的制订
上、下垫板的加工工艺过程卡片如图4-9和表4-10所示。

表4-9 上垫板的加工工序卡片
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
毛坯锻造成130mm×10mm圆棒
锯床
2
车端面
车端面、保证长度6.5mm
掉头车端面，保证长度6mm
车床
3
车外圆
车125mm×6mm外圆
车床
4
钳
划线 端面划出螺钉、销钉孔线

5
钻孔
钻6×12mm孔
钻2×10mm孔
钻床
6
磨外圆
磨外圆至尺寸
磨床
7
检验

表4-10 下垫板的加工工序卡片
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
将毛坯锻造成130mm×10mm圆棒
锯床
2
车端面、钻中心孔
车端面、保证长度6.5mm
钻12mm中心孔
掉头车端面，保证长度6mm
车床
3
车外圆、倒角
车125mm×6mm外圆
倒斜角
车床
4
检验

5
钻孔
端面钻3×12mm孔
2×10mm孔
钻床
6
检验

4.4定位零件的设计
为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包括控制送料进距的挡料和垂直方向上的导料等。
4.4.1挡料销的选用
查《冲压模具手册》取标准为GB/T699-1999中的圆柱头挡料销，作为该模具中的固定挡料销。选取该模具的挡料销直径d＝6mm的圆柱头固定挡料销。其结构形，尺寸规格见图4-3：

图4-3 挡料销
4.4.2导料销的选取
导料销的选取与挡料销的选取类似，也采用固定导料销，这样结构简单又能满足工作需求。其直径，由于采用前后送料，该模具中将其设在模具的左侧。
4.4.3卸料螺钉的选取
卸料螺钉用于连接卸料板，主要承受拉应力。卸料板上设置3个卸料螺钉，按表4-11选取螺钉10其公称直径为10mm，螺纹部分为。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。
表4-11 卸料螺钉的选用
凹模厚/mm
≤13
＞13～19
＞19～25
＞25～32
＞35
螺钉规格/mm
M4，M5
M5，M6
M6，M8
M8，M10
M10，M12
4.5标准模架和导向零件的选取
并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该模具采用的是中间导柱模架。由于模座厚度为凹模厚度的1.5～2倍，查冲压模具手册按标准GB/T 2855.11-90选取模座为：
上模座：；
下模座：。
闭和高度：。
查《冲压模具手册》模座上下平面的平行度公差为0.015。

5 冲压设备的校核与选定
5.1冲压设备的校核
由以上设计可知，该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求得。
该模具闭合高度为：
（5-1）
式中：—拉深后制件的内壁高度，。
根据公式（5-1）有：

可见该模具的闭合高度在所选模具闭合高度之间，则该模架可以使用，该模具的闭合高度小于所选压力机型号为J23-16的最大装模高度为220mm，因此选取J23-16满足使用条件（选取条件见附表）。
5.2模柄的选取
模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：
（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具；
（2）台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种小型模具；
（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模座连接后，为防止松动，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具；
（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座固定在一起，适用于较大的模具；
（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差，影响冲模的导向精度，适用于滚珠导柱、导套导向的精密冲裁中。
根据模具结构大小与冲件精度要求，该模具中采用的是带台阶的压入式模柄。据所选压力机模柄孔尺寸来确定，根据所选压力机的模柄直径为，选取标准GB2862.1-81可得模柄的尺寸为，中间孔为13mm的通孔。
5.3压力机的选取
通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为95.695KN，选择开式双柱可倾压力机J23-16能够满足使用要求。其主要技术参数如下：
公称压力：160KN；
滑块行程：55mm；
封闭高度：220mm；
连杆调节量：45mm；
工作台尺寸：300mm×450mm；
模柄孔尺寸：40mm×60mm；
最大倾角高度：35°；
滑块地面尺寸：180mm×200mm。

6 模具总装图
通过以上设计，可得到模具装配图。模具的上部分由上模座、上模座垫板、凸凹模、凸凹模