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角片套冷
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角片套冷冲压工艺及级进模设计,角片套冷,冲压,工艺,级进模,设计
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编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： 角片套冷冲压工艺及级进模设计角片套冷冲压工艺及级进模设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923228 学生姓名： 刘强力 指导教师： 钟建刚 （职称：副教授） （职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 角片套冷冲压工艺及级进模设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923228 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目角片套冷冲压工艺及级进模设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 来源于无锡海诺有限公司，是电器产品上的一个零件。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风，对学生也是一次很好的练习机会。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成整副模具设计、数据计算和图纸（所有图纸折合 A0 不少于 2.5 张）绘制，具体内容如下：1完成模具装配图：1 张（A0 或 A1）； II2零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片：1 张 ； 4设计说明书：1 份（15000 字以上，其中参考文献不少于 10 篇，外文不少于 5 篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 95 班班 姓名姓名 刘强力 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日III摘摘 要要本模具采用切废料方式进行冲压，模具结构采用切口、拉深、冲导正孔、导正再拉深、切废料、弯曲、切断的工序设计，排样采用单排横排排列。并采用正装方式设计模具结构，即凹模装在下模部分，同时为了正确控制送料步距采用单侧侧刃定距，在主要位置采用导正销导正精确定位。由于料较薄，冲压速度较快，卸料可采用弹性卸料结构，建议弹性材料采用弹簧。废料采用在凹模（下模）向下推出，最后产品也是在下模向下推出。带料采用自动左右有侧压的送料装置。同时为了正确控制送料步距采用侧刃定距。由于料不是很厚，冲压速度适中，故卸料采用弹性卸料结构，弹性材料采用矩形截面弹簧。废料和产品均采用向下推出。带料采用自右向左的自动送料装置。冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，以最简单最经济的方法冲压出来。关键词：关键词：角片套；冲压工艺；排样；级进 模IVAbstractThe die by cutting waste stamping, die structure incision, drawing, red pilot hole, drawing guide, cut waste, bending, the cut process design, arranged in a single row of horizontal nesting.And dress design the die structure, the die attached to the lower die part, in order to properly control the feeding step unilateral side of the blade fixed pitch, in the main location pilots to precise positioning.As the material is thin, stamping speed, the discharge may be used in the elastic unloading structure, it is recommended that the elastic material with spring. Waste using the die (down die) launched down the final product is lower die down soon.Strip automatic feeding device left and right side pressure. In order to properly control the feeding step away from the side of the blade fixed pitch. As the material is not very thick, stamping moderate speed, the discharge elastic unloading structure, elastic material with rectangular cross-section spring.The waste products are used down soon.Automatic feeding device with material from right to left.Stamping process analysis consider the stamping process, most notably including the technical and economic aspects.On the technical side, according to the product drawings, mainly analyzes the characteristics of the shape of parts, size, accuracy requirements and material properties and other factors meets the requirements of the stamping process;In economic terms, mainly based on the production volume of the stampings, analyze the cost of the product, and clarify the use of the stamping production can be achieved economic benefits.Process analysis, mainly to discuss stamping out does not affect the part of the premise, the simplest and most economical way.Key words: Angle piece sets; Atamping process; Nesting;Progressive dieV目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV目 录 .V1 绪 论.11.1 课题研究的目的和意义.11.2 课题国内外研究概况.11.2.1 国外模具发展概况.11.2.2 国内模具发展概况.21.3 课题研究的主要内容.32 冲压工艺设计.42.1 冲压件简介.42.2 冲压的工艺性分析.52.3 冲压工艺方案的确定.72.3.1 冲压模具类型.72.3.2 冲压工艺分析和计算.82.3.3 工序汇总.143 角片套连续模设计.153.1 模具结构.153.2 确定其搭边值.163.3 确定排样图.163.3.1 送料步距与带料宽度.163.3.2 排样方案.183.4 材料利用率计算.183.5 凸、凹模等刃口尺寸的确定.193.5.1 侧刃、侧刃凹模刃口尺寸计算.193.5.2 切口凸、凹模刃口尺寸计算.203.5.3 第 1 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差.213.5.4 第 2 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差.223.5.5 第 3 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差.223.5.6 拉深整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差.233.5.7 导正孔凸、凹模刃口尺寸及其公差.233.5.8 冲圆孔凸、凹模刃口尺寸及其公差.243.5.9 切废料凸、凹模刃口尺寸及其公差.253.5.10 切断凸、凹模刃口尺寸及其公差.263.5.11 弯曲凸、凹模工作部分尺寸计算.273.6 冲压力计算.293.6.1 侧刃冲压力.29VI3.6.2 冲切口部分冲压力.293.6.3 拉深部分冲压力.303.6.4 冲导正孔冲压力.313.6.5 整形部分冲压力.323.6.6 冲圆孔冲压力.323.6.7 切废料部分冲压力.323.6.8 切断部分冲压力.333.6.9 弯曲部分冲压力.333.6.10 总冲压力.343.7 压力机选用.343.8 压力中心计算.353.9 模具主要零部件的结构设计.353.9.1 凹模结构及设计.353.9.2 卸料板设计.373.9.3 凸模固定板设计.383.9.4 凸模垫板设计.393.9.5 切口凸模的结构设计.393.9.6 第 1 次拉深凸模设计.403.9.7 第 2 次拉深凸模设计.403.9.8 第 3 次拉深凸模设计.413.9.9 整形凸模设计.423.9.10 侧刃设计.423.9.11 侧刃挡块设计.433.9.12 导正冲孔凸模设计.443.9.13 切废料凸模的结构设计.443.9.14 切断弯曲凸模的结构设计.453.9.15 导正钉设计.463.10 标准件确定.463.10.1 模架确定.463.10.2 上模螺钉确定.473.10.3 上模销确定.473.10.4 下模螺钉确定.483.10.5 下模销确定.483.10.6 卸料螺钉确定.483.10.7 卸料弹簧设计.483.10.8 拉深顶件弹簧设计.483.10.9 抬料销确定.493.10.10 抬料销弹簧设计.493.10.11 凸模固定螺钉确定.49VII3.10.12 挡块固定螺钉确定.493.10.13 挡块销确定.493.11 模具闭合高度、校验压力机.494 结论与展望.51致 谢.52参考文献.53角片套冷冲压工艺及级进模设计11 绪绪 论论1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义1针对题目得到机械原理、机械设计、模具设计、CAD 等课程的综合训练。针对题目使自己在冲压模具工艺分析、模具总体结构方案论证与设计，模具零件结构设计与计算、编写技术文件、查阅文献和三维设计软件应用能力方面受到一次综合训练。培养学自己独立调查研究、科技检索、方案论证、规范化科技写作等方面的能力。意义：模具在汽车、飞机、工程机械、动力机械、冶金、机床、轻工、日用五金等制造业中起着极为重要的作用。采用模具生产毛坯或成品零件，是材料成型的一种重要方法，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。2课题中的工件为形状较为简单的壳形件，有落料、弯曲、拉深等成型工艺，做起来有一定的难度。但可以较全面的综合运用和巩固冲压模具设计与制造等课程的基础知识和专业知识，培养从事冲压模具设计与制造的初步能力。通过该设计可以培养我分析问题和解决问题的能力，了解和熟悉冲压模具设计与制造的一般步骤，更深入的认识冲压模具零件的设计和加工过程，达到“知己知彼”的效果。通过该设计可以培养我在模具设计过程中认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。设计过程中还将用到 CAD 制图软件来完成模具图形的绘制，无形中又让自己对 CAD 有更深入了解和掌握。本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台1.2 课题国内外研究概况课题国内外研究概况1.2.1 国外模具发展概况国外模具发展概况1高新技术在模具企业中得到广泛应用广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，3D 设计已达到了 7080%。PRO/E、UG、CIMATRON 等软件普遍应用。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。CAE 技术已逐渐成熟（意大利 COMAU 公司应用 CAE技术后，试模时间减少了 50%以上） 。普遍采用高速切削加工技术普遍采用高速切削加工技术普遍采用高速切削加工技术普遍采用高速切削加工技术。特征：以高切削速度、高进给速度、高加工质量。加工效率：比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。转速：1500030000r/min。效益：大大缩短制模时间。普遍应用快速成型技术与快速制模技术。塑料模具：有专门提供原型制造服务的机构和公司塑料模具厂家利用快速原型浇制硅胶模具，用于少量翻制塑料件。汽车模具：多为锌基合金快速制模和使用环氧树脂制作金属成型模。2国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞无锡太湖学院学士学位论文2争力；快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产；模具产品专业化，市场定位准确；采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。1.2.2 国内模具发展概况国内模具发展概况1我国正处于从模具制造大国向模具制造强国转变的进程中未来 1015 年是模具行业发展的极为重要的时期。信息化是模具企业发展的助推器充分利用信息化技术是实现模具产业提升的关键环节因此信息化建设是当前我们面临的一个重要任务。 “以信息化带动工业化以工业化促进信息化走新型工业化道路”是促进我国模具行业结构转型升级和跨越发展的有效途径。2模具企业技术系统的信息化模具企业信息化的应用包括两个主要方面即技术系统的信息化和管理系统的信息化。技术系统的信息化主要是模具 CAD/CAE/CAM 技术的应用实现模具设计制造过程的信息化或数字化。在过去很长一段时间内大多数的 CAD/CAM系统都是面向机械行业的通用型系统。对于模具企业而言这些系统的专业性不够强设计制造的效率还不够高,针对模具行业的这一需求国际软件厂商纷纷针对各类模具的特点推出了功能完善、操作方便的专用 CAD/CAM 系统。3随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS 等国际通用软件，并成功应用于多工位级进模的设计中。个别厂家还引进了 Moldflow 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。目前，以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等。而多工位级进模技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高” 、 “质量好” 、 “价格低”的要求服务。4我国模具技术的发展进步主要表现在1)研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。比如冲模广泛使用合金工具钢代替碳素工具钢，提高模具寿命，减少模具热处理变形。2)开发了多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了精密塑料注射模。3)研究开发了一些模具加工新技术和新工艺。如三维曲面数控加工；模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速成型技术等。4)模具加工设备已得到较大发展，已广泛使用精密坐标磨床、数控(CNC)铣床、CNC角片套冷冲压工艺及级进模设计3电火花线切割机床和高精度电火花成型机床等。模具零件的精度由数控机床保证，解决了以前传统切削加工生产模具零件，靠钳工技艺保证质量，质量难保证的问题。5)模具计算机辅助设计和制造(模具 CAD/CAM/CAE)已在国内得到了广泛的开发应用。三维造型软件和仿真软件的广泛应用，不仅能自动编程，还能进行干涉检查，保证设计和工艺的合理性。5中国模具工业存在的问题精密加工设备还很少大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出许多先进的技术如 CADCAECAM 技术的普及率还不高。1984 年成立了中国模具工业协会，987 年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约 6000 家。总产值约 30 亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具产业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。20 世纪 90 年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CADCAM 技术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 CIMS 应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具 CADCAM 软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得显著效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的 CADCAE 系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到了良好的效果。1.3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容1制件工艺分析和工艺方案制定a）冲裁件的工艺分析：本次毕业设计的零件对冲裁工艺有良好的适应性，故采用冲裁工艺。b）工艺方案制定：根据毕业设计任务书的要求，本次冲裁工艺方案采用落料冲孔复合模。2必要的工艺计算对冲裁件的尺寸大小，精度要求进行相关计算。3模具结构分析与设计；模具的结构分析与设计包括工作部分，模架，冲模的辅助装置与辅助机构，横向冲压机构。4模具主要零件设计及有关尺寸计算；模具主要零件设计计算包括工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零件，导向零件，固定零件，紧固及其他零件。无锡太湖学院学士学位论文42 冲压工艺设计冲压工艺设计2.1 冲压件简介冲压件简介形状和尺寸如下图所示。材料为 H62M，板材厚度 0.8mm。零件图如下：图 2.1 零件图从图中可见，主要是拉深、弯曲和冲裁。表 2-1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差1尺寸的类型基本尺寸包容表面被包容表面暴露表面及中心距3+0.25-0.2536+0.30-0.300.15610+0.36-0.361018+0.43-0.430.2151830+0.52-0.523050+0.62-0.620.315080+0.74-0.7480120+0.87-0.870.435120180+1.00-1.00180250+1.15-1.150.575250315+1.30-1.30315400+1.40-1.400.70400500+1.55-1.55500630+1.75-1.750.875630800+2.00-2.008001000+2.30-2.301.1510001250+2.60-2.601.15角片套冷冲压工艺及级进模设计5从零件图中可知全部是未注公差尺寸，分别为：11，R1，2 个R2，9，4，6，4，2，9，18，15，3，R3.5，查表 2-1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差（即参考文献1，P217 页，表 8-18 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差），得各尺寸的偏差分别为：0.215，0.15，0.15，-0.36，-0.30，0.15，+0.30，0.15，-0.36，-0.43，-0.43，+0.25，0.15。因此带偏差的各尺寸为：，215. 01115. 01R，15. 02R0 0.36-90 0.30-415. 0630. 00 40.1520 0.36-90 0.43-180 0.43-1525. 00 3。15. 05 . 3R图 2.2 带偏差的产品图2.2 冲压的工艺性分析冲压的工艺性分析冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单最经济的方法冲压出来。（1）影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素：材料为铜 H62M，是常见的冲压材料。工件主要是弯曲、拉深和冲孔等。工件展开后外形为平复杂的多边形，适宜冲裁工件。工件没有悬壁。工件存在孔与边缘之间的距离。查文献2，P1-45，表 3-22 孔与孔之间、孔与边缘之间距离的许可值得，孔与边缘之间的距离 C1.2t=0.96mm，图中孔与边缘之间的最小距离为 3mm，0.96mm3mm，故可以冲孔。工件有冲孔，查文献2，P1-45，表 3-20 用自由凸模冲孔的最小尺寸，因400MPa，冲孔的最小尺寸 d0.9t=0.72mm，本产品最小孔为3mm，3mm0.72mm，故可以冲裁。无锡太湖学院学士学位论文6工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按 IT14 级处理。生产批量，一般来说，大批量生产时，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产效率；中小批量生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。综上所述，此工件适宜冲裁。（2）本冲压件工艺分析如下：1图形分析形状较复杂，展开后相对不是很复杂，主要是落料、冲孔、弯曲。2尺寸分析尺寸公差要求一般，未注公差尺寸均取 IT14 级。3材料 H62M，是常见的冲裁材料。零件用的是厚 0.8mm 的黄铜 H62M。力学性能：抗拉强度 b (MPa)：380（查表 2-1 即查参考文献3，P411 页，表 7-1）抗剪强度 (MPa)：300伸长率 10 ()：20屈服点 s (MPa)：200表 2.1 黑色金属的力学性能2材料名称牌号材料状态抗剪强度/（Mpa）抗拉强度b/(Mpa）伸长率10/(%）屈服强度s/(Mpa）Q1952603203204002833200Q2353103804404702125240普通碳素钢Q275未退火400500580620151928008F220310280390321800826036033045032200102603403004402921020280400360510252504544056055070016360优质碳素结构钢65Mn已退火600750124001Cr13已退火32038040047021不锈钢1Cr18Ni9Ti热处理退软43055054070040200软态26030035380H62半硬态30038020200软态24030040100黄铜H68半硬态28035025软26030038140硬48055035锡磷青铜锡锌青铜QSn6.5-2.5QSn4-3特硬50065012550由于零件可以展开成一个平面形状，内部有 1 个圆孔，外部是长方形弯曲。关键是展开、冲孔、弯曲、拉深和落料。角片套冷冲压工艺及级进模设计74批量一年生产 200 万件是批量生产。5冲压工序落料、冲孔、弯曲、拉深。6冲裁间隙根据料厚 t=0.8，查表 2-2 冲裁模初始双面间隙（即参考文献4，P19 页，表 2-9） ，得：双面间隙 Z0.0400.056mm。表 2-2 冲裁模初始双面间隙 Z4 （单位:mm） 软铝纯钢、软铝、黄铜0.080.2C杜拉铝、中等硬钢0.30.4C硬钢0.50.6C材料厚度tZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax2.03.03.54.04.55.06.07.08.09.010.00.0080.0120.0160.0200.0240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.1000.1320.1500.1680.1800.2450.2800.3150.3500.4800.5600.7200.8700.9000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4500.6000.7000.8800.9901.1000.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.1200.1540.1750.1960.2100.2800.3200.3600.4000.5400.6300.8000.9001.0000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.7700.9601.0801.2000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4500.6000.7000.8800.9901.1000.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.1800.2200.2500.2800.3000.3850.4400.4900.5500.7200.8401.0401.1701.3000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.7700.9601.0801.2000.0180.0270.0360.0450.0540.0630.0720.0810.0900.1200.1500.1800.2000.2420.2750.3080.3300.4200.4800.5400.6000.7800.9101.1201.2601.400注：初始间隙值的最小值相当于间隙的公称数值。初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。在使用过程中，由于模具工作部分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值要超过表列数值。本表适用于尺寸精度和断面粗糙度质量要求较高的冲裁件。无锡太湖学院学士学位论文82.3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定2.3.1 冲压模具类型冲压模具类型经过对冲压件的工艺分析后，结合产品进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺，工序顺序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压分析方案。方案一：单工序模。模具结构简单，落料和冲孔可以生产出工件，需要两副模具，由于一年需生产 100 万件工件，数量大，生产效率低于实际生产需求，同时弯曲位于落料之后位置尺寸不易保证。故不能采用单工序模。方案二：复合模。本产品式序较多，故不能采用一副复合模完成。方案三：连续模。连续模的优点：能实现冲压自动化，日产量非常高，满足一年生产 100 万件的生产要求。可节省劳动力成本，能保证工件冲孔位于落料的位置精度和工件的质量；连续模的缺点：模具结构复杂，制造成本高，模具调试难度大，制造周期长，通常材料率很低，必须批量非常大，否则产品成本很高。因此综合考虑工艺和模具设计的可行性，产品质量，生产周期，产品批量，节省成本等因素，采用方案三。2.3.2 冲压工艺分析和计算冲压工艺分析和计算分析产品可知主要冲压工艺有：弯曲、拉深、冲孔和落料。冲孔比较简单不需作特别分析，落料必须在最后，由于前面要进行拉深、弯曲，故落料不可行，改为切废料方式，最后再切断，因此变剩下弯曲和拉深，下对这两部分重点进行分析。一、弯曲分析共有两处弯曲，弯曲处的内侧圆角半径为 R1mm，查参考文献4，P81 页，表达式3-1 最小弯曲圆角半径的数值，得：垂直碾压方向为 0.1t，平行碾压方向为 0.35t。0.35t=0.350.8=0.28，0.1t=0.08，所以，均小于 1。故，各弯曲处弯曲半径都合理。1展开尺寸计算查参考文献4，P87 页，得中性层半径计算公式： （2-1）xtr 0式中：为中性层半径0r为弯曲内侧半径，mm为中性层位移系数t为材料厚度，mm已知：r=1，t=0.8，r/t=1.25。查表 2-3 中性层位移系数 的值（参考文献4，P88 页，表 3-3 中性层位移系数 的值） ，得：=0.33。中性层 90角展开公式： （2-2）)(5 . 05 . 00xtrl圆弧99. 1)8 . 033. 01 (1415926. 35 . 0)(5 . 0xtrl圆弧表 2-3 中性层位移系数 的值4tr0.70.811.2角片套冷冲压工艺及级进模设计9x60.280.30.320.33tr1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.52展开后形状和尺寸如下图所示。图 2.3 弯曲展开图3简化产品外形做成如图 2.3 所示形状，拉深时很难控制外沿不变形，因此在拉深时先将外形简化为圆形，等拉深结束后再冲孔、切去多余的废料，这样就能保证外沿的形状和尺寸，因此简化后外沿形状和尺寸如下图示。图 2.4 简化后外形图二、拉深工艺分析可以看成此工件是带凸缘的零件。由于材料厚度 t=0.8，比较薄，可以按外形或内形进行拉深分析和计算。由于产品要求的是外形尺寸，因此将产品尺寸转化为外形尺寸，将外形尺寸近似为中性层尺寸，结果如下图所示：无锡太湖学院学士学位论文10图 2.5 外形尺寸1.修边余量凸缘直径 di=33.78，d=9，相对凸缘直径 di/d=33.78/9=3.75查表 2-6 有凸缘拉深件的修边余量（即查参考文献4，P116 页，表 4-2）得：修边余量 =1.2mm因此工件的外沿直径为 di=33.78+21.236.2mm表 2-4 有凸缘拉深件的修边余量4拉深相对高度 di/d（或 Bi/B）凸缘直径di（或 Bi）2.01.225502.52.01.81.6501003.53.02.52.2故含修边余量中性层图形和尺寸如下图所示。图 2.6 含修边余量中性层尺寸2.毛坯尺寸计算由于工件是凸字型回转体形状，因此工件展开后是一个圆形片，可以直接计算工件的实际尺寸，利用拉深前后体积（929.9054mm3）不变的原则，采用三维软件计算可得毛坯直径：D=38.47mm值得注意的是，在确定复杂拉深件的毛坯尺寸和形状时，由于实际情况比较复杂，影响因素很多，如板材的厚度变化、模具的间距大小、模具的尺寸公差等，所以一般是根据上述公式进行初步计算，然后在通过试验加以修正确定，由于条件有限不能通过试验进行修正，根据拉深件质量要求材料不能变薄，毛坯只能大不能小，同时考虑拉深回弹，需多拉一些，故毛坯直径选大一些，即 D=38.6mm，总体积为：936.1695mm3。3.是否采用压边圈t/D=0.8/38.6=2.07%，查表 2-7 采用或不采用压边圈的条件（即查参考文献4，P121页，表 4-7）得，第一次拉深时如果第 1 次拉深系数 m10.6 要采用压边圈，否则不用压边圈，以后各次拉深，如果 t/(dn-1)1.0%或拉深系数 mn0.8，仍要用压边圈。角片套冷冲压工艺及级进模设计11表 2-5 采用或不采用压边圈的条件3第一次拉深以后各次拉深拉深方法(t/D)100m1(t/D)100mn用压边圈2.04.能否一次拉出用拉深系数分析能否上次拉出。下面采用查表法。中心层尺寸如图 2.6 所示。已知：t=0.8，d=9，高度 h=6，D=38.6，df=36.2所以：t/d=0.8/9=8.89%，df/d=36.2/9=4.02，d/D=9/38.6=0.23，d/df=9/36.2=0.249，t/D=2.07%相对高度：h/d=6/9=0.67总拉深系数：m=d/D0.23查表 2-6 凸缘件第一次拉深系数（即查参考文献4，P136 页，表 4-14）得，拉深极限系数为 0.30 左右，因本工序拉深系数为 0.23，故不能一次拉出来。表 2-6 凸缘件第一次拉深系数4毛坏相对厚度(t/D100)凸缘相对直径df/d0.00.51.50.520.510.500.490.480.480.470.460.451.82.00.450.450.440.430.422.02.20.420.420.420.410.4080.380.380.380.350.350.340.340.332.83.00.330.330.320.320.31查表 2-7 凸缘件第一次拉深的最大相对高度 h/d（即查参考文献4，P136 页，表 4-15）得，拉深最大相对高度为 0.20，本工序相对高度为 0.67，故不能一次拉出来。表 2-7 凸缘件第一次拉深的最大相对高度 h/d4材料的相对厚度 t/D100凸缘相对直径df/d10.00.5111.51.511.30.400.470.450.530.500.600.560.720.650.8050.420.400.480.450.530.500.630.580.7090.350.340.390.370.440.420.530.480.581.82.00.250.300.290.340.320.380.360.460.420.512.060.250.290.270.330.310.400.350.430.220.270.250.320.280.37无锡太湖学院学士学位论文122.83.080.22综上所述，由于拉深系数太小，高度太高，故不能一次拉出，需多次拉深。5.第 1 次拉深计算为保证拉深能顺利进行，第 1 次拉深计算时，不仅要考虑第 1 次拉深系数，还要考虑第 1 次拉深的高度极限，以后各次拉深按照拉深系数逐渐增大的原则设计。1）第 1 次拉深凹模圆角半径的确定查参考文献4，P126，首次拉深凹模圆角半径公式 4-26： （2-1）tdDrd)(8 . 01式中： D毛坯直径，mm； d 本道拉深后的直径，mm； t 工件厚度，mm。已知：D=38.6mm，d=9，t=0.8，所以 mm49 . 38 . 0)96 .38(8 . 0)(8 . 01tdDrd又根据表 2-8 首次拉深的凹模圆角半径 rd（即查参考文献4，P126 页，表 4-11）得12.8mm8=16)t01 (1dr综合考虑取。mmrd41表 2-8 首次拉深的凹模圆角半径 rd4t/mm2.01.00.30.1无凸缘拉深(47)t(58)t(69)t(710)t(813)t有凸缘拉深(610)t(813)t(1016)t(1218)t(1522)t2）第 1 次拉深凸模圆角半径的确定查参考文献4，P127，首次拉深凸模圆角半径： （2-2）11)0 . 17 . 0(dprr得：48 . 210)0 . 17 . 0(1rp所以取：。5 . 31pr3）按第 1 次拉深极限系数计算第 1 次拉深后直径为：d1=Dm1=38.60.3011.6mm第 1 次拉深高度计算按照毛坯直径 38.6，可计算出总体积 V=936.1695mm3，利用三维 CAD/CAM 软件，依据体积不变的原则，可计算出制件高度为：7.68mm。df/d1=38.6/11.6=3.3，查表 2-7 得，拉深相对高度极限约为 0.20，所以：h1=38.60.20=7.727.68因此第一次按直径 11.6 拉深 7.68 的高度，是一定能实现的。6.以后各次拉深计算拉深次数和各次拉深系数确定角片套冷冲压工艺及级进模设计13按上述分析第 1 次拉深系数为：m1=11.6/38.60.30已知 t/D=2.07%，查表 2-9 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值（即查参考文献3，P74 页，表 2-23 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值） ，近似得：m2=0.73，m3=0.75，m4=0.78，m4=0.80。表 2-9 带凸缘圆筒形件第二次以后各道拉深系数的极限值4材料的相对厚度 t/D100拉深系数2.01.00.30.15m20.730.750.760.780.80m30.750.780.790.800.82m40.780.800.820.830.84m50.800.820.840.850.86所以：d1=11.6d2=m2d1=0.7311.6=8.59从上述知，第 2 次小于 9，故拉深总次数为 2 次，但由于是连续拉深，且中间不宜加热回火，为了保险还是采用 3 次拉深，再加 1 次整形。调整后各次拉深系数为：m1=0.40，m2=0.74，m3=0.78。各次拉深后直径为：d1=m1D=0.438.615.5d2=m2d1=0.7415.511.5d3=m3d2=0.7811.5=9各次拉深凸、凹是圆角半径确定首次拉深凸、凹模圆角半径分别为：R3.5、R4。查参考文献4，P126，以后各次拉深凹模圆角半径为： （2-3）1)8 . 06 . 0(dnndrr因此，第 2 次拉深凹圆角半径为：rd2=3，凸模圆角半径为：rp2=3。第 3 次拉深凹圆角半径为：rd2=2.5，凸模圆角半径为：rp2=2.5。计算各次拉深件尺寸第 1 次拉深后尺寸。利用三维 CAD/CAM 软件进行计算，在总体积（936.1695mm3）不变的原则下，计算拉深后的尺寸。计算出拉深高度为：5.8，此时制件尺寸如下图所示。图 2.7 第 1 次拉深件尺寸第 2 次拉深计算。利用三维 CAD/CAM 软件进行计算，在总体积（936.1695mm3）不无锡太湖学院学士学位论文14变的原则下，计算拉深后的尺寸。计算出拉深高度为：6.1，此时制件尺寸如下图所示。图 2.8 第 2 次拉深件尺寸第 3 次拉深计算。利用三维 CAD/CAM 软件进行计算，在总体积（936.1695mm3）不变的原则下，计算拉深后的尺寸。计算出拉深高度为：6.5，此时制件尺寸如下图所示。图 2.9 第 3 次拉深件尺寸2.3.3 工序汇总工序汇总送料的初定距由侧刃实现，故安排在第 1 步。为了保证最后一次拉深及以后各工序的位置准确，必须设置工艺孔，以后各工序可用此孔作为导正孔导正，导正孔在第 2 次拉深处冲出。根据以上分析，可以总结出各工序顺序为：侧刃切口第 1 次拉深第 2 次拉深第 3 次拉深整形切废料弯曲切断。角片套冷冲压工艺及级进模设计153 角片套连续模设计角片套连续模设计3.1 模具结构模具结构本模具采用切废料方式进行冲压，故模具结构采用冲孔、导正、拉深、切废料、弯曲、切断的工序设计，排样采用单排横排排列。并采用正装方式设计模具结构，即凹模装在下模部分，同时为了正确控制送料步距采用单侧侧刃定距，在主要位置采用导正销导正精确定位。由于料较薄，冲压速度较快，卸料可采用弹性卸料结构，建议弹性材料采用弹簧。废料采用在凹模（下模）向下推出，最后产品也是在下模向下推出。带料采用自动左右有侧压的送料装置。模具结构如下图所示。图 3.1 模具结构图无锡太湖学院学士学位论文163.2 确定其搭边值确定其搭边值考虑到成型范围，应考虑以下因素：材料的机械性能 软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。冲件的形状尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时，搭边值大一些。材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些。材料及挡料方式 采用自动送料，有侧刃装置。卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。材料为：普通碳素钢 H62M。因料厚 t=0.8mm，采用自动送料，故查表 3-1 搭边值 a 和 a1（即查参考文献4，P31页，表 2-16 搭边值 a 和 a1） ，确定其搭边值为：两工件间的搭边值：a1=2mm工件侧面搭边值：a=3mm表 3.1 搭边值 a 和 a14手工送料圆形非圆形往复送料自动送料材料厚度aa1aa1aa1aa18768798873.3 确定排样图确定排样图在冲压零件中，材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素，必须认真计算，确保排样相对合理，以达到较好的材料利用率。排样方法可分为三种：1有废料排样 2少废料样 3无废料排样少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一些缺点，就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差，使工作的质量和精度较低。另外，由于采用单边剪切，可影响断面质量和模具寿命。根据本工件的形状和批量，对模寿命有一定要求，固采用有废料排样方法。排样时工件之间以及工件与带料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。还可以使带料有一定的刚度，便于送进。3.3.1 送料步距与带料宽度送料步距与带料宽度本模具排样采用单排排列，采用单侧侧刃粗定距，重要处再用导正销精定位。角片套冷冲压工艺及级进模设计17送料步距：S=L1+L2 （3-1）式中：L1产品送料方向最大尺寸；L2产品送料方向切搭边宽度，必须不小于 a1；a1送料方向搭边。已知：L1=38.6mm，L2=3mm（由于是先切废料，凸模不能太薄，故取 3mm）所以：S=38.6+3=41.6mm。根据本模具的特点带料宽度： （3-2）0 1max)2(nbaDB式中：Dmax产品送料方向最大尺寸；a 送料方向搭边；n 侧刃数目；b1侧刃冲切的料边宽度；条料宽度偏差。已知：Dmax=38.6mm，a=3mm，n=1（单面侧刃） ，t=0.8mm。=0.15（查表 3.2 条料宽度偏差 ，即查参考文献4，P31 页，表 2-17 条料宽度偏差 ）b1=1.5（查参考文献4，P32 页，表 2-19 b1、y 值）表 3-2 条料宽度偏差 3条料厚度 t条料宽度 B0.50.51122335200.050.080.1020300.080.100.1530500表 3-3 b1、y 值3b1材料厚度 t金属材料非金属材料y1.511.51.52.030.152.532.540.200 15. 00 15. 00 1max1 .46)5 . 11326 .38()2(nbaDB导料板间距离： （3-3）ZnbaDZBB1max2 （3-4）yaDB2max1式中：B冲切前导料板间距离；B1冲切后导料板间距离；Z冲切前的条料与导料板间的间隙，见表 3-4；y冲切后的条料与导料板间的间隙，见表 3-3。无锡太湖学院学士学位论文18查表 3-4 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin（即查参考文献4，P32 页，表 2-18 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin） ，得：Z=0.5mm。表 3-4 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin4无侧压装置有侧压装置条料宽度 B条料宽度 B材料厚度 t100 以下100200200300100 以下100 以上约 10.50.510.50.8150.5110.50.8查表 3-3 b1、y 值，得：y=0.10mm。所以：6 .465 . 01 .46ZBB7 .4410. 0326 .382max1yaDB3.3.2 排样方案排样方案经过详细分析和计算最终排样方案为：第 1 工位：冲 1 个侧刃；第 2 工位：切口；第 3 工位：第 1 次拉深；第 4 工位：第 2 次拉深；第 5 工位：冲导正孔第 6 工位：第 3 次拉深；第 7 工位：整形；第 8 工位：冲孔；第 9 工位：切废料；第 10 工位：切断、弯曲。排样图如图 3.2 所示。图 3.2 排样图3.4 材料利用率计算材料利用率计算在冲压零件中，材料利用率是一个非常重要的因素，提高利用率是企业降低成本的途径之一。由于本产品采用连续模生产，送料采用自动送料，因此可以假设原材料为带料，通常带料是定做的，因此预定带料的尺寸为：宽 46.1mm，厚 0.8mm，长度很长。为了计算角片套冷冲压工艺及级进模设计19利用率的方便，可用一个送料步距来计算材料的利用率。材料利用率计算公式： （3-5）%1000SS其中：S0一个送料步距的材料总面积S 1 个实际产品面积S0=41.646.1=1917.76mm2一个实际产品面积，由于形状复杂计算不方便，采用 3D 软件画图后测量所得面积为：386.34mm2故材料利用率%1 .20%10076.1917386.34%1000SS材料利用率远小于 45%，原因是产品形状不对称且不是完全回转体形状，有拉深、弯曲等主要变形工序，同时产品小要求高，因此在保证质量的前提下材料利用率低是必然结果。3.5 凸、凹模等刃口尺寸的确定凸、凹模等刃口尺寸的确定本模具有许多工序组成，需计算与产品有关的各工序尺寸，即 1 个侧刃、1 处切口、第 1 次拉深、第 2 次拉深、1 个导正孔、第 3 次拉深、整形、切废料、两侧弯曲和 2 处切断。下面将对各结构分别进行计算。3.5.1 侧刃、侧刃凹模刃口尺寸计算侧刃、侧刃凹模刃口尺寸计算（1）计算原则侧刃属于冲孔工序，因此计算原则以侧刃为基准，侧刃凹模刃口三面大一个最小单面间隙，非刃口不留间隙。由于侧刃形状不圆整，不容易加工，故采用凸、凹模配合加工法来制造，以下设计计算以此进行。（2）侧刃、侧刃凹模制造公差及刃口尺寸计算侧刃有 6 个定形尺寸：2.5、41.6、0.5、12、2 个 45，1 个定位尺寸 44.6，由于侧刃要求较高，宽度只能大不能小，因此不需计算直接按制造公差即可，结果分别为：，侧刃尺寸如下图所示。01. 05 . 201. 00 6 .4101. 05 . 001. 0121 . 045 01. 0.44 图 3.3 侧刃刃口尺寸侧刃凹模尺寸为：以凸模为基准配做，刃口部分大一个最小单面间隙：无锡太湖学院学士学位论文200.0200.028mm。3.5.2 切口凸、凹模刃口尺寸计算切口凸、凹模刃口尺寸计算（1）计算原则切口切去的是废料，为拉深等准备的，相当于冲孔，因此计算原则以凸模为基准，凹模比凸模周边大一个最小单面间隙。由于切口刃口形状复杂，不易加工，故凸、凹模采用配作加工法来制造，下面按此进行设计计算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算切口尺寸有 4 个 R1、40.6、19.145、41.6，查表 2-1 得各尺寸公差，各尺寸为：、，结果如下图所示。15. 01R0 0.62-6 .4015. 0145.19R31. 06 .41图 3.4 切口尺寸由于以凸模为基准，所以查参考文献4，P25 页，表 2-14，得计算公式：磨损后凸模尺寸变大（a 类） ，设工件尺寸为，则：0 a （3-6）4/0max)(aap磨损后凸模尺寸变小（b 类） ，设工件尺寸为，则：0 b （3-7）04/min)(bbp磨损后凸模尺寸不变（c 类） ，设工件尺寸为 c/2，则， （3-8）8/)5 . 0(min ccp凹模尺寸按凸模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙大 ZminZmax。因此这 4 个尺寸可分为：属于凸模磨损后尺寸变大的尺寸（a 类）：。15. 0145.19R属于凸模磨损后尺寸变小的尺寸（b 类）：、。15. 01R0 0.62-6 .40属于凸模磨损后尺寸不变的尺寸（c 类）：。31. 06 .411尺寸计算15. 0145.19Ra1max=19.295，=0.30，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.75所以：mmap075. 004/30. 001145.19)30. 05 . 0295.19(角片套冷冲压工艺及级进模设计212尺寸计算15. 01Rb1min=0.85，=0.30，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmbp007. 004/30. 0100. 1)30. 05 . 085. 0(3尺寸计算0 0.62-6 .40b2nin=39.98，=0.62，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmbp009. 004/62. 0229.40)62. 05 . 098.39(4尺寸计算31. 06 .41c=41.6，=0.62所以：07. 06 .418/62. 06 .418/)5 . 0(min ccp凹模刃口尺寸为：按凸模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙大 0.0400.056mm。表 3-5 磨损系数 4非圆形工件圆形工件10.750.50.750.5材料厚度t/mm工件公差/mm50.360.160.1610.420.200.2040.500.240.2440.300.310.590.600.300.303.5.3 第第 1 次拉深凸、凹模次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差工作部分尺寸及其公差1拉深凸、凹模间隙此产品需 3 次拉深，材料厚度 t=0.8mm，采用压边圈，查表 3-6 有压边圈时的单边间隙值 Z（即查参考文献4，P125 页，表 4-10） ，得各次拉深的单面间隙 Z：第 1 次拉深：Z=1.2t=0.96mm第 2 次拉深：Z=1.1t=0.88mm第 3 次拉深：Z=1.05t=0.84mm表 3-6 有压边圈时的单边间隙值3总拉深次数12345拉深工序1121231、2341、2、345凸、凹模之间的单边间隙11.1t1.1t 11.05t1.2t1.1t 11.05t1.2t1.1t11.05t1.2t1.1t 11.05t2凸、凹模工作部分尺寸及其公差由于本次拉深是第 1 次拉深，是过渡阶段尺寸，故对尺寸公差要求不高，由于要求的是外形尺寸，故以凹模为基准，外径尺寸为：，凸、凹模尺寸公式采用参考文献4，DP130 页，具体公式如下：无锡太湖学院学士学位论文22 （3-9）dDDd0 凹模尺寸 （3-10）0 )2(pZDDp凸模尺寸式中，Dd凹模的基本尺寸，mm；Dp凸模的基本尺寸，mm；D 拉深件的外径尺寸，mm；d凸模制造公差，mm；p凹模制造公差，mm。拉深件外径尺寸为：5 .15所以：D=15.5，Z=0.96查表 3-7 拉深凸、凹模制造公差（即查参考文献4，P130 页，表 4-13） ，得凸、凹模制造公差：p=0.02，d=0.04表 3-7 拉深凸、凹模制造公差4拉深件直径 d2020100100材料厚度 tpdpdpd0.50.010.020.020.020.040.030.050.050.081.50.040.060.050.080.060.10所以拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差为：04. 00 5 .15dD凹模尺寸mmZDDpp0 02. 00 02. 00 58.13)96. 025 .15()2(凸模尺寸此时：凸模圆角 rp=3.5mm，凹模圆角 rd=4mm，拉深高度为 5.8mm。3.5.4 第第 2 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差1拉深凸、凹模间隙此产品需 3 次拉深，本次是第 2 次拉深，由上述知本次拉深的单面间隙Z：Z=1.1t=0.88mm。2凸、凹模工作部分尺寸及其公差由于本次拉深是第 2 次拉深，是过渡阶段尺寸，故对尺寸公差要求不高，由于要求的是外形尺寸，故以凹模为基准，外径尺寸为：，凸、凹模尺寸公式采用公式 3-9 和D3-10拉深件外径尺寸为：5 .11所以：D=11.5，Z=0.88查表 3-7 拉深凸、凹模制造公差，得凸、凹模制造公差：p=0.02，d=0.04所以拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差为：04. 00 5 .11dD凹模尺寸mmZDDpp0 02. 00 02. 00 74. 9)88. 025 .11()2(凸模尺寸角片套冷冲压工艺及级进模设计23凸模圆角 rp=3mm，凹模圆角 rd=3mm，拉深高度为：6.1。3.5.5 第第 3 次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差1拉深凸、凹模间隙此产品需 3 次拉深，本次是第 3 次拉深，也是最后一次拉深，材料厚度 t=0.8mm，采用压边圈，查表 3-6 有压边圈时的单边间隙值 Z，得本拉深的单面间隙 Z：Z=1.05t=0.84mm2凸、凹模工作部分尺寸及其公差由于本次拉深是最后一次拉深，故对尺寸公差要求，由于要求的是外形尺寸，故以凹模为基准，外径尺寸为：，凸、凹模尺寸公式采用参考文献4，P130 页，具体公0 - D式如下： （3-11）dDDd0 )75. 0(凹模尺寸 （3-12）0 )275. 0(pZDDp凸模尺寸式中，Dd凹模的基本尺寸，mm；Dp凸模的基本尺寸，mm；D 拉深件的外径尺寸，mm；d凸模制造公差，mm；p凹模制造公差，mm。拉深件外径尺寸为：0 36. 09所以：d=9，Z=0.84，=0.36查表 3-7 拉深凸、凹模制造公差，得凸、凹模制造公差：p=0.02，d=0.04所以拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差为：mmDDdd04. 00 04. 00 0 73. 8)36. 075. 09()75. 0(凹模尺寸mmZDDpp0 02. 00 02. 00 05. 7)84. 0273. 8()275. 0(凸模尺寸凸模圆角 rp=2.5mm，凹模圆角 rd=2.5mm，拉深高度为：6.5mm。3.5.6 拉深整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差拉深整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差1整形凸、凹模间隙这是产品最后一道成形工序，故单边间隙值为 Z=1t=0.80mm2凸、凹模工作部分尺寸及其公差由于整形是产品的最终尺寸，故凹模尺寸就是产品的外形尺寸，凸模凹模小一个单面间隙 Z。所以：d=9，Z=0.80，=0.36查表 3-7 拉深凸、凹模制造公差，得凸、凹模制造公差：p=0.02，d=0.04所以整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差为：mmDd04. 00 73. 8凹模尺寸0 02. 00 02. 00 13. 7)80. 0273. 8()2(pZDDdp凸模尺寸凸模圆角 rp=2mm，凹模圆角 rd=2mm，整形高度为：6mm。无锡太湖学院学士学位论文243.5.7 导正孔凸、凹模刃口尺寸及其公差导正孔凸、凹模刃口尺寸及其公差（1）计算原则导正孔有 2 个，均属于冲孔工序，因此计算原则以凸模为基准，凹模大一个最小双面间隙。由于这个孔是圆形，容易加工，故采用凸、凹模分别加工法来制造，并进行设计计算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算孔的尺寸为，定位尺寸为 34.2，查参考文献4，P16 页，表 2-5、表 2-6，得公差，3带公差的尺寸为、。05. 00 31 . 02 .341孔计算05. 00 3查参考文献4，P21 页，得计算公式：凸模尺寸： （3-13）ddpp0min)(凹模尺寸： （3-14）Zdddpd0min)(其中工件尺寸为：d0查表 3-8 规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸、凹模的制造公差（即查参考文献4，P22 页，表 2-11） ，得：凸模偏差 p=0.020mm凹模偏差 d=0.020mm表 3-8 规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸、凹模的制造公差4基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d基本尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040所以：p+d=0.040 Zmax-Zmin=0.056-0.040=0.0160.040，故不符合要求，需调整凸、凹制造公差。所以：p=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.016=0.006 d=0.6(Zmax-Zmin)=0.60.016=0.009工件公差 =0.05，根据 t=0.8mm，圆形件，查表 3-5 磨损系数 ，得：=0.75所以凸模尺寸：mmddpp0006. 00006. 00min038. 3)05. 075. 03()( 凹模尺寸：mmZdddpd009. 00009. 000min078. 3)040. 0038. 3()(2定位尺寸计算1 . 02 .34计算公式： （3-15）CC8/)5 . 0(min所以：C=34.20.2/8=34.20.02角片套冷冲压工艺及级进模设计253.5.8 冲圆孔凸、凹模刃口尺寸及其公差冲圆孔凸、凹模刃口尺寸及其公差（1）计算原则圆孔有 1 个，属于冲孔工序，因此计算原则以凸模为基准，凹模大一个最小双面间隙。由于这个孔是圆形，容易加工，故采用凸、凹模分别加工法来制造，并进行设计计算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算孔的尺寸为，定位尺寸为 12.39，查参考文献4，P16 页，表 2-5、表 2-6，得公差，3带公差的尺寸为、。05. 00 31 . 039.121孔计算05. 00 3与导正孔尺寸相同，故计算从略。所以凸模尺寸：mmdp0020. 0038. 3 凹模尺寸：mmdd009. 00078. 32定位尺寸计算1 . 039.12用计算公式 3-15 得：C=12.390.2/8=12.390.023.5.9 切废料凸、凹模刃口尺寸及其公差切废料凸、凹模刃口尺寸及其公差由于切废料有两处，在排样方案中它们紧落挨在一起，故将这两部分合并做成一个完整的结构，结果属于冲孔工序，其图形和尺寸如图 3.5(a)所示。(a) 基本尺寸 (b) 带偏差尺寸图 3.5 切废料尺寸查表 2-1 冲裁和拉深件未注公差尺寸的偏差，得各尺寸的偏差。因此带偏差的各尺寸为：，1 . 06 .41215. 039.1262. 00 6 .3652. 00 28215. 039.1130. 00 415. 020 0.36-9，2 个，结果如图 3.5(b)所示。15. 05 . 4R1 . 039. 7R（1）计算原则切废料相当于冲孔，因此计算原则以凸模为基准，凹模比凸模周边大一个最小单面间隙。由于切废料形状复杂，不易加工，故凸、凹模采用配作加工法来制造，下面按此进行设计计算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算无锡太湖学院学士学位论文26由于以凸模为基准，所以采用公式 3-6、3-7、3-8，即磨损后凸模尺寸变大（a 类） ，设工件尺寸为，则：0 a4/0max)(aap磨损后凸模尺寸变小（b 类） ，设工件尺寸为，则：0 b04/min)(bbp磨损后凸模尺寸不变（c 类） ，设工件尺寸为 c/2，则，8/ ccp凹模尺寸按凸模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙大 ZminZmax。因此将切废料各尺寸可分为：属于凸模磨损后尺寸变大的尺寸（a 类）：、215. 039.110 0.36-915. 05 . 4R。1 . 039. 7R属于凸模磨损后尺寸变小的尺寸（b 类）：、。62. 00 6 .3652. 00 2830. 00 4属于凸模磨损后尺寸不变的尺寸（c 类）：、。1 . 06 .41215. 039.1215. 021尺寸计算215. 039.11a1max=11.605，=0.43，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmap10. 004/43. 00139.11)43. 05 . 0605.11(2尺寸计算0 0.36-9a2max=9，=0.36，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmap09. 004/36. 00282. 8)36. 05 . 09(3尺寸计算15. 05 . 4Ra3max=4.65，=0.30，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.75所以：mmap075. 004/30. 003425. 4)30. 075. 065. 4(4尺寸计算1 . 039. 7Ra4max=7.49，=0.2，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.75所以：mmap05. 004/2 . 00434. 7)2 . 075. 049. 7(5尺寸计算62. 00 6 .36b1min=36.6，=0.62，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmbp015. 004/62. 0191.36)62. 05 . 06 .36(6尺寸计算52. 00 28b2nin=28，=0.52，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.5所以：mmbp013. 004/52. 0226.28)52. 05 . 028(7尺寸计算30. 00 4b3nin=4，=0.30，t=0.8，查表 3-5 磨损系数 ，得 =0.75所以：mmbp007. 004/30. 0215. 4)30. 05 . 04(38尺寸计算1 . 06 .41c1=41.6，=0.2所以：02. 06 .418/2 . 06 .411pc角片套冷冲压工艺及级进模设计279尺寸计算215. 039.12c2=12.39，=0.43所以：05. 039.128/43. 039.122pc10尺寸计算15. 02c3=2，=0.30所以：30 . 028/30. 023pc凹模刃口尺寸为：按凸模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙大 0.0400.056mm。3.5.10 切断凸、凹模刃口尺寸及其公差切断凸、凹模刃口尺寸及其公差切断处仅是圆弧，宽度没有太高的要求，只需比留下的载体宽秒可以，因此刃口只需计算一个尺寸，宽度不需计算直接采用制造公差即可。（1）计算原则此处切断属于落料工序，因此计算原则以凹模为基准，凸模小一个最小双面间隙。虽然是圆弧形，但整体不是圆形，不易加工，故采用凸、凹模按配合加工法来制造，并进行设计计算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸计算圆弧的尺寸为，属于磨损后凹模尺寸变大的尺寸，则凹模计算公式为：0 43. 015 （3-16）4/0max)(AAd已知：Amax=15，=0.43，查表 3-5 磨损系数 ，得：=0.5所以凹模尺寸为：10. 004/43. 004/0max785.14)43. 05 . 015()(AAd凸模尺寸为比凹模实际尺寸小一个双面间隙：0.0400.056。3.5.11 弯曲凸、凹模工作部分尺寸计算弯曲凸、凹模工作部分尺寸计算1弯曲凸、凹模间隙本产品接近于 U 型弯曲，查参考文献4，P106 页，采用计算公式为： （3-17）kttZ2/式中：Z/2凸、凹模单面间隙，单位为 mm；t 板料厚度的基本尺寸，单位为 mm；板料厚度的正偏差，单位为 mm；k根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数；t=0.8，=0，b=9，左侧弯曲件高度 h=3.2mm，b/h=9/3.2=2.8，查表 3-9 间隙系数 k（即查参考文献4，P106 页，表 3-9 间隙系数 k） ，得：k=0.10，所以左侧单面间隙：Z/2=0.8+0+0.10.8=0.88mm右侧弯曲件高度 h=8.7mm，b/h=9/8.7=1.0，查表 3-9 间隙系数，得：k=0.05，所以右侧单面间隙：Z/2=0.8+0+0.050.8=0.84mm表 3-9 间隙系数 kb/h2b/h2弯曲件高度h板料厚度 t无锡太湖学院学士学位论文280.50.60.67.612100.050.050.08200.050.050.040.080.060.06350.070.050.040.080.060.06500.100.070.050.000.060.06700.100.070.050.000.100.081000.070.050.000.081500.100.070.000.102000.100.070.050.10注：b 为弯曲件的宽度。2凸模圆角半径 rp产品圆角半径为 R1，由于它大于最小弯曲半径，故：凸模圆角半径：rp=1mm3凹模圆角半径 rd由于 t=0.8mm，参考参考文献4，P107 页，可知：rd=（36）t （3-18）凹模圆角半径：rd=（36）0.8=2.44.8mm取：rd=3mm4凹模工作部分的深度 l已知边长 L=7.7 及 2.2，t=0.8mm，rd=3mm，查表 3-10 弯曲凹模圆角半径及工作深度（即查参考文献4，P107 页，表 3-10 弯曲凹模圆角半径及工作深度） ，得：l=6mm因此最小活动深度为：3+6+1=10mm。因此整个零件将几乎全部进入弯曲凹模。表 3-10 弯曲凹模圆角半径及工作深度材料厚度 t112234边长 Llrdlrdlrdlrd106310310420831241552083512415520625850155206258301075206258301035121003010351240151503512401550202004515552065255凸、凹模宽度尺寸由于要求的是弯曲件的外形尺寸，尺寸为，为单向对称偏差，故应以凹模为基043. 018准，凸模两侧各小一个单面间隙。查参考文献4，P107P108 页，得计算公式：角片套冷冲压工艺及级进模设计29 （3-19）dLLd0)43( （3-20）0)(pZLLdp式中：d、p凹、凸模制造公差，通常取 IT79 级；尺寸单向偏差，单位为 mm；双面间隙。L=18，=0.43，Z=0.88+0.84=1.72查国标标准公差表得：d=0.027，p=0.018，故： 027. 00 027. 00 677.17)43. 04318(dL 0 018. 00 018. 0957.15)72. 1677.17(pL3.6 冲压力计算冲压力计算冲压力是保证能否完成冲压的主要动力，同时也是选择压力机的主要依据之一，因此必须认真计算。本模具总冲压力（F总）共有八大部分组成，即侧刃冲压力、冲切口冲压力、3 次拉深的冲压力、冲导正孔的冲压力、整形冲压力、冲圆孔的冲压力、切废料部分冲压力、切断部分冲压力和弯曲部分冲压力。即侧刃冲压力（F铡） 、冲切口冲压力（F口） 、拉深部分冲压力（F拉） 、冲导正孔的冲压力（F导） 、整形冲压力（F整） 、冲圆孔的冲压力（F孔） 、切废料冲压力（F废） 、切断冲压力（F断）和弯曲冲压力（F弯）组成，由于这八部分力基本是一起进行的，因此模具的冲压力取它们之和。即：F总=F侧+F口+F拉+F导+F整+F孔+F废+F断+F弯 （3-21）3.6.1 侧刃冲压力侧刃冲压力根据本模具的结构，侧刃冲压力包括冲裁力（F冲）和推件力（F推） 。即：F侧=F冲+F推已知材料铜 H62M，板材厚 0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa。1冲裁力N134473001 .438 . 03 . 1LFKt冲式中 L成形侧刃周长，43.1mm t 板料厚度，单位 mm 材料抗剪强度，单位 Mpa2推件力N53791344750 . 08冲推推FnKF式中 K推推件力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数（即查参考文献4，P34 页，表 2-20） ，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为直刃口部分的高，查参考文献4，P53 页，表 2-26，得 h=6mm；n=h/t=6/0.88。3侧刃总冲压力 F侧=F冲+F推=13447+5379=18826N表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数4无锡太湖学院学士学位论文30冲裁件材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.020.060.030.090.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.070.030.070.10.0650.070.50.0450.0550.0650.040.050.0550.030.040.0450.05钢（料厚 t/mm）6.50.020.030.0250.033.6.2 冲切口部分冲压力冲切口部分冲压力根据本模具的结构，冲孔部分冲压力（F口）包括冲切口冲裁力（F冲） 、卸料力（F卸）和推件力（F推） 。即：F口=F冲+F卸+F推已知材料铜 H62M，板材厚 t=0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa 进行计算。1冲裁力N51875300166.267 8 . 03 . 1LFKt冲式中 L冲切口的周长，为计算方便采用 CAXA 软件测量得周长为：166.267mm t 板料厚度，单位 mm 材料抗剪强度，单位 MPa2卸料力N20755187540 . 0冲FKF式中 K卸卸料力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数，得 K卸=0.043推件力N207505187550 . 08冲推推FnKF式中 K推推件力系数，查表 3.11，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为直刃口部分的高，查参考文献4，P53 页，表 2-26，得 h=6mm，n=h/t=6/0.88。4冲切口总冲压力 F落=F冲+F卸+F推=51875+2075+20750=74700N3.6.3 拉深部分冲压力拉深部分冲压力根据本模具的结构，拉深部分冲压力（F拉）包括压边力（F压）和拉深力（F深） ，即：F拉=F压+F深 （3-22）1压边力由于本模具共 3 次拉深，根据每次拉深可知每次都需要压边力，所以： （3-23）321QQQFFFF压式中：FQ1、FQ2、FQ3分别为第 1、2、3 次压边力。角片套冷冲压工艺及级进模设计31查参考文献4，P122 页，得压边力计算公式： （3-24）AqF Q式中：FQ压边力，单位 N；A在开始拉深瞬间不考虑凹模圆角时的压边面积，单位为 mm2；q单位压边力，单位 MPa；查参考文献4，P122 页得 q=1.7。所以：NqrdDqAFdQ12527 . 1)425 .15(6 .384)2(42221211NqrddqAFdtQ13417 . 1)325 .11(2 .364)2(42222222NqrddqAFdtQ14887 . 1)5 . 229(2 .364)2(42223233=1252+1341+1488=4081N321QQQFFFF压2拉深力由于本模具共 3 次拉深，每次都需拉深力，所以： （3-25）321FFFF深式中：F1、F2、F3分别为第 1、2、3 次拉深力。查参考文献4，P123 页，得拉深力计算公式：第一次拉深 （3-26）111KtdFb以后各次拉深 （3-27）nbnKtdFn式中：t板材厚度，单位 mm；d1、d2、d3第一次及以后各次工件的外径，单位为 mm；b板材有强度极限，单位 MPa。查表 2.1 得 b=380MPa；K1、Kn首次及以后各次修正系数。查参考文献4，P124 页表 4-9 得 k1=1，k2=0.89，k3=0.87。所以：NKtdFb1480313808 . 05 .15111NKtdFb977589. 03808 . 05 .11222NKtdFb747887. 03808 . 09333=14803+9775+7478=32056N321FFFF深3拉深部分总冲压力 F拉=F压+F深=4081+32056=36137N3.6.4 冲导正孔冲压力冲导正孔冲压力导正孔共有 2 个，结构形状尺寸完全相同，因此冲导正孔部分冲压力（F导）包括冲孔冲裁力（F冲） 、卸料力（F卸）和推件力（F推） 。即：F导=F冲+F卸+F推已知材料铜 H62M，板材厚 0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa 进行计算。1冲裁力N588130085.188 . 03 . 1LFKt冲式中 L2 个导正孔的周长总和，为计算方便采用 CAXA 软件测量得周长总无锡太湖学院学士学位论文32和为：18.85mm t 板料厚度，0.8mm 材料抗剪强度，300MPa2卸料力N235588140 . 0冲FKF式中 K卸卸料力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数，得 K卸=0.043推件力N2352588150 . 08冲推推FnKF式中 K推推件力系数，查表 3.11，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为直刃口部分的高，查参考文献4，P53 页，表 2-26，得 h=6mm；n=h/t=6/0.88。4冲导正孔总冲压力 F导=F冲+F卸+F推=5881+235+2352=8468N3.6.5 整形部分冲压力整形部分冲压力根据本模具的结构，查参考文献5，P253 页，得整形力计算公式： （3-28）AqF整式中：F整整形力，单位 N；A整形面投影面积，单位为 mm2；q单位面积整形力，单位 MPa；查参考文献5，P253 页表 6-12 得q=175。所以：NAqF29575175132整3.6.6 冲圆孔冲压力冲圆孔冲压力圆孔仅有 1 个 3，冲圆孔部分冲压力（F导）包括冲孔冲裁力（F冲） 、卸料力（F卸）和推件力（F推） 。即：F孔=F冲+F卸+F推已知材料铜 H62M，板材厚 0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa 进行计算。1冲裁力N294130038 . 03 . 1LFKt冲式中 L孔的周长，单位 mm t 板料厚度，0.8mm 材料抗剪强度，300MPa2卸料力N118294140 . 0冲FKF式中 K卸卸料力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数，得 K卸=0.043推件力N1176294150 . 08冲推推FnKF角片套冷冲压工艺及级进模设计33式中 K推推件力系数，查表 3.11，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为直刃口部分的高，查参考文献4，P53 页，表 2-26，得 h=6mm；n=h/t=6/0.88。4冲圆孔总冲压力 F导=F冲+F卸+F推=2941+118+1176=4235N3.6.7 切废料部分冲压力切废料部分冲压力根据本模具的结构，切废料部分冲压力（F废）包括切废料冲裁力（F冲） 、卸料力（F卸）和推件力（F推） 。即：F废=F冲+F卸+F推已知材料铜 H62M，板材厚 t=0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa 进行计算。1冲裁力N41161300131.925 8 . 03 . 1LFKt冲式中 L切废料周长总和，为计算方便采用 CAXA 软件测量得周长为： 131.925mm t 板料厚度，单位 mm 材料抗剪强度，单位 MPa2卸料力N16464116140 . 0冲FKF式中 K卸卸料力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数，得 K卸=0.043推件力N164644116150 . 08冲推推FnKF式中 K推推件力系数，查表 3.11，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为直刃口部分的高，查参考文献4，P53 页，表 2-26，得 h=6mm，n=h/t=6/0.88。4切废料总冲压力 F落=F冲+F卸+F推=41161+1646+16464=59271N3.6.8 切断部分冲压力切断部分冲压力根据本模具的结构，切断部分冲压力（F断）包括切断冲裁力（F冲） 、卸料力（F卸）和推件力（F推） 。即：F废=F冲+F卸+F推已知材料铜 H62M，板材厚 t=0.8mm，材料的抗剪强度取中间值 =300MPa 进行计算。1冲裁力N318130010.196 8 . 03 . 1LFKt冲式中 L切废料周长总和，为计算方便采用 CAXA 软件测量得周长为： 10.196mm t 板料厚度，单位 mm 材料抗剪强度，单位 MPa无锡太湖学院学士学位论文342卸料力N127318140 . 0冲FKF式中 K卸卸料力系数，查表 3.11 卸料力、推件力、顶件力系数，得 K卸=0.043推件力N127318150 . 01冲推推FnKF式中 K推推件力系数，查表 3.11，得 K推=0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=1。4切断总冲压力 F落=F冲+F卸+F推=3181+127+127=3435N3.6.9 弯曲部分冲压力弯曲部分冲压力根据模具结构特点，弯曲力（F弯）仅包含：自由弯曲力（F自）即：F弯=F自本模具有 2 处弯曲，可看成 1 个 U 型弯曲，自由弯曲力的计算公式可查参考文献4，P90 页，公式 3-22，得公式： （3-29）trKbtFb27 . 0自式中，F自冲压行程结束时的自由弯曲力，单位；安全系数，一般取 1.3；b弯曲件宽度，单位 mm；t弯曲材料厚度，单位 mm；r弯曲件的内弯曲半径，单位 mm；b材料的抗拉强度，单位 MPa。已知：b=9，t=0.8，r=1，b =380MPa所以：NtrKbtFb11078 . 013808 . 093 . 17 . 07 . 022自因此弯曲力： F弯=F自=1107N3.6.10 总冲压力总冲压力总冲压力： F总=F侧+F口+F拉+F导+F整+F孔+F废+F断+F弯=18826+74700+36137+8468+29575+4235+59271+3435+1107=235754N3.7 压力机选用压力机选用冲压设备的选择是冲压工艺过程设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全和合理使用，同时也关系到冲压工艺过程能否顺利完成以及模具的寿命、产品的质量、生产效率、成本的高低等一系列重要的问题。其主要内容包括：设备类型、名义压力及其允许负荷、功能的核算、行程距离和行和次数、闭合高度及台面尺寸等。为了保护冲压设备，通常压力机的冲压力（F压）选用 1.32 倍总冲压力。此处选角片套冷冲压工艺及级进模设计351.5 倍。即，F1.5F总=1.5235754N=353631N354KN。综合上述，查参考文献3P478 页，附录 A-7，选得开式压力机型号为：J23-40标准型固定台压力机：公称压力：400KN；发生在名义压力时滑块距下死点的距离：7mm；滑块行程：100mm；调节行程：10010mm；标准行程式次数（不小于）：80r/min；标准行程次数（不小于）：70r/min；最大封闭高度：300mm；工作台尺寸：左右 630mm前后 420mm；工作台孔尺寸：200mm；模柄孔尺寸：50mm70mm；工作台板厚度：80mm。图 3.6 压力机3.8 压力中心计算压力中心计算模具的压力中心就是冲压模具上各个冲压力的合力作用点，一般都指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上，否则冲压时会产生偏心载荷，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，这不仅降低模具和压力机的使用寿命，而且也影响冲压件的质量，因此必须认真计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心，对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具，其压力机中心的计算，是采用平行力系合力作用线的求解方法，即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。本次设计的工件是长度方向不对称的，宽度方向基本对称，所以压力中心计算比较复杂，将借助于计算 CAXA 软件进行分析计算，结果如图 3.7 所示，压力中心为：X0=-208，Y0=0无锡太湖学院学士学位论文36图 3.7 压力中心图3.9 模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计根据本模具采用顺装结构，即所有凹模均在下模部份，凹模采用整体式，模具主要零件有：凹模，卸料板，凸模固定板，凸模垫板，1 个侧刃，1 个切口凸模，第 1 次拉深凸模，第 2 次拉深凸模，第 3 次拉深凸，整形凸模，2 个导正凸模，1 个圆孔凸模，1 个切废料凸模，切断弯曲凸模等。3.9.1 凹模结构及设计凹模结构及设计1凹模及刃口形状采用直刃口，刃口高度取 h=6mm，圆孔和方孔下方为阶形，比周边约大 0.5mm，形状如下图所示。图 3.8 凹模刃口形状2凹模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 6064HRC。3凹模外形尺寸凹模外形是长方体形状。查参考文献4，P54 页，得凹模外形尺寸（L、B）为： （3-30）)(21clL （3-31）)(21cbB式中，L凹模长，mm；B凹模宽，mm；l1 沿凹模长度方向压力中心至最远刃口间距，mm；b1 沿凹模宽度方向压力中心至最远刃口间距，mm；c凹模壁厚，mm。表 3-12 凹模壁厚 c 4冲裁件材料厚度 t条料宽度1.533540202522282432283640502228243228363040角片套冷冲压工艺及级进模设计3750702836304032423545709032423545384840529012035454052425445581201504052425445584862已知 l1=217mm，b1=23.8，t=0.8mm，条料宽度为:46.1，查表 3-12 得：c=2228，取 c=28，所以：L=2（217+28）=490500（考虑螺钉孔等取较大整数）B=2（23.8+28）=103.6160（考虑侧刃、卸料结构及螺钉孔等取较大整数）根据参考文献4，P54 页，公式 2-37 得，凹模厚度： （3-32）3211 . 0 FKKH 式中，H凹模厚度，mm；F冲裁力，N；K1凹模材料修正系数，合金工具钢取 K1=1，碳素工具钢取 K1=1.3；K2凹模刃口周边长度修正系数，可参考表 3-13 选取。表 3-13 凹模刃口周边长度修正系数 K2 4刃口长度/mm修正系数 K2刃口长度/mm修正系数 K25011503001.3750751.123005001.5751501.255001.6已知：F=13447+51875+32056+5881+29575+2941+41161+3181+1107=181224N刃口长度：524mm所以，K1=1，K2=1.6所以：（取大整数）421812241 . 06 . 111 . 03321FKKH因此凹模尺寸为：50016042。4凹模固定和定位方式凹模直接放在下模座上，用螺钉将凹模与下模座固定，再用销与下模座定位。凹模结构和主要尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文38图 3.9 凹模3.9.2 卸料板设计卸料板设计1卸料板形状确定外形为长方体，查参考文献4，P230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为 45 钢，热处理淬火硬度达 2832HRC。2卸料板尺寸计算周界与凹模尺寸相同，500160。厚度取：H卸=30mm3双面间隙卸料板与落料凸模间双面间隙为：0.10.3mm，模具基本上取 0.2mm，圆形凸模在大 0.2mm 的基础上取大保留 1 位小数。卸料板形状和尺寸如下图所示。角片套冷冲压工艺及级进模设计39图 3.10 卸料板3.9.3 凸模固定板设计凸模固定板设计1固定板确定外形为长方形，中间有与各种凸模、侧刃等配合的各种孔，查参考文献4，P230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为 45 钢，热处理淬火硬度达2832HRC。2固定板尺寸确定周界与凹模尺寸相同，500160。中间与凸模等配合的过构成 H7/m6 过渡配合，或配做单面间隙约为0.010.02mmm。固定板形状和尺寸如下图所示。无锡太湖学院学士学位论文40图 3.11 凸模固定板3.9.4 凸模垫板设计凸模垫板设计1凸凹模垫板确定外形为长方形，查参考文献4，P230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为 45 钢，热处理淬火硬度达 4348HRC。2垫板尺寸确定周界与凹模尺寸相同，500160。垫板形状和尺寸如下图所示。图 3.12 凸模垫板3.9.5 切口凸模的结构设计切口凸模的结构设计由于此凸模是切去废料，为了方便拉深时材料变形，因此它属于冲孔工序。角片套冷冲压工艺及级进模设计411切口凸模形状及长度直柱柱形切口凸模总长度：L=H固+h压+H卸+t+0.5=36+16+30+0.8+0.5=83.3mm注：H固、h压、H卸分别为固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度，具体各长度见后面各相应部分计算。2切口凸模定位、固定方式凸模靠柱体与固定板配合定位，用 2 个 M6 内六角螺钉固定。图 3.13 切口凸模3切口凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.6 第第 1 次拉深凸模设计次拉深凸模设计1第 1 次拉深凸模形状及长度拉深凸模形状采用圆柱台阶形，采用凸模固定板的方式来定位拉深凸模，由于拉深直径较小，拉深高度很低，故不用开通气孔。已知拉深凸模直径为：mm0 02. 058.13配合部分，取直径：16mm。凸模总长度：L=H固+h压+H卸+H拉=36+16+30+5.8=87.8mm注：H拉、H台、H拉分别为：固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、拉深高度，具体尺寸见相关部分计算。2凸模定位、固定方式凸模圆柱面与凸台固定板定位，用台阶固定，形状和尺寸见下图所示。无锡太湖学院学士学位论文42图 3.14 第 1 次拉深凸模3拉深凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.7 第第 2 次拉深凸模设计次拉深凸模设计1第 2 次拉深凸模形状及长度拉深凸模形状采用圆柱台阶形，采用凸模固定板的方式来定位拉深凸模，由于拉深直径较小，拉深高度很低，故不用开通气孔。已知拉深凸模直径为：mm0 02. 074. 9配合部分，取直径：12mm。凸模总长度：L=H固+h压+H卸+H拉=36+16+30+6.1=88.1mm注：H拉、H台、H拉分别为：固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、拉深高度，具体尺寸见相关部分计算。2凸模定位、固定方式凸模圆柱面与凸台固定板定位，用台阶固定，形状和尺寸见下图所示。图 3.15 第 2 次拉深凸模角片套冷冲压工艺及级进模设计433拉深凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.8 第第 3 次拉深凸模设计次拉深凸模设计1第 3 次拉深凸模形状及长度拉深凸模形状采用圆柱台阶形，采用凸模固定板的方式来定位拉深凸模，由于拉深直径较小，拉深高度很低，故不用开通气孔。已知拉深凸模直径为：mm0 02. 005. 7配合部分，取直径：10mm。凸模总长度：L=H固+h压+H卸+H拉=36+16+30+6.5=88.5mm注：H拉、H台、H拉分别为：固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、拉深高度，具体尺寸见相关部分计算。2凸模定位、固定方式凸模圆柱面与凸台固定板定位，用台阶固定，形状和尺寸见下图所示。图 3.16 第 3 次拉深凸模3拉深凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.9 整形凸模设计整形凸模设计1整形凸模形状及长度整形凸模形状采用圆柱台阶形，采用凸模固定板的方式来定位整形凸模。已知整形凸模直径为：0 02. 013. 7配合部分，取直径：10mm。凸模总长度：L=H固+h压+H卸+H拉=36+16+30+6=88mm注：H拉、H台、H拉分别为：固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、整形高度，具体尺寸见相关部分计算。2凸模定位、固定方式凸模圆柱面与凸台固定板定位，用台阶固定，形状和尺寸见下图所示。无锡太湖学院学士学位论文44图 3.17 整形凸模3拉深凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.10 侧刃设计侧刃设计1侧刃材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得选用材料为T10A，热处理硬度 5862HRC。2侧刃形状和尺寸形状基本是柱体，头部采用螺钉固定。送料步距为 41.6mm，侧刃宽为 12mm，刃口以上高度同凸模高度为 83.3mm，刃口以下有导向部分，类似参考文献3，P282283 页中C 型，如下图所示。角片套冷冲压工艺及级进模设计45图 3.18 侧刃3.9.11 侧刃挡块设计侧刃挡块设计1侧刃挡块材料和热处理根据本模具侧刃选用自制挡块，查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，选用材料为 T10A，热处理硬度 5660HRC。2侧刃挡块形状侧刃挡块形状是长方体，用螺钉和销与凹模固定和定位，尺寸形状如下图所示。图 3.19 侧刃挡块无锡太湖学院学士学位论文463.9.12 导正冲孔凸模设计导正冲孔凸模设计导正孔有两个，导正凸模也有两个，模具上有一个冲孔，尺寸与导正孔完全相同，故这样的凸模共有 3 个，此孔的凸模以下从略。1导正冲孔凸模形状及长度导正冲孔凸模形状采用圆柱台阶形，采用凸模固定板的方式来定位导正凸模。配合部分，取直径：8mm。导正冲孔凸模总长度：L=H固+h压+H卸+t+0.5=36+16+30+0.8+0.5=83.3mm注：H固、h压、H卸分别为固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度，具体各长度见后面各相应部分计算。2导正凸模定位、固定方式导正冲孔凸模采用圆柱面与凸台固定板定位，用台阶固定，形状和尺寸见下图所示。图 3.20 导正冲孔凸模3导正冲孔凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.13 切废料凸模的结构设计切废料凸模的结构设计由于此凸模是切去废料，因此它属于冲孔工序。1切废料凸模形状及长度直柱柱形切废料凸模总长度：L=H固+h压+H卸+t+0.5=36+16+30+0.8+0.5=83.3mm注：H固、h压、H卸分别为固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度，具体各长度见后面各相应部分计算。2切废料凸模定位、固定方式凸模靠柱体与固定板配合定位，用 2 个 M6 内六角螺钉固定。角片套冷冲压工艺及级进模设计47图 3.21 切废料凸模3切废料凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.14 切断弯曲凸模的结构设计切断弯曲凸模的结构设计由于此凸模有两个功能：切断和弯曲，切断属于冲孔工序。1切断弯曲凸模形状及长度直柱体形。切断弯曲凸模总长度：L=H固+h压+H卸+t+H弯=36+16+30+0.8+19=101.8mm注：H固、h压、H卸、H弯分别为固定板厚度、模具闭合后凸模固定板与卸料板间的高度、卸料板高度、弯曲及推下高度，具体各长度见后面各相应部分计算。2切断弯曲凸模定位、固定方式切断弯曲凸模靠柱体与固定板配合定位，用 2 个 M6 内六角螺钉固定，切断弯曲凸模结构和形状尺寸如下图所示。图 3.22 切断弯曲凸模无锡太湖学院学士学位论文483切断弯曲凸模材料和热处理查参考文献4，P229-230 页，表 B-1 模具工作零件常用材料及硬度，得：材料为Cr12MoV，热处理淬火硬度达 5862HRC。3.9.15 导正钉设计导正钉设计从第 3 次拉深起开始设置导正结构，在可能的工位上都设置，共有 4 个工位，共 8个导正钉。1导正钉形状及长度导正钉形状采用圆柱台阶形，采用圆柱面与凸模固定板来定位，导正前端设计过渡形状。配合部分，取直径：5mm。导正钉总长度：L=H固+h压+H卸+t+H冲+H导=108.5mm注：H固、
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