电器支架冲压工艺与模具设计

电器支架冲压工艺与模具设计摘要：本设计为电器支架冲压工艺与模具设计。文中简要介绍了我国冲压模具的发展现状，以及冲压模具未来发展的趋势。本模具采用了冲孔、落料、弯曲、切断等工艺手段。主要进行了冲裁件的工艺性分析及工艺方案的确定、工件排样图的设计、主要工艺力的计算、冲压设备的选择、零件工作部分的设计计算、主要零部件的设计及标准件的选用。其中零部件的设计主要包括：凸模固定板、卸料板、弹性体元件、非标准凸模、凹模镶件等零件的设计等。其中标准件的选择包含了标准模架的选择、导柱、导套的选择、卸料螺钉的选择以及其他定位零件的选择等。本模具采用了少废料排样，采用导正销定位。采用了导料板与导料销导料。可实现零件的批量生产。关键词：级进模，冲压设备，冲孔，弯曲，切断IDesignofthetechnicsandmoldforelectricalbracketAbstract：Thedesignforthetechnicsandmoldofelectricalbracket.Thisarticlebrieflyintroducesthedevelopingstatusquoofourstampingmold,aswellasthetrendofthefuturedevelopmentofthestampingmold.Themoldadoptspunching,blanking,bending,cuttingandothertechnologicalmeans.Mainlyforthecalculationofblankingprocessanalysisandprocessplandetermination,workpiecelayoutdesign,maintechnologicalforce,stampingequipmentselection,designandcalculationoftheworkofsomepartsofthemold,themaincomponentsofthedesignandstandardpartsoftheselection.Thedesignofthepartsincludes:thedesignofthepartssuchasthefixedplate,theunloadingplate,theelastomericcomponents,thenon-standardconvexmould,theconcavedieinsert,etc.Thestandardpartsoftheselectioncontainsaselectionofstandardmouldbase,aguidecolumn,aguidesleeve,unloadingscrewselectionandtheselectionofotherpositioningpartsetc.Themoldlayoutusinglesswastematerial,theuseoftheguidepinpositioning.Usingtheguideplateandtheguidepinguide.Massproductionofpartscanbeachieved.Keywords:Progressivedies,Stampingequipment,Punching,Bending,CutII目录1绪论.11.1冷冲裁与模具设计简介.11.2国内外研究进展.11.3冲裁模具市场情况.12冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定.32.1冲裁件材料分析.32.2冲裁件的形状和尺寸.32.3冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求.42.4冲裁件的基准标注.42.5冲裁方案的确定.53排样图的设计及材料利用率的计算.73.1排样的设计.73.2搭边的选取、条料宽度的确定.83.3材料利用率的计算.104冲裁工艺力的计算.124.1冲裁力的计算.124.1.1冲裁力的行程曲线.124.1.2冲裁力的计算公式.124.2压力中心计算.145冲压设备的选择.175.1冲压设备类型的选择.175.2确定设备的规格.176冲裁模工作部分设计计算.196.1冲裁间隙.196.1.1对冲裁件质量的影响.196.2合理间隙的选用.196.3模具刃口尺寸的计算.217模具总体设计.25III7.1模具类型的选择.257.2确定送料方式.257.3定位方式的选择.257.4卸料、出件方式的选择.257.5导向方式的选择.258卸料零件的计算.278.1橡胶的设计.279主要零部件设计.299.1模具材料的选择.299.1.1模具材料的选择.299.1.2CrWMn钢的性能.299.2落料凹模设计.299.2.1凹模洞口形状和尺寸.299.2.2落料凹模外形和尺寸确定.309.3凹模组件及结构设计.319.4级进模弯曲部分设计.329.4.1Z型弯曲.329.4.2U型弯曲.3310标准件的选择.3510.1模架及模柄的选择.3510.2冲孔凸模的确定.3510.3导尺的选择.3610.4模具的闭合高度.3610.5导柱、导套的选择.3610.6卸料螺钉.3710.7导正销的选择.3710.8推杆的选择.3710.9导料销的选择.3710.10螺钉及销钉的选择.3811绘制模具装配图、及零件图及编写设计说明书.39IV12结论.41参考文献.42致谢.4301绪论1.1冷冲裁与模具设计简介冲裁是模具对板料进行挤压，在剪切力的作用下使板料发生塑性变形而分离，获得具有一定尺寸、形状的零件。由于加工环境在常温下，故称为冷冲压。冲裁件一般从板料或者是带料冲下。冲压加工分为工艺与模具两部分。其中冲压又可分为多种类型的工序；其中包括：落料、冲孔、拉深、弯曲、成形等等。随着经济的发展，模具行业在经济中占的比例越来越大。在精密的工业中尤为突出，冲压改变了原来切割的加工方法，大大提高了生产的效率，节约了人力、物力。在加工过程中，减小了工伤率，提高了材料的利用率。可以说是革命性的加工手段。是工业史上的一次质的改变。1.2国内外研究进展随着我国经济的极速发展，模具在其中发挥着不可替代的作用。模具已经成为一门产业。80年代以来，我国的模具行业发展及其迅速。每年产值的增长率在15%以上。2000年总的产值有280亿人民币。占了国民生产总值中的极大比例。美国、日本、德国等发达国家都将模具当做一项重中之重来发展。谁能将它发展好，谁就能再次引领世界工业。（一）冲压技术现状目前，我国的模具工业已经初具水平。但是，与工业发达国家相比较的话，依然有相当大的距离。其在效率、精度、寿命、生产周期等方面依然存在明显差距。为了弥补这一差距。针对我国模具工业的现状，我们应采取有效的措施来发展，例如：1高速度、高精度、复杂和长寿命模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具设计与制造技术、精密模具制造技术等；2选择优质且适合的模具材料，采用先进的表面处理技术以提高模具质量；3模具朝着专业化，标准化的发展；14快速成型与快速制模技术（RP/RT）的发展与应用；5CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CAD、CAM、CAE技术的进一步集成化、一体化、智能化、来提高模具的水平。1.3冲裁模具市场情况我国的冲裁模具市场已有相当高的水平，在质量和技术等方面都已经取得了质的飞跃。但与一流的工业水平国家相比较，仍然是略显不足。一些高精度的、高质量的还需要大量进口，而低水平的则是竞争越来越激烈。故应提高行业的总体水平，则是满足市场的最佳方法。22冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性是指工件加工的难易度。优良的冲裁应该是使产品质量稳定，材料的消耗减到最小，工序少，模具的结构简单而寿命长等。2.1冲裁件的材料分析该电器支架零件的材料为H62，查文献1：P39知，该材料为有色金属黄铜，铜的含量为百分数是60.5%63.5，抗剪强度=294Mpa，抗拉强度b=373Mpa，伸长率10=20，该材料有良好的塑性，冲压性和成型稳定性，适用于冲压加工。图2.1零件图2.2冲裁件的形状和尺寸冲裁件的形状尺寸应该尽量简单、对称，最好是由一些简单的曲线构成。应该避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽，最小的宽度要大于t的两倍，即tb2，如图2.2所示。该零件满足条件。冲裁件上的孔与孔、或孔与边缘的距离b、b1（见图2.3）其值也不能过小，一般取tb5.1，t1。满足条件。工件在冲孔时，考虑到材料的流动导致孔的变形，孔与孔间的距离，孔与边界3的距离应该在合理的范围之内，对孔则应满足下列关系：当mt2时，tL。当时，2。该零件mL4，满足条件。图2.2冲裁件凸出的悬臂和凹槽图2.3最小孔边距离的确定2.3冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求对于冲裁件的表面粗糙度，应该是满足加工的工艺要求，使得零件能够使用以及满足其他的装配需求。2.4冲裁件的基准尺寸4冲裁件的尺寸标注应符合冲压工艺要求，例如图2.4所示的冲裁件，其中2.4a的尺寸标注方法就不合理，这样标注，两孔间的距离会越来越大。若改为图2.4b的标注，则两孔中心距与模具使用无关，其公差值也能够降低。图2.4基准标注法2.5冲裁方案的确定工艺方案是确定用何种形式来加工零件，使得零件的质量得以保证的同时，能够使加工最为简单、工序数目最少、效率最高最安全。应对零件进行工艺分析，然后列出几种不同的加工方案，对各种方案进行优缺点的分析，从这些加工方案中选择一种最为合适的方案。冲压加工一般的模具结构有：单工序模、级进模、复合模。该工件包含有落料、冲孔、弯曲三个基本工序，列出了下列方案：方案一：先落料、再冲孔、后弯曲。采用单工序模具生产。方案二：先落料、再冲孔、后拆弯复合冲压。采用正装复合模生产。方案三：先落料冲孔、后弯曲复合冲压。采用倒装复合模生产。方案四：先落料、再冲孔、后拆弯级进冲压。采用级进模生产。方案五：先冲孔、再落料、后拆弯级进冲压。采用级进模生产。方案一是最为简单的冲裁模式，但是它要三套模具才能满足冲压。而中途仍然需要移动，无形中加大了工作量，而且搬运等也不安全，生产效率低，经济性差，故不采用。方案二采用正装复合模生产，适合大批量生产。但是，由于复合模的精度相对较低，不能够满足工件的工艺性的要求，且模具复杂难于加工，故不采用。方案三采用倒装复合模生产，与方案二相比，模具的结构会简单一点，但精度5却不能满足，有一定的局限性。故不采用。方案四采用先落料、后冲孔的模式。对于这种模式的加工，在冲孔的精度上及孔的相对位置是无法保证的，故不采用。方案五采用冲孔、落料、弯曲级进模冲压模具生产。该模具先冲孔，后用冲完的孔作为导正销的孔进行导正后落料，从而保证了零件的精度。而且用一套模具一次性生产零件大大增加了冲压的效率，符合经济性原则。其冲压快，符合大批量的生产。通过上述五种方案的比较，方案五为最佳的工艺方案，故采用方案五。63排样图的设计及材料利用率的计算3.1排样的设计排样指的是冲裁工件在板料上的排列方式，一个好的排样对于零件的冲压精度以及材料的利用率、加工的难易程度上具有不可估计的作用。对冲裁件来说，材料所用的费用是非常巨大的。一个材料利用率高的冲裁方案可以大大地节约制造的成本，提供更大的经济效益，创造更大的价值。其中，废料可分为结构性废料与工艺性废料。结构废料：由工件的形状决定。工艺废料：由冲压方式与排样方式决定。工艺废料是可以控制的。因此，要增加材料利用率，必须降低工艺废料所占的比例，设计出好的方案。根据材料的利用率情况，排样有三种：（1）有废料排样法（图3.1a）有废料排样法指的是冲裁件之间以及与条料侧边都有废料的存在的冲压形式，冲裁是沿着零件的轮廓进行的。故该冲压件的质量好，但材料利用率低。（2）少废料排样法（图3.1b）少废料排样法指的是在冲裁时，只有冲裁件间或冲裁件与条料侧边之间有废料，并且只存在于其中一种的情况，所以材料能得到充分利用。材料利用率可达70%90%。（3）无废料排样法（图3.1c）无废料排样法是指冲裁件直接从条料上冲下，没有产生任何的搭边废料，冲裁件的获得为直接切断条料，利用率极高。7图3.1排样方法a)有废料排样b)少废料排样c)无废料排样合理的排样方法，应该是废料最少的冲裁方式。考虑到工件的形状及特点，采用双排斜排中间载体排样方式，如图3.2所示：图3.2冲裁件的排样3.2搭边的选取、材料宽度的确定（1）搭边排样时冲裁件之间a以及冲裁件与条料侧边之间1a留下的工艺废料称为搭边。1搭边的作用（1）如果是冲裁存在误差的话，没有搭边的存在，其会影响邻边零件的精度。有搭边的存在时，就可以避免这一情况的发生。（2）在冲裁时，模具可以两边都能够受力，这样可以防止模具单边受力长时间后会产生一定的变形，模具寿命与工作断面质量都可以增加。（3）若是有自动送料装置的模具，存在搭边的话，可以增加条料的刚度，这样可以让条料的连续送进。82搭边的数值搭边如果太大，材料的利用率下降，如果过小，有可能会损坏模具。搭边的合理数值就是在保证冲裁件的质量的情况下的最小值。搭边的合理数值是由材料的厚度，种类等确定。材料越厚，冲裁尺寸越大，越复杂，搭边也要越大。搭边值一般由经验确定，根据工件宽度和材料厚度，由文献2P42表2.16，选工件间搭边值ma2,侧面搭边ma21。（二）条料宽度的确定选定排样方法与确定搭边值之后，计算条料宽度，就可以画出排样图，计算材料利用率。条料是由条料剪裁下料而得。所以为保证送料顺利，剪裁时的公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值（-）。条料在冲压过程中，存在误差但仍要求能保证在冲裁件余料侧边之间有一定的搭边值a1。当条料在无侧压装置的导料板之间送料时，条料宽度计算如下（如图3.3）：01)2(baDB（3.1）上式引自文献1P62。式中D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸（mm）；1a冲裁件与条料侧边之间的搭边（mm）；板料剪裁时的下偏差（mm）；查文献1,P62,取=0.50b条料与导料板之间的间隙；查文献1,P62,取b0=0.59图3.3无侧压装置条料宽度的确定当导料板之间有侧压装置时，条料宽度按计算如下（如图3.4）：01)2(aDB（3.2）式中各符号意义同上。图3.4有侧压装置条料宽度的确定当模具有侧刃时，条料宽度按下式计算:001(2)BDanC（3.3）10式中n侧刃数；C侧刃冲切的料边宽度（mm），见表3.2。其余符号意义同前。考虑到工件形状，在冲压过程中采用导料板送料，采用无侧压装置，如图3.4：条料宽度：0015.16.50212baDB条料与导料板之间的间隙查文献1,表3.11,得=0.5mm；条料与导板间的间隙查查文献1表3.12得b0=0.5mm。3.3材料利用率的计算一个步距的材料利用率为(3.4)%10/BhnA上式引自文献2P42式2.16.式中冲裁件面积（包括内形结构废料）（mm2）；n一个进距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）；当板料弯曲变形时，由于是塑性变形，故材料的中性层会产生移动。中性层半径的大小可按式3.5计算：ktR(3.5)中性层半径（mm）；弯曲内半径（mm）；k中性层位置因素，查文献2P81,表3.2，取k=0.26；t材料的厚度（mm）上式出自文献2P81，式3.1.零件横向展开尺寸：27.23+0.862157/360+52157/360+8=62.18mm零件纵向展开尺寸：14-6-2.2=3.8mm8+3.8+10=21.8mm冲裁件的面积A=62.188+（21.8-8）12+3.1462-3.141.52=769.015mm211故一个进距内的材料利用率为:=2769.015/106.534.5100%=41.86%10/BhnA采用单斜排材料利用率仅为33.6%.经过比较，B=106.5mm及内冲件数目为2的材料利用率提高到40%。4冲裁工艺力的计算4.1冲裁力的计算选择压力机时可由冲裁力决定，也是设计时必须要用到的关键数据。4.1.1冲裁力的行程曲线12图4.1冲裁力-凸模行程曲线在冲裁过程当中，所受凸模的冲裁力不断地变化。冲裁力-凸模行程曲线如上图所示。其中AB为弹性变形阶段，这一阶段发生弹性变形，受到的冲裁力直线增加。BC阶段是塑性变形阶段，C点为最大值。CD阶段是断裂阶段，冲裁力下降。此时，材料发生断裂。到达D点，上下裂纹已重合，冲裁已经完成，板料已经分开。4.1.2冲裁力的计算公式考虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）：FKLT（4.1）上式引自文献1P54式3.15.式中F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）；T材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；130K系数。考虑到刃口钝化、间隙不均匀，材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数，常取系数3.10K。材料的抗剪强度（MPa）查文献1P39表2.3：取=294MPa一般情况下，材料的b=1.3，为计算方便，也可用下式计算冲裁力，故LTF；F5.卸F冲孔=L冲孔Tb=3.1431294=2769.48NF冲孔卸料=0.05F冲孔=0.052769.48=166.17NF侧刃1=L侧刃1Tb=(2+8+21.08+21.88+38.33+2)1294=27427.26NF侧1卸料=0.05F侧刃1=0.0527427.26=1371.36NF侧刃2=L侧刃2Tb=(2+23.09+21.88+5.84+8+2)1294=18466.14NF侧2卸=0.05F侧刃2=0.0518466.14=923.307NFU=LUTb=(2+21.88+16+21.88+2+13.8+/212+13.8)1294=32401.6NFU卸料=0.05FU=0.0532401.6=1620.08NF异=L异Tb=(3+21.88+5.84+8+20.09+8+37.3+21.88+21.09+8+1.04+8)1294=48251.28NF异卸料=0.05F异=0.0548251.28=2412.56N查文献2，P41，表2.15，F顶件=0.06F落料=0.062412.56=144.75N该零件的生产加工涉及到复杂弯曲，故必须对弯曲力进行计算，计算公式如下：V形件弯曲力：F自=（0.6Kbt2b）/（r+t）U形件弯曲力：F自=（0.7Kbt2b）/（r+t）(4.2)式中F自冲压行程结束时的自由弯曲力（N）；K安全系数，一般取K=1.3；b弯曲件的宽度（mm）；t弯曲材料的厚度（mm）；r弯曲件的内弯半径（mm）；b材料的强度极限（mm）；上式出自文献1P133.14Z型弯曲：Fz=（0.61.3121294）/（0.6+1）=1719.9NU型弯曲：FU=（0.61.381294）/（0.6+1）=1146.6NF长=L长Tb=(21.878+2)21294=14041.44NF长卸料=0.05F长=0.0514041.44=702.072N采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为总冲推（4.3）采用弹性卸料装置和下出料的总压力为F总冲卸推（4.4）采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为总顶冲卸（4.5）式（4.3）、（4.4）、（4.5）引自文献2P41。工件厚1mm，属于比较薄的工件，卸料力小，采用弹性卸料装置上出料方式，其总冲压力F总：F总=2F冲孔+2F冲孔卸料+F侧刃1+F侧1卸料+F侧刃2+F侧2卸+F侧卸料+2FU+2FU卸料+F异+F异卸料+2F顶件+4Fz+4FU+2F长+2F长卸料+4FU卸216KN4.2压力中心计算冲裁模压力中心就是冲裁时压力机合力的位置。冲裁时，模具的压力中心应该与冲床滑块的压力中心重合。如果压力中心不能够重合的话，会使冲裁出来的零件精度下降，甚至会对凹凸模进行破坏，使模具刃口遭到破坏，降低模具的使用寿命。故应该进行压力中心的计算，其计算步骤如下：（1）按比例画出工件的轮廓形状，如图：15图4.2零件压力中心（2）在任意处作坐标轴XOY。（3）将工件的外部轮廓分为几段L1，L2Ln。因为F与冲裁线段长度L成正比，所以L可代表冲裁力的大小。（4）计算各基本线段的重心位置到Y轴的距离X1，X2Xn和X轴的距离Y1，Y2Yn。（5）根据力矩原理可以计算出压力中心，计算如下。其中：L1=8L2=25.09L3=13.8L4=18.84L5=13.8L6=25.09L7=8L8=62.18L9=3X1=0X2=12.545X3=25.09X4=31.09X5=37.09X6=49.635X7=62.18X8=31.09X9=31.09Y1=4Y2=8Y3=14.9Y4=27.8Y5=14.9Y6=8Y7=4Y8=0Y9=21.8=31.09012n1icnilxlxl（4.6）16=8.71612n1icnilylyl（4.7）式（4.6）、（4.7）引自文献2P48。式中x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标（mm）；y1、y2yn各图形冲裁力的y轴坐标（mm）；、各图形冲裁周边长度（mm）。ll175冲压设备的选择5.1冲压设备类型的选择根据该冲裁件的工艺要求，生产批量大小，精度的要求选择最为合理的设备。当冲裁对象是中小型零件时，大部分选用开式压力机。虽然开式压力机并不是非常的稳定。冲床的刚度差，影响模具寿命与工件表面质量。但是，开式冲床的操作极为简便。而且送料较为方便。所以冲裁中小型零件，采用开式冲床较为普遍。当冲裁对象是大中型零件时，大部分采用闭式机械压力机。闭式压力机包括有挤压机、精压机等等。闭式压力机多用于大型的拉深件。当冲裁为小批量生产时，冲裁厚板料的零件时，多采用液压机。压力机的优点是不会因为板料太厚而出现无法冲压的情况。所以适合于厚板料冲压。但是，液压行程速度有限，所以只适合于小批量，而对大批量是不适合的。选择机械曲柄压力机，可冲裁、弯曲、成本低，有三个方向可以操作，适用于中小型冲裁件弯曲件或拉深件。5.2确定设备的规格选择完冲压设备的类型后，应根据冲压力、台面大小、标称行程、闭合高度等数据选择合理型号的压力机。（一）选用的压力机的压力要大于总冲裁力，即：总压机F（二）应该要选择恰当行程的压力机。模具的张开高度是与所选压力机的标称行程有关的。所以其标称行程若是过大，可能会引起导柱、导套的脱离（滚珠的脱离）以及引起工件精度上的偏差。故应选适当行程。（三）选择压力机的闭合高度应该满足模具闭合高度。即满足：模具的闭合高度应该是在压力机最大与最小闭合高度之间。（四）选择的压力机台面大小必须大于下模座周界尺寸，并且留有固定的空间。以保证模具能够安装在压力机上。考虑到制件的精度要求，参考文献3P243初选国产曲柄多工位压力机，其主要18技术参数如下：公称压力：400KN标称压力行程:7mm滑块行程：150mm最大封闭高度：240mm封闭高度调节量：80mm工作台尺寸（前后左右）：420mm630mm工作台孔径（前后左右）：300mm150mm模柄孔尺寸（直径深度）：50mm70mm196冲裁模工作部分设计计算6.1冲裁间隙冲裁间隙指的是凹模刃口与凸模刃口之间的间隙。其双面间隙表示为Z，其单面间隙为Z/2.冲裁间隙的大小会影响到工件的精度、模具寿命等。所以必须选择合理的冲裁间隙以保证制造精度以及延长模具寿命。6.1.1对冲裁件质量的影响冲裁间隙可以大大影响到它的精度。采用合理的冲裁间隙才能够保证每次冲裁下来的零件在精度上都能够得到保证。使次品率大大降低。如果冲裁间隙过大。冲裁将会转化为拉深或者是弯曲变形。使工件的外形发生改变，造成大量损失。对于落料件，它的尺寸将会小于凹模尺寸。对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。如果冲裁间隙过小。凹模与凸模将会发生挤压，一方面使工件被挤压变形。另一方面，由于挤压作用将会使模具寿命降低。对于落料件，它的尺寸大于凹模尺寸。对于冲孔件，它的尺寸小于凸模尺寸。冲裁间隙将会严重的影响到冲裁件的表面质量。对冲裁过程分析以及经验得知，只有当凹模与凸模产生的裂纹发生重合时，所得到的断面质量才会是最好的。断面上还会存在较好的光亮带。产生的毛刺也将是最不明显的。虽然无法达到完全的光亮带，但是可以满足工件的断面精度要求。这种断面是在可控范围之内的最好断面。当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不能重合。6.2合理间隙的选用在设计模具刃口尺寸时，选择适当的冲裁间隙至关重要。它会影响到多方面的精度。由于模具在使用过程中会发生磨损，所以间隙分为最大合理间隙与最小合理间隙。只要间隙满足介于最大与最小间隙之间，所冲压出来的零件都能够满足要求。20因为模具冲压过程中会被磨损，所以在制造新模具时，制造精度采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。（一）理论计算法根据产生最好断面的原理，故计算冲裁间隙时应遵循凸模产生的裂纹与凹模产生的裂纹重合的原理。从图6-4所示的几何关系可得出计算合理间隙的公式：002()2(1/)Zthgthtg（6.1）式（6.1）引自文献2P45式（3.4）。式中产生裂纹时的凸模压入深度（mm）；0h板料厚度（mm）；t最大切应力方向与垂线间夹角。图6.1合理冲裁间隙的确定由上式可知，间隙Z一板材厚度、相对压入深度、裂纹方向角有关。而0/ht、又与材料性质有关，表6.1为常用材料的与的近似值。查表可知，0h板料的性能和厚度将会决定所采用的间隙值。材料越软，值越大，合理间隙值0/t越小。材料硬化后，之比值较表中值要小10%左右。式中，令0/ht，称为材料的品质系数。02(1/)Ktg目前由于查表非常方便，故实际生产多采用查表选择合理冲裁间隙。表6.1与值0/ht材料（%）21t4续表6.1软钢中硬钢硬钢75706560544770656055474565555548443850404535352556454（二）查表选取法由于选择模具的冲裁间隙各种教材所给出的选择方法以及选择的大小都不一样，在实际生产中没有统一的标准。所以在选择冲裁间隙时，如果工件所要求的精度较高，那么就要选择比较小一点的间隙以保证精度要求。当精度要求低的工件冲裁时，可以适当地选取间隙较大的值，这样可以起到保护模具的效果。具体冲裁间隙的选择应该结合零件的具体情况。本模具设计冲裁间隙的选取，参考文献1表3.4选取。因为模具所冲裁的零件材料为H62。其厚度为1mm，查表取间隙：mZ095.ax，mZ065.in.6.3模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分尺寸来实现和保证。所以正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。（一）尺寸计算原则在计算尺寸时，考虑以下原则：1凹模的尺寸决定落料件的尺寸。凸模尺寸决定冲孔件的尺寸。所以在设计落料模以凹模作为基准，然后制作凸模。设计冲孔模时以凸模作为基准，然后制作凹模。2由于模具在使用的过程中会产生磨损。故在制造模具时，对于模具磨损后使工件的尺寸增大的，应该制造时采用较小的合理间隙。对于模具磨损后使工件的尺寸减小的，应该在制造时采用较大的合理间隙。这样，就算模具在磨损之后，仍然能够冲裁出精度满足要求的零件。223在制造模具时，模具的公差选择上要既能够保证零件的精度值，还要保证冲裁间隙。若零件没有标注公差，则可通过附录查取。（二）尺寸计算方法因为零件的加工精度上存在差异性，所以在加工模具的时候采取的加工方法不尽相同。其制造的公差以及使用的公式也不同，基本上可分为两类：1凸模与凹模分开加工当凹模与凸模分开加工时，要分别标注凹模和凸模的刃口尺寸以及其制造公差。为了保证间隙值，必须满足式（6.2）条件。minaxZ凹凸（6.2）式中：凸凸模的制造公差；凹凹模的制造公差。查表2.12：凸=0.020凹=0.020maxZ=0.095min=0.06503.i较高精度无法满足。故取max=0.14min=0.10满足要求。也就是说，新制造的模具应该是，如图6.2所示。否则制造minaxdpZ的模具间隙已超过允许的变动图6.2间隙范围范围，影响模具的使用寿命。因为冲孔模结构简单，故采用啊凸、凹模分minZax别加工法加工。冲孔部分刃口设计计算：设工件孔的尺寸为d+0。根据刃口尺寸计算原则，凸模尺寸决定冲孔尺寸。因为凸模在磨损之后会变小，所以凸模的凸模的制造尺寸应为最大的制造尺寸，然后增大凹模的尺寸来保证最小的间隙。凸模取负偏差，凹模取正偏差。0凸凸）（凹凹凸凹（0minmin)()ZdZd（6.3）式中：凸d、凹冲孔凸、凹模基本尺寸（mm）；23工件的制造公差（mm）；因数，其值可查表2-13.上式出自文献2，式2.2.查P37，表2.13.取=0.5=0.2故：d凸=（3+0.50.2）0-0.02=3.10-0.02mmd凹=（3.1+0.50.2）0.020=3.20.020mm如图6.3：图6.3凸、凹模刃口尺寸2凸模与凹模配合加工凸模与凹模配合加工的适用场合是在复杂零件以及较薄的零件上。由于此类零件的精度难以保证，故采用配合加工。即先制造出一件凸模或凹模，然后根据此模具配做与之配套的另一件模具。两零件之间保持合理间隙。这种加工方法的特点是：（1）模具间隙是在配置中来保证的，所以不用满足minaxZ凹凸，所以在加工基准件时可适当放宽公差条件。（2）由于模具是配做的，所以只需要标注其中的一件基准件，另一件标注基准尺寸。并说明配制的间隙。因此，一般企业在制造复杂件的模具时，通常采用这种方法来制造加工。所以，在冲孔时，以凸模为基准件。在凸模磨损后，工件的尺寸会发生增大（A类）、减小（B类）、不变（C类）。所以，当冲裁件形状复杂或者是较薄时，基准件的刃口尺寸均可按式（6.4）计算：A类：Aj=（Amax-）+/40B类：Bj=（Bmin+）0-/4C类：Cj=（Cmin+0.5）/8（6.4）24式中：Aj、Bj、Cj基准件尺寸（mm）；Amax、Bmin、Cmin工件极限尺寸（mm）；工件公差（mm）。上式出自文献2P38,式（2.4）与基准件配套的另一件非基准件，它的刃口尺寸制造公差不标注，只是标注其基准尺寸。然后注明配做的间隙配合。因为该冲压件的外形复杂，所以采用凸、凹模配合加工。制作时以凹模为基准件，之后配做凸模，如图所示：图6.4磨损后的尺寸凹模：A类尺寸有：A1=(62.18+0.57-0.50.36)+0.090=62.57+0.090A2=（21.8+0.11-0.50.36）+0.090=21.73+0.090A3=（8-0.50.36）+0.090=7.82+0.090A4=（12-0.50.36）+0.090=11.82+0.090B类尺寸有：B1=（13.8-0.11+0.50.36）0-0.09=13.870-0.09凸模根据凹模尺寸进行配置，以保证双面间隙值ZminZmax=0.100.14mm如图：25图6.5凹模刃口尺寸7模具总体设计7.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知：采用多工位级进模，所以模具类型为级进模。7.2确定送料方式由于本模具采用的是多工位级进模，送料方向必须与工位排列方向一致，故本模具采用纵向送料、采用手工送料方式。7.3定位方式的选择该级进模用调料送进。用导料板与定位销确定送料方向。由于第一件工件冲裁时没有定位装置。所以第一件冲压用始用目测进行定位送料。7.4卸料、出件方式的选择26卸料板一般分为刚性卸料版和弹性卸料版两种形式。刚性卸料板刚性卸料板常用于厚板料冲裁时的卸料。因为其卸料稳定、安全。但是只适合于小批量的生产。弹性卸料板弹性卸料板的操作较为简单，对毛坯起到了预压的作用，使得冲压的精度可以提高。在冲压完成后卸料也相当平稳。本模具所冲材料厚为1mm，采用弹性卸料板更为合适，由于采用正装模具，采用上出件便于操作和生产效率的提高。7.5导向方式的选择导柱和导套在复杂型的冲裁中，为了保证其冲裁的精度。采用导柱、导套进行精确定位来保证工件的必要精度。导柱、导套的结构形式有滑动与滚动两种。本模具采用滑动导柱、导套。7.6模座类型的选择（1）后侧导柱模座：L=63400mm。后侧导柱模座可以进行三个方向的送料。其导柱、导套在模架的后部。由于导柱安装不平衡，所以在冲裁时容易引起偏心，影响到冲裁的精度，所以不适于大中型模具。（2）对角导柱模座：L=63500mm。对角导柱模座可以进行横向或者是纵向的送料。其导柱的安装位置是在模架的对角线上。所以不会有偏心的情况。采用的场合多在冲裁次数较多的冲床上。（3）中间导柱模座：L=63630mm。中间导柱模座只能是横向送料，所以常用于单工序的模具。在使用时有一定的局限性。（4）四导柱模座：L=160630mm。四导柱模座的四角都有一根导柱，故它的稳定性最好，导向最为精确。其可以横向或者纵向送料。故常用于多工位的级进模，可以进行精确定位。综合本模具特性，采用四导柱模座。278卸料零件计算由于本模具采用的是级进模，橡胶安装方便，经济实惠，故采用橡胶作为弹性卸料零件更为合适。8.1橡胶的设计橡胶是最为常用的弹性体元件，性价比高，弹性十足，是非常理想的弹性元件，常用于卸料装置。橡胶的形式多样，此处选择如图8.1所示结构的橡胶。橡胶的自由高度H30.25.9（8.1）式（8.1）选自文献2：P14式1.2式中H橡胶的自由高度，mm；28L考虑修模后压边的工作行程（mm），取9mm。橡胶的自由高度H=3036mm取32mm。图8.1橡胶的结构形式90.25.3橡胶的预压缩量H预=15%H=4.8mm一般取H预=15%20%H。橡胶承受的载荷P=1384N根据文献5P458表15.39有：橡胶的外径（8.2）21.7(/)DdPq式中d橡胶的内径(mm)；P橡胶所受的压力（N）；q橡胶的单位压力（MPa），其值查文献5P458表15.38，得q=0.5MPa.=60mm，取d为13mm。21.7(/)dq橡胶的自由高度和自由状态的直径的关系：H/D=32/60=0.53满足关系0.5H/D=0.531.5。299主要零部件设计9.1模具材料的选择查文献1，P112表4.5，选择模具的材料为CrWMn，热处理硬度为6062HRC.CrWMn钢C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火温度820840，HRC不低于62，回火温度140160，HRC6265。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸稳定性好，变形小，并有效好的韧性。由于该模具是用来冲裁复杂形状的工件，采用材料CrWMn，热处理HRC6062。9.2落料凹模设计9.2.1凹模洞口形状和尺寸30图9.1凹模洞口形状（1）直壁式如上图中的a、e、f为直壁式洞口。因为它的刃口垂直于洞口的顶面，所以它的刃口尺寸不会随着修模的影响。但是，因为直壁式洞口在冲裁中的磨损较大，故需要较大的修模量，模具的寿命下降。由于是直壁的形式，故工件容易堵在冲裁刃口处，甚至会胀破凹模。其中a适合于薄材料与复杂形状的工件。图e适合工件从逆冲压方向顶出模具。图f与精密冲裁相配合。（2）斜壁式如上图中的b、c、d为斜壁式洞口因为它的刃口垂直于洞口的顶面，所以它的刃口尺寸随着修模的影响。其在冲压上被广泛采用。其中b适合冲裁薄材料与简单形状的工件。图c适合冲裁任何形状的工件。图d适合小型薄料冲裁。上述两种凹模洞口形式的主要参数可查表。因为本工件属于小型的、薄料类复杂零件，所以选择落料凹模用直刃口形式。9.2.2落料凹模外形和尺寸的确定凹模的