E卡片冲压工艺分析及模具设计

E卡片冲压工艺分析及模具设计摘要:在分析冲裁模冲压工艺的基础上，确定了级进模模具设计方案。通过查阅了相关文献资料，对该零件进行工艺性分析，选择并确定了符合于给定条件的最优工艺方案，及进行了工艺与设计的有关计算，如：选择基本工序，确定其顺序.工序数目及工序组合形式。介绍了主要零部件的设计理念，详细剖析了设计中的的一些思路，以及某些非标准零件的使用特点。通过计算复合模模具中的毛坯尺寸、冲压过程中的各工艺力等主要工艺参数和落料刃口、冲孔刃口等主要工作部分尺寸，设计出主要零件结构和实体模型，绘制了模具的装配图及部分主要凸凹模的零件图，分析了模具的动作过程及加工制造方案。关键词：级进模,冲压,工艺性IAnalysisofEcardstampingprocessanddiedesignAbstract:Onthebasisoftheanalysisoftheblankingdiestampingprocess,determinedtheprogressivediedesign.Byconsultingtherelevantliterature,analyzetheparts,selectanddeterminetheoptimalprocessschemecorrespondstoagivencondition,andcarriedoutthecalculationprocessanddesign,suchas:choiceofbasicprocesses,determinethesequence.Thenumberofprocessesandprocesscombinationform.Introducedthemainpartsdesignconcept,detailedanalysisofsomeoftheideasofthedesign,andsomenon-standardpartstousefeatures.Throughthetechnologicalcapacityofcompositemoldintheblanksize,thestampingprocessofmainprocessparameterssuchasblanking,punchingandcuttingedgeedgeisthesizeofworkingpart,designpartstructureandsolidmodel,themappingofthemoldassemblydrawingandpartofmaindiepartsdiagram,analyzetheactionprocessmoldmanufacturingandprocessingscheme.Keyworeds:progressivedie,stamping,procII目录1绪论.11.1冲压技术的发展及应用.11.2模具发展现状.21.3本课题的主要内容与意义.32工艺分析及冲压方案确定.52.1冲压件的工艺分析.52.2工艺方案的分析和确定.62.2.1工艺方案分析.62.2.2.冲压工艺方案的确定.62.3冲压排样图设计.72.3.1排样原则.72.3.2排样图.93模具主要工艺参数计算.103.1模具刃口尺寸计算.103.1.1冲裁刃口尺寸计算的基本原则.103.1.2冲裁力的计算.113.1.3刃口尺寸的计算.113.2压力中心计算.114模具总体设计.144.1送料方式的选择.144.2卸料方式的选择.144.3模具定位与紧固件的选择.154.4模具导向零件的选择.165模具主要零部件设计.175.1主要模板的设计.175.2凸模高度设计.175.3凹模设计.195.4模具材料的选用.205.4.1.冲裁模具材料的选用及热处理要求.206模具装配.24III6.1模具的安装调试.246.1.1确定装配方法和装配顺序.246.1.2装配要点.246.2模具总装图.257冲压设备的选择.277.1压力机选用.277.1.1冲压设备规格的选择.277.1.2公称压力.277.1.3滑块行程和行程次数.287.1.4装模高度.287.1.5模具冲压设备的选择及参数.28结论.30参考文献.31致谢.3201绪论1.1冲压技术的发展及应用冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术。在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向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。(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1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。(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。1.2模具发展现状现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在：（1）精密冲模；（2）汽车覆盖件模；2（3）主要模具标准件；（4）大型及精密塑料模；（5）其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上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，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。1.3本课题的主要内容与意义1.通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的流程，熟练掌握使用各种工具书籍；综合运用和巩固模具设计相关课程的基本理论和专业知识，培养从事模具设计与机械设计的初步能力，为实际工作打下良好的基础；2.培养分析问题和解决问题的能力。经过该设计环节，应该能全面理解掌握冲压工艺，模具设计模具制造等相关机械设计的内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤，模具零件的常用加工方法及工艺规程编制，模具装配工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程，设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；会查阅技术文献和资料，以完成从事冲压技术工作的人员在模具设计与制作方面所必须具备的基本能力训练；3.培养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨科学态度，强化质量意识的时间观念，养成良好的职业习惯；4.总之，通过毕业设计使我们初步达到工程师所具备的基本素质。3主要内容如下：设计（论文）各阶段名称起止日期1开题报告2014.3.12014.3.152工艺分析及计算2014.3.152014.4.153模具结构设计及计算2014.4.152014.5.154绘制图纸及编写设计说明书2014.5.152014.6.1642工艺分析及冲压方案确定2.1冲压件的工艺分析图2-1工件由零件图，对冲压件的形状、尺寸、精度要求、材料性能进行分析。工艺分析就是对产品的的冲压工艺方案进行技术和经济上的可行性论证，确定冲压工艺性的好坏。凡冲压工艺性不好的，应在保证产品使用要求的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。本零件采用1.5mm的Q235钢料带冲压而成。工件由图2-1可以看出,该零件结构简单，精度要求不高,属于小型冲压件。对该冲压件进行分析：(1)对于落料部分冲裁剪最小圆角半径R=15通过查阅资料根据夹角90时R=0.25t；对于内部r=5的冲孔部分为r=0.3t。以及其他处取最小0.25t作为落料圆角；(2)对于该冲裁件凹入部分的宽度则根据b1.5t确定；(3)该卡片的形状简单，排样方式简单废料少；(4)冲裁件孔间距a2t，但不小于34mm，这里a=30，则满足要求。52.2工艺方案的分析和确定2.2.1工艺方案分析冲裁工序可分为单工序冲裁、复合工序冲裁和级进冲裁。(1)单工序模在一副模具中完成只完成一种工序的冲模，如落料模，冲孔模，拉深模等结构较为简单，生产效率不高，一般适用于小批量生产。(2)复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的模，在一副冲模中一次定位可以同时完成几个工序。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大大减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，劳动生产效率高。(3)连续模是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模，在冲裁过程中，条料在模具中依次在不同的工序位置上，分别完成冲件所要求的工序，除开始几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个(或几个)冲裁件。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。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。多工位级进模主要用于冲制厚度较薄,产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件从零件图可看出，该零件包括冲孔、落料，可以采用以下两种工艺方案：(1)单工序一次性落料。(2)连续冲压，采用级进模生产。对以上两种工艺方案进行分析比较：方案一：模具结构比较复杂，所以难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁模或级进冲裁模方式。方案二：级进模本身能满足大批量生产，而且生产效率最高，模具分开加工，维修简单，费用低，也能够自动进料，节约人力。由于工件精度为IT12级，符合级进模加工工件的精度要求。综上所述，最后确定用级进冲裁方式进行生产。62.2.2.冲压工艺方案的确定根据上述原则，对上面的各道基本工序做不同的组合，得出排样图工件由冲孔、落料两道工序冲压成形。2.3冲压排样图设计2.3.1排样原则：级进模里由于冲裁件各工位就有不同的冲压工序，每个工步都须遵循一定的标准，否则无法用于生产。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。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。排样原则如下：(1)提高材料的利用率：对冲裁件来说，由于产量大、冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件成本的60以上。材料利用率是一项很重要的经济指标。要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。结构废料是由工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲方式和排样方式所决定的。因此要提高材料的利用率只要应从减少工艺废料着手，设计处合理的排样方案。有时，在不影响冲件使用性能的前提下，页可适当改变冲裁件的形状。(2)排样方法：有废料排样：即工件与工件之间，工件与条料边缘间都有塔边存在。少废料排样：即工件与工件间有搭边存在。工件与条料边缘大废料搭边存7在。无废料排样：即工件与工件间，工件与条料边缘之间均无搭边存在。具体的排样形式有：直排，斜排，对排，混合排样，多排冲裁搭边。(3)搭边：排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺余料称为搭边。搭边的作用1)补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。2)还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。搭边值的确定需要考虑的问题1)材料的力学性能。塑性好的材料，搭边值要大些，硬度高与强度大的材料，搭边值小一些。2)材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。3)工件的形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大。4)排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。5)运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。综合考虑以上问题以及冲模设计手册表3-20，确定搭边为：工件间搭边a=1.8mm，侧面搭边=1.5mm1a(4)计算步距、条料宽度和材料利用率：送料步距A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。本次设计A=42.8。条料宽度B条料宽度的确定与模具的结构有关。确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。B=L+2=60+2x1.5=63mm1a8式中：L冲裁件与送料方向垂直得最大尺寸冲裁件与条料侧边之间的搭边1a材料的利用率00283.97=6.14ABS式中:-材料的利用率A-一个步距内的工件的实际面积S-送料步距B-条料宽度2.3.2排样图：根据上面所述，得出排样图2-2:图2-2排样图93模具主要工艺参数计算3.1模具刃口尺寸计算3.1.1冲裁刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。冲裁有以下特点：(1)由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。(2)在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。(3)冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：(1)落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。(2)考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，也能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。(3)确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，、对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。103.1.2冲裁力的计算该模具采用刚性卸料和自然漏料方式。冲孔力P01=L1t=350*135.42*1.5=71.10KN落料力P02=L2t=350*167.12*1.5=87.74KNL1L2数值由查表和计算所得则冲裁力P0=P01+P02=158.84KN3.1.3刃口尺寸的计算根据冲模设计手册表3-7刃口计算公式算得冲孔部分计算凸模来配做凹模：冲孔凸模半圆部分尺寸=（10.05+0.076+0.03）00.110.1600.1冲孔凸模矩形部分尺寸=（21.1+0.152+0.03）00.221.5500.2冲孔凹模半圆部分尺寸=（10.156+0.21）+0.04010.37+0.040冲孔凹模矩形部分尺寸=（21.552+0.21）+0.04021.76+0.040矩形宽度方向以半圆部分尺寸为准。落料部分计算凹模配做凸模：落料凹模长度方向尺寸=（59.750.3680.07）+0.5059.380.740落料凹模宽度方向尺寸=（39.80.2980.005）+0.62039.50+0.40落料凸模长度方向尺寸=（59.3750.21）00.0859.1700.08落料凸模宽度方向尺寸=（39.4970.21）00.0839.2900.083.2压力中心计算11根据冲模设计手册公式14-42;14-43=11+22+33+1+2+3+=11+22+33+1+2+3+以及14-45=57.29图3-1圆弧压力中心计算其中:r-圆弧半径（mm）a-中心半角（度）-圆弧重心与圆心的距离（mm）12根据上式以及下图计算压力中心图3-2整体压力中心计算计算可得压力中心为=43.54mm=30mm134模具总体设计4.1送料方式的选择随着我国工业的发展，冲压制件类型、工艺的复杂化以及人性化生产要求，手工送料的冲压加工生产由于存在着效率、速度、精度、安全等方面的一系列问题，冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所飞取代，从而进一步满足了冲压生产自动化，大幅度提高生产节拍、生产质量等的要求。普通压力机上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械、液压、气动三大类，在冲压加工中以机械与气动二类应用较多。气动送料机构具有灵巧轻便、通用性强、其送料长度和材料厚度可调整、机构反应迅速的优点。但是，由于气动送料机构是采用压差式气动原理工作，故机构工作噪声较大，影响冲压工作环境，主要用于冲压的前期送料和小批量、多品种的生产。机械送料机构尽管调整相对困难且机构较大，但具有送料准确可靠、机构冲击与振动少、噪声低、稳定性好等优点，仍是目前冲压加工中最常用的自动送料方式。多工位送料系统是一个类似移动臂的装置，主要作用是把冲压件从一个工位移到另一个工位。一组模具内的每一副模具的冲压工作都在同一台压力机内完成。多工位送料移动杆沿着模区移动，它们是主要结构件，移动冲压件的端拾器就安装在这些结构件上。在汽车车身冲压厂，根据送料的传动方式，多工位送料系统主要有：机械送料、电子送料和组合式送料。因该级进模选用的冲压设备为开式压力机且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，即由左向右送料。带料的送进选择依靠压力机上的自动进料装置送进。4.2卸料方式的选择(1)刚性卸料：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，14单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。(2)弹性卸料弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。因该冲压工件平直度较高，料厚为1.5mm，刚性卸料模具方便，而且工件的精度要求不高，所以采用刚性卸料。4.3模具定位与紧固件的选择(1)凸模固定板选择：对于大型的凸，凹模零件，一般通过固定板间接固定在模板上，以节约贵重的模具钢。固定板固定凸模（凹模）要求固紧可靠并有良好的垂直度。因此固定板必须有足够的厚度。可按以下经验公式计算，对于凸模固定板H=（11.5）D。式中D为凸模直径。式中H0为凹模厚度；凸模固定板厚15mm。(2)模架的选择：模架根据模具凹模的尺寸进行选择标准件，本次设计选择标准模架尺寸160x125x140170IGB/T2851.7-90(3)螺钉和销钉的选择：螺钉是紧固模具零件的，冲模中多采用内六角螺钉。螺钉主要承受拉力，其尺寸及数量一般根据经验确定，小型和中型模具采用M6mm，M8mm，M10mm或M12mm等，选46个，要按具体位置进行布置。大型模具选M12mm或M16mm或更大规格，选用过大会给攻螺纹丝带来困难。冲摸中圆柱销起定位作用，圆柱销承受一般的错移力。一般圆柱销用两个以上，布置时候一般离模具刃口较远。对于中小型模具选d=6，8，10，12几种尺寸，错移力较大的情况可适当选大一些。根据本副模具的情况选择M8mm的内六角螺钉和d=8mm的圆柱销等。154.4模具导向零件的选择为了便于装模或在精度要求较高的情况下，模具都采用导向装置，以保证精确的导向。导向装置可分为：导柱和导套导向；导板导向；套筒式导向。本设计的模具由于零件材料属导较薄,采用滑动导柱导套导向。导柱和导套与上下模板固定组成模架。滑动导柱、导套都是标准件，与模架一体。导柱尺寸25X130导套尺寸25x85x33165模具主要零部件设计5.1主要模板的设计标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的。该模具中固定板起着固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上镶拼凹模镶块。另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位。该级进模各模板的外形尺寸设计如下：上模座LxBxH=160x125x35;凸模垫板LxBxH=160x125x凸模固定板LxBxH=160x125x15卸料板LxBxH=160x125x8下模座LxBxH=160x125x405.2凸模高度设计(1)凸模固定板厚度取h1=15mm(2)卸料板采用平板式固定卸料板厚度查冲模设计手册表14-10课得h2=10mm其尺寸取160X125X10(3)导料板厚度由冲模设计手册表14-15的h3=6mm凸模长度l=h1+h2+h3+h其中h为附加高度，包括凸模的修模余量，凸模深入凹模的深度，凸模固定板与卸料板间的安全距离，由实用模具设计与制造手册可知h=1520mm，此处取15mm则17l=15+10+6+15=46mm冲孔凸模设计如图5-1：图5-1落料凸模设计如图5-2：图5-2185.3凹模设计凹模的设计制造有以下两种方案:(1)凹模采用整体制造。该方案机械加工余量大,平面磨削也不方便,但由于准配方便，冲裁精度较高，而且零件材料的硬度很低，对凹模损伤不是太严重，所以本次设计采用工艺简单的整体凹模(2)采用镶拼结构，凹模各自以固定块固定，通过过盈配合镶嵌在凹模固定板上，以慢走丝一次定位割出固定板各型腔，确保凹模位置准确。本设计选用的是整体制造,凹模型腔刃口尺寸以第三章计算尺寸为准。凹模厚度由冲模设计手册中图14-15根据冲裁力选取，本次设计选取厚度为25mm。凹模外形尺寸根据冲模设计手册表14-6选择标准尺寸160x125。凹模设计如图5-3：图5-3195.4模具材料的选用5.4.1.冲裁模具材料的选用及热处理要求选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢合金工具钢基体钢高碳高铬钢高速钢钢结硬质合金硬质合金。此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。(1)传统模具用钢长期以来，国内薄板冲裁模用钢为T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。其中T10A为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。T10A碳素工具钢的热处理工艺为：760810水或油淬，160180回火，硬度5962HRC。CrWMn、9Mn2V是高碳低合金钢种，淬火操作简便，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。CrWMn钢的热处理工艺为：淬火温度820840油冷，回火温度200，硬度6062HRC。9Mn2V钢的热处理工艺为：淬火温度780820油冷，回火温度150200，空冷，硬度6062HRC。注意回火温度在200300范围有回火脆性和显著体积膨胀，应予避开。Cr12和Cr12MoV为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲裁模。但该类钢种存在碳化物不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃或断裂。其中，Cr12含碳量较高，碳化物分布不均比Cr12MoV严重，脆性更大一些。Cr12型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时，可采用低20温淬火、回火（Cr12为950980淬火，150200回火；Cr12MoV为10201050淬火，180200回火）。若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（Cr12为10001100淬火，480500回火；Cr12MoV为11101140淬火，500520回火）。高铬钢在275375区域有回火脆性，应予避免。(2)常用模具新钢种为了弥补传统模具钢种性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢：Cr12Mo1V1（代号D2）钢为仿美国ASTM标准中的D2钢引进的钢种，属Cr12型钢。由于D2钢中Mo、V含量增加，细化了晶粒，改善了碳化物的分布状况，因此D2钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强度、挠度）比Cr12MoV钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比Cr12MoV更高。可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性。用D2钢制作的冲裁模具寿命要高于Cr12MoV钢模具。D2钢的锻造性能和热塑成形性比Cr12MoV钢略差，机械加工性能和热处理工艺与Cr12型钢相似。Cr6WV钢为高耐磨微变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低于Cr12型钢，碳化物的分布状态较Cr12MoV均匀，具有良好的淬透性。热处理变形小，机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于Cr12MoV，只是耐磨性略低于Cr12型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果好于Cr12型钢。钢的常用热处理工艺为：淬火温度9701000，一般可热油或硝盐分级淬火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后应立即回火，回火温度160210，硬度5862HRC。Cr4W2MoV钢也是高耐磨微变形高碳中铬钢，替代Cr12型钢而研制的钢种，碳化物均匀性好，耐磨性高于Cr12MoV，适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。Cr4W2MoV钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时，采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度960980，回火温度280320，硬度6062HRC。要求热硬性和耐磨性较高时，采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度10201040，回火温度500540，硬度6062HRC。7CrSiMnMoV(代号CH-1)钢为空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢，可以利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度（8001000），具有良21好的淬透性和淬硬性（可达60HRC以上），强度和韧性较高，崩刃后能补焊。可代替CrWMn、Cr12MoV钢，制作形状复杂的冲裁模。CH-1钢的推荐热处理工艺：淬火温度900920，油冷，190200回火13小时，硬度5862HRC。6CrNiSiMnMoV(代号GD)钢为高韧性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性较高。其强韧性显著高于CrWMn和Cr12MoV钢，不易崩刃或断裂。尤其适用于细长、薄片状凸模及大型、形状复杂、薄壁凸凹模。GD钢的推荐热处理工艺：淬火温度870930（900最佳），盐浴炉加热（45s/mm），油冷或空冷、风冷，175230回火2小时，硬度5862HRC。由于空冷即可淬硬，也可采用火焰加热淬火。9Cr6W3Mo2V2(代号GM)钢为高耐磨高强韧合金钢，各项工艺性能良好，其耐磨性、强韧性、加工性能均优于Cr12型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位级进模等精密模具，是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。GM钢的热处理工艺：淬火温度10801120，硬度6466HRC。回火温度540560，回火二次。Cr8MoWV3Si(代号ER5)钢属高耐磨高强韧合金钢，具有较好的电火花加工性能，强度、韧性、耐磨性都优于Cr12型钢，适用于大型精密冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次刃磨寿命为21万次，总寿命高达360万次，是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。ER5钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具，采用1150淬火，520530回火3次；对重载服役条件下的模具，采用11201130淬火，550回火3次。(3)硬质合金及钢结硬质合金当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金或钢结硬质合金。用作模具材料的硬质合金为钨钴类随着含钴量的增加韧性及抗弯强度提高而硬度降低。对于承受冲击力较小的模具，可以选用含钴量较低的YG10X；承受冲击力中等或较大的模具，可以选用含钴量较高YG15或YG20。硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的工作部件可以设计为镶拼结构。钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模的钢结硬质合金有DT、GT35、TLMW50、GW50等。厚板冲裁模具厚板冲裁模承受的冲压力高于22薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩刃和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。本次设计由于零件材料为Q235，其硬度极地，为了节省模具材料费用，凸模和凹模选择传统模具钢Cr12，采用低温淬火、回火（950980淬火，150200回火），此钢适用于大批量生产。236模具装配6.1模具的安装调试6.1.1确定装配方法和装配顺序采用直接装配法。先分组装配后总装配。分组装配的有凸模装配。选择凹模为基准件，先装配下模、再装配上模，最后装配卸料板等辅助零件。6.1.2装配要点一般模具的装配要点如下所示：(1)首先选择基准件,根据模具主要零件加工时的相互关系来确定,一般有凸凹模,导向板,因定板等。(2)装配次序是按基准件安装有关零件。以导向板为基准进行装配时,通过导向板将凸模装入夹板,再装入上模座,然后再装凹模及下模座。当模具零件装入模座时先装基准件,检查无误后钻铰销钉孔;后装的在装妥无误后要待试冲达到要求时才钻铰销钉孔,打入定位销。(3)导柱压入下模座后,除要求导柱表面与下模座平面间的垂直度误差符合要求外,还应保证导柱下端面离下模座底面有12mm的距离,以防与压力机台面接触。(4)导套装入上模座后,然后与下模座的导柱套合。套合后要求上模座能自然从导柱上滑下,而不能有任何滞涩现象。(5)调整凸凹模间隙。(6)将装配好的模具安装在指定的压力机上试冲，试冲时重点检查各型孔与凸模的间隙合理和均匀、条料送料准确、可靠、无阻滞和落料件、冲孔废料下落顺畅试冲合格后交付生产使用。冲模试冲时可用切纸试冲,检查切下处是否都是光面和毛边,如不一致,说明间隙不均匀,需校正至合格,再在装配时还未固定定位销的上下模座用定位销固定。246.2模具总装图通过以上的设计，可得到模具总装图。模具的上模部分由上模座、凸模垫板、凸模固定板、卸料板组成，卸料方式是采用的弹性卸料板卸料，上模各板以2个8圆柱销定位。上模座、垫板、凸模固定板三块板采用4个M8标准内六角螺钉紧固，螺钉标准件，采用45钢，热处理淬火硬度2428HRC。圆柱销采用45钢，热处理淬火硬度4045HRC。将导套、凸模、固定板等上模和其他组件装配。下模部分用4个M8的螺钉紧固，6的圆柱销定位。螺钉选标准件，采用45钢，热处理淬火硬度2428HRC。圆柱销采用45钢，热处理淬火硬度4045HRC。冲孔废料及落料由下模座漏料孔漏出。下模装配顺序应为，先装配好导柱组件，将组件固定在下模座上；再装配好导料板、使用挡料销和凹模，以销钉定位；最后将凹模装配到下模座上以销钉定位，内六角螺钉紧固，最终得到装配图。如图6-125图6-1267冲压设备的选择7.1压力机选用冲压设备类型的选择，主要是跟据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定。冲压件生产中常用的是曲柄压力机和液压机。在中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。这种压力机具有三面敞开的操作空间、操作方便、容易安装机械化装置和成本低廉等优点。但刚度较差，工作时床身的角变形会导致冲模间隙分布不均，降低冲模的寿命和冲裁件的质量，因而适于精度要求不太高的冲压件生产。因为此零件的精度要求不太高，属于中小型冲压件，所以采用开式压力机。7.1.1冲压设备规格的选择在压力机的类型选定之后，应进一步根据变形工序的特点，变形力的大小、冲压件与毛坯的形状和尺寸、模具参数和操作上的要求来确定设备的规格。7.1.2公称压力（吨位）压力机的承受能力受压力机本身各主要构件强度的限制其滑块上缩容许承受的最大作用力时随曲柄转角位置的不同而变化的。公称压力是指滑块离下死点前某一特定的距离（此距离称为公称压力行程）或转到离下死点前某一特定的角度（此特定角度称为公称压力角）时，滑块上所容许承受的最大作用力。在选择压力及吨位时，应保证在全行程范围内，压力机的需用负荷在任何时刻均大于相应时刻所需变形力的总和。也就时说，应该使在一次行程内所要完成的各种冲压工序要需力的合力曲线，在全行程范围内均低于压力机的需用负荷曲线。在使用中，对于如一般的落料、冲孔等工序可直接按压力机的公称压力选择设备。对于拉深工序、不能按压力机的公称压力选用，而近试地取为：在深拉深时，最大拉深力F(0.50.6)压力机公称压力27在浅拉深时，最大拉深力F(0.70.8)压力机公称压力7.1.3滑块行程和行程次数滑块从上死点到下死点所经过的距离称为滑块行程。行程次数是指滑块每分钟往复行程的次数。滑块行程大小的选择，应保证方便毛坯的放入和零件的取出。拉深和弯曲工序一般需要较大的行程，对于拉深工序其行程一般为拉深件高度的