金属连接角级进模 插脚件金属冲压模具设计【含CAD图纸+文档】
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金属连接角级进模
插脚件金属冲压模具设计【含CAD图纸+文档】
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附 录冲压工序卡标 记产品名称冲压工艺规程卡制件名称年产量第 页产品图号GJM-00-00制件图号100万件共 页材料牌号及技术要求11Q325毛坯形状及尺寸下料板材15007501mm裁 成757501mm工序序号工序名称工具名称及图号设 备校验要 求备 注1冲孔冲侧刃级进模250KN压力机按草图校验2冲孔 级进模250KN压力机按草图校验 3 压凸级进模250KN压力机按草图校验4冲孔 级进模250KN压力机按草图校验5冲孔 级进模250KN压力机按草图校验6冲孔 级进模250KN压力机按草图校验 7 冲孔 级进模250KN压力机按草图校验8折弯 级进模250KN压力机按草图校验 9 折弯 级进模 250KN压力机按草图校验10折弯 级进模250KN压力机按草图校验 11 冲孔 级进模 250KN压力机按草图校验编制审核会签金逸标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期插脚件金属冲压模具设计 The Design of Pin pieces of metal stamping die design专 业： 模具制造及其自动化姓 名： 指 导 教 师： 申请学位级别： 论文提交日期： 学位授予单位： 摘 要插脚件是一种需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一部模具来改善它的加工情况。本课题设计为一插脚件的冷冲压模具设计，根据设计零件的材料、尺寸、生产要求等等，首先进行零件的工艺性分析，确定冲裁工艺方案及模具结构方案、进而通过工艺设计计算，确定排样的方案以及板料的切割，计算冲裁力、弯曲力、拉伸力，确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸及公差，初选压力机，设计并选取零部件，进行校核，绘制模具装配草图。其中在结构设计中，主导对凸模、凹模、凸模固定板、定位零件、模架、紧固件进行了设计，并且在结构设计的同时对部分零部件进行加工工艺分析，完成这篇毕业设计。关键词： 插脚件；冷冲压 ； 装配图； 工艺分析AbstractPin member is needed to mass production of parts. In order to improve the machining accuracy and efficiency, to design a mold to improve its processing conditions. This topic designed as a pin member of cold stamping die design, parts of the material according to the design, dimensions, manufacturing requirements, etc., for the first part of the process of analysis to determine the blanking process solutions and mold structure of the program, and then through the process design calculations, programs and determine nesting sheet metal cutting, punching calculation, bending, tensile strength, determined punching center, computer punch blade dimensions and tolerances, primaries press, and select components designed for school nuclear, mold assembly drawing sketches. Which in the structural design, the dominant right punch and die, punch fixed plate, positioning parts, mold, fasteners were designed, and in the structural design of components for processing on the part of both process analysis, the completion of this graduation.Key words: Pin field; cold stamping; assembly drawing; Process Analysis目 录第一章 概述1第一节 毕业设计的目的、内容和要求1第二节 设计任务2第二章 零件的工艺性分4第一节 冲裁的工艺性4第二节 弯曲的工艺性5第三章 零件的加工工艺方案7第一节 工艺方案的拟定7第二节 确定工艺方案8第四章 模具的工艺计算10第一节 毛坯尺寸的计算10第二节 提出并确定排样方案11第三节 排样的设计计算11第四节 冲裁力和弯曲力的计算14第五节 模具压力中心的计算17第六节 凸凹模刃口尺寸的计算19第五章 模具结构确定29第一节 初定模具结构29第六章 模具主要零部件的结构设计31第一节 凸模的设计31第二节 弯曲的凸、凹模设计34第三节 压力机的选择34第四节 定位零件的设计36第五节 卸料装置的设计36第六节 导向装置的设计37第七节 固定与联接零件的设计37第七章 模具材料的选择和加工39第一节 模具材料的选择39第二节 模具零件的加工40第八章 模具的装配与调试42第一节 模具装配的概述42第二节 模具零件的固定方法42第三节 冷冲模的装配42第四节 模具的试冲和调整44参考文献45致 谢46附 录47插插脚脚件件金金属属冲冲压压模模具具设设计计 The Design of Pin pieces of metal stamping die design专专 业：业： 模具制造及其自动化模具制造及其自动化姓姓 名：名： 指指 导导 教教 师：师： 申请学位级别：申请学位级别： 论文提交日期：论文提交日期： 学位授予单位：学位授予单位： 摘摘 要要插脚件是一种需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一部模具来改善它的加工情况。本课题设计为一插脚件的冷冲压模具设计，根据设计零件的材料、尺寸、生产要求等等，首先进行零件的工艺性分析，确定冲裁工艺方案及模具结构方案、进而通过工艺设计计算，确定排样的方案以及板料的切割，计算冲裁力、弯曲力、拉伸力，确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸及公差，初选压力机，设计并选取零部件，进行校核，绘制模具装配草图。其中在结构设计中，主导对凸模、凹模、凸模固定板、定位零件、模架、紧固件进行了设计，并且在结构设计的同时对部分零部件进行加工工艺分析，完成这篇毕业设计。关键词： 插脚件；冷冲压 ； 装配图； 工艺分析AbstractPin member is needed to mass production of parts. In order to improve the machining accuracy and efficiency, to design a mold to improve its processing conditions. This topic designed as a pin member of cold stamping die design, parts of the material according to the design, dimensions, manufacturing requirements, etc., for the first part of the process of analysis to determine the blanking process solutions and mold structure of the program, and then through the process design calculations, programs and determine nesting sheet metal cutting, punching calculation, bending, tensile strength, determined punching center, computer punch blade dimensions and tolerances, primaries press, and select components designed for school nuclear, mold assembly drawing sketches. Which in the structural design, the dominant right punch and die, punch fixed plate, positioning parts, mold, fasteners were designed, and in the structural design of components for processing on the part of both process analysis, the completion of this graduation.Key words: Pin field; cold stamping; assembly drawing; Process Analysis1目目 录录第一章第一章 概述概述.1第一节 毕业设计的目的、内容和要求.1第二节 设计任务.2第二章第二章 零件的工艺性分零件的工艺性分.4第一节 冲裁的工艺性.4第二节 弯曲的工艺性.5第三章第三章 零件的加工工艺方案零件的加工工艺方案.7第一节 工艺方案的拟定.7第二节 确定工艺方案.8第四章第四章 模具的工艺计算模具的工艺计算.10第一节 毛坯尺寸的计算.10第二节 提出并确定排样方案.11第三节 排样的设计计算.11第四节 冲裁力和弯曲力的计算.14第五节 模具压力中心的计算.17第六节 凸凹模刃口尺寸的计算.19第五章第五章 模具结构确定模具结构确定.29第一节 初定模具结构.29第六章第六章 模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计.312第一节 凸模的设计.31第二节 弯曲的凸、凹模设计.34第三节 压力机的选择.34第四节 定位零件的设计.36第五节 卸料装置的设计.36第六节 导向装置的设计.37第七节 固定与联接零件的设计.37第七章第七章 模具材料的选择和加工模具材料的选择和加工.39第一节 模具材料的选择.39第二节 模具零件的加工.40第八章第八章 模具的装配与调试模具的装配与调试.42第一节 模具装配的概述.42第二节 模具零件的固定方法.42第三节 冷冲模的装配.42第四节 模具的试冲和调整 .44参考文献参考文献.45致致 谢谢.46附附 录录.471第一章第一章 概述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） 。在现代产品生产中，由于模具的加工效率高、互换性能及好、并且原材料利用率高，所以得到广泛应用。模具是工业之母，模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。并且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。模具技术能促使一些新型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其模具本身价值的几十倍、甚至上百倍。当代我国非常重视模具工业的发展与模具技术的提高。一些国民经济的支柱产业，如机械、汽车、电子、建筑和石油化工，因其需要大量的模具，都要求模具行业的发展与之相适应，特别是电器、汽车、电机、通信产品、家电中 65%80%的零、部件都需要使用现代优良模具成形。虽然我国模具工业在过去几十年中取得了令人瞩目的发展成果，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就发达国家来说还是比较低；CAD/CAM/CAE 等计算机辅助技术的普及率不高；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、复杂、精密、和长寿命年限的模具必须依赖进口。 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：毕业课程设计是学生在完成大学本科 4 年课程之后，同时在完成毕业实习的基础上，对自身进行模具设计的综合训练，其目的有：1、总结并检查自身在校期间所学会的实践知识和全部理论，通过毕业课程设计巩固并完善自己的知识理论。2、培养自身理论与实际相结合和独立解决设计实际问题的能力。3、培养自身实事求是、严肃认真的科学态度，树立严谨、正确的设计思想。4、提高自身的课题深入调研、大量文献检索的能力。5、提高自身设计、计算和绘图的技能以及撰写技术文献的能力。6、提高自身在设计过程中发现问题并解决问题的能力。2二、毕业课程设计具体内容：插脚件冲压模具设计，插脚件属于小型金属制件，适宜采用多工位连续模生产，首先分析插脚件的工艺性，确定其工艺方案，插脚件主要的成形工艺为弯曲，分离的工艺有落料和冲孔，其中还有一步压凸。此外合理选择安排工步的前后顺序也是十分重要的，应当尽可能地避免后一步对于前一步造成影响。然后考虑模具框架，选择模具形式，确定模具结构，模具可为简单模，多工位级进模和复合模。若选择为多工位级进模，则应该合理选择送料和定距的方式。设计分为以下几个步骤：1、前期准备工作：包括对零件进行测绘，准备查阅的资料。2、对插脚件进行详细的工艺性分析，初选设备：包括制件的结构难易程度，制件的精度以及初次选择压力机。3、确定插脚件模具的结构方案，绘制 CAD 草图：并且综合考虑精度、制件大小批量等要求，确定插脚件模具形式，导正及导向方式等。4、完成相关的计算：根据 CAD 草图来计算并选择各个零部件。5、绘制正式图：加以修正 CAD 草图，绘制出 CAD 正式图。6、拆画 CAD 全部零件图，并完成总量为一张 A0 的手绘零件图。7、编撰毕设说明书并打印，完成毕业课程设计。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、大批量、材料 08F 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、表达准确无误。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，计算机出图两张。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，外文文献不得少于 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。39、填写零件制造工艺卡。第二节 设计任务一、设计题目 插脚件金属冲压模具设计 二、材料 08F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4第二章第二章 零件的工艺性分零件的工艺性分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：08F，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。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MPa/抗拉强度MPab/伸长率(%)10屈服点MPas/碳素结构钢08F已退火的22031028039032180（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，大批量生产,故对于该制件，精度为 IT12。（二）形状1.形状和尺寸 （1）制件的形状不规则，排样时废料较多。 （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=0.25mm。 （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，故冲孔尺寸满足冲裁要求。mm35. 1R5表 2-2 冲孔的最小尺寸自由凸模冲孔精密导向冲孔材料圆形矩形圆形矩形软钢及黄铜1.0t0.7t 0.35t0.3t 注：t 为材料厚度，单位为 mm。（1） 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 08F，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退火状态冷作、硬化状态弯曲线的位置材料垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维08F00.3t0.2t0.5t 注：t 为材料厚度，单位为 mm。 由表 2-3 可知 08F 钢最小弯曲半径为 r=0.5t=0.5mm，等于工件所需的最小弯曲半径 0.5mm，故满足要求。（二）弯曲件直边高度6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=2mm，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。7第三章第三章 零件的加工工艺方案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mm300通常情况下，尺寸一般在以mm200下、厚度在之间mm21 . 0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、小较差，仅适合于大较差，仅适合于中8批量生产及大型件的大量生产批量生产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，其次用拉深模拉深成形，然后用落料模进行弯曲前的落料，再用弯曲模进行三次弯曲，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，其次拉伸，然后冲裁，再弯曲，最后落料完成。第二节 确定工艺方案一、分析各个方案的优缺点：一、分析各个方案的优缺点：1、单工序模：先一步步冲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。 定位桥的工艺孔较小，冲裁时加工凸、凹模难度较大，并要同时进行两步不同基准面的弯曲，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9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。 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。10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 在纵向方向上，制件的外形有 4 处需要弯曲,其中内圆角半径为 0.5mm，在横向方向上，有一次 U 型弯曲，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/t0.40.50.60.70.81.0x0.240.250.260.280.30.32R=0.5mm 的中性层半径: t=1mm,R/t=0.5,查得 x=0.25则 =1+0.251=1.25mm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: （4-180/21021lllllL2）式中 中性层半径(mm) 弯曲角(度) L 毛坯展开长度(mm) 分别为 100 度、100 度、135 度、135 度，=1.25mm，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:25.92mm11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12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，选取搭边值a=5、a1=4。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： 图 4-2 排样图方案二： 图 4-3 排样图13 方案三： 图 4-4 排样图 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14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 1500750四、初定料条宽和步距： 料条宽： B=75mm 步距： A=29.2 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=1500/75=20 制件个数： n=750/29.2=25.68, 取整为 25 个； 材料利用率： =2025706.26/1500750=31.7%100BLkA第四节 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 （4-3）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；K 系数，一般取 K=1.3； 15 t 材料的厚度，单位为 mm； 其中 1）由于制件材料为 08F，根据冲压手册查得 b=220-310MPa，取 b=260 MPa 2）料厚 t=1.0mm 冲裁工序 一：侧刃冲裁，冲裁力为 F1 二：冲一个导正孔，冲裁力为 F2 三：冲两个特殊形状的孔，冲裁力为 F3 四：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为 F4 五：冲两个特殊形状的孔，冲裁力为 F5 六：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为 F6 七：冲长方形连接带，冲裁力为 F7 八：侧刃冲裁，冲裁力为 F8 根据冲裁公式 F=KLtb ，经计算得出（一）侧刃冲裁力 NF399101（二）导正销冲裁力 NF42472（三）两个异型孔冲裁力 NF638683（四）一个异型孔冲裁力 NF67604（五）两个异型孔冲裁力 NF545265（六）一个异形孔的冲裁力 NF67606（七）长方形连接带冲裁力 N64227F（八）侧刃冲裁力 NF399108 总的冲裁力 KNNFFFFFFFFF583.1821425838765432116二、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 FKFXX （4-4） 冲裁力(N)FXK 卸料力系数，由表 4-4 可得，取=0.05XK表 4-4 卸料力、推件力系数料厚 mmt /XKTK钢5 . 25 . 005. 004. 0055. 0KNFX1 . 71428530.05（二）推件力 FnKFTT （4-5）KT 推件力系数，由表 4-4 可得，055. 0TK 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）50 . 1/0 . 5n经计算得总得推件力： KNNFT21.39392101425830.0555三、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）17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； 已知 b =10mm , t =1mm , b=350MPa 第一步两个 V 型弯： F =（0.6kbt2b）/ ( r + t ) =（0.61.0101350）/(0.5+1) =1400N F1=2F=2800N 第二步一个 U 型弯： F2=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) =（0.71.3101350）/(0.5+1) =1633.33N 第三步一个 U 型弯： F3=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) =（0.71.03150）/(0.5+1) =490N 经计算得总的弯曲力 4923.3NF3 F2F1 F弯曲 四、拉伸力的计算：拉伸力理论计算很繁琐，而且计算结果与实际可能有较大的误差，故在生产中并不常见。在实际生产中广泛采用以下经验公式。 （4-8）11dKtFb F拉伸力，单位是 N； t毛坯厚度，单位是 mm； 系数，一般取 1.3；21kk、 b材料抗拉强度，单位是 MPa，b=350； 经计算得总的拉伸力： NF2748拉伸第五节 模具压力中心的计算18一、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： （4-9 )./().L(21n22110nnLLLxxLxLx） （4-)./().L(21n22110nnLLLyyLyLy10） 式中:各组成线段的长度L，各组成线段压力中心的 x，y 坐标1x1y二、确定压力中心1.按比例画出凹模排样图（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： nnnoLLLxLxLxLx 21221119 nnnoPPPyPyPyPy 212211（1）右侧侧刃 (292，74.2) L=1.51L (306.6，75) L=29.22L (321.2，74.25) L=1.53L (306.6，73.5) L=29.24L（二）冲孔 （318.2,39） L=12.521L（3）冲上侧纵向左右长方形 (234.6,56.5） L=26.571L (239.1，69.78) L=8.952L (243.55，56.5) L=26.573L (239.1，43.21) L=8.954L (253.7，56.5) L=26.575L (258.2，69.78) L=9.256L (262.65，56.5) L=26.577L (258.2，43.21) L=9.258L(4)冲上侧横向长方形 (219.35，69.8） L=101L (219.35，67.1) L=102L(五)冲下侧纵向左右长方形 (177.10，15.87） L=31.731L (181.12，35.22) L=8.042L (185.14，15.87) L=31.733L (181.12，3.50) L=8.044L (195.14，15.87) L=31.735L (199.72，35.22) L=9.166L (204.30，15.87) L=31.737L (199.72，3.50) L=9.168L(6)冲下侧横向长方形 (161，6.22） L=101L (161，3.5) L=102L(7)第一次弯曲 (131.75，24.84) L=101L (131.75，47.65) L=102L (131.75，34.84) L=103L (131.75，44.21) L=104L(8)第二次弯曲 (102.55，24.84) L=101L (102.55，47,65) L=102L(9)第三次弯曲 (68.45，51.56) L=31L20 (78.25，51.56) L=32L(10)冲连接带 (19.95，39.2) L=81L (39.15，39.2) L=82L(11)左侧侧刃 (29.2，0.75) L=1.51L (43.8，1.5) L=29.22L (58.4，0.75) L=1.53L (43.8，0) L=29.24L代入数据得： Xo=161mm Yo=38.5mm 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，取值：，060. 0040. 0maxminZZ，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08F21minZ maxZ1.00.0400.060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 ： （4-40maxi）（xAA12）2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸，第二类尺寸 B （4-04min)(xBBi13）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0C （4-8)5 . 0( CCi14） 工件尺寸为时0C （4-8)5 . 0( CCi15）工件尺寸为时 C （4-4 CCi16） 式中相应的凸模或凹模刃口尺寸iiiCBA、 工件的最大极限尺寸maxA 工件的最小极限尺寸minB 工件的基本尺寸C 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x实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。值在x之间，与冲裁件的精度等级有关。15 . 022表 4-6 系数x非圆形圆形10.750.50.750.5材料厚度t/mm工件公差 /mm10.160.170.3536. 0120.200.210.4142. 0240.240.250.4950. 040.300.310.5960. 00.3030. 0（一）侧刃的计算图 4-6 侧刃刃口尺寸图1、采用冲孔加工，基准模为凸模，图中细线部分为磨损图，该尺寸为变小尺寸。2、变小尺寸：由A=0.210,取 X=0.75，mm358.2921. 075. 02 .29凸A0052. 0由B=0.100,取 X=1， mm51. 111 . 05 . 1凸B0025. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm（二）直径为 4 的孔 图 4-7 冲孔刃口尺寸图1、采用冲孔加工，基准模为凸模，图中细线部分为磨损图，该尺寸为变小尺寸。2、变小尺寸： 由A=0.120，取 x=1，231 . 412. 014凸A0030. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm（三）异型凸模 1： 图 4-8 异型孔刃口尺寸图1、基准模为凸模，图中虚线部分为磨损图。2、变小尺寸：由A=0.210,取 X=0.750， mm458.2875. 021. 03 .28凸A00525. 0由B=0.150,取 X=1， mm91. 8115. 076. 8凸B00375. 0由C=0.100,取 X=1， mm51. 010. 015 . 0凸C0025. 0由D=0.150,取 X=1， mm40. 915. 0125. 9凸D00375. 0 变大尺寸：由E=0.100,取 X=1， mm1 . 3100. 013凸E025. 00不变尺寸：由F=0.100，24 0125. 085. 01 . 081) 1 . 05 . 08 . 0(凸F由G=0.180 , 0225. 066.1318. 081)18. 05 . 057.13(凸F由H=0.180， 0225. 081.1018. 081)18. 05 . 072.10(凸F 3、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm （四）异型凸模 2：图 4-9 异型孔刃口尺寸图1、基准模为凸模，图中虚线部分为磨损图。2、变小尺寸:由A=0.150,取 X=1， mm15.10150. 0110凸A00375. 0由B=0.100,取 X=1， mm73. 110. 0172. 1凸B0025. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm（五）异型凸模 3：25图 4-10 异型孔刃口尺寸图1、基准模为凸模，图中细线部分为磨损图。2、变小尺寸:由A=0.250 取 X=0.75， mm917.3125. 075. 073.31凸A00625. 0由B=0.150,取 X=1， mm19. 8150. 0104. 8凸B00375. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm（六）异型凸模 4： 图 4-11 异型孔刃口尺寸图1、基准模为凸模，图中细线部分为磨损图。2、变小尺寸:由A=0.100 取 X=1，26 mm83. 21 . 0173. 2凸A0025. 0由B=0.150,取 X=1， mm15.10150. 0110凸B00375. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm（七）异型凸模 5： 图 4-11 异型孔刃口尺寸图1、基准模为凸模，图中细线部分为磨损图。2、变小尺寸:由A=0.210 取 X=0.75， mm357.1921. 075. 02 .19凸A00525. 0由B=0.120,取 X=1， mm12. 8120. 018凸B003. 03、凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，其间隙值为 0.100mm三、弯曲凸、凹模的计算：（一）折弯凸凹模 1：图 4-11 弯曲凸凹模 11、凸模圆角半径：弯曲件的相对圆角半径 r/t=0.5,取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即 27=R=0.5凸R2、凹模圆角半径： 当板料厚度在 0.52 之间时，凹模圆角半径=（36）t=3.0mm凹R3、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。 （二）弯曲凸凹模 2 ：图 4-12 弯曲凸凹模 21、凸模圆角半径：弯曲件的相对圆角半径 r/t=0.5,取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即 =R=1凸R2、凹模圆角半径： 当板料厚度在 0.52 之间时，凹模圆角半径=（36）t=3mm凹R3、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。 （三）弯曲凸凹模 3 ：图 4-13 弯曲凸凹模 21、凸模圆角半径：28弯曲件的相对圆角半径 r/t=0.5,取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即 =R=0.5凸R2、凹模圆角半径： 当板料厚度在 0.52 之间时，凹模圆角半径=（36）t=3mm凹R3、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。初选弹性元件为橡胶，设计及校核如下：1、卸料橡胶的选用 橡胶允许承受的负荷较大，安装调试方便灵活，是冲裁模具中常用的弹 性元件。1、初定橡胶个数 n=4，材料为聚氨酯。2、根据总卸料力和初选的橡胶个数 n=4，计算出每个橡胶横截面及。 XF （4-PFA/21） 式中 F橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力 P橡胶所产生的单位面积压力，与压缩量有关 A橡胶横截面积根据上式得出面积后，经计算得出其半径为： mm20D3、求橡胶的高度尺寸 为了使橡胶不因多次反复压缩而损害其弹性，其极限压缩量jh （4-22） 式中 H橡胶自由状态下的高度（mm） ； 橡胶极限压缩率。对于聚氨酯橡胶，可取。j35%j 橡胶预压缩量： （4-Hyyh2923） 式中橡胶预压缩率。 y上两式相减得橡胶高度 H 的计算高度： （4-yjyjhhH24） 取=25%，=12.5%，=5mm，=10mm，计算得出橡胶高度：jyyhjhmm40%5 .12-%255-10-yjyjhhH mm1040%25hjj Hmm540%5 .12hyyH 橡胶高度为 40mm，预压缩量为 5mm，极限压缩量为 10mm。30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 由图 5-1 可知本套模具采用后侧导柱滑动模架，上模部分由上模座、凸模垫板、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、垫板和下模座组成。31表 5-1 选取各板的厚度上 模 座40025055上 垫 板 40025010 凸 模 固 定 板 40025040卸 料 板 40025020凹 模 板 40025040 下 垫 板 40025010 下 模 座 40025070 32 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橡胶压缩后的厚度 （mm） ；h3卸料板的厚度 （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33（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。带入公式计算得L=91mm2、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 2.7 压凸凸模1、压应力校核：校核公式为 （6-2） trd4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： 78. 01800350147 . 2 满足强度要求2、弯曲应力校核：34 校核公式为 （6-3）FdL2270 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） 将数据带入公式计算： 54.5727487 . 27 . 22702 .51 满足要求校核圆凸模（图 6-2）图 6-2 直径为 4 的凸模1、压应力校核： 校核公式为 trd4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： 78. 018003500 . 144满足强度要求2、弯曲应力校核： 校核公式为 FdL2270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）35将数据带入公式计算： 23.913247442700 .51 满足弯曲要求 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=0.5,取凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，即 =R=0.5mm。凸R2、凹模圆角半径： 当板料厚度在 0.52 之间时，凹模圆角半径 =（36）t=3mm凹R3、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压力机，该压力机的其他规格参数见表 6-2表 6-2 开式压力机基本参数公称压力/（10KN）25滑块行程（调节行程/mm)8010标准行程次数/次min100最大闭合高度/mm250活动台最低位置360封闭高度调节量/mm活动台最高位置180 滑块中心线至床身距离/mm190立柱间距离（不小于）/mm260前后300工作台尺寸/mm左右56036二压力机的校核：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）10HH5Hminmax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： 987654321hhhhhhhhhH式中 H模具闭合高度，单位是 mm； 上模座的高度， =55mm；1h1h 上垫板的高度， =10mm；2h2h 凸模固定板的高度， =40mm；3h3h 卸料板的高度， =19mm；4h4h 凹模的厚度， =40mm；5h5h 下垫板的厚度， =10mm；6h6h 下模座的厚度， =70mm；7h7h 制件的厚度， =1mm；8h8h 橡胶压缩后高度， =30mm；9h9h前后130左右260工作台孔尺寸/mm直径180直径50模柄尺寸/mm深度7037则 该模具总高 H=275mm,小于 360mm,所以压力机符合要求mm275H 2、压力机的公称压力的校核：压力机的公称压力 250KN，该模具需要总力 F=189.6,所选压力机的公KN称压力须大于 F=(1.11.3)F=250,故压力机的公称KN52.2276 .1892 . 1KN压力满足要求。3、压力机工作台尺寸的校核：工作台尺寸：左右 560mm，前后 300mm模具左右最大尺寸：左右 500mm，前后 250mm故压力机工作台尺寸满足要求。第四节 定位零件的设计定位装置的作用是限定毛坯（条料或块料）松紧步距和送入冲模的毛坯有正确的位置，以保证冲出合格的工件。根据不同的毛坯和模具结构，必须采用各种形式的定位装置，下面分别对本次设计中使用的定位装置进行说明。模具的定位零件主要有：导料板，导正销和侧刃。侧刃：侧刃是以切去条料旁侧少量材料来限定送料进距的，侧刃断面的长度等于距，侧刃前后导尺两侧之间的距离不等，所以只有用侧刃切去长度等于步距的料边后，条料才有可能向前送进一个步距。本模具中，侧刃有冲制件外轮廓的作用，其固定方法同凸模的固定方法一样，采用台阶式固定。结构中设置两个侧刃，以保证料条的定位，提高送料精度。同时，因为结构中还采用了导正销，所以侧刃起预定位的作用，其冲切长度为L=C+（0.040.12）mm 00.02)-01. 0(（6-7） 式中 C送进步距，单位为 mm。本结构中: L= C+（0.040.12）mm=（29.2+0.05）mm=29.25mm001. 0001. 0001. 0第五节 卸料装置的设计弹性卸料装置：38卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。刚性卸料板用螺钉和销钉固定在下模上，能承受的卸料力比较大，常用于厚板冲压件的卸料。其卸料可靠，安全，但是操作起来不是本方便，生产效率比较低；弹性卸料装置卸料力较小，但可在冲裁时将板料压平，可以防止冲裁件翘曲，一般用于板料厚度 t1.5mm 的冲裁从凸模（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。卸料板的外形尺寸选择与凹模板的外形尺寸相同，即：LB=400mm250mm，而卸料板的厚度为满足强度要求，选得卸料板的厚度 H=19mm。其弹性元件为聚氨酯橡胶，橡胶的具体设计见弹性元件的设计计算。第六节 导向装置的设计模架的导柱、导套：对生产批量大，要求模具寿命高，工件精度比较高的冲压模具，一般采用导柱和导套来保证上下模的精确导向。导柱、导套的结构形式有滑动和滚动两种。由于制件要求的精度一般，因此选取滑动配合的导柱导套。滑动式导柱导套：滑动导柱，导套都是圆柱形的，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广的导向装置。导柱的直径一般在 1660mm 之间，长度在 90320mm 之间。按标准选用时，长度应该保证上模座在最低位置的时候（闭合状态） ，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于 3mm,最好应保持在 1015mm 之间，而下模座底面与导柱地面的距离在 23mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导套的长度必须保证在冲压的时候导柱一定要进入导套 10mm 以上。导柱与导套之间采用间隙配合，根据冲压工序性质，冲压件的精度及材料的厚度等的不同，其配合间隙有稍微有所不同。例如，对于冲裁模具，导柱和导套的配合可根据凸凹模间隙选择。凸凹模间隙小于 0.3mm 的时候，采用H6/h5 配合；大于 0.3mm 的时候，采用 H7/h6 配合。导柱导套有国家标准，本模具采用标准件：导柱：导柱 A45h5260；（GB /T 2861.1-90）导套：导套 A45H612548；（GB/T 2861.6-90）第七节 固定与联接零件的设计固定与联接零件是用来将凸、凹模固定在上、下摸座上和将上、下模座固39定在压力机的工作台上，主要的固定与联接零件有：模柄、模座和固定板以及垫板、螺钉和销钉。一模架与模座上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的整体和传递冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度，上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。模架是模具的主体结构。冷冲模的主要零件都要通过螺钉、销钉等连接到模架上，以构成一副完整的冲模。模架在起连接作用的同时，还用于保证凸模和凹模具有正确的位置，即起导向作用。模架的结构形式，按导柱在模座上的固定位置不同，有对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四导柱模架。设计时，矩形模座的外径应比凹模直径大 40-70mm，宽度取与凹模相同的尺寸。下模座轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大 40-50mm，模座厚度通常取为凹模厚度的 1-1.5 倍。选用后侧窄行上下模座：上模座选用 LBH=mm55250400下模座选用 LBH= mm70250400材料一般选用铸铁或铸钢（本次设计采用 HT200）二、凸模固定板将凸模、凸凹模或镶块凸模、导正销等按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座上的板件称为凸模固定板。1、结构及尺寸：该冲模中有凸模固定板，其外形尺寸与凹模板一致，其厚度应取为凸模长度的 40%左右，H=40mm。故整体外形尺寸为 LBH=mm，孔的尺寸和轮廓应与相应的整体凸模及镶块凸模、导正销一40250400致，凸模与固定板选用 H7/m6 配合，压入固定后应将底面与固定板一起磨平。2、材料：通常选用 T10A 制造，压装配合面的表面粗糙度值达 Ra1.6-0.8m。 三、垫板垫板置于模座和固定板之间，分散凸模传递的压力，选用矩形垫板，由于整个模具较大，冲裁力也较大，垫板的厚度 h=10mm，其外形尺寸和轮廓应与凸模固定板相同，故整体外形尺寸为 LBH=mm，材料选用 4510250400钢，热处理硬度 58-62HRC，为便于模具装配，垫板上的销孔通孔可以比销钉直径大 0.5-1.0mm。四、螺钉和销钉：螺钉和销钉的作用是对模具板件的固定和定位，通常两者选用相同的直径，螺钉选用内六角螺钉，采用销钉定位时销钉孔应同时钻、绞。销钉与孔的配合采用 H7/m6 的过渡配合。根据以上的叙述，上模座和凸模固定板、垫板的联接用 6 个螺钉和 2 个销钉，1两个销钉成对角布置。而下模座和凹模板、导板、下模垫板的联接用 6 个螺钉和 2 个销钉。41第七章第七章 模具材料的选择和加工模具材料的选择和加工第一节 模具材料的选择 一、选取模具材料的一般原则在冷冲压模具中，使用了各种金属和非金属材料，在金属材料中，有各种的品种和牌号的钢、铜、铝、镁、钛、及其他合金，也有一些贵重金属等。设计模具时，合力选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。模具的工作零件-凸凹模材料的选取尤为重要和慎重，在选取材料是应综合考虑以下几点：1、生产批量：当冲压件的生产批量很大时，凸凹模的材料应选取质量高、耐磨型好的模具钢。对于模具的其他工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料要求也相应的提高。在批量不大时，应考虑减低成本， ，可适当放宽对材料性能的要求。2、被冲压件材料的性能、工序性质和凸凹模的工作条件：当被冲压件材料较硬或变形抗力较大时，末句凸凹模应选取耐磨性好、强度高的材料，对于凸凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够强度、硬度、韧性、耐磨性等综合性能比较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。3、材料性能：应考虑模具材料的冷热加工性能和工厂现有条件。4、生产和使用情况：应考虑我国模具钢的生产和使用情况。总之，末句材料的选取适宜十分复杂的问题，在保证冲压工艺要求的前提下，尽量做到节约，作为我们选取模具材料的总原则。二、模具零件材料的选取和热处理要求根据以上的总原则和制件的材料及工艺性，所设计模具材料和热处理如下表表 7-1 模具材料的选用及热处理零件名称材料牌号热处理硬度 HRC冲裁模凸模Cr12MoV淬火5862弯曲模凸模Cr12MoV淬火5862拉伸模凸模Cr12MoV淬火5862上模座、 下模座HT200导套滑动式20 钢渗碳深为 0.5-0.8mm淬火586242导柱20 钢渗碳深为 0.50.8mm淬火6064凸模固定板T10A淬火5862卸料板、浮动导料板、浮頂柱、凹模垫板、凸模垫板45 钢45 钢4348侧刃T10A淬火5862橡胶聚氨酯第二节 模具零件的加工一、凹模的机构特点和技术要求凸凹模是冲裁模具的主要工作零件，在冲裁时坯料对凸模和凹模的刃口产生很大的侧压力导致凸凹模都与制件或废料发生了摩擦和磨损。模具刃口越锋利冲裁件断面质量越好。因此凸凹模的加工制造应注意以下五点要求： 结构合理；高的尺寸精度、行位精度、表面质量；足够的强度与精度；良好的耐磨性；一定的疲劳强度。二、凹模的加工要求 表 7-2 加工要求项目加工要求尺寸精度达到图样要求，凸凹模间隙合理均匀表面形状凸、凹模侧壁要求平行或稍有斜度，大端应位于工作部分，决不允许有反斜度位置精度圆形凸模的工作部分对固定部分的同轴度误差小于工作部分公差的一半。凸模端面应与中心线垂直，凹模孔与固定板安装孔、卸料板孔孔位应一致，各步步距应等于侧刃的长度表面粗糙度刃口部分的表面粗糙度为 Ra 为 0.4m，固定部分的表面粗糙度 Ra 为 0.8m，其余为 6.3m，刃口要求锋利硬度凹模工作部分硬度为 6064HRC，凸模工作部分硬度为5862HRC，对于铆接的凸模，从工作部分到固定部分硬度逐渐降低，但最低不小于 3840HRC43三、冲裁模凸模的制造工艺过程由于冲裁件轮廓的形状种类复杂，相应的凸模刃口轮廓形状种类也很多。不同人口轮廓形状的凸模加工的方法也不同，因此对于圆形凸模，其加工方法比较简单，在车床上车削帮料，并留磨削余量，热处理后在外圆磨床上精磨，工作部分经过抛光、刃磨后即可使用。对非圆形凸模的加工，采用电火花线切割加工。因为采用电火花线切割加工时采用自动化的编程软件，不仅大大简化了加工过程，提高了自动化程度，缩短了制模周期，降低了成本而且提高了模具质量。在电火花线切割加工之后用钳工研磨凸模工作部分，使工作表面粗糙度降低。四、冲裁模凹模的制造工艺过程凹模型孔的加工方法不仅与其形状有关，而且与型孔的数量有关，下面分别介绍圆孔和非圆形孔的加工。凹模型孔中圆孔的加工，从制件图可以看出来凹模中有很多的孔需要加工，可以利用坐标法在普通钻床上、铣床上加工出位置精度较高的系列型孔。凹模中非圆形孔的加工 非圆形的加工工艺比较复杂，其中心的废料首先要去处然后进行精加工，精加工方法有锉削、压印锉修、电火花线切割和电火花加工。根据冲裁凸凹模的形状可知，采用电火花线切割加工是一种比较好的加工方法。因为线切割加工可在热处理之后进行，型孔的加工精度高、质量好。线切割后需要钳工研磨型孔，以保证凸凹模的间隙均匀。在线切割之前，要对凹模毛坯进行预加工，选择电火花机床，凹模厚度和水平尺寸必须在机床的加工范围内，选择合理的工艺参数，还要安排好凹模的加工工艺路线，做好切割前的准备工作等。44第八章 模具的装配与调试第一节 模具装配的概述模具装配是模具制造过程的最后阶段，装配质量的好坏将影响模具的精度、寿命和个部分的功能。要制造一幅合格的模具除了保证零件的加工精度以外还要做好装配工作， 。因此模具装配是模具制造中的重要环节。一、模具装配的内容模具装配过程是按照模具技术要求和各零件间的相互关系，将合格的零件按一定的顺序连接固定为组件、部件，直至装配成合格的模具。它可以分成主件装配和总装配。模具装配的内容有：选择装配基准、组件装配、调整、修配、总装、研磨抛光、检验和试冲等环节，通过装配达到模具的各项指标和技术要求第二节 模具零件的固定方法模具零件的固定方法有许多种，根据本制件的模具特点，其固定方法有以下几种：1、紧固件法：主要通过定位销和螺钉将零件固定起来。螺钉拟选用内六角为宜，拧入被连接件的深度：铸铁为 2d;钢为 1.5d（d 为螺钉工作直径） 。连接件的销钉孔应同时钻、铰。销钉与孔采用 H7/m6 过渡配合，孔壁的表面粗糙度值应达到 Ra1.6 微米。销钉压入连接件与被连接件的深度分别不小于 1.5d 与 2d （d 为销钉孔直径）2、压入法：它的特点是：连接牢固可靠，对配合孔的精度要求较高，利用凸模的台阶结构限制轴向移动，压入后将凸模尾端磨平。对于有台阶的凸模都采用这种方法。3、铆接法：它主要适用于冲裁板厚 t冲裁凸模和其他轴向拔力不是mm2很大的零件。凸模和型孔配合部分保持 0.010.03mm 的过盈量，凸模铆接端硬度以内。固定板型孔铆接端倒角 C0.5C1。HLC30第三节 冷冲模的装配模具的装配质量既与零件质量有关，也与装配工艺有关，而装配中心环节就是保证凸凹模间隙均匀一致。为此，一般要遵循以下几点：451、选择装配基准件：选择基准件的原则是按照模具主要零件加工的依赖关系来确定。可做基准件的主要有凸模、凹模、导向板及固定板等。2、组件装配：是指模具在总装前，前两个以上的零件按照规定的技术要求连成一个组件的装配工作。如模架的组装，凸模和凹模与固定板的组装，卸料与推件机构的各零件的组装等。3、总体装配：总体装配是将零件和组件结合成一幅完整的模具过程。在总装前，应选好装配基准件和安排好上、下模的装配顺序，然后以基准件为准，按工艺顺序庄相应的零件。4、调整凸、凹模间隙：在装配模具时，必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性。间隙调整合格后，才能固紧螺钉并打入销钉。5、检验、调试：模具装配完毕后，必须保证装配精度，满足规定的各项技术要求，并要按照模具的验收技术条件，检验模具各部分的功能。一、组件装配1、装模柄：装配前要检查模柄和上模座配合部位的尺寸精度和表面粗糙度，并检查模座安装面与平面的垂直度精度。装配时，将上模座放平，在压力机上将模柄慢慢压入模座，要边压边检查模柄的垂直
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