衔铁零件的模具设计与制造

摘要多工位级进模是在普通模具的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具。是技术密集型模具的总要代表，是冲模的发展方向之一。在模具设计前必须对工件进行全面的分析，然后确定工件的冲压成型方案，正确设计模具的结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。本次设计的零件为板料冲裁弯曲件衔铁，衔铁采用的材料为电工纯铁，厚度18MM保证了足够的强度和硬度。该零件的外形简单，利于合理排样、减小废料。此材料具有良好的塑性及较高的弹性、较高的冲裁性和良好的弯曲性。关键词级进模；冲裁；弯曲；排样；设计ABSTRACTMULTIPOSITIONPROGRESSIVEWHICHISDEVELOPEDONTHEBASISOFTHEGENERALMOLDISAMOLDOFHIGHPRECISION,HIGHEFFICIENCY,ANDHIGHDURABILITYMULTIPOSITIONPROGRESSIVETHATISTHEDEVELOPMENTOFMOLDISTHEPRESENTOFTECHNOLOGYINTENSIVEMOLACOMPREHENSIVEANALYSISOFTHEWORKPIECEMUSTBEMADEBEFORETHEMOLDDESIGNMAKINGAWORKPIECEPROGRAMANDDESIGNINGTHESTRUCTURECORRECTLYAFTERTHEANALYSISTHEPARTSOFTHEDESIGNISSHEETMETALPUNCHINGANDBENDINGPARTSTHEARMATUREIRONTHATISMADEBYELECTRICALIRONTHETHICKNESSOFTHEIRONIS18MMWHICHCANENSURETHESTRENGTHANDTHEHARDNESSTHEPARTSISOFSIMPLESHAPETHATCONDUCIVETOALAYOUTANDREDUCINGWASTETHEBLANKINGOFTHEMATERIALISGOODANDITHASGOODPLASTICITYKEYWORDSPROGRESSIVEDIEPUNCHINGBENDINGLAYOUTDESIGN目录1概述111毕业设计目的212毕业设计任务22制件的结构及工艺性分析321产品设计要求322对工件冲裁部分进行工艺性分析323对工件弯曲部分进行工艺性分析43工艺方案的确定531工艺方案的分析532各个方案优缺点的分析54模具的工艺计算741毛坯尺寸的计算7411制件的中性层半径7422制件坯料的展开长度742排样的设计计算8421初拟排样方案8422比较各方案的优缺点9423初定条料的宽和步距9424选取条料9425根据所选条料规格，计算所需再加工的板料尺寸10426材料利用率10427设计冲裁顺序及冲裁工序的组合10428排样图1143冲裁力及弯曲力的计算12431冲压力12432弯曲力14433模具所需要的合力1544冲压设备的选择1645模具压力中心的计算1646凸凹模刃口尺寸计算18461冲孔落料的凸、凹模尺寸计算194611凹、模刃口尺寸的确定194612冲2孔的凸模、凹模刃口尺寸的确定204613第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算20462弯曲模工作部分尺寸计算2247弹性原件的选择与计算235多工位级进模主要零部件设计2451模架及其组成零件2452凸、凹模结构设计25521凹模结构设计25522凹模外形尺寸2753凸模结构设计28531凸模固定结构形式28532凸模结构组成29533凸模强度的校核295331圆孔凸模抗拉强度的校核295332弯曲凸模应力校核3054模具闭合高度的确定3055辅助零件的设计30551导向零件的设计30552导柱、导套的设计31553固定与联接零件的设计与选取315531模柄325532模架与模座325533螺钉与销钉336模具材料的选择和加工3461模具材料的选择34611选取模具材料的一般原则34611模具零件材料的选取和热处理要求3462模具零件的加工35621凹模的机构特点和技术要求35622凹模的加工要求35623冲裁模凸模的制造工艺过程36623冲裁模凹模的制造工艺过程3663材料热处理37631模具热处理基本要求37632模具用刚的处理过程及硬度要求377模具的装配与调试3871模具装配的概述3872模具零件的固定方法3873冷冲模的装配38731组件装配39732级进模的装配方法39结束语41参考文献43致谢441概述冷冲压工艺操作简单，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需要进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好。它在航空、汽车、电机电器精密仪表等工业中占有十分重要的地位。据有关统计资料介绍，在电机及仪器仪表生产中，有6070的零件是采用冷冲压工艺来实现的。此外，随着人们物质生活水平的提高，在诸如家电、电子元器件领域内，冷冲压加工量也占有相当大的比例。可见，支持和促进冷冲压加工技术，对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义。模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。近20多年来，美国、日本、德国等发的国家的模具总产值都已超过机床总产值，世界模具市场总量已大600650亿美元。在我国，1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设列第二位。1999年和2002年间，国家计委和科技部又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的行业、产品和技术目录、当前国家优先发展的高科技产品化要点指南（目录）中，把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前，我国冲压模具的产值占模具总产值的40以上，处于主导地位。近年来，我国模具工业的技术水平已经取得了长足的进步，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。其中，以大型复杂冲压模具以及汽车覆盖件模具为代表，已经能够生产部分新型轿车的覆盖件专用模具。另外，体现高水平制造技术的多工位级进模具，已从电机内部部件、各种电器部件、，扩展到接插件、电子零部件、空调器散热片等家电专用模具。对个人来说1能够全面考察我对专业基础知识和机械设计基础知识的学习和掌握情况，让我在设计中及时发现自己的不足之处，以便及时改正。2能够让我更多地了解有关模具生产的过程和工艺方案；更熟练地掌握计算机应用软件AUTOCAD、PRO/E、UG等。3能够让我认识到自己的真正能力，最大限度地激发潜能，提高自身的设计能力。能够让我牢固地掌握查阅文献资料的方法，养成良好的独立自主能力（4）本次设计将是我对大学4年里的学习和工作的一次深刻的检查，也是本身能力的具体体现，必将为以后的工作起到很多的促进作用11毕业设计目的1巩固大学四年所学理论知识，通过毕业设计加强各学科之间联系与应用。2提高自身的独立处理问题的能力，包括锻炼查阅相关资料的能力、翻译外文资料的能力，加强运用相关手册、国家标准、参考资料进行独立设计的能力，以及独立完成课题调研的能力等。3加强自己理论联系实际的能力，学会把四年来所学的理论知识与实际生产中有关模具的问题联系起来。4在设计的过程中，能够及时发现自己的不足并予以改正。5巩固掌握模具设计的基本方法和步骤，建立正确的模具设计理念，熟练掌握模具设计过程中的各种设计方法，为毕业后步入工作岗位打好坚实的基础。6熟练掌握模具设计相关绘图软件的使用方法，提高自己的计算机应用能力。12毕业设计任务一、设计题目衔铁零件的模具设计与制造二、材料电工纯铁三、厚度18毫米四、技术要求1制件的制造精度为IT11，表面要求无毛刺。2制件的生产批量为大批量生产。五、制件图图11衔铁零件2制件的结构及工艺性分析21产品设计要求衔铁零件级进模设计工件如图21所示，材料为电工纯铁，厚度T18MM，大批量生产。图21衔铁零件22对工件冲裁部分进行工艺性分析如冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁讲的形状、材料、尺寸精度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件的设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计方案相当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时，以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。1此工件的形状较简单、规则，其展开坯料为对称形状，排样时能符合少废料排样。2工件的内、外转角处没有尖锐的清角3工件形状没有过长的悬臂或过窄的凹槽。4工件上有孔径较小的孔，工件上最小的孔径DMIN1MM1T18MM，符合冲裁要求。5工件上孔与孔之间，孔与外形边缘的尺寸均大于等于115T18MM，符合冲裁要求。6冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT8IT13，可选其尺寸精度为IT11，取制件的冲裁粗糙度为32。23对工件弯曲部分进行工艺性分析弯曲件的工艺性是指弯曲间的形状、尺寸、精度要求、材料选用以及技术要求等是否符合弯曲加工要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计，简化工艺过程和提高生产效率，而且能够提高弯曲件的精度，避免各种弯曲缺陷使之成形，提高材料利用率和降低成本。因此进行弯曲的工艺分析，对于制定合理的弯曲工序相当的重要。1由于制件需要弯曲，制件材料的选取应选取低碳钢，因为低碳钢的回弹较小，选取材料为电工纯铁。2弯曲半径弯曲件的半径尺寸不宜小于最小弯曲半径RMIN，以免产生裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。表21板料最小弯曲半径（摘自1中表31）退火或正火的冷作硬化的弯曲线位置材料垂直碾压纹向平行碾压纹向垂直碾压纹向平行碾压纹向08,10,Q195,Q215A01T04T04T08T注T为材料厚度，单位为MM。衔铁件所用材料为电工纯铁，因此其最小弯曲半径RMIN08T144MM，由制件图可知，制件的最小弯曲半径为25MM。符合弯曲加工的工艺要求。3弯曲件直边高度为了保证弯曲件的直边部分平直，其直边高度不小于2T若H15T27。3工艺方案的确定31工艺方案的分析方案1单工序模包括冲孔模和落料模和弯曲模，先用落料模落料后，再用冲孔模冲孔，最后弯曲。方案2单工序模包括冲孔模和落料模和弯曲模，先用落料模落料后，再用弯曲模弯曲，最后冲孔。方案3复合模冲孔、弯曲、落料一次完成。方案4级进模先弯曲，再冲孔，最后切断。32各个方案优缺点的分析1单工序模的优点为制造简单，生产周期短，生产效率高，模具结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，并且一个工件的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于小批量生产，生产效率低。2复合模是在压力机一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相互位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。3级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整工件。因级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上完成的。则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的零件加工。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4多工位级进模。4模具的工艺计算41毛坯尺寸的计算411制件的中性层半径制件的外形有四处需要进行弯曲，其中有四处的内圆角半径均为5MM。中性层半径在实际生产中常用下列的经验公式来确定RT公式41式中中性层半径MM；R弯曲内半径MM；中性层位置系数（根据表41选取）；T材料厚度MM。表41中性层位置系数（摘自文献1表35）R/T010203040506070811202102202302402502602803032033R/T13152253456780340360380390404204404604805R5的中性层半径T18MM,R/T28,查表35得0396RT503961857128MM422制件坯料的展开长度弯曲件的弯曲部分的展开长度可按下式进行计算L（423602）式中L中性层展开长度（MM）弯曲中心角（）中性层半径（MM）R5部分的展开长度90，57128，将参数代入式42得0017459057128897MM1L由制件图可知4672132128792MM2L计算坯料的总长、总宽1坯料总长LL总4115MM122坯料总宽BB25MM42排样的设计计算421初拟排样方案模由制件材料为的电工纯铁，料厚T18MM，展开坯料外轮廓均为平直线，制件需要进行两面弯曲。排样一图41排样方案一排样二图42排样方案二422比较各方案的优缺点结合制件的展开图以及将要进行的各工序的操作，做出了以下分析方案1和方案2比较，1属于竖排，2属于横排。由于制件的多工序和加工复杂程度，弯曲后需要带料前进，所以选择竖排。423初定条料的宽和步距条料宽（即制件宽度）B121MM步距（即制件长度）A29MM424选取条料为减小成本，条料应尽量选取标准条料。从表42选取条料规格，根据数学知识可知，用各规格的条料总宽除以制件展开坯料的宽度B，余数越小，则浪费越少。根据计算结果，选取条料的规格为9001500（纵裁）。表42冷轧钢板的厚度宽度和长度MM（摘自文献1中表D1）按下列钢板宽度的最小和最大长度公称厚度600650700（7107508008509009501001100）0120013001400140015001500150015001500150015001830003000300030003000300030003000300030004000425根据所选条料规格，计算所需再加工的板料尺寸1N1000/121826,取整为8条B1000812132MM2N1500/29517,取整为51个L1500295121MM426材料利用率估算利用率1确定搭边值查表215（摘自文献1中表215）工件间A2MM沿边22MMA考虑到模具中需加定位用的成形侧刃,所以A4MM3MM12条料宽度（即制件宽度）B121MM条料步距（即制件长度）A29MM查文献1得材料利用率的计算公式10010010S1SAB式中一个步距内零件的实际面积，；12M一个步距内所需毛坯面积，；0SA送料步距，MM；B条料宽度，MM；所以，材料的利用率【101882541（1225）1322】/1212910080427设计冲裁顺序及冲裁工序的组合冲裁顺序和工序的组合对于材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、模具制造难易程度、模具使用寿命等都都有十分重要的影响，在设计时应该按照以下原则进行1工步数目不宜太多，否则会增加步距的积累误差，影响制件精度；2对于难加工或影响到凹模强度的复杂型孔，应分解为若干个简单的孔形，分步进行冲裁；3当冲孔凸模或凹模孔口边缘间距离太近时，这些孔应分布在几个工位上冲出；4为了使一些制件容易成型，排样时可设置工艺孔。如冲方孔前，先在此位置上冲个圆孔作为工艺孔进行定位；弯曲前先冲出一条切口；拉伸前先冲去一条废料或切几个切口等，以便于材料变形成型；5制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位（如两孔距离和尺寸均要求很高），应尽量在同一工步上冲出；6同一型孔尽可能在同一工步一次冲出，以免经数次冲裁而出现街头不好和不应有的毛刺、塌角现象。但对于上述（2）的情况除外；7冲裁精密件，应考虑好导正孔。导正孔最好利用制件上已有的孔。导正孔在两个以上，且应对称设置。如果制件上无孔，应在搭边上设置导正孔，且应排列在两个制件之间，搭边尺寸应适当放大，以加强搭边的强度；8尽可能使模具的压力中心与压力机压力中心相一致；428排样图根据上面所述的原则对排样中的冲裁顺序和工序组合进行设计并优化，安排排样图如下图43所示（具体尺寸请查看装配图）图43排样图43冲裁力及弯曲力的计算431冲压力冲裁时，工件或废料从凸模上取下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。目前多以经验公式计算冲裁力（4BFKLTN冲5）卸料力（4卸卸冲6）推件力（4FNKN推推冲7）顶件力（4顶顶冲8）式中K系数，一般经验值取13；L冲裁件周边长度（MM）；材料抗拉强度（MPA）；BT材料厚度（MM）抗拉强度（MPA）BN同时卡在凹模力的工件（或废料）的数目【NH/T，H凹模刃口高度】、分别为卸料力、推件力、顶件力系数（查表43）；K卸推顶表43卸料力、推杆力和顶件力系数材料及厚度（MM）K卸推K顶01006500750101401050045005500650080525004005005500625650030040045005钢650020030025003铝，铝合金0025008003007纯铜，黄铜002006003009已知A坯料的材料为电工纯铁，B230MPA；BT18MM；C查表43，可得004005，取上限值005。K卸K卸0055；（没有顶件力）推D初定凹模刃口高度为H9MM，NH/T5。EL1234L5为各工序的冲裁周边长度I25404434824212MM131441256MM2L1321238MM3314242512MM430260MM5L将上面所得得数据代入式45、46、47中，得各工序所需冲裁力为1冲裁力2121823087768N1CF125618230519984N2381823015732N3C2512182301039968N4F601823024840N5C87768519984157321039968248401439395冲F1C23C4F5CN2卸料力00514393957196975（N卸3推件力5005514393953958336（N推F432弯曲力自由弯曲力用模具弯曲时，若在弯曲的最后阶段不对工件圆角及直边进行校正，则为自由弯曲，自由弯曲力的计算公式如下U形弯曲207BUKTFNR式中F自由弯曲力；B弯曲件的宽度MM；R弯曲半径MM；B材料的抗拉强度MPA；K系数，一般取K113。制件一共有四处弯曲弯曲半径，其半径均为R5MMK13，B25，B230几个不同弯曲处也不在同一工位弯曲，第一次弯曲为自由弯代入数据得071325182230/（518）499725N1弯F第二次弯曲也为自由弯代入数据得071325182230/（518）249863N2弯第三次弯曲为校正弯AQ/1000校F式中，校正弯曲力，KN；校Q单位校正力（表44），MPAA工件被校正部分在在凹模上的投影面积，MM2表44校正弯曲时单位校正力Q值（摘自文献2中表313）材料厚度T/MM材料11336610铝1020203030404050黄铜203030404060608010,15,203040406060808010025,304050507070100100120A（787930）25（1225）112121427MM2Q取40MPA代入数据5708（KN）校F综上所述弯曲总力为997254986357080720388（N）720388（KN）弯总1弯2弯校F433模具所需要的合力14393957196975395833720388合F冲卸F推弯总262758575N263（KN）44冲压设备的选择压力机的种类繁多，按照不同的观点可以把压力机分成不同的类型。压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和。通过前面章节的ZF合F计算可知263（KN）。根据经验公式，压力机的公称压力应该满足合Z所以3419KN合Z31Z查参考文献2第九章913表99可知，选用开式双柱可倾压力机，型号JC2335。其相关数据如下最大封闭高度280MM封闭高度调节量60MM模柄尺寸直径50MM深度70MM工作台尺寸380MM（前后）610MM（左右）工作台孔尺寸200MM（前后）290MM（左右）260MM（直径）垫板尺寸厚度60MM直径150MM公称压力350KN45模具压力中心的计算冲压模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲压滑块中心重合。一般模具冲模压力中心的确定1形状简单而对称的工件，对称形状的工作，如圆形、正多边形、矩形，其压力中心位于轮廓图形的几何中心O点。2将工件轮廓线分成若干基本线段，因冲裁力F与冲裁线段长NLL21,度成正比，故可代表冲裁力的大小。LL3计算各基本线段的重心位置到X轴的距离和。12,NXILX4根据解析法得到压力中心O点到X轴和Y轴的距离公式【查文献2】1210NINIFFX1210NINIFYFY图47压力中心计算图工步压力（KN）XMMYMM18781CF82569299752152弯2C41539350弯1254541044CF1654695571校4551662485C600将以上数据带入式43，44得X184MMY03446凸凹模刃口尺寸计算确定冲压模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口的精度要求过高，会使模具制造困难，制造成本上升，延长周期；如刃口精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。根据料厚与工件精度和模具精度的关系，联系制件的实际应用范围，我们选取制件精度IT12。冲裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理间隙值也要靠刃口尺寸及其公差保证，因此在冲裁模设计中正确确定与计算凸凹模刃口尺寸及其公差极为重要。确定凸、凹模刃口尺寸的原则1设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过最小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凹模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得；2考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸；3不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（）；MINZ4考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高23级；5工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“如体”原则，是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。461冲孔落料的凸、凹模尺寸计算由于本次设计中的板料是薄板料，且制件的外形较复杂，因此凸、凹模应采用配合加工法制造。以下计算中工件的公差值，根据文献1表25查出，冲裁模合理双面间隙值0162；0126；MAXZMINZ0036；制件制造精度IT12，刃口制造精度为IT10IT11MAXZIN根据文献2中的公式26、27、28，计算冲裁模的凸、凹模刃口尺寸4611凹、模刃口尺寸的确定图48冲孔凸模（1）采用冲孔加工，基准模为凸模。（2）凸模为磨损后会变小的尺寸B4由工件公差，板料厚度T18MM查文献3表37得160X075；将数值代入公式0MIN）（XBJ0164475（）042（3）凹模尺寸凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值013016。4612冲2孔的凸模、凹模刃口尺寸的确定图49冲孔凸模（1）采用冲孔加工，基准模为凸模。（2）凸模为磨损后会变小的尺寸B2由，X075；将数值代入公式0120750MIN）（XBJ014275（）025（3）凹模尺寸凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值013016。4613第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算图410侧刃（1）变小尺寸43，41B2由，取；将数值代入相应公式5017501X12X得0MIN）（XBJ（43075025）431875142500625（41012）412213（2）不变尺寸40，25，1C2由，将数值代入相应公式得5082MINJ（40025）1C2501031254（25021）286025（3）凹模尺寸凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值013016。4614第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算图412侧刃（1）变小尺寸48，41B2由，取；将数值代入相应公式25017501X12X得0MIN）（XBJ（48075025）481875142500625（41012）412213（2）凹模尺寸凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值013016。4615成形侧刃图413侧刃（1）变小尺寸25，31B2由，取；将数值代入相应公式得2017501X12X0MIN）（XB（25075021）25157514210052（3101）3125（2）变大尺寸A12由,取；将数值代入相应公式得180X0MAAJA12181018124180045（3）凹模尺寸凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值013016。462弯曲模工作部分尺寸计算弯曲模工作部分的尺寸是指与工件弯曲成形直接有关的凸、凹模尺寸和凹模尺寸和凹模的深度。查文献232节可知（1）凸模圆角半径R/T2810,所以取R5TRTR（2）凹模圆角半径当板料厚度较小时，T052MM，36TDR取3T，取6MM。DRDR（3）凸、凹模的间隙C105115T,取C2MM。弯曲回弹的计算金属板材在塑性弯曲时总是伴随着弹性变形，因此，当工件弯曲后就会产生弹复，弹复量的多少以弹复角来表示，由2第131页表37可查得弯曲的半径与料厚的比值R/T2785,弯曲的半径较小，故回弹时只需考虑角度的回弹,角度回弹5。所以应加工凸模的角度908547弹性原件的选择与计算471卸料弹簧的选择和计算弹簧是标准件，在模具中应用最多的是圆柱螺旋压缩弹簧和碟形弹簧。这里查参考文献4表11219预选弹簧材料直径D10MM，中圈直径55MM，工作极限载荷3687N。JP根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量4，计算出每个弹簧应有的预压力179924（N）YFN卸471965根据预压力预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压YJF力，一般可取（152）YJY所以1799242359848NJF设计时，根据模具结构设置N4弹簧，前面章节已经得到过，代入计算可以得到JPJ故所选弹簧满足设计要求5多工位级进模主要零部件设计多工位级进模工位多、细小零部件和镶块多、机构多，动作复杂，精度高，其零部件的设计，除应满足一般冲压模具零件的设计要求外，还应根据多工位级进模的冲压成形特点和成形要求、分离工序和成形工序差别、模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形状和尺寸，认真进行系统协调和设计。多工位级进模结构设计的设计原则是1在级进冲压中，冲裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切边（切出制件外形）和冲孔。最后工序安排切断或落料，将载体与工件分离。2对复杂形状的凸凹模，为使模具形状简化，便于制造和保证其强度，可将复杂制件分解成为一些简单的几何形状，多增加一些冲裁工位。3对于孔边距很小的工件，为防止落料时引起离工件边缘很近的孔产生变形，可将孔旁的外缘以冲孔方式先于内孔冲出，即冲外缘工位在前，冲内孔工位在后。对有严格相对位置要求的局部内、外形，应考虑尽可能在同一工位上冲出，以保证工件的位置精度。51模架及其组成零件在本次设计中，模架中用到的板包括上模座、垫板、凸模固定板、卸料板、导料板、凹模板、下模座。简图如下1下模座2导柱3卸料版4导套5导板6卸料螺钉7上模座8模柄9弯曲凸模10冲孔凸模11凹模镶块12凹模图51模架简图据弹压卸料的典型组合，选取个板的尺寸，具体数值如下表所示（单位）表51模架各部分尺寸规格上模座250X160X25垫板250X160X10凸模固定板250X160X20卸料板详见零件图导料板240X25X8凹模板详见零件图下模座详见零件图52凸、凹模结构设计521凹模结构设计凹模孔口形式及主要参数如下表52所示由于制件的生产批量非常大，在实际生产中凹模刃口需要多次刃磨，因此选取凹模形式1，保证多次刃磨后刃口的尺寸不变。表52凹模孔型及参数序号简图特点应用105H刃边强度较好，空口尺寸不随刃磨而增大形状复杂或精度较高的冲件向上顶出冲件或废料的模具2HA不易积冲件或废料，故孔口磨损及压力较小刃边强度较差，孔口尺寸随刃磨而增大形状简单或精度较低的冲件冲件或废料向下落的模具31同序号2同序号2，但冲件形状较复杂4AH同序号2同序号2，但冲件材料和凹模厚度较薄51淬火硬度，HRC3540，可用手锤打斜面以调整间隙，直到试出满意的冲件为止冲裁材料厚度在05以下522凹模外形尺寸这里选取标准矩形凹模板，按经验公式计算，步骤如下凹模高度（KBH15M凹模壁厚C）（230式中K系数，其值见表52；B冲裁件最大外形尺寸，为。表52系数K的数值料厚T/B/MM051233500303504205065000020220280350421002000150180200240320001012015018022由公式代入数据得凹模板高H195MM,由于结构需要取H20MM。3040,取C40MMHC）（251凹模长度AB2C4880128MM凹模宽度B2980109MM图52凹模53凸模结构设计531凸模固定结构形式图53凸模固定形式凸模与固定板紧配合，上端带台阶，以防拉下。532凸模结构组成凸模按结构分为整体和组合式两类。组合式凸模由基本部分和工作部分组成，以节约工作部分的合金钢用量。典型圆凸模结构如图所示的典型圆凸模结构，下端为工作部分，中间圆柱部分用以与固定板配合安装，最上端的台肩承受向下拉的卸料力。图54典型圆凸模结构采取拼合结构的优点是1、便于加工。拼块在加工时可以相互分离，从而扩大刀具或砂轮活动范围。2便于热处理和锻造。热处理容易淬裂或变形的地方，可以分成几块。3提高精度、增加寿命。拼块可以磨削，可以调节尺寸，从而确保精度。533凸模强度的校核5331圆孔凸模抗拉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。凸模冲裁时的正常工作条件是其刃口端面承受的轴向压应力必须小于凸模材料的许用压应力，即CCPAF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。15002100MPACC代入数值得10399684（31412）828MPA1500MPAP所以抗压强度符合要求。5332弯曲凸模应力校核当凸模断面小而又较长时，必须进行纵向弯曲应力的验算。其公式如下MAX120JLF但由于此次设计的弯曲凸模断面长宽都较大，根据经验判断弯曲凸模的应力符合要求。54模具闭合高度的确定冲压模具的闭合高度是指冲压模具处于闭合状态时（工作行程最低点）时，上模板的上平面到下模板的下平面高度H。在确定模具闭合高度之前，应该先了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上下调节，当滑块在下止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最高位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点的位置，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最小闭合高度。为了使模具正常工作，模具闭合高度应该与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可以按下式来确定。5MMH10MMMAXHMIN由所选模架可知本次设计模具闭合高度H240MM。满足要求。55辅助零件的设计辅助结构零件不直接参与完成工艺过程，也不与毛坯直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或是对模具的功能起到完善的作用，辅助零件包括导向零件、固定零件、紧固及其它零件。551导向零件的设计导向装置用于冲裁模具上、下模之间的定位连接和运动导向，导向零件可以消除压力机滑块运动误差对模具运动精度的影响，保证凸、凹模间间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而可以提高模具的使用寿命和冲裁件精度。因此，在设计生产冲裁件批量较大的冲裁模时，一般均采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导套式，其中圆柱形导柱、导套式导向装置加工容易，装配简单，滑动导向刚度大，精度高，稳定性好，是冷冲模应用最广泛的导向装置。本模具采用导柱导套式。552导柱、导套的设计（1）根据模座可配合的导柱和导套，长度依据闭合高度进行选择，35一般在200300之间。（2）配合导套孔径与导柱相配，一般采用H7/R6，精度要求很高的时候为H6/R5配合。为了保证导向，要求导柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的间隙。外径D与上模座相配，采用H7/R6过盈配合；导柱一端与下模座过盈配合（H7/R6），另一端则与导套滑动配合，两端的标称尺寸相同，公差不同。导套与导柱采用间隙配合，一般精度为H7/H6。结构及配合关系如图612所示图55导向装置553固定与联接零件的设计与选取固定与联接零件用来将凸、凹模固定在上下模座上，以及将上下模座固定在压力机上。主要的固定与联接零件有模柄、模座和固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。5531模柄模柄是将上模安装在压力机滑块上的零件。模柄安装在上模座上的垂直度影响导向装置的配合精度和使用寿命，因此设计模具时应根据需要选择合适的模柄。常用的模柄形有压入式、凸缘式、旋入式和浮动式，综合考虑到导向精度、制造成本，安装难易程度等因素，现采用压入式模柄，通过过渡配合H7/M6，将模柄压入上模座，并用止转销防止转动。这种模柄易于保证其与上模座的垂直度要求，适合于上模座较厚的冲模。模柄通常用Q235钢制造，装入上模座后，其中心线与上模座上平面的垂直误差在全长范围内不大于005MM。模柄的尺寸与所选压力机相适配，如图613所示图56模柄5532模架与模座上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的整体和传递冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度，上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。模架是模具的主体结构。冷冲模的主要零件都要通过螺钉、销钉等连接到模架上，以构成一副完整的冲模。模架在起连接作用的同时，还用于保证凸模和凹模具有正确的位置，即起导向作用。模架的结构形式，按导柱在模座上的固定位置不同，有对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四导柱模架。设计时，矩形模座的外径应比凹模直径大4070MM，宽度取与凹模相同的尺寸。下模座轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大4050MM，模座厚度通常取为凹模厚度的115倍。图57上模座5533螺钉与销钉螺钉与销钉用于对模具板件固定与定位，通常两者选用相同的直径，螺钉的直径与布置参见图，上模座与凸模固定板之间靠6个内六角螺钉固定连接，其垫板相应处采用过孔，垫板与凸模固定板之间采用销钉定位，在左右对角处用两个销钉将三者定位连接。凹模板与下模座采用6个内六角螺钉固定连接，再用6个销钉定位连接。6模具材料的选择和加工61模具材料的选择611选取模具材料的一般原则在冷冲压模具中，使用了各种金属和非金属材料，在金属材料中，有各种的品种和牌号的钢、铜、铝、镁、钛、及其他合金，也有一些贵重金属等。设计模具时，合力选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。模具的工作零件凸凹模材料的选取尤为重要和慎重，在选取材料是应综合考虑以下几点生产批量当冲压件的生产批量很大时，凸凹模的材料应选取质量高、耐磨、性好的模具钢。对于模具的其他工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料要求也相应的提高。在批量不大时，应考虑减低成本，可适当放宽对材料性能的要求被冲压件材料的性能、工序性质和凸凹模的工作条件当被冲压件材料较硬或变形抗力较大时，末句凸凹模应选取耐磨性好、强度高的材料，对于凸凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够强度、硬度、韧性、耐磨性等综合性能比较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。材料性能应考虑模具材料的冷热加工性能和工厂现有条件。生产和使用情况应考虑我国模具钢的生产和使用情况。总之，末句材料的选取适宜十分复杂的问题，在保证冲压工艺要求的前提下，尽量做到节约，作为我们选取模具材料的总原则。611模具零件材料的选取和热处理要求根据以上的总原则和制件的材料及工艺性，所设计模具材料和热处理如下表表61零件材料与热处理零件名称材料牌号热处理硬度HRC凸模T8A冲裁模凹模T8A淬火5862凸模凹模弯曲模凹模T8A淬火5862上模座、下模座HT200导套滑动式20钢渗碳深为0508MM淬火5862导柱20钢渗碳深为0508MM淬火6064固定板Q235卸料板、导料板、承料板、浮頂柱、卸料螺钉、垫板45钢45钢4348弹簧65MN、60SI2MN淬火434862模具零件的加工621凹模的机构特点和技术要求凸凹模是冲裁模具的主要工作零件，在冲裁时坯料对凸模和凹模的刃口产生很大的侧压力导致凸凹模都与制件或废料发生了摩擦和磨损。模具刃口越锋利冲裁件断面质量越好。因此凸凹模的加工制造应注意以下五点要求结构合理；高的尺寸精度、行位精度、表面质量；足够的强度与精度；良好的耐磨性；一定的疲劳强度。622凹模的加工要求表62凸、凹模加工要求项目加工要求尺寸精度达到图样要求，凸凹模间隙合理均匀表面形状凸、凹模侧壁要求平行或稍有斜度，大端应位于工作部分，决不允许有反斜度位置精度圆形凸模的工作部分对固定部分的同轴度误差小于工作部分公差的一半。凸模端面应与中心线垂直，凹模孔与固定板安装孔、卸料板孔孔位应一致，各步步距应等于侧刃的长度表面粗糙度刃口部分的表面粗糙度为RA为08，固定部分的表面粗M糙度RA为16，其余为63，刃口要求锋利M硬度凹模工作部分硬度为6064HRC，凸模工作部分硬度为5862HRC623冲裁模凸模的制造工艺过程由于冲裁件轮廓的形状种类复杂，相应的凸模刃口轮廓形状种类也很多。不同人口轮廓形状的凸模加工的方法也不同，因此对于圆形凸模，其加工方法比较简单，在车床上车削帮料，并留磨削余量，热处理后在外圆磨床上精磨，工作部分经过抛光、刃磨后即可使用。对非圆形凸模的加工，采用电火花线切割加工。因为采用电火花线切割加工时采用自动化的编程软件，不仅大大简化了加工过程，提高了自动化程度，缩短了制模周期，降低了成本而且提高了模具质量。在电火花线切割加工之后用钳工研磨凸模工作部分，使工作表面粗糙度降低。623冲裁模凹模的制造工艺过程凹模型孔的加工方法不仅与其形状有关，而且与型孔的数量有关，下面分别介绍圆孔和非圆形孔的加工。凹模型孔中圆孔的加工从制件图可以看出来凹模中有很多的孔需要加工，可以利用坐标法在普通钻床上、铣床上加工出位置精度较高的系列型孔。凹模中非圆形孔的加工非圆形的加工工艺比较复杂，其中心的废料首先要去处然后进行精加工，精加工方法有锉削、压印锉修、电火花线切割和电火花加工。根据冲裁凸凹模的形状可知，采用电火花线切割加工是一种比较好的加工方法。因为线切割加工可在热处理之后进行，型孔的加工精度高、质量好。线切割后需要钳工研磨型孔，以保证凸凹模的间隙均匀。在线切割之前，要对凹模毛坯进行预加工，选择电火花机床，凹模厚度和水平尺寸必须在机床的加工范围内，选择合理的工艺参数，还要安排好凹模的加工工艺路线，做好切割前的准备工作等。表101凹模板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205MM165MM30MM2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0203MM铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8热处理淬火,回火,保证HRC56609平磨磨厚度及基面见光平面磨床10线切割按图切割各型孔,留0005001单边研量线切割机床11钳工研光各型孔达要求12检验63材料热处理631模具热处理基本要求模具热处理一般包括模具预备热处理和模具最终热处理两类，此外还有模具加工中的热处理和使用中的恢复热处理。模具预备热处理主要包括退火、正火、和调质处理，主要目的是消除毛坯残留组织缺陷，有利于后续冷加工处理，提高使用性能和模具寿命；模具的最终热处理包括淬火和回火，淬火的目的是提高钢的强度、硬度和耐磨度，回火的目的是降低淬火后钢的脆性，消除淬火内应力，改善钢的性能，而且为了保持模具用钢在淬火后得到的高硬度和耐磨性，应采用低温回火。632模具用刚的处理过程及硬度要求632112RC12是一种应用广泛的冷作模模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢R具有较好的淬透性和良好的耐磨性，多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模。预先热处理锻压后一般退火高温退火；最终热处理淬火（淬火温度约为1010，淬火硬度约65HRC）回C火（回火温度约200，硬度64HRC左右）。C6322T10A刚T10A钢在淬火加热时（温度达到800时）不致过热，仍然能保持细晶C粒组织。淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以具有较T8、T8A钢的耐磨性能好。预先热处理球化退火高温回火正火调质处理；最终热处理淬火（淬火温度约为900，淬火硬度约62HRC）回火（回火温度为160180，硬度6062HRC）。C7模具的装配与调试71模具装配的概述模具装配是模具制造过程的最后阶段，装配质量的好坏将影响模具的精度、寿命和个部分的功能。要制造一幅合格的模具除了保证零件的加工精度以外还要做好装配工作，。因此模具装配是模具制造中的重要环节。模具装配过程是按照模具技术要求和各零件间的相互关系，将合格的零件按一定的顺序连接固定为组件、部件，直至装配成合格的模具。它可以分成主件装配和总装配。模具装配的内容有选择装配基准、组件装配、调整、修配、总装、研磨抛光、检验和试冲等环节，通过装配达到模具的各项指标和技术要求72模具零件的固定方法模具零件的固定方法有许多种，根据本制件的模具特点，其固定方法有以下几种紧固件法主要通过定