工艺技术_推件固定片级进模设计及其制造工艺概述

摘要本文主要通过分析对推件固定片零件的冲裁以及弯曲的生产工艺，了解了级进模的总体结构。分析比较了该零件的工艺方案，选定了模具形式是多工位级进模。通过对零件冲压工艺分析、冲孔-落料级进模零件的设计与计算、冲裁件整形、模具安装于调试、以及绘制装配图和零件图。其中还有推件固定片的零件冲压工艺性分析；确定冲压基本工序；排样方案的确定；连续模的送料定位系统的选用；冲裁模具凸凹模刃口尺寸的计算；模具主要零件尺寸计算；冲压力的计算；压力中心的计算；选择冲压设备；冲模的闭合高度；调整模具闭合高度等来研究零件的冲裁。最后校核了冲压设备及确定了模具部件的材料和热处理要求。在模具结构绘制方面，借助于AutoCAD软件，绘制出模具的装配图和非标准件的零件图。本次设计对多次弯曲的零件的级进模设计有一定的深入了解，为日后的模具设计打下了基础。关键词：推件固定片，级进模，模具设计，结构设计AbstractThis paper mainly through the analysis to push a fixed piece of cutting and bending manufacturing process, understand the overall structure of progressive die. Analysis compared the processing plan of the parts and the mold form is selected multi-station progressive die. Through the parts stamping process analysis, punching and blanking progressive die design and calculation of blanking pieces, plastic parts, mould installation debugging, and draw the assembly drawing and part drawing. With a fixed piece parts stamping manufacturability analysis; Basic process to determine the stamping; The scheme determination of layout; Continuous mode selection of feeding positioning system; Blanking mould and die cutting edge dimension calculation; Die main parts size calculation; Burst pressure calculation; Calculation of pressure center; Choose stamping equipment; Die shut height; Adjust the height and so on to study a part of the blanking die closed. Finally check the stamping equipment and determine the mould parts material and heat treatment requirements.In terms of the mould structure drawing, with the help of AutoCAD software, draw mold assembly drawing and non-standard parts drawing. The design of multiple bending parts of progressive die design has a certain understanding, lays a foundation for future mold design.Key words: push a fixed piece, progressive die, dies design, structure design目 录1绪论11.1冲压的概念和特点11.2冲压的设备21.3冲压技术的现状31.4冲压技术的发展方向41.5本文主要研究内容52制件的结构及工艺分析62.1工件的工艺分析62.2工件方案选择63模具的工艺计算93.1毛坯展开尺寸计算93.2排样设计103.3冲裁力及弯曲力的计算133.4弹簧原件的选用和计算153.5模具的压力中心计算163.6凸凹模刃口尺寸计算174模具主要零部件的结构设计234.1凹模的结构设计234.2凸模的结构设计244.3卸料零件的设计264.4导向方式的选择274.5垫板、固定板的采用和厚度274.6模具的闭合高度的确定274.7辅助零件的设计284.8上下模座的选用294.9模柄的选用295冲压设备的选用306模具材料的选择和加工316.1模具材料的选择316.2模具零件的加工317模具的装配与调试367.1模具装配的概述367.2模具零件的固定方法377.3冷冲模的装配378结论39参考文献40致谢41我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。1绪论 随着科学技术水平的不断提高和工业生产的迅速发展，产品的性能和质量不断地提升，进而使得现代的冲压产品正呈现多品种、复杂、大型、更新换代速度快等变化的特点。所以针对冲压技术提出了更高的要求。1如今我们与国际接轨的脚步不断地加快，市场竞争又日益地加剧，人们已经认识到了产品的质量、成本和新产品的开发能力等的重要性。而模具制造是整个产业链中最基础的要素之一，模具制造技术现已然成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志以及发展程度的标志。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具重要代表了。这种类型的模具除了能进行冲孔落料的工作外，还可根据零件的结构特点和成形的性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成铆接、旋转等装配工序。21.1 冲压的概念和特点冲压是金属加工成形技术之一，能利用冲压机机械设备对板材进行压力加工，使板材产生塑性变形，以至于获得一定的形状，尺寸和性能的制件。它是机械制造中加工成形零件的重要方法之一，也是现代制造业中高效、先进的金属加工的方法之一，应用范围广泛。冲压成形的特点主要体现为以下几点：1）制件的精确度高。一般不需要大量的机械加工能获得高强度、刚性好、轻重量、互换性好的零件。2）生产效率较高。每分钟几件或几十件，多达数百件。3）可以生产复杂形状的制件。用简单的机械设备，通过使用模具加工出复杂形状的制件。例如炮弹壳、高压气瓶等。4）材料利用率高。冲压模具生产出的制品可以用廉价的板材和带材，其利用率可以达到70%80%，大大减少的成本。5）有利于实现自动化和机械化。降低工人的劳动强度并改善了劳动条件。综上所述，冲压工艺在国民经济的各个领域应用相当广泛。不仅各个产业界都会用的它，而且我们每个人都与冲压制品有着直接的联系。现在的日常生活中，我们随时都会使用到冲压制品。而如今我们作为代步工具的汽车和家用电器的飞跃发展，许多国家对冲压生产开始高度重视，甚至我们认为冲压生产水平的高低代表了国家的工业化水平。冲压作为一个行业，在国民经济上是占有较为重要的地位的。因为冲压工艺具有上上述的特点，工业发达的国家对冲压生产工艺的发展十分重视。根据统计，在电机、仪器、汽车、玩具、仪表等民用和机械的产品的生产方面上，冲压件的比例占零件总数的70%80%；在电子产品上占90%以上；在航天工业中，冲压件也占有较大的比例。3由于工业发达国家钢材品种的构成，可以通过表1-1看出冲压应用的广泛性。表1-1工业发达国家钢材品种构成钢材品种钢带钢板棒材型材线材管材其他所占比例（%）5017139722从表中可以看出冷冲压这种加工方法已经成为了现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。冲压行业即将迎来又一个快速发展时期。目前，在生产中所采用的冲压方法有很多，根据不同的角度和特点，分类的方式也不一样。冲压加工主要包括冲压工艺和模具两个方面，冲压工艺根据材料的变形特点，可以分为分离工序和成形工序。板料在外力的作用下产生变形，当作用在变形部分的等效应力达到了材料的抗剪强度，材料会产生剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的产品。这类冲压工序统称为分离工序。9分离工序主要分为落料、冲孔、切边和切断。成形工序是板料在外力的作用下，变形部分应力介于材料的屈服强度与抗拉强度之间，产生塑性变形，得到一定形状和尺寸的产品。其主要分为弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口和校正。1.2 冲压设备冲压设备是用来完成冲压件各种冲压工艺的机床统称。冲压设备种类很多，按传动方式分类，主要有液压压力机和机械压力机两个大类。机械压力机包括曲柄压力机 、拉深压力机、摩擦压力机、偏心压力机、模锻精压机和专用压力机等；液压压力机有冲压液压机、一般用途液压机、打包压块用液压机和弯曲校正压紧用液压机等。而我们经常用到的冲压设备是机械式曲柄压力机、偏心压力机、摩擦压力机、液压机。4冲压设备的选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容，其直接关系到冲压工艺与模具结构的合理性。而必要的条件是要了解设备的工作原理和特性是保证产品质量、模具的寿命、生产的效率等。1.3 冲压技术的现状级进模是在压力机的一次行程中，在模具的不同工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模，采用级进模的生产效率比复合模更高。级进模特别适用于复杂小型零件、孔边距较小的冲压件以及生产批量大的零件加工。采用级进模能够提高生产效率、降低成本、提高生产质量和实现冲压自动化等，在这些方面有着非常现实意义。至今，冲压产品已近深入到了工业生产、生活的各个领域了，目前已经发展了一些例如精密冲模、无毛刺冲模、柔性模成形等先进冲压工艺，并且已经广泛应用到了生产实践当中了。冲压技术中的冲压模具是制造业的重要基础工艺装备。用模具的生产制件所达到高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率以及低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。5现在，模具技术已成为衡量一国产品制造水平的重要标志。没有高水平的模具就没有高水平的产品已经成为了共识。根据如今国内制造的大型的精密复杂的冲模和精密的多工位级进模的水平分析，在模具结构、制造精度、使用寿命、性能、技术含量和制造周期等不同的方面获得了明显的进步。6其中，大部分模具在寿命和主要性能上与国际先进水平的差距越来越小，部分的高档优质模具的总体水平与国际的先进水平相当了，不仅完全替代进口，并有一部分模具出口到工业发达国家和地区。如今，我国模具市场总体趋势平稳向上。国内市场对中高档家电、汽车、塑料制品模具的需求量很大，但是要求国产的模具必须在质量上等方面满足用户的需求。我国加入WTO后，伴随着世界的经济一体化的浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已经是大势所趋了，中国也逐渐发展成为世界级的制造业基地。4中低档的模具国际市场潜力十分的巨大，只要国产模具的质量能够有所提高，交货期能够得到保证，模具出口的前景是十分乐观的。3尽管我国的模具工业取得了令人瞩目的发展，但是我国在许多方面与日本、西欧和美国等发达国家的差距仍旧较大。标准化程度不够高，模具生产专业化程度相对不足。应用比重较低，先进模具技术应用不够广泛，所以我国目前一部分大型、精密、复杂和长寿命模具仍然依赖进口。7日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。其次在日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。7德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。81.4 冲压技术的发展方向当今模具工业中，模具的设计和制造正在发生着变化。模具制造技术随着制造设备水平的提高而提高。新材料、工艺不断涌现，势必带来模具使用寿命革命性的变化。模具制造技术的标准化程度日益提高。然而，我国的冲压行业依旧存在着一些问题：1） 冲压行业的机械化、自动化程度比较低，生产集中度低。冲压行业大多数是企业设备比较落后，能耗高，材料利用率低，而且多是手工操作，环境的污染严重。多工位压力机等先进的生产设备由于价格昂贵、设备投资较大，在我们国家的应用还不多，大部分冲压机还是需要手工上下料。2） 冲压板材自给率不足，品种的规格不配套。如今，我们国家生产的汽车用薄板只能满足实际需求的60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、超宽板等大都依赖进口。3） 大、精模具依赖进口，模具标准化程度低。在目前现代工业生产中，大部分的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础。我国的冲压模具的材料、设计、制造均满足不了国内冲压行业的发展的需要，而且标准化的程度尚低，远低于国际水平。4） 科技成果转化慢，先进工艺应用缓慢。在我国中，许多的冲压新技术起步不晚，有的甚至还到达了国际的水平，但是依旧很难形成生产力。一部分的原因是由于高校和科研单位这种研究机构无法将研究成果进行科技的转化，另一部分是大部分的企业仍然采用的是传统的冲压技术，其技术研究开发费用少，创新能力不够。5） 专业人才缺乏。需要以冲压行业为头，全面提高冲压行业人员的素质，有计划、分层次的培养能将冲压基础知识和先进技术工艺相结合的高科技人才。91.5 本文主要研究内容本课题来源于工厂中的一个实际项目，主要研究的内容为：零件冲压工艺分析、冲孔-落料级进模零件的设计与计算、冲裁件整形、模具安装于调试、以及绘制装配图和零件图。其中还有推件固定片的零件冲压工艺性分析；确定冲压基本工序；排样方案的确定；连续模的送料定位系统的选用；冲裁模具凸凹模刃口尺寸的计算；模具主要零件尺寸计算；冲压力的计算；压力中心的计算；选择冲压设备；冲模的闭合高度；调整模具闭合高度等。该推件固定片零件外形小，需多道冲裁和弯曲工序冲压成形，材料为08F,厚度t=0.8mm。要求所设计的模具能安装在压力机上使用，并能安全、经济地大批生产合格的推件固定片零件。故本课题拟采用级进模冲压成形，以提高生产效率，降低生产成本。2制件的结构及工艺性分析2.1 工件工艺性分析零件名称：推件固定片零件材料：08F零件厚度：0.8 mm零件精度：IT12零件三维图和二维图分别如图2-1和图2-2所示。图2-1 三维零件图图2-2 零件图冲裁件的工艺性指的是对冲压工艺的适应性能，就是冲裁件的结构的形状、材料、尺寸大小、工件精度等对冲裁加工的难易的程度影响，以及其他的技术要求是不是适应冲裁加工工艺的要求。因此，对冲裁件的工艺分析是对于制定合理的冲裁工艺设计方案起到了相当重要的影响。良好的工艺性和工艺方案应该保证材料的损耗是最低的、工序数目的最少、冲模结构简单易拆卸并且能够满足制件质量稳定、模具寿命长以及生产效率高等要求。务求以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。而本文所研究的冲裁件的工艺分析如下：（1）工件的形状不规则且复杂，排样时少废料排样会影响边缘的部分精度。（2）工件的内、外转角有部分90的直角。（3）工件上有5处90弯曲。（4）普通冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT11IT14，其尺寸精度为IT12，取制件的冲裁粗糙度为1.6。2.2 工艺方案选择该工件包括冲孔、弯曲、切断等基本工序，可以有一下三种工艺方案。方案一：落料、弯曲分别加工，采用单工序模生产。方案二：采用级进模生产。方案三：采用落料复合模单工序模生产。首先进行单工序模具，复合模具及级进模每个方案的优缺点的分析。单工序冲裁是在压力机的一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。其生产批量比较小，而且冲压的精度较低，生产效率低。可是单工序冲裁模能够比较容易地实现自动化操作机械，尤其适合多工位压力机。它的通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产。冲模制造结构简单，制造的周期短而且价格低。复合冲裁是在压力机的一次行程内，在模具同一位置同时地完成两个或两个以上的冲压工序。其生产批量为中批量甚至大批量，而且冲压的精度较高，生产效率较高，可以让压力机在一次行程内可完成二个以上工序。因为它的制件和废料的排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作。它的通用性较差，仅适合于大批量生产。冲裁较复杂零件时，价格比级进模低。级进冲裁则是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其生产批量为中批量到大批量，而且冲压的精度较高，生产效率较高，可以让压力机在一次行程内可完成多个工序。在这三个工艺方案中，它最容易实现自动化的操作机械，尤其适应于单机上实现自动化操作。它的通用性较差，仅仅适合于中小型零件的大批量生产。冲裁较简单零件时，价格比复合模低。本文所研究的制件，根据零件的结构以及其要求中批量生产。为了提高生产率，根据上述方案的分析和比较，适合采用级进模冲裁。采用级进模，通过冲孔，落料，弯曲，切断载体落料几道工序完成零件的成形。该方案生产效率高，可自动送料， 工人操作安全， 但是零件在成形过程中存在累积误差，平整性一般。综合考虑到制件的用途，需要大批量生产，生产效率要求高，生产成本不易过高，制件的尺寸适中，所需的工序数较多，故优先选用方案二多工位级进模。3模具的工艺计算3.1 毛坯展开尺寸计算 外层纤维出现拉裂前的极限相对弯曲半径。当r/t的值较小的情况下，板料外侧纵向的材料可能会因为变形过大而产生破裂，或者是让板料断面会出现大的畸变，厚度会严重变薄，甚至影响到弯曲件的质量。有效的方法是增大r/t的值，可以减少或避免这些缺陷。当r/t变得过大的情况下，板料内弹性变形的区域增大，塑性变形不够充分，使得弯曲后的回弹大，工件的圆角半径以及角度不容易得到保证。所以，弯曲件的相对弯曲半径r/t值应该取在两者之间。各个弯角处，弯曲角度为90度，材料厚度t为0.8mm，r/t=0.25,查文献2表知：中性层系数x为0.31，由经验公式（3-1）中性层的曲率半径 （3-1）得中性层的曲率半径0.45mm。由下公式(3-2)计算得毛坯展开尺寸: （3-2）式中：l1，l2:未弯曲部分长度(mm）； X:折弯系数，一般取0.4-0.6；具体尺寸标注及展开形状如图3-1所示。图3-1 零件展开及具体尺寸3.2 排样设计3.2.1 排样方法与原则 合理有效的排样是可以保证在材料消耗最低和生产效率较高的条件下，得到符合设计技术的要求的工件。由于产量比较大，所以材料利用率是一项很重要的经济指标。合理地利用材料是降低成本、保证零件的质量以及模具的寿命等最有效的措施。尤其是在生产效率高时，冲压零件的数量达到数万件，其合理的利用的经济效果更为的突出。 所以，一般会按照如下的原则进行排样：1）冲裁小工件或者某种工件需要窄形带料的时候，应该沿着板料顺长的方向进行排样，并且要符合材料的规格以及工艺的要求；2）冲裁弯曲件毛坯的时候，要考虑板料轧制的方向；3）冲裁件在带料上的排样，要考虑冲压生产效率、模具的寿命、冲模的结构是否简单以及工人操作时是否方便、安全；4）条料的宽度选择和在板料上的排样需要考虑到选用条料宽度较大、步距较小的方案；5）在可能的情况下，采取少甚至无废料的排样方法。排样应该保证冲裁件的质量，其方法可分为有废料和少、无废料的排样三种方式。根据冲裁件在条料上不同布置的方法，排样的方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。3.2.2排样方案 本文的制件材料为08F，料厚T=0.8mm， 展开件形状规则，出件方式为切断载体落料。根据上面所述的排样原则对排样中的冲裁顺序和工序组合进行设计并优化。排样设计最终的表达方式是排样图，是编制冲压的工艺以及设计模具的重要的工艺文件。 方案一：采用单排多工位级进模，冲压、弯曲在一副模具中完成。如图3-2所示图3-2 排样方案一本排样图的材料利用率不是很高。而且一次只能出一件。方案二：采用双排多工位级进模，冲压、弯曲在一副模具中完成。如图3-3所示图3-3 排样方案二这个排样的材料的利用率比上一个要高，且一次成型的零件的个数也比上一个多，但是带料困难，在后期试模和调模时很难做到完美同步，使最后的零件尺寸得不到保证。方案三：同样是单排多工位级进模，但较以方案一有所改进。如图3-4所示。图3-4 排样方案三这个排样解决了上面的所有问题，结构稳定，并加宽了切除余料凸模的宽度，两边带料使零件在整个加工过程中的精度得到保证，而且模具刀口磨损小，加工简单，所以最终确定为这个排样。 3.2.3排样分析本排样采用一次出一件的排样形式。如图3-4所示，设有10个工位，由左向右送料。由排样可知：第1-4工位为冲制件的导正孔和外形。第5工位为向上折弯。第6工位为向下折弯。第7工位为制件Z形弯曲。第8工位为落料。第9工位为空步。第10工位为落零件。3.2.4 确定条料宽和步距排料搭边值的大小不仅与材料的性能和厚度，冲件的形状和尺寸的大小有关。而且其与冲裁模具所用的不同的卸料方式有关。搭边是废料，因此要尽可能地取小。但是数值较小地搭边容易挤进凹模，会增加刃口地磨损，影响到模具的寿命。搭边可以用在补偿定位误差。使凸、凹模的刃口两边受力，受力得到平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高，并且可以让条料有一定的刚度，方便送料。对于利用搭边自动送料的模具，搭边会让条料有一定的刚度，来保证条料连续地送进。搭边的合理数值主要取决于材料的厚度、材料的种类、冲裁件大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般的情况是板料越厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状越复杂，则搭边值也应愈大。条料在模具上每一次送进的距离被称之为送料步距。每一步距可以冲出一个制件，也可以冲出几个制件。而送料步距的数值则应该是条料上两个对应制件所对应点之间的距离。如果一个模具是出两个制件的，那它的送料步距则是制件宽度的两倍。条料的厚度较薄，根据厚度和零件材料查阅模具设计手册得出：两侧搭边值取4mm。条料宽 B=49mm。步距 A=20mm。3.2.5材料利用率 材料的经济利用，会直接取决到冲压制件的制造方法和排样方式。在冲压的工艺设计中，而评价材料经济的利用程度的指标是材料的利用率。按照公式(3-3)计算为： （3-3） 式中：k:材料利用率； N:条料上生产的冲件数；S工件:每个冲件面积，mm2；S总:条料面积，mm2计算得：K=24.8%3.3 冲裁力及弯曲力的计算3.3.1 冲压力计算冲裁力是从板料或是卷料上冲出工件需要的轮廓尺寸或是在坯料上冲孔的时候，材料对凸模的最大抵抗力，也就是压力机在这个时候应该具有的最小压力。计算冲裁力的目的是为了选择合理的压力机，设计的模具以及检验模具强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，来适应冲裁工艺的需求。影响冲裁力主要的因素是材料的厚度、抗剪强度和冲裁件的周长。而且刃口的锐利的程度、冲裁的间隙、速度等也会对冲裁力有比较大的影响。1）用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按以下式(3-4)计算： (3-4)式中 F:冲裁力(N) L:冲裁周边长度（mm） :材料抗剪切强度（MPa） K:系数，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素 而影响而给出的修正系数， 一般取K=1.3。 T :料厚（mm） 查表得 =(300-400Mpa)取=350Mpa；T=0.8mm。计算得各个工位冲裁力为： F1 =1.331.360.8350=11415N F2=1.339.450.8350=14360N F3=1.358.070.8350=21137N F4=1.3450.8350=16380N F5=1.356.360.8350=20515N F6=1.3200.8350=7280N F7=1.329.140.8350=10607N 因此:=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7 =101.69KN卸料力是将工件或是废料从凸模上卸下时所需要的力。2）卸料力按公式(3-5)计算： =KX (3-5)其中： :卸料力（N） :冲裁力（N） KX:卸料系数，查模具设计手册，其值为0.03-0.04，取K=0.04。计算得:F卸=4067.76N3.3.2 弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。弯曲力的大小在毛坯的尺寸，零件的形状，材料的力学性能，弯曲方式，模具的结构，模具的间隙和模具的工作表面的质量等诸多因素有关。因此运用理论分析的方法很难确切的计算弯曲力。生产中常用经验公式计算弯曲力。 1）自由弯曲时的弯曲力按以下公式(3-6)进行计算： （3-6）式中：B:弯曲件的宽度（mm） T:弯曲材料的厚度（mm） R:弯曲件的内弯半径（mm） :材料的抗拉强度,275-380Mpa。 K:安全系数，一般取K=1.3 校正弯曲力可按下公式(3-7)进行计算： (3-7) 式中 Fj:校正弯曲力（N）； P:单位校正力(可查表 3-1)，（MPa）； A:工件被校正部分在凹模上的投影面积（mm2 ）；表 3-1单位校正力 p材料材料厚度t/mm11225510黄铜15202030304040601020钢20303040406060802530钢30404050507070100 计算得总弯曲力：F弯=4043N 2）顶件力的计算：顶件力是将工件从凹模洞口逆着冲裁方向顶出所需要的了。对于具有顶件装置或压料装置的弯曲模具，顶件力的值可近似取自由弯曲力的30%-80%。因此，总的冲压力 F总107KN初选开式压力机。3.4 弹性原件的选用与计算弹性元件中的弹簧主要是弹性卸料、压料以及顶件等装置来提供作用力和行程，是冲压模具中应用最为广泛的弹性元件之一，弹簧品种规格很多而且性能用途各异，器标准化，系列化和通用化程度比较高，互换性好，设计模具时按标准选用即可。可按下表3-3选取所需弹簧。表3-2圆柱螺旋压缩弹簧规格(mm)DdHtH2fF2N1153504.19.40.9444010182555.723.22.5989.3204455.39.41.237807.7224455.711.41.597007.2254456.413.82.165906.4305507.614.42.459505.9表中：D：弹簧外径，d：钢丝直径，H：弹簧的自由高度，t:弹簧节距，H2：最大工作负荷下的总变形量，f：最大工作负荷下的单圈变形量，F2：最大工作负荷，n1：弹簧有效圈数。根据上述卸料力的计算，选择D=20mm的弹簧3.5 模具压力中心的计算冲压力的合力的作用点被称之为冲模的压力中心。为了保证压力机和模具能够正常的工作，应保证冲模的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。不然，在冲压的时候会使得冲模和压力机滑块歪斜，进而使得凸，凹模制件的间隙不均以及导向零件的磨损加剧，造成刃口和其他零件的损坏，模具寿命降低。有时更会引起压力机导轨磨损，影响到压力机的精度。到了实际的生产中，可能会出现因为排样，冲裁件的形状等等之类的原因，使得压力中心与压力机滑块的中心线不能够重合。形状简单而且对称的工件，例如圆形，矩形，正多边形等，它冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。然而形状复杂的工作，多凸模冲孔模及连续模的压力中心则用解析法来进行确定。对于制件的外形尺寸大，形状较为复杂或是多凸模的冲裁模、连续模，正确确定其压力中心就显得非常的重要，如果因为冲件形状的特殊，在模具结构的方面考虑不适合使压力中心与模柄轴心线相重合，也需要注意到尽量让压力中心的偏离不要超出所选择的压力机模柄孔投影面积的范围。利用力矩的原理求出复杂形状的制件或者多凸模冲裁的压力中心的步骤是如下：1 )画出制件的轮廓形状2 )最好取计算最简便的坐标系3)将复杂的轮廓分解成为若干最简单的线段L1 、L2、L3，分别求出各个线段的长度和重心坐标X1 、X2、 X3,Y1 、Y2 、Y3。4）根据力矩的原理按照公式式算出压力中心的坐标X0 ,Y0我们根据这个原理：对同一轴线合力力矩等于各分力矩之和。以此来得到合理的作用点，因为冲裁力和冲裁件周长成正比，所以用以下公式得出。 X0= (3-8) Y0= (3-9) 最终算出压力中心为(，) =(15，6) 。图3-5 压力中心示意图3.6凸凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的工作部分尺寸以及公差，是影响冲裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理间隙数值也要靠凸模和凹模工作部分的尺寸以及公差来保证。因此，在冲裁模设计的过程中正确确定凸模和凹模的工作部分尺寸以及公差极为重要。根据落料和冲孔的特点，落料时应先确定凹模工作部分尺寸，而冲孔时则应先确定凸模的尺寸。因此，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。根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模在刃口磨损后会使落料件的尺寸变大，它的刃口基本的尺寸应该选取接近或是等于工件的最小的极限尺寸。而凸模的刃口磨损后会使冲孔件的孔径变小，所以应该使刃口的尺寸接近或等于工件的最大的极限尺寸。考虑到工件精度和模具精度间的关系，在确定模具制造的公差时，需要既能保证工件的精度的要求，又能保证有合理的间隙数值，一般冲模制造的精度要比工件的精度高23级。3.6.1 一般形状凸凹模尺寸计算随着模具的加工设备发展和加工精度的提高，凸、凹模都会采用分开加工的方法。但是对于简单形状和复杂形状的冲裁件。凸、凹模的刃口尺寸的计算方法会有些不同。凸模和凹模分开加工的时候，应该分别计算并标注凸模和凹模的工作部分的尺寸和制造公差。这种方法比较适合圆形或是形状简单的凸模和凹模及大量生产冲模的时候采用。采用这种方法时必须使模具的制造公差于间隙满足条件。凸模、凹模工作部分尺寸就是凸、凹模的刃口尺寸的计算，有两种计算方法。第一种方式是凸模与凹模分别加工方法计算；第二种计算方法则是凸模与凹模配作方法计算。本文所研究的冲件形状复杂，对于形状比较复杂的尺寸冲制件来说，不容易区分落料尺寸与冲孔的尺寸。为了方便计算刃口的尺寸，先将尺寸分为磨损以后变大的尺寸、磨损以后变小的尺寸和磨损以后不变的尺寸。由于是顺送模具，主要是以落料为主，所以这个凹模为基准件来制作凸模，只要给出间隙值即可，此处间隙取0.08。（1）凹模磨损后会增大的尺寸：第一类尺寸AAj=(Amax-x) (3-10)（2）凹模磨损后会减小的尺寸：第二类尺寸BBj=(Bmin+x) (3-11)（3）凹模磨损后基本不变的尺寸：第三类尺寸CCj=(Cmin+) (3-12)式中：x:为磨损系数； A max:为工件最大极限尺寸； B min ，Cmin:为工件最小极限尺寸； :为工件的公差。查表得：工件精度IT10级以上，x=1；工件精度IT11-IT13，x=0.75；工件精度IT14，x=0.5；可知工件尺寸按IT12级精度，x=0.75。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：7.65 0+0.15，2.1 0+0.1，8.030+0.15，7.84 0+0.15，3.1 0+0.12，9.040+0.12，9.91 0+0.15，3 0+0.1，4.4 0+0.12，7 0+0.15，10.7 0+0.18，23.78 0+0.21，4 0+0.12，6 0+0.12，11.7 0+0.18，2.87 0+0.1。属于B类尺寸的有：60+0.12， 3.40+0.12。属于C类尺寸的有：14 0+0.18，2.6 0+0.1，1.4 0+0.1，2.03 0+0.1， 3.7 0+0.1， 2.33 0+0.1， 5.31 0+0.12， 4.7 0+0.12。 凹模尺寸：一般规则形状截面基本尺寸，查公差等级表可知具体尺寸。7.65 0+0.15：= =2.1 0+0.1：= =8.030+0.15：= =7.84 0+0.15：= =3.1 0+0.12：= =9.040+0.12：= =9.91 0+0.15：= =3 0+0.1：= =4.4 0+0.12：= =10.7 0+0.18：= =23.78 0+0.21：=23.940.026 =4 0+0.12：=4.060.015 =6 0+0.12：= =11.7 0+0.18：= =2.87 0+0.1:= =2.6 0+0.1：= =1.4 0+0.1：= =2.03 0+0.1：= =3.7 0+0.1：= =2.33 0+0.1：= =5.31 0+0.12：= =4.7 0+0.12：= = 3.6.2 圆形凸模尺寸计算由于本次设计中的板料是薄板料，且制件的外形较不规则，因此圆形凸，凹模应采用互换法加工法制造。以下计算中工件的公差值。查资料，冲裁模合理双面间隙值Zmin=0.1；Zmax=0.13；Zmax-Zmin=0.03；制件制造精度IT12，刃口制造精度为IT7-IT8计算冲裁模的凸凹模刃口尺寸：冲孔凸模（1）采用冲孔加工，基准模为凸模。（2）变小尺寸：B=4(导正销孔，两个个圆孔)； (3-13)将数值代入公式得dp=冲孔凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.08mm。4模具主要零部件的结构设计4.1 凹模的结构设计凹模的刃口形式。常见的凹模刃口形式如图4-1所示。4-1a图所示为锥形刃口凹模，一般取15-30。其优点室冲裁件不会留在凹模内，而且凹模在磨损后的修模量比较小，凹模的加工简单。但是缺点是每次刃磨后凹模的尺寸会增大，刃口的强度比较低。而这种刃口的凹模适合用在形状简单、对精度的要求不高的冲裁件上。然而4-1b、c图所示的是直筒型的刃口，当中h=5-10mm。=3-5。它的好处是刃口的强度比较高，修模后的刃口尺寸不会改变；缺点是孔口比较容易积存工件或者废料，推件力比较大而且磨损大。这种刃口的凹模比较适合用在形状复杂或者精度要求比较高的工件。一般用于单工序冲裁模或连续冲裁模且采用下出料的情况。由于工件厚度为t=0.8mm，采用c图所示的是直筒型的刃口。图4-1 凹模刃口形式4.1.1 凹模的固定形式 采用过盈配合固定，间隙为0.5-1mm之间。图4-2 凹模的固定形式4.1.2 凹模外形尺寸凹模的外形尺寸一般是根据凹模孔口的尺寸和材料的厚度来决定的。其应该保证凹模有足够的强度、刚度和修磨量。外形尺寸如图4-3。图4-3 凹模外形凹模厚度计算公式(4-1)： Ha=KB (4-1)式中:Ha:凹模厚度 K:修正系数 B:最大孔口尺寸凹模壁厚： c=(1.3-2.0)Ha，。 凹模板厚度主要根据螺钉旋入的深度和凹模需要考虑刚度。k是由表查得k=0.30，ha=0.3015=4.5mm。因此凹模中的弯曲部分应开槽防止干涉，并且保证条料的准确送进，因此这里取Ha=5mm。 4.2 凸模结构设计凸模的主要形式是圆凸模和非圆凸模两种。而凸模的结构形式主要是根据制件的形状以及尺寸而定的，常常见到的是圆形凸模。图a所示的是采用保护套的结构的凸模，它适合用在冲制孔径和材料的厚度比较接近的小孔。图b是适合用于直径d=115mm的凸模、其实为了能够保证刚度和强度，避免应力的集中，多会将凸模做成台阶结构并且用圆角过渡。图c是适用在直径=830mm的凸模。最后图d是适用于直径偏大的凸模。图4-4 凸模的结构4.2.1 凸模固定结构形式 图4-5 凸模固定方式凸模采用凸模固定板来固定，本次设计凸模和固定板是采用过渡配合如图4-5所示，上端带台阶来以防拉下,有些是使用螺钉来固定,使得凸模更换起来比较方便。4.2.2 凸模的外形尺寸规则的凸模结构是它的下端是工作的部分，中间部分是用来与固定板配合并安装，最上端的台肩则是承受向下拉的卸料力。影响因素凸模的长度是凸模固定板的厚度、卸料板、卸料垫板的厚度和板料的厚度,凸模长度应按下式进行计算： L = h1 + h2 + t + A (4-2)式中：h1:凸模固定板厚度，mm； h2:弹性卸料板厚度，mm； t:板料的厚度，mm； A:自由尺寸，mm。同样包括3部分：一是闭合状态时，固定板与卸料板之间距离，二是凸模修磨量，凸模进入凹模距离是0.52mm。对于A相对是要长一些，并且要考虑到弹性元件的压缩量。所以L长度为65m。冲孔凸模主要作用是冲切废料。材料为Cr12MoV，淬火硬度为5862HRC。 4.2.3凸模强度的校核根据凸模结构形式特点及尺寸，只需校核冲底部两个直径2的孔凸模。凸模冲裁时正常工作的条件是它的刃口端面所承受轴向的压应力必须比凸模材料的许用压应力小。按公式4-3计算： (4-3)式中：:凸模刃口端面承受的压应力，单位为MPa； F:作用在凸模端面的冲裁力，单位为N； A:凸模刃口端面面积，单位为mm2； :凸模材料许用压应力，单位为Mpa,取1500-2100MPa 代入数值得： =8666.4/2/（3.1412）=1380MPa2100MPa所以抗压强度符合要求。4.3 卸料零件的设计卸料装置主要是用来当冲压工作完成后，将条料或是废料从凸模上卸下来，有时也起到压料或凸模导向的作用。此外还有保护凸模，防止冲裁时材料变形等的作用。卸料装置标准配件有固定卸料板、弹性卸料板、废料切刀以及卸料螺钉等。刚性卸料是采用固定卸料板的结构，经常用在比较硬、较厚而且对精度的要求不高的工件冲裁后的卸料。弹性卸料则是具有卸料与压料的双重作用，主要是用厚度在2mm及以下厚度的板料，由于其有压料的作用，冲裁件会比较平整。主要由弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。因为工件料厚为0.8mm，卸料力一般，从产品零件的使用要求和模具卸料力两方面综合考虑，可采用弹性卸料装置。4.4导向方式的选择方案一：对角导柱模架。对角导柱模架在凹模面的对角中心线上，上有前导柱和后导柱，它的有效区域在毛坯的进给方向的导套中间。优点是其受力平衡，上模座在导柱上的运动平稳。适合用在纵向或者是横向送料，常常用于级进模和复合模。方案二：后侧导柱模架。后侧导柱模架的两个导柱和导套分别装在上