毕业设计（论文）-电源内部金属精密连接件级进模具设计.doc

天津科技大学2013届本科生毕业设计第1章 概述模具是一种安装在别的机器上配合生产的一种设备，这些机器例如压力机、注塑机等。现代工业的快速发展使得模具的应用越来越广泛，伴随着这些的发展就提出了对模具设计和制造要求的提高，模具主要分为塑料和金属两大类，当然还有其他的，其中以塑料和金属为主。冲压模具也就是分类中的金属模具尤为重要，它是冲压工艺生产中的主要设备，它的好坏直接影响到制件的质量，而模具的好坏主要取决于模具的设计和制造水平，我国处于发展中，模具水平也是刚刚起步的阶段，相对发达国家的模具水平有着很大的差距，我们义不容辞。改革开放后我国经济迅猛发展，工业水平不断提高，模具的发展极大地提高了制造业的水准，我国处于模具发展很开但是水平很低的阶段，总体来讲发展势头很不错。虽然模具发展势头很不错，但是在我国整体水平还是较低的，处于刚发展的地步，这需要我们不断的学习设计制造出更多更好的模具来。毕业设计意味着大学的结束也恰恰意味着我们为社会作贡献的开始。第一节 设计的目的及要求一、毕业设计目的：毕业设计是我们经历了大学四年全面系统的学习之后一次较为综合性的训练和检验，是对我们四年成果的检验，同样也是对老师们四年教学成果的肯定。其目的是：（一）总结、检验我们在大学系统学习的理论和实践知识，通过毕业设计使之巩固、加深和系统化。（二）培养我们理论联系实际以及自主解决生产实际问题的能力。（三）培养我们严肃、认真、实事求是的科学态度和谦虚谨慎的求学态度。（四）提高我们的文献检索的能力、解决问题和课题调研的能力。（五）提高我们设计、计算、绘图和编写技术文献的能力。二、毕业设计的内容（一）冲压零件的工艺性分析：根据设计题目的要求，分析冲压成型零件的结构工艺性，分析工艺件的形状特点。尺寸大小，精度要求及所用材料是否符合工艺要求。 （二）制定冲压工艺方案：在分析了冲压件的工艺型后，列出几种不同的冲压工艺方案，从产品质量，生产效率，设备占用情况，模具制造的难易程度和模具寿命高低，工艺成本，操作方便和安全程度等方面，进行综艺分析，比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。 （三）确定毛皮形状及计算尺寸：在最经济的原则下，确定毛坯的形状，尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。 （四）确定冲压模具的类型及其结构形式：根据所确定的工艺方案和冲压零件的形状特点，精度要求，生产批量，模具制造条件等选定冲模类型及结构形式，绘制模具结构草图。 （五）进行必要的工艺计算：计算毛坯尺寸，冲压力（包括冲裁力，弯曲力，拉深力，卸料力，推件力，压边力等），模具压力中心，凹凸模的间隙，卸料橡胶或弹簧的自由高度等。 （六）选择压力机：压力机型号的确定主要是取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。 （七）绘制模具总装图和模具零件图：根据上述分析，计算及方案确定后，绘制模具总装图及零件图。 （八）编写设计计算说明书。 三、毕业设计的要求（一）设计图纸折合为A0号图纸不少于三张，其中，手工绘制的A0号图纸一张。（二）按照学校规定的格式和内容编写出说明书，字数不少于两万字；参考文献15篇以上，其中，外文文献不少于3篇。（三）翻译与毕业设计相关的外文文献，译文字数不少于五千汉字。（四）完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。（五）填写零件制造工艺卡。第二节 设计任务一、设计题目：电源内部金属精密连接件级进模具设计二、材 料：08三、厚 度：0.2mm四、技术要求：（一）制造精度为IT8，表面光滑无毛刺。（二）要求大批量生产。五、制件图（图1.1） 图1.1 制件图制件的面积为1350第二章 冲裁件的工艺分析一、制件的工艺性分析如图1-1所示，该制件体积较小，形状简单。材料08钢。（一）制件的冲裁工艺性冲裁件的工艺性是指制件对冲压工艺的适应性，冲裁件的形状，尺寸，精度等其他能否适应加工的工艺要求。1. 冲裁件的公差等级和断面粗糙度该制件的公差等级为IT8，如果没有特殊要求落料件的尺寸精度要比冲孔件的精度要求低。2. 冲裁件的结构形状与尺寸1) 制件没有过长的旋臂和过窄的凹槽。2) 孔与孔之间的距离满足技术要求,孔与边之间的距离也满足技术要求,能够很好地避免工件的变形。3) 冲孔的位置处在合理的位置，不会对弯曲形成影响，孔的外沿与直臂之间的距离也满足技术要求。4) 孔的尺寸符合导向要求 。5) 制件要求制造精度为IT8，而一般冲裁件所能达到的尺寸精度为IT8-IT12,因此能够加工出IT8精度的制件来，这完全可以满足，制件的粗糙度为3.2。 （二）制件的弯曲工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲工件的形状、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的工艺要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计，简化弯曲工艺过程和提高生产率，避免各种弯曲缺陷使之易于成形，提高材料利用率和降低成本。1. 弯曲件的弯曲半径是不能够小于所用材料的最小弯曲半径，此工件的弯曲半径为0.2mm，完全能够满足此要求。2. 弯曲件弯曲直臂的高度要大于2t,此制件满足。3. 孔不在弯曲变形区域以内。4. 本次设计预先冲出的工艺孔，可以防止在尺寸的突变处出现撕裂。 二、材料性能（一）材料的成分1.材料：08钢特性及适用范围：08钢是质地较软的碳素钢，强度不是很高，硬度也很低，而韧性比较高，塑性也很高，有很好的冲压、拉伸、弯曲和镦粗加工、焊接性能。但同时存在着时效敏感性，淬透性比较低，淬硬性也不是很高。2. 化学成分： 碳 C ： 0.06 0.13 硅 Si： 0.18 0.38 锰 Mn： 0.33 0.64硫 S ： 0.038 磷 P ： 0.037铬 Cr： 0.12 镍 Ni： 0.21 铜 Cu： 0.29（二）材料的性能以及适用范围1. 力学性能： 抗拉强度 b (MPa) ：330 屈服强度 s (MPa)： 200 伸长率 5 ()： 35 断面收缩率 ()： 62 硬度 ：未热处理 130HB 2. 热处理方法和晶像组织： 热处理方法：正火温度为930 持续时间为45min 然后空冷。 其中的金相组织为：铁素体+极少量珠光体。第三章 零件的加工工艺方案第一节 工艺方案的拟定一、电源内部金属精密连接件级进模具设计总体方案的确定四年的学习我们已经基本上学会了工艺方案的确定，经过对制件的工艺性分析等一系列分析确定工艺方案。确定制造的工艺方案，主要是从确定冲压所需工序数量、模具的类型，工序的组合方式和工序的先后顺序等。各种冲压工序有其不同的性质、特点和用途，应该在进行了充分工艺分析的基础上，根据生产冲压件的批量的大小、尺寸的复杂程度、尺寸精度等级、形状的难易程度、材料的强度刚度、冲模制造条件等诸多方面考虑，然后拟定几种冲压工艺方案，从中选择出一种合理的工艺方案。2、 电源内部金属精密连接件级进模具类型的确定（一）一般冲压模可以采用以下三种方案：方案一：单工序模具方案二：复合模方案三：连续模表3.1 单工序模、级进模和复合模的特点比较项目单工序模级进模复合模冲压出制件精度比较低较高 （IT10IT13）高 （IT8IT10）制件的平整程度一 般不平整，质量要求高的制件需要校平因压料好，制件平整冲模制造难易程度及价格的高低容易、价格低简单形状制件的级进模比复合模制造难度低，价格也较低复杂形状制件的复合模比级进模制造难度低，相对价格低生产效率较低最高高可否使用高速自动压力机有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高适用于高速自动压力机不宜用高速自动压力机对材料的要求条料要求不严格，可用边角料条料或卷料，要求严格除用条料外，小件可用边角料，但生产率低生产的安全性不安全比较安全不安全，要有安全装置1P69表3-12（二）分析论证方案一：单工序模：其包括冲孔模，落料模和弯曲模，可采用先用冲孔模冲孔，然后用弯曲模弯曲，最后用落料模落料成形的方法。采用了单工序模生产制造，模具结构简单，制造周期短维修方便，生产的成本会比较低。它的缺点是生产效率比较低，生产出来的制件比较粗糙，不适合生产大批量的制件。方案二：复合模 冲孔、弯曲、落料一次冲制完成。该方案的生产效率比较高，生产出来的制件精度也比较高，但是定位精度要就要比级进模的低。而且使用的范围也是适合比较小的制件的生产。但是生产成本比较高，模具维修困难，寿命比较短。方案三：级进模 先冲孔，再弯曲最后落料完成。不仅生产效率高，易于实现机械自动化生产，而且生产出来的工件的精度也比较高。虽然模具制造比较复杂，修理起来也比较困难，但是根据老师的要求，以及结合制件的工艺性分析，采用这种方法还是较为合理的。根据之间的形状以及老师的要求综合考虑，还有制件要求大批量生产，并且要求很高的生产效率，制件的生产成本也不能太高，并且制件的工序较多，精度要求也很高，我决定采用采用第三种方案级进模进行设计。第二节 排样的设计与计算一、材料排样方法的确定多工位级进模排样设计是多工位级进模设计的关键。能不能给出好的优化排样图，不仅仅关系到的是材料的利用率的大小、制件的精度等级要求、模具制造的困难与否和模具使用寿命的长短等，而且直接关系到模具上各工位间的协调统一。排样图设计有错误会导致模具结构出错制造出来的模具无法生产出合格制件而将整副模具报废，从而导致经济利益的消耗。冲压件在带料上的排样必须保证冲压件各工位的合理布置以及避免可能出现的干涉，能以稳定的级进冲压形式在模具相应部位上工作。在加工过程中绝对不允许产生大的偏差和干涉。在参考大量资料和所学理论知识的基础上，才能够设计出合理的排样。在排样时，需计算出制件毛坯展开尺寸，并且要综合分析制件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度和模具结构的合理性、模具加工工艺等因素。排样时应设计出多种合理的排样方案，从中选出最佳方案。完整的排样方案应包括工位的布置、载体类型的选择和料条尺寸的确定。（一）根据制件的工艺性分析以及结构的分析，提出以下排样方法如图3.2(a)(b)(c)图3.2排样方法（二）分析方案一：材料利用率非常低，在冲裁过程中工位步骤比较多，设计比较复杂，定位比较困难。方案二：与方案一和方案三两个方案相比，步骤较少，冲裁力分布均匀，模具结构紧凑合理。方案三：材料利用较高，但是工位步骤太多压力中心难以准确控制在中心。模具结构会非常复杂。 根据前面的分析，采用方案二的排样方式进行模具的设计是较为合理的。二、条料宽度和导料板之间的距离材料的厚度为0.2mm，查资料得工件间最小搭边值为2mm，侧搭边的最小值为1.5mm.本方案需要采用侧刃进行粗定距，侧搭边选为2.5mm.计算如下： 条料的宽度： （3-1）导料板之间的距离： （3-2） （3-3） Lmax 条料在横向的尺寸上的最大值，以mm为单位 1P54 a 侧面多出来的部分的长度以mm为单位 N 冲裁侧刃的数量，以整数计算 b1 被侧刃冲裁掉的部分的宽度，由于是比较薄的料所以取 b1= 1.5mm X 导料板和料条之间的间隙，以mm为单位Y 料条被冲裁掉以后的宽度和导料板中间的间隙值，以mm来计算，取0.2mm查书本2的表D-1，从课本教材中选取冷轧钢板的规格为:宽度*长度=5001200mm. 选取纵向作为剪裁方向时，每张板料可以被分割成的条料的数量为 （余5.5mm）每张料条能够被冲压出的制件的数量是 （余12.5mm）将条料上剩下的料的长度平均回摊到各个制件的搭边上，可以计算出搭边值大小是3.1mm,算出步距每张板料可以制造出的制件的数量是 所以材料的利用率是 第四章 模具结构的确定第一节 模具结构方案确定1、 电源内部金属精密连接件UPS-1级进模具结构形式的确定（一）送料方式的确定：决定选用手动送料方式进行送料。（二）定位方式的选择：用侧刃和挡块进行粗定位，用导正销进行精确定位，并且是双侧刃挡块的形式，有利于条料的平稳送进。二、模架的简单视图 本次设计模具采用弹性卸料装置，条料横向送料，模架大致结构如下：图4.1 模架简图图中：1 上模座 2 垫板 3 凸模固定板 4 卸料板 5 导料板 6 凹模 7下模座第二节 工作零件一 凸模(一) 凸模的结构形式冲裁中尺寸比较小的孔或者异形孔一般用整体式的设计思路进行设计凸模，也是按整体式设计制造。一般形式的凸模的固定均采用垫板和凸模固定板配合固定的形式固定，凸模与凸模固定板一般选用H7/m6这种过渡配合方式进行固定，但是为了防止卸料力过大而使得凸模出现位置变动，加工时会在凸模的端部提前做出台肩来加强凸模固定的牢靠性,形状不规则的凸模一般需要把台肩的一边做成防止凸模转动的平面形式予以配合。 （二）凸模的长度的确定凸模的长度的确定通常是根据模具整体结构形式以及各板厚度进行确定的，应充分考虑以下情况：用来固定凸模的板子也就是凸模固定板的厚度标记为h1，标记卸料板和卸料板垫板加起来的总厚度为h2，条料的厚度标记为h3，凸模进入凹模的尺寸标记为h4，综合考虑到以后模具的维修对模具的影响以及对工人操作的安全性方面的考虑这里需要额外增加一个安全距离也就是修模余量h，在这里经过认真分析选取13mm 式中：L凸模长度（mm）；h1凸模固定板的厚度 （mm）；h2卸料板和卸料板垫板加起来的总厚度 （mm）；h3 条料的厚度 （mm）；h4凸模进入凹模的尺寸（mm）；h 附加长度 主要考虑凸模进入凹模的深度 （0.5-1 mm）、总修模量（10-15 mm）以及闭合状态下卸料板到凸模固定板的安全距离（1520 mm）等因素确定。图4.2 凸模的长度的确定示意图弯曲凸模的总长和圆角半径的大小的选取取决于弯曲凸模的形式和整体结构并且要根据实际情况综合考虑这里不作具体计算。二凹模 记过计算得出，凹模共受力为： P代表凹模受力凹模的厚度选取为， 从弯曲方面来考虑选取 。根据冲裁件的横向方向宽度和料条的厚度尺寸0.2mm方面考虑,最后得出凹模的壁厚选择为凹模的尺寸选择应综合考虑压力中心的作用，应该尽量保证压力中心调节到整套模具的中心：综合以上因素得出凹模的长度为 ： 凹模的宽度为： 经过以上的分析得出凹模的整体尺寸为： 由于凹模板局部受力没有很大的地方，并且制造容易所以可以采用整体式。但是容易磨损的凹模部分应该考虑使用镶拼结构，以便于维修和更换。第三节 定位零件为了保证模具能够正常生产并且能够生产出合格的制件，所以必须保证冲裁时模具具有足够的定位精度。定位方法：在料条的送进方向上，采用侧刃和侧刃挡块进行定距；在料条送进的方向的垂直的方向上，采用导正销精确定位，条料的送进由带槽式浮动式导料销进行导料。一、条料横向定位装置在设计模具时，考虑到模具结构会阻碍条料送进，所以要增加浮动导料装置，带槽式浮动导料销则是本次设计所选择的的导料装置，带槽式浮动导料销不仅可以起浮顶条料的作用，将条料脱离折弯凹模的作用，还可以起到导料的作用。并且结构比较简单，为了不影响导料销的的上下运动，在浮顶装置和导板配合的地方采用H7/h6的松配合。图4.3 带槽式浮动导料销为了确保料条能够在带槽式浮动导料销的导向作用下顺利工作，本次设计的浮动导料销的结构尺寸按如下图公式计算：图4.4带槽式浮动导料销结构尺寸示意图考虑到条料的送进：，所以取。； 考虑到条料的厚度只有0.2mm，值必须要适当往大放一些，本次设计取式中 料条的厚度尺寸 凹模上开出孔的深度尺寸。本次设计选取深度为。二、条料的纵向定位 设计时采用的是侧刃挡块加导正销定位的定位方式，这样可以用侧刃挡块粗定位，导正销精确定位，确保定位的精度。 1.采用B型侧刃和侧刃挡块，冲裁的刃口做成燕尾形状，要保证留下一些刃口料，从而保证不影响导料，如图4.6所示。侧刃中b尺寸是侧刃断面的关键尺寸，其余尺寸可以按JB/T7648.1-1994中规定的设计方法数据去设计。宽度b等于 （4-1） b 侧刃宽度，单位是mm； s 条料的步距，单位是mm； 制造偏差，根据基轴制，按照IT6的精度标注代入数据计算： 侧刃的凹模需要依据侧刃的相关尺寸去配作，但是需要注意的是必须要保留单边的间隙，这样才能保证冲裁时料不被卡住。 图4.5侧刃形式以及挡块的位置2. 导正销：侧刃在冲裁时会受到来自材料的变形的压力、毛刺的阻碍等等诸多因素的影响，并且侧刃也只是一种粗定位形式，无法保证条料的高精度，所以设置导正销可以大大提高定距的精度，弹簧作为压紧装置可以避免很多问题，就算送料不准确，也不会导致导料销出现被折弯或者重度磨损等情况。图4.6 导正销结构形式第四节 卸料装置本次设计选用弹性卸料装置卸料装置一般分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种形式。刚性卸料装置用螺钉和销钉固定在下模上，能承受比较大的卸料力，常用于板厚比较厚的冲压件的卸料。其卸料比较可靠，安全，但是操作起来比较困难，生产效率比较低，所以本次设计不选用；弹性卸料装置卸料力虽然比较小，但它的优点是在冲裁时可以将板料压平，这样就可以防止冲裁件翘曲变形，数据显示这种装置一般用于板料厚度t1.5mm的冲裁模具从凸模（或凸凹模）上卸料。弹压卸料一般由卸料板、弹性元件和卸料螺钉组成，弹性元件一般选用橡胶或者弹簧。卸料板的外形尺寸选择完全按照凹模板的外形尺寸相同选取，即：LB=700mm250mm，而卸料板的厚度要考虑强度的要求，根据强度要求选得卸料板的厚度H=19mm。由于模具整体结构较大所以弹性元件为弹簧，弹簧的具体参数设计计算见弹性元件的设计计算章节。卸料装置的作用是在冲压后，将制件或废料从模具的工作零件上弄下来，有效防止废料粘在凸凹模上面，避免了废料的存在对整个加工生产过程的影响，从而保证冲压生产能够正常而有序的冲制出合格的制件。对于薄板的冲压，如果采用刚性的卸料装置，会导致板料变形，所以采用弹压式卸料的装置，这样卸料力可以随意调节至合理大小，并且可以在起到卸料作用的同时又把条料压紧了，在生产时能够保证不会出现条料松动现象，从而保证了工件的精度，平直度也高。由于模具上有直径比较细小的凸模，在导向定位方面容易折弯或磨损。第五章 模具压力的计算及压力中心的确定第一节 压力大小的计算一、冲裁力的计算查资料 2，08钢的抗拉强度为 =325 Mpa 按照 1中计算冲裁力的公式（3-24），结果如下 （5-1） F 冲裁力 单位牛； L 冲裁的周边的长度，单位毫米； T 材料的厚度，单位毫米； 材料的抗拉强度，单位兆帕。 图5.1冲孔落料工位图（一） 一工位冲孔：（二）二工位冲孔： （3） 三工位冲孔： （四）四工位冲孔： （五）七工位冲孔：（6） 十工位冲孔：（7） 十一工位落料（8） 侧刃冲裁力图5.2 侧刃 (9) 总的冲裁力：二、推件力的大小计算和卸料力的大小计算根据1中式（3-26）（3-27）P56分别计算推件力和卸料力（一）卸料力 （5-2） F 冲裁力单位N KX 卸料力的一个系数，1见表 3-11 ，KX=0.05 （二）推件力 （5-3） KT 推件力系数，见表3-11， KT=0.063。 N 掉落在凹模中的废料的数目，用公式N=H/t计算。 H 凹模的深度，单位mm。 t 材料的厚度，单位mm。 （三） 压力机公称压力废料是下出料方式，卸料时是通过弹性力的作用将废料卸载下来：代入数据计算： 3、 弯曲力的计算（一） U形弯曲自由弯曲力计算按1中式（4-40）P138 （5-4） F 弯曲时的力的大小，以牛顿为单位来计算。 b 工件的弯曲部分的宽度，用mm为单位来计算。 R 内部的弯曲时的半径的大小，用mm为单位来计算。 材料的抗拉强度，单位为MPa； K 系数，一般取K=1-1.3,取K=1.3； T制件厚度。1.五工位弯曲 2.六工位弯曲 3.八工位弯曲 4.九工位弯曲4.条料压紧力 （5-5） 取 （二）压力机的公称压力 第二节 冲压模具的压力中心的计算一、压力中心的求解计算 把所有压力的大小算出来，他们的合力可以看做是作用于一点的，也就是这里求取的模具的压力中心。 它的确定不仅与各个冲压力的大小相关，还与刃口的轮廓周长以及分布形式相关。一副模具只有压力中心在模具的几何中心才能保证模具的正常生产，否则很有可能造成模具成型零部件的损坏严重有可能导致生产的制件不符合要求。所以在设计冲压模具时，必须保证模具的压力中心在正确的位置，不然我们设计的模具在工作时很有可能产生对工件的弯曲力矩。模具将发生倾斜，同时导向机构的导柱导套的受力就会不均匀，产生严重的磨损现象，导致冲模凸模于凹模之间间隙的变化，刃口将在使用一段时间后变钝，也有可能导致刃口顺坏掉，对生产出来的工件的尺寸精度和形状有很大影响，同时这会直接影响模具的寿命造成经济利益的损失，由此可见压力中心位置确定的重要性。同时有冲裁、弯曲等多种冲压工序的模具，压力中心的计算方法如下：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。对于复杂工作或多凸模冲裁的压力中心，可利用解析法进行压力中心的计算，可由下列公式获得： 式中，冲裁件压力中心的，坐标各组成线段的长度，各组成线段压力中心的x，y坐标在凹模所在平面面建立直角坐标系,然后分别计算出每个工位冲裁凸模的压力中心。根据所学的理论力学上面的知识点，在平行力系中，合力对某坐标轴的力矩等于各个分力对于同一轴得力矩之和，而冲裁力F与冲裁的周边总长L成正比用观察的方法来确定那些除了冲裁工序以外的工序，在本次设计中的弯曲工序的压力中心。设该模具冲裁每个工位的凸模冲压力分别为F1、 F2.Fn,他们对应的压力中心坐标分别为（x1，,y1，）,（x2，,y2，）,（xn，,yn，）,所以假设整副模具的压力中心的坐标为（X,Y）可按资料2中（14-48）、（14-49）式计算： （5-8） （5-9） 如图5.8 按比例画出凹模刃口的轮廓形状.图5.3 各工位坐标系二、模具压力中心的确定各工位的线段长度与中心位置列于表5.7表5.1各工位压力中心与线段长度分段 序号xiyiLi1312.3-21.863.52237.92.713053187.6-10.9264146.5-3.2310.65-71.637.863.36-272.1-7.91327-321.8-31.772.5结合上面的计算可以确定冲压模具的压力中心位置的坐标值是（37，-4）第三节 凸、凹模刃口尺寸计算一、凸、凹模刃口尺寸计算的计算原则（1） 生产中落料工序生产出来的工件的尺寸及大小取决于凹模的大小，所以落料生产应该以凹模为标准。生产中冲孔工序生产出来的工件的尺寸及大小取决于凸模的大小，所以冲孔生产应该以凸模为标准。（2） 在生产过程中，模具会受到磨损，为了生产出合格的工件应该避免这一状况：凹模受磨损后自身尺寸会增大，从而通过凹模生产出来落料件会变大，所以要选取凹模的最小极限尺寸；凸模经过磨损后，自身尺寸会越来越小，造成冲孔件的尺寸会减小，所以要用它的最大极限尺寸。（3）凸、凹模之间应保证最小合理间隙值。（4） 工件尺寸公差与冲裁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。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。（5） 凸、凹模尺寸计算应考虑模具制造特点，根据不同的制造方法用不同的方法计算。二、凸、凹模制造方法的选择由于本次设计中的板料厚度是0.2mm，且制件的外形比较复杂，因此凸凹模适合采用配合加工法制造。在冲孔工序中，以凸模作为设计基准，查1P40表3-3，材料厚度为0.2mm,=0.010,=0.014.计算公式如下： 磨损后变小的尺寸： （5-10） 磨损后变大的尺寸： （5-11）磨损后不变的尺寸： （5-12）式中：A,B,C 凸模的尺寸，单位是mm x 系数 冲裁件的制造公差三、凸、凹模刃口尺寸计算（一）、 一工位冲孔图5.4第一工位的冲孔部分尺寸1凸模磨损后变小的尺寸： 凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.10（a）、（b） (a) (b)图5.5 第一工位凸、凹模刃口部分尺寸1图5.6一工位冲孔尺寸2凸模磨损后变小的尺寸： 凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.12（a）、（b） (a) (b)图5.7一工位凸、凹模刃口尺寸2 图5.8一工位冲孔尺寸3凸模磨损后变小的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.14(a)、（b） (a) (b)图5.9一工位凸、凹模刃口尺寸3图5.10一工位冲孔尺寸4凸模磨损后变小的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.16(a)、（b） (a) (b)图5.11一工位凸凹模刃口尺寸4（二）、 二工位冲孔图5.12 冲孔图凹模凸模磨损后变小的尺寸：图5.13三工位冲孔尺寸1凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后不变的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.22(a)、（b） (a) (b)图5.14三工位凸、凹模刃口尺寸1（三）、 三工位冲孔图5.15二工位冲孔尺寸2 凸模磨损后变小的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.20(a)、（b） (a) (b)图5.16二工位凸、凹模刃口尺寸2图5.17四工位冲孔尺寸2凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后变大的尺寸：凸模磨损后不变的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.28(a)、（b）(a) (b)图5.18第三工位凸、凹模部分的刃口尺寸的第2部分 (四)、 四工位冲孔图5.19四工位冲孔尺寸1凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后不变的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.26(a)、（b） (a) (b)图5.20三工位凸、凹模刃口尺寸1图5.21三工位冲孔尺寸2凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后不变尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.24(a)、（b） (a) (b)图5.22三工位凸、凹模刃口尺寸2（五）、 七工位冲孔图5.23四工位冲孔尺寸1凸模磨损后变小的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.30(a)、（b） (a) (b)图5.24三工位凸、凹模刃口尺寸1（六）、 十工位冲孔图5.25十工位冲孔尺寸1凸模磨损后变小的尺寸： 凸模磨损后变大的尺寸： 凸模磨损后不变的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.32(a) 图5.26十工位凸、凹模刃口尺寸1(七)、 十一工位落料图5.27十一工位冲孔尺寸1凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后不变的尺寸：凹模尺寸按照凸模的实际尺寸来配合加工制作，保证他们最小的距离，大小为ZminZmax,如图5.34(a)、（b） (a) (b)图5.28十一工位凸、凹模刃口尺寸1第四节 计算弯曲工序中的凸凹模工作部分的尺寸一、弯曲回弹的确定由于材料在受弯曲力时会产生变形，而力撤掉以后即材料从凹模中取出时，工件会出现不同程度的变形，与模具本来应该成型的形状不一样，这就是回弹，应该尽量避免回弹。影响回弹的因素有很多，主要有以下几点:（一）材料的力学性能：弯曲变形随着材料的屈服点的增高，而增大。（二）相对弯曲半径r/t：回弹和弯曲半径成反比例的关系。（三）弯曲中心角：弯曲变形的区域越长，越容易产生弯曲回弹，所以弯曲的中心角应该小一些。（四）弯曲方式和弯曲力大小的影响：增加校正工序有助于减小回弹，所以力可以适量大些。（五）工件形状：形状比较复杂的工件由于各方面的作用回弹反而会相对比较小一些。（六）模具间隙：间隙越小，回弹会减小。该制件的材料为08钢,属于硬度不是很高的钢，是退火状态，弯曲方向与材料的纤维方向平行。凸、凹模的间隙，相对弯曲半径是r/t=0.1/0.2=0.5，当r/t5时，工件的弯曲只会造成角度方面的回弹，回弹角依据文献2中表4-26的试验数据查取，其平均值为1。由于弯曲圆角半径比较小,所以回弹值也较小，完全可以满足工件的精度要求，可以不予考虑。一、 弯曲部分刃口尺寸的设计计算（1）凸模的拐角处的半径查取书4P125中表3-2可得08钢的最小弯曲半径： 式中 t材料厚度，。由此可知，弯曲件的弯曲半径，因此可以用凹模的弯曲件的圆角半径来代替凸模的圆角半径。即为（2）凹模的拐角处的角的半径在实际的生产中，凹模的圆角半径与材料的一些方面相关，即t： 当时 当时 当时 由于制件的厚度为t=0.2mm2mm，所以凹模圆角半径但是凸模也不能太过于尖锐，以防把料条的表面磨损。综合考虑以上几方面，可以取。（3）凹模的深度弯曲凹模的深度的选取不能过大也不能过小。如果太小，会导致受力面积非常小，从而引起受力不均匀，导致变形，如果太大的话造成材料的浪费并且给制造带来很大的麻烦，造成资源的浪费，而且容易导致压力机的过早损坏。因为在弯曲时，需要保证两边的平整度，所以凹模的深度要设计的比较深一些，这样的话不容易造成变形，如下图5-45 所示其中m值由1P154表4-8查得，根据材料厚度t=0.2mm取m=3mm.图5-29弯曲凸、凹模的大概意思图第五节 弹性元件的选取模具上的弹性元件主要是卸料板上的弹簧和浮顶器上的弹簧，在开模时将板料从凸模上自动卸下来。要首先确定卸料力的大小然后根据卸料力的大小选取对应的弹簧。根据前边章节计算的数据得出卸料力的数值大小是：一、 确定弹簧数量根据模具的结构以及卸料板的结构形式，初步选取使用6个弹簧。二、 选择Fy： 1 P98三、根据预压力来初步选择弹簧的规格从2估算弹簧的极限工作负荷：查4 P558有关弹簧规格，初步选择弹簧的规格见表5-1表5-2弹簧规格d/mm/mmt/mm/mm有效圈n展开长L6329.93958.5139029.81056四、 计算弹簧预压缩量hy：五、 校核弹簧能最大被压缩的极限是否在实际生产中符合要求 卸料板的上下移动的距离，以毫米为单位（mm），选3.2mm; 刃磨量（mm），取4mm。因此所选用的弹簧是合格的。第六节 模具零部件强度校核一、凸模的强度校核凸模的强度在一般情况下是足够的，可以不必作强度校核，但是在凸模特别细长或者凸模的断面尺寸很小，冲裁厚且硬的材料时，必须对凸模抗压强度和抗弯强度进行校核。其目的是检查凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。冲裁时凸模所受的力有两种，分别是以及两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力大于平均压应力，因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力。孔径小于或等于冲件料厚时，强度核算条件可以是平均压应力小于或等于凸模材料的许用应力。对于的凸模强度校核如下： 1P74式中 凸模纵向受到的各方面压力，主要是冲财力和推出制件的力，以牛顿为单位； A凸模的端面面积（mm）； 凸模直径（mm）； 凸模材料的允许的压应力，对于有导向装置时可以选择2000到3000MPa。本模具中最小凸模为直径d=3mm的冲孔圆凸模则：图5.30 直径为3的凸模所以强度符合要求。二、凸模的稳定性校核凸模要保证正常工作，不发生弯曲的条件下，最长不能超过Lmax按下式计算：冲裁力（N）；凸模最小直径（mm）；凸模在受力的情况下不发生弯曲时最长的长度，单位mm；校核截面最小最细长的凸模，代入数值得： 而实际凸模最小直径的部分长度l=8lmax经校核凸模符合要求。第六章 冲压设备的选取一、冲压设备的选用原则（一）压力机的工作行程，必须要满足一定的要求，他直接决定了能否正常生产，不但可以确定正常的生产需求，而且可以确定工件的正常取出和条料的正常安防。（二）压力机的安装平台上的尺寸要有足够大的安装尺寸，确保能够适合模具的安装。在安装模具时要留下足够的空间和位置来固定模具，这样的情况下模具在运行中就不会出现错位和滑动这些导致生产无法进行的状况，但是安装用的工作台太大的话不但浪费了平台又导致模具的受力不合理。（三）选用压力机时不但要充分考虑压力机的闭合高度，而且要确保压力机的闭合高度要大于模具的闭合高度。模具在闭合时上模座的上面到下模座的底面的距离就是模具的闭合高度，而压力及的闭合高度主要是压力机下移到最低端时安放模具的台面的上面倒滑块的下表面之间的距离。在设计时要保证模具的闭合高度符合下面的要求即Hmax-5mmH0Hmin+10mm。（四）行程和行程次数的确定。滑块从最高点到最低点的距离。它的大小及每分钟运动的次数要根据制件的生产批量来确定（五）冲压设备的额定压力需要进行校核，它的数值必须大于冲裁进行所需要的力。二、初步选择压力机的许用压力根据，模具闭合高度，冲裁工作台面尺寸等，选用开式压力机 2P796，并在工作台面上备制垫块，其主要工艺参数如下：表6.1 压力机的基本参数公称压力630KN 最大封闭高度315 工作台尺寸前后900mm左右630mm行程次数85次/min闭合高度调节量85mm工作台孔尺寸前后350mm模柄孔尺寸倾斜角25左右250mm直径270mm三、压力机的校核（一）总压力100.73KN所选压力机630kN，符合要求；（二）模具的闭合高度为H0=269.2mm, Hmax-5mm=315-5=310H0Hmin+10mm=315-85+10=240mm，符合要求；（三）模具最大尺寸为，左右前后=520380mm900630mm，符合要求；第七章 模具材料及热处理第一节 模具零件材料的选择一、选取模具材料的一般原则主要是考虑到生产加工中的经济因素以及模具材料的性能和加工的难易，以及采用何种加工方法等诸方面的因素。主要从以下几个方面来规定：（一） 使用性足够：关键的性能指标（二） 工艺性能良好（三） 供应上能保证（四） 经济性合理二、模具材料的选择（一）凸模以Cr12MoV作为凸模的制作材料，它的强度比较高，而且在淬火方面具有容易淬透而且不容易磨损，在比较大的压力的作用下也不会产生多大的变形，所以非常适合加工成各种形状的模具。弯曲的凸模选用的是CrWMn,它具有很好的淬火性能，容易淬透，而且在淬火过程中变形小，也容易加工，在工作时还不容易磨损。（二）凹模凹模采用整体式制造，要求耐磨性好，微变形等，选择Cr12MoV进行加工制造。（三）卸料板以及固定凸模的板料选择用45。（四）上、下模座及模座垫板一般选择铸铁HT200。（五）用20号钢作为导向装置导柱导套的材料。（六）用T8A作为侧刃挡块的材料。第二节 材料热处理一、模具热处理基本要求采用最好的热处理工艺以及将工件的表面质量强化能有效地利用材料的优势，减少因为材料本身的不足带来的使用缺点，可以扩大材料的使用范围。模具材料可以先通过预先热处理来改善材料的内部组织结构，消除材料的缺陷，提高材料的可利用空间，也可以进一步