压簧簧片冲压工艺与模具设计

0压簧簧片冲压工艺与模具设计摘要：本次毕业设计为压簧簧片冲压工艺与模具设计，冲压模具的主要作用是将板料分离或成形而得到制件。本次设计主要是分析了压簧簧片的成形工艺，确定了冲压工艺方案，设计了7个工位的级进模，采用弹压卸料板及压杆将条料稳定在各工位上，保证条料在各工位间传递的平稳性和可靠性，模具制造成本低，能满足稳定、高效生产的要求。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：冲压工艺，级进模，压簧簧片，弹压卸料1ProcessanalysisanddesignofprogressivedieforcompressionAbstract：Thisgraduationdesignistheprocessanalysisanddesignofprogressivedieforcompression.Stampingdieismainlytoisolatedorformingthesheetmetalprocessingmethodsareworkpiece.Themaincontentsofthedesign:theformingprocessofacompressionspringreedwasanalyzedandthestampingprocessschemewasdetermined.A7-workstationprogressivediewasdesigned.Thebarstockwasstabilizedateachfeedstationbyusingspringcompressionstripperandcompressionbarinwhichthetransmissionstabilityandreliabilityofbarstockamongeachworkstationwereachieved.Keywords:stampingprocess,progressivedie,compressionspringreed,springcompressionstripper.2目录1绪论.22冲压件的工艺性分析.32.1工艺性分析.32.2工艺方案的分析.33确定裁板及排样方案.43.1排样的意义及排样方式确定.43.1.1排样的意义.43.1.2排样方式确定.43.2计算毛坯尺寸以及确定搭边值.43.2.1毛坯尺寸.43.2.2搭边.53.3送料步距与条料宽度的计算.53.3.1送料步距A.53.3.2载体设计.53.3.3条料宽度B.63.3.4侧刃的选择.63.3.5材料利用率的计算.74计算各工序压力，计算压力中心并初选压力机.74.1各工序压力的计算.84.1.1冲裁力F冲.84.1.2弯曲力F弯.94.1.3卸料力.104.1.4推件力.104.2压力中心的确定.114.3压力机的初步选择.125模具设计.135.1凸模、凹模的设计与计算.1335.1.1凸模、凹模间隙的分析与确定.135.1.2凸模和凹模工作部分尺寸的计算.145.1.3凸模、凹模的结构设计及校核.185.2模具主要零部件的设计.255.2.1模具总装图.336结论.34参考文献.35致谢.3601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，是在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。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。（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。压簧簧片主要用于电气接触器组件上，如正负极片、万能充电器、继电器等，具有导、压紧作用。模具设计过程中分析零件成形工艺性以及合理的冲压成形工艺方案是保证零件质量，提高生产效率的关键。12冲压件的工艺性分析2.1工艺性分析图2.1工件图如工件图所示，压簧簧片材料为锡青铜，料厚0.5mm。根据零件尺寸精度较低的技术要求，采用IT14级精度，普通冲裁即可满足零件的生产要求。零件结构复杂，矩形孔及孔边距尺寸均较小，冲裁后还需对零件进行弯曲。零件大批量生产，体积小，如采用单工序模，生产效率和设备利用率低，成本高，难以精确定位且生产时不安全。通过上述分析，最终确定采用多工位级进模进行生产。2.2工艺方案的分析制件属于薄板且形状较为复杂的工件，其生产基本工艺为冲孔的侧刃切边切废料冲出零件外形弯曲成形侧刃切边冲裁。由于工件精度较低，考虑模具强度以及选取步距较小，故应在第三、四个工步之间加一个空工步，故最终采用方案为：冲孔侧刃切边切废料冲出零件外形弯曲成形空工位侧刃切边冲裁。23确定裁板及排样方案3.1排样的意义及排样方式确定3.1.1排样的意义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。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁件的质量、生产率、模具结构与寿命、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。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。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。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具和工件质量，该工件的排样方式选择方案一为最佳，考虑模具结构和制造成本有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毛坯尺寸（1）查阅参考文献（2），由表1-122可知，工件图中R1.5弯曲圆弧的展开长度的计算公式如下：L1=R（式3.1）1801803由CAD绘图绘出零件图可知=180=91.7；此处选R=rk1t其中r=1.5，t=0.5则可知r/t=3。查阅参考文献（2），由附表1可知k1=0.464则将已知和查表的数据带入（式3.1）得其中R=r+k1t或R=r+k2t，=180：L1=（1.5+0.4640.5）=2.8mm91.7180（2）用CAD绘出的零件图，通过标注可知半径为R12弯曲弧的弧长为：L2=19.2mm（3）用CAD绘出的零件图，通过标注可知两端直边的长度为：L3=4.4428.9mm则由以上可知弯曲之前毛坯的总长度为：L总=L1+L2+L3=2.8+19.2+8.933mm。3.2.2搭边由于此次模具设计采用的是多工位级进模，因此其搭边值比单工序模的搭边稍微大一些。查阅参考文献（5），由表7.3可知级进模的搭边值：A=1.5mm，B=3mm。3.3送料步距与条料宽度的计算3.3.1送料步距A查阅参考文献（1）可知，送料步距的计算公式如下：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A=D+a=33+3=36mm。3.3.2载体设计连续模由多个工位组成，把工序件从第一工位运送到最末工位是连续模的基本条件4之一。载体的作用是当连续模冲压时连接工序件并将工序件在模具上工位间稳定传送。载体与搭边有相似之处，但作用不同。搭边要满足把工件从条料上冲切的工艺要求，而载体是为运载条料上的工序件而设计的。（1）查阅参考文献（5），由表7-4可知，此工件连续模的载体选择双载体；（2）查阅参考文献（5），由表7-5可知，双载体的尺寸为：为保证工序件在模具上工位间稳定传送，B选择稍大一些为B=3.5mm。3.3.3条料宽度B查阅参考文献（2），由表1-112可知双侧刃定距采用导料板导料的材料宽度的计算公式为：B=D+2（b+c）0-（式3.3）式中D垂直于送料方向的冲裁件最大轮廓尺寸；b搭边值；c侧刃切边宽度；剪切偏差，与剪切方式有关，一般取0.1mm0.2mm（1）在本设计中，由于侧刃是对角布置的，所以选侧刃切边宽度c=1mm；（2）在本设计中剪切偏差取=0.2mm；将已知的和查表所得的数据带入（式3.3）可得：B=D+2（b+c）0-=20+2（1.5+1）0-0.2250-0.2mm。由于是本模具为级进模，采用的有载体，则实际的条料宽度B=25+3.52=32mm3.3.4侧刃的选择本模具设计中采用侧刃定距，则可查阅参考文献（2），由表1-237可知，选择C型侧刃，其尺寸大小如下：S=36-00.02；则B=12mm，a=2.5mm，L=60mm，热处理HRC5862，材料：Cr12根据以上计算可画出排样图如下所示：5图3.1排样图3.3.5材料利用率的计算查阅参考文献（1）可知材料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。（1）由以上可知S0=3632=1152mm2；（2）由CAD绘出排样图可知两个零件之间冲裁的废料的面积S2=369mm2，则可知S1=S0S252224=108036952224=616.5mm2将数据带入（式3.4）可得100%=100%=53.5%S1S2616.5115264计算各工序压力，计算压力中心并初选压力机4.1各工序压力的计算在此次的设计中工序压力包括：冲裁力、卸料力、推件力、弯曲力。4.1.1冲裁力F冲本模具采用的为7工位级进模，故在计算冲裁力时应计算其最大值即为7个工位都处于相应的工作状态时的冲裁力大小。则可知冲裁力包括：工步1时的侧刃切边力F1；工步1时的冲两个矩形孔和圆孔的冲裁力F2；工步2、3时的切废料，冲出零件外形的冲裁力F3；工步6时的侧刃切边力F4；工步7的落料力F5。（1）查阅参考文献（1），由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。（2）查阅参考文献（1）表2-3可知牌号为QSn4-3的锡青铜的抗剪强度=471MPa（3）各力的计算工步1时的侧刃切边力F1由排样图可知：L1=2.52+2+3036.4mm:2则将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：力F1=kL1t=1.336.40.4471=8915.1N7工步1时的冲两个矩形孔和圆孔的冲裁力F2由排样图可知：L2=2（24+22）+10=55.4mm则将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：F2=kL2t=1.355.40.5471=16960.7N工步2、3时的切废料，冲出零件外形的冲裁力F3由CAD排样图可知：L3=3427.841029.541.64=163.6mm则将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：F3=kL3t=1.3163.60.5471=50086.1N工步6时的侧刃切边力F4由排样图可知：L4=2.52+2+3036.4mm:2则将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：力F4=kL4t=1.336.40.4471=8915.1N工步7的落料力F5则由排样图可知工步7落料时L5=341.54=18mm则将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得：F5=kL5t=1.3180.5471=5510.7N则由以上的计算可知总的冲裁力F冲=F1F2F3F4F5=8915.116960.750086.18915.1+5510.7=90387.7N4.1.2弯曲力F弯查阅参考文献（2），由表1-124可知单角自由弯曲的弯曲力计算公式如下：F0.6（式4.2）Btbr+t式中F弯曲力（N）；B弯曲件弯边宽度（mm）；r弯曲件内侧圆角半径（mm）；b材料抗拉强度（Nmm）；（1）零件图上弯曲半径为R12的弯曲力F1的计算由于此部分为圆形，同时为了保证满足所需弯曲力，则可选弯曲件的弯边宽度8B1=20mm，即按最大值计算；由工件图可知弯曲件内侧圆角半径r1=11.5mm；查阅参考文献（1），由表2-3可知牌号为QSn4-3的锡青铜的抗拉强度2=539MPa则将已知的和查表所得的数据带入（式4.2）可得：F1=0.6=0.6Btbr1+t=134.75N200.553911.5+0.5（2）零件图上弯曲半径为R1.5的弯曲力F2的计算由工件零件图可知弯曲件弯边宽度B2=10mm；由工件图可知弯曲件内侧圆角半径r2=1.5mm；则将已知的和查表所得的数据带入（式4.2）可得：F1=0.6=0.6Btbr1+t=404.25N100.55391.5+0.5则由以上计算可知总的弯曲力F弯=F1+2F2=134.75+2404.25=943.25943.3N4.1.3卸料力查阅参考文献（1）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（1），由表3-8可知K卸=0.040.07，在此取K卸=0.07；（2）冲裁力F：由前述可知冲裁力F=90387.7N则将数据带入（式4.3）可得：F卸=K卸F=0.0790387.7N=6327.1N4.1.4推件力查阅参考文献（1）可知推件力的计算公式如下：F推nK推F（式4.4）式中F冲裁力；K推推件力系数；9n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）在本次设计中h取2mm，则n=4th5.02（2）查阅参考文献（1），由表3-8可得K推=0.065（3）冲裁力F：由前述可知冲裁力F=90387.7N则将已知和查阅所得数据带入（式4.4）可得：F推=nK推F=40.06590387.7=23500.8N4.2压力中心的确定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（1）查阅参考文献（1），可知压力中心的计算公式如下所示：X0（式4.5）F1X1F2X2FnXnF1+F2FnY0（式4.6）F1Y1F2Y2FnYnF1+F2Fn式中：F1、F2、Fn为各凸模的冲压力，X1、X2Xn与Y1、Y2Yn分别为各凸模压力中心的坐标位置。（2）由前述计算可知各凸模的冲压力如下：冲圆孔：F1=9613.1N；冲矩形孔：F2=3673.8N；切废料：F3=50086.1N；落料力：F4=5510.7N；弯曲力：F5=943.3N。（3）由图4.1可知各凸模压力中心的坐标位置：X1=229.75，X2=229.75，X3=178.5，X4=13.75，X5=121.75；Y1=Y2=Y3=Y4=Y5=0。10将数据分别带入（式4.5）、（式4.6）可知：压力中心的坐标为X0135.5，Y0=0F1X1F2X2F3X3F4X4F5X5F1+F2+F3+F4+F54.3压力机的初步选择（1）由于该模具在一个冲程中包括冲裁和弯曲等工序，还要考虑卸料，推件，总压力为冲裁力，弯曲力，卸料力，推件力的总和，即：F总=F冲+F弯+F推+F卸=90387.7+943.3+6327.1+23500.8=178102.8N（2）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总压力可知所选压力机的公称压力应满足F178.11.3KN231.5KN。（3）查阅参考文献（2），由表1-82可初选压力机的型号为J23-25即可满足要求，其主要技术参数如表4.1：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：6028060115模具设计5.1凸模、凹模的设计与计算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、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具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Zmin1。（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、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（2），由表1-113可知，其冲裁间隙值如下：Zmin=0.025，Zmax=0.035125.1.2凸模和凹模工作部分尺寸的计算凸模、凹模刃口尺寸精度决定的合理与否，直接影响到冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系到模具的加工成本和寿命。因此计算凸模、凹模刃口尺寸是一项重要的工作。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。对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系：|凸|凹|ZmaxZmin，经大略计算可知此模具的凸模、凹模不可采用分别加工，只可采用单配加工法，因为不满足上式关系。该模具的凸模、凹模采用单配加工法。用单配加工法制造模具常用于复杂形状及薄料的冲裁件。在计算复杂形状的凸模和凹模工作部分的尺寸时，往往可以发现在一个凸模或凹模上会同时存在着三类不同性质的尺寸需要区别对待。第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模在磨损后会基本不变的尺寸。凸模或凹模上这三类尺寸的不同计算方法如下：第一类尺寸=（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸x）+0（1/4）（式5.1）第二类尺寸=（冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸x）0-（1/4）（式5.2）13第三类尺寸=冲裁件上该尺寸的中间尺寸（1/8）（式5.3）式中冲裁件的公差；X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：当工件公差为IT10以上时，取x=1；当工件公差为IT113IT11时，取x=0.75；当工件公差为IT14以下时，取x=0.5。（1）冲矩形孔凸模的尺寸计算由前述可知冲矩形孔凸模的长和宽都属于第二类尺寸，长边最小极限尺寸为LAmin=3.95mm,宽为LTmin=1.95mm；根据上述可知磨损系数取x=0.75；由零件图可知冲裁件的公差=0.1。将已知的和查阅所得数据带入（式5.2）得：LA凸=（3.950.750.1）0-0.250.1=4.0250-0.025mmLT凸=（1.950.750.1）0-0.250.1=2.0250-0.025mm冲矩形孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别为LA凹=4.025mm，LT凹=2.025mm，不注公差而是以0.0250.035mm间隙与凸模配制。（2）冲圆孔凸模的尺寸计算由前述可知冲圆孔凸模的刃口属于第二类尺寸，圆凸模直径的最小极限尺寸为dmin=10mm；根据上述可知磨损系数取x=0.5；冲裁件的精度按IT14算，则可查阅参考文献（2），由附录表1可知，10孔的公差=0.36。将已知的和查阅所得数据带入（式5.2）得：d凸=（100.50.36）0-0.250.36=10.180-0.09mm冲圆形孔凹模的基本尺寸与凸模相同，为d凹=10.18mm，不注公差而是以0.0250.035mm间隙与凸模配制。（3）工步2、3中切废料，冲出零件外形的凸模工作部分尺寸的计算14图5.1工步2、3中切废料，冲出零件外形的凸模由图5.1可知，在工步2、3中切废料，冲出零件外形的凸模中c、f属于第一类尺寸，a、b、e属于第二类尺寸，d属于第三类尺寸。c处尺寸的计算由前述可知c处尺寸的最大极限尺寸Rmax=10.06mm；由零件图上20的尺寸公差可知磨损系数取X=0.75；由零件图上可知冲裁件的公差=0.24。将已知的和查阅所得数据带入（式5.1）得：c处尺寸=（10.06-0.750.24）+00.250.24=9.88+00.060mmf处尺寸的计算由前述可知f处尺寸的最大极限尺寸Lmax=10.1mm；由零件图上f处的尺寸公差可知磨损系数取X=0.75；由零件图上可知冲裁件的公差=0.2。将已知的和查阅所得数据带入（式5.1）得：f处尺寸=（10.1-0.750.2）+00.250.2=9.95+00.050mma处尺寸的计算a处尺寸按IT14计算，则可查阅参考文献（2），由附录表1可知，a处尺寸的公差=0.62，因a处尺寸按IT14计算，则由前述可知磨损系数取X=0.5。将已知的和查阅所得数据带入（式5.2）得：a处尺寸=（340.50.62）0-0.250.62=34.310-0.155mm15b处尺寸的计算：b处尺寸按IT14计算，查阅参考文献（2）由附录表1可知，b处尺寸的公差=0.52；因b处尺寸按IT14计算，则由前述可知磨损系数取X=0.5。将已知的和查阅所得数据带入（式5.2）得：b处尺寸=（230.50.52）0-0.250.52=23.260-0.130mme处尺寸的计算e处尺寸按IT14计算，查阅参考文献（2）由附录表1可知，e处尺寸的公差=0.25；因e处尺寸按IT14计算，则由前述可知磨损系数取X=0.5。将已知的和查阅所得数据带入（式5.2）得：e处尺寸=（30.50.25）0-0.250.25=3.130-0.062mmd处尺寸的计算d处尺寸按IT14计算，查阅参考文献（2）由附录表1可知，d处尺寸的公差=0.43；因e处尺寸按IT14计算，则由前述可知磨损系数取X=0.5。将已知的和查阅所得数据带入（式5.3）得：d处尺寸=180.43=180.054mm18冲外形凹模的基本尺寸与凸模相同，分别为a=34.31mm,b=23.26mm,c=9.88,d=180.054mm,e=3.13,f=9.95，不注公差而是以0.0250.035mm间隙与凸模配制。（4)工步7处落料部分凹模工作部分尺寸的计算16图5.2工步7处落料部分凹模此处的凹模和凹模只为了将成形的零件从带料上落下，无太高的尺寸精度要求，只需保证圆弧g处尺寸精度即可，其刃口尺寸计算如下由前述可知圆弧g尺寸的最大极限尺寸Rmax=10.06mm；由零件图上20的尺寸公差可知磨损系数取X=0.75；由零件图上可知冲裁件的公差=0.24。将已知的和查阅所得数据带入（式5.1）得：圆弧g处尺寸=（10.06-0.750.24）+00.250.24=9.88+00.060mm凹模中h处和k处的刃口只需稍作加工即可，无太高的精度要求。5.1.3凸模、凹模的结构设计及校核（1）冲矩形孔凸模的结构设计及校核冲矩形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：LH1H2H3（式5.4）式中H1凸模固定板的厚度；H2卸料板的厚度；H3弹性元件橡胶的厚度。凸模固定板的厚度选择为H130mm；17卸料板的厚度为H220mm弹性元件橡胶的厚度为H325mm。将数据带入（式5.4）可得凸模的长度为：LH1H2H330202575mm。冲矩形孔凸模的强度校核由于冲矩形孔凸模比较的细长，故需进行强度上的校核。查阅参考文献（2），由表1-212可知其强度校核公式如下所示：压应力校核公式：F1（式5.5）P压纵向弯曲应力校核公式（有导向）：Lmax1190（式5.6）J/P式中J凸模P冲裁力（N）；最小断面的惯性矩（mm4）；F1凸模最小断面积（mm2）；压许用压应力（N/mm2）；Lmax凸模最大允许长度（mm）。由前述可知冲裁力P=KLt=1.322240.5471=3673.8N；凸模最小断面的惯性矩J=42.7mm4；bh81224812由参考文献（2）表1-212可知许用压应力压=10001600N/mm2。将已知的和查表所得的数据分别代入（式5.5）和（式5.6）可得：压应力校核：F1=3.7mm2，而凸模的最小断面积为24=8mm2，故P压3673.81000压应力满足强度要求；纵向弯曲应力校核（有导向）：Lmax1190=1190=128mm，而凸J/P42.7/3673.8模的长度为L75mm128mm,故纵向弯曲应力满足强度要求。则由以上计算设计可知冲矩形孔凸模的简图如图5.3所示；18图5.3凸模24冲矩形孔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。（2）冲圆孔凸模的结构设计及校核冲圆孔凸模长度的计算由式（式5.4）计算可知冲圆孔凸模的长度L75mm。查阅参考文献（4），由表6-1可选择圆柱头直杆圆凸模，从表中可选择标准长度为L80mm，标记为：圆柱头缩杆圆凸模1080JB/T58252008。冲圆形孔凸模的强度校核凸模一般不必进行强度校核，由于此圆凸模是在标准中选取的故不必进行校核。则由以上计算设计可知冲圆孔凸模的简图如图5.4所示；19图5.4凸模26冲圆孔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。（3）工步2、3中切废料，冲出零件外形的凸模的结构设计及校核冲零件外形凸模长度的计算由式（式5.4）可计算出工步2、3中切废料，冲出零件外形的凸模的长度L75mm，凸模的强度校核凸模一般不必进行强度校核。只有当板料很厚、强度很大、凸模很小、细长比大时才进行核算。由于冲出零件外形的凸模比较大而且细长比比较小，故不必进行强度上的校核。则由以上计算设计可知冲零件外形凸模的简图如图5.5所示；20图5.522冲零件外形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。（4）弯曲凸模的结构设计及校核弯曲后弯曲凸模需被顶起。保证送料顺畅以及后面工序能够准确进行。顶杆通过杠杆、联板将凸模顶出，因此在弯曲凸模上需开槽。则可根据工件图设计出相应的弯曲凸模，在此处同样弯曲凸模不用进行强度上的校核，其简图如图5.6所示：图5.6凸模821弯曲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。（5）工步7处落料凸模结构设计及校核工步7处落料凸模长度的计算由前述可计算出工步7中落料凸模的长度L75mm；落料凸模的强度校核由于落料凸模比较的细长，故需进行强度上的校核。由前述可计算出冲裁力P=KLt=5510.7N凸模最小断面的惯性矩J=6.75mm4a4123412由参考文献（2）表1-212可知许用压应力压=10001600N/mm2将已知的和查表所得的数据分别代入(式5.5)和（式5.6）可得：压应力校核：F1=5.5mm2，而凸模的最小断面积为33=9mm2，故P压5510.71000压应力满足强度要求；纵向弯曲应力校核（有导向）：Lmax1190=1190=83.2mm，而凸J/P6.75/5510.7模的长度为L75mm83.2mm,故纵向弯曲应力满足强度要求。则由以上计算设计可知冲矩形孔凸模的简图如图5.7所示；22图5.7凸模15落料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。（6）弯曲凹模的结构设计及校核则可根据工件图设计出相应的弯曲凹模，在此处同样弯曲凹模不用进行强度上的校核，其简图如图5.8所示：23图5.8弯曲凹模21弯曲凹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，凹模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062。其它要求：凹模工作部分的表面粗糙度Ra0.80.4m,固定部分为Ra1.60.8m。（7）凹模的结构设计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，在本级进的设计中凹模的洞口形状统一选择为直壁式。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（2）可知，凹模厚度和壁厚公式为：凹模厚度：HKb(H15mm)（式5.7）式中K系数；24b最大孔口尺寸。由前述可知最大孔口尺寸b34mm,则查阅参考文献（1），由表4-3可知系数K0.3。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.7）可得：HKb0.33410.2mm；考虑到本模具为级进模，7个工序中的凹模在一个凹模板上，故应该加大其厚度，则可取H20mm落料凹模的强度校核查阅参考文献（6），由表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；由前述可知冲裁力PKlt90387.7N。将数据带入（式5.8）可得：Hmin1.5P弯1.590387.730050016.5mm21.3mm，而真实的落料凹模的厚度为22mm,所以落料凹模的强度满足要求。根据以上设计与计算则可得凹模的简图如图5.9所示：25图5.9凹模7凹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，凹模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062。其它要求：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。5.2模具主要零部件的设计（1）垫板4材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知垫板4的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。垫板4的简图如图5.10所示：26图5.10垫板4（2）固定板13材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知凸凹模固定板13的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。凸凹模固定板13的简图如图5.11所示：图5.11固定板13（3）卸料板1027材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知卸料板10的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。卸料板10的简图如图5.12所示：图5.12卸料板10（4）导尺34材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知导尺34的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。导尺34的简图如图5.13所示：图5.13导尺3428（5）垫板15材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知垫板15的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。垫板15的简图如图5.14所示：图5.14垫板15（6）杠杆33材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知杠杆33的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。杠杆33的简图如图5.15所示：29图5.15杠杆33（7）顶杆5材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知顶杆5的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。顶杆5的简图如图5.16所示：图5.16顶杆5（8）打杆21材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知打杆21的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。打杆21的简图如图5.17所示：30图5.17打杆21（9）联扳6材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知联板6的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。联板6的简图如图5.18所示：图5.18联扳6（10）垫板2材料：查阅参考文献（1），由表4-5可知垫板2的材料选择为45；热处理硬度：HRC4348。垫板2的简图如图5.19所示：31图5.19垫板2（11）模架的选用模架是由上模座、下模座、模炳以及导向装置（最常用的是导柱导套）组成的。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压的过程中的全部载荷。模架的上模座通过模炳与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上下模座之间靠模架的导向装置来保持着精确位置，以引导凸模运动，保证冲裁过程中的间隙均匀。由于本模具为级进模而且尺寸比较大，有7个工位，为了保证冲压过程中的稳定，综合考虑后选用标准模架中应用最广泛的导柱、导套作为导向装置的模架，采用滑动导向四导柱模架。模座材料采用45，热处理硬度：调制HRC2832，导柱导套采用20钢，热处理硬度：渗碳5662。对于冲裁模，模架的闭合高度H的计算公式为：HH1H2H3H4H5H6；（式5.9）式中：H为模具闭合高度；H1为上模座的厚度；H2为下模座的厚度；H3为上垫板的厚度；H4为凸模的长度；H5为凹模的厚度；H6为下垫板的厚度；为凸模刃口进入凹模刃口的深度，一般去=0.51mm，此处取=1mm；32将已知的数据带入（式5.9）可得：模具的闭合高度为H232mm，小于压力机的闭合高度（280mm），因此压力机符合要求。根据所设计的垫板的周界尺寸查阅参考文献（4）可得各部件参数如下：上模座尺寸为：315mm200mm45mm，GB/T2855.12008；下模座的尺寸为：315mm200mm55m