平板天线盒零件的冲压工艺与模具设计.pdf

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1、 1 目 录 1 概述.3 1.1模具工业的发展.3 1.1.1模具技术概述.3 1.1.2模具工业的重要性及其发展.3 1.1.3国内模具工业加工状况.3 1.2冲压成型及模具发展趋势.4 1.2.1冲压成形的概念及其分类.4 1.2.2冲压成型及模具发展方向.4 1.3板料拉深成形.5 1.3.1拉深工艺简介.5 2 工艺性分析与工艺方案制定.6 2.1零件图.6 2.2工艺性分析.6 2.2.1零件形状分析.6 2.2.2力学性能分析.6 2.2.3制件步骤.6 2.3毛坯尺寸计算.8 2.3.1零件排样设计.8 2.3.2计算冲压力.9 2.3.3确定压力中心.10 3 落料拉深复合模

2、设计.11 3.1模具结构的选择.11 3.2凹模外形尺寸确定.11 3.3凸、凹模刃口尺寸计算.11 3.3.1落料凹模、凸模刃口尺寸.11 3.3.2拉伸的工艺分析、凹模、凸模刃口尺寸.12 3.4落料拉伸设计.13 3.4.1落料拉伸的工艺分析.13 3.4.2压边圈的设计.14 2 3.5模具零件的结构设计.14 3.5.1凹凸模和凸模.14 3.5.2卸料机构.15 3.5.3导柱导套.15 3.5.4上模座、下模座.16 3.5.5顶出机构.16 3.5.6凸模固定板.16 3.5.7压力机的选取及闭合高度的确定.17 3.6模具装配图.17 4 切边模模具的设计.19 4.1切边

3、力的计算.19 4.2压力中心的计算.20 4.3冲压设备的选用.20 4.4凸凹模刃口尺寸的计算.21 4.5凸模的模架选择.22 4.5.1 轮廓尺寸设计.22 4.5.2定位零件.23 4.6凸模、凹模的结构设计.23 4.6.1凸模、凹模及其固定方式.23 4.7模具零件的结构设计.24 4.7.1凸模和凸模.24 4.7.2 导柱导套.26 4.7.3 上模座、下模座.26 4.7.4 顶出机构.26 4.7.5凸模固定板.26 4.8 压力机的选取及闭合高度的确定.27 4.9模具装配图.27 结 论.28 参 考 文 献.29 致 谢.错误！未定义书签。3 1 概述 1.1 模具

4、工业的发展 随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断的提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求，冲压技术自身也应不断革新和发展1 1.1.1 模具技术概述 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高。模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。1.1.2 模具工业的重要性及其发展

5、 随着国民经济的高速发展，模具工业在我国机械行业中所占的比例越来越大，其作用也越来越深，使得我国模具行业在国际上也占据着重要的地位。模具是压力加工或其他成形工艺中，使材料（金属或非金属）变形成产品（成品或半成品）的成形工艺装备。模具成形方法在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。目前很多工业产品质量的改善，生产效率的提高，产品成本的降低以及产品更新换代的速度，在一定程度上取决于模具的制造精度、质量、制造周期、生产成本和使用寿命等因素。由此可见，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，进而争先占

6、领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。1.1.3 国内模具工业加工状况 模具工业发展的关键是模具技术的进步，模具技术又涉及到多学科的交叉。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。我国的模具制造工业是在解放后起步的，20 世纪 70 年代有了较大的发展，经过几十年的努力，目前已建成较先进的模具工业生产体系，模具技术水平也有了很大的提高。汽车、摩托车、农用机、彩电、冰箱、洗衣机、空调器、建材等产品所需的模具有 2/3以上是国产的。精密、复杂、高效、长寿命的多功能模具和高精度多功位级进模，在功能、精度、寿命、制品质量等方面，已

7、达到国外同类模具水平。但就总体 4 来说，大型、精密、复杂的长寿命模具尚需进口，年进口达10 亿美元左右。与工业发达国家相比，我国模具生产现状还不够理想。1.2冲压成型及模具发展趋势 1.2.1 冲压成形的概念及其分类 冲压是金属塑性成形的基本方法之一，它是利用冲模在压床上对金属（或非金属）板料施加压力使其分离或变形，从而得到一定形状，满足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常温（冷态）下进行的，所以又称为冷冲压。又由于它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压2。冷冲压是金属塑性加工的基本方法之一，它建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用冲模和冲压设备对金属板料或非金属材料施加压力

8、，使其产生塑性变形或分离。板料通过模具的作用，在板料内部产生使之变形的内力，板料也就获得相应的变形。冲压工艺根据变形的过程，可分为薄板冲压和体积冲压。前者属于平面应力状态。材料受到拉应力的作用，产生伸长，极限变形为断裂。受到压应力作用则缩短，极限变形为起翘或翘曲。而在不均匀的双向拉应力条件下，也会产生起皱。后者属于立体应力状态。如冷挤压，其极限变形在很大范围内决定于模具的最大承受力，但当工艺参数不合理时，也会产生内空或表面裂纹等缺陷。冲压工艺按照产品的生产方法，可分为分离与成型两大类。前者的目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，并满足产品的要求。如落料，冲孔，切边，切口，剖切

9、，整修等。后者的目的是使冲压毛坯在不被破坏的条件下，发生塑性变形，并转化为所要求的成品的形状和尺寸。例如弯曲，拉深，卷圆，翻边，缩口，扩口，胀形，旋压，以及挤压等3。1.2.2 冲压成型及模具发展方向 1）生产的大批量与零件的高精度同时并举。目前，随着生产的自动化程度不断提高，材料的发展急模具加工技术的进步，以及各种产品的小型化，智能化的需要，多共位级进模，多工位压力机和告诉压力机得到了广泛的应用。冲压的高效，高精度生产已成为一种必然的趋势。2）冲压加工的基本理论研究取得了实质性的进展。近年以来，用来，用有限变形的弹塑性有限元法对复杂零件的冲压过程进行应力应变分析和计算机模拟得到了长足的发展。

10、能分析和解决冲压件件成型的可能性和出现的问题，并将得以更广泛的应用。3）模具 CAD/CAM得到高速发展。它使模具设计和制造的各项功能电脑化。通过轮廓的设计，定义，进行结构分析及力学性能分析，运动分析和模型试验，对模具的 5 设计及制造工艺进行优化处理。有效的提高了模具的寿命，产品的质量和生产的效率4。1.3板料拉深成形 1.3.1 拉深工艺简介 板料拉深成形是通过模具对板料施加复杂的外力，引发板内出现复杂的应力状态，迫使板料产生理想方向的流动。在板料成型中，拉深成形所占的比例最大，又拉深引起的工艺缺陷也最多。实际拉深生产过程中经常碰到零件所要求的变形程度超过了材料一次成形所允许的最大变形程度

11、，这时，零件的拉深系数小于一次拉深成形的极限拉深系数，零件无法一次拉深成形，因此就必须采用多道次拉深成形。多道次拉深成形就是将零件的总变形量进行分配，每次拉深完成一部分变形，这样经过多道次拉深成形，最后制成零件，多道次拉深成形的坯料为半成品零件，半成品已经经历过至少一次变形。坯料的材料性能和几何性能都产生一定的变化，所以多道次拉深有其特殊的变形规律和相应的变形工艺。由于板料成形过程中的多样性和复杂性，多数情况下，成形工序与工艺参数要通过多次试验才能确定出来。加工过程的控制、模具的设计和制造都直接影响到产品的质量和价格。加工过程不当或模具形状不合适很容易出现成形件破裂，起皱或其他形状不良问题。为

12、避免造成这类成形缺陷，通常需要修改成形工序与工艺参数或修改模具形状。传统的方法主要依靠定性分析和实际经验，是一个反反复复的研制过程，时间长、费用高。随着工业化的日益发展，产品更新换代周期的日益缩短，新材料的不断采用，传统的设计方法已明显不适应现代工业的发展要求。6 2 工艺性分析与工艺方案制定 2.1零件图 图 2-1 零件图 2.2 工艺性分析 2.2.1 零件形状分析 此零件为矩形件，要求内、外尺寸，没有厚度不变及其他特殊要求，零件的结构形状满足拉深工艺要求，可用拉深工序加工。2.2.2 力学性能分析 对 sus301的材料力学性能进行分析可以得出该材料可以进行拉深。2.2.3 制件步骤

13、1)落料拉伸 图 2-2 落料拉伸后的零件图 2)切边 7 图 2-3 切边后零件图 3)翻边 图 2-4 翻边后零件图 4)冲裁 图 2-5 冲裁后零件图 5)修整 图 2-6 修整 8 2.3 毛坯尺寸计算 2.3.1 零件排样设计 冲裁件在原材料（条料或卷料）上的布置方法称为排样。排样的合理与否不仅关系到材料的经济利用，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件质量等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。在进行零件排样设计时，通常要考虑以下几个问题：（1）排样类型 排样类型主要有：直排、斜排、对排、混合排、多排等。它们分别适用于不同的零件外形特征。如：外形比较简单的方形或矩形件

14、一般采用直排；像椭圆形、十字、T字、字和角尺形件适宜于斜排；梯形、三角形、半圆形、山字、字形件可以采用对排等。对于该零件，展开图为简单圆形。（2）搭边 排样时工件与工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边的作用体现在：1)用于条料在模具上的定位；2)在冲裁工件封闭的外形时可以补偿送料的误差；3)保持条料有一定的刚度和强度，便于送料。在设计排样时要合理选取搭边值，搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，在冲裁时易被拉断，造成送料困难，且使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值的大小取决于以下因素：1）材料的厚度及机械性能 材料越厚，搭边

15、值越大；塑性越好，搭边值越大。2）工件外形及尺寸 外形越复杂，搭边值越大；工件尺寸大，搭边值取大。3）排样类型 对排的搭边值大于直排。4）送料和挡料方式、手工送料，有侧压板导料的搭边值可取小些。据零件形状可以得知采用直排是比较好的，根据材料厚度 t=0.4mm，查表可得：工件间 a=2.2mm，侧面 a1=2.5mm 送料进距：h=30+2.2=32.2mm 一个进距的材料利用率为：/100%60 90/64 9588.8%aNBh (2-1)条料的宽度：由于采用有侧压冲裁，条料的理想送进是沿右边的导尺送进，条料宽度为：002aDB (2-2)导尺间距:112CaDCBS (2-3)条料宽度的

16、偏差 1C导尺与最宽条料间的单向最小间隙 9 查表得到：=0.6 1C=0.5mm 因此代入数据得：0000.60.6(302.40.6)33B 133C 排样图如下所示：图 2-2 排样图 2.3.2 计算冲压力 冲裁力 bKLtF (2-4)其中 30522baL (2-5)t=0.4mm，b=400MPa 计算得：F=1.33050.4400=63440（N）卸料力 FKF卸卸 (2-6)查表得：0.065K卸 F卸=0.06563440=4121N 顶出力 FKF顶顶 (2-7)查表得：0.1K顶 顶F=0.163440=6340N 总压力 10 73901FFFF总顶卸 (2-8)即

17、所选压力机的公称压力应大于73901F 总N。所以选择 J23-25型开式双柱可倾压力机。2.3.3 确定压力中心 由于工件为矩形件，因此压力中心即为几何中心即矩形件的中心。11 3 落料拉深复合模设计 3.1 模具结构的选择 落料拉深复合模采用导柱、导套导向机构，凸、凹模的定位精度及工作时的导向性较好。考虑到装模方便，模具采用后侧布置的导柱导套模架。凸、凹模在进行冲裁之前，导柱已经进入导套，从而保证在冲裁过程中凸模和凹模之间的间隙均匀一致。冲模工作时，条料靠挡料销和挡料螺栓实现正确定位，以保证冲裁时条料上的搭边值均匀一致。落料拉深复合模是非常常用的一种工艺的组合，本结构设计为通用结构设计，简

18、易明了，设计简单，实用性强5。3.2凹模外形尺寸确定 根据模具的排布图，考虑螺钉、销钉布置和凹模壁厚的取值可确定凹模的平面外形尺寸：9060（长宽）。3.3凸、凹模刃口尺寸计算 根据板料厚度为 0.4mm，由文献【6】表 2-3可查得：maxZ=0.22，minZ=0.20，制造公差为 0.020.35 mm。当采用凸凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸凹模，刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，应满足下列关系式maxmin|pdZZ。如果验算不符合上式，出现maxmin|pdZZ的情况时，则采用凸凹配作法。3.3.1落料凹模、凸模刃口尺寸 由于本次设计所要求的制件为结构的非圆形件。本次设计步骤

19、为落料工序：落料：零件的外形尺寸为0D，根据上述原则，先确定基准件凹模刃口尺寸dD，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。由公差表查得工件各尺寸公差等级 然后确定 x 对于尺寸 90 选 x=0.5 尺寸 60 选 x=0.75 落料凹模的基本尺寸计算如下：140()daax (3-1)0.0210.02100(900.5 0.087)(89.956)da 140()dbbx (3-2)0.0180.01800(600.750.074)(59.954)db 12 图 3-1 落料模具凸、凹模刃口尺寸 3.3.2 拉伸的工艺分析、凹模、凸模刃口尺寸 1）

20、拉伸的工艺分析 根据零件尺寸要求。此件属于矩形件，尺寸公差要求较松 均为自由公差。圆角半径均满足矩形圆角半径要求。故可采用矩形拉伸工艺拉伸此件。此件的公差等级均按 IT13级要求。2）盒形件拉伸毛坯的形状与尺寸的确定0.3HB(H为盒形件的高度 B 为盒形件的短边长度)使用一次就可将件拉伸成型 3）计算拉伸力 nFKLt （K=0.5 L-拉伸件截面的周长 mm）(3-3)0.52000.440016000nF 4）压边力的计算 表 3-1 拉深力计算公式 拉 深 方 法 第一次拉深 后续各次拉深%100*/Dt 1m%100*/Dt nm 用压边圈 1.5 0.6 1.0 0.8 可用可不用

21、 1.52.0 0.6 1.01.5 0.8 不用压边圈 2.0 0.6 1.5 0.8 压边力的计算：压边力的大小对拉深影响很大，压边力如果太大，将引起拉深力增加，增大工件拉裂的危险；太小则达不到防皱的目的。生产中压边力FQ 经验计算公式见下表：13 注：式中 A 在压边圈下的毛坯投影面积（平方毫米）q 单位压边力（MPa）D 平板毛坯直径（mm）r凹拉深凹模圆角半径（mm）查表可得 q=0.81.2MPa 拉深：Fq=9464=6016MPa (3-4)5）接线盒拉伸模主要零件的设计计算 拉伸模的间隙 拉伸间隙 Z=1.1t=0.4mm (3-5)拉伸模的圆角半径 拉伸凹模圆角半径取 4T

22、 即1.6aRmm 凸模圆角半径取 2T 即0.8aRmm 6）拉伸凸凹模尺寸及公差 工件要求的是外形尺寸。故设计凸凹模尺寸时应以凹模为设计基准 模具制造公差取 IT9级 凹模尺寸：0.0870.087000(0.75)(700.750.54)(69.595)aAA (3-6)0.0620.062000(0.75)(300.750.39)(29.707)aBB (3-7)凹模尺寸 0000.0870.087(0.75)(69.5950.8)(68.795)tAAZ (3-8)0000.0620.062(0.75)(29.7070.8)(28.907)tBBZ (3-9)3.4落料拉伸设计 3.

23、4.1落料拉伸的工艺分析 零件如图 3-2所示，由于落料件为毛坯件，故没有公差要求，对于落料拉深模可选用 IT10级。图 3-2落料拉深件的零件图 14 3.4.2压边圈的设计 图 3-3 压边圈 3.5模具零件的结构设计 3.5.1凹凸模和凸模 凸凹模和凸模均采用非标准件，材料为 Cr12MoV，热处理硬度为 56-60HRC，其零件结构见图 3-4所示。图 3-4 凸凹模 15 图 3-5 凸模 3.5.2 卸料机构 采用由卸料板、弹性元件以及卸料螺钉组成的弹性卸料装置，结构图如图 3-6所示。卸料螺钉标准为JB/T7650-19947材料为 45 钢，个数为 4 个。图 3-6 卸料机构

24、 3.5.3 导柱导套 导 套 规 格 为B32H610842 GB2861.6-81，数 量 为2；导 柱 规 格 为 16 B32h516050，GB2861.6-81，硬度要求 58-62HRC。3.5.4 上模座、下模座 后侧导柱上模座规格为 22623540 GB/T2855.5，材料为Q235，数量为 1；后侧导柱下模座规格为 22623540 3.5.5 顶出机构 拉深成形后，制品在弹性元件和压边圈的作用下从拉深凸模脱离，滞留在凸凹模中，因此需要顶出机构顶出。本文采用打料杆，利用压机的大料装置，实现顶出。打料杆采用非标，长度为 155mm，主体部分直径为 9mm，数量为 1，45

25、 钢，43-48HRC，其零件结构图见下图 3-7 所示。图 3-7 打料杆 3.5.6 凸模固定板 凸缘模柄规格为 B50100 GB2862.3-81；凸模固定板采用非标，其零件结构图如图 3-8 所示；17 图 3-8凸模固定板 3.5.7压力机的选取及闭合高度的确定 为方便拉深件的出件，所用压力机的行程至少应大于成品零件高度的2 倍以上，所以压力机的行程应大于 5 2=10mm。又由公称压力 Fo=73.901kN及闭合高度，选择开式双柱可倾压力机8，型号为 JB23-25，公称压力为 250kN，滑快行程为 65mm，最大封闭高度：h=205mm，封闭高度调节量为 55mm，滑块中心

26、线至床身距离：200mm，立柱距离：156mm，工作台尺寸：前后 370mm、左右 560mm，工作台孔尺寸：直径 120mm，模柄孔尺寸：直径 40mm、深度 60mm，滑块底面尺寸：前后 360mm、左右 400mm，床身最大可倾角度：25o 3.6模具装配图 18 图 3-8 模具装配图 本模具采用倒装式。使用刚性卸料方式，坯料从右侧进入模具，先进行落料，然后拉深成形。19 4 切边模模具的设计 4.1切边力的计算 该模具采用刚性卸料和下出料的方式。计算切边力的目的是为了合理地选用冲床和设计模具，冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度和冲

27、裁件的轮廓长度有关。平刃模具冲裁时，其冲裁力0F可按下式计算：LtF 0 (4-1)式中 t 材料厚度 材料抗剪强度；L 冲裁周长。考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加 30，即 LtFF3.13.10 (4-2)一般情况下,切边件从板料切下后,径向因弹性变形而扩张。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，须要计算卸料力和推件力。卸料力：FKF卸卸 （从凸模上将零件或废料卸下所需的力称卸料力）（4-3）推件力：FnKF推推 （从凹模内顺着冲

28、裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力）（4-4）其中：F 冲裁力；N 同时梗塞在凹模内的零件(或废料)数；KK卸推、卸料力、推件力系数。计算：（1）落料力：37440FKLt 按非退火 A3 钢板计算，为 400MPa。（2）落料时的卸料力：10.05374401872KK F卸卸（3）冲孔时的推件力:20.055374402059KnK F推推 其中 K卸、K推由冲压工艺学表 2-10查得：0.05K卸 0.055K推（4）总压力12KFFFF总卸推37440+1872+205941341N 20 4.2压力中心的计算 根据力学原理，诸分力对某力矩之和等于其合力对同轴之矩，冲裁时的合力

29、作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心。设计时模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，减低模具与压力机的使用寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。则有：由于切边力与周边尺寸成正比关系，即tlFtlFtlFnn,.,2211，（t为板料厚度，为板料抗剪强度）确定模具的压力中心，由于工件为标准的形件，因此压力中心即为几何中心即矩形件的中心。4.3冲压设备的选用 冲压设备的选用原则:压力机的行程大小，应该能保证成行零件的

30、取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积,压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小。所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。模具的闭合高度 H0是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度H 是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高

31、度 Hmax和最小闭合高度 Hmin。设计模具时，模具闭合高度 H0得数值应满足下式：Hmax-5mmH0Hmin+10mm 无特殊情况 H0应取上限值，即最好取在：H0Hmin+1/3L，这是为了不因连杆调节过长，螺纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。通过选用模件以及模具闭合高大的范围值，最后定出模具的闭合高度 H=180mm。冲压设备的吨位必须大于所计算的冲压力。这一道工序所需的总压力为 41341N,在实际生产中，为了防备的超载，可按1.41.3 1.5K压（），来估算压力机的公称压力 1.44134157877K压N。21 故本工序选用开式双柱固定

32、台式压力机技术规格，型号 J23-25相关参数如下：表 4-1 台式压力机技型号 J23-25相关参数 公称压力 250KN 滑块行程 可调 10-65mm 滑块行程 可调 10-65mm 滑块行程次数 60/min 最大封闭高度 180mm 封闭高度调节量 55mm 滑块中心线至床身距离 200mm 工作台尺寸（前后）370mm 工作台尺寸（左右）560mm 模柄孔直径尺寸 40mm 模柄孔深度尺寸 60mm 4.4凸凹模刃口尺寸的计算 取工件孔的尺寸公差范围内的较大切边件的尺寸精度是影响切边件模具刃口的尺寸精度，模具合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸及其公差来保证，因此，正确确定模具刃口尺

33、寸及公差，是设计冲裁的主要任务之一。模具结构本身不复杂，但由于材料比较薄，冲裁力较小，故需注意凸凹模的结构，合理采用冲裁力，确保刃口加工精度和强度。由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面一般都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲空件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中，落料是以大端尺寸为基准，冲孔件是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则:落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时候孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时

34、，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应尺寸。这样，在凸、凹模磨损 22 到一定程度的情况下，仍然能冲出合格的零件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高（既制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果刃口精度要求过低（既制造公差过大），则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。零件精度与模具制造精度的关系，若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度来处理，冲模则可

35、以按 IT11精度制造；对于圆形件，一般可按 IT6IT7精度制造模具。计算落料时的尺寸 根据板料厚度为 0.4mm，由文献表 2-3可查得：max0.22Z，min0.20Z，制造公差为 0.020.35 mm。当采用凸凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸凹模，刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，应满足下列关系式：maxmin|pdZZ。如果验算不符合上式，出现maxmin|pdZZ的情况时，则采用凸凹配作法。该冲模件属落料件、选凹模为设计基准 尺寸为 15 的制造公差 IT9 公差为 0.043 尺寸为 5 的制造公差 IT9 公差为 0.03 尺寸为 50 的制造公差 IT9 公差为 0

36、.074 110.0430.0144max000()(150.043)(14.957)daax (4-5)110.030.0144max000()(50.03)(4.97)dbbx (4-6)000max110.01850.07444(0.14)(400.140.074)(39.934)dxccx (4-7)4.5凸模的模架选择 4.5.1 轮廓尺寸设计（1）根据简明冲模设计手册9表 1-369后册导柱模架下模座轮廓尺寸（JB/T7181.1-1995）上下模座的材料为 Q235，热处理为调质处理 HRC43-48。后侧导柱模架上下模座轮廓尺寸（毫米）（JB/T7181.1-1995）其中：H

37、=180，1B 235，B=160，1L 100，L=120。（2）查得导柱和导套的轮廓尺寸为：导柱 (mm)：直径 X 长度 （20X150）导套（mm）:内径 X 长度 X 外径(20X65X40)（3）模具的闭合高度是指模具在最后工作位置时，上、下模座板之间的距离。因此，为使模具正常工作，模具闭合高度必须在与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系确定：通过选用模件以及模具闭合高大的范围值，最后定出模具的闭合高度H=180mm。23 图 4-1上模座 4.5.2定位零件 因为零件比较简单 所以用凸模固定就可以了 凸模即可以成型又可以定位 直接将件放在凸

38、模上就可以定位了。4.6凸模、凹模的结构设计 4.6.1凸模、凹模及其固定方式 1)凸模 为保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：精确定位10。.安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则造成工件的尺寸发生偏移，降低模具寿命11。防止拔出回程时，卸料离对凸模产生拉深作用。凸模的结构应防止凸模从固定板中拔出来。24 防止转动对于工件段截面为圆形的凸模，当然不存在防转问题。本设计的凸模非圆形，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，在设计时常常把凸模固定段简化为矩形。这时，就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。2)凹模：根

39、据 模具设计与制造 简明手册表查得本工序所采用倒装式模的凸凹模最小壁 厚12。从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模壁厚。凹模壁厚直接影响凹模板的外形尺寸。由于毛坯件的尺寸为 80mm,因此初步设计凹模尺寸长度为 80mm.宽度为 60mm，因为是浅拉深，按此选择的凹模外形尺寸，可以保证凹模具有足够的刚度和强度。所以一般不做强度校核。材料选用 Cr12MoV13。热处理硬度 HRc56-60。凹模要保证具有足够的强度，为此需要进行特殊处理14。凹模刃口部分尺寸要准确，强度也要有保证。考虑凹模的刃口形式，由于生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，故选择柱形刃口筒型，该刃口强度较

40、高，修磨后刃口尺寸不变。本模具为切边冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模。凸凹模结构。校核凸凹模的强度，最小壁厚为远远大于此数值，故符合强度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制。凸模、凹模紧固定位的基本方式。螺钉紧固，销钉定位。紧固力大，定位可靠，通用性较强。装拆方便，适用于各种类型的模具14。螺钉、销钉材料选用 45#钢15，热处理硬度 HRC4348。凹模、凸模与凸凹模固定板之间螺钉、销钉的选择：圆柱销：GB119-86 B6x66 GB119-86 B6x66 内六角圆柱螺钉：GB70-85-M6x12 以上紧固零件定位在模板上的相应位置。4.7模具零件的结构设计 4

41、.7.1凸模和凸模 凹模和凸模均采用非标准件，材料为 Cr12MoV，热处理硬度为 56-60HRC，其零件结构见图 4-2,4-3所示。25 图 4-2 凹模 图 4-3凸模 26 4.7.2 导柱导套 导 套 规 格 为B32H610842 GB2861.6-81，数 量 为2；导 柱 规 格 为B32h516050，GB2861.6-81，硬度要求 58-62HRC16。4.7.3 上模座、下模座 后侧导柱上模座规格为 22623540 GB/T2855.5，材料为Q235，数量为 1；后侧导柱下模座规格为 2262354017 4.7.4 顶出机构 切边成形后，制品滞留在凹模中，因此需

42、要顶出机构顶出。本文采用打料杆，利用压机的大料装置，实现顶出。打料杆采用非标，长度为 155mm，主体部分直径为 9mm，数量为 1，45 钢，43-48HRC18，其零件结构图见下图 4-4 所示。图 4-4 打料杆 4.7.5 凸模固定板 凸缘模柄规格为 B50100 GB2862.3-81；凸模固定板采用非标，其零件结构图如图 4-5 所示；图 4-5 凸模固定板 27 4.8 压力机的选取及闭合高度的确定 为方便拉深件的出件，所用压力机的行程至少应大于成品零件高度的2 倍以上，所以压力机的行程应大于 5 2=10mm。又由公称压力 Fo=41341N及闭合高度，选择开式双柱可倾压力机，

43、型号为 JB23-25，公称压力为 250kN，滑快行程为 65mm，最大封闭高度：h=205mm，封闭高度调节量为 55mm，滑块中心线至床身距离：200mm，立柱距离：156mm，工作台尺寸：前后 370mm、左右 560mm，工作台孔尺寸：直径 120mm，模柄孔尺寸：直径 40mm、深度 60mm，滑块底面尺寸：前后 360mm、左右 400mm，床身最大可倾角度：25o 。4.9模具装配图 切边模具总装配图如 4-6所示。12345 6789101112131415161718192021 图 4-6 模具装配图本 28 结 论 本文综合运用了冲压成形工艺与模具设计的相关知识，进行了

44、平板天线盒零件的冲压工艺与模具设计，主要包含以下几个方面的内容：从零件材料、形状尺寸、精度要求等方面说明了冲压成形该零件的可行性。在综合考虑工序顺序、模具强度、定位方式等问题的基础上，完成了落料拉伸模设计。在综合考虑工序要求、生产批量、生产效率、精度要求等问题的基础上，制定了零件的成形工艺方案：落料拉深切边弯曲冲裁。计算了零件展开尺寸，进行了零件排样，确定了条料宽度。计算了各工步的冲压力，确定了模具的压力中心。进行了落料模和拉深模总体结构和主要零部件设计，绘制了模具装配图及模具主要零件的零件图。根据冲压力和模具装配尺寸，选择了成形设备 J23-25型开式双柱可倾压力机。29 参 考 文 献 1

45、梁秉闻 胡世光编.板料成形塑性原理.北京.机械工业出版社.1987 2高锦张编.塑性成形工艺与模具设计.北京.机械工业出版社.2001 3刘胜国编.我国冲压模具技术的现状与发展.黄石.黄石理工学院学报.2004 4吴诗惇.冲压工艺及模具设计.西安.西北工业大学.1995 5薛启翔编.冲压模具设计结构图册.北京.化学工业出版社:2005 6王孝培编.冲压手册.北京.机械工业出版社.2002 7殷国富编.冲模设计手册.北京.机械工业出版社.2002 8李天佑编.冲模图册.北京.机械工业出版社.1988 9彭建声编.冷冲压技术问答.北京.机械工业出版社 .1986 10李硕本编.冲压工艺学 .北京.机械工业出版社.1982 11陈炎嗣编.冲压模具设计与制造技术.北京.北京出版社.1991 12张培金编.机械设计课程设计.上海.上海交通大学出版社.1989 13彭建声编.冷冲压技术问答.北京.机械工业出版社.1984 14梁柄文编.板金冲压工艺手册.北京.国防工业出版社.1989 15余最康编.冷冲压模具设计与制造.江苏.江苏科技出版社.1999 16冯晓勇、王家瑛.编.提高模具寿命指南-选材及热处理.北京.机械工业出版社.1985 17太田哲编.冲压模具结构与设计图解.北京.国防工业出版社.1982 18胡亚民编.材料成形技术基础.重庆:重庆.重庆大学出版社.2000 30