空调换热器翅片冲压模设计

目录冷冲模具设计的发展前景 1第1章 散热器翅片分析与设计 21.1.散热器翅片的功能要求分析 21.2.产品图 31.2.零件的性能要求 4第2章 零件的工艺性分 52.1.零件分析 62.2.冲压工艺方案的确定 72.2.级进模工位设计的要点 82.2.多工位级进模弯曲工位设计要点 9第3章排样设计 103.1. 排样设计的概绪 113.1.2. 排样设计的原则 123.1.3.对工件排样设计的分析 133.2. 排样设计 14第4章模具设计 154.1.模具的基本机构设计164.2.凸模机构的安装174.3.凹模结构及安装184.4.冲压设备的选择194.4.冲压设备的选用204.4.模具强度的校核214.6.成形零件设计 22参考文献 23设计总结 24致谢25冷冲模具设计的发展前景随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下:(1) 冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。(2) 冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000到40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4) 冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。第1章 散热器翅片分析及设计1.1散热器翅片的功能要求分析 翅片是换热设备中影响换热系数的重要元件之一。因涉及的行业多，产品的特点是系列化、多元化。随着市场的不断扩展，翅片的日需求量增加，模具的需求量也增大。由于普通模具的成本很高，为了降低模具成本，尽可能地减少模具品种，分析了零件的结构特点，对原有模具结构进行改进，决定采用级进模具生产。本文针对X型换热器翅片设计了一副级进模，主要介绍并详细说明了换热器翅片的级进模具的设计方法及理论依据。让读者充分了解此模具的设计过程。对结构复杂、工序比较零散的工件，用级进模代替普通模具生产，很大程度的减少了模具种类，化简了加工工序，提高生产效率、工件精度，降低生产成本，可充分满足市场需求，创造了更大的经济效益。 1.2 产品图在满足空调的使用要求的前提下，经济是我们首要考虑的问题。最终设计空调支架如下图所示：材料40Mn，然后根据图示零件设计模具。1.2 冲裁的工艺性要求1. 材料性能 =410465MP(取=420MP) =400510 MP(取=460 MP) =350 MP =30% =19800 MP 知：40Mn钢板有较好的塑性，有较低度的硬度，适用于各种压力加工。2. 冲裁件的尺寸精度与端面粗糙度产品的外形尺寸不是重点设计对象，冲裁件各尺寸精度为IT12级就能满足使用要求，是冲裁可以保证的精度。第2章 零件工艺性分析由图2.1可以看出,该零件外形尺寸不大,但有多处折弯,且有6条翻边,零件表面质量要求高,各弯曲成形角度误差须小于30,零件属于中小型精密冲压件。为了确保零件精度和模具质量,首先根据零件尺寸算出展开料,在线切割机上切割几件坯料,通过成形实验发现,尺寸180.05mm变大,这是因为这条边冲压成形时,在16mm长边的折弯中,由于R3mm圆弧的影响,使成形高度减小,成形后回弹又影响了180.05mm这个尺寸,据此可知,先冲R4mm圆弧再折弯成形是不可取的。零件成形的另一个难点是B处的翻边成形,先成形这条边会给后面成形带来干涉,后成形这条边又会对尺寸精度带来影响,因此工件的合理排样及减小成形时的相互干涉,将成为零件能否顺利成形的关键。2.3 冲压工艺方案的确定2.3.1 冷冲压模具的介绍单工序模又称简单模，是指在压力机的一次行程内，只完成单一工序的模具，如落料模、 冲孔模、弯曲模、和拉深模等。特点是模具结构简单，制造成本低，但如果制件结构复杂就需要多套模具，而且每道工序之间的累计误差较大，制件精度较低。复合模是在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具，是一种多工序冲压模。结构复杂，不宜制造，制件精度较高，但存在最小壁厚问题。如制件有多道工序，则模具结构特别复杂。级进模也是多工序模具，即在压力机的一次行程内，在连续模具的不同工位上完成多道冲压工序。于单工序模、复合模相比，级进模的主要特点是生产效率高，容易实现生产机械化和自动化。级进模精度高、寿命长，其工作元件常采用高速钢或硬质合金钢制造。适用于制件的大批量生产。制件质量可靠、稳定，及制件尺寸的一致性好。级进模结构复杂，制造精度高，调试，维修困难，价格昂贵。由于有自动送料装置和自动出料装置，适合于高速冲床上进行自动化冲制。也适合卷料、带料供料。级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序，效率比复合模高且在基金模具上可以工序分散，任意留出空位，故不存在复合模的最小壁厚的问题，因而保证了模具的强度，延长了模具的寿命。模具的主要零件具有互换性，使模具维修方便，更换迅速、可靠。在本次设计中由于制件较为复杂，如果选用单工序模，则就会用到多套模具，而制件精度较高，用单工序模各道工序之间的定位误差累积较大，故在这次设计中不宜选用单工序模。由于制件工序较多，复合模也不适合用于这次设计。所以选定用级进模具。2.3.2 级进模的介绍多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： （1） 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。 （2） 由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。 （3） 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 （4） 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次分以上。 （5） 多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 （6） 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。由上可知，多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。显然，采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同，重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。表2.1就级进模具各主要零件的功能做了简要分类：表2.1单元功能主要零件工作单元成型加工凸模、凹模辅助单元卸料卸料板、卸料螺钉、弹簧定位X向挡料销、侧刃Y向导料板、侧压装置Z向浮顶销精定位导正销导向外导向模架、导柱、导套内导向小导柱、小导套固定凸模固定板、上下模座。模柄、螺钉、销钉其他承料板、限位板、安全检测器2.4 级进模冲裁工位的设计要点 （1）在级进冲压中，冲裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切边（切出制件外形）和冲孔。最后工序安排切断或落料，将载体与工件分离。 （2）对复杂形状的凸模和凹模，为了使凸模、凹模形状简化，便于凸模，凹模的制造和保证凸模、凹模的强度，可将复杂的制件分解成为一些简单的几何形状多增加一些冲裁工位。 （3）对于孔边距很小的工件，为防止落料时引起离工件边缘很近的孔产生变形，可将孔旁的外缘以冲孔方式先于内孔冲出，即冲外缘工位在前，冲内孔工位在后。 对有严格相对位置要求的局部内，外形，应考虑尽可能在同一工位上冲出，以保证工件的位置精度。2.5 多工位级进模弯曲工位设计要点2.5.1 冲压弯曲方向设计要点 在多工位级进模中，如果工件要求向不同方向弯曲，则会给级进加工造成困难。弯曲方向是向上，还是向下，模具结构设计是不同的。如果向上弯曲，则要求在下模中设计有冲压方向转换机构（如滑块、摆块）；若进行多次卷边或弯曲，这时必须考虑在模具上设置足够的空工位，以便给滑动模块留出活动的余地和安装空间。若向下弯曲，虽不存在弯曲方向的转换，但要考虑弯曲后送料顺畅。若有障碍则必须设置抬料装置。2.5.2分解弯曲成形的设计要点 零件在作弯曲和卷边成形时，可以按工件的形状和精度要求将一个复杂和难以一次弯曲成形的形状分解为几个简单形状的弯曲，最终加工出零件形状。可见，在分步弯曲成形时，不变形部分的材料被压紧在模具表面上，变形部分的材料在模具成形零件的加压下进行弯曲，加压的方向需根据弯曲要求而定，常使用斜滑块和摆快技术进行力或运动方向的转换。如要求从两侧水平加压时，需采用水平滑动模块，将冲床滑块的垂直运动转变为滑动模块的水平运动。2.5.3弯曲时针对坯料滑移的设计要点 如果对坯料进行弯曲和卷边，应防止成形过程中材料的移位造成零件误差。采取的措施是先对加工材料进行导正定位，当卸料板、材料与凹模三者接触并压紧后，再作弯曲动作。第3章 排样设计3.1 排样设计概述在一幅级进模里，因冲的制件不同，各工位就有不同的冲压工序，每个工位的冲压性质都须遵循一定的规则，如果违背就冲不出合格的制件，所以必须设计好。排样是模具结构设计的主要依据，排样图的好坏，直接关系到模具的设计。级进弯曲是指弯曲件采用级进模在多个工位上分步弯曲成形的一种冲压方法。由于在冲压过程中，毛坯始终在长长的条料上进行，所以级进弯曲除了遵守多道单工序模弯曲变形规律之外，其弯曲工序往往比单工序模要增多一些，使级进模结构变得较为复杂。级进弯曲模一般由冲裁工序和弯曲工序组成。冲裁工序在开始的几个工位二合最后，弯曲工序后面工位。冲裁工序在级进冲压过程中，担当切除弯曲件展开外形之外的多余部分料、加工出必要载体和供定距用导正销孔、弯曲后冲孔和分离制件等。在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。3.1.1 排样设计的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点： （1）先制作冲压件展开毛坯样板（35个），在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排工件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。 （2）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔2-3个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装置。 （3）冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对有相对位置精度要求的多孔，应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时， 应有措施保证它们的相对位置精度。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。 （4）成形方向的选择（向上或向下）要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。若成形方向与冲压方向不同，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。（5）为提高凹模镶块，卸料板和固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。 （6）对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯曲45度，再弯成90【6】。（7）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。 （8）当局部有压筋时，一般应安排在冲孔前，防止由于压筋造成孔的变形。突包时，若突包的中央有孔，为有利于材料的流动，可先冲一小孔，压突后再冲到要求的孔径。 （9）当级进成形工位数不是很多，工件的精度要求较高时，可采用“复位”技术，即在成形工位前，先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切，但不与带料分离，当凸模切入材料的20%35%后，模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内，再送到后续加工工位进行成形。3.1.2 对工件排样分析根据上述原则,如果先弯工件的、处,然后弯A处,根据零件图可看出,先弯或、处后,A处无法弯曲,只有A、B两处一次弯曲成形才不会引起干涉,而A、B两处一次弯曲成形时,该处材料严重受拉,对前面的弯曲尺寸又会有影响(38.8mm及相关尺寸很难保证)。为保证工件质量,综合考虑后认为,应先成形A处,其次成形B处,再成形处,最后成形、处。先成形A处,当材料往下折30.2mm后,材料继续往前送进严重受阻(推料装置不可能抬那么高),为解决此问题,在成形A处为90(也可大于90)的同时,B处进行预成形(与水平面夹角135,也可以更小一点),这样材料尾部抬高很多,条料又能够顺利送进,同时也解决了B处整形时凹模的强度问题(若仅A处先成形,则凹模侧边厚小于6.5mm)。根据工件变形情况,从理论上应在全部成形完后再冲裁废料,分离工件,但腰形孔的废料尺寸比较大,冲裁力较大,故凹模强度不可忽视。3.2 排样设计3.2.1 零件展开的分析零件展开后弯曲尺寸件长如图3.1。、为标注在外侧的弯曲件尺寸C为弯曲时纤维伸长的修正系数在此取c=1.5L=296条料宽度B=2D+2a+2bD单件的零件长a搭边值，取a=2mmb件与件之间距离，取b=2mmB=300图3.1 零件展开图通过综合分析,决定采用一出二,两件对排的排样方案,排样图如图3.2所示,步距160mm,料宽300mm,其中第1工位完成冲孔、导正及所需外形部分的轮廓冲裁,第2工位是一个空工位,设计这个工位的目的是保证零件之间不产生干涉，保证模具的强度 第3工位落料翻边,完成整体落料和6个空的翻边,最后由顶料板将产品推出。这种排样方式达到了非对称弯曲件成对弯曲的目的,改善了模具受力情况,提高了产品质量及材料利用率。图3.2排样图29第四章 模具设计4.1模具结构4.1.1 模具基本结构的确定级进模结构设计有如下的要求：(1)尽量选用成熟的模具结构或标准结构。(2)模具具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求(3)结构应尽量简单、实用、耍只有合双的经济性。(4)能方便地送料操作要简便安全，出件容易。(5)要考虑废科的处理。(6)模具零件之间定位要准确可靠连接要牢靠。(7)要有利于模具零件的加工。(8)模具结构与现有的冲压设备要协调。(9)模具容易安装，易损件更换方便。计设中各考虑要素，如表4.1所示表4.1项目内容要素冲压过程毛坯材料加工方法及工艺问题产品材质，种类，特性，形状，精度加工方法与过程，加工极限、工艺条件、材料的运动、成形工序，成形障碍，排样尺寸精度，外观、性能材料定位毛坯材料在X,Y,Z方向的运动及与模具之间相对位置的保持导正销，导向，切边，挡料销，浮顶器，推板，打板，误动作检测模具结构与加工单元的关系与毛坯材料的运动的关系凸凹模关系的保持确保模具刚性的方法挡料销模具类型。模板类型，模板结构，鞋料螺钉的使用方法，挡料销安装与安全模具在冲床上的安装与送料机构的关系与模具维护的关系搬运、保养、安全对策行程、送料线高度，夹持方法，模具的起吊。模具的大小，外形、模具的装配、分离、调整及防止危险的对策从级进模设计结构的原则上综合考虑，模具具体结构则如图4.1所示,采用标准滑动导向模架,模板分为5块,分别是凸模固定板、凸模垫板、卸料板、成形凹模、凹模及凹模固定板。其中凸模固定板和凸模垫板及卸料板固定在上模具座上，成形凹模和凹模及凹模固定板固定在模具下模座上。在模具工作过程中，由于部分冲孔凸模细小,故卸料板又兼作凸模导向板,因此在卸料板与固定板之间还安装了导向装置,卸料板与固定板的平行度由卸料螺钉的台阶长度保证。在折弯成形中,凸模行程为8mm,这样卸料板的压缩量也是8mm,为了保证卸料橡胶有足够的变形量,橡胶布置在垫板四周的上模板与卸料板之间,平衡了模具各处的受力，采用这种弹性卸料的好处是能保证工件的精度。在两处精度要求较高的凹模具下，安装弹顶销，它的作用在于每次成形后将工件顶出，以免造成成形过程中工件的底面不平，而使工件继续推进或推进有困难。由于凹模包括了冲裁和成形,工位比较多,为了保证制造精度、模具强度和维护使用方便,各工位凹模设计采用了可分可合的原则。即凹模都采用螺栓、销钉固定，若要更换凹模只需将要更换的那部分凹模镶块更换掉，节省了时间，更换和维护方便。针对技术要求中各弯曲成形角误差须小于30的问题,考虑到零件成形位置尺寸小,模具结构上不方便设置整形机构等情况,为保证图纸要求,在设计成形凸、凹模时开设了相应的成形后角,并严格控制成形凸、凹模之间的间隙,以保证成形角度达到要求。模具的上模座连接的是高速冲床以保证模具冲小孔或方槽时的精度，模具重要的零件部分，在加工时应进行热处理用以保证其在工作过程中的精度。由于该模具工作过程是高速运行的状态，因此模具上的易损坏零件应经常进行保养和维修，对于已损坏的零件应当及时更换，以免对模具的其他零件造成损伤。图4.1模具结构图4.1.2 凸模结构及安装根据零件精度及排样图,决定冲裁凸模单个制造,然后用适当方法固定在凸模固定板中，一般为凸模的台阶设计得与凸模固定板的厚度一样高，在凸模的后面、即在上模垫板和上模座的对应位置上钻一个小孔，然后用凸模盖板盖住凸模，再利用螺钉将凸模盖板与凸模固定板联接。第4、5工位的成形凸模做成整体式,第4工位成形时,因凸模呈W形,条料不会卡在上、下模上,因而不需设置弹顶卸料装置;第5工位因是成形U形,并要求在行程终了时镦死整形(减少成形后的回弹),固凸、凹模是在零间隙或负间隙下成形,因此成形后条料一定会包在凸模上,为了保证条料顺利脱模,在凸模上设置了2个弹顶销。其他成形凸模做成分体镶拼式,采用镶拼式有利于卸料板预压料和卸料,并保证成形制件的平整和尺寸精度。4.1.3 凹模结构及安装为了使条料在冲裁时始终保持在一水平上,弯曲成形保持在另一个水平上,两者高差为7.5mm。凹模的设计制造有以下几种方案:(1) 凹模采用整体制造。该方案机械加工余量很大,平面磨削也不方便,成形模块向上凸起,且成形模块磨损后不可修复,必须整块凹模更换。(2) 凹模仍采用整体制造,成形模块的凸起部分(高7.5mm部分)另外制成镶件,嵌入凹模孔中,该方案加工工艺性比较好,工件冲裁工艺性也比较好,但工位比较多,假若某一个工位出一点问题,仍会导致整块模板更换。(3) 把13工位的冲裁凹模制成一体,有利于保证凹模强度和步距精度,第4工位的成形凹模因形状比较复杂,单独制成1件,第58工位的切废料部分和成形部分做成一个整体,这样可保证冲裁部分的强度,第5工位的成形模块做成镶块,磨损后便于更换(或调整间隙),第67工位的成形模块是凸模,磨损很小,因此和凹模做成一体,这样可减少因镶件太多而增加的制造工作量,同时又能保证相对位置精度。安装在下模板上的凹模由3件组成,为了保证3件在同一条轴线上,外形线切割时应割出相应的定位键,以利于安装和调试。本设计选用的是第三套方案以快速更换冲裁凹模镶块,因为凹模(尤其冲裁凹模)是易损件，需经常更换，所以该级进模设计的凹模镶块外侧不带台阶。更换凹模时，用一个销钉从下模垫板的废料漏孔将凹模镶块从固定板内顶出，不必拆卸联接固定板的螺钉和销钉，有时还无需将模具从高速冲床上卸下，因此更换凹模速度快，而且可保证模具的重复装配精度，提高模具的使用寿命。因为卸料板能弹性压料，所以在生产过程中不带台阶的凹模镶块不会从下模固定板中形跳出。4.3 冲压设备的选择4.3.1 计算冲裁力的目的其目的是为了合理地选用冲床和设计模具，冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。4.3.2 冲裁力的计算一般情况下，冲裁力按以下公式计算：F=1.3tLk其中： F=冲裁力（N）t=加工材料厚度（mm） L=冲裁轮廓的周长（mm） k=材料的抗剪强度（MPa） 冲裁轮廓周长的计算： =128mm =18.86mm =168.04mm=54mmL=+ =369mm各L长由AUTOCAD的二次开发软件计算出来.F=1.33692k=350KN压料力的计算: 压料力的计算式:Fu=F =45450.860.13=7650.61KG4.3.3 推件力和卸料力的计算: 一般情况下,冲裁件从板料切下后,径向因弹性变形而扩张,板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，须要计算卸料力和推件力. 卸料力：从凸模上将零件或废料卸下料所需的力称卸料力。 推件力：从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力。 推件力：=nF 卸料力：=F 其中： F-冲裁力； n-同时梗塞在凹模内的零件数； 、-推件力、卸料力系数；对于连续模具结构，为了使条料能顺利通过，废料采用下出料方式。所以：采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力的计算方式为：=+=0.05115000=5.8KN=0.16115000=18KN=210KN4.3.4 校正弯曲力计算: 板料经自由弯曲阶段后,开始与凸、凹模表面全面接触，此时，如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为校正弯曲。由于弯曲冲头折弯部分的半径为1.3t,校正弯曲后材料会变薄.校正弯曲的目的：在于减少材料回弹，提高弯曲质量。 校正弯曲计算式： =AP 其中： A-弯曲件校正部分在受力方向上的投影面积，单位为mm p-单位校正力p取100MP= + +=6031N =3.14d1tob得=14195N得F=172KN4.3.5 关于压力中心的计算由于级进模在安装时，用的是装夹槽装夹，而不需要用模柄，故一般不需要计算压力中心，只是在排样设计时，尽量使冲裁力和弯曲力分布均匀。4.4 冲压设备的选用冲压设备的选用原则:（1）压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。（2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积, 压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小。（3）所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。模具的闭合高度H0是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin。设计模具时，模具闭合高度H0得数值应满足下式Hmax-5mmH0Hmin+10mm无特殊情况H0应取上限值，即最好取在：H0Hmin+1/3L，这是为了连杆调节过长，罗纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。（5）冲压设备的吨位必须大于所计算的冲压力；根据以上原则选:定400KN压力机,相关参数如下:公称压力 400KN发生公称压力时滑块离下死点距离 7mm滑块行程 100mm标准行程次数 80/min最大封闭高度 300mm封闭高度调节量 80mm工作台尺寸（左右） 630mm工作台尺寸（前后） 420mm4.5 模具强度的效核由于本模具冲裁力小,各凸模都不得设计成台阶状.加上卸料板下端对各凸模的导向作用.经计算各凸模的尺寸均能满足刚度和强度要求。4.6 凹模的结构的设计凹模的结构如下图：由于冲孔成型所受的力很大，而且容易变形。所以要有一个直升位，一般为3-5mm（这属于我们学校自己的技术，是实际生产得来的）。而真正用于成型的只有一小部分，尾部的要比刃口部分的尺寸大，这样可以减少摩擦。一般没有要求，按实际生产操作。根据图纸提供的尺寸利用线切割加工至如图尺寸，4.7 冲孔凸模的设计4.7.1 冲孔凸模的结构1.凸模由于是冲钉孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外面装压料板，因此设计成直柱的形状。又由于凸模不需要进入凹模内很多。所以凸模的长度按实际生产的需要定为42mm。其尺寸如图所示：1）承压能力校核：对于圆形凸模有dmin4t/ （冷冲压工艺及模具设计P58） dmin凸模最小直径（毫米） t材料的厚度（毫米） 材料的抗剪强度(MPa) 凸模材料的许用压应力(MPa)而dm