蝶形垫片级进模设计

编号： 课程设计说明书题 目： 蝶形垫片级进模设计 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 年 月 日20 III摘 要模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。冷冲压模具在现代工业中具有很重要的作用，其在机械制造、电子、电器 等各行各业中都有广泛的应用。用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其它加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的精密、高效、高寿命的先进模具。多工位级进模在不同的工位可以连续完成复杂零件的冲裁、弯曲、拉深、翻孔、翻边及其它成形等工序。主要用于生产批量大、材料厚度较薄、形状复杂、精度要求较高的中小型冲压件的生产。本次课程设计以蝶形垫片级进模具设计为题，内容包括产品的工艺分析和设计模具的整个冲压模设计的流程。首先，从该产品的特点入手，通过进行工艺分析，确定该制件的加工流程，用一套级进模依次完成冲孔、冲裁落料。关键词：蝶形垫片；级进模；模具AbstractThe mold is the manufacturing industry important craft foundation, in our country, the mold manufacture belongs to the special purpose equipment manufacturing industry. Cold stamping die has a very important role in modern industry, machinery manufacturing, electronics, appliances and other industries. Cold stamping method can be complex shape, with other processing methods are difficult to process work pieces, such as the shell parts, etc. Cold stamping molds to ensure dimensional accuracy, therefore, dimensional stability, interchangeability.Multi-position into modules are o-level into mode in the developed on the basis of precision, high efficiency, high life-span advanced mold. Multi-position into the mold in different location can continuously complete complex components cutting, bending, deep drawing, the hole flanging, flanging and other forming processes. Mainly for the production of batch big, material is very thin, complex shape, higher accuracy of small and medium-sized stamping production. This course design choose Wing gaskets of progressive die as the topic, including the product of the process analysis and design of mold stamping die design process. First, starting from the features of the product, process analysis, to determine the processing flow of the parts, progressive die with a level in order to complete punching, punching and blanking.Keywords: Wing gaskets; Progressive Die ;M ould.目 录引言11 绪论21.1 选题背景及研究意义21.2 级进模设计的关键技术问题52 制件工艺性分析及工艺方案的确定62.1零件的工艺性分析:62.2:确定冲裁工艺方案分析72.3：确定模具总体结构方案83 制件冲裁工艺的计算与设计83.1 排样设计83.2压力机的选择93.3冲裁凸、凹模刃口尺寸计算124 设计选用模具零件、部件、绘制模具总装配图134.1 凸模与凸模组件的结构设计134.2 凹模的结构设计134.3 其他相关模具零件的设计144.4 级进模总装配图155 模具的试冲与调试165.1冲模安装前的技术准备工作175.2冲模的安装方法18谢 辞20参考文献21设计（论文）引言冲压是利用压力机和冲模对材料施加压力，使其分离或产生塑性变形，以获得一定形状和尺寸的制品的一种少、无切削加工工艺。通常该加工方法在常温下进行，主要用于金属板料成型加工，故又称冲压或者板料成型。冲压按其功能和模具结构，有单工序模、复合模和级进模之别。它们在压力机的压力下，将被冲的材料放入凸、凹模之间，在压力机的作用下使材料产生变形或分离，完成冲压工作。冲压技术在机械、航空、汽车、电子、轻工、仪表和家电等工业部门生产中应用十分广泛。级进模是冲压模具的一种，它是在单工序冲压模具基础上发展起来的多工序集成模具。它又称为跳步模、连续模和多工位级进模。被冲材料在模具上沿直线方向送料，在压力机一次行程中，在多个不同工位完成不同的加工工序。级进模在过去，由于技术水平的限制（主要是制造精度的限制），工位相对很少，一般为3至5个工位，10个工位就算很多了，而且也比较少见。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高的要求，模具设计与制造高新技术的应用和进步。多工位级进模的工位数量可以达到几十个，多的以有70多个。多工位级进模作为现代冲压生产的先进模具，它具有冲压生产效率高；操作安全，自动化程度高；冲件质量高；模具寿命长；设计制作难度大，但冲压生产的总成本较低。多工位级进模是当代冲压模具中生产效率最高、最适合大量生产应用，已越来越多地被广大用户认识并使用的一种高效、高速、高质、长寿的先进模具。它的广泛应用，展示了现代冲压模具水平的一个重要标志。1 绪论1.1 选题背景及研究意义模具是制造业的重要基础工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一，在工业生产中起着极其重要的作用。国外将模具比喻为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”，国内也将模具工业称为“永不衰亡的工业”、“无与伦比的效益放大器”等等。在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术。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产品制造水平的重要标志之一9。在工业生产中，许多机械零件普遍采用模具冲压成型的工艺方法，有效地保证了产品的质量，提高了劳动生产率，并使操作技术简单化，而且还能省料、节能，可以获得显著的经济效益。据不完全统计，冲压件在电子产品中占8085%，在汽车、农业几下产品中占7580%，在轻工业产品中占90%以上，航天航空工业中冲压件也占很大的比列10。冲床材料模具图1.1 冲压加工三要素冲裁、弯曲、拉深、成形是四种最基本的冲压加工工序，由此四种工序的组合可以实现复杂产品的冲压加工。各种产品的结构、尺寸、材料、精度各异，所采用的冲压加工方法也各不相同，但冲床、模具和材料是每一个冲压过程不可缺少的。冲床、模具和材料是冲压加工的三个基本要素（如图1.1所示）。与一般机械加工不同，冲压过程对操作者的技术水平要求低，而相关的技术含量实际上体现在模具上，因此对模具设计有很高的技术要求。图1.2 级进模冷冲模是指进行冲压加工的模具，冷冲模有多种形式，按照冲压加工工序的性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模等；从冲压工序的组合来看，可分为简单模、复合模和级进模，其中后一种分类方法更为普遍。简单模是在模具上只有一个加工工位，而且在冲床上的一次行程中只完成一种冲压加工工艺。复合模也只有一个工位，但在冲床的一次行程中要完成两种以上的加工工艺。级进模（如图1.2所示）又称为跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件，分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。特别是对于汽车后视镜支承板这样一类尺寸小、形状复杂、精度要求较高、产量大的零件，级进模更为适用。据统计，在各类冷冲模具中，级进模所占的比例达到27%10。可见，在现代冲压技术中，级进模已占有主导地位，世界各工业发达国家也都十分重视对多工位级进模技术的研究与开发工作。1.1.1国内外级进模的研究现状（1）国外级进模的研究现状CAD/CAE/CAM已成为普遍应用的技术。在CAD地应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已经达到了7089%5。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍，一些国家还开发了级进模专用的3D设计软件。应用这些软件不仅可以完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以再设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。此外，CAE技术已经逐渐成熟，应用Dynaform、Autoform等软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱、回弹等缺陷。设计上采用了先进的设计理念。如为了便于模具设计与计算，各道工序均以一个统一的基准点为中心，以坐标尺寸的方式标注尺寸。选定基准点后，产品上任何一个点的坐标尺寸，都能准确地计算出来。各工序的模具 尺寸以该基准点为中心，用坐标尺寸标注，给模具设计与制造带来方便。此外，将各工序的加工内容、尺寸要求、加工部位、冲压方向、压力中心及相互关系等，用一张图表表示出来，称为加工要领图。有了加工要领图，对各道工序的关系就可一目了然，不仅便于模具设计，而且对模具加工和调整也方便。各模具生产企业根据自身的生产能力、经验等，制定了自己的标准。它包括设计的标准化，模具零件和模具结构的标准化。模具标准件的采用率一般均在80%以上。模具企业的主要任务是设计模具结构和零件，并加工凸、凹模等主要零件（其制造精度在，寿命可达2亿冲次5），进行装配调试等。其他模具零件均可作为标准件在市场上采购。有些模具企业，模具零件的粗加工、半精加工，也由相对固定的协作厂家去完成。因此，模具设计和生产周期大大缩短。（2）国内级进模的研究现状国内是进入20世纪80年代才开始研制级进模的，经历了近三十多年的努力，从无到有，模具技术有了较大的发展，主要表现在以下几个方面：模具CAD/CAE技术得到普遍采用，许多高校在软件开发上做了大量的工作。如华中科技大学给予人工智能技术开发出轴对称深拉深件的工艺设计专家系统和弯曲成形工序设计专家系统，以及塑性成形模拟（CAE）软件FASTAMP；浙江大学开发了一套智能级进模CAD/CAE系统，该系统适用于2D冲裁件的级进模设计；上海交通大学也进行了级进模CAD/CAE系统的研制工作，这些国产软件适合于中国设计人员的习惯，它们的推广应用提高了模具设计质量，缩短了模具设计时间，使级进模结构上形成初步的规范化、典型化和标准化。模具的综合性能已达到了较高水平，国内一些企业，如20世纪80年代后期的上海星火模具厂、北京市机电研究院精密模具公司以及一些汽车配套企业等，在消化吸收国外先进级进模技术的基础上，自行研制出一些中小型汽车零件级进模，在生产中获得了较好的使用效果。此外，有代表性的集机电技术一体化的电机铁芯自动叠片硬质合金级进模，主要零件制造精度可达，表面粗糙度8。该模具在高速冲床上使用，具有自动冲压、叠片、扭槽、分组、回转等功能，冲制出成批的铁芯组合件，替代率单片零件。模具总寿命可达1亿冲次以上。模具的制造周期逐步缩短，现代模具制造技术进一步得到推广应用，标准化程度逐步提高，大型模具的制造周期约为4个月，中型的为3个月，小型的为2个月。我国设计制造的汽车零部件级进模与国外同类模具相比，从模具结构、制造精度、制造周期、使用寿命等指标来衡量，水平与国外进口模具虽然有一定的差距，但价格则只有进口模具的三分之一，具有一定的市场竞争力。1.1.2国内级进模存在的不足（1）冲压工序比较单一，多数以冲裁加简单弯曲级进模为主，模具结构比较简单，功能性不强，对一些复杂对偶件级进模的开发能力还比较弱。（2）模具模板的幅面尺寸比较小，一般在内，一次冲制的产品数量通常为一件，属中小型级进模。（3）模具精度不高，冲裁间隙误差在0.01mm左右，产品易产生毛刺、外形尺寸偏差大、插拔力达不到规定要求等缺陷。（4）模具使用寿命与国外先进水平相比，约低一个档次，一般一次刃磨在50万次以内。（5）模具在高速运行生产中的可靠性与国外模具相比，有一定的差距。（6）模具材料主要以普遍模具钢为主或采用硬质合金，在表面处理手段和标准化程度方面，也存在着较大的差距。 由于种种历史原因，我国模具工业无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，均远远不能满足需求，它严重影响工业产品的品种、质量和生产周期，消弱了在国际市场上的竞争能力。因此，必须有适用于本国国情的模具设计思想和理论，才能在较短时间内赶超国外模具工业的先进水平。国内级进模技术面临如何在消化吸收着我国工业化进程的加速，特别是汽车制造业的蓬勃发展，以汽车零部件模具为代表的多工位精密复杂级进模的需求将会越来越大，迫切需要有自己的理论指导和实践经验来实现高品质模具国产化。因此，本文的选题具有一定的学术研究价值。1.2 级进模设计的关键技术问题 级进冲压是指压力机的一次行程中，在模具的不同工位同时完成多种工序的冲压。所使用的模具即是级进模，又称跳步模或连续模。在级进冲压中，不同的冲压工序分别按一定次序排列，坯料按步距间歇移动，在等距离的不同工位上完成不同的冲压工序，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的零件（或半成品）。无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。对于批量非常大，面厚度较薄的中、小型冲压件，宜采用多工位级进模。在设计时，与其他模具相比，多工位级进模设计技术较复杂，概括来说有如下几个关键问题：（1）多工位级进模的设计计算中，对各种冲压工序的排列顺序及各工位上工序尺寸的确定十分关键，它不仅关系到被加工材料的利用率，而且进一步影响到制件的精度及能否顺利地冲压生产。冲压制件的形状千变万化，欲确定合理的排样和正确的工序尺寸，需要根据冲压成形理论，对各冲压工序的变形特性进行分析和详细计算。（2）多工位级进模必须确保送料准确。冲压过程来看，级进模是采取工序分散，分步冲压的方式进行工作的，因此必须保证每次送料的位置正确，达到所要求的步距精度，而制件带料的送进是靠自动送料装置来完成的，送料误差往往是影响制件的质量和造成模具损坏的主要原因。如何确定送料方式和消除送料误差是一个非常重要的问题。（3）多工位级进模在结构上较复杂。模具中包含几种冲压工序，而每种工序又由数个工位组成，因此一副模具的工位数可达几十个之多；同时，制件带料要在模具中连续运动，模具往复上、下合模，这就要设计有送料、卸料、托料、导向、定位以及安全装置、保护装置和限位装置，一副多工位级进模各类零件多达数百种。由此可见，多工位级进模的结构式十分复杂的。（4）多工位级进模有较高的精度要求。级进模有三项主要的精度要求：一是模具上、下合模的模架运动精度；二是模具各工位之间的位置精度（即步距精度）；三是为降低制造成本，并便于调整和消除累计误差，凹模大多数采用嵌拼式结构，凸、凹模都应达到较高的互换性精度。上述要求给模具制造和装配带来了很大的难度。（5）多工位级进模往往应用于自动化程度较高的大批量制件的生产，冲床的工作频率一般都在200次/分以上，模具总使用寿命也要求在上百万次以上，这就要求模具材质具有良好的抗磨损性能。在制定的工作状态上，模具材质应具备哪些条件 才能获得高耐磨性能，也是值得研究的问题。（6）多工位级进模制造成本高，价格昂贵，用户希望模具具有多种功能，生产多种产品，并便于刃磨维修、更换易损件，延长模具的总使用寿命，因而使得模具结构更为复杂精度要求更高。对于大型精密复杂级进模的设计，上述问题更为突出，尤其是受机床加工性能的限制，使得模具制造、模具装配和零件加工的难度更大。从上面的讨论可以看出，一副级进模的使用效果也是由这几方面的因素综合决定的。因此，对多工位级进模进行综合性技术研究是十分重要的。2 制件工艺性分析及工艺方案的确定冲裁工艺设计包括冲裁件的工艺性分析和冲裁工艺方案确定。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最少的材料，最少的工序数和工时，使得模具结构简单且寿命长，能稳定地获得合格冲件，因而可以减小劳动量和冲件成本。劳动量和冲裁件成本是衡量冲裁工艺设计合理性的主要指标。2.1零件的工艺性分析:（1）结构与尺寸零件产品图该零件的材料为08钢，厚度t=0.3mm。该零件为非圆扇形型，其结构简单，形状对称，尺寸较大。其中，扇形外轮廓直径50mm，内径圆孔直径20+00.1mm，中圆环宽度101.5t,最小孔径适宜冲裁加工20+00.11.3t;为防止冲裁时扇形与圆弧衔接处发生破裂，故采用了R2mm圆弧过渡,扇形最外边缘与中心轴的夹角为60。因此，均适宜冲裁加工。 （2）精度要求 零件尺寸公差除20+0.01 0该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。由文献（4）附表5-1、5-2查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT10，孔中心与边缘距离尺寸公差为0.12mm将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，除尺寸，结构，形状要求，还要具有较高的耐热与耐腐蚀性，精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用凸模进行定位、刚性卸料装置、弹性卸料方式的冲孔落料模进行加工。（3）材料要求该材料为08钢，抗剪强度为T=300Mpa,断后伸长率为25%。此材料有良好的机械性能，强度不大便于加工，而且密度小，冲裁加工性好。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。2.2:确定冲裁工艺方案分析（1）冲压工艺方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：采用落料冲孔同时进行的复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。（1）工艺方案的比较根据以上三种方案：方案一，模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。可考虑采用的冲裁工艺方案后俩种；即：复合冲裁和级进冲裁。方案二，采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案三，采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。比较方案二与方案三，对于所给零件，该零件尺寸不大，料薄，大批量生产的情况下，可采用复合冲裁，但冲件上孔与边缘之间的距离过小，受凸凹模强度的限制，其出件和废料清除较麻烦，工作安全性和生产率不如级进冲裁，不宜采用复合冲裁而宜用级进冲裁。2.3：确定模具总体结构方案(1) 模具类型根据零件的冲裁工艺，采用级进冲裁模。(2)操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但合理的工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方安排生产可用手式。考虑零件尺寸较小，材料厚度薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用凸模和固定挡料板定位方式。(3) 卸料与出件方式 采考虑到零件厚度薄用自然卸料方式。为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用由凸模定位直接从凹模孔推下，可以采 用弹性卸料出件方式。(4) 模架类型及精度 由于零件厚度薄，冲裁间隙小，以级进模，因此采用导向平稳的后侧导模架：考虑零件精度要求不高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。3 制件冲裁工艺的计算与设计3.1 排样设计冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。级进模的排样是指制件在条料上分几个工位冲制的布置方法。排样不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、模具结构与制造复杂程度、模具使用寿命长短等都不同。所以排样作为级进模设计的重要步骤，它是多工位级进模设计时的重要依据。排样可以分为有废料排样和少、无废料排样。（1）有废料排样法有废料排样法是冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间都有工艺预料的存在，冲裁件分离轮廓封闭，冲裁件质量还、模具寿命长，但是材料的利用率较低。（2）少、无废料排样法少废料排样法是只有在冲裁件与冲裁件之间或冲裁件与条料之间留有搭边，这种方法的冲裁件只沿着冲裁件的部分轮廓进行。材料的利用率可达到7090。无废料排样翻是冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间均无搭边存在，这种怕有的冲裁件时间上是支接切断获得，多以材料的利用率可达8595。因为本次支承板设计采用多工位级进模，考虑到毛坯外形是类矩形，并且条料是连续送进，确保压力机对板料加工时冲压力平衡，所以必须选择有废料排样。该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成，材料厚度薄，尺寸小，形状对称，因此可采用直线排样。如图1.2所示： 如图1.2直排式 根据排样图的几何关系，通过查文献（1）表2-12与查文献（2）表2-29，表2-30和表2-32可取a=1.2mm,a1=1mm,=0.4mm;Z=0.5mm,b1=1.3mm,y=0.1mm,Dmax=50mm;因采用无侧压装置，故条料宽度为：B0 -=( Dmax+2a)0 -=(50+21.2)=52.4mm 进距为： S=100+1=101mm;导料板间距为：BO=B+Z=Dmax+2a+Z=52+21.2+0.5=54.9mmB0=B1+y=52.4+0.1=52.5mm由零件图可以近似算出1个零件的面积为： S 零件=S 大圆-S 1=3354mm;(注：S 1表示在圆面积除零件外的毛坯面积)1个进距内的坯料面积为BS=52.4101=5292.4mm;因此材料的利用率为：=A/Bs100%=3354/54101100%61.5%3.2压力机的选择压力机选用包括选择压力机类型，确定压力的主要技术参数。多工位级进模的工作压力分散在每个工位上。虽然每个工位的加工内容各不相同，但是无论是冲裁剪切，还是弯曲或冲压成形，其工作压力的方向都是铅直向下，各工位冲压力构成平行力系。因此，根据平行力系的合成原理可知，多工位级进模的工作总压力由各工位上的工作压力组成。再由级进模所需的总的工作压力取选用压力机，在本次支承板零件级进模设计的排样图3.3所示，可知，本次支承板级进模的工位依次为冲孔、冲裁、冲裁、弯曲冲压和冲孔冲裁，其对应的工作压力有冲裁力、弯曲冲压力和压边力三种。冲裁时，所需的总冲裁力为冲裁力、卸料力、推件力和顶件力之和。但是这些力在选择压力机时是否需要考虑进去应根据不同的模具结构区别对待。 采用刚性卸料装置和下出料方式的总冲压力为： （3.6） 采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力为： （3.7） 采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力为： （3.8） 由于本次设计采用弹性卸料装置和下出料方式，通过计算出来的卸料力有利于选取弹性元件。按公式（3.7）计算，其总冲裁力为：3.2.1冲裁作用力计算冲裁作用力由冲裁剪力、卸料力、推件力和顶件力组成。根据零件图可算得1个零件外周边之和 L1= 2R/3+4r/3+120=308.4mm；该零件的内孔周边长度之和为内圆之周长 L2=2r1=62.8mm;故整个零件的内外周边冲裁长度之总和 L=308.4+62.8=371.2mm查文献（1）表1-6，表2-36剪应力 T=250MPa,t=0.3mm,取K=1.3,则:F冲=KLtT=1.3308.62500.3=30089N;卸料力：查文献（2）表2-36取Kx=0.05,则：F卸=KXF=0.0530089=1504.4N；推件力：根据材料厚度,可由一般经验公式 F推=0.1F=0.130089=3008.9N采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模时： F= F冲+F卸+F推=30089+1504.4+3008.9=34602.3N所以总的冲压力F总35KN，3.2.2压力机的选用压力机的选用，首先应根据所要完成的工艺性质、批量大小、工件的几何尺寸和精度等选定其类型。然后，进一步根据变形力的大小、制件尺寸和模具尺寸来确定设备的规格。具体应注意以下事项：（1）根据控件的尺寸形状和压力机的技术参数，考虑冲压时需要的冲压力、控件的拉深深度和行程。注意取出控件时，不能与模发生干涉。（2）应考虑必要的工序数和压力机台数与布置的关系。（3）根据产量，考虑每一台压力机的负荷时间。（4）根据生产量和控件形状，考虑究竟应该采用压力机还是多工位自动压力机。在实际生产中，为了防止设备的超载，可按F压=（1.11.3）F总来估算压力机公称压。 根据以上得出的总冲压力，应选取的压力机公称压力： P0(1.11.3) F总=(1.11.3) 35=38.545.5KN该零件尺寸较小，冲裁力不大，按公称压力选择。考虑工厂实际情况可以取大些的压力机，因此由文献（3）表1-39可选的压力机机型号为J23-16的开式可倾工作台压力机。其主要参数如下：名称量值公称压力/KN160公称力行程/mm2滑块行程/mm50压力行程3.17行程次数/120最大装模高度/mm180闭合高度调节量/mm45工作台板尺寸（前后）/mm200310垫板尺寸/mm40210立柱间距离/mm220模柄孔尺寸（直径深度）/mm4060垫板尺寸厚度/mm15立柱间的距离/mm650电动机型 号功率/kW1.5床身最大可倾斜角度 353.2.3模具压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1） 对称形状的单个冲裁件，模具的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2） 工件形状相同且分布位置对称时，模具的压力中心与零件的对称中心相重合。（3） 形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。解析法的计算依据是：各分力对坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置，即为所求模具的压力中心。因此压力中心的计算公式为： （3.14） （3.15）经过计算可以知道，本次设计的蝶形垫片级进模模具的压力中心为图3.3排样图所示。3.3冲裁凸、凹模刃口尺寸计算由于该零件采用级进冲裁模的加工，由于材料薄，模具间隙小，故采用配作加工。加工时以凹模为制造基准，只需计算凹模刃口尺寸及公差，并将计算值标注在凹模图样上即可。各凸模仅按凹模对应的尺寸标注其基本尺寸，并注明按凹模的实际刃口尺寸配双面间隙0.03mm。（1）落料凹模刃口尺寸 据由图分析落料凹模刃口尺寸按磨损增大情况计算。凹模磨损后增大的尺寸，按公式Ad=(Amax -X) +0/4 由文献（2）查表2-11，X=0.7540+00.12 Ad1=(40-0.750.12)+00.12/4=39.91+00.03mm1000.12 Ad2=（100-0.750.24）+00.24/4=99.82+00.06mm （2）冲孔凹模刃口尺寸 冲孔凹模均为圆形，故可按公式dd=(dmin-x+zmin)+0/4 由文献（2）查表2-11，X=0.7520+00.02 d=(20-0.750.02+0.03)+00.02/4=19.98+00.0054 设计选用模具零件、部件、绘制模具总装配图4.1 凸模与凸模组件的结构设计落料凸模刃口部分设计成阶梯行结构，安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接方式与固定板固定。落料工序中，采用凸模配合加工，以定位销孔型凸模定位，基本型卸料型凸模落料。以以上工序完成整个零件的加工。以上凸模的的材料也选用CrWMn，工作部分热处理淬硬60-64HRC。冲孔凸模刃口部分为圆形，结构简单。可采用直接卸料方式。因冲孔凸模直径很小，所以需对最小凸模20+00.02孔凸模进行强度和刚度校核。（1）凸模最小直径的校核（强度校核）孔径远大于材料厚度，故凸模的强度和刚度足够。取凸模与卸料板的双面间隙0.02mm（不起导向作用）。根据文献（1）表2-45，凸模的最小直径d应满足d5.2tTb/t压=5.20.3250/1200=0.325(取t压=1200MPa),而dp2=d-zmin=20.05-0.325=19.725mm, 因dp20.325mm,故凸模强度足够。（2）凸模最大自由长度的校核（刚度校核）根据文献（1）表2-45，凸模最大自由长度L应满足L90d2/f1/2=9020/(1.33.1419.70.3250)1/246.6mm所以，冲孔的凸模工作部分的长度不能超过46.6mm。取冲孔凸模工作部分的长度为39mm，落料凸模工作部分为45mm。4.2 凹模的结构设计凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉 销钉与下模座固定的固定方式。因生产批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取8mm，漏料部分沿刃口单边扩大1mm。凹模轮廓尺寸计算如下：该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值ZminZmax=0.01mm0.03mm。沿送料方向的凹模模型孔壁间的最大距离为：L=101mm垂直于送料方向的凹模型孔壁的最大距离为：b=50mm沿送料方向的凹模长度为：L=L1+2C=101+21=103mm垂直于送料方向的凹模宽度为：B=b+2C=50+21.2=52.4mm凹模厚度 b1的确定：H=K1K2 (0.1F )1/3 =11.25(0.142000)1/3mm 20.2mm(取K1=1，K2=1.25)根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸，其大小为：LBH=200mm160mm40mm凹模材料选用CrWMn,工作部分热处理淬硬60-64HRC。4.3 其他相关模具零件的设计（1）卸料弹簧的选择：根据卸料力F卸=1504.4N，可采用2个弹簧，此时每个弹簧负担的卸料力F预=750.2N。再根据F预的大小，由文献（1）查表1-31，初选冲模常用的圆柱螺旋压缩弹簧（GB/T2089-1994）材料60Si3MnA热处理HRC4348，弹簧两端拼紧并磨平。弹簧的选用参数为：材料直径6mm，取弹簧中径24mm，许用应力T=610MPa,试验载荷Fs=1725,应使选用的弹簧最大工作负荷Fs大于F预，即FsF预冲裁时卸料板的工作行程h2=(t+1)=1.3;考虑到凸模的修磨量h3=5mm;弹簧的预压量为h1,故弹簧的总压缩量为： h=h1+h2+h3= h1+5+1.3考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h1时就应有750N的压力。根据文献（1）查表1-32初选的弹簧， 自由高度h0=(hb+1.1fs);压缩高度hb=（n1-0.5）d;总圈数n1=n+2（d8mm）; 工作极限负荷下变形量fs=D2nT/Gdkmm;有效圈数n= fsGd4/8FsD3;工作极限负荷Fs=d3T许/8kD；根据以上公式可分别得出：Fs=1315N ;n=1;fs=27.4mm; n1=3; hb=15mm; h0=45.14mm, 该弹簧在预压量h1时，卸压力达750N，即： h1=F预fs/ Fs=75027.4/1315=15.63mm; 故： h=15.63+5+1.3=21.93mmfs能满足要求。（注：k-曲度系数，k=(4c-1/4c-4)-0.615/c;c-旋绕度，c=D/d)弹簧装配高度h装=h0-h1=(45.14-15.63)mm=29.51mm根据凸、凹模及弹簧、卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为：200mm160mm；厚度为15mm；（2）根据文献（1）查表10-28选择上、下模板及模柄:采用GB2851.1-81后侧带导柱形式模板。根据最大轮廓尺寸220mm180mm选取相近规格标准模板为：LB=200mm160mm，上模板厚为45mm，下模板为50mm由文献（1）查表10-43按GB2862.1-1981选A3080压入式模柄.（3）垫板、凸模固定板：考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固。垫板厚度取15mm，固定板厚度取20mm，固定板与垫板直径均取110mm(与凹模直径相同)。（4）闭合高度：模具闭合高度应为上模板、下模板、凹模、固定板、垫板等厚度的总和；即； H0=（25+15+45+55+15+20-0.5）=170.5mm“-0.5mm”是考虑凸模进入凹模的深度。根据生产现场调整、可略有增减，以制件完全分离为准。 所选压力机闭合高度Hmax=220mm,Hmin=(220-70)=150mm,满足 Hmax-5mmH0 Hmin+10mm（5）导柱、导套：按GB2861.2-81选d=28mm，其中导柱长度有110180mm，模具闭合高度H0=170.5mm,选最长的导柱长L=130mm。 按GB2861.6-90选d=32mm导套，其中长度有80、85、100、110mm，可选较大的100mm。（6）卸料螺钉:按GB2867.6-81选d=10mm的带肩卸料螺钉，螺柱长L=80mm。4.4 级进模总装配图由之前对模具各零件的计算，选择与设计，可得出本次蝶形垫片级进模设计的总装配图如图4.23所示。图4.23 总装配图5 模具的试冲与调试 冲模在装配后，必须根据其冲裁力的大小将其安装在相适应吨位的压力机上进行试冲和调整，通过试冲才能发现所制造冲模的各种缺陷，并给以适当的调整后，冲出合格的制品零件来才能交付使用。 5.1冲模安装前的技术准备工作 冷冲模在安装调试前，必须做好如下技术准备工作： 熟悉冲模的结构及动作原理 在安装调试冲模前，调试工必须首先要熟悉所要制零件的形状、尺寸精度和技术要求；掌握所冲零件的工艺流程和各工序要点；熟悉所要调试的冲模结构特点及动作原理；了解冲模的安装方法及应注意的事项。检查冲模的安装条件1)冲模的闭合高度必须要与压力机的装模高度相符。冲模在安装前，冲模的闭合高度必须要经过测定，其值要满足下式关系： H1-5H模H2+10式中：Hl压力机最大装模高度(mm)； H2压力机最小装模高度(mm)； H模冲模的闭合高度(mm)。当多套冲模联合安装在同一台压力机上实现多工位冲压时，其各套冲模的闭合高度应相同。2)压力机的公称压力应满足冲模工艺力的要求。即所选用的压力机吨位，必须要大于模具的工艺力的1213倍。3)冲模的各安装槽(孔)位置必须与压力机各安装槽孔相适应。4)压力机工作台面的漏料孔尺寸应大于或能通过制品及废料尺寸。并且，压力机的工作台尺寸，滑块底面尺寸应能满足冲模的正确安装，即工作台面和滑块下平面的大小应是以安装冲模并要留有一定的余地。一般情况下冲床的工作台面应大于冲模模板尺寸5070以上。5)冲模打料杆的长度与直径应与压力机上的打料机构相适应。 检查压力机的技术状态 1)压力机的刹车、离合器及操作机构应工作正常。 2)压力机上的打料螺钉应调整到合适的位置。 3)压力机上的压缩空气垫操作要灵活、可靠。 4)压力机的工作形式应与冲模结构形式相吻合。例如，开式冲床(压力机)适用于左、右方向送、出料的冲压作业；自动冲床可保证较高的生产率。 5)压力机滑块行程大小要满足冲模的冲压要求，即压力机的行程应满足制品高度尺寸要求，并保证冲压后制品能顺利地从冲模中取出(弯曲、拉深、冷挤压模)；其行程次数(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)压力机的电动机功率应大于冲模冲压时所计算的功率值。 7)压力机应能保证使用的方便和安全性。 检查冲模的表面质量 1)根据冲模图样检查冲模零件是否齐全。 2)检查冲模表面是否符合技术要求。 3)检查冲模的工作部位(凸、凹模)、定位卸料部位是否符合图样要求。 4)检查导向部位是否工作灵活。5)检查各紧固螺钉、销钉安装的是否紧固。5.2冲模的安装方法 调整压力机，使之工作正常。 安装冲模的压力机必须要有足够的刚性、强度和精度。在冲模安装前，须将压力机事先调整好，使之能在工作状态下正常运转。即压力机的制动器、离合器及操纵机构工作要灵活可靠，其调整检查的方法是，先开启电源，踩一下脚踏板或按手柄，看滑块是否有不正常的