U形片冲压模具---毕业设计.doc

机制专业毕业设计冲压模具毕业设计摘 要模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力，因此这次我们的设计要求设计一个模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。在这次设计中根据所给题目的要求，我首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，我选择了以下方案。根据对零件的综合分析，在本人这次设计中我设计的模具是落料模，主要介绍的是模具的冲裁，冲压生产中应用最广泛的工序之一。材料为30钢板，厚度t=0.3mm。传统的加工方法为落料。我的加工方法比较简单。由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：采用单工序落料模进行加工。关键词：落料模； 冲裁； 冲压模具Stamping mould graduation designAbstractMould manufacturing technology level and the content of science and technology, has become a national science and technology and product manufacture level of important symbol, it largely determines the quality of products and the benefit, the new product development capabilities, a country depends on the international competitiveness of manufacturing, therefore, we design a mold design requirements to test their knowledge about whether the knowledge of mould.In this design according to the topic request, I was the first to stamping is analyzed, the analysis of the components of the dimension precision mould with general accuracy that can meet the accuracy requirement of the parts from the shape of the parts, and the production batch, dimensions, as I chose the following solutions.Based on the comprehensive analysis of the parts, in the design of my I design, mold is dropping material is mainly introduces the cutting, stamping mould manufacturing processes in one of the most widely used. Materials for 30 plates, thickness t = 0.3 mm. The traditional processing method for blanking. I processing method is simple. Due to material and thickness of reason, I used for processing methods: the procedure blanking process mode.Keywords: blanking, Cutting, Stamping mould目 录1.前言51.1 模具在现代化工业生产中的地位和作用51.2 我国的模具工业状况81.3 模具工业技术的发展趋势92. 工艺方案分析及确定112.1 工件简图112.2 零件的工艺分析122.2.1冲裁件的工艺性122.2.2冲裁件的尺寸精度与断面粗糙度122.2.3排样122.2.4计算冲裁件的面积132.2.5材料的利用率132.3 工艺方案的确定143.冲裁方式与冲压力的计算143.1冲裁工艺力的计算143.1.1冲裁力的计算143.1.2卸料力、推件力和顶件力的计算153.2 公称压力的确定153.3 压力中心的计算154. 确定模具类型及总体结构方案165.计算凸、凹模刃口尺寸及公差的计算195.1 凸、凹刃口尺寸计算的依据和原则195.1.1尺寸计算原则195.1.2 尺寸计算的依据205.2 凸、凹模刃口尺寸计算方法206.卸料弹簧的设计计算227.模具零部件的结构设计237.1凸模的设计237.1.1凸模的结构及固定237.1.2 凸模长度的计算247.1.3 凸模材料及其他要求247.1.4 凸模的强度与刚度的校核257.2凹模的设计267.2.1 凹模的形式及其固定267.2.2凹模及镶块的尺寸计算277.3 定位装置297.3.1 挡料销297.3.2 导料销297.4 模架及零件307.4.1 模架的要求307.4.2 模架的选择307.4.3卸料及压料零件347.4.3.1卸料板347.4.3.2顶件器357.5 其他支承零件377.5.1 模柄377.5.2凸凹模固定板及垫板387.5.2.1凸模固定板387.5.2.2 垫板387.6紧固件397.6.1卸料螺钉397.6.2 上下模座的固定螺钉和销钉408. 冲压设备的选择459.模具的总装配4610. 参考文献4711. 致谢辞481.前言1.1 模具在现代化工业生产中的地位和作用 振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。现在，对于“模具是工业生产的基础工艺装备”这一点，可以说已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界的模具年产值，约有600亿美元。日、美等工业发达国家，其模具工业产值已超过机床工业。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。 现在，应该引起我们特别注意的是：今年8月20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定中，明确提出了高新技术产业的领域。决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。决定还指出：要加强传统产业的技术升级，注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。 在党中央和国务院发布这个决定之前，1999年7月国家计委和科学技术部发布了当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)。在这个指南中，把电子专用工模具、塑料成型新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。在这个指南里，既有模具，又有一些必须用模具成形的关键零部件，还有把高新技术用于模具工业的先进制造技术和设备。比如快速原型制造技术和设备，采用分层实体堆积等方法，将复杂的CAD模型转化为实物，模具和产品的设计、评价和制造周期大大缩短，从而可以使企业快速抢占市场，取得竞争优势。 在学习党中央、国务院和国家有关部委发布文件的过程中，我们感到，对于模具工业的地位与作用，有再认识、再提高之必要。请大家考虑，可否从以下4个方面加深认识。 第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如,属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如,形状误差小于0.10.3m的空对空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成型。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。模具制造技术水平的提高，模具工业的技术升级，离不开同高新技术的嫁接。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革，就是一个最好的例证。模具的开发和制造水平的提高，有赖于采用数控精密高效加工设备；逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然应有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。各产业部门需要的装备，有许多是电子信息技术的载体。好像一个人，不仅要有聪明的脑袋和灵敏的神经系统，还要有坚强的躯干和灵巧的双手和双脚。机械工业制造的装备一旦与电子信息技术嫁接，就如虎添翼，脑袋更灵光，神经更灵敏，手脚更灵巧了。 第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都还不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口7亿美元左右的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成型，做成制品，才能用于生产和生活的消费。1997年我国生产的塑料制品达700多万吨；2005年塑料制品将增加到1500万吨左右。建筑业过去与模具工业的关系不大，现在不同了，地板砖和卫生洁具需要大量的陶瓷模具，塑料管件和塑钢门窗也需要大量的塑料模具成型。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 我们应该进一步加深对模具工业地位与作用的认识，把模具工业放在它应有的位置上，并向政府有关部门汇报和向社会各界宣传，取得共识。在财税政策、技术改造、资金信贷、人员培训等方面，应争取得到政府有关部门和社会各界的重视和大力支持，采取各种有力措施，加速模具工业的发展。1.2 我国的模具工业状况当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切需求，模具将有如下发展趋势：（1）模具日趋大型化。这一方面是由于用模具制造的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展的一模多腔（现在有的已达到一个模几百腔）所致。（2）模具的精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5UM，现在已达2UM3UM，不久1UM精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以内，这就要求发展超精加工工艺。（3）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小机、电器及仪表的铁芯组件等。（4）随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已达80%以上，效果十分明显。（5）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光译、色调等）。为了确保精度要求，模具生产企业将继续研究发展高压注射成型工艺，以及注射压缩成型工艺。在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及提高制件生产率，从而大幅度降低成本。（6）模具标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。（7）快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产的时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（E）、聚酯（P）或其中填充金属（M）、玻璃（G）等增强制制作简易模具，这些模具的主要特点是制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。（8）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。（9）随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例不断提高，同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模的要求也将越来越高。（10）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。1.3 模具工业技术的发展趋势模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪50年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了 解。从1995 年到1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新， 并向实用化的方向推进。进入20世纪70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、 高寿命的多功能自 动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此期间，日本以“模具加工精度进入微米级”而站到了世界工业的最先列。从20世纪70年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序（用于数控加工中 心和线切割编程）等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）； 开展塑性成形模拟技术（包括物理模拟和 数学模拟）的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能CAD等。我国模具工业是19世纪末20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。从那时到20世纪50年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验， 用简单的加工手段进行制造。在以后的几十年中，随着国民经济的大规模发展， 模具业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到20世纪70年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮， 我国的模具业没有跟上世界发展的步伐。20世纪80年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具， 我国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国 模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代起步，长期处于低水平重复开发阶段， 所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC 软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门制定了相关政策和措施。在国家产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下，“九五”期间我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了较大改善，模具商业化水平提高了近10%，中高档模具占模具总量的比例有了明显提高，模具进出口比例也逐步趋向合理。我国模具工业起步晚、基础差，就总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出 。为了 进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署：全面分析我国模具工业的现状和差距，提出发展思路和建议以及政策措施。 相信在政府的大力支持下，通过本行业和相关行业企业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设作出更大的贡献。2. 工艺方案分析及确定2.1 工件简图零件简图：如图1所示生产批量：大批量材料：30钢材料厚度：0.3mm图 一 工件图2.2 零件的工艺分析2.2.1冲裁件的工艺性指工件对冲压加工工艺的适合性，它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等方面。分析该工件的尺寸精度,其两孔中心距的尺寸及公差为（820.2）mm，查冷冲压模具设计与制造表2.4查得，用一般精度的模具可达到的两孔中心距离公差为0.15mm，即可满足该工件的精度要求。从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需一次落料即可，故采用单工序落料模进行加工。2.2.2冲裁件的尺寸精度与断面粗糙度凡产品图纸上未注公差的尺寸，均属于未注公差尺寸。在计算凸模与凹模尺寸时，冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常GB180079IT14级。一般冲裁件内 、外形所能达到的经济精度、两孔中心距离公差孔中心与边缘距离尺寸公差、冲裁件的角度偏差值以及剪切断面的近似表面粗糙度值。2.2.3排样排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。此零件采用直排有废料排样方式,这样排样既保证工件的精度和机械属性要求，同时也是所有排样方式中最省材料的一种方式。如图2所示。图 二 排样方式2.2.4计算冲裁件的面积A=（116+82）17+172/2-21417-72 =3190mm22.2.5材料的利用率排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿条料的定位为差，保证冲出合格的工件；保证条料有一定的刚度，便于送料。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的，冷冲压模具设计与制造表2.8列出了冲裁时常用的最小搭边值。查表2.8得最小搭边值：a=2mm， a1=1.5mma搭边，a零件间最小间隙。条料的宽度，此采用同侧导料销定位的条料宽度BB=D+2D 即B=116+22=120mm进距：h=34+1.5=35.5mm一个进距地材料利用率：=nA/bh100%=13190/12035.5100%=75%2.3 工艺方案的确定 由于此零件冲裁较简单，由工件的工艺分析知，此工艺冲裁为落料单工模工序。3.冲裁方式与冲压力的计算3.1冲裁工艺力的计算冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁工艺力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的要求。冲裁工艺力包括冲裁力、卸料力卸 、推件力推 和顶件力顶。3.1.1冲裁力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（）可按下式计算 式中： 冲裁件周长（）；材料厚度（）；材料抗剪强度（）。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 式中： 材料抗拉强度（）。L= (116-214)+82+617+27+17mm=369.34mmt=0.3mm；=500故 F=369.340.3500=55.4X1033.1.2卸料力、推件力和顶件力的计算 卸 卸推 推 顶 顶式中： F平刃冲裁的冲裁力（N）；n卡在凹模洞口里的工件（或废料）数目，nh/t卸 、推 、顶 分别为卸料力系数、推件力系数、顶件力系数， 其值见冷冲压模具设计与制造表2.10。查表2.10得卸=0.05；顶=0.08即卸=0.0555.4103N=2.77103N顶=0.0855.4103N=4.432103N3.2 公称压力的确定冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各工艺力的总和，即压 式中： 压 所选压力机的吨位； 冲裁时的总工艺力。卸推顶由于此零件我们采用弹压卸料装置和上顶出模具即卸顶=55.4103N+4.432103N+2.77103N=62.6KN3.3 压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与压力机滑块的中心线重合；否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，导致压力机滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低压力机和模具的寿命。 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压力机滑块中心重合。确定模具的压力中心:按比例画出工件形状，将工件轮廓线分成L1、L2L5的基本线段，并选定坐标系xoy，如图三所示。因工件左右对称，其压力中心一定在对称轴y上，即xc=0。；故只计算yc图 三 压力中心坐标图L1=116mm-214mm=88mm; y1=0L2=6(34-17)mm=102mm; y2=1/2 (34-17)mm=8.5mmL3=27mm=44mm; y3=17mm+mm=21.4mmL4=2mm=53mm; y4=17mm+cos=27.69mmL5=82mm; y5=34mmyc=16.44mm4. 确定模具类型及总体结构方案由于此工件为落料件，采用单工模具于是它有四种方案。第一种方案：正装上顶出模具；第二种方案：正装下顶出模具；第三种方案：倒装上顶出模具;第四种方案：倒装下顶出模具。综合考虑到装配、以及工作加工便宜等因素，采用正装下顶出模具。见图四。图 四 总装图1-导料销 2-下模座 3-导柱 4-导套 5-弹簧 6-凸模固定板 7-垫板8-上模座 9-卸料螺栓 10-圆柱销 11-凸模 12-挡料板 13-卸料板14-顶出件 15-凹模 16-顶杆 17-橡胶 18-托板 19-螺母5.计算凸、凹模刃口尺寸及公差的计算5.1 凸、凹刃口尺寸计算的依据和原则冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。正确地确定凸、凹模刃口部分尺寸是相当重要的。5.1.1尺寸计算原则1确定凸、凹模刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则：（1） 落料件尺寸取决于凹模尺寸；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。如图：五图 五 凸、凹模尺寸关系因此，设计落料模时，应先决定凹模尺寸用减小凸模尺寸来保证合理间隙；设计冲孔模时，应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（）考虑刃口的磨损对冲裁件尺寸的影响。凹模刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲裁件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲裁件的最大极限尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（）考虑冲裁件精度与模具精度间的关系。在选择模具制造公差时，既要保证冲裁件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲裁模精度较冲裁件精度高23级。5.1.2 尺寸计算的依据冲裁模的凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2，从冲裁过程分析中可知，它对冲裁件断面的质量有极大的影响；此外，它还影响模具寿命、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力和冲裁件的尺寸精度，是一个非常重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的间隙，才能使冲裁件断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较长。比值b/t是产生剪裂纹时的相对挤入深度，它与材料有关。材料塑性好， 光亮带b 大，间隙数值就小。塑性低的硬脆材料，间隙数值就大一些。另外，b/t还与材料的厚度有关，对同一种材料来说b/t不是一个常数。b/t的数值见冷冲压模具设计与制造表2.11。例如，薄料冲裁时，光亮带的宽度增大，b/t的比值也大。因此，薄料冲裁的合理间隙要小一些；而厚料的b/t数值小，合理间隙则应取得大一些。综合上述两个因素的影响，可以 看出 ，材料厚度对间隙的综合影响并不是简单的正比关系。所以，按材料厚度的百分比来确定合理间隙时，这个百分比应根据材料厚度本身来选取。上述确定间隙的方法可以用来说明材料性能、厚度等几个因素对间隙数值的一些影响，但在实际工作中都采用比较简便的，由实验方法制定的表格来确定理间隙的数值。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内 ，就可以冲出良好的零件。 这个范围 的最小值成为最小合理间隙，最大值成为最大合理间隙。鉴于模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时，建议采用较小的合理间隙值。查冷冲压模具设计与制造表2.12的间隙值Zmin=0.03, Zmax=0.05.5.2 凸、凹模刃口尺寸计算方法由于模具加工和测量方法的不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，基本上可分为两类：（1）凸模和凹模分开加工；（） 凸模与凹模配合加工。对于形状复杂或厚度较薄的冲裁件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值， 必须采用配合加工。用该方法加工凸模或凹模时，在图纸上只需要标注作为基准件的落料凹模或冲孔凸模的尺寸和公差，对于配制的落料凸模或冲孔凹模只标注基本尺寸，并在图纸上注明要保证的间隙。 复杂形状的凸模、凹模磨损之后尺寸变化规律有三种：尺寸增大（A类尺寸）， 尺寸减小（B类尺寸），尺寸不变（C类尺寸），如图六、图七所示。 各类尺寸的计算公式见表冷冲压模具设计与制造2.18所列。图 六 落料件和落料凹模图 七 冲孔件和冲孔凸模对零件图中未标注公差的尺寸，由书互换性与测量技术表3-4查得其极限偏差为：mm; 14mm; 34mm 17mm此零件A类尺寸：116； 34； 17B类尺寸：14C类尺寸：82按表冷冲压模具设计与制造2.18计算公式得：Aj=(Amax-);116凹=(116-0.50.87) mm=115.57mm;34凹=（34-0.50.62）mm=33.69mm；17凹=（17-0.50.43）mm=16.79mm；Bj=（Bmin+）;14凹=（14+0.50.43）mm=14.22mmm；Cj=（Cmin+0.5）82凹=（81.8+0.50.4）mm=82mm。图模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙0.030.05mm。6.卸料弹簧的设计计算（1）根据模具结构初定6根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：F卸/n=2770N/6=460N（2） 根据预压力F顶（）和模具的结构尺寸，有模具设计手册附录C中选出序号5761的弹簧，其最大工作负荷F1为720N，且大于460N。（3） 校验是否满足S1总。查书末附录C1及负荷行程曲线，并经过计算可得下列数据： 序号H0H1S1=H0-H1S预（F预=460N）S总=S预+S工作+S修磨575859606145608010013030.240.252.865.083.814.819.827.23546.2101317233017.320.324.330.337.3S工作=t+1mm=0.3mm+1mm=1.3mm, S修磨=6mm。H为弹簧自由高度H为装配后弹簧的高度。由上述表中数据可知，序号5961的弹簧均满足S1S总，根据模具结确定使用59号弹簧。该弹簧规格为：外径：D=36mm； 钢丝直径：d=5.0mm； 自由高度：H0=80mm；装配高度：H2=H0-S预=80mm-17mm=63mm。7.模具零部件的结构设计7.1凸模的设计7.1.1凸模的结构及固定凸模的结构基本类型有两种：（1）镶拼式凸模，（2）整体式凸模。一般零件的落料多采用镶拼式，考虑到该零件为批量生产于是采用镶拼式。凸模的固定方式有三种：（1）直接固定在模座上，（2）用固定板固定（3）快速式固定法此凸模。此模具采用固定板固定考虑到固定端形状简单，我们采用台肩固定。如图八（a）。图 八 凸模固定方式7.1.2 凸模长度的计算凸模长度L应根据模具的结构确定。采用固定卸料板和导尺时，凸模长度应该为L=H1+H2+H3+H=16+33+14+1=64mm式中：H1固定板厚度，mm； H2卸料板厚度，mm;H3导尺厚度，mm； H附加长度，mm。7.1.3 凸模材料及其他要求普通冲裁，模具钢（如T8A、T10A、Cr12MoV、GCr15等）的许用压应力，当淬火硬度为HRC5862时，可查工程材料表3.9=10001600MPa。由于此零件材料为30钢，厚0.3mm，经热处理后，可获得良好的综合机械性能，退火后抗剪强度=353471MPa，抗拉强度为441588MPa，可查工程材料表3.9凸凹模材料选用CrWMn，凸模热处理硬度5862HRC，凹模热处理硬度为6064HRC。此外，凸模在加工时，应注意：(1) 凸模工作部分的刃口应尖锐锋利，无倒钝、裂纹、黑斑、缺口等缺陷。(2) 热处理时硬度必须均匀，无脱碳、软点、裂纹或显著的变形等现象。(3) 凸模工作部分的直径对配合部分直径的同轴度允差不应超过配合部分直径允差的二分之一。(4) 未注明公差的尺寸，其公差按IT12级精度制造。各非工作部分外缘的锐边必须倒圆或倒角。7.1.4 凸模的强度与刚度的校核 （1）凸模抗压强度校核凸模正常工作的条件是其刃口端面承受的轴向压应力不应超过模具材料的许用压应力，即=式中：凸模刃口端面承受的压应力，MPa ； 作用在凸模端面上的总冲压力，N； S凸模刃口端面面积，mm； 模具钢的许用压应力，MPa。=62600N/3190mm=19.62MPa=10001600MPa；此凸模材料符合要求。（2）凸模抗压失稳校核凸模刃口端面承受的总压力FF。为此，引入安全系数K=23。F=KF=;F压杆失稳时的临界载荷，N；临界载荷下，压杆的“许用”长度，mm；E弹性模数，MPa,对于钢模E=（2.12.2）10 MPa；J凸模最小断面的惯性矩，mm,盒形断面凸模，J=bh/12，其中b为刃口长度，h为刃口的宽度；与支承情况有关的长度系数。直通式凸模，这种结构可视为一端固定，另一端铰支。=0.7及得=1.43=673.8mm，而凸模长度为64mm，符合条件。7.2凹模的设计7.2.1 凹模的形式及其固定（1）凹模型孔的结构类型如图九。图 九 凹模型孔的结构类型图九（a）、（b）、（c）均为直壁式刃口凹模，适用于冲裁形状复杂的零件；其中（a）、（c）一般用于复合模或上出件冲裁模；(b)、(a)多用于下出件冲裁模；（d）和（e）适用于冲裁形状简单、厚度较薄、精度要求较低的工件。综合考虑我们选取（c）式。（2）凹模结构的基本形式: 平面式，嵌入式，压入式，斜楔式。 a平面式，这种镶拼将凹模分成几块，用螺钉、销钉紧固在固定板的平面上，主要适用于大型冲模。 b 嵌入式，将拼块嵌入两边或四周有凸台的固定内，再用螺钉、销钉固定。这种方式的侧向承载能力较强。c 压入式，将拼块以过盈配合压入固定板孔内。适用于形状复杂的小型冲模以及拼块较小不宜用螺钉、销钉的情况。d 斜楔式，适用于孔距尺寸很小的多排盒形孔的冲裁凸模。综合以上方法，我们采用平面式。（4） 凹模的固定方式：用螺钉、销钉直接固定在模座上；用固定板固定；快速凹模的固定。如图十（a）。图 十 凹模的固定方式我们采用固定板固定方式，用螺钉、销钉直接固定在模座上。7.2.2凹模及镶块的尺寸计算（1）凹模的外形尺寸计算由实验研究得到的凹模厚度H与冲裁力F之间的近似关系式为 H=式中：H凹模厚度，mm； F冲裁力，N。计算的H=17.69mm取整H=20mm。凹模壁厚C为：C=（1.52）H即C=40mm；垂直于送料方向的凹模宽度B为B=b1+（24）H即B=34+402=114mm；A=L1+2=116+240=196mm凹模的零件简图见图十一。图 十一 凹模零件图由于此模具为落料单工模，所以只校核凸模。7.3 定位装置7.3.1 挡料销挡料销是一种比较简单的定位零件。它用于限定条料的送进距离、抵制调料的搭边或工件的轮廓，使送入冲模的材料有正确的位置，起到定位作用。挡料销可分为固定挡料销和活动挡料销两大类，此设计使用固定挡料销。见图十二。图 十二 固定挡料销查表机械设计手册5.19得D=18，d=12，h=3，L=18；此材料为45钢，由于45钢经热处理后可获得良好的综合性能，可做销钉、螺钉，淬火HRC=4348，JB/T7694.101994。7.3.2 导料销条料靠着导料板或导料销一侧导向送进，以免送偏。此设计选用导料销，一般有两个。此材料为45钢，调质处理HRC=2832。C=（1.53.0）mm，A=C+（0.30.5）mm。C带槽导料销头部高度，A卸料板让位孔深度。这里我们取C=3，A=3.5，D=12，d=8，h=3，L=14。见装配图。7.4 模架及零件7.4.1 模架的要求模架包括上下模座、导柱、导套等。模架的技术要求如下：（1）组成模架的零件的材料、尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等均需符合零件的标准要求和技术要求。（2）装入模架的每对导柱和导套装配前需经选择配合，其配合要求应符合表5-65 （3）装配后的模架，其导柱固定端得端面应低于下模座底面0.51mm。（4）装配后的模架，其上模座眼导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。（5）模架的各零件工作表面不允许有影响使用的划痕、凹痕、浮锈、毛刺、飞边和微小砂眼、缩孔等缺陷。（6）在保证使用质量的情况下，允许用新工艺方法固定导套。（7）成套模架一般不装配模柄。（8）模柄的装配要求应符合如下的规定：1）压入式模柄的公差为H7/m6.2）除浮动式模柄外，其他模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度公差，在全长范围内不大于0.05mm。考虑到各种原因我们选用后侧式导柱标准模架。7.4.2 模架的选择（1）上下模座的选择模座分为带导柱式和不带导柱式两种，由于无导向式模具适用于生产精度不高、形状简单、小批量或试件的冲裁，考虑到生产要求我们选取有导柱的冲裁模。有导柱的冲裁模有分为：后侧导柱模座、对角导柱模座、中间导柱模座、四导柱模座、后导柱窄形模座。综合考虑我们选后侧导柱模座。查表冷冲压模具设计与制造7.30上模座LXBXH=200X200X45模座如图：十三。上模座：L=200，B=200，D=200，H=45，h=40，L=260，S=210，A=235，A=130，R=50，L=80。下模座：L=200，B=200，D=200，H=50，h=40，L=260，S=250，A=235，A=130，R=50，L=80。图 十三 上下模座（2）导柱、导套的选择对生产批量大，要求模具寿命高、工件精度较高的冲模，一般采用导柱、导套来保证上、下模的精确导向 。导柱导套的结构形式有滑动和滚动两种。滑动导柱、导套滑动导柱、导套都是圆柱形。其加工方便，容易装配，是模具行业应用最广的导向装置。图十四为最常用的导柱、导套结构形式。导柱的直径一般在1660mm之间，长度L在90320mm之间。按标准选用时，应保证上模座在最低位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面距离不小于1015mm，而下模座底面与导柱面的距离S不小于5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导套的长度L1须保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材料厚度的不同，其配合间隙也稍有不同。例如：对于冲裁模，导柱和导套的配合可根据凸、凹模间隙选择。凸、凹模间隙小于0.3mm时，采用H6/h5配合；大于0.3mm时，采用H7/h6配合；对于拉深模，拉深厚度为48mm的金属板时，采用 H7/f7 配合。图 十四 滑动导柱、导套考虑到方便这里我们选用滑动导柱A式，导套B式。如图十五。A式导柱B式导套 图 十五 导柱、导套查冷冲压模具设计与制造表7.33得：导柱dXL=32X160公差为d。查冷冲压模具设计与制造表7.36得：导套dXLXD=32X105X43公差为d此材料为：20钢，渗碳深度0.81.2mm，硬度HRC5862，技术要求按GB2870-81。7.4.3卸料及压料零件7.4.3.1卸料板冲裁模上使用的卸料板分固定卸料板和弹压卸料板两类。由于此工件较薄，较适合选用一般弹压卸料板。卸料板类型如图十六。此设计我们选用（a）式。弹性卸料板的尺寸，查冷冲压模具设计与制造表2.29得H=14mm。卸料板孔与凸模的单边间隙Z/2查冷冲压模具设计与制造表2.30得Z/2=0.05.材料的选择查冷冲压模具设计与制造表7.1为Q235，淬火HRC5862.图 十六 卸料板类型卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用范围见表11-24和第八章级进模表8-10实用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表11-25查得，本模具选用弹压式卸料板。卸料板的结构与尺寸关系如图十七所示。图 十七 卸料板ho=14mmB=200mmC=(0