冲压模具课程设计

1 锁挡零件图及工艺方案的拟订零件图锁档零件如图1-1所示，材料选用优质碳素结构钢薄钢板，牌号为08F ，抗剪强度(/)MPa τ：220～310；抗拉强度(/)b MPa σ：280～390；屈服强度（/s MPa σ）：180；伸长率(/%)δ：32[1]；料厚2mm ，大批量生产，制造精度要求IT10～IT12，要求零件表面无划伤，周边无毛刺，不允许出现起皱、拉裂、缺料等缺陷。

由于该零件形状较复杂，部分尺寸有精度要求，因此必须在仔细分析零件冲压工艺的基础上合理进行模具结构设计。

图 1-1 锁挡零件The lock stopper ·零件的结构工艺分析该零件属带凸缘拉深件，除采用拉深工艺外，还包括冲孔、落料及切舌加工工序。

由于其尺寸较小，两凸缘孔和底部的切舌部位尺寸均不超过4 mm ，离筒壁很近，且对两端凸缘4 mm 孔有位置精度要求，所以加工困难，在设计成形工序时必须仔细考虑。

1.2.1 冲裁部位成形工艺性冲裁件孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜过小，否则容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能、凸模强度和模具结构。

该工件初步拟定采用无保护套冲孔，冲孔的最小尺寸必须满足以下条件：圆孔(τ<390 MPa)，d(直径)≥ t(料厚)；方孔，b(边宽)≥0．9t 。

对该工件t=2 mm ，圆孔处d=4 mm>t 满足；方孔处b=4 mm>满足。

冲孔件孔与孔，孔与边缘的距离不能过小，以避免工件变形，模壁过薄或因材料易被拉人凹模而影响模具寿命，一般最小孔边距取值范围为：圆孔取a≥(1～1．5)t ；矩形孔取a≥(1．5～2)t 。

对该工件，凸缘孔处：a=4 mm>；方孔与筒底孔边距：a=4 mm> ，均满足要求。

1.2.2 拉深部位成形工艺性拉深件各部分的尺寸比例要恰当，应尽量避免宽凸缘(d 凸>3d)和深度大的拉深件(h≥2d)，该工件:d 凸=34mm ，h=10 mm ，1d =26 mm ，均在易成形拉深参数范围内。

在拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件壁应保持一定距离，以避开拉深圆角。

拉深件凸缘上的孔距应满足：1D ≥ (1d +22r +d 凸缘孔) （1-1）拉深件底部孔径应满足：*d 底孔≤1d -21r -t （1-2） 对该工件(如图1-2所示)：1D =40 mm ，1d =26mm ，t=2 mm ,2r =5 mm ,1r =2 mm ，d 凸缘孔=4 mm ，d 底孔=8 mm ，则：(1d +22r +d 凸缘孔)=40 mm=1D1d -21r -t=20 mm> 8 mm=d 底孔均符合要求。

图1-2 拉深件上孔的位置要求Position of the hole in drawing work-piece-拉深件的圆角半径在保证尺寸要求情况下应尽量大些，以利于成形和减少拉深次数，拉深件底与壁、凸缘与壁圆角半径应满足[1]:r 1≥t，r 2≥2t，否则应增加整形工序。

对该工件：r 1=2 mm ，r 2=5 mm ，拉深部位圆角半径满足要求，无需增加整形工序。

采用拉深加工，必须计算其拉深次数，并确定是否增加切口工序。

由图1所给的尺寸：d 凸=34mm ，d 1=26mm ，t=2 mm ，D 为零件毛坯展开直径，由于材料厚度t=2mm ，故按中线尺寸计算[1]，根据下式初步计算：(1)确定修边余量：根据制件尺寸查表4-5得修边余量R ∆=，故实际凸缘直径t d =d 凸+2R ∆=34+2×=39mm . （1-3）(2)预算坯料直径：由表4-7查得带凸缘筒形件的坯料直径计算公式为： 22222212436.2884 6.28 4.56t t D d rd r d h Rd R d d =++++++-（1-4） >将中线尺寸t d =22mm ，R=6mm ，r=3mm ，2d =28mm ，1h = 1mm ，3d =40mm ， 4d =39mm.代入上式得： 2222222 6.28322834281 6.28628 4.5663940D =+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+- 47.16mm =则：2/34/28 1.2d d =≈凸/2/47.16 4.2%t D =≈2/28/47.160.59m d D ==≈2/10/280.357h d =≈、根据表4-12和表4-13[1]查得凸缘件首次拉深的极限拉深系数[m]=，带凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度：[h/d]=~，则m=>[m]，2/h d =<[h/d]。

由计算结果可知拉深可一次完成，无需增加切口工序。

此外根据零件图可知该工度要求不高，对平面度及垂直度也没要求，所以无需采用弯曲整形。

但对于该模具为了使条料在拉深工序后，条料收缩不影响条料的正常定位，故在拉深工序前加道切口工序，切口为以D=为内边，宽为b=2mm 的两个扇形环，所以坯料的实际直径：D 实际=D+2b=+2×2=。

1.2.3 切舌部位弯曲成形工艺性弯曲件的相对圆角半径若过小会使弯曲件外表面纤维的拉伸应变超过材料所允许的极限而出现裂纹或折断，所以在保证坯料外表面纤维不发生破坏的前提下，工件能够弯成的内表面最小圆角半径为≤r m in ≤为压弯线与轧制纹向垂直的最小弯曲半径，0．4t 为压弯线与轧制纹向平行的最小弯曲半径[2]）。

该工件弯曲处内表面圆角半径为：r=1>，故可以弯曲。

弯曲部位直边高度不能过小，弯曲直角时，弯曲件直边高度h 必须大于或等于最小弯边高度：h m in =2t ，该工件弯曲部位直边高度为:h=4 mm,符合要求。

1．3 冲压工艺方案确定模具类型的选用主要取决于冲压件的生产批量、尺寸大小和精度要求等因素。

对尺寸较小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，加上存在安全隐患，常选用复合模或级进模生产。

若选用自动送料，一般用连续冲压，为避免多次冲压的定位误差，常选用复合模生产。

复合模的冲压精度比级进模高，结构紧凑，模具轮廓比级进模小，但级进模的生产效率更高，操作比较安全，容易实现单机自动化生产。

若安装自动送料装置，可实现小件的自动冲压生产，这主要是针对薄件(料厚不超过2mm)。

级进模设计时，工序可以分散，采用空工位，不必集中在一个工位，不存在复合模的“最小壁厚问题”，因而模具强度较高，寿命较长。

使用级进模可以减少压力机数量，减少半成品的运输，可大大减少车间和仓库面积。

对于该零件，生产批量大，零件尺寸小，最大径向尺寸为52 mm，料厚为2 mm，较薄，尺寸精度要求IT12级。

鉴于此，采用自动送料出件的级进模生产最合适。

根据所选用的模具类型为级进模及所确定的冲压工序，拟定以下几种工艺方案。

1)方案1：冲中心孔—切口--拉深--切舌--冲两凸缘孔--落料2)方案2：冲中心孔—切口--拉深--冲两凸缘孔--切舌--落料—3)方案3：切口--拉深--冲中心孔--冲两凸缘孔--切舌--落料4)方案4：切口--拉深--冲中心孔与两凸缘孔复合--切舌--落料对以上各方案比较分析如下。

方案1复合程度低，为简单工序的连续冲压，模具结构简单，安装调试容易，但该方案第2工步的定位不便。

若采用导正销，则结构较复杂，因为拉深件在精度要求不高的情况下一般靠外形定位，此外，切舌工步底部必须有方孔的存在以容纳弯曲直边，到后续工序也必须存在，以便条料放置(落料除外)，增加了模具零件的加工难度。

方案2与方案l一样复合程度低，也同样存在第2工步的定位问题，其不同点在于调换了切舌与冲凸缘孔两工步，解决了前面模具零件加工的问题。

方案3复合程度较低，但这对级进模而言并不是问题，而是其特点所在。

其与方案4的主要区别在于后者将冲中心孔与冲凸缘孔复合，这样设计可以保证三孔的中心位于同一条基准线，符合零件的技术要求，但是可能存在最小壁厚问题。

确切一点说，壁厚问题存在的关键不是在底孔，也不是复不复合的问题，而在于两凸缘孔本身。

因为凸缘孔离拉深筒壁较近，若存在问题，方案3同样不可行，这一点由后续的排样设计及模具设计过程可以看出并不存在问题，所以方案4与方案3同样是可行的，但是其复合程度相对较高，而且也不影响级进拉深过程。

总体而言方案4优于方案3。

综合以上比较分析，方案4更经济合理可行，符合生产要求，故采用方案4。

模具类型及结构形式的选择1.4.1 模具结构形式要求根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。

确定加工工艺后，应通过分析比较，选择合适的模具结构形式，使其尽量满足以下要求：\（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具制造和维修方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。

1.4.2 模具整体结构按照模具设计原则，根据带料排样图，结合零件特点，在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计。

模具采用整体式弹压卸料板，凹模均采用组合式镶块结构，送料采用人工送料，导料板粗定位，导正销精定位。

该零件精度要求不高，因此模具主要靠侧压装置和侧刃定位，故采用始用挡料销、导料板、导料销导料]3[。

切舌工步因凸模细长采用护套结构，最后工步因是拉深件落料，必须进行导正，故采用导正销。

该多工位级进模的模具结构如图6所示。

`1.上模座2.导套（25mm ）3.垫板4.切舌凸模5.凸模固定板6.拉深凸模7.模柄8.防转销 814Φ⨯9.切舌凸模 10.防转销26Φ⨯ 11.防转销47Φ⨯ 12.开槽螺钉 13.落料凸模 14.防转销610Φ⨯ 15.导套（25mm ） 16.卸料板 17.瓦轴 18.导柱（28mm ）19.凹模固定板 20.内六角螺钉 21.落料凹模 22.导正销 23.切舌凹模 24.弹簧 25.顶杆 26.切舌护套 27.冲孔凹模 28.拉深凹模29.顶件块 30.导柱（25mm ）31.下模座 32.导料板 33.侧刃 34.侧刃挡块 35.导料销 36.始用挡料销37.冲凸缘孔凸模 38.冲中心孔凸模 39.卸料螺钉 40.圆柱销1060Φ⨯ 41.橡胶 42.圆柱头螺钉 43. 圆柱销1070Φ⨯图1-3 模具结构Die structure1.4.3 模具工作过程首先是板料进入第1个工位，利用始用挡料销进行定位，此时压力机滑块下行，带动切口凸模4压入切口凹模中，完成切口工步，然后滑块上行，人工进料一个步距，制件进入第2工步，侧刃定位，紧接着压力机滑块下行，带动拉深凸模6压入拉深凹模27中，完成拉深工步；然后滑块上行，凸凹模分离，制件由顶件块28顶出，此时人工送料一个步距，制件进入第3工位冲出中心孔及凸缘孔；再由顶件块顶出后送入第4工位进行切舌，在此工位由切舌凸模护套对拉深部位导正后冲裁及弯曲；最后工件进入落料模，先由导正销2l 导正，再由落料凸模13和落料凹模20完成冲裁落料，使制件与板料完全分离，制件从凹模孔中落下，完成落料工序。