活结叉弯曲件冲压工艺分析及模具设计

活结叉弯曲件冲压工艺摘要：冲压制品已在工业、农业、国防和日常生活中的方面得到广泛应用,特别是在机械业中更为突出。冷冲压冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压级进模的基本组成是：上下模座、模具垫板、下模固定板、凹模镶块、侧刃、导料板、导柱导套、卸料板等。本设计介绍了重要零件的工艺参数的选择与计算，冲裁机构与送料挡料以及其它结构的设计过程，并对着重对模具的设计部分作了详细介绍。弯曲工艺的基本运动是定位板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲件推出，完成弯曲运动。定位板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制定位板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。关键词：级进模,弯曲,凹模,凸模,顶杆AforkbendingstampingprocessAbstract:Stampingproductshasbeenextensivelyappliedintheindustry,agriculture,nationaldefenseandinthedailylivesofarea,especiallyinthemachineryindustry.Cold-metalstampingdiemainlyusedforthemetalproducts,anditisveryimportantintheproductionofstampingtechnologydevices.Thebasiccomponentofstampingprogressivediemoldsisblockmodelfromtoptobottom,backingstrip，fixed-plateofmould,dieinserts,raisingnails,kicker,guidepillarsandguidebushes,stripperplateandsoon.Thisdesignintroducedthemoldthetechnologicalparameterschoiceandthecomputationoftheimportantcomponents,theblankingorganizationandthefeedingkeepoffthematerialaswellasotherstructuredesignprocess,andtohasmadethedetailedintroductionemphaticallytomoldsdesignparts.Bendingprocessisthegaugeplatebeforethebasicmovementandthesheetmetalcontactsandcrushed,reducedtothepunchandthesheetmetalcontactsandtocontinuetofallintothematrix,convexandconcavemoldsandsheetmetalproductionrelativemotion,leadingtodeformationoffoldedsheetbend,thenconvex,concavemoldtoseparatethemandrillbendingmatrix(orslider)tolaunchbendingsidetocompletethebendingmovement.Stripperplateandkickerpinmovementsiscriticalinordertoensurethequalityorproductionefficiencycurve,wemustfirstcontrolthedischargeplatemovement,itprecededthepunchandthesheetmetalcontacts,andpressmaterialforcemustbesufficientotherwisethebendingpartdimensionalaccuracyispoor,poorflatness;Second,shouldensureadequateplungerforceinordertomakeitasmoothintroductionofthecurvedpieces,orbendingpiecesofdeformation,lowproductionefficiency.Forhighprecisionbendingparts,specialattentionshouldbethatthebestbendingmovement,amovementtohavedeadspotsthatcantouchalltherelevantstructuralpartsdead.Keywords:progressivedie,bending,die,punch,kickerpin目录1前言.11.1冲压工艺介绍.11.2冲压模具的分类.21.3冲压模具的发展现状.32工件的工艺分析及计算.52.1冲压的工艺分析.52.11材料分析.52.12结构分析.52.13精度分析.62.14分析结论.62.2工艺方案的确定.62.3排样的设计.72.31排样原则.72.32排样方法.82.33排样方案的确定.83工件的工艺计算.103.1弯曲工艺计算.103.11毛坯尺寸计算.103.12弯曲力计算.103.2落料的计算.113.21刃口尺寸的计算.113.22排样计算.133.3冲裁力计算.143.4压力中心计算.144模具的零部件设计.164.1冲孔落料连续模零部件设计.164.11凹凸模的尺寸标准.164.12模架和凹模的设计.164.13模柄的设计.184.14卸料板的设计.184.15定位零件的设计.184.16落料凸模和冲孔凸模的设计.184.2弯曲模主要零部件设计.194.21工作部分结构尺寸设计.194.22弹顶装置中弹性元件的设计.205模具设备的选用.235.1冲孔落料连续模设备的选用.245.2弯曲模设备的选用.245.3压力机的校核.246装配图和装配说明.266.1冲孔落料级进模装配图.276.2弯曲模装配图.28结论.29参考文献.30致谢.3101前言毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前在校最后所需要完成的一次综合性设计。回首大学四年我们学了许多关于机械相关的课程，如机械制图、冷冲模设计、互换性与测量等相关模具的设计的课程。在此次设计中，主要用到所学的冲压设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副冲压模的一般流程，即工件的工艺分析、压力机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、冲压模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括模具模架（上下模具）的选择、凹模的设计、定位零件的设计、落料凸模和冲孔凸模的设计、弯曲模工作零件的结构设计（工作部分结构尺寸设计、弹顶装置中弹性元件的设计），通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。在编写说明书过程中，我参考了冲压设计资料、实用模具技术手册、冷冲压模具设计指导、冲模图册、冷冲模设计和冲模设计手册等有关教材。引用了有关手册的公式及图表。但由于本人水平的有限，本说明书存在一些缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本次设计的目的。1.1冲压工艺介绍冲压是在靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性形变或分离，从而获得一定形状和尺寸的工件（冲压件）的形成加工方法，冲压和锻造属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。冲压的胚料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工的主要方法之一，是机械制造中先1进的加工方法之一，也隶属于材料成型工程技术。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机（单工位或多工位的）上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具工业是技术密集型、资本密集型和投资密集型的产业，就冷冲模具而言，在冲模设计与制造上，模具结构与精度正朝着两个方面发展：一是为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到了迅速的发展。同时，计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。在这方面，在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我们不但能消化，应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具软件，尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。1.2冲压模具的分类根据工艺性质冲压模具可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模。冲裁模是指沿封闭或长空的轮廓线使材料产生分离的模具，如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线2或弯曲线产生弯曲变形，从而获得一定角度或形状的工件的模具；拉深模是把板料毛坯制成开口空心件进一步改变形状和尺寸的模具；成型模具是指将毛坯或半成品工件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。根据工序组合程度分，可分为单工序模、复合模和级进模。单工序模是指在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具；复合模是指只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具；级进模又称连续模，是指在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。1.3冲压模具的发展现状（1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。（2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。（3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。（4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。（5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。3近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用Pro/E、PDX、UGNX、NXProgressiveDieDesign、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和TopsolidProgress等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。42工件的工艺分析及计算2.1冲压的工艺分析2.11材料分析45号钢为优质的碳素结构钢，强度较高，塑性和韧性尚好，属于综合力学性能比较好的钢，用得非常广泛，主要用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。具有良好的弯曲成型性能。2.12结构分析图2.1为工件的向视图和立体图，其结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。由表3-1【1】查得此材料所允许的最小弯曲半径，m5.10mintr而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，孔边距离L2t16-m5.2r8.5/2-52t,零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时不会影响到孔，孔不会变形（H2t），可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/t=0.675，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。图2.1活接叉弯曲件52.13精度分析图2.1零件上只有1个尺寸有公差要求，为-0.5由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。2.14分析结论由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。2.2工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。冲裁工序的组合冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁(连续冲裁）复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。（1）生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。（2）工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构或侧刃定距结构，可提高冲裁件精度。（3）对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之6间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大，但级进冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。（4）模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。（5）操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级进冲裁较安全。【6】综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。但由于该零件圆弧部分的狭边长度为l=d=4.75mm，小于凸凹模允许的最小壁厚6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。（查表2-44）方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。2.3排样的设计排样是指工作在条料、带料或拌料上布置的方法。工件的合理布置（即材料的经济利用），与零件的形状有密切关系。按零件的不同几何形状，可得出其相合适的排样类型，而根据排样类型又7可分为有搭边与无搭边两种【6】2.31排样原则1）提高材料利用率。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裁件总成本的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压方式与排样方式所决定，而工艺废料则是由冲压方法与排样方式所决定的。2）使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相同或相近时，应经可能选条料宽、近距小的排样方法。它还可以减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。3）使模具结构简单、模具寿命较高。4）排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落料，在排样时还应该考虑板料的纤维方向。2.32排样方法1）有废料排样法；2）少废料排样法；3）无废料排样法；【6】2.33排样方案的确定分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图2.4所示两种。排样图a8排样图b图2.4可能的排样方式比较方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案b。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。93工件的工艺计算3.1弯曲工艺计算3.11毛坯尺寸计算对于有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，tr5.0坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查3-6【1】得中性层位移系数，所以坯料展开长度为28.x64ml3.9)28.0(192)05()916(ZlbaL(=)80xtr由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm18mm。弯曲件平面展开图见图3.1，两孔中心距为46mm。图3.1坯料展开图3.12弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。特别是在弯曲板料较厚。弯曲线较长。相对弯曲半径小、材料强度较大，而弯曲设备吨位与功率有限的情况下，必须对弯曲力进行计算。1）自由弯曲时的弯曲力【1】U形件弯曲力：trb7.02KF自10式中冲压行程结束时的自由弯曲力（N）自F;安全系数，一般取=1.3;KK弯曲件的宽度（）；b弯曲材料的厚度（）；t弯曲件的内弯曲半径（）；r材料的强度极限（）bMPa2）校正弯曲时弯曲力校正弯曲时，校正力比压弯时大得多，而且两个力先后作用。因此，若采用校正弯曲时，一般只计算正力。U形件弯曲的校正力按下式计算：kN5412085ApF校式中校正弯曲时的弯曲力（)校校正部分的垂直投影面积（）A2m单位面积上的校正力（）pMPa3)压弯时的顶件力和卸料力顶件力和卸料力值可近似取自由弯曲力的3080DFQkN532018.703.)(b2trKBF自对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即DF压力机F校生产中为安全，取1.8=1.854=97.2KN。初选压力机J2325。压力机校3.2落料的计算3.21刃口尺寸的计算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。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：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11模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。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，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。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，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“如体”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。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料获得，28.5mm和460.31mm由冲孔同时获得。【1】查得凸、凹模最小间隙，最大间隙Z=0.54，所以m48.0inZaxZ=0.54-0.48=0.06按照模具制造精度高于冲裁件精度34级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸，【1】查表2-9凸、凹模制造公差=-0.020,=+0.02518043.凸凹校核不等式+Z-Z凹凸axmin0.0450.06查表代入公式：D=（D-x）=（18-0.50.43）=17.785凹max凹0025.025.D=（D-Z）=（17.785-0.48）=17.305凸凹in凸02.02.冲孔尺寸，凸、凹模制造公差=-0.020，=+0.0205.8360凸凹校核不等式+Z-Z凹凸axmin0.004006查表代入公式：d=（d+x）=(8.5+0.50.36)=8.68凸min0凸02.02.d=(d+z)=(8.68+0.48)=9.16凹凸i凹0.0.0123.22排样计算分析零件形状采用单直排的排样方式，现选用规格为3mm1000mm1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。经【1】查表2-15该零件与条料侧边之间的搭边值a=2.8mm，零件与条料侧边之间的搭边值a=3.2mm.条料与导料板之间的间隙值=0.5mm1B=(D+2a+)=(64+23.2+0.5)=70.9mmmax005.05.L=D+a=18+2.2=20.8mmn=2148=1008个9.70158.2每个零件的面积：s=18+4618-28.5=968.942422材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料（原材料）总消耗量中所占的比重，即已被利用的材料与实际消耗的材料之比，说明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。一个步距内的材料利用率计算可以用下式表示：=A/（BS）100%式中，A一个步距内冲裁件的实际面积（单位：mm2）；B条料宽度（单位：mm）；S步距（单位：mm）。若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则每一张板料（或料带、条料）上总的材料利用率总为总=nA1/（BL）100%式中，n一张板料（或料带、条料）上冲裁剪的总数目；A1一个冲裁件的实际面积（单位：mm2）；B板料（或料带、条料）宽度（单位：mm）；L板料（或料带、条料）的长度（单位：mm）。则本套模具的材料利用率为=100=100=65.1BLsn1059.68133.3冲裁力计算冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必需的数据。【6】此例中零件的落料周长为462+2=148.52mm，冲孔周长为R2=26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算R公式。KLtF式中冲裁力（N)；安全系数，是考虑到刃口钝化。间隙不均与、材料力学性能与厚度波动等因素增加的安全系数。常取=1.3.K冲裁件周长（）；L板料厚度（）；t材料的抗剪强度（）；MPa则冲裁该零件所需落料力kN6.289145032.148.1F冲孔力1.069.2模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为TFkN53).46.289(045.3)(21TFnK梗塞在凹模内的冲件数（）；凹模直壁洞口的高度。nth/计算零件所需总冲压力k7.46)531.046.289(T21总3.4压力中心计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。【4】冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。14（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置，即为所求模具的压力中心。零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心，但由于采用级进模设计，因此需计算模具的压力中心。排样时零件前后对称，所以只需计算压力中心横坐标，如图3-3所示建立坐标系。设模具压力中心横坐标为（计算时取代数值），则有0x0201)6.4(XF289.6(41.6-X)=104.1XX=30.60所以模具压力中心坐标（-30.6,0）。154模具的零部件设计4.1冲孔落料连续模零部件设计4.11凹凸模的尺寸标准确定凸、凹模刃口尺寸的原则：（1）考虑落掉和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响；刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸。（3）考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。【5】4.12模架和凹模的设计模架是模具的主体结构，它是连续级进模所有零件的重要部件，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程中全部载荷。模具的上、下模之间相对位置通过模架的导向装置稳定保持其精度，并引导凸模正确运动，保证冲压过程中凸、凹模之间间隙均匀。模具厚度的确定公式为：H=KbK系数值，考虑板料厚度的影响；b冲裁件的最大外形尺寸；H=Kb=0.3564=22.4【1】查表2-40取H=25模具壁厚C=(1.52)H=(1.52)22.4=33.644.8查表1-40取C=34凹模宽度的确定公式为：B=b+2c=64+234=132凹模长度的确定公式为：L=3S+2c=20.83+234=130.4步凹模的长度要考虑导料销发挥的作用，保证送料粗定位精度为了保证凹模结构16对称并有足够的强度。L=140凹模轮廓尺寸为132mm140mm25mm。凹模材料选用Cr12，热处理6064HRC。模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离15mm。而下模座底面与导柱底面的距离为5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用R7/h5的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用R7/h5的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬5660HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。模具采用后侧滑动导柱模架，根据以上计算结果，【1】查得模架规格为：上模座170mm170mm40mm，下模座170mm170mm45mm，导柱28mm150mm，导套28mm100mm38mm。如图4.1所示图4.1模架简图1-上模座2-下模座3-导柱4-导套174.13模柄的设计模柄是中小型级进模模架上一个不可少的零件，通过它使上模部分迅速找正位置，直接与压力机滑块连接固定在一起，以实现冲压的往复运动。因此，模柄的直径和长度应和压力机滑块的模柄孔相匹配。选择压入式模柄，与上模座成H7/m6或H7/n6配合，此结构能较好地保持模柄垂直度要求，长期使用后模柄稳定可靠，不会松动，因此在多工位级进模中是最好的一种模柄，应用最多。为防止转到装防转销钉。根据选择的压力机JB23-63型开式双柱可倾式曲柄压力机，模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A5070的模柄。【1】4.14卸料板的设计本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对内孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表得卸料板厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度4045HRC。【3】4.15定位零件的设计定位零件采用活动挡料销和导正销定位。采用活动当料销制造简单、使用方便。落料凸模下部设置两个导正销，借用工件直径8mm的的两个孔作为导正孔。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/r6配合。【5】活动挡料销固定在卸料板上，挡料销的位置应保证导正销在导正条料过程中条料活动的可能。挡料销高度取4mm。采用45钢制造，热处理硬度4348HRC。4.16落料凸模和冲孔凸模的设计因为该制件形状不是复杂，但有弯曲部分，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，直通式凸模采用线切割机床加工。可以直接用2个M8的螺钉固定在垫板上，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚18度的总和，外形凸模下部设置1个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为：L=H+H+H+Y123式中H凸模固定板的厚度1H卸料板的厚度2H导料板的厚度3Y附加的长度，包括凸模刃口的修模量，凸模进入凹模的深度（0.51），凸模固定板与卸料板的安全距离A等。其中A取1520mm。L=16+12+14+8=50mm因为孔凸模是圆凸摸，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定板采用H7/r6配合。凸模长度与外形凸模长度相等为50mm。凸模材料应选T10A，热处理5660HRC，凸模与卸料板之间的间隙见查表凸模与卸料板的间隙选为0.035mm。【1】4.2弯曲模主要零部件设计根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用非标准模架。4.21工作部分结构尺寸设计（1）凸模圆角半径在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径较小tr/时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即。【1】m2Tr（2）凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取r=（23）t=69A（3）凹模深度凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件19为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值，如图4.2所示。m50h图4.2凹模结构图（4）凸、凹模间隙根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得m3.)04.18.3(maxCtttZ式中Z弯曲图凹模单边间隙t材料厚度材料厚度正偏差C根据弯曲件高度H和弯曲长度B而决定的系数，查表（5）U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。因此，凸、凹模的横向尺寸分别为L=（L+0.75）=18.5+0.750.5）=18.875凸min0凸03.03.L=（L+2Z）=（18.875+23.3）=25.475凹凸凹052.052.04.22弹顶装置中弹性元件的设计由于该零件在成型过程中需压料和顶件，所以模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶(由于橡胶允许承受的负荷较大，而且安装调整比较灵活方便，亦是冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件），其尺寸计算如下【9】橡皮垫收受压后所产生的弹压力为：P=F（N）p20式中：P橡皮垫受压时产生的弹压力,N橡皮垫在一定压缩比时所对应的弹压力，MPApF橡皮垫的实际受压面积，cm2橡胶垫的压缩量不能过大否则会影响其压力和寿命，为使橡皮垫耐久的工作，最大压缩量不能超过其厚度的45%，预压缩量为其厚度的10%-%15.橡胶高度H按下式计算;H=/（0.250.30）mm自由工作F预测H=2.5/0.25=10mm，其单位压力=1.06MPAp选择橡皮压缩25%，查下表4.3可知表4.3橡皮压缩参数橡皮压缩/%单位压力/pMPa橡皮压缩/%单位压力/pMPa100.26251.06150.50301.52200.70352.10（1）确定橡胶垫的自由高度自由HH=/（0.250.30）mm自由工作F认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以m38)258(0Ahr工作由上两个公式取。140（2）确定橡胶垫的横截面积ApF/D查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为0.5MPa，所以2m105.（3）确定橡胶垫的平面尺寸21根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为17mm，则其直径D为m13404AD（4）校核橡胶垫的自由高度自由H2.134自由满足橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。D自由橡胶的装模高度约为0.85140=120mm。225模具设备的选用可供选用的压力机系列参数如下表5.1所示表5.1J23系列开式可轻压力机主要技术参数型号J23-40J23-63JA23-10J23-16J23-25J23-40JB23-63公称压力千牛4063100160250400630滑块行程毫米4050607080100120滑块行程次数次/分2001601351151008070最大闭合高度毫米160170180220250300360闭合高度调节长度毫米35405060708090滑块中心线至床身距离毫米100110130160190220260床身两立柱间距离毫米120150180220270340350工作台尺寸：前后毫米180200240300360420480工作台尺寸：左右毫米28031536045056063071023垫板尺寸：厚度毫米35405060708090模柄孔尺寸毫米30503050305030505070507050705.1冲孔落料连续模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JB2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：100mm最大闭合高度：400mm闭合高度调节量：80mm滑块中心线到床身距离：310mm工作台尺寸：570mm710mm工作台孔尺寸：250mm模柄孔尺寸：50mm70mm垫板厚度：80mm5.2弯曲模设备的选用根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机J2325，其主要技术参数如下：公称压力：250kN滑块行程