毕业设计---冰箱门体内胆冲切专机设计

毕业---冰箱门体内胆冲切专机设计 第四部分 毕业设计()内容 一、毕业设计(论文)课名称 本次毕业设计(论文)的课题名称为:“冰箱门体内胆冲切专机设计”; 本课题可作为机械设计专业、模具设计与制造专业等专业的毕业设计题目。 二、毕业设计(论文)课题概述 冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对板料施加压力，使板料在模具里产生变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在常温状态下进行，因此也称冷冲压。冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比有很多优点，如冲压件的尺寸精度是由模具的精度来保证，所以质量稳定、互换性好;对于普通压力机来说，每分钟可生产几十件工件，而对于高速压力机来说每分钟可生产几百至上千件工件，所以它可以大大的提高加工的效率;冲压加工不但节能而且能节约等。 模具不是批量生产的产品，它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。随着仪器仪表、家用电器、交通能源、通信工程和轻工产品等行业的飞速发展，这些行业的产品中零件有70%以上是采用模具冲压技术加工的。据美国、日本等工业发达国家的统计调查，近年来模具的生产总值已超过机床行业。美国工业界认为，模具工业是美国工业的基石。日本模具协会认为，模具是促进社会繁荣富强的动力。由此看来，模具工业在世界各国经济发展中是非常重要的行业。随着我国改革开放的不断深入，模具技术的应用必将在我国的机械加工业中起到非常重要的作用。 加入WTO后，我国工业产品的加工技术必将与国际社会接轨，模具技术必将在机械制造业中得到充分的应用。现在，在我国沿海开放城市中，新涌现出了一大批中、小型模具制造工厂，与大型企业配套生产机械产品。据不完全统计，2004年我国模具生产厂点约有3万多家，从业人员80万人，2005年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满， 模具销售额610亿 1 元，比2004年增长25%，同时,中国的模具生产技术有了很大的提高, 模具生产水平有些已接近或达到国际水平。 由此可见，模具是工业生产中的重要工艺装备。采用模具生产的零件，具有高效、节材、成本低、能保证质量等一系列优点，对大批量生产的机电产品能获得价廉物美的效果。 冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。冲裁既可以制取各种各样的零件，也可为其它冲压加工制备工序件，故冲裁一般占冷冲压加工的60%以上。根据变形机理的差异，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。通常我们说的冲裁是指普通冲裁，它包括落料、冲孔、切口、冲槽、冲缺口、切断、切舌、剖切 、修边等。冲裁所使用的模具称为冲裁模，如落料模、冲孔模、切边模、冲切模等。 中国冰箱行业于20世纪80年代开始起步，经过20多年的高速发展，现在在产品技术上与国外企业没有显著差距，在节能技术指标方面甚至已经处于领先地位。但是，中国冰箱企业的工艺设计、工艺制造水平仍落后于洋品牌，中国企业总体上与洋品牌还存在着较大的差距。同时，冰箱的品种从单门到双门到三门再到对开门，从机械控温到电脑控温再到模糊控温，不仅型式、型号和功能在不断增加，而且外观和色彩也越来越丰富。相应的，冰箱生产企业不仅在技术水平上有了很大的发展和进步，并且拥有了大规模生产的能力。要做到能够大规模的生产冰箱，就必须大力提高冰箱的制造水平，其中专用模具和设备的开发和运用是一个很重要的环节。 冰箱门体内胆冲切模是一种冲裁模具，是专门为了完成冰箱门体内胆切边冲孔这道工序而设计的一种专用模具。冰箱门体内胆切边冲孔是冰箱生产过程中的重要工序，包括切除废料边、冲孔这两个主要工序。冰箱门体内胆由板料吸塑成型后，经过切除废料边、冲孔、装入必要的内部辅件及背板等、放入发泡模并注入发泡剂，保温一段时间，待发泡剂固化成形后即成为一件合格的冰箱门体产品。门内胆冲裁模就是针对冰箱门体内胆而设计的专用切边冲孔复合模。目前仍有少量厂家仍采用传统的手工冲孔，或采用简单工装经过多道工序来完成，费时费力， 2 不符合现代工业化潮流。尤其是对复杂形式的内胆冲孔及切边，采用手工方式难以实现，而门内胆冲裁模能一次性完成冰箱门体内胆的冲孔及切边，大幅降低员工的劳动强度，缩短此工序的时间，提高生产效率，同时，也保证了冰箱门体内胆的质量。所以，它的应用越来越广泛。 冰箱门体内胆冲切模的被冲工件是由板厚为1毫米的ABS塑料板制成的冰箱门体内胆。它是一种复合冲裁模，集落料、冲正向孔与侧向孔的功能于一体，也就是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成落料、冲正向孔与侧向孔这三道冲压工序的模具。门内胆冲裁模具的大小是由工件的大小和工作环境决定，它的复杂程度又是由门胆上要加工的孔的形状、数量和位置决定的。一般来说，门冲模包括落料和冲孔两部分。由于工件结构的不同，孔的位置、形状也不同，机构也不同。门冲模的难度主要体现在以下几个方面: (1)由于冰箱门体内胆形状较为复杂，要求设计者有很强的空间想象力和读图能力，无形中增加了设计工作的难度。 (2)如果要求冲侧孔的话，要在有限的模具空间内，如何设计出不同的机构以满足加工的要求是一个很关键的问题。 (3)如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模也是冰箱门体内胆冲切模的难点之一。 在进行模具设计的过程中需要考虑到以下几点: (1)由于冰箱门体内胆冲切模是对冰箱门体内胆进行加工，而门体内胆本身的形状比较复杂，所以在设计模具时，应根据不同的产品要求来进行模具的总体设计和结构设计。 (2)在进行模具的总体设计和零部件设计时，应该充分考虑到零部件的可加工性和经济性。例如在进行零件的结构设计时，考虑到零件加工的工艺性，尽量避免细长轴和细长零件的出现，如果有的地方一定要使用细长零件的话，可以将细长零件分块;在选择零件材料时，充分考虑材料的可加工性能和经济性等。 (3)设计时因力求结构简单、工艺性好，尽量使用标准化的零件，减少加工的工作量和时间。 3 (4)操作应安全方便，不易发生故障和操作错误，能充分保障工人和设备的安全，尽可能地减轻工人体力劳动强度。 (5)由于模具的精度较高，本身的体积和重量都较大，应该考虑模具装卸和运输的方便和可靠性，防止在运输和吊装过程中损坏。 (6)力求外形美观、大方、匀称和谐，标牌、标记力求形象醒目。同时还需考虑减少污染，防止漏油等问题。 (7)其它有关设计的内容可参照《机械零件设计手册》和《冲模设计手册》的一般规定进行。 三、冰箱门体内胆冲切专机设计 产品图如附图八所示，冰箱的上、下门是由吸塑机一次吸塑成型的。材料为ABS塑料，板厚1mm，产品尺寸精度为IT13级，年产量30万件。用户的要求是:按图纸要求加工出合格的门体内腔产品(需要加工侧向孔)，其中前一道吸塑成型工序一次可吸出两件。 一、产品工艺分析 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性。一般来讲，在满足产品的使用要求的条件下，能以最简单、经济的方法将产品冲压出来，就说明该产品的冲压工艺性好，反之，其工艺性差。当然冲压件工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的设备条件和技术水平等因素的直接影响。 该产品的形状较为复杂，尺寸较大，由于材料是ABS塑料,所需的冲压力较小，应用于家电行业，批量较大，属于较特殊的冲压件。根据产品的要求，在设计过程中要注意以下几点: 1、产品的尺寸较大，形状较为复杂，所以在设计专机是要注意产品的定位一定要准确、可靠。 2、由于产品尺寸较大，而且批量较大，在设计专机时应重视零件材料选择和结构的设计，不仅要保证专机本身的刚度和强度，还要保证专机的寿命。 3、由于产品不仅要落料、修边，还提出了多个方向冲孔的要求，所以在设计专机时应考虑如何合理的布置各个零、部件的位置，尤其是如何可靠的实现侧 4 向冲孔。 4、由于家电行业对产品表面质量要求很高，所以在进行专机的设计时，一方面要考虑如何保证制品的表面质量，另一方面要保证专机的整体性能，防止因为漏油等因素而对制品产生污染。 二、冲压工艺方案的确定 根据产品的工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔、切断三种。其中冲 孔包括冲正向孔和侧向按其先后顺序组合，可得如下八种方案: 1、冲正向孔——冲侧向孔——落料——切断，单工序冲压 2、落料——切断——冲正向孔——冲侧向孔，单工序冲压 3、冲正向孔——落料——切断——冲侧向孔，单工序冲压 4、落料——冲正向孔——切断——冲侧向孔，单工序冲压 5、落料、切断——冲正向孔——冲侧向孔，单工序冲压 6、落料、切断——冲侧向孔——冲正向孔，单工序冲压 7、冲正向孔——落料、切断——冲侧向孔，单工序冲压 8、冲正向孔——落料、切断——冲侧向孔，复合冲压 9、落料、切断——冲正向孔——冲侧向孔，复合冲压 其中1~4种均为单工序模。由于产品的尺寸较大，生产批量也较大，所以模具的尺寸和体积也大。其中第1种方案的成本最高，第3、4种方案的成本相对来说最低。如采用这4种方案，生产效率都比较低，模具的成本大，故不予采用。 其中5~7种方案中，将落料和废料切断工序放在一起，可节约一付模具，与1~4种方案相比，可降低成本。其中，第7种方案是这3种方案中最为经济的。 方案8、9均属于复合式冲压。由于产品的尺寸较大，如果采用合理的结构，既能保证专机的使用寿命，其加工制造和装配难度也不大。其中方案9优于方案8，因为方案8冲正向孔在前，落料在后，由于落料过程中有材料的切向流动力，前一道工序冲出来的小孔形状会受到影响。所以方案9最为合适。 三、对冲压设备的了解和选用 5 冲压加工中常用的设备主要是机械压力机，也就是我们俗称的冲床，目前应用最广泛的冲压设备是曲柄压力机。 在选用冲压设备时，主要应从两方面来进行。一是根据冲压工序及冲模类型进行冲压设备类型的选择，即选用什么样的压力机比较合适;二是冲压设备规格的选择。其选择原则如下: 、压力机类型选择 1 1)中、小型冲模应选用单柱、双柱开式压力机。 2)大、中型冲模应选用双柱或四柱压力机。 3)批量生产及大的自动冲模应选用高速压力机或多工位自动压力机。批量小但材料较厚的大型冲件的冲压，应选用液压机。 4)对于校平、校形模应选用大吨位双柱或四柱压力机。 5)大、中型拉深模应选用双动或三动压力机;冷挤压模或精冲模应选用专用冷挤压机及专用精冲机。 6)多孔电子仪器板件冲裁，最好采用冲模回转头压力机。 2、压力机规格的选择 1)压力机的公称压力应大于计算压力(模具冲压力)的1.2~1.3倍。 2)压力机的行程应满足制品高度尺寸的要求，并保证冲压后制品能顺利的从模具中取出，尤其是弯曲、拉深模。 3)压力机的装模高度应大于冲模的闭合高度。 4)压力机的工作台尺寸、滑块底面尺寸应满足模具的正确安装。漏料孔的尺寸应大于或能通过制品及废料的尺寸。 5)压力机的行程次数(滑块每分钟冲压次数)应符合生产率和材料变形速度的要求。 6)压力机的结构应根据工作类别及零件冲压性质，应具备有特殊装置和夹具，如缓冲器、顶出装置、送料和卸料装置等。 7)压力机的功率应大于冲压需要的功率。 8)压力机应保证使用的方便和安全性。 6 压力机的选择和使用往往是根据使用厂现有的设备情况进行的。设计时，应尽量根据实际需要，按其可以使用的设备条件进行冲模的结构设计。由于冰箱门体产品尺寸很大，相应的模具的体积、尺寸也很大，模具本身就有很重的重量，所以一般的冰箱生产厂家都是采用120T或150T油压机来进行门体的冲裁加工。 四、专机总体方案设计 由于门体的体积较大，形状复杂，在进行总体设计时应注意如下问题: 1、专机工作时，导柱导套为运动中的冲头或凹模提供精确的导向，所以应合理的选用导柱导套，以保证冲孔的精度。 2、设计专机时应考虑如何合理的布置各个零、部件的位置，如有冲侧向孔的要求是，应特别注意如何可靠的实现侧向冲孔。 3、由于制件尺寸较大，材料较软，所以应实行可靠定位。 4、设计加工时，不仅要保证专机的刚度、强度和寿命，还要保证专机的经济性，尽量从总体设计就开始采用一系列的措施来降低专机的加工制造装配成本。 综上所述，专机主要由上模板、下模座、中间支架、凸模组合、凹模组合、 7 定位条、导柱导套组合、侧冲机构等几部分组成(见图一)。 五、专机侧冲机构方案设计 一般的冲压设备只提供上下的动力。侧冲机构的动力可采用机械结构换向、电机驱动、液压缸驱动或气缸驱动四种方式。由于专机内部本身结构就很紧凑，所以不能采用机械结构换向的方式来实现侧冲。如采用电机驱动或气缸驱动方式，则需另外增加气源或电源，增加了用户的投入和使用成本，该种方案不为用户接受。由于此类专机是针对油压机设计的，而油压机一般只提供上下行程，所以利用油压机的液压系统提供的动力来完成侧冲孔的横向冲切是最为经济的一种方案。 由于冰箱门体产品型号多样，应根据不同的产品要求来进行侧冲机构的方案设计。一般常用的机构是曲柄连杆机构。如产品的侧冲孔为完全对称分布时，可采用如图二所示的机构;如产品的侧冲孔为不完全对称分布时，可采用如图三所示的机构。 8 六、工艺设计计算 由于该专机用于油压机上，被冲切的制件为塑料件，冲切力和卸料力均较小，油压机的力远大于冲切力和卸料力之合，所以一般不需要进行冲切力、卸料力和压力中心的计算。但是在设计侧冲机构时需要进行侧冲孔的冲裁力计算以便选用合适的油缸(现见侧冲机构结构设计)。 七、侧冲机构结构设计 1、冲裁力的计算 计算侧冲孔的冲裁力可套用如下公式来计算: P=τLt 0 式中 P————冲裁力(N) 0 τ————材料的抗剪强度(N/mm2) L————材料的轮廓长度(mm) T————材料的厚度(mm) 计算出所有侧冲孔的总冲裁力P后，还需要计算转换到油缸所需的力(见总 下一步) 2、结构设计 该侧冲机构(见图二)是由油缸拖动连杆，带动侧冲冲头运动，以达到冲侧孔的目的。油缸(1)伸出，带动滑块(2)向前运动，滑块与连杆(3、4)相连接，带动冲头滑块(6、9)伸出，冲头入模，冲切完成;然后，油缸退回，冲头 9 滑块缩回，冲头复位，侧冲冲切完成。 侧冲冲头行程为10mm，冲头入模4mm，回退6mm。根据产品图，先大致确定连杆的尺寸及角度(见图二)，然后进行油缸的计算，即计算出油缸所需的力: P:P=PX L / L 油油总 12 ————油缸应有的力(N) 式中 P油 L————曲柄力臂长度1(mm) 1 L————曲柄力臂长度2(mm)(见图二所示) 2 选用油缸时，还需要综合考虑卸料力、油压变化等因素对所需冲裁力的影响，所以要增加一个比较大的安全系数K(K=1.5~1.7)。 在设计该机构时，为了尽量减小冲裁力以优化整体结构，对于较大的异形孔可采用卸刃冲裁的型式。如采用卸刃冲裁时，计算侧冲孔的冲裁力应套用如下公式来计算: P=KτLt 斜0 式中 P————冲裁力(N) 0 τ————材料的抗剪强度(N/mm2)(可从冲模设计手册中查得) L————材料的轮廓长度(mm) T————材料的厚度(mm) K=0.5,0.6 斜 由上可看出，卸刃冲裁可大大降低冲裁力。 冲侧孔的过程中，冲头冲切时也必须导向。如图二所示，在侧冲机构中，一般在冲头滑块(,、,)与侧冲导套(,、,,)之间采用间隙配合来保证冲头的导向。为了保证冲头导向可靠，冲头滑块与导套之间的配合段要有一定的长度。 八、结构设计计算 (一)凸模结构设计 1、凸模结构设计的原则 为了保证凸模(冲头)能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足 10 如下原则: 1)精确定位 凸模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，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 2)防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。 3)防止转动 凸模在工作过程中不能发生转动，否则将啃模。 2、凸模结构类型选择设计 凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，见图 四，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不 同，又分为直通式 (图五c)和台阶式(图五a、b)。直通 式凸模的工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一 样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。台阶式 凸模一般采用机械加 工，当形状复杂时，成 图 五 整体式凸模 形部分常采用成型磨削。对于圆形凸模， GB2863—81 的冷冲模标准已制订出这类的凸模 图四 镶 拼式凸模图 的标准结构形式与尺寸规格。 设计时可按国标选择。 本专机中凸模分为两大类，一种为落料凸 模，一种为冲孔凸模。其中冲孔凸模可设计为 台阶式凸模。落料凸模尺寸较大，采用镶拼式， 以螺钉和销钉分别组合定位、固定在凸模固定 板上。 六 11 3、凸模长度的确定 凸模长度应根据模具结构的需要来确定。设计标准模具时，当选定了典型组合以后，凸模的长度就确定了。设计非标准模具时，凸模的长度一般应根据结构上的需要，并考虑磨损量和安全因素来确定。以冲孔凸模为例(见图六)介绍如下: 若采用弹性卸料板和导料板结构时，冲孔凸模的长度应该为: L,h，h，hmm 冲孔,,, 式中: h、h、h分别为凸模固定板、卸料橡皮、冲头入模的厚度。 ,23 其中，卸料橡皮起到了冲头护套的作用。 4、凸模材料 模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用 T8A、T10A等材料;形状复杂且模具有较高寿命要求的凸模应选 Cr12、,r12MoV、CrWMn等制造，HRC取58,,,，要求高寿命、高耐磨性的凸模，可选硬质合金材料。 本专机凸、凹模的材料一般都采用Cr12系列冷作模具钢，这类钢材具有良好的淬透性和耐磨性，但韧性较差，淬火后异常变形较大。常用的为Cr12或Cr12MoV，热处理硬度为HRC55,60。 5、凸模强度和刚度 在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但是，对细长的凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。根据本专机的凸模的结构和尺寸，其强度可不进行校核。 (二)凹模结构设计 1、凹模的洞口类型 常用凹模洞口类型如图七所示，其中a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料 (或制件)的聚集而增大了推件力和凹模 12 的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用 a)、c)型;下出件的用b)或a)型。d)、e)型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大 (如α,30′时，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm)。凹模锥角α、后角β和洞口高度 h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取α,15′,30′、β, 2?,3?、h,4,10mm。 图七 综上所述，本专机凹模结构均采用a)型。 2、凹模的外形尺寸(见图八) 凹模(阴模)板的外形有圆形和矩形两种，凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。本专机的凹模一般采用矩形外形结构。 从凹模刃口到凹模外缘的最短距离称为凹模的壁厚，它将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度(L×B)。凹模壁厚c值主要考虑布置连接螺钉孔和销 钉孔的需要，同时也要能保证凹模的强度和刚度， 设计时可参考有关手册。特别注意:工件料薄时取 较小值，反之取较大值;型孔为圆弧时取小值，为 直边时取中值，为尖角时取大值;当设计标准模具 或虽然设计非标准模具，但凹模板毛坯需要外购 时，应将计算的凹模外形尺寸L×B按模具国家标 准中凹模板的系列尺寸进行修正，取较大规格的尺 寸。 凹模的厚度H主要不是从强度需要考虑的，图 八 13 而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模的厚度一般应不小于10mm，特别小型的模具可取8 mm。随着凹模外形尺寸的增大，凹模的厚度也应相应增大。 3、凹模板上孔壁的最小尺寸 凹模板常用螺钉与下模座连接，并用销钉与之定位。从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应当加以限制。 1)螺孔中心到凹模板外缘尺寸 如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模板外缘等距时，螺孔中心到凹模板外缘距离L,1.25d,3.2d;当螺孔中心到凹模板外缘不等距时，则允许最小值L为L,1.13d,1.5d(d为螺孔直径)。冲薄料或纸板时，凹模有时不需淬火，则上述允许值可取小些。 该专机的凹模需淬火处理，且采用螺孔中心到凹模板外缘不等距，则L需较大些。 2)销孔中心到凹模板外缘尺寸 圆柱销孔中心到凹模板外缘的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄弱处不产生变形。否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不准确，严重时可能涨裂销孔。 销孔中心到凹模板外缘允许的最小距离L可按有关手册。 3)螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸 螺孔中心到刃口或销孔边缘的距离s，标准尺寸:s，2d。允许最小尺寸:凹模板淬火时，smin,1.3d;凹模板不淬火时，smin,1d。 4)螺孔之间的中心距 当凸模固定板、凹模板及凹模镶块用螺钉紧固时，这些板上螺孔之间的中心距s按有关手册选取。 (三)凸、凹模刃口尺寸计算与处理 凸模与凹模刃口尺寸计算包括决定刃口的基本尺寸与制造公差。刃口尺寸及公差直接影响冲裁件的尺寸精度与冲裁间隙值。 1、刃口尺寸计算的基本原则 14 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁设备的主要任务之一。从生产实践中可以发现: 1)由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于 凸模尺寸。 2)在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3)冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下述原则: 1)落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时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，以凸模为基准，间隙取在凹模上。 2)考虑到冲裁中凸 、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸;设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。 3)确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高( 即制造公差过小)，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期;如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大)，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准 “非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造;对于圆形件，一般可按IT7,,级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负;冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 2、刃口尺寸计算方法 由于模具加工方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法相应的也不同。 15 常用的模具加工方法有凸模与凹模分开加工和配合加工两种。 1)凸模与凹模分开加工 分开加工时，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差(凸模δ、凹模δ)，它适用于圆形或简单形状的制件。为了pd 保证初始间隙值小于最大合理间隙2Z，必须满足下列条件: max ,，,δ,?,Z,2Z ,δpdmaxmin 或取δ,0.4(2Z,2Z) pmaxmin δ,0.6(2Z,2Z) dmaxmin ,，,δ,，,Z?2Z。 也就是说，新制造的模具应该是,δpdminmax否则制造的模具间隙已超过允许变动范围2Z,2Z。 minmax 2)凸模和凹模配合加工 对于形状复杂或薄板工件的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中的一件(凸模或凹模)作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所留的间隙值。这样δ与δ就不再受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取pd δ,?,4(精密模具的制造公差可选几μ),其中?为工件相应尺寸公差。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙值很小，而且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸、凹模工作部分的尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一个凸模或凹模上会同时存在着三类不同磨损性质的尺寸。磨损后尺寸增大，简称A类尺寸;磨损后尺寸减少，简称B类尺寸;磨损后尺寸不变，简称C类尺寸。对于A、B、C三类刃口尺寸，应按相应的计算公式进行计算。 +a设制件尺寸为D,则有 -b A类尺寸的基准刃口基本尺寸为:A=d+x?=D-b+x(a+b) min B类尺寸的基准刃口基本尺寸为:A=d-x?=D+a-x(a+b) max C类尺寸的基准刃口基本尺寸为:A =d+?/2=D- b+(a+b)/2 min 式中 A————准刃口基本尺寸 16 D————制件的基本尺寸 a————制件的上偏差 b————制件的下偏差 ?————制件的公差 d————制件的最大极限尺寸 max d————制件的最小极限尺寸 min x ————系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近制件公差带，在0.5~1之间取值。可查下表。 非 圆 形 圆 形 材料厚度 1 0.75 0.5 0.75 0.5 t/mm 工件公差?/mm ?0.16 ?0.36 ?0.16 <1 0.17~0.35 <0.16 ?0.20 ?0.42 <0.20 ?0.20 1~2 0.21~0.41 ?0.24 ?0.50 <0.24 ?0.24 2~4 0.25~0.49 ?0.30 ?0.60 <0.30 ?0.30 >4 0.31~0.59 (四)定位装置和卸料装置 为保证冲裁出外形完整的合格零件。制件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。由于制件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。定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。 1、定位设计的原则 目前，许多定位零件已经标准化，在设计的时候应尽量按标准设计、选用。由于本专机制件形状复杂，不能选用标准定位件，在设计时应遵循以下原则: 1)定为零件应选择在方便操作的位置; 2)定位至少要有三个支撑点、两个导向点和一个定距点。定位支撑点及导 向点之间应有足够的距离，以保证制件有足够的定位精度和相对的稳定; 3)尽量以面支撑代替点支撑; 4)多工序冲压完成的零件，每个工序之间的定位基准要统一，工艺定位基 准应与设计基准一致、协调; 5)在多道工序联合冲压时，粗定位服从精定位; 17 6)定位机构必须适应冲压工序特点及模具的结构; 2、本专机制件的定位 制件的定位采用定位条定位，定位条上有定位导入面，以便于生产中快速放置工件。由于制件的材料为塑料板，其材质较软，易变形，所以需要利用门胆四周的凹模，在上模装上挡边宽度限位块，有效防止落料切边时工件变形。定位条和挡边宽度限位块均设计成可调式，以便于现场调试。定位条表面经人工抛光后镀有硬铬，以确保其不会划伤和污染内胆，也提高了定位条的耐用性。为减少加工成本，某些侧冲凹模安装座兼作定位条使用。 3、卸料装置 本专机采用弹性橡皮进行制件的卸料。橡胶的选用和计算可查阅相关手册。 (五)模架的设计和选用 冲压模的模架有选用标准模架，也有自制模架。简单模和大型模具一般采用自制模架。本专机采用自制模架。 本专机模架包括上模板、下模座、中间支架、导柱导套等。 1)上、下模座 上模板、下模座主要用于模具与油压机台面的连接。根据所用油压机的参数，在上模板、下模座相应位置开U型槽，以便模具在油压机上的定位和安装。 门冲的上、下模座的尺寸受到油压机尺寸的限制，最长不能超过1980mm，根据生产厂家的要求，下模上的凸模组合刃口至导柱导套组合的距离应大于100mm，以便于取出废料。侧冲机构的油缸安装在上模的凹模组合之外。综合以上两点，在设计时，应尽可能的将模芯设计的紧凑一些，以减小模板的尺尺寸。 上模板是一块尺寸为1980mmX760mmX50mm(长X高X宽)的钢板。下模座是由数块钢板焊接而成的支座。设计下模座时既要考虑预留叉车空间，又要保证下模座的刚性。下模座的形式有两种:一种是采用焊接形式，另一种是采用螺钉、销钉连接。这两种形式各有优缺点:采用焊接的形式加工简单，但如果焊接后去应力不完全的话，容易产生变形，而采用螺钉、销钉连接的形式，没有变 18 形的问题，但是加工复杂，成本高，刚性不及焊接式结构好，生产周期长，所以采用了焊接的形式。 2)中间支架 中间支架是由几块钢板焊接而成的框架结构。落料凹模组合、废料压块装在其上。由于产品的限制，不能设置压料板，只能在切边凹模组合内侧按一定的间距布置直径为Ф12的聚氨酯橡胶进行压料。在布置压料橡胶的同时，要尽量避免压料橡胶与螺钉孔重合或干涉，以防止压伤工件。 3)导柱导套组合 本专机采用滚珠式导柱导 套结构(见图九)，导柱安装在 上模板，导套安装在下模座上。 导柱导套组合包括导柱、导柱 座、限位套、钢球保持圈组合、 导套、导套座、垫高块等。限 位套能保证模具的闭合高度。 当模具运输或不使用时，垫高 块可将刃口抬起，以避免刃口 的损坏。采用滚珠式导柱导套 结构，方便了模具装配时的合 模，也可提高模具的定位精度，延长模具的使用寿命。 九、绘制装配图和零件图 见附图一~七 十、编写技术文件 填写零件机械加工工艺过程卡，格式见附表 19 四、冰箱门体内胆冲切专机制造 该专机的制造主要有模架零件、凸凹模工作零件、定位零件的加工制造及专机的整体装配、调试等。 一、专机零件制造的工艺分析 1、 专机零件的技术要求分析，它包括:被加工表面的尺寸精度、形状精度、各表面的相互位置精度、表面质量、零件材料、热处理要求及其它要求。 2、专机零件结构的工艺分析。 二、毛坯的选择 三、定位基准的选择 包括定位基准的正确选择和工件在加工过程中正确的装夹方法。 四、工艺路线的拟定 主要任务是:选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分工序等。 五、机床与工艺装备的选择 制定机械加工工艺时，正确选择机床与工艺装备是保证零件加工质量要求、提高生产率及经济性的重要措施之一。 六、工艺文件的编制 在机械加工中常用的工艺文件有: 1、机械加工工艺过程卡片 2、机械加工工艺卡片 3、机械加工工序卡片 七、专机的整体装配与调试 在专机零件制造、标准零件选用完成以后，需要进行整机装配，正确设计装配的方法和步骤;并有必要进行试机;试机后，根据具体情况进行修配，以满足用户的要求。 五、毕业设计(论文)总结 (略) 20 参考文献: 1、欧阳波仪主编?现代冷冲模设计基础实例?北京:化学工业出版社，2006.7 2、钟毓斌主编?冲压工艺与模具设计?北京:机械工业出版社，2000.3 3、郑修本主编?机械制造工艺学?北京:机械工业出版社，1991.4 4、王孝培主编?冲压手册?北京?北京:机械工业出版社，1996 5、李云程主编?模具制造工艺学?北京:机械工业出版社，2001 6、李庆寿主编?机床夹具设计?北京:机械工业出版社，1983.4 7、国家标准总局?冷冲模国家标准?北京:中国标准出版社，1984 8、国家技术监督局?冲模技术条件国家标准?北京:中国标准出版社，1995 9、中国模协标准件委员会编?中国模具标准件手册?上海:上海科学普及出版社，1989 21 附 图 22 附图一 实例—装配图 23 附图二 实例—部件图 24 附图三 实例—凹模块1 25 附图四 实例—凸模块1 26 27 附图五 实例—中间支架组合 28 附图六 实例—凹模座组合B 29 附图七 实例—凹模块B 30 附图八 门体内胆产品图 31 32