弹簧钩冲压工艺与模具设计（论文）.doc

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 崔超 学 号： 205040307 学院（系、部）： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程（模具设计） 题 目： 弹簧钩冲压工艺与模具设计 指导者： 评阅者： 2008年 6 月 南 京毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要 本文分析了弹簧钩的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了级进冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要冲孔、落料、弯曲共13工位的二维和三维排样图；完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各工位冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等；概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零件的结构、尺寸设计及标准的选用。同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。关键词 弯曲制件 级进模 工艺分析 零件设计 模具设计毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Design of the Stamping Process and the die for the spring hook AbstractThis paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading. Keywords bend product progressive-die technical analysis die design第III页目录前言1第一章 工艺设计31.1 零件介绍31.2 零件工艺性分析31.3 工艺方案的确定4第二章 排样设计52.1 毛坯排样设计52.2 冲切刃口外形设计82.3 工序排样9第三章 工艺计算113.1 冲压工艺力的计算113.1.1 冲裁力计算113.1.2 弯曲力的计算113.1.3 卸料、顶件力的计算123.2 压力中心计算12第四章 模具总体概要设计144.1 模具概要设计144.2 模具零件结构形式确定144.2.1 定位机构164.2.2 卸料机构164.2.3 导向机构16第五章 模具详细设计185.1 工作零件185.1.1 冲裁凸模185.1.2 弯曲凸、凹模225.1.3 凹模255.2 定位零件265.2.1 导向零件265.2.2 挡料零件265.3 出件零件275.3.1 卸料零件275.3.2 顶件零件285.4 导向零件295.5 其他零件29第六章 设备选择316.1 设备吨位确定316.2 设备校核32第七章 模具三维造型337.1 三维造型337.2 三维造型的意义37第八章 结论398.1 本论文的成果398.2 本课题的特色与创新39参考文献40致谢41第42页南京工程学院毕业设计说明书（论文）前言标志冲模技术先进水平的多工位级进模，是我国重点发展的精密模具品种与普通冲模相比，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，但由于使用级进模时生产效率高，压力机占有数少，需要的操作工人数和车间面积少，减少了半成品的储存和运输，因而产品零件的综合生产成本并不高。级进模设计和制造难度大，对经验依赖性强。级进模按订单生产，而不是按计划生产，订货受市场影响大。交货期要求短，一般一副模具只设计制造一次，属单件生产，模具制造中的固定费用高。所以用级进模生产该零件是正确的。毕业设计是按检阅资料、学习、消化、吸收、创新的思路进行的。本论文是关于介绍我在毕业设计中做的一副弹簧钩的级进模的全部设计资料，文中包含了较详细的工艺分析、模具结构设计及冲压机床的选择。整个设计是在老师的辅导下以及和同学的相互探讨下完成，通过这次毕业设计的锻炼，我增加了专业知识，丰富了视野，提高了自主创新的能力。但是，我毕竟是初次接触级进模具如此具体的设计，再加上知识经验的局限现性，设计内容可能会有一些漏洞和错误，学生的所有不足之处，殷切希望各位尊敬的老师及所有的评委能给予指正和指导，谢谢各位老师。 第一章 工艺设计1.1 零件介绍本次毕业设计的产品见图1.1所示，材料为厚0.5mm的磷青铜板料,要求批量为大批量。该零件属于典型的冲裁、弯曲件，尤其是内弯曲的成型设计过程，因此，与普通的弯曲相比，变形更为复杂，对工艺与模具的要求更高。图1.1 弹簧钩零件图1.2 零件工艺性分析零件尺寸：图中零件的标注公差的为IT11级精度，其余未注由图中技术要求可知为IT12级，零件的尺寸较小，成形的位置较为紧凑，成形比较困难。零件材料为磷青铜，有很良好的塑性，料厚为0.5mm属薄料，冲压性能良好。 零件的结构：零件需要经过多次冲裁和多次的弯曲成型，成型有一定的难度，但零件的结构比较对称，冲压性能仍然很良好。 综上所述，得到结论：零件具有较好的可冲压性。1.3 工艺方案的确定该冲压件由冲孔、落料、弯曲等多个基本工序组成。方案1：先落料再冲孔最后弯曲的单工序模具来实现；方案2：采用复合模一步成型；方案3：采用多工位级进模。方案2采用复合模，模具结构复杂，不便于生产。由于产品属于大批量生产，如果采用单工序模具，则零件的生产效率不高，且产品的精度很不容易掌握。综上所述，得到结论：决定采用方案3采用多工位弯曲级进模。成型步骤为先对条料进行切边去除多余的材料，然后对条料进行弯曲，待条料完成弯曲后，采用最终切断完成零件的所有成型工作。第二章 排样设计2.1毛坯排样设计在进行多工位级进模设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是多工位级进模设计时的重要依据。多工位级进模条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后弯曲，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型毛坯排样：单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。根据此次毕业设计的零件结构特征，决定采用单排、中间载体。采用这种毛坯排样的模具结构的相对简单，模具制造较为方便。1.条料搭边值的确定搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模的寿命得到提高。为了节约材料，应合理的选择搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。用手工送料、有侧压导向时搭边值可小一些，弹性卸料比刚性卸料要小一些。 由参考文献1表2-5得：材料厚度为0.5mm时，条料长度大于200mm，搭边可以取a=2.2mm，a12mm。 2.条料的宽度 条料采用无侧压，由参考文献1中公式2-24得 =66.7+1.52.2+21.5=73mm （由表2-9得侧刃冲切的条料宽度 b1=1.5） 3.导料板间距 由参考文献3中公式2-25得66.7+1.52.2+21.5+20.574mm (式中的由表2-8得=0.5) 4.步距连续模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。连续模任何相邻两工位 距离都必须相等。此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献3S得： S = L + a式中S-冲裁步距L-沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值a-沿送进方向的搭边值该零件的步距确定为： S= L + a= 15+2 = 17mma) 产品图b) 毛坯展开图c) 横向单排c图材料利用率为：26d) 纵向单排d图材料利用率为：26e) 对排e图材料利用率为：41图2.1 排样图示意图毛坯排样图如图2.1c)、d)和e)所示，考虑到后续弯曲成型和取件的方便性，最后选择横向单排。2.2 冲切刃口外形设计由于在毛坯排样时，采用的先冲切废料，然后再弯曲的冲压工艺顺序。在此次刃口设计中主要应该考虑到以下几点：1刃口分解与重组应有利于简化模具结构，分解阶段应尽量少，重组后成形的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足够的强度，要便与加工。因此将模具的刃口分为成型侧刃切口，冲导正孔，异形冲孔1，异形槽和弯曲刃口。2刃口分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求。零件的精度为IT14级。3在刃口接头方式上，成型侧刃切口与异形槽采用对接可以避免毛刺的产生；分段搭接点应尽量少，搭接点要避开产品薄弱部位和外形重要部位。4在冲中间孔之前，应该将侧边的废料先冲下，这样可以保证中间孔的精度要求。5有公差要求的直边和使用中有滑动配合的边应一次冲切，不宜分段。6复杂外形以及有窄槽或细长的部位最好分解，复杂内形最好分解；7外轮廓各段毛刺方向有不同时应分解。综上所述：产品的刃口排样图如图2.2所示图2.2 刃口排样设计2.3 工序排样在多工位级进模冲压中，工序件在级进模内随着冲床一次就向前送一个步距，到达不同的工序。由于各工位的加工内容互不相同，因此，在级进模设计中，要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程，既级进模各工位的所要进行的加工工序内容，这一设计过程就是工序排样。1工序排样的总体设计：在此次模具的工序排样中考虑到工序应尽量的分散，以提高模具寿命，简化模具结构，一共有12个工位。其中外形的冲切分为3个工位。2空工位的设置空工位指工序经过时，不作任何的冲切加工的工位。在级进模设置的空工位时为了提高模具的强度，保证模具的寿命和产品的质量以及模具中特殊机构的设置等，空工位的设置非常普遍。在该弹簧钩模具设计中，设置了几个空工位，这样是为了模具弯曲成型空间结构可行性以及合理性。3载体的设置级进模由多个工位组成，冲压过程中各个工位的加工内容不同，因此，把工序件从第一工位运送到最末工位是级进模的基本条件之一。载体要求必须由足够的强度，能平稳的将工序送进。条料载体基本上有三种形式：双侧载体、中间载体和单侧载体。在此次模具设计中采用中间载体。这主要是由于在零件的两侧都有弯曲成型工序，切形后坯料的弯曲部分已与条料分离，所以采用中间载体。4侧刃设置侧刃是级进模用得最广的定距机构。其工作原理是在条料侧边上冲出与送进步距相等的缺口，利用侧刃挡块对条料缺口处台肩的阻挡实现定距。用侧刃定距精度可靠,生产率高，因而,是级进模常用的定距方式。由于它以切去条料边缘少量材料形成的台肩定位，所以增加了材料的消耗和冲压力。一般用于生产率要求高、步距较小、材料较薄的级进模。在本设计中在第一工位设置了两个成型侧刃，侧刃的宽度即为步距17mm，与侧刃配合定距的是导料板上的凸台阶，凸台阶挡住条料的继续向前，完成条料的定位，每当侧刃冲切掉条料两侧的材料以后，条料才可以继续向前送进，因此这样达到了定距的目的。5导料板设置导料是条料的向定位机构，对条料横向（宽度方向）定位，从而使条料沿直线送进。否则，条料摆动会影向产品精度。该模具采用无侧压导料板。6工序排样多工位级进模的工序排样设计是多工位级进模设计的关键，是决定级进模优劣的主要因素之一。根据该零件的要求以及上述工艺特点的分析,设计多工位连续工序排样方案。排样图如图2.3所示：图2.3工序排样图具体工位安排如下：冲导正孔侧刃成型两侧半圆形状冲异形六边形孔冲异形槽第1次弯曲第2次弯曲顶部成型两侧弯曲顶部校正切断分离。第三章 工艺计算3.1 冲压工艺力的计算工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。3.1.1冲裁力计算冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算： （3.1）式中 F冲裁力（N）；L零件剪切周长（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）。K系数,一般取K=1.25。已知零件材料是磷青铜,取=260Mpa，材料厚度t=0.5mm,L值由全部冲裁线即冲裁零件周长尺寸组成： 部位 周长L/mm 冲裁力F/N 1两个直径6mm的导正孔 37.68 +两侧的成型侧刃 94.2 122462中间六边形 65 84503两侧异形多边形 114 148204最终切断 8 10403.1.2弯曲力的计算 为了合理地选择压力机和模具设计，必须计算弯曲力。弯曲力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、晚期半径等有关，而且和弯曲方式也有很大的关系，从理论上计算弯曲力比较繁杂，精确度亦不高，因此生产中常采用经验公式进行计算。此此毕业设计中所涉及的弯曲均视为校正弯曲。由参考文献3 表3-3得：弯曲力： （3.2）式中 F弯曲力（N）；A弯曲校正部分投影部分面积（）；q单位校正力（MPa）；由参考文献3中，查表3-4得q=6080第一次弯曲：65.7805256N第二次弯曲：49.8803984N第三次弯曲：262.48020992N最终，总的力为：（12246+8450+14820+1040）+（5256+3984+20992）66.784 67 KN3.1.3卸料、顶件力的计算由参考文献3中公式2-11得：= =所以=0.0566784=3339.2 N =0.0866784=5342.72 N综上所述，最终的所有合力为： =+=66784+3339.2+5342.7275465.92 N3.2压力中心计算冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向机构滑动件之间的磨损，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。冲模压力中心的求法，采用求平衡力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体的方法如下：1） 按比例画出冲压轮廓线，选定直角坐标x-y;2） 把图形分成几部分，计算各部分长度L1、L2、.Ln，并求出各部分重心位置的坐标值；3） 按下列公式求出冲模压力中心的坐标值（X0,Y0）在连续模中，由于压力太分散，所以先求出各个工步的压力中心再求出模具的总的压力中心。对得到的一组平行力系再进行压力中心的计算和确定。经过计算，最终的压力中心在第六个工位上，具体位置可以在总装配中看到，如图3.2；取最右端为零点，计算压力中心位置为：y=(845034+1482059.5+525685+3980119+1040204)/22032y=104.5 mm图3.1 压力中心图位置图第四章 模具总体概要设计4.1 模具概要设计级进模是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构是模具的“形”。模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此级进模的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成级进模的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求；第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。在级进模结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定级进模的基本结构框架。结构概要设计包括：（1）模具基本结构：定位方式以及导向方式确定;卸料方式以及出件方式确定；（2）模具基本尺寸：模具工作空间尺寸、各个板的厚度、闭合高度。（3）模架基本结构：模架的类型;导柱与导套选配以及模柄类型的选择。（4）压力机的选择：压力机的类型；压力机规格。4.2 模具零件结构形式确定本模具是一套12工位带料连续弯曲级进模如图4.1(a)和图4.1(b)。采用四导柱钢模架，滚动导柱、导套机构导向，弹性卸料板卸料，采用浮顶装置顶料。导料板进行导向，侧刃粗定位，导正销精定位，完成零件的冲孔、切边、弯曲和切断落料。模具主要有上模座、凸模垫板（上垫板）、凸模固定板、卸料板、导料板、凹模板、凹模垫板（下垫板）、下模座。凹模周界长315mm,宽200mm,模具总长315mm，总宽425mm。模具的闭合高度是215.5mm。凸模固定板用于安装所有冲孔凸模、异形孔凸、切边凸模、模弯曲凸模、弯曲凹模和最终的切断凸模；凹模板用于容纳所有冲孔、切断凹模和弯曲凹模、弯曲凸模。所有冲孔凸模、弯曲凸模。弯曲凹模和切断凸模都采用单边挂台固定在卸料板上，装配后磨平。其中最后一步弯曲凸模采用镶块结构，与凹模垫板采用螺钉紧固、销钉定位的方式固定。卸料板是一整块，采用六个螺钉和套管、垫圈的组合来达到弹性卸料的作用。a) 模具二维总装图b) 模具三维总装图4.2.1 定位机构为限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应避免油污、碎屑的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高时，要考虑粗精度和精精度两套装置，分步进行；坯料需要两个以上工序的定位时，它们的定位应该一致。综上所述：在此次模具设计中方向采用带侧刃进行粗定位，导正销精确定位；方向上采用导料板与导正销进行定位。本模具中，侧刃采用成型侧刃的形式。在第一工位时成型侧刃和冲导正孔的凸模同时冲下。在第二工位时，当条料沿着导料板送进一段距离后（一个步距），导料板上的台阶（相当与挡块的作用）挡住条料以阻止条料的继续前进，起到粗定位的作用，上模下行时，导正销首先插入到导正孔中，纠正送料误差，对条料进行精确定位。采用的弹顶结构，在工作的时候可以起到顶料的作用，将条料顶出继续向前送料。4.2.2 卸料机构卸料机构的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。可分为固定刚性卸料板以及弹性卸料板。在本次模具设计中采用弹性卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高。在弯曲成型时，可以防止条料发生侧移。为卸料板提供卸料力的是六处螺旋弹簧。当上模上行时，卸料板将卡在凸模上的条料推下。同时，在下模部分安装有弹顶装置，上模上行一段距离后，卸料板不再压住条料时，顶件块和浮顶装置将条料顶出最大的成型距离。此时，条料完成了一个工位的成型，向前送进一个步距。4.2.3 导向机构对生产批量大，要求模具寿命和制件精度较高的冲模。一般应采用导向机构来保证上、下模的精确导向。上、下模导向，在凸、凹模开始闭合前或压料板接触制件前就应该充分的合上。导向机构有导柱、导套机构，侧导板与导板机构和导块机构。在此副模具中由于零件的尺寸较小，对制件的精度要求较高。所以采用四角滚动导柱、导套和浮动模柄配合，这样的四导柱导向精度比较平稳，精度较高。第五章 模具详细设计5.1 工作零件5.1.1 冲裁凸模1.冲裁凸模结构设计凸模的高度根据凸模固定板、卸料板以及凸模在模具闭合状态下进入凹模的深度和料厚来决定,由此可以计算得出冲裁凸模的长度。在本模具中由于异形孔的形状并不是十分的复杂,所以凸模除了两个圆凸模外均作成单边挂台凸模形式，装配时要求端部回火，装配以后磨平端面。举例，如图5.1所示六边形凸模的长度为：图5.1 六边形凸模L=H1+H+H2+H3+H4=25+5+25+0.5+2.5 =58mm。式中的H1是凸模固定板的厚度，H为模具闭合后凸模固定板与卸料板之间的距离，H2是卸料板的厚度，H3是条料的厚度，H4是模具闭合后凸模进入凹模后的长度。2.凸模的尺寸设计刃口尺寸的计算：凸、凹模刃口尺寸精度决定得合理与否，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理的间隙值能否保证，也关系到模具加工的成本和寿命。因此，计算凸、凹模刃口尺寸是一项重要的工作。计算冲裁件凸、凹模刃口尺寸的依据为：1.冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相同，冲孔尺寸与凸模尺寸相同；2零件的尺寸精度；3合理的间隙；4磨损规律；5冲模的加工制造方法。因而在计算刃口尺寸时应按下述原则进行：a）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸；b）考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值；c）一般模具制造精度比工件精度高34级。d）对于级进模的工艺尺寸不必计算其刃口尺寸。制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙的合理。由于模具的加工方法的不同，凸、凹模刃口尺寸的计算公式和公差的标注也不同。凸、凹模刃口的计算方法基本上可分为两种。（1）凸模和凹模分别加工凸模与凹模分别加工这种加工方法适用圆形或简单规则的冲裁件。采用分别加工法，凸、凹模具有互换性，在精度要求高的行业，一般采用这种方法加工，而且它的制造周期短。但为了保证合理间隙，就需要采用小的模具制造公差，使模具制造困难、成本较高。（2）凸模与凹模配合加工对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作为基准件，然后以此基准件为标准加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是：1）模具间隙是在配制中保证的，所以加工基准件时可以适当的放宽公差，使其加工容易。2）尺寸标注简单，只需要在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺寸并注明配作所留的间隙值。冲孔凸模刃口计算公式：变小的尺寸 （5.1）增大的尺寸 （5.2）公式中A、B凸模刃口尺寸；x值由参考文献3 表2-4处可得；模具公差，可取为IT6精度模具具体刃口尺寸计算：（1）工位1冲导正孔凸模刃口尺寸，直径6mm：应用公式:计算，D（6+0.30.5）6.15mm工位1成型侧刃凸模刃口尺寸，尺寸如图5.2所示：图5.2 成型侧刃刃口尺寸应用公式:计算，L1（17+0.50.43）17.215mmL2（15.5+0.50.43）15.715mm应用公式:计算，R（2.5-0.50.25）2.375mm（2）工位2冲六边形凸模刃口尺寸，尺寸如图5.3所示：图5.3 六边形凸模刃口尺寸应用公式:计算，L1=（9+0.360.5）9.18mmL2=（28.7+0.520.5）9.18mm（3）工位3冲两侧异形槽凸模刃口尺寸，尺寸如图5.4所示：图5.4 异形凸模刃口尺寸应用公式:计算，L1=（12+0.50.43）12.215mmL2=（8.2+0.360.5）8.38mmL3=（29.4+0.520.5）29.66mmL4=（2+0.250.75）2.1875mmR1（2+0.250.5）2.125mm应用公式:计算，R2（2-0.250.5）1.875mm（4）工位10切断分离凸模、凹模刃口尺寸，尺寸如图5.5所示：图5.5 切断凸模刃口尺寸应用公式:计算，L1=（2+0.250.75）2.1875mmL2（4+0.30.75）4.225mm按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙Zmin配作凹模。 3凸模的固定方式冲裁凸模和部分弯曲凸模通过台阶挂台和凸模固定板固定，并在装配后磨平，通过垫板将其压稳；其余弯曲凸模具体位置采用具体方案固定。 4凸模材料的选用及技术要求凸模选用Cr12MoV，热处理后硬度达到5862HRC。5.1.2 弯曲凸、凹模1.弯曲凸模的设计弯曲件凸模的设计主要指凸模、凹模的圆角半径和凸模的长度以及凹模的深度。凸模的圆角半径等于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径。凹模的圆角半径不宜过小，以免弯曲时擦伤材料的表面，或出现压痕，或使弯曲力增大，模具寿命降低。同时凹模两边的圆角半径应一致，以防止弯曲时板料的偏移。通常可根据板料的厚度 t选取：t2mm， = (3-6)mmt=2-4mm, = (23)mmt4mm, = 2t弯曲凸、凹模之间的单边间隙用Z来表示。U形件弯曲须合理选取凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸及形状不易保证；间隙过小，弯曲力增加，工件擦伤大，模具磨损大、寿命短。常按材料的力学性能和厚度选取：对于钢板： Z=（1.051.15）t对于有色金属板料：Z=(11.1)t各弯曲凸凹模尺寸如下所示：对于凸模尺寸，可以按照下面公式进行计算：弯曲凸模1：圆角半径为2.5mm，两侧深度是10mm，和凹模板做成一体，其剖面图如图5.6所示：图5.6 第一次弯曲凸模(52.7-0.50.87)=52.265mm弯曲凹模1：圆角半径为2mm，深度是10mm，凹模宽度为10mm,采用台阶式固定方法，台阶高5mm。其空间尺寸即为凸模尺寸加两侧料厚，结构示意图如图5.7所示：图5.7 第一次弯曲凹模弯曲凸模2：圆角半径R1=0.5mm，R22.5mm。结构示意图如图5.8：图5.8 第二次弯曲凸模弯曲凹模2：圆角半径Rd=2mm, 深度为12mm,采用滑块滑动作用来进行弯曲的成型，如下图5.9即为滑块结构示意图：图5.9 弯曲滑块弯曲凸模3：圆角半径Rp1=0.7mm, Rp2=0.5mm,宽度为9.3mm，采用镶块固定在下垫板上，其结构示意图如图5.10所示：图5.10 第三次弯曲凸模弯曲凹模3：圆角半径Rd=2mm,宽度为10.3mm，采用台阶式固定在凸模固定板上面，其刃口尺寸部分的结构示意图如图5.11所示：图5.11 第三次弯曲凹模(10.3-0.50.24)=10.18mm5.1.3 凹模1凹模的结构设计在本模具中，异形凹模采用整体式凹模板和部分镶件，凹模的尺寸由制造好的凸模实际尺寸来配作。冲导正销孔时，由于外形是圆形，可以采用标准件，采用小台阶固定，外形和内形孔相对位置要求较严。 2凹模的尺寸设计（刃口尺寸及外形尺寸） 刃口尺寸与凸模上相应位置的尺寸配做，外形尺寸和模架工作空间尺寸一样，采用长宽为315mm200mm 3凹模的固定方式 凸模通过紧固螺钉和下垫板、下模座紧固，通过销钉和下垫板、下模座定位。 4凹模材料的选用及技术要求 凹模选用Cr12MoV，热处理后硬度达到5862HRC。5.2 定位零件5.2.1 导向零件采用导料板对条料进行导向，具体选用如下：选择的导料板的大体尺寸以及两侧的导料板的间距尺寸如图所示，入口出宽度是73mm，在成型侧刃之后的宽度是66.7mm，导料板的材料为45钢。导料板的下表面应磨削以便与凹模装配，工作侧面粗糙度在1.6m以下，与凹模板采用螺钉紧固，销钉定位。如图5.12所示：图5.12 导料板间距示意图5.2.2 挡料零件1.导料板台阶挡料的定位零件设置在导料板上，在两块导料板上都开有成型侧刃和挡料台阶，如上图所示。侧刃的主要作用是控制条料、带带料送进的步距和定位，即加装一个或两个切边装置。工作时，每次行程在条料侧边切去一段等于步距大小的料，下次送料时以此空缺来定位。该切边装置的凸模称为侧刃。利用侧刃定位，定距准确，精度较高，效率高，但增加了材料的消耗、冲裁力和模具的制造难度。因此，侧刃定位主要用于连续模或不适合采用其他定位方式的冲模。例如，冲裁窄长、步距小冲压件不能使用挡料销时；材料太薄，如果采用导正销有可能压弯孔边而达不到定位的目的时，或者当冲件侧边需冲出一定形状而正好由侧刃完成时。而在本次设计的侧刃结构中，设计选用了成型侧刃，成型侧刃的作用除了以上介绍的侧刃的作用，还可以在侧刃定位的同时，在第一个工位上冲切出零件所需要的一定的轮廓来，达到了一举两得的作用。2.导正销导正销又称为导头，其以尖圆头一端先进入零件预先冲出的定位孔中，以辅正送料中的误差，起到精确定位的作用，导正销主要用于连续模中，消除侧刃及挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。在本副模具中采用了1对直径是6mm的导正销，其导正孔在条料上的第一个工位冲切出来，导正是在第二个工位上。5.3 出件零件5.3.1 卸料零件在本副模具中，采用弹性卸料板，将卸料板做成一整块，卸料板上开有6个固定螺钉用的螺纹孔和6个弹簧固定孔，以及与凸模有H7/f6配合的所有凸模孔和弯曲模孔。在以后的每个工序中，整体卸料板在冲裁、弯曲完成之后，在弹簧力的作用下，将零件半成品从凸模上推出，起到了卸料作用。用螺钉紧固连接、套管定距、垫圈定位的结构一起来起到卸料螺钉的作用，但同时，此结构比单纯的卸料螺钉更优化，这个结构的定位作用，使得卸料板更加平稳，从而对凸模的导向作用更精确可靠。如图5.13所示：图5.13 卸料板连接结构由参考文献4表3-29得：选用的螺钉为M10，长度是80mm。5.3.2 顶件零件弹簧和橡胶是模具中广泛使用的弹性元件，主要为弹性卸料、压料及出件装置等提供所要求的作用力和行程。1.卸料弹簧的选用 弹簧属于标准件，冲压模具中常使用圆柱形螺旋弹簧和碟形弹簧。在此次毕业设计中选用圆柱形螺旋弹簧。主要的选用依据如下：卸料力 =0.0566784=3339.2 N卸料螺钉个数n=6，弹簧个数为n=6查参考文献3得 选择的弹簧规格是：101.250 弹簧的直径10mm，弹簧中径1.2mm，自由高度50mm,刚度、外径、自由高度的精度为2级，材料为炭素弹簧钢丝B极，表面镀锌的左旋弹簧。2.顶件弹簧的选用顶件力 =0.0866784=5342.72 N同样的选择方法，弹簧数量n=6查参考文献3得 选择的弹簧规格是： 40.865弹簧的直径4mm，弹簧中径0.8mm，自由高度65mm,刚度、外径、自由高度的精度为2级，材料为炭素弹簧钢丝B极，表面镀锌的左旋弹簧。5.4 导向零件采用滚动式导柱、导套：导柱1为：导柱D30190 材料为20钢导套1为：导套D32100 材料为20钢数量为3对导柱2为：导柱D32190 材料为20钢导套2为：导套D35100 材料为20钢数量为1对5.5 其他零件1.模架选用的是：2.固定板规格是：315mm200mm25mm 材料选用45钢3.垫板规格是： 315mm200mm10mm 材料选用45钢，热处理之后硬度达到5862HRC4.采用浮动式模柄，如图5.14所示：图5.14 浮动模柄结构浮动式的优点是，当压力机施力方向和模具压力方向不完全重合时，浮动式模柄可以给与一定的调整余地，使得压力中心线重合，提高了模具生产精度，提高了模具的运动精度和使用寿命。在模具中的固定用零件主要有模固定板，垫板以及螺钉和销钉等。第六章 设备选择6.1 设备吨位确定冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要的内容。必须根据冲压工序的性质、冲压力、变形功、模具结构型式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件进行。6.1.1 设备类型的选择设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。由参考文献5表18.4-19和表18.4-20，初步选择开式通用机械式压力机。6.1.2 设备规格的选择设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力来进行。从模具设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个。1）行程 压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。例如，对于拉深工序所用的压力机行程，至少应保证：压力机的行程S2h（h为零件的高度）。2）装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸，还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利的安装模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸，为两件哈夫式夹紧模柄用。3）闭合高度 冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下表面至工作台上表面的距离。这个高度是冲压操作的空间高度尺寸。显然，冲床的最大闭合高度要大于模具的最大闭合高度，最小闭合高度要小于模具的最小闭合高度，一般取：Hmax-5mmHHmin+10mm如果冲模的闭合高度H大于压力机的最大闭合高度，冲模将不能在该压力机上工作。反之，H小于压力机的最小闭合高度时，可加垫板。设备吨位 设备吨位的选择，首先要以冲压工艺的所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备。查参考文献3 表1-5(开式压力机技术参数)，初选择160KN的开式压力机J23-16，其技术参数如下:公称压力： 160KN公称力行程： 5mm滑块行程： 70mm行程次数： 115spm最大装模高度： 220mm装模高度调节量：60mm工作台尺寸： 前后300mm、左右450mm6.2 设备校核6.2.1.压力行程该模具的开模高度大概有30mm，选择的压力机的滑块行程为70mm,所以压力机的行程满足要求。6.2.2.压力机工作台面尺寸由于模具外形尺寸为：前后234mm，左右334mm，而压力机工作台面尺寸为：前后300mm、左右450mm，所以满足条件。主要参数均符合条件，因此最终选用J23-16型压力机。第七章 模具三维造型7.1 三维造型本次设计应用了Pro/E三维造型技术，对零件进行了造型，同时对零件进行了组装和干涉测验，使模具结构更加优化。7.1.1 零件三维造型1. 产品零件图如图7.1所示：图7.1 弹簧钩产品图 2. 冲孔凸模和导正销分别如图7