毕业设计论文-锁舌插板冲压模具设计.doc

天津科技大学2012届本科生毕业设计第一章 概述模具是工业产品生产用的重要工艺装备，是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成型（成形）。现代产品生产中，模具由于它的加工效率高、互换性能好、节省原材料，所以得到广泛应用。模具是工业之母，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促使工业产品的发展和质量的提高，并能获得较大的经济效益，模具是“效益放大器”，用模具生产的产品价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济支柱产业，如机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信产品中60%80%的零、部件都需要模具成形。虽然我国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但是许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAM/CAE技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。因此，此次毕业设计将有助于我们对模具发展现状、模具设计需要考虑的具体问题、材料热处理和设备选用等环节的全面认识，更好地跟上模具行业发展的速度，从而使我们能够在毕业后更快地融入工作中。第一节 毕业设计的目的、内容和要求一、毕业设计目的：毕业设计是学生在学完大学4年本科课程之后，在毕业实习的基础上，对自身进行工程设计的综合训练，其目的是：1、总结、检查自身在校期间所获得全部理论和实践知识，通过毕业设计使之巩固、扩大和系统化。2、培养自身理论联系实际和独立解决工程实际问题的能力。3、培养自身严肃认真、实事求是的科学态度和正确、严谨的设计思想。4、提高自身的文献检索、课题调研的能力。5、提高自身设计、计算和绘图的技能以及编写技术文献的能力。6、提高自身在设计过程中发现问题并解决问题的能力。二、毕业设计内容：锁舌插板冲压模具设计，锁舌插板属于小型金属制件，适宜采用多工位连续模生产，首先分析制件的工艺性，确定工艺方案，此制件主要成型的工艺为弯曲和拉深，分离的工艺有落料和冲孔，其中有小孔的冲裁。此外合理选择安排工步的顺序也十分重要，应尽量避免后一步对于前一步的影响。然后构思模具框架，确定模具形式，选择模具结构，模具可为多工位级进模，简单模或复合模。若为级进模合理选择定距和送料方式。设计分为以下几个步骤：1、前期准备：包括查阅资料，对零件进行测绘。2、对零件进行工艺性分析，初选设备：包括制件的精度，制件的结构难易程度，以及初选压力机3、确定模具方案，绘制草图：综合考虑制件批量，精度等要求，确定模具形式，导向方式等4、进行相关计算：根据草图来计算选用各个零部件5、绘制正式图：修改草图，画出正式图6、拆画零件图7、完成说明书在设计中运用类比法，参考已有的模具设计和典型结构并结合我在实习中所见到的模具，设计出一套完整的符合要求的模具。三、毕业设计要求：1、结合所设计课题，认真查阅相关中、外文科技文献。2、全面分析、理解模具设计过程，提出最终优化设计方案。具体包括：零件尺寸设计、工艺分析（零件形状、尺寸、12级精度、中批量、材料Q235等）、工艺方案优化、模具结构选择、工艺计算与校合、模具及辅助结构设计、典型或关键部件制造工艺、外围设备配置、安全使用注意事项等诸多方面。3、按照学校以及机械工程学院针对毕业设计所制定的相关规章制度、工作量严格要求，认真完成毕业设计。4、熟练掌握计算机绘图；说明书语言流畅、表达准确。5、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。6、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。7、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。8、完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。9、填写零件制造工艺卡。第二节 设计任务一、设计题目 锁舌插板冲压模具设计 二、材料 Q235三、厚度 1mm四、技术要求 1、制造精度等级为IT12，表面光滑无毛刺。 2、要求中批量生产。五、工件图图1-1 制件图第二章 零件的工艺性分析第一节 冲裁的工艺性一、冲裁的工艺性冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状、材料、尺寸精度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计方案相当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时，以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。二、冲裁的工艺性分析（一）制件材料性能材料：，其力学性能见表2-1。该材料综合性能良好，有一定的伸长率和强度，韧性好，具有良好的冷冲压性能及焊接性能,极限拉深比为，属拉深性能好的范畴。材料厚度为，属薄板。表2-1 制件材料的力学性能 材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服点碳素结构钢08F已退火的22031038039032180（二）精度等级1.尺寸精度。冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT10IT12级，采用较高精度的复合模可达到IT8IT9级。如无特殊要求，落料件的尺寸精度要比冲孔低一级。由零件图可知，工件的结构特点为：尺寸小，精度要求较高，板料薄，中批量生产,故对于该制件，精度为IT12。2.冲裁件的表面粗糙度。冲裁件的表面粗糙度主要取决于切断面的光亮带，冲压工艺与模具设计P35表2-3，由于该制件t=0.4mm,因此Ra=3.2。（三）形状1.形状和尺寸（1） 制件的形状不规则，排样时废料少，工件展开配料对称。（2） 制件内外形转角处无尖锐的倾角，各直线或曲线的连接处均满足圆角R0.25t=0.1mm。（3） 制件没有过长的旋臂和过窄的凹槽。（4） 制件需冲出较小的孔，根据表2-2查得冲孔最小尺寸，制件最小孔为mm，故冲孔尺寸满足冲裁要求。表2-2 冲孔的最小尺寸材料自由凸模冲孔精密导向冲孔圆形矩形圆形矩形软钢及黄铜1.0t0.7t0.35t0.3t 注：t为材料厚度，单位为mm。（5） 制件上孔与孔之间，孔与边缘尺寸均不小于（1-1.5）t，即不小于0.40.6mm，满足要求。（6）制件要求制造精度为IT12，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IT12精度的制件来，其符合制件的精度要求，制件的粗糙度为3.2。第二节 弯曲的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。弯曲的工艺性分析由图可知工件的弯曲特点：弯曲部分比较多，而且精度要求一般，选取材料，其塑性和韧性高，有良好的冲压，弯曲性能。（一）弯曲半径 弯曲件的弯曲半径 弯曲件变形区的变形程度受最小弯曲系数K的限制（弯曲系数K=r/t, r弯曲半径，t材料的厚度），弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径r minx ，否则会在外表面产生弯曲裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。查得最小弯曲半径见表2-3。表2-3 最小弯曲半径r minx /t材料退火状态冷作、硬化状态弯曲线的位置垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维Q2350.1t0.5t0.5t1.0t 注：t为材料厚度，单位为mm。 由表2-3可知Q235钢最小弯曲半径为r=1t=1mm，小于工件所需的最小弯曲半径0.3mm，故满足要求。（二）弯曲件直边高度弯曲件的直边高度：为便于成形，弯曲件的直边高度H必须大于2倍的材料厚度，即H =2t=0.8mm，全部满足要求。（三）其他弯曲工艺1制件的弯曲线不在零件宽度的突变处，满足冲裁要求。2由于制件上没有适合孔作为起定位作用的工艺孔，因此在设计排样时需要设计工艺孔来作导正销孔。综上所述，根据工件的特点，经分析适合采用冲压模具加工。在确定工艺方案和设计模具的时候应注意满足以下条件：（1）工艺方案和模具的结构应保证制件要求的尺寸和位置精度。（2）模具的制造精度和导向精度应适应冲裁件厚度薄、模具间隙小的特点。（3）制件有较大弯曲的部分，出件困难，应设计合理方案。第三章 零件的加工工艺方案冲裁工艺方案的主要内容包括冲压性质、冲压工序数、冲压顺序和工序组合方式、模具结构型式、冲模压力中心和冲模闭合高度等。一般需要在对以上内容分析研究的基础上，提出几种可能的冲裁工艺方案，然后比较其技术经济效果。一个冲压件往往需要多道冲压工序才能完成。各种冲压工序有其不同的性质、特点和用途，因此在确定冲压工序方案时除了要根据冲裁件结构正确的选择冲压工序外，还要根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、尺寸大小、形状复杂程度和材料性质，考虑是采用单工序模分散冲裁，还是将工序组合选用复合模或连续模冲裁。第一节 工艺方案的拟定工艺方案即所需产品如何加工，冲压产品的加工可以利用单工序模、也可以利用复合模和级进模，还可以是以上加工方法的综合。表3-1-1列出了单工序模、复合模和连续模的比较。表3-1 单工序模、复合模和连续模的特点比较项目单工序模复合模连续模冲压精度一般较低中、高级精度中、高级精度原材料要求不严格除条料外，小件也可用边角料条料或卷料制件最大尺寸与材料厚度一般不受限制尺寸一般在以下通常情况下，尺寸一般在以下、厚度在之间翻转与变更冲压方向可能不能不能增加工位数可能有限度可能冲压生产率低、压力机一次行程内只能完成一道工序。但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高较高，压力机一次行程内可完成两道以上工序高，压力机一次行程内可完成多道工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于在多工位压力上实现自动化难，制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适合于在单机上实现自动化生产通用性好，适合于中、小批量生产及大型件的大量生产较差，仅适合于大批量生产较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低结构复杂，制造难度大，价格高结构复杂，制造和调整难度大，价格与工位数成比例上升模具安装、调整与操作模具有导向时安装与调整方便安装、调整较连续模容易，操作简单安装、调整容易，操作简单设备能力小中大制造该工件需要冲孔、落料、弯曲等工序，可考虑的方案有：方案1：单工序模：其包括冲孔模，落料模，拉深模和弯曲模，可采用先用冲孔模冲孔，然后用弯曲模弯曲，再用拉深模拉深成形，最后用落料模落料成形的方法。 方案2：复合模：冲孔、弯曲、拉深、落料一次冲制完成。 方案3：级进模：先冲孔，再弯曲，然后拉深，最后落料完成。第二节 确定工艺方案一、制造该工件需要冲孔、落料、弯曲等工序，可考虑的方案有：方案1、单工序模：其包括冲孔模和落料模和弯曲模，可采用先用冲孔模冲孔，然后用弯曲模弯曲，最后用落料模成型的方法。 方案2、复合模：冲孔、弯曲、落料一次冲制完成。 方案3、级进模：先冲孔，再弯曲，最后落料弯曲完成。二、分析各个方案的优缺点：1、单工序模：先一步步冲制制件上的圆孔和异型孔，冲掉不需要的材料，在得到的制件外形上进行三次弯曲，最后落料，得到制件。单工序模的优点为可在一定程度上提高模具的稳定性和精确性，简化设计方案。制造简单，模具结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，零件的质量难以保证并且一个工件的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于小批量生产，生产效率低。对于印刷线路板连接片这种生产批量大、生产成本低、生产效率高、生产工序多的制件，单工序模显然是不能满足其要求的。 2、复合模：复合模是在压力机一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相互位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。 锁舌插板的工艺孔较小，冲裁时加工凸、凹模难度较大，且不便于安装。其次，制件需要冲孔、弯曲、落料等工序，如果做成复合模，则制造困难相当大，且不可能由一套模具完成，此外由于制件形状的限制，弯曲与落料可能有冲突，因此此方案不可行。 3、级进模：级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整工件。因级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上完成的。则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的小零件加工。（选自冲压工艺及冲模设计） 综合考虑到制件的用途，需要大批量生产，生产效率要求高，生产成本不易过高，制件的尺寸不大，但所需的工序数较多，故优先选用方案3 多工位级进模来进行生产制造。根据制件的形状特征，选择侧刃式级进模生产。第四章 模具的工艺计算第一节 毛坯尺寸的计算一、制件的中性层半径 制件的外形有2处需要弯曲,其中内圆角半径为1.0mm，中性层半径在实际生产中常用经验公式来确定: = r + xt （4-1）式中 中性层半径(mm) r 弯曲件内层的弯曲半径(mm) x 中性层位移系数 t 材料厚度(mm)表4-1 应变中性层的位移系数x值r/t11.21.31.522.5x0.320.330.340.360.380.39R=1.0mm的中性层半径: t=1mm,R/t=1,查得x=0.32则=1+0.321=1.32mm二、制件坯料的展开长度1.弯曲件的弯曲部分的展开长度由下式计算: L=/180*=0.01745（4-2）式中 中性层半径(mm) 弯曲角(度) L 中性层展开长度(mm)=90度，=1.32mm，则L=/180901.32=2.0724mm 2.计算坯料的总长、总宽：参考制件展开图（图4-1） 坯料总长L:63.56mm坯料总宽B:25.92mm图4-1 毛坯展开图第二节 提出并确定排样方案多工位级进模排样设计是多工位自动级进模设计的关键。能否优化排样图，不仅关系到材料的利用率、制件的精度、模具制造的难易程度和模具使用寿命等，而且直接关系到模具上各工位间的工作能否协调和稳定。排样图设计有错误会导致制造出来的模具无法冲出合格制件而将整副模具报废。冲压件在带料上的排样必须保证冲压件上需加工的部位，能以稳定的自动级进冲压形式在模具相应部位上加工。在加工过程中不能产生大的偏差和障碍。在参考大量资料和应用一定的实践经验的基础上，才可以设计出合理的排样。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。排样时应设计出几种可行性排样，从中选出最佳方案。完整的排样图应包括工位的布置、载体类型的选择和相应尺寸的确定。第三节 排样的设计计算一、搭边值的选取：搭边可补偿定位误差使条料在送进过程中产生的偏移，保证冲裁件的精度要求；还可保持条料的刚度和连续性。搭边不易过小，否则容易在冲裁时翘曲或被拉断，使冲裁件上毛刺增大。表4-2 搭边a和a1的数值（低碳钢）材料厚度t圆件及圆角r2t矩形件边l50或圆角r0.81.20.81.01.21.51.51.8因制件材料为印刷线路板连接片，板厚t=1mm,根据表4-2，选取答边值a=3.29、a1=3.5。其中a 工件间距离，a1 制件与条料边缘之间的距离。二、确定排样图1、比较分析各方案的优缺点;方案一：方案二： 方案三： 采用第一种方案，从排样图中可以看出，这种排样，冲压时工序比较简单明了，有利于模具的安装与拆卸，能够很好的利用搭边值来设计冲裁时所需要用作导正的工艺孔，材料的利用率较高。采用第二种方案，是横排，材料利用率较低，由于制件为弯曲件，在连续冲裁中连接带不好设计，有些工步会与要弯曲的外形部分发生干涉。所以不予采用。采用第三种方案，根据排样图它是一种对排，则凸、凹模制造和安装时都有一定的角度，给模具加工和装配带来了一定的困难，不予采用。相对而言，方案一和方案二在模具制造、整修时比较简单。综上所述，经过三种排样方案的分析与比较，采用第一种排样方案是比较合理的。三、选取条料：表4-3 冷轧钢板和钢带的规格尺寸为减少成本，条料应尽量选取标准条料，选取时应使搭边值最小，若有剩余折算回搭边值中去。根据模具大典表1.3-24取钢板规格为1500850四、初定料条宽和步距： 料条宽B=58mm 步距 A=45 mm五、根据所选条料规格，计算所需在加工板料尺寸：横截：料条条数n =1500/58=25.8, 取整为25条；制件个数 n=850/45=18.8, 取整为18个；材料利用率=25181358.968/1500850=47.9%第四节 模具压力中心的计算一、确定压力中心的一般原则模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲压滑块中心重合。以便平稳地冲裁，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命。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O点。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： （4-3） （4-4）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坐标二、确定压力中心1.按比例画出凹模刃口的轮廓形状（如图 4-5 ）图 4-5 凸模刃口轮廓位置及形状根据解析法得到压力中心o点到x轴和y轴的距离公式：代入数据;Xo=167.5mm Yo=65mm第五节 冲裁力和弯曲力的计算冲裁模具设计时，为了合理的设计模具及选择设备，必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。它是选用压力机，设计模具及模具强度校核的重要依据之一。以下分别计算冲裁力和弯曲力。一、冲裁力的计算：用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtb=L tb （4-5）式中F 冲裁力，单位为N；L 冲裁件周边长度，单位为mm；b 材料抗切强度，单位是MPa；b材料的抗拉强度，单位是MPa, b=0.8b；K 系数，一般取K=1.3； t 材料的厚度，单位为mm；其中 1）由于制件材料为Q235，根据冲压手册查得b=314392MPa，取b=350 MPa ，b =392490MPa，取b =400 MPa 2）料厚t=0.6mm第一道工序：冲一个侧刃孔，两个直径为5mm的孔,冲裁力为F1第二道工序：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为F2第三道工序：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为F3第四道工序：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为F4最后一道工序：冲一个侧刃孔，冲两个特殊形状的孔，冲裁力为F(一）侧刃冲裁力计算（二）一工位冲裁力计算（三）二工位冲裁力计算（四）四工位冲裁力计算（五）五工位冲裁力计算总的冲裁力F=F1+F2+F3+F4+ F5=236376N二、卸料力和推件力的计算板料经过冲裁后，由于弹性变形和弯曲弹性恢复的作用，使从板料上分离下来梗赛在凹模型腔口内，余下部分则紧贴在凸模上。为保证冲裁过程能连续、顺利地进行，必须将他们从凸模或凹模上取出。从凸模上将工件或废料取下来所需要的力称为卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，从凹模内将工件逆着冲裁方向顶出的力称顶件力。本制件冲裁为下出料，没有顶件力。（一）卸料力 （4-6） 冲裁力(N) 卸料力系数，由表4-4可得，取=0.05表4-4 卸料力、推件力系数料厚 钢（二）推件力 （4-7）KT 推件力系数，由表4-4可得，=0.063 n 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数（n=h/t） h 凹模洞口的直臂高度（mm）t 材料厚度（mm）（三）压力机公称压力采用弹性卸料装置和下出料方式： （4-8） 三、弯曲力的计算：用模具弯曲时，若在弯曲的最后阶段不对工件圆角及直边进行矫正，则为自由弯曲。从制件的工艺性分析可知，这里的弯曲全为自由弯曲，其自由弯曲的计算公式如下：V形弯曲：F=（0.6kbt2b）/ ( r + t ) （4-6）U形弯曲：F=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) （4-7）式中 F自由弯曲力，单位是N； b弯曲件的宽度，单位是mm； r弯曲半径（等于凸模圆角半径），单位是mm； k系数，一般取1.3； b材料抗拉强度，单位是MPa，b =312MPa；t材料的厚度，单位为mm；第一、二道弯曲工序 由已知b =10mm , t =1mm , b=400MPa得 F1 =（0.6kbt2b）/ ( r + t )=（0.6*1.3*15*1*400）/(1+1)=2340N F2=（0.6kbt2b）/ ( r + t ) =（0.6*1.3*30*1*400）/(1+1) =4680N总的弯曲力F= F1+F2=7020N四、总力的计算：F=F冲+F卸+F弯=236736+4680+11818.8=253234.8N=253.23KN第六节 凸凹模刃口尺寸的计算冲裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理间隙值也要靠刃口尺寸及其公差保证，因此在冲裁模设计中正确确定与计算凸凹模刃口尺寸及其公差极为重要。一、确定凸、凹模刃口尺寸的原则：（一） 落料件的尺寸由凹模决定，以凹模为设计基准；冲孔件的尺寸由凸模决定，以凸模为设计基准。（二） 凸、凹模应考虑磨损规律：凹模磨损后会增大落料件尺寸，凹模尺寸取最小极限尺寸；凸模磨损后会减小冲孔件尺寸，凸模尺寸取最大极限尺寸。（三） 凸、凹模之间应保证最小合理间隙值。（四） 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。（五） 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各自的方法计算。二、冲孔落料的凸、凹模刃口尺寸计算：由于本次设计中的板料是薄板料，且制件的外形较复杂，因此凸凹模应该采用配合加工法制造。 由表4-5查得冲裁模初始双面间隙Z，由于制件厚度为0.4mm0.5mm，按t=0.5取值：，制件制造精度IT12，查中国模具工程大典得模具精度为IT10IT12。 表4-5 冲裁模初始双面间隙Z (mm)材料厚度0.50.0400.060由于冲制复杂形状工件，所以采用凸、凹模配作的加工方法。冲孔件按凸模磨损后尺寸增大、减小和不变的规律分三种，具体计算公式如下：1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸，第一类尺寸A ： （4-12）2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸，第二类尺寸B （4-13）3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸，第三类尺寸C 工件尺寸为时 （4-14） 工件尺寸为时 （4-15）工件尺寸为时 （4-16）式中相应的凸模或凹模刃口尺寸 工件的最大极限尺寸 工件的最小极限尺寸 工件的基本尺寸 工件公差 工件偏差 系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。值在之间，与冲裁件的精度等级有关。表4-6 系数材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差 /mm0.160.170.35120.200.210.41240.240.250.4940.300.310.59 r/t=1 rmin/t=1/0.6=1.67时，取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即r凸=r=12、凹模圆角半径： 当板料厚度在0.52之间时，凹模圆角半径r凹=（36）t=1.6mm3、凸、凹模的间隙： 弯曲V形工件时，凸.凹模的间隙由调整压力机的闭合高度来控制，不必在设计和制造模具时确定间隙。 （2）弯曲凸凹模2 ：图4-11 弯曲凸凹模21、凸模圆角半径：弯曲件的相对圆角半径r/t=1,当（58） r/t=1 rmin/t=1/0.6=1.67时，取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即r凸=r=12、凹模圆角半径： 当板料厚度在0.52之间时，凹模圆角半径r凹=（36）t=1.6mm3、凸、凹模的间隙： 弯曲V形工件时，凸.凹模的间隙由调整压力机的闭合高度来控制，不必在设计和制造模具时确定间隙。 第七节 弹性元件的选用与计算卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式，对于板料较薄且平直度要求较高的冲裁件，宜采用弹性卸料装置。弹性卸料装置中的弹性元件，通常是弹簧和橡胶。初选弹性元件为弹簧，设计及校核如下：一、卸料弹簧的选用1、初定弹簧个数n=62、根据总卸料力和初选的弹簧个数n=6，计算出每个弹簧应有的预压力单个弹簧的预压力。 =Fx/6=1062.3N （4-21）3、根据预压力预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力4、计算弹簧在预压力作用下的预压缩量 =./ （4-22）式中 弹簧极限压缩量（mm） 弹簧极限工作负荷 （N） 弹簧预压力（N）5、校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即+ （4-23）h 总压缩量（mm）卸料板的工作行程（mm），一般可取=t+1，t为板料厚度凸模或凸凹模的刃磨量，一般可取=410mm选用如图4-22所示的弹性卸料装置，冲裁板厚为0.4mm，材料为Q235，冲裁卸料力为=8498.5N，单个弹簧的预压力=1062.3N按2估算弹簧的极限工作负荷： =2=2124.6N根据6表16-5查得，所选取弹簧参数如下： 弹簧中径D=22mm，钢丝直径d=4mm，=D+d=26mm，有效圈数n=6圈，弹自由高度H0=50mm,节距t=6.25mm，=2120N，且已知=1.4mm，=8mm计算弹簧预压缩量 =/= 1062.333/2120= 16.54mm校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即+=16.54+1.4+8=25.94mm =33mm因此，所选弹簧是合适的。二、顶件弹簧的计算：查得Q235的密度为，则制件的重量近似得m=0.1*85*5.8*7.9=3076.813(g)=3.076(kg)G=mg=3*9.8=29.4N该顶料装置对条料的弹顶力大于条料和浮生销的重力即可。故所选顶件弹簧均符合要求。第五章 模具结构确定第一节 初定模具结构 级进模可以实现制件上不同工序的同时加工，将板料沿模具的送料方向送进，由模具上面按一定顺序、相隔一定步距排列的凸、凹模闭合开启的作用下来生产制件。因此生产效率很高，减少了模具和设备的数量，便于实现冲压生产的自动化。模具结构一定要合理，不仅要保证生产的可靠性，而且要做到成本的经济性。模具总体来说要做到支撑牢固、导向精密、导料准确、定位精确和卸料可靠。级进模的结构多种多样，选择结构类型要综合分析产品的精度要求、产品的批量要求、产品工艺要求、原材料厚度要求、工厂的模具制造工艺水平等要求。模具整体结构设计 考虑到模具的设计原则，结合该工件的特点，采用弹性卸料组合和横向送料组合，其模具大致结构见图5-1：图5-1 模架简图1-下模座 2-下垫板 3-凹模板 4-脱料板 5凸模固定板 6-上垫板 7-上模座所选各板的尺寸具体数据如下表所示（单位：mm）由图5.1可知本套模具采用四导柱钢板模架，上模部分由上模座、垫板、凸模固定板、卸料板和各个凸模组成，下模部分由下模座、凹模固定板、垫板和各个凹模镶块组成表5-1 选取板的厚度上 模 座49025050上 垫 板 40013010 凸 模 固 定 板 40013036脱 料 板 40013015凹 模 板 40013036 下 垫 板 40013010 下 模 座 49025060第六章 模具主要零部件的结构设计第一节 凸模的设计从整个制造过程来看，模具有冲裁、弯曲凸模。各模设计如下：1、冲裁凸模：凸模长度L一般是根据模具的结构需要确定，通常留有修模余量，以及模具在闭合状态下卸料板至凸模固定板间留有安全距离，冲裁凸模长度L如图图6-1 凸模长度的确定用下列公式计算：L=h1+h2+h3+h+t （6-1）式中：L凸模长度（mm）；h1凸模固定板的厚度 （mm）；h2脱料垫板的厚度 （mm）；h3 脱料板的厚度 （mm）；t 材料厚度 （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。带入计算得L=36+30+15+1+3=85mm2、弯曲凸模：由于弯曲凸模的长度要根据弯曲高度而定，这里不做计算，具体尺寸见零件图。二、凸模的强度与刚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。校核圆凸模（图6-2）图6-2 直径为3的凸模1、压应力校核：校核公式为 （6-2）式中 d凸模最小直径 （mm） t冲压材料厚度 （mm） r冲压材料抗剪强度 （MPa） 冲压材料用压应力 (MPa)凸模材料选用Cr12MOV，其=15002100 MPa，取=1800 MPa将数据带入公式计算： 满足强度要求2、弯曲应力校核：校核公式为 （6-3）式中 L凸模允许的最大自由长度 （mm） d凸模最小直径 （mm） F冲裁力 （N）F= KLtb =1.33.1430.6350=2143.05N将数据带入公式计算： 满足要求校核圆凸模（图6-3）图6-3 直径为6凸模1、压应力校核：校核公式为 （6-2）式中 d凸模最小直径 （mm） t冲压材料厚度 （mm） r冲压材料抗剪强度 （MPa） 冲压材料用压应力 (MPa)凸模材料选用Cr12MOV，其=15002100 MPa，取=1800 MPa将数据带入公式计算： 满足强度要求2、弯曲应力校核：校核公式为 （6-3）式中 L凸模允许的最大自由长度 （mm） d凸模最小直径 （mm） F冲裁力 （N）F= KLtb =1.33.1460.6350=4286.1N将数据带入公式计算： 满足要求 第二节 弯曲的凸、凹模设计 图6-9 V形弯曲凸模1、凸模圆角半径：弯曲件的相对圆角半径r/t=1,当（58） r/t=1 rmin/t=1/0.6=1.67时，取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即r凸 =r=1mm2、凹模圆角半径： 当板料厚度在0.52之间时，凹模圆角半径r凹 =（36）t=1.6mm3、凸、凹模的间隙：由于该弯曲为V形弯曲，凸、凹模的间隙是通过调节压力机的闭合高度来控制的，故设计模具时不考虑计算第三节 压力机的选择一压力机的选择：选择的压力机为开式双柱可倾压力机JH23-40，该压力机的其他规格参数见表6-2表6-2 压力机参数公称压力/KN270滑块行程/mm65滑块行程次数/次mm55最大封闭高度/mm270封闭高度调节量/mm55滑块中心线至床身距离/mm200立柱距离/mm270工作台尺寸/mm前后470左右660工作台孔尺寸/mm前后200左右290直径260垫板尺寸/mm厚度50直径模柄尺寸/mm直径32深度60滑块底面尺寸/mm前后左右床身最大倾角二压力机的校核：1、压力机闭合高度的校核：冲裁模总体结构尺寸必须与所选用的压力及相适应，即冲模的平面尺寸应该适应于压力机垫板平面尺寸，冲模总体闭合高度必须与压力及闭合高度相适应，否则就不能保证正常的安装与工作。冲模的闭合高度是指模具在最低工作位置时，下模座底面与上模座顶面之间的距离。压力机的闭合高度是指滑块在下止点位置时，滑块下端面至压力机垫板面之间的距离。大多数压力机的连杆长度可以调节，即压力机的闭合高度可以调整。当连杆调至最短时，压力机闭合高度最大，陈为最大闭合高度Hmax；连杆调至最长时，压力机闭合高度最小，称为最小的闭合高度Hmin。冲模的闭合高度H介于于压力机的最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin之间，一般按下式选择： （66）通过前面章节的分析计算，可知模具的闭合高度为以下公式： +h8式中 H模具闭合高度，单位是mm； 上模座的高度，=50mm； 上垫板的高度，=10mm； 凸模固定板的高度，=36mm； 脱料板，=15mm； 凹模的厚度， =36mm； 下垫板的厚度， =10mm； 下