合页铰链冲压工艺分析及模具设计

合页铰链冲压工艺分析及模具设计摘要：分析了合页铰链的成形工艺，确定了冲压工艺方案，此次共设计了三套模具，分别完成三个工序：第一套模具为冲孔、落料复合模，实现把条形板料初步加工成自己所需尺寸的矩形坯料；第二套模具为预弯工序模具，因为板料的厚度为2mm，所以为减少卷圆时模具所受到的侧向力，须加一道预弯工序；第三套模具为卷圆模具，即实现合页上的卷圆功能。本次设计主要是分析了工件的冲压工艺性；计算了毛坯的排样、冲压力、刃口尺寸等；进行了模具零件的计算与选择，以及总体结构、主要零部件的设计；并绘制了模具装配图和零部件图。本次设计通过将本专业所学课程的理论知识和实际生产知识相结合，进行一次冷冲压模具设计从而培养和提高学生的独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的相关内容。关键词：合页，卷圆，冲孔，落料，预弯，冲压工艺IStampingprocessanalysisandmolddesignofHingeAbstract：Theformingprocessofahingewasanalyzedandthestampingprocessschemewasdetermined.Thedesignofthismodehasthreesetsintotalanditcontainsthreesteps:thefirstsetofmouldforpunchingandcuttingdie.Puttingbarsheetintosquareblanktoneededsize.Secondsetsofmoldistheprebendingprocessofmold.Becauseofthesheetwiththethicknessof2mm,thelateralareforcedtoreducerollingdies,youmustaddaprebendingprocess;Thirdsetsofmoldsforcurlingdieistherealizationofhingerollroundfunction.Themaincontentsofthedesign:Analysisingofthestampingprocessoftheworkpiece;calculationofnestingrough,pressure,cuttingthesizecalculationcanbeseen;thecalculationofthemoldparts,aswellastheoverallstructureandchoice,themaincomponentsofdesignarecarriedout,wedrawthepunchingmoldassemblydrawingsandpartsdiagram.Thusthepresentpaperappliesthisspecialtytostudythecurriculumthetheoryandtheproductionknow-howcarriesonatimecoldstampingmolddesignworktheactualtrainingtoraiseandtosharpenthestudentindependentworkingability,consolidatedandexpandedthecontentwhichcurriculaandsooncoldstampingmolddesignstudied.Keywords:hinge,rollround,punching,blanking,preflex,stampingprocessII目录1绪论11.1设计说明21.2设计内容及过程22冲压件的工艺性分析32.1工艺分析32.2工艺方案的分析33确定裁板及排样的方案43.1排样的意义及排样方式的确定43.1.1排样的意义43.1.2排样方式的确定43.2计算毛坯尺寸以及确定搭边值43.2.1计算毛坯尺寸43.2.2搭边53.2.3送料步距A53.2.4条料宽度B53.3排样图的确定63.4材料利用率的计算64计算各工序压力、压力中心以及初选压力机84.1各工序压力的计算84.1.1冲裁力84.1.2推件力84.1.3卸料力94.1.4弯曲力94.2初选压力机104.3压力中心计算10III5模具设计135.1冲孔、落料复合模的设计135.1.1凸模、凹模间隙的分析与确定135.1.2冲孔、落料凸模和凹模工作部分尺寸的计算135.1.3凸模、凹模以及凸凹模的结构设计及校核165.1.4落料、冲孔复合模主要零部件的设计215.1.5冲孔、落料复合模模具总装图295.2卷圆模的设计305.2.1卷圆模具结构分析305.2.2凹模工作部分尺寸设计与计算315.2.3卷圆模具主要零部件的设计315.2.4卷圆模模具总装图406结论41参考文献42致谢4301绪论模具设计是材料成型及控制工程专业教学中的最后一个实践性教学环节，是学生学完基础课和专业课之后进行的。冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。1冲压的基本工序概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下特点：（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。7（2）用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表针，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，同时冲压件的成本较低。但是，冲压加工中所用的模具一般结构比较复杂，生产周期较长、成本较高。因此，在单件、小批量生产中采用冲压工艺受到一定的限制。冲压工艺多用于成批、大量生产。冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到模具成本高，不适应中小生产规模的限制。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冲模一定会得到更普及地应用。冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。1本次设计的零件包括了冲孔、落料和卷圆的加工。通过对冲孔模、落料模、卷圆模的学习，分析和比较了各加工工艺方案，完成了模具总体的结构分析与设计，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计，然后确定外形尺寸，选择冲压设备，绘制总的装配图和零件图并制定了典型零件的加工工艺规程。1.1设计说明本次设计的是合页铰链模具。有冲孔、落料、卷圆三道工序。设计的难点是既要冲孔落料又要卷圆，所以用级进模具比较复杂。因此可以分开设计成三套模具：冲孔，落料用一套模具，卷圆用另外一套模具。在卷圆前还需要有一道预弯工序以减小卷圆时模具所受到的侧向力，同时也可以提高模具使用寿命。1.2设计内容及过程对零件进行分析可知工件需落料、冲孔、卷圆，确定该工件采用三套模具加工而成。第一套模具为落料冲孔复合模具，第二套模具为预弯模具，第三套模具为卷圆模具。确定了模具种类之后再作工艺计算，计算出冲裁时的冲裁力、卸料力、推件力、卷圆力、确定模具的压力中心、选择压力机和确定冲模的闭合高度，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸模、凹模尺寸和形状。设计出凸模和凹的模固定板、卸料板、垫板等模具的主要零部件。模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、橡胶的选用、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零件的设计加工方法和加工注意要点。结构设计确定后，根据设计的各零部件以及所选用的标准件，用CAD绘出所有的零件图，再根据各个零件之间的装配关系完成相应的模具总装图。为了保证零件的加工精度和强度，在模具的设计过程中，应对凹模壁厚、定位销的位置、凸模和凹模刃口的尺寸精度等问题给予注意。22冲压件的工艺性分析2.1工艺分析（1）该制件为合页铰链，厚度2mm，经零件展开可知用矩形板料即可；（2）制件有卷圆部分，应该有预弯曲工艺；（3）制件上有小圆孔，冲小孔时应注意对冲头的保护。2.2工艺方案的分析因为制件属于中厚板且形状较为复杂的工件，因此可确定其生产的基本工艺为：冲孔落料预弯卷圆。33确定裁板及排样的方案3.1排样的意义及排样方式的确定3.1.1排样的意义冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料的费用一般占冲裁成本的60%以上。因此材料的经济利用是一个重要的问题，特别是对贵重的有色金属。排样是否合理将影响到材料的经济利用、冲裁件的质量、模具结构与寿命、生产率、生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。3.1.2排样方式的确定方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料的利用率低。3方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。3方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料的利用率高。3通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本又废料排样的具体形式选择直排最佳。3.2计算毛坯尺寸以及确定搭边值3.2.1计算毛坯尺寸查阅参考文献（1）可知，工件经卷圆展开后的毛坯尺寸的计算公式如下：4LL1（式3.1）R180式中RrK3t；L弯曲件的展开长度；K3弯曲中性层系数。由零件图可知r/t3/21.5，则查阅参考文献（1）附表2可得K30.64。将已知的和查表所得的数据带入（式3.1）可得：L3457mm。30.6423151803.2.2搭边由于所用材料为10钢，为低碳钢而且毛坯长度为L57mm，查阅参考文献（3），由表3-10可得搭边值a和a1的数值如下：工件间：a2.2mm，侧面：a12.5mm。3.2.3送料步距A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或近距）。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。查阅参考文献（3）可知送料步距A的计算公式如下：ADa（式3.2）式中D平行于送料方向的冲裁件宽度；a冲裁件之间的搭边值。将已知的和查表所得的数据带入（式3.2）可得：ADa24mm2.2mm26.2mm。3.2.4条料宽度B查阅参考文献（3）可知条料宽度B的计算公式如下：5B（D2a12b0）0-（式3.3）式中D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a1冲裁件与条料侧边之间的搭边值；板料剪裁时的下偏差；b0条料与导料板之间的间隙。（1）由零件图可知：D57mm；（2）由上述可知：a12.5mm；（3）查阅参考文献（3）表3-11可知：1.0mm；（4）查阅参考文献（3）表3-12可知：b00.8mm。将已知的和查表所得的数据带入（式3.3）可得：B（5722.5210.8）0-1.064.80-1.0mm。3.3排样图的确定根据上述所确定的毛坯尺寸、搭边值、送料步距、条料宽度以及所选用的直排有废料排样方式，最终确定的排样图如图所示：图3.1排样图3.4材料利用率的计算6查阅参考文献（3）可知材料的利用率的计算公式如下：100%100%（式3.4）S1ABS1S2式中S1一个步距内零件的实际面积；S0一个步距内所需毛坯的面积；A送料步距；B条料的宽度。将已知的和查表所得的数据带入（式3.4）可得100%76.2%，则可知排样是合理的。572423.526.265.374计算各工序压力、压力中心以及初选压力机4.1各工序压力的计算在此次的设计中压力包括：冲裁力、预弯卷圆力、卸料力、推件力。4.1.1冲裁力查阅参考文献（3）可知冲裁力的计算公式如下：FKLt（式4.1）式中F冲裁力（N）；L冲裁件周长（mm）；t板料厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）；K系数。是考虑到刃口钝化、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K1.3。（1）由前述可知冲孔和切搭边余料冲裁周边长度：L57224223.5184.98mm；（2）查阅参考文献（3）表2-3可知，10钢的抗剪强度255333（MPa），这里取330MPa；将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：F1.3184.982330158712.84N158.7KN。4.1.2推件力查阅参考文献（3）可知推件力的计算公式如下：F推nK推F（式4.2）式中F冲裁力；8K推推件力系数；n梗塞在凹模内内的冲件数（nh/t）；h凹模直壁洞口的高度；t板料厚度。（1）查阅参考文献（3）表3-8可知推件力系数K推0.05；（2）这里取凹模直壁洞口的高度为h6mm，则梗塞在凹模内的冲件数n3；（3）冲裁力FKLt1.327233037717.68N。将已知的和查表所得的数据带入（式4.2）可得：F推nK推F30.0537717.68N5657.7N。4.1.3卸料力查阅参考文献（3）可知卸料力的计算公式如下：F卸K卸F（式4.3）式中F冲裁力；K卸卸料力系数；（1）查阅参考文献（3），由表3-8可知卸料力系数K卸0.0250.06，此处取为K卸0.06；（2）冲裁力FKLt1.35722422330138996N。将已知的和查表所得的数据带入（式4.3）可得：F卸K卸F0.06138996N8339.76N。4.1.4弯曲力查阅参考文献（1）表1-124可知单角自由弯曲的弯曲力计算公式如下：F0.6（式4.4）Btbr+t式中F弯曲力（N）；B弯曲件弯边宽度（mm）；9r弯曲件内侧圆角半径（mm）；b材料抗拉强度（Nmm）。（1)由前述可知弯曲件的弯边宽度B24mm；（2）由工件图可知弯曲件内侧圆角半径r3mm；（3）查阅参考文献（3）表2-3可知10钢的抗拉强度b294432（Nmm），此处设计取抗拉强度b430（Nmm）。将已知的和查表所得的数据带入（式4.4）可得：F弯0.60.64953.6N。Btbr+t2424303+2弯曲部分有压料装置，压料力可近似取自由弯曲力的0.30.8倍，所以压料力F压0.8F0.84953.6N3962.9N。4.2初选压力机（1）查阅参考文献（3）可知，采用弹压卸料装置和下出件模具时，压力机所需总压力F总F+F卸+F推，将已知的数据带入公式可得压力机所需的总压力为：F总158.7KN+5.7KN+8.3KN172.7KN（2）在冷冲模设计中，一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于成形工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍，由上述计算的模具所需的压力可知所选压力机的公称压力应满足F1.3172.7KN224.51KN。（3）查阅参考文献（1）表1-82可初选压力机的型号为J23-25即可满足要求，其主要技术参数如下：表4.1J23-25压力机主要技术参数表公称压力（KN）滑块行程(mm)压力机工作台面尺寸(mm)滑块模柄孔尺寸(mm)压力机最大闭合高度(mm)连杆调节量(mm)25065前后：380左右：610直径：40深度：6028060104.3压力中心计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合，否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具，压力中心的计算式采用空间平行力系的合力作用线的求解方法。通过对零件的排样图的分析，如下图所示建立坐标系：图4.1压力中心计算图查阅参考文献（3）可知压力中心的计算公式如下所示：X0（式4.5）L1X1L2X2LnXnL1+L2LnY0（式4.6）L1Y1L2Y2LnYnL1+L2Ln式中L1、L2、Ln为各凸模的周长，X1、X2Xn与Y1、Y2Yn分别为各凸模压力中心的坐标位置。（1）由排样图可知L1L2721.98mm，L3572242163mm；（2）由上图可知对应的X16，Y122.75；X26，Y222.75；X30，Y30。则将数据分别带入（式4.4）和（式4.4）可得压力中心的坐标（X0，Y0）如下所示：11X00L1X1L2X2+L3X3L1+L2L321.98621.986+016321.9821.98163Y0L1Y1L2Y2L3Y3L1+L2L321.9822.7521.9822.75+016321.9821.981634.83由于该工件的冲裁力不大，而且压力中心偏移坐标原点较小，为便于模具的加工和装配，模具的压力中心仍选择在图4.1中的坐标原点处，前述所选用的J23-25双柱可倾式压力机，由于模柄孔直径为40mm，故压力中心仍在压力机模柄孔投影面积范围之内，因此满足要求。125模具设计5.1冲孔、落料复合模的设计5.1.1凸模、凹模间隙的分析与确定（1）冲裁间隙分析冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差。即Z=D凹D凸，凸模、凹模间隙对冲裁工艺力、冲裁件质量以及模具寿命都有很大的影响。故设计模具时间隙的选择一定要合理，从而保证冲裁件的尺寸精度和断面质量满足产品的要求，所需冲裁力较小、模具寿命较高。但分别从冲裁力、质量、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙往往并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具在制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙Zmin。（2）确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据以往的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度和断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。在本次的设计中财用查表法来确定间隙Z。（3）查阅参考文献（3）表3-3可知，冲孔、落料的冲裁间隙值如下所示：Zmin0.25mm，Zmax0.36mm。135.1.2冲孔、落料凸模和凹模工作部分尺寸的计算设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。但是，不论是落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应该按“入体”原则标注为单向公差，但是对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。制造冲模的关键主要是控制凸模、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸模和凹模刃口尺寸的计算公式和公差的标注也不同。凸模和凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类。a、凸模和凹模分别加工这种加工方法适用于圆筒形或简单规则形状的冲裁件，用分别加工的凸模和凹模的模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。b、对于形状复杂或薄料的冲裁件，为了保证凸模和凹模之间的一定间隙值，一般采用单配加工法制造。加工后，凸模和凹模必须对号入座，不能互换。此模具冲出的制件属于一般的冲孔落料件，根据零件形状特点，冲裁模的凸模和凹模采用分别加工法制造。尺寸57mm24mm由落料获得，7mm的孔由冲孔同时获得。取零件的加工精度为IT14级，则查阅参考文献（1）附录表1可得落料尺寸570-0.74mm240-0.52mm，冲孔尺寸70+0.36mm查阅参考文献（3）可知凸模和凹模采用分别加工时的尺寸计算公式为：落料D凹(DmaxX)+0凹（式5.1）D凸(D凹Zmin)(DmaxXZmin)0-凸（式5.2）冲孔d凸(dminX)0-凸（式5.3）d凹(d凸+Zmin)(dmin+XZmin)0+凹（式5.4）式中D凹、D凸分别为落料凹模和凸模的基本尺寸；d凸、d凹分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸；Dmax落料件的最大极限尺寸；dmin冲孔件的最小极限尺寸；冲裁件的公差；14X磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关。可直接按冲裁件的公差值查表获得或按冲裁件的公差等级选取；凹、凸分别为凹模和凸模的制造偏差，凸模偏差取负向（相当于基准轴的公差带位置），凹模偏差取正向（相当于基准孔的公差带位置）。（1）落料凹模的刃口尺寸计算由前述可知落料件的长为LAmax57mm，落料件的宽为LTmax24mm；查阅参考文献（3）表3-5可知磨损系数X0.5mm；查阅参考文献（3）表3-6可知凹模的制造公差为：落料件的长边凹+0.030mm，落料件的宽边凹+0.025mm；将已知的和查表所得的数据带入（式5.1）可得：落料凹模刃口的长为：LA凹(LAmaxX)+0凹(570.50.74)+00.030mm56.63+00.030mm；落料凹模刃口的宽为：LT凹(LTmaxX)+0凹(240.50.52)+00.025mm23.74+00.025mm。（2）落料凸模的刃口尺寸计算由前述可知冲裁间隙值Zmin0.25mm，LA凹56.63mm，LT凹23.74mm；查阅参考文献（3）表3-6可知落料凸模的制造公差为：落料件的长边凸0.020mm，落料件的宽边凸0.020mm。将已知的和查表所得的数据带入（式5.2）可得：落料凸模刃口的长为：LA凸(LA凹Zmin)0-凸(56.630.25)0-0.020mm56.380-0.020mm；落料凸模刃口的宽为：LT凸(LT凹Zmin)0-凸(23.740.25)0-0.020mm23.490-0.020mm。查阅参考文献（3）可知，对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证以下不等式关系：|凸|凹|ZmaxZmin（式5.5）将已知的数据带入（式5.5）可得：|凸|凹|0.020|+0.025|0.045ZmaxZmin0.360.250.11，则可知满足要求。（3）冲孔凸模的刃口尺寸计算由前述可知冲孔的最小尺寸7mm；15查阅参考文献（3）表3-5可知磨损系数X0.5mm；查阅参考文献（3）表3-6可知冲孔凸模的制造偏差凸0.020mm。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.3）可得：冲孔凸模刃口的基本尺寸：d凸(dminX)0-凸(70.50.36)0-0.020mm7.180-0.020mm。（4）冲孔凹模的刃口尺寸计算由前述可知d凸7.18mm，冲裁间隙值Zmin0.25mm；查阅参考文献（3）表3-6可知冲孔凹模的制造偏差凹0.020mm。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.4）可得：冲孔凹模刃口的基本尺寸：d凹(d凸Zmin)0+凹(7.180.25)+00.020mm7.43+00.020mm。对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证（式5.5）关系，将已知的数据带入（式5.5）可得：|凸|凹|0.020|+0.020|0.040ZmaxZmin0.360.250.11，则可知满足要求。5.1.3凸模、凹模以及凸凹模的结构设计及校核（1）落料凹模的结构设计及校核落料凹模洞口形式的选择凹模洞口形式是指凹模形孔的轴剖面形状，可分为直壁式、斜壁式、凸台式，在本次的设计中落料凹模的洞口形状选择为直壁式。落料凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证凹模由足够的强度与刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。查阅参考文献（5）可知，凹模厚度和壁厚公式为：凹模厚度：HKb(H15mm)（式5.6）式中K系数；b最大孔口尺寸。凹模壁厚：C(1.52)H，(C3040mm)（式5.7）16由前述可知最大孔口尺寸b57mm,则查阅参考文献（5）表2-41可知系数K0.28。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.6）可得：HKb0.285715.96mm；考虑到推件板的高度及推件行程，取H33mm，则可知：C(1.52)H(1.52)15.9623.94mm31.92mm，则可取C34mm。凹模的形状图如图5.1所示：图5.1落料凹模落料凹模的强度校核查阅参考文献（5）表2-46可知，凹模的强度计算公式为：Hmin（式5.8）1.5P/弯式中Hmin凹模的最小厚度（mm）；P冲裁力（N）；弯许用弯曲应力（MPa）淬火钢为未淬火钢的1.53倍。查阅参考文献（1），可知对于淬火硬度为HRC5862的T10A的弯300500N/mm；17由前述可知冲裁力PKlt1.35722422330138996N。将数据带入（式5.8）可得：Hmin26.3mm20.4mm，而真实的落1.5P/弯1.5138996/（300500）料凹模的厚度为33mm，所以落料凹模的强度满足要求。落料凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模打得底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra0.80.4m。底面与销孔的Ra1.60.8m，凹模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062。表5.1落料凹模的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的矩形毛坯，其尺寸为133mm97mm38mm。3退火4粗铣铣上下表面以及四周面至尺寸130mm94mm35mm，并且保证上下表面与侧面保持垂直。5精铣精铣上下平面至34mm，并铣销侧面且保持与上下表面垂直6钳工划线划出各孔径中心线以及凹模型孔轮廓尺寸线；钻孔钻螺纹孔及销孔；攻螺纹。7铣孔铣出落料凹模的矩形台阶孔，并在刃口孔处留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-62。9平面磨磨上下两平面至33.4mm。10钳工研磨刃口内壁达要求。11平面磨磨凹模使其尺寸达到要求。（2）冲孔凸模的结构设计及校核冲孔凸模长度的计算凸模长度一般是根据结构上的需要确定的，根据本次设计的需要可知凸模长度的计算公式为：18LH1H2Y（式5.9）式中H1凸模固定板的厚度；H2落料凹模的厚度；Y附加的长度，包括凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.51mm）等。凸模固定板的厚度选择为H123mm，由以上可知落料凹模的厚度为H233mm，附加长度选择为7mm。将数据带入（式5.9）可得凸模的长度为：LH1H2Y2333763mm，查阅参考文献（4），由表6-2可选择圆柱头缩杆圆凸模，从表中可选择标准长度为L63mm，标记为：圆柱头缩杆圆凸模13763JB/T58262008。则由以上计算设计可知冲孔凸模的简图如图5.2所示；图5.2冲孔凸模凸模的主要技术要求材料的选择：模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性，凸模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062。其它要求：凸模工作部分的表面粗糙度Ra0.80.4m,固定部分为Ra1.60.8m。凸模的强度一般不需要进行校核，只有在凸模很小、细长比大、板料很厚、强度很大时才进行校核，而且由于此圆凸模是在标准中选取的故不必进行强度上的校19核。表5.2冲孔凸模的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料圆形棒料锻件：1870mm。2热处理退火3车车一端面，车外圆至16mm；调头车另一端面，长度至64mm。车外圆，车出凸模的外形并保留1mm的余量。续表5.2冲孔凸模的加工工艺规程4热处理淬火，硬度至HRC60-62。5磨削磨外形至精度要求。6精加工钳工精修刃口7检验8钳工装配（3）落料、冲孔凸凹模的结构设计及校核凸凹模的最小壁厚：查阅参考文献（5），由表2-44可知材料为10钢的制件的凸凹模的最小壁厚a1.2t1.22mm2.4，则可选择为a2.5mm；凸凹模的高度：落料、冲孔凸凹模的高度满足落料、冲孔外，还应考虑卸料板的厚度以及弹性元件橡胶的厚度，这里落料、冲孔凸凹模的高度为64mm；落料、冲孔凸凹模的强度校核：由于凸凹模比较宽大而且冲裁力不是很大，故不需要进行校核。则由以上计算设计可知落料、冲孔凸凹模的简图如图5.3所示；20图5.3落料、冲孔凸凹模凸凹模的主要技术要求材料的选择：凸凹模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062。其它要求：凸模工作部分的表面粗糙度Ra0.80.4m,固定部分为Ra1.60.8m。表5.3落料、冲孔凸凹模的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成矩形毛坯,其尺寸为77mm41mm69mm。3退火4粗铣铣出凸凹模外形，并保留2mm的加工余量。5精铣精铣凸凹模外形，并保留0.5mm的加工余量。6钳工划线划出落料凹模孔径中心线；钻孔钻落料凹模孔并留有一定的加工余量。7镗孔镗出落料凹模的圆形洞孔，并在刃口处保留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-62。9平面磨磨零件外形达到精度要求。2110钳工磨刃口达要求。11检验12钳工装配5.1.4落料、冲孔复合模主要零部件的设计（1）垫板3材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知垫板3的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。垫板3的简图如图5.4所示：图5.4垫板3表5.4垫板3的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm97mm15mm。2粗铣铣出垫板外形至130mm94mm12mm，并且保证上下表面与侧面垂直。3钳工划线划出各圆孔的中心线；钻孔钻出各圆孔并保留一定的加工余量。224精铣精铣垫板外形及各孔，对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度：HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求。7钳工装配（2）凸凹模固定板5材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知凸凹模固定板5的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。凸凹模固定板5的简图如图5.5所示：图5.5凸凹模固定板5表5.5凸凹模固定板5的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm97mm30mm。2粗铣铣出固定板外形至130mm94mm27mm，并且保证上下表面与侧面垂直。3钳工划线划出各圆孔和中间矩形孔的中心线；23钻孔钻出各圆孔。4粗铣铣出矩形台阶孔。5精铣精铣固定板外形及各孔，对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量。6热处理淬火硬度：HRC43-487磨磨上下两平面及各孔至精度要求。8钳工装配（3）卸料板8材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知卸料板8的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。卸料板8的简图如图5.6所示：图5.6卸料板8表5.6卸料板8的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm97mm19mm。2粗铣铣出卸料板外形至130mm94mm16mm，并且保证上下表面与侧面垂直。243钳工划线划出各圆孔和中间矩形孔的中心线；钻孔钻出各圆孔。4粗铣铣出中间的矩形孔。5精铣精铣卸料板外形及各孔，对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量。6钳工攻螺纹加工出各螺纹。7热处理淬火硬度：HRC43-488磨磨上下两平面及各孔至精度要求。续表5.6卸料板8的加工工艺规程9钳工装配（4）推件板10材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知推件板10的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。推件板10的简图如图5.7所示：图5.7推件板10表5.7推件板10的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为73mm37mm19mm。252粗铣铣出推件板外形并保留1mm的加工余量。3钳工划线划出各圆孔的中心线；钻孔钻出各圆孔。4精铣精铣推件板外形及各孔，并留有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度：HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求。7钳工装配（5）固定板15材料：查阅参考文献（3），由表4-5可知固定板15的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。固定板15的简图如图5.8所示：图5.8固定板15表5.8固定板15的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm9