毕业设计（论文）-罩盖级进冲压模具设计.doc

湖南工业大学本科毕业设计（论文） 摘要XXX本文通过对罩盖零件的工艺分析，介绍了该零件多工位级进模冲压成形的排样方案、模具结构及其成形过程。在满足零件各项性能的前提下，零件材料为黄铜H62，其料厚度为0.4mm。由于外形比较小、尺寸要求严、产量大，凸缘处圆角小，结合工艺分析，在降低成本的原则下本设计采用多工位级进模成形。本副模具中，采用手动送料；利用侧刃纵向定位和浮升销横向定位并将拉深成型部分顶出凹模，以确保板料的顺利送进。凸、凹模是模具的最重要部分，本设计中的模具凸、凹模材料基本上都是选用Cr12MoV，进行淬火热处理，凸模硬度HRC5862，凹模硬度可达HRC6064；其固定方式为凸缘式固定。关键词：罩盖 冲压成形 多工位级进模ABSTRACTThis article through to cover parts, this paper introduces the analysis of the technology of the part multi-position into mould stamping layout scheme, the die structure and its forming process. Every performance in meeting the promise of parts, parts material for brass H62, its material thickness of 0.4 mm. Because the appearance is relatively small, size strict, big capacity, flange, combining process in small rounded analysis, lower the cost of principle design using multi-position degenerate into die forming. This vice mould, adopt manual feeding; Using the side longitudinal positioning and risen blade lateral positioning and marketing deep drawing molding part ejection concave die, to ensure smooth feeding into sheet. Convex, concave die mold is the most important part of the design of the mould convex, concave die material basically is to choose Cr12MoV, quenching heat treatment, the punch hardness HRC58 62, concave die hardness can reach HRC60 64; The fixed way as the flange type fixed.目录摘要IABSTRACTI一 绪论1二零件工艺分析3（一）零件分析3（二）工艺分析41. 冲裁工艺分析42拉深工艺分析53整形工艺分析6三 工艺方案确定6四工艺计算7（一）拉深工艺计算71.修边余量的确定72.拉深毛坯的计算73 排样确定104 冲裁工艺145拉深工艺186整形工艺207 公称压力的计算218压力中心确定21五 确定冲压设备22（一） 冲压设备的选择22（二）冲压设备校核23六 模具主要零部件的设计与选用24（一） 模架及零件的选择241 模架的选择244 模柄265 凸模固定板与垫板27（二） 凸模271 凸模工作部分的长度272 凸模的强度计算283 凸模承受能力的校核294 凸模抗弯能力的校核29（三）凹模301.凹模的结构形式和尺寸302凹模的校核31（四） 定位装置31（五） 卸料压料装置32（六） 弹性元件的设计选用331 卸料弹簧选用的原则及步骤332 浮升销弹簧的选用343.紧固件34（七） 模具结构总装图及原理35七 工作零件的制造过程工艺卡片38八 模具价格估算42结论44参考文献4546 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 一 绪论（一）冲压模具的特点和应用模具是高新技术产业的一个组成部分,是工业生产的重要基础装备,用模具生产的产品,其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术,涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用,是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点,这是其他任何加工制造方法所不及的。目前,模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业,模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。冲压模具是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。（二）冲压模具的现状和发展趋势随着科学技术的不断进布，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展。在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平， 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。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、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。专家分析说，国内模具工业发展过程中已凸显“四个瓶颈”： 一是产品低端，以中低档为主，同质化现象严重。大型、精密、复杂、长寿命高档模具制造能力严重不足，每年我国需要大量从国外进口。据海关统计，2004年我国进口模具达18亿美元，主要是较高档的模具。 二是技术落后，技术人才短缺。统计资料显示，本土模具企业每个职工平均每年创造模具产值约合1美元左右，而发达国家一个模具从业人员平均创造产值约达20万美元。在国外，模具企业中技术人员所占比重在25%至50%左右，而本土模具企业这一比重不足5%。 三是管理粗放化。本土模具企业大都是中小企业，许多模具企业至今沿用作坊式粗放经营管理模式，在模具交货期和成本、质量控制方面问题层出不断。 四是标准低下，模具标准件水平低。目前发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80%左右，而本土模具企业仅为30%左右。发达国家模具制作普遍实行“无纸化”，模具师靠电脑设计，产品加工也就是向电脑输入数据，进行模具开发。国内级进模与国际先进水平相比也有一定的差距，差距主要表现在以下方面： （1）模具制造精度方面与国际先进水平相比，在模具的精细化制造程度上低一级。 （2）模具使用寿命方面与国际先进水平相比，低30%以上。特别是刃磨一次寿命低，导致模具维护次数增加，降低了冲压生产效率。还有模具在高速冲床上使用的冲次速度低150次/min左右。 （3）模具可靠性和稳定性方面与国际先进水平相比，在试模和模具使用中的调整及维修时间增加30%以上。国内模具可靠性和稳定性方面的差距较国际先进水平低，是直接影响国内模具的市场竞争力要素。 （4）模具制造周期方面与国际先进水平相比，差距不断缩小，并有一部分模具品类的制造周期已和国际先进水平同步。但是在接单多，而制造周期集中的情况下，导致模具不能如期交货。从总体来看，模具规模化生产的能力和交货期的实现率较国际先进水平低10%以上。 除模具综合水平量化在指标上的差距外，国内在研发能力、人员素质和对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面与国外先进模具企业相比，也存在一定的差距。上述一系列问题表明，中国目前的模具结构还需要进一布调整，增长方式也需要进一布转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具产品的质量与水平才能真正提升，才能的拥有国际市场的竞争力，才能使模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 近几年来，随着模具CAD/CAM技术的应用，模具设计品质得以提高，模具设计时间进一步缩短，推动了模具结构的优化，促进形成规范化、典型化、系列化、标准化的体系。模具制造技术实现了数控化，通过对数控铣床、数控加工中心、数控低速走丝线切割机、数控电火花加工机、数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控坐标磨床、数控光学曲线磨床等精密数控设备的灵活运用，构建形成了加工精密多任务位级进模零件的主要手段和技术，这不仅保证了模具制造精度和品质，同时也缩短了模具制造周期。二零件工艺分析（一）零件分析 工件名称： 罩盖生产批量： 大批量材 料： H62厚 度： 工件简图： 如下图1-1、1-2所示 图1-1零件二维图（1）结构与尺寸 从总体上看是一个矮盒形拉深件，零件为对称零件。主要由冲裁、拉深和落料工艺即可成形。难度在于拉深时可能会出现的起皱或拉裂现象，影响制件的质量，可通过模具措施加以控制。（2）根据零件图尺寸查参考书【1】可知，该零件尺寸公差均低于IT12级，亦无其它特殊要求。利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。该零件需要控制的尺寸有 ,均为公差等级IT14级，其余尺寸均为未注公差，可按IT14级取。（3）材料H62为极软的普通黄铜，查参考书【4】上表1-8可知其其力学性能：抗拉强度 屈服强度抗剪强度 伸长率弹性模量硬度 ：未热处理 该材料具有较高的弹性和良好的塑性冲裁加工性较好。总之，该零件的工艺性较好，利用普通拉深和冲裁即可达到零件图样要求。（二）工艺分析1. 冲裁工艺分析 冲裁件的工艺性是指冲裁工件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准是否符合冲裁工艺的要求。冲裁工件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。（1）对冲裁工件的形状要求1.冲裁工件的形状尽可能对称、简单和便于实现无废料与少废料排样。2.冲裁工件的外形应避免尖角，在各直线或曲线的连接处应有适当的圆角过渡，避免给冲裁模的制造带来困难及延长冲模的磨损寿命。3.冲裁件凸出的悬臂或凹入的窄槽不宜太长或太窄，否则会降低模具寿命。（2）冲孔的要求1.冲孔的最小尺寸。冲孔的最小尺寸与孔的形状、板材力学性能和厚度有关，因受凸模强度的限制，冲孔的尺寸不能过小。根据参考书【2】上表2.2可知，该材料的冲孔的最小尺寸，从零件图可知，该零件明显满足要求。2.空间距的要求，孔与孔之间的距离a受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，宜取，而该零件只有一个槽形孔，故满足要求。3.尽可能避免冲裁宽度小于材料厚度三倍的窄长工件，该工件不属于窄长工件，这点也无需考虑。（3）冲裁件精度 冲裁件的经济精度不高于IT11级，最高可达IT8IT10级，冲孔比落料的精度约高一级。由零件图可知，本零件尺寸公差按IT14级取，故适合于冲裁。（4）冲裁件的表面粗糙度和毛刺 冲裁件的表面粗糙度一般为以下，查参考书【2】上表2-15可知，制件的断面粗糙度为。冲裁件的断面光亮带宽度根据被冲材料的厚度、力学性能及模具间隙和刃口锋利程度而定，查参考书【2】上表2-16可知，黄铜退火后光亮带占料厚的50%，硬化后占20%。查参考书【2】上表2-17可知，该零件允许的毛刺高度为。2拉深工艺分析（1）拉深件的尺寸精度拉深件的公差包括直径方向的尺寸精度和高度方向的尺寸精度。拉深件的公差大小与毛坯厚度、拉深模的结构和拉深方法等有着密切的关系。根据零件外形尺寸，拉深件的极限偏差为，。（2）拉深件的结构工艺性拉深件的结构、形状对于拉深工艺和拉深模的设计有重要的影响，它主要包括以下几方面的内容：1.拉深件的形状应尽可能简单、对称。该零件为对称零件，结构简单，拉深工艺性好。2.拉深件各部分尺寸的比例要合适。3.拉深件的圆角半径。拉深件的圆角半径大，有利于成形和减少拉深次数，拉深件的底部与壁部、凸缘与壁部的圆角半径，应取，为是拉深顺利进行，一般取，并应满足，；一般取，否则应增加整形工序（为凸模半径，为凹模半径）。4.拉深件上的孔位，拉深件的孔位应设置在与主要结构面同一平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔和修边在同一工序中完成。3整形工艺分析校形用于冲裁、弯曲、拉深和成形工序后的修整，以把成形后的冲压件校正至符合零件规定的要求。校形工序的特点是主要是：局部成形，变形量小；校形工序对模具的精度要求比较高；校形时的应力状态应有利于减小卸载后工件的弹性恢复而引起的形状和尺寸变化。校形分为平板零件的校平和空间零件的校形。空间零件的校形主要用于减小弯曲、拉深或翻边等工序件的圆角半径。此设计中就是采用空间零件的校形模，校形模具与拉深模的结构基本相同，只是校形模具工作部分的精度比成形模更高，表面粗糙度更低。三 工艺方案确定根据设计任务书，分析零件的结构特点可知，本零件成型有以下几种方案：方案一）采用单工序模：依次下料、拉深、整形、冲孔、落料，需设计5套模具。方案二）采用复合模：先下料、拉深、整形和冲孔、落料，需设计三套套模具。方案三）采用多工位级进模：整套成形工序在一套模具上实现。分析比较以上三种工艺方案并确定本设计的成形方案方案一：优点：模具质量轻、尺寸小、制造比较复杂、成中等，使用时安装较容易；如果模具的某个部位有损坏，只需更换损坏的这个零件且更换较为容易；缺点：制件平整程度一般，模具数目较多，占地大、所需设备和人员也多，这就提高了生产成本；同时，成型精度较低。适合小批量生产，生产周期短、成本低的模具。方案二优点：复合模冲压精度、生产率较方案一高，制件平整，成形精度高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小，所需的模具数目也较少。缺点：模具结构复杂，制造精度要求高，成本高。维修和安装都不容易。复合模主要用于生产批量大，精度要求高的冲裁件。方案三优点：生产效率非常高，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，生产较安全。缺点：级进模结构复杂，模具制造精度高，模具制造、调试和维修难度大，车间占地面积大，模具尺寸大。中间不能进行退火等软化处理，因此工件材料选用要适当。多工位级进模主要用于中小型复杂冲压件的大批量生产。综合以上分析，结合本零件的结构特点，材料性能和生产批量，选用方案三为本设计的成形方案。四工艺计算从零件图可知，该焊片零件为对称零件，排样前应先进行拉深、冲孔和落料等工艺的计算以确定各工序的形状尺寸。（一）拉深工艺计算1.修边余量的确定为满足零件的成形要求，拉深计算毛坯时应增加拉深件的修边余量，由于此零件为窄凸缘低矮盒形件，在拉深时可先按宽凸缘盒形件拉深然后落料。根据零件图尺寸，查参考书【1】上表19.4-18 表3-1盒形件修边余量 （mm）可得盒形件的修边余量，故该零件实际拉深高度为 2.拉深毛坯的计算（1）变形特点盒形件是非旋转体零件，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直边部分相当于弯曲变形。 由于两个部分是联在一起的整体，在拉深过程中必然会产生相互作用和影响。因此，在盒形件的拉深过程中直边和圆角部分的变形绝不是简单的弯曲和拉深。 拉深后直边网格发生横向压缩和纵向伸长 变形前横向尺寸 变形后横向尺寸 变形前纵向尺寸 变形后纵向尺寸 直边中间变形最小，接近弯曲变形，靠近圆角的变形最大。变形沿高度方向的分布也是不均匀的，靠近底部最小，靠近口部最大。而圆角变形与圆筒形件拉深相似，但其变形程度要比相应圆筒形件小。 矩形盒形件的几何特征可以用相对圆角半径r/B表示，当。当r/B=0.5时为圆筒形零件。矩形盒拉深时，毛坯变形区得变形分布与相对圆角半径r/B=0.5时为圆筒形零件。矩形盒拉深时，毛坯变形区的变形分布与相对圆角半径r/B和毛坯形状有关。在实际生产中，应根据矩形盒的相对圆角半径r/B和相对高度H/r来设计毛坯和拉深工艺。盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提下，尽可能节约原材料，有利于提高成形极限。（2）毛坯形状的确定合理毛坯形状分为三类：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯。三种类型毛坯所适用的范围如图3-1和表3-2所示 图3-1方盒形件一次成形毛坯选用图表3-2盒形件合理毛坯分区法A型毛坯的确定方法A型毛坯根据盒形件的相对高度H/r和相当于圆角半径r/B不同又可以分成A1、A2、A3三种形式。该零件的相对圆角半径r/B=0.5/6=0.083 相对高度H/r=6 时为宽凸缘，取 RF=8.4mmA1型毛坯计算与作图方法 将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓，计算与作图方法如图3.2所示。图3-2 A1型毛坯作图法（3）毛坯尺寸的确定直边部分按弯曲变形计算，其展开长度L由下式确定根据参考资料【1】式19.4-14：带凸缘时 取L=11mm。圆角部分按四分之一圆筒形件拉深变形计算，展开的角部毛坯半径R根据参考资料【1】 式（19.4-17）计算：带凸缘 作出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过度的平面毛坯ABCDEF。图3-3 毛坯尺寸与形状过线段BC、DE的中点分别向半径为R的圆弧作切线。并用圆弧圆滑过渡，使，最后得到如图所示的角部毛坯轮廓线。该零件的毛坯形状如右图所示 （4）判断能否一次拉深成形通过计算相对高度 不超过参考资料【冲压工艺及冲模设计】表5-13中所列的极限值 ，则盒形件可以用一道拉深工序成形，不然应采用躲到工序拉深成形。表3-3盒形件首次拉深的最大相对高度相对圆角半径r/B0.40.30.20.10.05相对高度H/r232.84468121015该盒形件的想对圆角半径r/B=0.25据表格可知此盒形件可一次拉深成形。3 排样确定冲压生产中，节约金属和减小废料具有非常重要的意义，特别在大批量生产中，较好的确定冲裁件形状尺寸和合理的排样是降低成本的有效措施之一。排样正确与否将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等。排样方法的选择原则有：（1）确定冲压方向；首先确定产品展开尺寸，根据产品的毛边方向，确定冲裁和成形方向，无毛刺要求时一般不受限制，若产品上有毛刺方向要求，必须注意冲裁和成形的方向。（2）确定排样形式；依据产品展开尺寸，粗略估算步距，再综合考虑横排、纵排、对称排、交错排和斜排等几种方案，进行分析、比较，在保证产品顺利生产出来的前提下，选择材料利用率最高的排样形式。冲裁小工件或某种工件需要窄带料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。（3）载体的选择与确定；考虑条料在模具中是否能顺利送料，前一工位成形后能否继续平稳送到下一工位；根据展开图，分析产品各个部位的特征，在仅有落料特征的位置引出连接带，使之既能保证料带的送进，又不影响产品的成形；至于选择什么类型的载体，要根据产品的特点而定。（4）工序顺序安排；根据已经确定的排样方式，在开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。 （5）条料宽度选择与在板料的排样应考虑选用条料宽度较大而步距较小的方案，可经济的将板料切为条料，并减少冲制时间。在可能的情况下，要求产品设计修正产品零件的结构形状和尺寸，以减少和消除设计废料的形成，并有可能采取少、无废料排样方式。（6）排样检查；确定排样方案后，在工序安排上应根据零件工艺性要求，各种冲压工序变形规律与极限变形程度，零件的精度要求，冲压工艺稳定性，模具制造难易程度等，并考虑多工位连续冲压的特点，参照实际生产中类似零件排样图，经认真分析与计算而定，并进行细致检查。（7）绘制排样图；排样设计经检查无误后，应正式绘制排样图，并标注必要的尺寸和工位序号，进行必要的说明。根据连续模的不同定位方式，如定位销定位、侧刃定距、导正销定位等方式，可有不同的排样方式，各种排样方式各有优缺点，各有不同的适用场合，由于级进模结构较为复杂，考虑到各工艺零件的安放方便，采用单排,根据定位方式不同有以下几种排样方案。拍样方案一 采用双侧刃定位，其具体拍样方案如下图所示 图3-4排样图 具体工位如下：第1工位：冲双侧刃边距第2工位：拉深；第3工位：空工位；第4工位：整形；第5工位：冲槽形孔；第6工位：落料。1、采用此方案时板料宽度和步距的确定：由上拉深的工艺计算可知，上述计算为单边拉深的尺寸，根据零件图可知，该零件拉深成形所需毛坯的宽度查参考书【2】上表2-26可得，侧搭边值（因为为自动冲裁送料，需乘以系数1.3），工件之间搭边值，侧刃宽度。查参考书【1】上式（3-21）可知，条料宽度为式中 条料宽度方向工件的最大尺寸；侧刃数；侧刃冲切的料边宽度，通常取，薄料取小值，厚料取大值；条料宽度的单向偏差，查参考书【4】上表2-35可得；代入数据可得条料宽度为步距为 排样方案二：在板料两边冲导正销孔定位，其排样图如下图3-4所示：图3-4 排样方案二其具体工位为：第1工位：冲双侧刃边距第2工位：拉深成；第3工位：压平；第4工位：整形；第5工位：冲槽形孔；第6工位：落料。由上拉深的工艺计算可知，上述计算为单边拉深的尺寸，根据零件图可知，该零件拉深成形所需毛坯的宽度查参考书【2】上表2.26可得，侧搭边值（因为为自动冲裁送料，需乘以系数1.3），工件之间搭边值，侧刃宽度。查参考书【1】上式（3-21）可知，条料宽度为式中 条料宽度方向工件的最大尺寸；侧刃数；侧刃冲切的料边宽度，通常取，薄料取小值，厚料取大值；条料宽度的单向偏差，查参考书【4】上表2-35可得；代入数据可得条料宽度为步距为 3.3材料利用率计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。毛坯材料的利用率很大程度上决定了零件的生产成本。为了将低零件的生产成本，应该尽量提高毛坯材料的利用率。根据参考书【1】上式（3-15）可知一个步距内的材料利用率可用下式表示：式中 A一个步距内冲裁件的实际面积（）， B条料宽度（），； S步距（），；计算排样方案一的材料利用率由上可知，该方案中采用的条料宽度为，步距经PROE分析计算得一个工件的实际面积。代入数据可得材料利用率为计算排样方案二的材料利用率由上可知，该方案中采用的条料宽度为，步距代入数据后可得材料利用率为经上分析，从材料利用率的角度考虑，方案一更合理，节约材料，降低了生产成本，适合大批量生产，在第二套方案比第一套方案多用一套模具，增加了生产成本。故采用方案一。4 冲裁工艺凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值查文献【2】表3-3得，。（1）凸、凹模工作尺寸计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计的一项重要工作。计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：1、落料时应以凹模尺寸为基准。落料凹模基本尺寸应取工件公差范围内的较小尺寸，而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。2、冲孔时应以凸模尺寸为基准。冲孔凸模基本尺寸应取工件公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模基本尺寸，则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。3、冲模刃口制造公差应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。该零件外形简单规则且是大批量生产，因而采用凸模和凹模分开加工的方法。由于本设计的模具为级进模，根据排样方案可知，在冲裁方面，该设计中有两个冲侧刃的凸模和凹模，两个冲预制小孔的凸模和凹模，最后落料成形的凸模和凹模，由于该零件在冲裁时除部分尺寸标注了公差外其余均为未注公差，未注公差均按IT14级查参考书【5】上表3-2的标准公差数值表（GB/T1800.31998）得出该零件尺寸公差值如下所示：落料尺寸： 冲孔尺寸： 根据刃口尺寸计算原则，按参考文献【2】上公式(3-2)、(3-3)计算： 式中 、落料凹、凸模尺寸；落料件的最大极限尺寸；系数，在0.5与1之间,与冲裁件的精度等级有关；冲裁件的制造公差；最小初始双面间隙；、凹凸模的制造公差。落料 查参考书【2】上表3-3得冲裁模的最小初始双面间隙，最大初始双面间隙，按表3-5查取系数。凸、凹模的制造公差按下式取得，即故可取对于尺寸则落料凹模 落料凸模 对于尺寸，查参考书【1】上表3-5可知将数据代入公式，即得：对于，查参考书【2】上表3-5可知冲孔 根据刃口尺寸计算原则，按参考文献【2】上公式(3-4)、(3-5)计算： 式中 、冲孔凸、凹模尺寸；冲孔件孔的最小极限尺寸；系数，在0.5与1之间,与冲裁件的精度等级有关；冲裁件的制造公差；最小初始双面间隙；、凹凸模的制造公差。查参考书【2】上表3-3得冲裁模的最小初始双面间隙，最大初始双面间隙，按表3-5查取系数。凸、凹模的制造公差按下式取得，即故可取对于尺寸 ，查参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸，查参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸，查参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸，查参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸，查对于尺寸参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸，查对于尺寸参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： 对于尺寸参考书【2】上表3-5可知将数据代入公式，即得： （2）冲裁力的计算冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力一般按下式计算：式中 冲裁力（）； 冲裁周边长度（）； 材料厚度（）； 材料抗剪强度（）；查参考书【4】上表1-8可得； 系数；系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取。用CAD软件测得成形侧刃的周边长度故成形侧刃冲切时的冲裁力为：同理冲槽形孔周边长度故冲槽形孔冲裁力为由CAD软件测的落料外形的周边长度故落料的冲裁力为故总的冲裁力为(4) 卸料力和顶件力的计算板料经冲裁后，由于弹性变形恢复的作用，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则金箍在凸模上，为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需的力称为卸料力；将梗塞在凹模内的料顺着冲裁方向推出所需要的力称为推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的里称为顶件力。卸料力、推件力和顶件力是从压力机、卸料装置或顶件装置中获得的。所以在选择设备的公称压力或设计冲模时，应分别予以考虑。影响这些力的因数较多，主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况等，一般可以从下列经验公式计算：卸料力 推件力 顶件力 式中 冲裁力；同时梗塞在凹模内的工件数，为凹模洞口的直壁高度，为材料厚度，取，则；卸料力、推件力、顶件力系数。根据材料，查参考书【2】上表3-11可得，。该级进模采用弹性卸料和下出料方式。故需计算其卸料力和推件力，将数据代入上述公式中可得卸料力 5拉深工艺(1)拉深凸模和凹模的单边间隙拉深模中的凸、凹模之间必须选择合理的间隙。间隙值过小，拉深力增大，同时零件直边的材料厚度减薄和出现划痕，降低凹模使用寿命。间隙值过大，则降低零件的制造精度。决定凸模和凹模单边间隙时，不仅要考虑材质和板厚，还要注意工件的尺寸精度和表面质量，尺寸精度高，表面粗糙度数值低时，模具的间隙应取得小一些，间隙值应与板料厚度相当，此外当拉深模是否采用压边圈时其间隙值的计算公式也不同，不用压边圈拉深时间隙值由下式确定：采用压边圈时，式中 拉深凸模与凹模的单面间隙值（）； 材料厚度的最大尺寸（）； 间隙系数，查参考书【2】上表5-18取k=0.2拉深盒形件时凸模与凹模之间的间隙，在直边部分可参考U形制件的压弯模的间隙来确定，在圆角部分由于材料变厚，故其间隙应比直边部分间隙大0.1t.。有色金属制件 由于由参考资料【1】表4-10得n=0.1。(2) 拉深凸模和凹模工作部分尺寸及公差确定凸模和凹模工作部分尺寸时，应考虑模具的磨损和拉深件的回弹，只在最后一道工序标注公差，拉深工件标注外形尺寸时，末次拉深以凹模为基准，按合理的间隙确定凸模尺寸，拉深件标注在内形时，末次拉深以凸模为基准，按合理间隙确定凹模尺寸。由零件图可知，本拉深件标注的是外形尺寸，根据零件尺寸公差，查公差等级为IT14级。对于尺寸的制造公差查参考书【2】上表5-19可知凸模和凹模的制造公差分别为。尺寸凸模尺寸凹模尺寸对于尺寸凸模尺寸凹模尺寸(3)深凸模、凹模圆角半径拉深凹模的圆角半径根据制件材料的种类与厚度来确定，拉深凸模圆角半径对于厚度小于6mm的材料，取1.5mm。（6） 拉深力的计算在实际生产中广泛采用经验公式来计算拉深力。根据参考书【1】上表19.4-46中公式的可知，低的矩形盒（一次工序拉深） 式中 拉深力，盒形件的长与宽， 盒形件的角部圆角半径板料厚度，板料抗拉强度，；查参考书【4】上表1-8得。由一次拉深成的低矩形件的系数，查参考书【1】上表19.4-50 k=0.7。顶件力（7） 压边力的计算由上设计可知，该零件拉深时采用压边圈，防止毛坯变形时出现起皱现象，故应对压边力进行计算，可根据参考书【2】上表4.46中公式计算得到，即由CAD中测得的压边面积为108.65 则压边力A压边面积单位压边力，；查参考书【2】上表5.9可知。（8） 拉深总工艺力拉深总工艺力应为式中 拉深力，压边力，将上述计算结果代入上式6整形工艺（1） 翻边凸凹模间隙及工作部分尺寸计算 校形模与拉深模的结构基本相同，只是校形模工作部分的精度比成形模更高。凸模制造精度为IT6级，凹模的制造精度为IT8级。凸模尺寸凹模尺寸（2） 整形力计算整形压力的计算一般是用整形部位的投影面积与单位面积的整形力相乘而得出消除圆角的整形是使具有圆角的部位受压而产生塑性变形，所需压力的大，根据参考资料【2】式整形力F=Ap 黄铜在平面模上校平p=100Mpa所以整形力7 公称压力的计算压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。由于是多工位级进模把每个工位最大力及相应的卸料力，推件力相加得总冲压力,将数据代入上式中可得8压力中心确定 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的寿命。因此，设计时应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合；若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围。本设计为连续模，故按多凸模冲裁压力中心的计算公式进行计算。根据理论力学，对于平行力系，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和，虽然冲裁力与冲裁周边长度成正比，可以用L代替F,，但本设计有拉深和翻孔力的存在则不能,由此根据参考书【2】上式（3-35）可得压力中心坐标，即 式中为各个工位所受冲裁力或拉深力的大小。建立坐标系如下图所示：将所计算的各工位上的冲压力及上图3-5中所标注的坐标值代入上式中，得由于本工件为对称零件，故在轴方向的坐标均为0。故可得该模具的压力中心坐标为。 五 确定冲压设备（一） 冲压设备的选择冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度等因素来确定的。根据各种压力机的应用范围、总冲压力及工件精度要求，初步选用开式压力机。开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，具有三面敞开的操作空间，操作方便，容易安装机械化上料、取件装置，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。根据压力机的公称压力应大于或等于冲压力，选用开式双柱可倾压力机JC23-16。其基本参数如表4-1所示：表4-1压力机的基本参数公称压力160滑块行程70滑块行程次数115最大封闭高度220封闭高度调节量60滑块中心线至床身距离160立柱间距离260床身最大可倾角30工作台孔尺寸左右220模柄孔尺寸直径30前后110深度50直径160工作台板厚度50工作台尺寸左右450活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离150前后300（二）冲压设备校核冲模的封闭高度必须在压力机的最大装模高度和最小装模高度之间。根据参考书【2】上表13.8中的校核公式进行计算： 即 式中 压力机最大封闭高度；冲模的闭合高度；压力机最小封闭高度。 故所选压力机合格。六 模具主要零部件的设计与选用（一） 模架及零件的选择1 模架的选择 模架有导柱模模架和导板模架两种。其中，导柱模模架按导向结构可分滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精度等级分为级和级。滚动导向模架的精度等级分为0级和0级。按导柱不同位置，分为如下四种模架：中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架和四导柱模架。根据本副模具的结构特点及零件成型力的分布，本课题中选用冲模标准铸铁模架中的滑动导向型对角导柱模架，这种模架的特点是导柱分布在矩形凹模的两对角线上，既可横行送料又可纵向送料，且模架采用HT200制造，适于成批和大量生产，特别适于多工位连续冲裁模使用。根据工件排样大小，查参考书【1】上表22.4-2，选用模架如下图所示，其型号为。其凹模周界为、设计最小闭合高度，图5-1对角导柱模架.2 上下模座 上、下模座的作用是直接或简介地安装模具的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。根据所选模架规格查参考书表9-81可知模座规格为：上模座： 下模座： .3导向装置 导向装置可提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间，大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置，导向装置设计的主意事项： （1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面有1015 mm的间隙；（2）导柱、导套与上、下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留23 mm的间隙；（3）对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；（4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向压力；（5）导套应开排气孔以排除空气。根据所选择的模架，本模具采用的导向零件是导柱和导套,由参考文献【7】选择冲模钢板模架导向零件中的A型导柱和B型导套。选用两个导柱的直径分别为，其规格分别为：11 、2 3 。导向装置结构形式如右图5-2所示：4图5-2 导柱导套配合1-上模座 2-导套 3-导柱4-下模座4 模柄 根据压力机模柄孔的尺寸：直径: ，深度: ，考虑到模具模板较大，模柄与上模座的接触面积应大些，选择压入式模柄，材料采用Q235，其结构形式如下图所示，其凸缘与上模座沉孔采用配合，模柄结构示意图如图5-3所示。 图5-3 模柄结构示意图 5 凸模固定板与垫板 标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式。选用时，根据凸模固定板和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度0.60.8倍取20mm。固定板与凸模为过渡配合（或），压装后将凸模端面与固定板一起磨平。垫板是直接承受和扩散凸模传递的压力一般取415mm,这里考虑到模具的总体闭合高度故取凸模垫板和凹模垫板均为15mm。（二） 凸模1 凸模工作部分的长度凸模长度应根据模具的结构并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。本模具的异形凸模考虑到安装加工方便采用铆接法将凸模固定在凸模固定板上。材料选用牌号：Cr12MoV。热处理硬度。165432图5-4 凸、凹模结构及固定方式示意图1-垫板 2-凸模固定板 3-凸模 4-弹性卸料板 5-凹模板 6-凹模镶块根据模具设计结构形式，凸模的长度为 式中 凸模的长度（mm）； 凸模固定板的厚度（mm），它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t1.5mm的板料时，取1520mm；当t=1.52.5mm时，取2025mm；这里取20mm； 卸料板的厚度（mm），取；附加长度（mm）。主要考虑凸模进入凹模的深度（对于冲裁凸模取1mm，对于拉深凸模应根据零件各次拉深高度选取，分别为3mm，对于冲槽形孔的进入凹模的长度为4mm,以及模具闭合状态下卸料板的到凸