压紧弹簧座模具设计说明书

塑性成形工艺与模具设计课程设计说明书设计题目：压紧弹簧座拉深模具设计班级：机械114班姓名：程旗凯学号： 11550411指导教师：李凝2014年12月目录第1章概述 (1)1.1研究课题的目的和意义 (1)1.2国内外研究概况及发展趋势 (1)第2章冲压件工艺性分析 (4)2.1课题设计 (4)2.2工艺性分析 (5)2.3毛坯形状、尺寸和下料方式的确定 (5)2.3.1毛坯尺寸确定 (5)2.3.2搭边值选取 (6)2.3.3 排样和材料的利用 (6)2.4冲模结构的确定 (8)第3章主要设计计算 (9)3.1拉深工艺规划 (9)3.1.1拉深次数的确定 (9)3.1.2拉深尺寸计算 (10)3.1.3拉深工艺力计算 (11)3.2冲裁工艺规划 (11)3.3压力机吨位确定 (12)3.4压力中心的确定 (13)3.5凸，凹模尺寸计算 (14)第4章模具总体设计 (16)4.1模具类型的选择 (16)4.2定位方式的选择 (16)4.3卸料﹑出件方式的选择 (16)4.3.1 出件方式选择 (16)4.3.2 卸料方式选择 (16)4.4导向方式的选择 (17)4.5拉深凸模结构的设计 (17)4.6凹模结构的设计 (17)4.7凸凹模的的结构设计 (19)第5章模具装配与冲压设备校核 (21)5.1模具装配 (21)5.2冲压设备的选择 (22)5.3模具闭合高度的校核 (22)第1章概述1.1研究课题的目的和意义近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视。

模具是现代工业生产中重要的工艺装备，他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中，应用极为广泛。

我国模具工业总产值中，冲压模具的产值约为50％。

现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化的程度，优质模具材料的研究，先进的模具设计和制造技术，专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等，但其中模具设计是至关重要的一个方面。

利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。

因此德国把模具成为”金属加工中的帝王”，把模具工业视为”关键工业”,美国把模具成为”美国工业的基石”，把模具工业视为”不可估量其力量的工业”,日本把模具说成”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展的秘密”。

由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床刀具工业的产值。

这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术经济和国力发展的关键。

从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的先进的模具工业密切相关。

因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用。

1.2国内外研究概况及发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，促进了冲压技术的不断革新和发展。

其主要表现和发展方向如下。

⑴冲压成型理论及冲压工艺方面冲压成型理论的研究是提高冲压技术的基础。

目前国内外对冲压成型理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成型过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大进展。

特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成型过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成型的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。

这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制造模具的周期。

⑵冲模设计与制造方面冲模是实现生产的基本条件。

在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相适应的新型模具材料及其表面热处理技术与表面处理，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。

⑶冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备匹配。

近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且更新换代的周期大为缩短，冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。

其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成型机、CNC折弯机等新设备已投入使用。

特别是近几年在国内外已经发展起来、国内已开始使用的冲压柔性制造单元和冲压柔性制造系统代表了冲压生产的新的发展趋势。

模具是工业生产的基础工业装备，模具的应用体现在我们日常生活的方方面面，在大量、反复生产相同产品时需要使用模具。

简单地说，模具就是一个样件的负面影响，使用模具可以重复生产与原始样件形状、尺寸相同的零件，就像冲洗照片一样。

利用模具成形零件的方法，实质上就是利用材料的塑性进行的一中少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成形的方法加工零件，可以提高生产效率，保证零件质量，减少材料消耗，降低生产成本，因而广泛应用于家用电器、汽车、建筑、机械、电子、五金、农业及航空航天等领域的大批量零件的生产。

因此本课题研究是对该制件进行工艺性分析，然后进行排样设计和工资计算，最后根据相关理论完成多模具的设计。

第2章冲压件工艺性分析2.1 课题设计本次设计题目是压紧弹簧座复合模具设计。

零件结构如图2-1。

零件实体如图2-2。

图2-2压紧弹簧座第一次拉深件结构图材料属性见表2-1。

表2-1 材料属性材料厚度（mm）生产批量抗剪强度)/(MPaτ抗拉强度)/(MPabσ伸长率%)/(δ屈服点)/(MPasσ08AL 2.0 大批量220~310 280~390 15~19 280 2.2 工艺性分析此工件包括落料，拉深工序。

材料具有良好的冲压性能，适合冲裁。

工件相对简单，壁厚为2.0mm，工件的未标注尺寸全部为自由公差，且公差等级为IT14级，普通冲裁完全可以满足要求。

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产效率有很大影响，在一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。

良好的冲压工艺性能满足材料较省、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。

本工件工艺分析如下：(1)结构形状、尺寸大小此山字形压紧弹簧座形状相对简单，在平面内的一个方向呈轴对称性。

有两组相等的内孔，孔边距较小。

材料厚度为2mm，厚度适中，平直度要求较高，适合冲裁。

(2)冲裁件的性能压紧弹簧座的强度硬度高、弹性好、塑韧性较低。

在退后的剪强度为：260MPa；抗拉强度为：350MPa。

(3)尺寸精度、粗糙度、位置精度零件图中均未标注尺寸精度和位置精度，粗度也无要求，设计时一般按IT14 级选取公差值。

普通冲裁的精度一般在IT11-IT12 级以下，所以精度能够保证。

2.3 毛坯形状、尺寸和下料方式的确定2.3.1毛坯尺寸确定(1)修边余量约定。

由于板料存在各项异性，实际生产中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深件口部不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切除不整齐的部分。

为此，在计算毛坯尺寸时应预先留有修边余量，凸缘件的修边余量查表2-1可得为单边3mm。

表2-2 凸缘件的修边余量则条料毛坯的计算按公式计算：D=则：94.077D mm==加修边余量后毛坯初始宽度取值为94mm2.3.2搭边值选取由于该工件是薄壁的压紧弹簧座，最大外径是落料，且生产批量大，所以为了送料方便快速，坯料可以用条料，宽度应比工件的最大直径大两个单边搭边值，两冲裁件也应留一个最小的搭边值，以保证冲裁出完整的工件，避免残缺工件的产生。

提高材料的利用率，提高生产效率和工件质量，最小搭边值查出：11.5a m m=、 1.8a mm=。

条料宽度的尺寸计算还与条料送进时模具上有无侧压装置及是否有侧刃有关，本套模具中没有侧压和侧刃装置，2.3.3 排样和材料的利用排样的方法有：有废料排样，少废料排样和无废料排样三种，一般的冲裁时产生的废料分两种，一种是冲孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样无关，而只与零件的结构有关，称之为结构废料；另一种是料头、前、中、侧面的搭边，与搭边选用及工艺方法有关，称之为工艺废料。

所以要提高材料的利用率就要合理排样，尽可能地减少工艺废料。

设计复合模，首先要设计条料的排样图。

压紧弹簧座的形状具有左右对称的特点，排样时很容易。

如图所示的排样方法，材料的利用率较高。

工件的毛坯如图2-2示：图2-3 排样图材料的利用率按公式： %100⨯=BSnA η η——条料的材料利用率；n ——条料上冲件总数，此取n=1；A ——工件实际面积(mm )；B ——条料宽度 (mm ) ；S —— 步距 (mm ) ；则： 100%75.3%η=⨯=毛坯使用面积实际面积2.4 冲模结构的确定首先，从上面已经确定这是一套复合模。

分析这个冲件可知；首先它是一个简单的类似于筒形且是轴向对称的冲件，而且最大直径可直接通过落料得到。

所以总体上应将落料的凸凹模固定在上模座上，而拉深的凸模固定在下模座上。

又由于条料有2mm，而且冲压件较小，质量要求较高，属于普通冲裁，所以可以用弹性卸料装置进行卸料，同时可以利用弹性装置来实现冲裁前凸凹模与卸料板的压力来完成压料动作，以保证工件的平整度。

又由于毛坯以条料的形式送进模具，生产量又大，所以可用导料板和一个挡料销来完成条料送进时的正确定位和均匀正确的送料步距，同时由于冲件结构较简单，冲件又小，所以用手动送料和自动送料均可。

在上下模座的导向方式上，考虑到冲件的结构较简单，尺寸精度要求较一般，而且是大量的生产，应尽量能提高模具的使用寿命，可以用导柱和导套配合的形式来完成上下模正确的冲裁定位。

第3章 主要设计计算3.1拉深工艺规划拉深零件之所以要进行多次拉深，是因为材料每次允许的变形程度是有限制的。