毕业设计（论文）-电阻支架的冲压工艺及模具设计.docx

西南科技大学课程设计说明书 电阻支架的冲压工艺及模具设计摘要：在当今科技的迅猛发展的情形下，模具在生产制造过程中应用得越来越广，人们对模具的使用也越来越重视，从而它被大量运用到生产制造中来。模具技术的问世让工人的劳动强度降低，工作效率得到提高。因此它是一项具有重要的科技发明，具有重大的经济价值和利用发展空间。本论文着重围绕了落料模具和弯曲卷圆复合模的设计来编写。文中粗略地介绍了冲模的发展状态和市场状况。重点对电阻支架进行了工艺分析并确定了工艺方案。根据冲模设计的主要步骤，着重对落料模和弯曲卷圆复合模这两套模具的主要零部件进行了相关计算与设计。如：凸凹模、凹模、凸模、凹模固定板、凸模模固定板、卷圆机构、垫板、卸料板等。结合标准件的选用标准，选用了模架、模柄、导柱导套、内六角螺钉等标准件及冲压设备。此外，落料模使用导料销和挡料销来定位工件，凸模固定板与落料凸模之间采用过盈配合，固定板与上模直接内六角螺栓连接，而落料凹模则采用直接与下模座连接；复合模具用了伸缩顶针来定位工件。在压力机的一个行程内先完成V形弯曲工序，随着压力机行程下降，滑块推动斜楔滑块完成卷圆工序。本套复合模具生产效率高，一模成形2个工件。以上模具结构设计足可以满足冲压产品的批量生产和精度要求及确保模具的正常稳定工作。关键字：落料模具；弯曲卷圆复合模；凸凹模；伸缩顶针；卷圆机构 西南科技大学课程设计说明书 Bracket of the resistance of the stamping technology and die design based on 3d softwareAbstract：The rapid development of science and technology in todays circumstances, mold more and more applied in the manufacturing process, people are increasingly attention to the mold, so that it is applied to a large number of manufacturing.The advent of mold technology can reduce the labor intensity, and improve efficiency. So it is an important technological inventions, it has significant economic value and use of space for development.This thesis is focused around the blanking dies and bending rolling compound die s design. This paper introduces dies state of development and market conditions. It was focusing on process analysis of Resistance stents and determining the process plan. According to the main steps of die design, it mainly introduce the components of molds for the relevant calculation and design.Such as: punch, die, punch and die mounting plate, punch mold fixing plate, rolling bodies, plate, stripper plate and so on.Combined with standard parts selection criteria, we used the standard mold, die handle, guide pins and bushings, hex screws and other standard parts and stamping equipment.In addition, blanking die used the guide pins and stop pin to fix the workpiece, the convex mold fixing plate and blanking punch are fixed with an interference, the fixed plate and the upper die directly connected in hex bolts, while blanking die is directly connected with the lower die. Composite molds is located with the retractable thimble , V-shaped bending process is completed in the press, with the press trip is down，The slider pushed wedge slide to complete rolling process.The set of composite mold production efficiency is high, a mold formed two parts. Mold design can satisfy the production of stamping products and precision requirement and ensure working is normal and stable. Key words: Blanking dies, bending rolling compound die, punch-die, retractable thimble, rolling bodies 西南科技大学课程设计说明书 目 录第1章 前 言1第2章 设计任务与分析22.1 设计任务22.2 零件工艺性分析22.3 工艺方案的确定3第3章 零件工艺计算53.1毛坯尺寸计算53.1.1 V形弯曲部分的尺寸53.1.2 铰链弯曲部分的尺寸53.2毛坯排样设计53.1.1 毛坯排样图63.2.2 确定搭边值63.2.3 确定进距63.2.4 确定条料宽度63.2.5 确定材料的利用率7第4章 落料模具工艺计算84.1 落料力的计算84.2 卸料力的计算84.3 推件力的计算94.4 压力机总力的计算94.5 压力中心的确定94.6 冲压设备类型的选择104.7 冲压设备规格的确定10第5章 落料模具的设计115.1 模具的总体设计115.1.1 模具类型的选择115.1.2 定位方式的选择115.1.3 卸料方式的选择115.1.4 出件方式125.1.5 确定送料方式125.1.6 导向方式的选择125.2 工作零件刃口尺寸计算135.2.1 冲压间隙分析135.2.2 落料模具工作零件刃口尺寸计算145.3 卸料装置中弹性元件的计算155.3.1 卸料板的设计155.3.2 弹性元件设计165.4 主要零部件设计175.4.1 落料凸模175.4.2 落料凹模195.4.3 卸料板的设计205.4.4 垫板设计205.4.5 固定板设计215.4.6 模架的选用215.4.7 定位元件的选用245.4.8 模柄的选用25第6章复合模具工艺计算266.1 自由弯曲力的计算266.1.1 V形弯曲266.1.2 铰链部分弯曲276.2 校正弯曲的弯曲力276.3 顶件力或压料力的计算286.4 压力机总力的计算286.5 压力中心的确定286.6 冲压设备类型的选择286.7 冲压设备规格的确定29第7章 复合模具的设计307.1模具的总体设计307.1.1 弯曲卷圆复合模的方案307.1.2 定位方式的选择307.1.3 确定送料方式307.1.4 导向方式的选择307.2 弯曲卷圆复合模工作零件机构参数的确定307.2.1 工件弯曲回弹的分析307.2.2 确定弯曲凸凹模的圆角半径317.2.3 确定弯曲凹模工作部分的深度327.2.4 确定卷圆凸模和凹模的尺寸327.2.5 斜楔机构的运动学、力学计算327.3 主要零部件设计337.3.1 弯曲凸凹模1337.3.2 弯曲凸凹模2347.3.3 卷圆楔块设计347.3.4 凸模固定板设计367.3.5 模架的选用367.3.6 其它标准零件的选用377.4复合模弯曲工序安排38结 论63致 谢64参考文献65西南科技大学课程设计说明书第1章 前 言本次毕业设计课题，对于我来说是一次全新的挑战。虽然我们机械专业对冲压模具知识有一些基本的了解，但是毕竟没有系统地学习过模具设计。本课题给我提供了一次全面地学习冲压模具设计的好机会，让我更加深刻地了解和初步掌握模具设计的新知识。通过本次毕业设计，我把大学所学习的理论知识与实践相结合，融会贯通。为即将走向工作岗位打下扎实的基础。在模具设计中运用三维软件对实体进行造型和模具装配，这样更加深了自己对三维软件的运用和理解。早在远古时代，我国就有了冲压模具，它被用来制造青铜宝剑、钱币等物品，这足以证明了我国古代在冲压成型和模具设计方面就已经取得了很大的成就。一、冲压模具市场情况43从2011年模具进出口数据分析可得，我国模具进出口总额为大约为350亿元，比上年度增长了23.06%。其中进口总额大约为150亿元，比上年度增加了8.37%；出口总额大约为200亿元，比上年度增加了36.87%。从模具的种类来看，我国进出口最高的仍是塑料橡胶模具，分别占进出口总额的54.30%和66.72%；其次是冲压模具，分别占进出口总额的40.33%和25.12%。从进口货源地来看，我国主要向日本、韩国、德国、台湾、美国和加拿大等国家进口模具，分别占进口总额的34.51%、18.94%、10.05%、9.05%、3.78%、3.70%。由此可见，我国中、低档模具已处于供过于求的状态，而以精密的、大型的、复杂的、寿命长的模具为主且具有高新技术的模具自我生产能力较低，有一大部分高科技模具需要进口来满足工业生产。二、模具设计与制造能力状况在国家正确的产业政策指导下，经过多年的努力和奋斗，目前我国冲压模具的设计与制造能力已达到了较高水平。其中包括信息工程和虚拟技术等许多先进设计方法和制造技术在许多模具生产企业得到应用。虽然如此，但是我国的模具设计制造能力和市场需求与国际先进水平相比仍有很大的差距。这些问题主要表现在高档汽车和大、中型汽车覆盖件模具及高精度冲压模具方面。无论是在设计还是在加工工艺和制造能力方面都存在较大的差距。这标志着冲模技术的先进水平多工位级进模、多功能复合模具和大、中型汽车覆盖件模具及与光、信、电产业、医疗器械等高精密零件配套的精密模具将作为我国重点发展的精密模具品种。第2章 设计任务与分析2.1 设计任务生产批量：大批量，年产量50万件材料：08钢 材料厚度：2mm制件精度：IT14图2-1 制件的二维图 图2-2 制件的三维图2.2零件工艺性分析冲裁件的工艺性，即冲裁件对冲压工艺的适应能力。通常包括冲裁件的结构形状、尺寸大小、工件精度等在冲压过程中的难易程度。好的冲裁工艺性能能保证用料少、工序少、产品质量好且效率高、模具结构简单且寿命长等要求。该课题给定的电阻支架形状简单，尺寸较小且没有形状位置公差要求，经分析有落料、预弯、弯曲和卷圆四道工序，且大批量生产，属于普通冲压件。但应注意几点：（1）电阻支架的材料为08号钢，是一种极软的碳素钢，强度和硬度都很低，而韧性和塑性极高，具有良好的冲裁、拉深、弯曲等冷加工性能，适合冲裁。（2）本制件需要落料、预弯、弯曲和卷圆四个工序。（3）大批量生产时应注重冲模材料和模具结构的选择与设计，能够保证模具具有较长的使用寿命。（4）制件的精度要求全部为自由公差，可看作IT14级，普通冲裁完全能达到要求。2.3 工艺方案的确定本制件所需的基本工序为落料、预弯、弯曲、卷圆，所以可以选取的方案如下： 方案1：落料、预弯、卷圆和弯曲单工序模。 方案2：落料单工序模，预弯（可省），弯曲和卷圆组成复合模具。方案3：落料、预弯、弯曲和卷边采用级进模。方案1：落料、预弯、卷圆和弯曲单工序模优点：单工序模设计简单，模具结构容易制造且制造周期短，尺寸较小，重量较轻，所需成本较少，操作、维修方便，通用性好，对工人的技术要求不高。 缺点：生产效率不高，工人的劳动强度大；所需模具和冲压设备多，在压力机的单个行程内仅能对一个工序进行加工，造成资源的不合理利用；冲压件的累计误差大，精度较低；模具的寿命低，操作不够安全可靠。方案2：落料单工序模，预弯（可省），弯曲和卷圆组成复合模具优点：复合模在压力机一个行程内可完成2道个工序，生产效率比单工序模高。冲裁件的累计误差小，精度也较高。有可靠的定位，不易受送料误差影响，内外形相对位置能够保持一致，冲裁件表面平整光滑，劳动强度较低。缺点：难以实现操作智能化；制件和废料的出料方式复杂，制件不能自动漏下，需要施加压力才能方便落料；可实现部分机械化操作，但是通用性较差；模具结构较复杂，制造较困难，成本较高；主要用于大批量生产。方案3： 落料、预弯、弯曲和卷边采用级进模优点：在压力机的一次行程内，多工位级进模能够完成多道工序（包括本制件的落料、预弯、弯曲、卷圆工序）。因此生产效率高；容易实现自动化和机械化操作。适于高速压力机生产；操作安全可靠；工人的劳动量少；模具强度高；使用寿命较长。缺点：模具结构复杂；设计难度大，制造精度高；调试、维修困难；价格昂贵；对压力机的运动精度和刚度及抗震性等要求高，对冲压的板料要求高，通用性差，仅适用于中小型零件的大批量生产。综合考虑制件的生产批量和精度要求及经济性，方案二既能保证加工精度，成本又低，效率又高。故选择方案二。第3章 零件工艺计算3.1毛坯尺寸计算3.1.1 V形弯曲部分的尺寸根据有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度加上圆弧部分长度的总和。 （3-1）经计算，根据中性层位移系数可得：又因为，所以位移系数可适当取得大一点。取。由公式（3-1）得：3.1.2铰链弯曲部分的尺寸根据中性层位移系数可得：由公式（3-1）得：因此毛坯尺寸总长3.2毛坯排样设计冲裁件在条料上的布置方法称为排样，排样的原则为：（1）有利于提高材料利用率；（2）有利于让工人操作更方便、安全，能够减轻工人劳动强度；条料在冲压过程中转动次数要少，在材料利用率相近或相同的情况下，应尽量选择宽条料、小进距的排样方法。它还可减少板料剪裁次数，节省剪裁备料时间；（3）让模具的结构更加简单，经济性更好；（4）设计排样应保证冲压件具有良好的冲压质量；由于该零件方形且外形规则，同时考虑到工序排样要求，故毛坯采用单排方案。3.1.1毛坯排样图图3-1 毛坯排样图3.2.2确定搭边值由可得：矩形工件边长，工件间，沿边3.2.3确定进距由图3-1可得：进距=工件长度+弯曲变形量+搭边值=722+2+2+5=153mm3.2.4确定条料宽度由无侧压装置时条料宽度计算可得： （3-2）由公式（3-2）得：因为生产该零件的钢材为08钢，根据钢材牌号查得：该种钢的生产型号和规格为：厚度为0.14mm,宽度为4200mm。考虑到工件的尺寸和形状及材料的利用率，综合选择条料的宽度B=40mm,t=2mm。3.2.5确定材料的利用率由可得：一个进距内的材料利用率可以采用以下公式来计算, （3-3） 其中，F为冲裁件的面积；n为一个进距内冲裁件的件数，n=2；b为条料的宽度，b=40mm；h为进距，h=153mm；由公式（3-3）并带入数据可得：第4章 落料模具工艺计算冲裁力的计算是一项必要的计算，通常作为选取压力机和模具设计及强度校核的重要依据。冲裁力主要包括落料力、卸料力、推件力和顶件力。因此所设计的模具必须能够承受和传递所计算的冲裁力，满足模具冲裁的要求，机床的公称压力一定要大于冲裁力，否则将会损坏机床或模具，更严重的甚至会造成机毁人亡。为了让压力机的潜力充分发挥，避免因过载而损坏压力机，所以必须计算与校核冲裁力。4.1 落料力的计算落料力是指在冲裁过程中凸模对材料施加的压力，它与凸模的行程量有关。通常说的冲裁力是指使板料分离的最大落料力。直接影响冲裁的主要因数有抗剪强度、材料厚度和冲裁轮廓周长。同时，落料力还受到冲裁间隙、冲裁速度、润滑情况等的影响。为简便计算，可用材料的抗拉强度来计算（MPa），按公式和综合可得： (4-1)已知零件材料是08钢,取，材料厚度,L值是零件轮廓线段的长度即冲裁零件的周长。 通过对零件进行分析计算得到制件的周长和查阅相关资料的零件参数如下：冲裁件的周长材料厚度t=2mm材料的抗拉强度由公式（4-1）得，落料冲裁力为： 4.2 卸料力的计算由数据可得：、 4.3 推件力的计算初步取刃口尺寸高度为8mm，4.4 压力机总力的计算故应选取大于327KN的压力机。4.5 压力中心的确定冲裁时对冲裁力合力的作用点或多工序模各工序冲裁力的合力作用点称为模具的压力中心。为了确保模具和压力机能够正常工作，应该让冲压模具的压力中心与压力机滑块的中心和模具导向部分的对称中心相重合。对于有模柄的冲压模具，其压力中心必将通过模柄轴心线，否则会让冲压模具和压力机滑块之间产生偏心力矩，从而导致模具之间的间隙不均匀，使制件的外形扭曲，同时使滑块和模具之间发生过大的磨损，让模具的导向零件加剧磨损，严重影响了冲压模具和压力机的使用寿命。通常用解析法和作图法来求模具的压力中心。但对于形状简单、对称的冲压件的模具的压力中心可以参考以下计算原则：（1） 对于形状简单且对称的单个冲压件，冲压模具的压力中心为冲裁件的几何中心。（2） 对于工件的形状一样且分布位置对称的冲压件，冲压模具的压力中心和零件的对称中心相一致。该电阻支架的形状是对称形状且较规则，故落料模具的压力中心是冲压件的几何中心。所以冲裁件的压力中心为：4.6 冲压设备类型的选择冲压设备类型是根据制件的生产批量大小，冲压工艺的性质和冲压件的几何尺寸及精度要求来选择。（1） 闭式曲柄压力机虽然刚度好，精度高，但是只有两个方向可以方便操作，适用于大、中型冲压件的制造过程中。（2） 开式曲柄压力机刚度差，模具的寿命受到影响且不能保证制件的质量；但是它成本低，且有三个方向方便操作的优点。故适用于小中型冲压件、弯曲件和拉深件的制造过程中。（3） 液压机行程不固定，虽然液压机和生产效率低但是压力机不会因为板材的厚度不同而发生过载，全行程中压力恒定不变。因此被广泛用于小批量冲压件生产，尤其是大型厚板冲压件的生产。（4） 双动曲柄压力机压边力稳定、易调，有两个滑块，适用于形状较复杂的大、中型拉深件的生产制造中。4.7 冲压设备规格的确定（1） 所选取的冲床的闭合高度应与模具的闭合高度相同。（2） 冲床的行程应能满足冲压零件和毛坯顺利方便放入。（3） 冲床的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸，并且要留足够的安装固定空间；但工作台面上大于模具平面尺寸很多时，易造成应力集中，对工作台的受力条件也是不利的。（4） 可以按照冲压过程中压力机滑块受到的合力来选取冲床的吨位。综上所述，结合参考资料几种常用的冲压设备，最终选定冲压机规格如下表4-1：表4-1 冲压机规格参数名称型号工称压力（KN）最大闭合高度（mm）最大装模高度（mm）工作台面尺寸（mm）垫板尺寸（mm）模柄空尺寸（mm）电动机功率（KW）开式双柱可倾式压力机JG23-40400300220前后左右厚度孔径直径深度4150300802005070第5章 落料模具的设计5.1模具的总体设计5.1.1模具类型的选择冲裁模结构种类很多，其中按工序组合可分为：单工序模、复合模和级进模。通常把在压力机的一次行程内只完成一道工序的模具称为单工序模。如冲孔落料单工序模、切断模，但是单工序模一般适用于对冲裁精度要求不高，形状简单和生产批量小的冲裁件。在压力机的一次工作行程中，在模具的同一部位同时完成两道或者两道以上不同工序的模具，称为复合模。它在结构上的主要特点是有一个或者几个具有双重作用的工作零件凸凹模。复合模因压料较好，冲件平整精度高，该生产采用的是大批量生产，生产效率较高。在压力机一次行程中，依次在模具的多个不同工位上同时完成数道工序的模具，称为级进模，又称跳步模、连续模。在级进模上，根据冲压件的工艺要求，将各工序按一定的工艺顺序沿送料方向安排在模具的各工位上，再通过逐级冲压就可获得所需冲压件。级进模不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序等，是一种多工序高效率冲模。它可分为普通级进模和多工位精密级进模。根据零件的冲裁工艺方案，确定采用单工序模落料模。此模具的结构较为简单，同时能够降低了模具的加工难度，减少生产成本，提高了生产效益。5.1.2 定位方式的选择由于制件的材料形状是条料，考虑到导料销和挡料销制造方便，结构简单，根据模具整体结构要求和经济性要求，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销。5.1.3 卸料方式的选择零件的卸料装置有刚性和弹性两种形式，此外废料切刃也是卸料的一种形式。但它们适用的场合是不同的。固定板卸料是刚性卸料的典型结构。常用于较厚、较硬且精度要求不高的工件冲裁后卸料。对于材料厚度大于2mm、卸料力要求较大、又不需要压料的场合时，则可采用刚性卸料。弹压卸料板，此形式卸料力小，但有压料作用，冲裁质量较好，冲件比较平整。多用于薄料冲裁时卸料。当对于卸料力要求较大、卸料板与凹模间又要求有较大的空间位置时，则可以采用刚弹性相结合的卸料装置。由于本制件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便且具有把工件压平的作用，而且操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且卸料力是柔性力，不会损伤工件表面。故采用弹性卸料方式。5.1.4 出件方式考虑到落料后工件的尺寸较大，占用地面空间较多和减轻劳动强度，应采用顺装落料模生产，以下出件为佳。5.1.5 确定送料方式因选用的冲压设备为开式双柱可倾式压力机。由于垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L，故采用横向送料方式，即由右向左送料。5.1.6 导向方式的选择方案一：采用后侧导柱模架。由于模具前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。又因为导柱安装在后侧，模具工作时由压力机产生的偏心力距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。一般用于对精度要求不高的单工序模中。方案二：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。其对角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸一般大于纵向尺寸。常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲裁模和复合模中。方案三：中间导柱模架。具有导向准确可靠、滑动平稳；但导柱安装在模具的对称线上，故只能纵向送料。一般用于单工序模或者复合模。方案四：四导柱模架。具有导向平稳和准确可靠，刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件以及大量生产用的自动冲压模架。根据以上四个方案的比较分析并结合落料模具的结构和精度要求，该落料模采用后侧导柱的导向方式，即方案一最适合。5.2 工作零件刃口尺寸计算5.2.1冲压间隙分析（1）间隙对冲压件尺寸精度的影响冲压件的实际尺寸与基本尺寸之间的差值被称为冲压件的尺寸精度。所得差值越小，则冲压件的尺寸精度越高。这个差值主要由两个方面造成：一是冲压件与凸、凹模之间的偏差；二是模具制造时的误差。（2）间隙对模具寿命的影响影响模具寿命的因素很多，其中间隙是影响模具寿命众多因素中最主要的因素之一。在冲压过程中，落料件与凹模之间有摩擦，并且间隙值越小，作用于模具上的压应力就越大，摩擦力也将越大。所以过小的间隙值对模具寿命极为不利，而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，也能够控制间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。（3）间隙对冲压工艺力的影响间隙对冲压工艺力的影响是随着间隙的增大，冲压力先增大再减小，最后不变。当间隙增大时，材料所受到的拉应力也增大，材料更容易发生断裂分离，因此冲压力就比较小，但是通常冲压力的降低并不明显；当单边间隙值为材料厚度的左右时，冲压力才稍有降低，但降低比例一般不超过。间隙能够对卸料力和推料力产生很大的影响。（4）间隙值的选取原则间隙值的确定应该是根据生产实际的不同使用要求“按件取隙”，合理地选取冲裁的适用间隙。在设计和加工模具时，按照“分类归类”的原则从冲裁间隙对冲件的质量的影响、对冲模寿命的影响、对力能消耗的影响等各方面的因素全面衡量和对比来选取合理的间隙。但是在实际生产过程中，一般是根据经验确定法来选取合理的间隙值，但是要按照要求分类选用。对尺寸精度、断面质量要求不高的之间应选择较小的间隙值；对断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力，提高模具寿命为主，可取较大间隙值。详情见。5.2.2落料模具工作零件刃口尺寸计算由于该工件属于简单形状的冲压件且属于大批量生产，磨损较快，所以模具必须要有互换性。因此此落料模采用凸、凹模分别加工计算刃口尺寸，但必须保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件：也就是说，新制造的模具。否则制造的模具间隙将超过允许变动范围，模具的使用寿命受到影响。若，可取、作为模具凸模和凹模的制造误差。由查得：则。根据落料时以凹模为设计基准的计算原则。第一，确定凹模尺寸大小，让凹模的基本尺寸靠近或等于制件轮廓的最小极限尺寸；第二，减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值。凹模的制造偏差取正偏差，凸模的制造偏差取负偏差。其计算公式如下： （5-1） （5-2）其中，当制件公差为IT14以下时，取磨损系数。由磨损系数根据查得：工件公差。（1）尺寸35mm由公式（5-1）、（5-2）得：校核：，即0.62+0.62=1.240.114。由此可知，只有缩小、，提高制造加工精度，才能满足间隙在合理范围内的要求，此时可取：故：（2）尺寸149mm由公式（5-1）、（5-2）得：校核：，即1+1=20.114。由此可知，只有缩小、，提高制造加工精度，才能满足间隙在合理范围内的要求，此时可取：故：5.3 卸料装置中弹性元件的计算5.3.1 卸料板的设计由于落料模采用的是弹性卸料，故卸料装置是具有弹性的，其基本零件包括卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）等。弹性卸料板的外形尺寸应等于或稍大于凹模尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍。卸料板与凸模之间的双边间隙由冲件料厚来决定，一般取0.10.3mm。此外为了使卸料方便可靠，在模具开启时，卸料板工作平面应高出凸模刃口端面0.30.6mm。卸料螺钉一般采用标准的内一字圆柱头螺钉，其数量根据卸料板的形状和大小来确定。当卸料板为圆形时常用34个螺钉；当卸料板为矩形时一般用46个螺钉。卸料螺钉的直径大小由卸料力和弹力来决定，一般直径为 812mm，各卸料螺钉的长度应一致，否则将不能保证卸料板水平和均匀卸料，影响制件的形状。弹性卸料装置依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸较力不太大，但冲压时可兼起压料的作用。 5.3.2弹性元件设计（1）弹簧的选用弹簧在预压状态时，其压力就应达到卸料力或推件力；弹簧总的压缩量除考虑预压量和工作时压缩量外，还应考虑凸模的修模量。根据上面卸料力的计算得：卸料力，设采用4个弹簧（弹簧数目视模具空间大小而定，最好取3、4、6、8、10等，这样易于对称分布），此时每个弹簧承受的卸料力为3220N。弹簧采用的材料为60Si2Mn，其扭转许用应力为750Mpa。冲裁时卸料板的工作行程，考虑凸模的修模量。（2）弹簧的计算根据得： （5-3）其中C为弹簧的粗细比，一般C4，这里取C=4。P为弹簧允许最大载荷 由公式（5-3）得：弹簧丝的最小直径为弹簧的直径：取总压缩量=最大压缩量，则解得：所以，弹簧圈数：弹簧节距：弹簧自由高度（考虑二圈弹簧不能工作）：弹簧预压量：装配后的高度： .5.4 主要零部件设计5.4.1落料凸模1. 确定凸模的结构型式和固紧联结方式由于冲件的形状是距形，落料时需要的冲压力较大。根据在实际生产过程中为了避免应力集中和有较好的强度、刚度等，一般将凸模设计成阶梯式并取较大圆角半径圆滑过渡。凸模的固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘接剂浇注固定等。但是由于该冲压零件是方形，凸模设计成方形且形状稍微比较大，故采用固定板与凸模之间的过盈配合来固定，凸模固定板再紧固于模座上。2. 凸模的材料落料模具的凸模刃口必须具有较高的耐磨性、硬度和韧性。对于冲裁件形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选择T8A、T10A、9Mn2V、9SiCr等材料；对于冲裁件形状复杂且具有较高寿命要求的凸模应选Cr12、Cr12MoV、CrWMn等材料。最后根据工件的材料和生产批量大小及经济性等因素综合选择凸模的材料为Cr12MoV。3. 确定凸模的长度凸模工作部分的长度应该根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失去稳定。致使凸模间隙出现不均匀，从而使冲件的质量和精度有所降低，严重时甚至会使凸模折断。凸模总长L：其中为凸模固定板厚度；它取决于冲件的厚度，一般当，则，取。为弹簧安装高度，上面计算得为弹性卸料板厚度，根据经验值取将上述值代入公式得：冲裁时凸模因承受了全部压力，所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时，又承受有拉应力。因此在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。（1）凸模抗弯能力校核对于凸模无导向装置和非圆形凸模: （5-4）其中为凸模允许的最大自由长度；F为凸模的冲压力；I为凸模最小断面惯性矩；对于长方形的惯性矩，所以由公式（5-4）得：凸模的长度，故凸模的抗弯强度足够。（2）凸模承压能力的校核非圆形凸模 （5-5）其中，为凸模的最小横截面积；F为冲压力；为凸模材料的许用应力，凸模采用的材料是Cr12Mo，HRC为5862。查得由公式（5-5）得：代入数据得最小横截面积，故凸模的承压能力足够。所以凸模的尺寸5.4.2落料凹模确定凹模刃口的结构型式凹模的刃口结构形式较多。例如有锥形口凹模、柱孔口锥形凹模、柱形或锥形孔口的筒形凹模、柱形孔口凹模等等。柱孔口锥形凹模这种结构刃口比较坚固，凹模刃口经修模厚孔口的尺寸不会改变，但冲裁时孔口内可能要有积存的冲裁件，这种结构适于冲裁形状复杂及精度要求较高的零件或废料逆冲压方向推出的复合模；锥形口凹模适于凹模较薄的小型薄料的冲裁模；柱形或锥形孔口的筒形凹模刃口制造比较方便，但是强度较低，通常只用于冲制薄的零件及尺寸不大的模具中；柱形孔口的凹模同样适用于把冲件或废料逆冲压方向推出的形状简单的冲裁模中。最后根据工件的精度要求和形状等，综合选择柱孔口锥形凹模（）。凹模尺寸计算（1）凹模的高度凹模设计应考虑凹模强度和制造方法及加工精度等。特别是凹模孔的尺寸，在实际制造过程中是和制件尺寸一起来考虑。因为它关系到制件质量的好与坏，所以加工表面质量也是要给予充分考虑的。凹模的厚度可以根据冲裁力的大小来进行估算。其经验公式为： （5-6）式中，H为凹模厚度； P为冲裁力； 为冲裁轮廓长度修正系数；查得为凹模材料修正系数；查得由公式（5-6）计算得：（2）凹模的长宽a、凹模外缘到螺孔的尺寸考虑到装配的方便和对称，其标准尺寸为，取，取b、圆柱销孔到螺孔的其标准尺寸为尺寸取所以凹模的尺寸。（3）凹模的固定方式凹模的固定方式有三种：第一种是螺钉紧固和销定位；第二种是热套和冷压；第三种是低熔点合金和环氧树脂浇注及无机粘接。当采用第一种时，其紧固力大，定位可靠，通用性较强，装拆方便，适用于各种类型的模具采用。但要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具的寿命；用第二种时，其结构不易装拆，主要用于冷挤压预应力凹模；采用第三种时其紧固力较小，不易装拆；根据以上分析应采用第一种螺钉紧固和销定位。（4）凹模材料的选用和强度校核根据需要，凹模的材料选用Cr12MoV，工作部分热处理淬硬6064HRC。由于凹模的厚度大于35mm,查选M10的螺钉。凹模块上螺孔间距尺寸最小间距为60mm,最大间距为115mm。5.4.3卸料板的设计对于卸料板的平面尺寸来说，通常是应该等于或稍大于凹模板尺寸。由前人经验可得：卸料板的厚度一般取，卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定，一般取0.1-0.3。为了便于安装和美观，卸料板的长度和宽度与凹模的尺寸一样。所以其轮廓尺寸为。5.4.4垫板设计垫板的作用是用于承受并扩散凸模或凹模所传递的压力，以防止模座被挤压或损伤。是否需要垫板，可按下式校核： （5-7）式中：为凸模端面的压应力，MPa为模座材料的许用应力；垫板的形状与凸模固定板和凹模板相同，一般为圆形或矩形，垫板厚度一般为。垫板材料常用45号钢（热处理硬度为）或T8A（热处理硬度为）。由公式（5-7）得：式中：P为冲载力A为凸模最大端面积。而模板材料选用铸铁HT250，则，所以凸模不需要加垫板。5.4.5固定板设计固定板的作用是将凸模（凹模）固定在模座正确位置上。考虑到工件是矩形的，故固定板的形状为矩形，固定板与凸模（凹模）采用过盈配合，安装后应将凸模（凹模）端面与固定板一起打磨平整。其装配可通过2个圆柱销定位和6个内六角螺钉与上模座连接固定。查得：M10螺栓上螺孔间距尺寸最小为60mm,最大为115mm，满足要求。对于凸模固定板：所以取值。因此凸模固定板的轮廓尺寸为对于凹模固定板，考虑到凹模尺寸比较大，可以直接和下模座连接，但必须加销和螺栓固定，定位要可靠。5.4.6模架的选用1模架的选择模座的作用是用来间接或直接地安装冲压模具的所有零件，并且上、下模座分别与压力机的滑块和工作台相连，以传递冲裁压力。所以上、下模座的刚度和强度是考虑的主要问题。否则模座会因强度不足被破坏。如果刚度不足，则既影响到冲件的精度，又会降低模具的寿命。在选用和设计时应该注意如下几点：（1）尽量选用标准模架。本模具的凹模和凸模都是矩形，故上下模座应该选择矩形模座。对于矩形模座，其长度应比凹模长度大，而宽度可以等于或大于凹模板的宽度，但应考虑有足够的空间安装导柱、导套。模座的厚度取凹模的倍。（2）模座材料一般选用HT200、HT250；对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。（3）所选用的模座必须与所选则冲床的工作平面和滑块的相关尺寸一致，并对冲床和模具进行必要的力学性能校核。（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为6级。（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致。精度一般要求在以下；模座的导柱，导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为6级。（6）模座的上、下模表面粗糙度Ra值为，在保证平行度的前提下，可允许Ra值降低为。孔距公差要求在模座的材料选用HT250。综上所述，参见，模架选用后侧导柱窄形模架。其基本尺寸为。模架的简图如下图5-1：图5-1 落料模模架2. 导柱导套的选用导向零件主要是用于提高模具精度，减少冲床偏心载荷对模具精度的影响；与此同时还可以节省调试模具的时间以及提高冲压件的精度和增加模具使用寿命。上、下模的导向是在凸模和凹模开始作用时或压料板接与制件相接触前就应充分闭合上，以确保导向零件在冲压工作开始前就已发挥正常的作用。导柱的长度应能够保证在冲压模具处于最低位置时，导柱的上端面高于上模座端面约，而下模座端面与导套底面的距离不小于5mm。因此导柱的长度。导柱导套的装配方式为将导柱装在下模座、导套则装在上模座上，分别采用过盈配合。导柱导套选用A型导柱导套，其规格尺寸由得：导柱尺寸为导套尺寸为。两者的材料选用：T10A。其导柱导套的结构如下图5-2：图5-2 导柱导套5.4.7 定位元件的选用被送进模具加工的条料，必须在两个方向进行限位，否则造成定位不准，影响成形零件的精度。一是条料与送料方向垂直的方向上限位，以保证条料沿正确的方向送进；二是送料方向上的限位，它控制条料一次送进的距离。故需要选择这两个限位的定位元件。1. 导料销两个导料销设置在工件的两侧，但两个导料销之间有一定的距离。送进的条料被卡在两个导料销之间沿着导料销被送进去了。由于条料是采取从右向左送料，故挡料销安装在左侧。由挡料销控制送料步距，在上模设置对应的导正孔，固定在凹模板中。2. 挡料销采用一颗挡料销安装在凹模上。查标准JB/T7649.10-1994，选取直径为4mm的固定挡料销，这种挡料销的固定部分和工作部分的直径差别很大，不至于削弱凹模的强度，并且制造简单，使用方便。图5-3 挡料销3. 定位销和螺钉（1）定位销由凹模周界选用的圆柱销，根据模具的实际情况，上模座选用两颗的圆柱销定位，下模座选用两颗的圆柱销定位。（2）螺钉由凹模周界选用M10的内六角螺钉，根据模具各零件的具体情况，上模座选用六颗的内六角螺钉固定。下模座选用六颗的内六角螺钉固定。4. 卸料螺钉根据卸料板的平面尺寸和M8螺栓的固定范围。初设6个卸料螺钉，每个螺钉的公称直径为8mm，螺钉的长度为130mm，螺纹部分长度为8mm。卸料螺钉与上模座螺孔之间应留够足够的工作空间，以防和压力机产生干涉。卸料螺钉在拧紧后，应保证卸料板的工作平面高于凸模端面0.5-2mm。如果有误差存在时，可以通过在卸料与螺钉之间条件薄垫片来调整距离，使其与凸模平面平行。5.4.8模柄的选用根据所选用开式双柱可倾式压力机，查阅相关资料得：模柄孔的直径为50mm,深度为70mm。根据模具的装配要求,选择旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，并加螺丝防止松动，这种模具拆装方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于由导柱的模具。其结构如下图5-4：图5-4 模柄第6章 复合模具工艺计算工艺计算是一项必要的计算，通常用作选取压力机和模具设计及强度校核的重要依据。由于弯曲有自由弯曲和铰链弯曲及校正弯曲，这三者的弯曲力差别很大，应该分别计算。为了避免回弹现象和工件不能按规定成型，最终选用冲压设备的标称压力应该大于等于校正弯曲力。6.1 自由弯曲力的计算对于V形件弯曲力为 （6-1）对于U形件弯曲力为 （6-2）式中 P为弯曲力；k为安全系数，约为1.3；B为弯件宽度；t 为材料厚度；为材料的抗