卡板级进模具毕业设计说明书

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 卡板级进模具设计 THE DESIGN OF CARD BOARD-LEVEL PROGRESSIVE DIE 学生姓名：桂俊学 号：200841914518年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化(5) 班指导老师及职称：陈志亮 副教授学 部：理工学部 湖南长沙提交日期：20 年 月湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘 要1关键词11 前言11.1 冲压模具市场情况11.2 冲压模具水平状况21.3 冲压模具未来的发展重点与展望22 冲压件工艺分析32.1 零件介绍32.2 确定方案32.3 确定排样图32.4 主要工艺参数的确定42.4.1 确定毛坯尺寸42.4.2 确定钝角U形弯曲的尺寸差52.4.3 确定预冲孔直径尺寸52.4.4 确定双斜楔结构角度参数52.4.5确定翻边凸模、凹模间隙62.5 模具结构形式和选材62.5.1 模具结构形式62.5.2 模具材料选择63 冲压工艺方案的确定73.1 冲压工艺力的计算83.1.1 冲裁力83.1.2 翻孔部分的力计算：93.1.3 卸料力及推件力的计算：104 模具主要零件设计与选择104.1 圆形凸模的设计104.1.1 凸模长度计算114.1.2 承压应力校验124.1.3 抗纵向弯曲应力的校核：134.1.4 圆形凸模固定端面的压力134.2 切断凸模设计144.2.1 凸模承压力校核：144.2.2 抗纵向弯曲应力的校核：144.2.3 切断凸模固定端面的压力164.3 翻孔凸模设计164.3.1 翻孔凸、凹模圆角半径及工作部分深度的确定164.3.2 凸、凹模间隙164.3.3 落料口大小的确定174.4 凹模的设计174.4.1 凹模孔口形式及主要参数174.4.2 凹模外形尺寸的确定174.4.3 凹模强度校核194.5 弹簧的设计194.5.1 设计弹簧的一般步骤：194.5.2 弹簧类型的选择204.5.3 弹簧材料及许用应力204.5.4 弹簧相关几何尺寸的计算214.6拉伸凸模设计234.6.1 拉伸凸、凹模圆角半径及工作部分深度的确定244.5.2 凸、凹模间隙244.5.3 落料口大小的确定244.7 凸模固定板的选择244.8 凸模垫板的选择255 确定凸、凹模间隙及计算工作部分尺寸255.1 冲裁间隙值的确定255.2 凹、凸模刃口尺寸计算255.2.1 确定凹凸刃口尺寸的原则255.2.2 冲裁模刃口尺寸的计算方法265.2.3 冲裁模刃口尺寸的计算266 模具总体设计286.1 定位零件的设计与选择286.1.1 挡料销的选择286.1.2 定位板的设计296.1.3 止退块的设计296.1.4 导料板的设计296.2 卸料装置的设计306.2.1卸料板的设计306.2.2 卸料弹簧的选择316.2.3 卸料弹簧有关尺寸计算336.2.4 卸料弹簧的窝座深度H和安装厚度B336.2.5 安装孔内径346.3 凸模固定板的设计346.4 导向零件的选用356.5 模架的选用357 模具结构367.1 模具主要结构设计367.2 模具工作过程368 结束语37参考文献38致谢39附录40卡板级进模具设计摘 要：通过对卡板的工艺特点进行分析，提出了冲孔、落料、压弯、翻边等成形工艺，给出了多工位级进模的冲压方案，介绍了卡板多工位级进模的结构特点、模具的工作过程和设计要点。卡板模具经调试、试制，零件成形效果理想。此模具能满足其精度要求，提高了生产效率。关键词：卡板；级进模；模具结构；设计The design of card board-level progressive dieAuthor: Gui Jun Tutor: Chen Zhiliang(Oriental Science& Technology Collage of Hunan Agricultural University, Changsha，410128)Abstract:By means of the analysis of the technical characteristics of cardboard, this article brings in some forming technologies such as punching, blanking, bending, flanging etc. what is more, it also provides a stamping program of progressive die and also recommends the structural features, the working process together with the main design points of cardboard progressive die. After debugging and trial production, the components of cardboard progressive die have produced an ideal effect. This kind of progressive die can meet the accuracy requirement, and improve production efficiency.Key words: Cardboard; Design; Progressive Die; Die Structure1 前言1.1 冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。近年来，中国经济的高速发展为模具工业发展提供了巨大动力。近10年来，中国模具工业增长速度保持在15%以上；生产厂2万余家，从业人员50多万人，年产值达450亿元以上。另外，结构调整步伐加快，大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力快速增加。从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。 另外，随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，压铸模的数量、寿命和复杂程度要求将更高；随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例、精度和复杂度也将随着相应提高。1.2 冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.3 冲压模具未来的发展重点与展望冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。2 冲压件工艺分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,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等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁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。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1 零件介绍 图1所示为卡板零件，材料：1Crl8Ni9Ti，抗剪强度=460520 MPa，抗拉强度=580640 MPa，屈服强度=200 MPa，厚度为1mm。2.2 确定方案 冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。工件图如图1所示：图1 零件图Fig1 Part drawing该零件成形需冲孔、落料、压弯、翻边4道工序完成。该件结构虽然简单，但是零件宽度尺寸10+/-0.05 mm要求较严，而且翻孔尺寸为6.2 mm，导致预冲孔尺寸较小。若用单工序模冲制精度不易保障，而卡板材料为硬钢，需要精密导向，并结合提高材料利用率。经综合分析，最后确定用8工位级进模在J2363冲床上生产卡板。2.3 确定排样图经工艺分析设计了图2所示工艺排样图。采用单排排样，条料宽76 mm，为了增强两侧冲裁凸模的强度，步距定为14 mm。用同位双侧刃做模具定距，以中间载体运送冲件半成品，为了提高弯曲精度，在料中间冲切了导正孔，在弯曲时对条料进行校正定位。不仅提高了材料的利用率，且由于2个单向弯曲设计在同一工位，抵消了弯曲而产生的侧向力，使弯曲时受力合理，以导正钉精确定距，保证步距精度。为了更好地利用导正钉定位，模具采用反翻边孔结构。 图2 排样图Fig2 Layout2.4 主要工艺参数的确定2.4.1 确定毛坯尺寸由零件可知主要是圆弧处尺寸展开的精确性决定毛坯展开的精度，因该零件有4处R1的圆弧，按弯曲件展开公式进行计算，每处圆弧处展开尺寸按公式： L=/2*（180-）/90 (1) =R+Kt (2)式中：L中性层展开长度，mm 中性层半径，mm弯曲中心角，()K中性层位置系数Rt=1，则K=0325可得：=1325 mm即：L=1849 mm经计算毛坯展开尺寸为7142 mm。2.4.2 确定钝角U形弯曲的尺寸差由公式X=tA (3)式中：；X凸模、凹模单面尺寸差t材料厚度A系数参见图1，U形弯曲的弯曲角为20。，则单侧与竖直面夹角=10，查表可得：A=0839，X=tA=10.839=0.839 mm 图3 翻边孔尺寸参考图Fig3 Flanging hole size reference chart2.4.3 确定预冲孔直径尺寸根据以往经验，参见图3，由公式Do=D1-(R1+t/2)+2h1 (4)式中：Do预冲孔直径D1翻边孔外圆弧圆中心所在直径，6.2 mmR1翻边孔外圆弧圆半径，0.5 mmh1翻边孔外圆弧圆中心与翻边孔断面距离，1 mmt材料厚度，1 mm 由式(4)可得：预冲孔直径Do=2.06 mm。2.4.4 确定双斜楔结构角度参数双斜楔具体结构(见图4)。假设从动斜楔1的垂直行程为A，水平滑块2的水平行程为B，升降滑块3的垂直行程也就是翻边孔凸模的行程为C，那么三者的关系为：B=Atanx， (5)C=B/tany (6)所以C=A*tanx/tany从弹簧的压缩量以及零件加工程度考虑，取A、C数值的整数倍，在此设计中角度x=30，y=60。图4 双斜锲角度参考图Fig4 Double inclined wedge angle reference chart2.4.5确定翻边凸模、凹模间隙从翻边的形状可知，按平面毛坯上翻孔间隙来计算，并参照实际经验，确定凸模、凹模单面间隙为0.85t，t=1 mm，则单面间隙为0.85 mm。2.5 模具结构形式和选材2.5.1 模具结构形式 该制件主要工序为：冲孔、翻孔、落料。采用多工序级进模，结构紧凑，冲出的制件精度高，生产效率也高，适合大批量生产。采用自动送料，自动卸料，采用弹性卸料装置，具有压料作用，冲裁质量较好，模具精度应比冲裁件精度高23级，不应高太多，以免增加制造成本。2.5.2 模具材料选择 冷冲压模具的成本分析 在冷冲压模具设计中，常常要提到模具成本问题，即经济性。所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。在冲压生产中，既要保证产品质量，完成所需的产品数量，又要降低模具的制造费用这样才能使整个冷冲压的成本得到降低。在模具设计中主要考虑的问题是如何降低模具的制造成本。因为产品的成本不仅与材料费(包括原材料费、外购件费)、加工费(包括工人工资、能源消耗、设备折旧费、车间经费等)有关，而且与模具费有关。一副模具少则几万，多则上百万。所以必须采取有效措施降低制造成本。模具费在工件制造成本中占有一定比例。对于小批量生产，采用简易模具。因其结构简单、制造快速、价廉，所以能降低模具费，从而降低工件制造成本。在大批大量生产中应尽量采用高效率、长寿命的级进冲模及发展硬质合金冲压模。硬质合金冲模的刀磨寿命和总寿命比钢模具大得多。总寿命为钢模具的2040倍，而模具制造费用仅为钢模具的24倍。而对中批量生产，首先应尽量使冲模标准化，大力发展冲模标准件的品种，推广冲模典型结构，最大限度地缩短冲模设计与制造周期。制造中、小型冷冲压模具的材料有铸铁、碳素工具钢、合金工具钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨脂橡等。冲模主要零件所使用的模具钢有碳素工具 钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、高碳中铬工具钢、硬质合金及钢结硬质合金等。 凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作的，并伴随有温度的升高，工件条件极其恶劣。所以对凸模、凹模和材料要求有好的耐有温度的升高，工件条件极其恶劣。所以对凸模、凹模和材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、淬透性和切削性，硬度很大，热处理变形小，而且价格低廉。设计模具时，合理选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。冲模的主要零件凸模、凹模和凸凹模等材料的选取尤应慎重通常应考虑如下几点：（1）根据冲压件生产批量的大小来选取模具材料。当冲压件的生产批量很大时，凸模、凹模和凸凹模应选取质量高、耐磨性好的模具钢。例如C r12MoV、Cr4W2MoV、YGl5等。（2）根据被冲压材料的性能、工序性质和冲模主要零件工作条件和作用来选取模具材料。（3）应考虑模具材料的冷、热加工性能和工厂现有条件。（4）应考虑我国模具钢的生产和使用情况。对于该制件主要工序为：冲孔、翻孔、落料，且要求大批量生产，所以模具材料应采用质量较高，能保证耐用度的材料。故凹、凸模可以选择高碳高铬工具钢Cr12MoV，热处理硬度：6062HRC。3 冲压工艺方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。级进模是在压力机的一次行程中，一副模具的不同位置上完成多个不同的工序。根据对零件进行分析,综合考虑材料利用率,工艺合理性及模具结构简易等,工序安排: 1冲导正孔; 2冲预冲孔; 3切边; 4切边; 5空步; 6弯曲成型; 7翻孔；8切边。工位数的确定：（1）应保证冲件的精度要求和零件几何形状的正确性。对要求零件精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位上一次冲压完成。在一个工位完成确实有困难，需分解为两个或多个工位时，最好放在相邻的工位上。（2）对于复杂的形孔和外形分断切除时，只要不受精度要求和模具周边尺寸的限制，应力求做到各段形孔以简单、规则、容易加工为基本原则。（3）在普通低速压力机上冲压的级进模，为了使模具简单、实用缩小模具体积、减少步距的积累误差，凡是能合并的工位，只要模具自身有足够的强度，就不要轻易分解，增加工位。空工位的设置原则： （1）用导正销做精确定具的条料，可适当增加空位，因步距积累误差较小，对产品精度影响不大。反之，定距精度差的，不应轻易增设空工位。 （2）当模具步距较大（一般步距大于16mm）时，不宜多设置空工位。步距大于30mm以上时，更不能轻易设置多个空工位。（3）一般来说，精度高、形状复杂的零件，应少设置空工位。反之，可适当增加空工位。【1】3.1 冲压工艺力的计算3.1.1 冲裁力冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等参数有关。冲裁模设计时为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。压力机吨位必须大于计算的冲裁力。以适应冲裁的要求。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲裁件的质量要求，平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力F(N)可按下式计算： （7）式中 L冲裁件周边长度(mm)； t 材料厚度(mm)； 材料抗剪强度(MPa)； K 系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。 选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素实际冲裁力可能增大，所以应取 F （8）式中 F最大可能冲裁力(称冲裁力)；N 材料抗拉强度(MPa) 。 圆孔的冲裁力的计算： = =1.3211mm0.75mm340N/=22900.02（N）切断部分的冲裁力计算： =1.3369.95mm0.75mm340N/=122638.4（N）3.1.2 翻孔部分的力计算： 自由力为： = （9） 式中 C与弯曲形式有关的系数，对于V形件C取0.6；对于U形件C取0.7； K安全系数，一般取1.3； B料宽（mm）； t 料厚（mm）； r 弯曲半径（mm）； 材料强度极限(MPa)。 则： =6177.6（N） 压料力的计算： 压料力Q值可近似取自由弯曲的30%80%，即： （10） 式中 Q压料力，mm； 取 Q= 0.8=0.86177.6N=4942N 选择压力机时： =11119.6N 3.1.3 卸料力及推件力的计算：由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而冲落的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下的板料、带料的力称为卸料力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推件力。卸料力的大小与凸模和凹模之间的间隙、工件形状、材料的种类及材料上所涂的润滑剂的质量等因素有关。要准确计算很困难，实际生产中常用下列经验公式计算：【1】 =F （11） 式中 F冲裁力（N）； 卸料力系数。在整个冲裁过程中均有卸料力，则 =（+）式中：、分别是大圆孔、小圆孔、切断部分的冲裁力。查表1 取=0.045，则 =0.045（7355.76+10139.48+158810.6） =7933.76（N）采用弹性卸料装置和下出料方式的总压力为： =+ =7355.76+10139.48+158810.6+7933.76+0 =184239.6（N） 表1 卸料力、推件力及顶件力系数The stripping force, pushing a force and ejecting force coefficient冲裁材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.070.10.060.0750.10.14材料厚度0.10.50.0450.0550.0650.08钢mm05.2.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.034 模具主要零件设计与选择4.1 圆形凸模的设计设计图如5基本尺寸D极限偏差：凸模材料用Crl2MoV,刀口部分热处理硬度为6062HRC尾部回火至4050HRC。凸模的固定方法采用台阶式凸模，将凸模压入固定板内，采用H7/m6配合装配后磨平。 图5 3mm 的圆形凸模 Fig53mm Round punch4.1.1 凸模长度计算 凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，应留有修磨余量，并且模具在闭合态下。卸料板至凸模固定板间应留有避免压手的安全距离。【2】一般按图6所示的结构计算，凸模长度应为： L=H1+H2+H3+a （12）式中 H1凸模固定板厚度； H2卸料板厚度； H3导尺(导板)或坯料厚度； a附加长度主要考虑冲头总修量及模具闭合状态下卸料板到冲头固定板间的安全距离。一般取1020mm。根据设计可知，H1=20mm, H2=20mm,H3=1mm, a=10mm, 凸模进入凹模取2mm,所以凸模总长度为：L=62mm。 图6 凸模长度Fig 6 Punch length 凸模一般不必进行强度校验，但对于特别细长的凸模或凸模断面尺寸小而板料厚度大时则应进行强度校验。4.1.2 承压应力校验冲裁时，凸模承受的最小断面压应力，必须小于凸模材料强度允许的压应。即： （13）对圆形凸模，由上式可得 （14） 即： 式中 凸模最小断面压应力（MPa）； 凸模纵向总压力（MPa）； 凸模最小截面的面积（）； 圆形凸模最小截面的直径（mm）； t 冲裁材料厚度（mm）； 冲裁材料抗剪强度（MPa）。 凸模材料的许用压应力，对于Crl2MoV，可取=（1.01.6） MPa，凸模有特殊导向时，可取=（23） MPa。 =1.28mm 对于大小圆形冲孔凸模均能满足要求。4.1.3 抗纵向弯曲应力的校核： 无导向装置的圆形凸模 （15） 有导向装置的圆形凸模 （16） 式中 凸模允许的最大自由长度（mm）； 冲裁力（N）； d 凸模最小截面直径（mm）。 设计中卸料板兼其导向作用，所以 对于mm 的圆形凸模 =21mm=46.8mm 对于12mm的圆形凸模 =21mm=55.2mm 满足要求4.1.4 圆形凸模固定端面的压力 凸模固定端面的单位压力按下式计算，即 q= （17） 式中 q凸模固定端面的压力，MPa； A凸模固定部分最大剖面积，； F落料或冲孔的冲裁力，N； 模座材料的许用压应力，MPa。 对于mm 的圆形凸模： q=219 MPa对于12mm的圆形凸模： q= =176 MPa凸模固定端面与模座直接接触，当其单位压力超过模座材料的许用压应力时，模座表面就会损伤。为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬的垫板。模座材料采用铸铁，许用压应力。 【3】 4.2 切断凸模设计此凸模为非标准件，为保证冲裁质量，避免毛刺的产生，故模具宽度要比冲裁工件宽度宽一些，一般比冲裁材料宽。采用线切割或成形磨削加工，固定部分应和工作部分尺寸一致。所以设计凸模结构如下图7所示：切断凸模高度设计为与圆形凸模一样高。凸模固定方式也才用台阶式，将凸模压入固定板内，采用H7/m6配合装配后磨平。4.2.1 凸模承压力校核： 冲裁时，凸模承受的最小断面压应力，必须小于凸模材料强度允许的压应力。即： 式中 凸模最小断面压应力（MPa）； 凸模纵向总压力（MPa）； 凸模最小截面的面积（）。 = 149.5（MPa）4.2.2 抗纵向弯曲应力的校核： 无导向装置的一般形状凸模 （18） 有导向装置的一般形状凸模 （19） 式中 凸模允许的最大自由长度（mm）； 冲裁力（N）； I凸模最小截面惯性矩（）。 图7 凸模结构Fig7 punch structure 从俯视图可以看：凸模形状类似为工字形，可按工字形截面求其近似惯性矩I，则 （20） 可以导出 式中 中性轴静矩，=； （21） 最大剪应力。= =16177.2 故 =21mm=657.3mm 满足要求 4.2.3 切断凸模固定端面的压力 切断凸模固定端面的单位压力按下式计算，即 q= 式中 q凸模固定端面的压力，MPa； A凸模固定部分最大剖面积，； F落料或冲孔的冲裁力，N； 模座铸铁材料的许用压应力，MPa。 q=149.5MPa=所以也需加垫板。【3】 4.3 翻孔凸模设计在设计翻孔模具，模具结构是否合理直接影响成形质量及其稳定性、翻孔力的大小、模具成本、模具寿命等问题。【4】根据拉零件外形尺寸，可以基本确定翻孔凸模的工作部分尺寸，翻孔凸模高度应在翻孔凸模下行至下死点时与零件翻孔部分高度一致。综合考虑后：选择向上翻孔。向上翻孔时，可把凸模看作静止，凹模下行翻孔。这样后，实际凸模圆角半径为凹模圆角半径，凹模圆角半径为凸模圆角半径。4.3.1 翻孔凸、凹模圆角半径及工作部分深度的确定 凸模圆角半径一般应等于弯曲件内圆角半径的数值，但不能小于材料允许的最小弯曲半径, 弯曲部分半径R为1，满足要求。凹模圆角半径不宜小于3，以免在弯曲时擦伤毛坯，凹模两边对称处的圆角半径应一致，否则翻孔时毛坯会发生偏移。凹模圆角半径与弯曲件边长L公称尺寸有关。可文献2查表3.27 选用。可查得：凹模深度L为12mm，凹模圆角半径=4mm。4.3.2 凸、凹模间隙 对于翻孔，凸、凹模之间的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但必须考虑在合模时使毛坯完全靠压，以保证弯曲件的质量。4.3.3 落料口大小的确定 翻孔后，零件采用下落料方式，就必须保证落料口要大于零件最大边长长度。4.4 凹模的设计 4.4.1 凹模孔口形式及主要参数 因工件精度不高，但形状也较复杂，可以采用直筒式刃口凹模。直筒式刃口凹模有如下特点：制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变；孔内易积存冲件或废料，胀力大，推件力大，刃磨层较厚。如图8所示：图8 凹模空口形式及主要参数Fig8 The empty form of the die and the main parameters 冲下的废料从凹模下面漏出时，应在冲模的下模座上做一个漏料孔，一般漏料孔比凹模孔大0.52mm。4.4.2 凹模外形尺寸的确定凹模装于下模座，由于下模座孔口较大而使凹模工作时承受弯曲力矩；若凹模高度H及模壁厚度C不足时，会使凹模产生较大的变形，甚至破坏。但由于凹模受力复杂，很难按理论方法精确计算来确定，对于非标准尺寸凹模一般不作强度校核。设计模具时，凹模外形尺寸一般是根据被冲裁料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸，按经验公式来确定其尺寸： 凹模高度：H=Kb (=15mm)； （22） 凹模壁度：C= (mm) （23） 式中 b凹模刃口间的最大宽度,mm； K系数。表2系数K值Tab 2 Coefficient K valueb/mm料厚t/mm0.51233500.30.350.420.50.6501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22冲裁件最大刃口尺寸为切断部分，尺寸为359.3mm。查表2：K=0.39 凹模高度：H=0.39359.3=14mm,可取H=30mm 则：凹模壁厚：C= 20mm=(3040)mm当凹模刃口周长超过50mm且材料为合金工具钢时，凹模厚度应乘以文献2表2.43中的修正系数。查表系数为1.25。 即：凹模高度H=1.2520=40mm 凹模做采用螺钉和销钉固定在下模座上，钉孔至刃口边及钉孔之间的距离要有足够的强度，其最小值可参考表3:表3 螺孔、销孔之间及至刃口边的最小距离 (mm)Table 3 Screw, the pin hole and edge side of the minimum distance(mm)螺钉孔M4M6M8M10M12M16M20M24A淬火810121416202530不淬火6.58101113162025B淬火712111719242835C淬火5不淬火3销钉孔2345681012162025D淬火56789111215162025不淬火33.54567810131620 选淬火M12螺钉：凹模上螺孔到凹模边缘的最小距离为16mm；凹模上螺孔到凹模刃口的最小距离为19mm;螺孔到销孔的距离为最小距离5mm。选淬火10销钉：销钉到凹模边缘的最小距离为12mm。螺孔与销钉之间的最小间距为5mm。以上尺寸要依据具体情况而定。再根据排样图，可以基本了解凹模的外形结构。以下是绘凹模俯视图9：4.4.3 凹模强度校核 凹模强度校核主要是检查其高度。凹模在冲裁力的作用下会产生弯曲，如果凹模强度高度不够，就会产生较大的弯曲变形甚至断裂。 矩形凹模装在有方形洞的板上，计算公式为： = （24） 式中： 凹模最小厚度，mm；P 冲裁力，mm； 许用弯曲应力。对于Cr12MoV， =（300500）MPa = = 19.1mm40mm 图9凹模俯视图Fig 9 Die planform 所以取凹模厚度40满足要求【5】4.5 弹簧的设计 弹簧作用是在冲压工作中使导料板与带料压紧，保证带料不偏移；在非工作状态下，使导料板与带料分离，并拥有一定的间隙，保证带料的送进。4.5.1 设计弹簧的一般步骤： 设计弹簧时，当给出弹簧的工作条件、工作载荷F和对应的变形量f，其计算步骤大体是：（1）根据工作条件确定弹簧的载荷类型，选择材料，并获得许用切应力；（2）根据要求，初选旋绕比C；（3）计算材料直径d，并计算出弹簧的中径D；（4）计算有效圈数n；（5）最后进行弹簧性能校核。4.5.2 弹簧类型的选择 圆柱螺旋弹簧的型式、代号及参数系列。见下表4，选择LIII型表4冷卷拉伸弹簧（L） Table 4 Cold coiled tension spring ( L )代号简图端部结构型式L I半圆钩环L II圆钩环L III圆钩环压中心L IV偏心圆钩环L V长臂半圆钩环LVI长臂小圆钩环L VII可调式拉环L VIII两端具有转钩环4.5.3 弹簧材料及许用应力 弹簧多数在变应力下工作，它的性能和使用寿命在很大程序上取决于材料的选择。要求材料具有较高的疲劳极限、屈服点和足够的冲出韧度。对热成型的弹簧还要求材料有良好的淬透性、低的过热敏感性和不易脱碳等性能。 （1）圆柱螺旋弹簧按所受载荷分类圆柱螺旋弹簧按所受载荷的情况分为三类：类受循环载荷作用次数在1106次以上的弹簧；类受循环载荷作用次数在11031106次范围内及受冲出载荷的弹簧；类受静载荷及受循环载荷作用次数在1103次以下的弹簧；三类弹簧的许用切应力和许用弯曲应力有的值，按表5选取 （2）对许用应力的修正在选取材料和确定许用应力时，遇到下列情况应作适当的修正：a）对重要的弹簧，其损坏对整个机械有重大影响时，许用应力应适当降低；b）经强压处理的弹簧，能提高其疲劳极限，对改善载荷下的松弛有明显效果，可适当提高许用应力；c）经喷丸处理的弹簧，也能提高疲劳强度或疲劳寿命，其许用应力可提高20%；d）当工作温度超过60时，应对切应变模量G进行