毕业设计（论文）-压印机插销冲压工艺分析及模具设计.doc

毕业设计任务书设计题目：压印机插销冲压工艺分析及模具设计系部：机械工程系 专业：材料成型及控制工程 学号：102018210学生：李军 指导教师（含职称）：赵跃文副教授 专业负责人：赵跃文1设计的主要任务1)模具装配图及零件图2)设计说明书一本3)电子资料一份2设计的主要内容：1) 对给定工件进行工艺分析，确定工艺方案；2) 进行冲压工艺计算；3) 模具的总体设计；4) 模具主要工作零件的设计计算；5) 编写设计说明书。3主要参考文献1) 丁松聚，冷冲模设计，北京：机械工业出版社；2）王芳, 冷冲压模具设计指导， 北京：机械工业出版社；3) 王孝培，冲压设计资料，北京：机械工业出版社；4) 李天佑，冲模图册，北京：机械工业出版社；4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1开题报告2014.3.1-2014.3.152完成工艺计算2014.3.15-2014.4.153模具结构设计与计算2014.4.15-2014.5.154绘制模具图及完成设计说明书2014.5.15-2014.6.155毕业答辩2014.6.18 压印机插销冲压工艺分析及模具设计 摘要：冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中，不仅要考虑做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。根据所提供的零件图，分析了冲压成型的工艺性。通过比较各种工艺的优劣，最终确定了其工艺方案；通过具体计算和设计该方案中的各工序的工艺参数，设计并绘制出所需的模具图；按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、档料销等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。这样设计出的模具可保证生产运行平稳可靠，从而提高效率。关键词：级进模，工艺性，模具设计 Embossing machine latch stamping process analysis and mold design Abstract：Stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece. Mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonable. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life. The paper analyses the forming technology, compare all merits, according to the provided shaft pats draft, finalizing its technology program, through special calculation and design of process parameters of program, design and draw up drawing for the mold. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as: punch, hollowing block, punch plate, die block, stripper plate, barrier pin etc. The standard model planes and suitable punch equipment are chosen. Eventually the stamping die is designed to ensure reliable operation to improve the efficiency.Keyword: Progressive die，Technological efficiency，Mold design 目 录 1 前言.11.1 冲压加工的特点.11.2 冲压加工的作用和地位.1 1.3 我国模具技术的发展趋势.22 工件的工艺性分析 .52.1 工艺分析.52.2 方案确定 .62.3 排样的设计与计算.72.3.1 毛坯的尺寸计算.72.3.2 确定搭边值.82.3.3 送料步距与条料宽度的计算.82.3.4 材料利用率的计算.93 冲压设备的确定.93.1 计算冲压力.93.1.1 冲裁力的计算.103.1.2 卸料力的计算.103.1.3 弯曲力的计算.103.1.4 总冲裁力的计算.113.2 压力中心的计算.113.3 压力机的选择.134 冲压零件的尺寸设计 .144.1 冲裁间隙.144.1.1 冲裁间隙对冲裁工艺的影响.144.1.2 冲裁间隙的选择.144.2 冲裁模刃口尺寸计算.154.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则.154.2.2 凸、凹模刃口尺寸计算 .154.3 凸、凹模的机构设计与分析.175 冲裁模主要零件的设计与标准的选用 .225.1 主要零件材料选择及热处理 .225.2 标准件的选取.225.3 紧固零件.235.4 卸料橡胶.235.5 导柱.245.6 模柄.245.7 导套.24 6 模具总装图的绘制 .25结论.26参考文献.28致谢.29附录.30 太原工业学院毕业设计1 前言1.1 冲压加工的特点 近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为58mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对b 900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。1.2 冲压加工的作用和地位本课题设计的目的就是综合利用所学的知识，有一个全面的了解來提高应用能力水平，给以后工作打下一个良好的基础。本课题所涉及问题的研究和发展现状，本课题是U型件冲压工艺及模具设计,材料为1Cr13,工件厚度为1.4mm。 首先，良好的冲裁工艺性能保证材料消耗少，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。冲裁件的精度为IT14级，可采用一般冲裁，冲裁件的外形为方形，形状简单、对称，以便于模具加工，有利于排样时材料的经济利用。单工序模结构简单，重量较轻，制造简单，成本低廉，冲裁件精度差，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大。连续模一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，设有许多工位，模具尺寸比较大，应有足够的刚性及与模具相适应的精度，从而免去了周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。采用复合模，冲压工件尺寸精度较高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较高，选择复合模会比较好 。目前，国内模具工业发展很快，其产值已超过机床工业的产值。我国模具工业作为一个独立的新型的工业，正处于飞速发展阶段，已成为国民经济的基础工业之一，其发展前景十分广阔。据预测，未来我国将成为世界的制造中心，这更加给模具工业带来前所未有的发展机遇和空间。但由于我国模具工业起步较晚，底子薄“九五”期间虽有较快发展，但与发达国家相比，差距还相当大。许多模具还需要进口，模具制造高级 人才也供不应求。为进一步加快我国模具工业的发展，基本任务之一就是加快人才的培养，普及先进的模具设计与制造技术，培养模具专业的高级人才。为满足模具制造业对技术工人的需求，很多职业技能培训学校都开设了模具制造相关专业，而目前我国模具制造工还没有成为独立的专业工种，还没有统一的模具制造专业教学大纲和教材，也没有统一的技能鉴定标准，各学校和企业都只能在摸索中自行组织安排，这种状况显然不利于该专业的发展和人才培养的规范性。1.3 我国模具技术的发展趋势 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，这就要求发展超精加工2。2、 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝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，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 3、 模具标准件的应用将日渐广泛 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。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 4、 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。5、 在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高3。6、 快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。2 工件的工艺性分析2.1 工艺分析在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及设备选用等都用很大的影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本，节省材料，减少成形工序，提高产品寿命和产品质量.工件如图2.1所示，材料为1Cr13铬不锈钢。厚度1.4mm。未标注尺寸按照IT14级处理。图2.1 工件图材料为1Cr13铬不锈钢：半马氏体型钢，经淬火回火后具有较高的强度、韧性，良好的耐蚀性和机加工性能。主要用于要求较高韧性、一定的不锈性并承受冲击载荷的零部件，如刃具、叶片、紧固件、水压机阀、热裂解、抗硫腐蚀设备等，也可制作在常温条件耐弱腐蚀介质的设备和部件。其主要力学性能如下：抗拉强度 b (MPa)：淬火回火,540 屈服强度 0.2 (MPa)：淬火回火,345 伸长率 5 ()：淬火回火,25 断面收缩率 ()：淬火回火,55 冲击功 Akv (J)：淬火回火,78 硬度 ：退火,200HB;淬火回火,159HB对课题应解决的主要问题，该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。零件为大批量生产，通过分析工件的结构特点，该工件对尺寸精度要求不是很高，大批量生产，可以考虑用级进模生产。工位中包括冲孔工序和弯曲工序，由于孔的精度要求不高，而且孔离弯曲有一定的距离，所以可以采取先冲孔，后弯曲。2.2 方案确定 完成此制件需要冲孔、折弯、弯曲、落料等工序进行，若采用单工序模，制件精度无法保证，生产效率低；复合模虽然可以提高生产效率和产品质量，但模具制造要求精度高，制造难度大，增加了生产成本。故选用级进模具，其模具结构简单加工成本低，而且有较高的生产效率，制件质量稳定。针对制件的形状特点，制定出如下三种冲压方案：方案一：第一道工序冲孔落料复合，冲出两个小孔和上轮廓，第二道工序折弯，第三道工序弯曲，第四道工序冲出下轮廓。这样提高了冲件的位置精度和生产效率，但第一道工序结构复杂，制造难度大，增加了生产成本。方案二:第一道工序冲外形，第二道工序冲孔，第三道工序折弯，第四道工序弯曲，第五道工序冲连接带；这样模具制造简单，制造成本低，但级进模精度差，而且由于本制件结构不对称，弯曲部分离中心较近，余留的连接带可能较短，造成送料困难。方案三:第一道工序冲孔，第二道工序折弯，第三道工序冲外形，第四道工序弯曲，第五道工序空工位，第六道工序落料。此方案具备方案二的优点，也存在制件位置精度缺点，但是它以制件的一半作为连接部分，先将需要弯曲部分的轮廓冲出，很好的解决了连接带较窄，送料困难的问题，而且增加了空工位，可以增加模具的强度，而且有利于加工时的修正。以上三个方案分析结果表明，本制件采用方案三最为适宜。2.3 排样的设计和计算由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。经过分析采用有废料的直排法，比较方便、合理。由于工件有弯曲工序，所以要先进行毛坯的尺寸计算。2.3.1 毛坯的尺寸计算工件的弯曲部位利用作图中性层线长求出，最终确定该毛坯的工件展开图如图 图2.2 毛坯的工件展开图2.3.2 确定搭边值搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。由查表得工件间搭边值a=2mm、侧面a=2.5mm。2.3.3 送料步距与条料宽度的计算 采用直排有废料的排样方式，如图2.4所示：图 2.4 排样图加工步骤暂定如下： 冲孔 折弯 冲外形 弯曲 导正 落料计算冲压件的毛坯面积，得： A=993.956mm2 送料步距：送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的离，每次只冲一个零件的步距按式：ADa，A12214mm 条料宽度B： B83.73+2.52=88.73mm2.3.4 材料利用率的计算通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示，按式： =100%=100% (2-2)式中 一个步距内零件的实际面积一个步距内所需毛坯面积 A送料步距 B条料宽度带入数据可得： =100%=100%=80.01%3 冲压设备的确定3.1 计算冲压力计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算： （3-1）式中: F冲冲裁力（N）； L冲裁周边长度（mm）； t 冲裁料厚(mm)； b 抗剪强度（MPa）；3.1.1 冲裁力的计算冲裁力计算 按上式： 式中： F冲裁力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T 材料厚度（mm），t=1.4mm； 材料抗剪强度（MPa）。根据零件图可算轮廓长度包含冲孔线的长度、两处折弯处边线长度、冲外形线的长度、以及最后落料的长，总长L =15.708+15.708+13+13+90.466+125.909=273.791mm 则 3.1.2 卸料力的计算 =K1F=0.04174.4=6.98KN （3-2）式中: 卸料力（N）； 冲裁力（N）K1 卸料系数，查冲压模具简明设计手册表，取K=0.04。3.1.3 弯曲力的计算按近似压弯力公式 = （3-3）式中 : 自由弯曲力（KN）； B弯曲件的宽度，B = 12mm； R弯曲件的内弯半径，R =1mm； 材料的强度极限，取350MP； K安全系数，一般K取1.3；则 3.1.4 总冲裁力的计算冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 =+ （3-4）式中：冲裁力 =174.4KN，卸料力=6.98KN，弯曲力=3.12KN，则:=184.5kN3.2 压力中心的计算按比例画出零件形状，选定坐标系xOy，如图所示。图 3.2 坐标图表3.2 压力中心数据表基本图形长度L/mm X轴坐标 Y轴坐标15.7080015.708056.732614090.4662150.31125.909705.94最终确定压力中心为（42.9，20.5）3.3 压力机的选择冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品质量，模具寿命，生产效率，产品成本等密切相关。目前应用比较多的有曲柄压力机，摩擦压力机和液压机。曲柄压力机包括开式曲柄压力机和闭式曲柄压力机两种。冲压设备的选用原则：冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质，产品批量大小，冲压件的几何形状，尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选用冲压设备时主要考虑下面因素： （1) 冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求； （2) 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需求； （3) 冲压设备的装模高度，工作台面尺寸，行程台面尺寸，形成是否适合应完成工序所用的模具； （4) 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。压力机的选择依总的冲裁力的1.8倍为参考。通过查找设计手册选取公称压力为250kn的开式可倾压力机。型号是 J23-25。其主要参数具体如下：公称压力：250KN滑块行程：55mm最大闭合高度：270mm最小闭合高度：55mm工作台尺寸：450mm300mm模柄孔尺寸：mmmm行程次数/次: 120封闭高度调节量/mm： 60工作台孔尺寸 前后/mm： 130直径/mm： 180立柱间距离/mm： 260模柄孔尺寸（直径深度）/mm： 4060工作台板厚度/mm： 40最大倾斜角（）: 304 冲压零件的尺寸设计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的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。4.1冲裁间隙4.1.1 冲裁间隙对冲裁工艺的影响（1） 间隙对冲压力的影响试验表明，间隙对冲压力有明显的影响，特别是对卸料力的影响更为显著。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小；但若继续增大间隙，因裂纹不重合，冲裁力下降缓慢。由于间隙增大，使光亮带变窄以及材料的弹性变形，使落料件尺寸小于凹模孔口尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。（2） 间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格冲件数表示。总寿命是用模具失效为止的总的合格冲件数表示。模具失效的形式一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。冲裁过程中模具与材料的接触压力随间隙的减小而增大，这不仅使得模具的磨损速度加快，而且还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。此外，小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常损坏。因此，为了提高模具寿命，一般需要选用较大间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减小模具粗糙度值，提供良好润滑，以减小磨损。（3）间隙值的确定 掌握查表法。4.1.2 冲裁间隙的选择 通过查表得： 间隙值 ，4.2冲裁模刃口尺寸计算4.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则（1) 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2) 考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，在凸，凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（3) 确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级74.2.2 凸、凹模刃口尺寸计算因为制件精度为IT14级，；、按IT6级来选取。冲孔: 孔校核，即，满足间隙公差条件。尺寸5校核，即，满足间隙公差条件。尺寸14校核，即，满足间隙公差条件。 尺寸2校核，即，满足间隙公差条件。 尺寸30.73校核，即，不满足间隙公差条件，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内。 取 故， 落料： 校核，即，满足间隙公差条件 尺寸12 校核，即，满足间隙公差条件 尺寸70 校核，即，不满足间隙公差条件，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内。 取故，4.3 凸、凹模的机构设计与分析凹模常用的固定方法如下图所示。图a用螺钉、销钉固定在下模座上。图b、c采用（H7/r6）直接压入固定板中，其中图c常用于硬质合金模。图d是小批或快换凹模。 通过分析，选用图a所示的方式直接将凹模固定于下模座。（a） （b） （c） （d）冲裁凹模的刃口形式有直刃口和斜刃口两种。选用刃口形式时，主要应根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定，其刃口形式见下表。刃口型式序号简图特点及应用直刃口1刃口为直通式，强度高，修模后刃口尺寸不变。用于冲裁大型或精度要求较高的工件，模具应安装反向顶出装置，不适用于推件结构。2刃口强度高，修模后刃口尺寸不变。凹模内易积存材料，在间隙小时刃口直壁部分磨损较快。用于冲裁形状复杂或精度要求较高的场合。3特点与序号2的相同，其刃口下部扩大部分加工较2容易，但强度较2略差。用于冲裁形状复杂、精度要求较高的中小型冲件。4凹模硬度较低，一般为40HRC左右，可用手锤敲击刃口外侧斜面以调整冲裁间隙。用于冲裁薄而软的金属或非金属。斜刃口1刃口强度较差，修模后刃口尺寸略有增大。凹模内不积存材料，刃口内壁磨损速度慢。用于冲裁形状简单、精度要求不高的零件。2特点同序号5，加工较5容易，常用于冲裁形状较复杂精度要求较低的冲裁件。凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,压力中心与模柄中心线重合。凹模厚度 （查表2-13，k=0.3）凹模壁厚 取凹模厚度,凹模壁厚凹模长度 凹模宽度 凹模轮廓尺寸为，取标准化值凹模的固定方式: 本副模具中凹模采用T10A，经热处理至HRC5258。各型腔采用线切割加工，加工精度为IT7IT9，各凹模镶件加工精度同型腔，配合为H7/r6，已确保凹模精度。凸模长度计算公式为： （4-1）式中：凸模固定板厚度（一般为总长度L的三分之一，且1.5d）； 卸料版和导料板的总厚度（若是弹压卸料则只有卸料版厚度，但要考虑弹性元件高度）； 安全距离（凸模固定板和固定卸料版之间）一般可以取1020mm；或弹性元件的安装高度； 凸模进入凹模型孔的深度尺寸。则 L=22+28+14+2=66mm 在一般情况下，凸模强度是足够的，无需校核。但在小孔冲裁等情况下需要校核其强度，本设计的凸模中，冲小孔的凸模工作强度最大，因此只需校核该凸模即可。对于圆形凸模安下式进行校核： （4-2）式中 凸模最小直径，单位mm； t料厚，单位mm； 材料的抗剪强度，单位：MPa； 凸模材料的许用压力，单位：MPa；则 结论：该凸模强度符合要求。通过分析，最终确定的凸模的机构如图4.1、4.2所示： 图4.1 冲孔凸模 图4.2 冲外形凸模5 冲裁模主要零件的设计与标准的选用5.1 主要零件材料选择及热处理(1)上模座：上模座的作用是与压力机相连接，将模具的上模部分安装在压力机上。根据模具设计与制造简明手册上所推荐，选用Q235。不必进行热处理，因为上模座在模具工作中只承受冲击力，要求材料具有较好的强度和韧性。(2)凸模固定板、垫板凸模固定板、垫板在模具工作过程中，承受卸料组件、冲头传递过来的较大的冲击载荷。因此要求材料有较好的强度、硬度和一定的韧性。根据模具设计与制造简明手册推荐，选用45，热处理到HRC4348。凸模固定板，主要起固定凸模的作用。上模的冲头、小导柱都是固定在固定板上。该板几乎不承受载荷，对材料没有什么较大要求，根据模具设计与制造简明手册推荐，选用45即可。(3)卸料板 卸料板在工作过程中起到卸料和压料的作用。工作时，通过卸料板把条料紧紧的压在凹模板上，接着冲头开始工作，易保证产品精度。凸凹模开始分离时，卸料板通过橡胶的作用，将条料卸下。根据推荐，选用Q235。(4)下模座 其作用与上模座相似，根据模具设计与制造简明手册推荐，选用Q235。5.2 标准件的选取因模具典型组合结构和主要零部件设计已经标准化，所以可以动过查询模具设计与制造简明手册得到模具整体结构尺寸。采用对角式模架配用模架闭合高度上模座尺寸，下模座尺寸该模具闭合高度： =50+8+63+24+60-1 =204mm，取式中：凸模长度，mm； 凹模厚度，mm； 凸模冲裁后进入凹模的深度，。导料板长度厚度：2608mm凸、凹模固定板外形尺寸与凸模一致，厚度可取22mm垫板外形尺寸与凹模相同，厚度取410mm，这里取8mm。卸料板厚度：20mm。5.3 紧固零件螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用，设计时主要确定它们的规格和紧定位置。螺钉选用内六角的，它紧固牢靠，钉头不外露，模具外形美观。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点：（1）同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个（被联接件为圆形时为36个，为矩形时48个），并尽量保证定位可靠。（2）螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定。螺钉规格可查表，销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度不能太浅，也不能太深，一般可取其公称直径的1.52倍。（3）螺钉之间、螺钉与销钉之间，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低模板强度，其最小距离可查表。（4）各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销钉与销钉之间采用H7/n6或H7/m6配合,查表可选用螺钉规格为M612、M、和。（5）圆柱销可选取：、（6）卸料螺钉可取：5.4 卸料橡胶 橡胶允许的总压缩量： 式中：凸模凹进卸料板的高度，取0.5mm； 凸模进入凹模的深度，取1mm； 凸模修磨量，取5mm； 材料厚度，mm。 橡胶的自由高度： ，取。 橡胶的预压量： ，一般 每个橡胶承受的载荷： ，选用4块聚氨酯橡胶。 橡胶的外径： 圆筒外形胶的内径，取查冲压工艺与磨具设计表2-16得。 校核橡胶的自由高度： ，满足要求。 橡胶的安装高度： 5.5 导柱 查模具设计与制造简明手册253页，选用B形导柱，导柱长160230mm，导柱直径40mm。5.6 模柄查模具设计与制造简明手册263页，选用A形模柄，模柄长105mm。5.7 导套 查模具设计与制造简明手册253页，选用A形导套，导套长115mm，安装长度43mm。6模具总装图的绘制 1-模柄 2-上模座 3，5-螺钉 4，6-圆柱销 7-卸料版 8-凹模 9-冲孔凸模 10-冲外形凸