手柄冲压工艺与模具设计

手柄冲压工艺与模具设计摘要：冲模是一种特殊工艺装备，无通用性，模具结构复杂且制造成本高，但是采用模具生产制件所具备的高精度、高一致性和高生产率是任何其他加工方法所不能比拟的。这次我的毕业设计所设计的是手柄冲压模具，我所选用的模具类型是级进模。级进模是在压力机的一次行程中，在模具平面不同坐标位置上完成两道工序或以上的连续冲压，是多工位单一模具制造多个冲压工序产品的冲压。级进模加工工件的过程是将被加工材料事先加工成一定宽度的条料，选用某种送进方式，利用挡料销等定位装置使每次送进一个步距,经逐个工位冲裁后，即可得到一个完整的冲压工件。本次设计中的主要内容包括对手柄工件进行工艺分析、确定合理的工艺方案、选择合理的模具结构、进行必要的工艺计算、选择与确定主要零部件的结构和尺寸、校核模具闭合高度及压力机相关参数、绘制模具零件图及总装图。在模具设计完成后，还对模具装配工艺以及模具的试冲做了相应的分析与说明。其中重点是对制件的工艺分析及排样方案、工序的确定。关键词：级进模，排样，对角导柱模架IHandleTheStampingProcessandDieDesignAbstract：Moldisakindofspecialprocessequipment,withoutversatilitythemoldsstructureiscomplexandthemanufacturingcostishigh,butthemoldproductionpartswithhighprecisionhighconsistencyandhighproductivityiscantbecomparedbyanyotherprocessingmethods.Thegraduationprojectisthedesignofthehandlestampingdie,themoldtypewhichhavebeenchosenisprogressivemold.Theprogressivediewhichcanfinishtwoormoreprocessesondifferentcoordinatesatthemoldplaneisthestampingwithmultipositionsinglemoldmanufacturingmultiplestampingprocesses.ThemachiningprocessoftheprogressiveischoosingonewaytosentandusingstoppintoensurethestepmakeprocessedmaterialthathasbeenprocessedintothewidthoftheStripblanktobecomeacompletestamping.Themaincontentinthisdesignincludetheprocessanalysisfortheworkpiece、determineareasonableprocessscheme、choosingthereasonablemoldsstructure、calculationofthenecessaryprocess、selectionanddeterminationofthemainpartsstructureandsize、checkingofdieshutheightandtherelatedparametersofthepress、Drawingmoldpartsdiagramandassemblydiagram.Afterfinishingthedesign,shoulddotheanalysisformoldAssemblyprocessesandpunchingtrials.Thepointofmydesignistheprocessanalysisanddetermineoflayoutplans.Keywords:Progressivedie,Stocklayout,CombinationdiagonalpintypediesetII目录1前言.11.1冲压的概念特点及应用.11.2冲压技术的现状及发展方向.22冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定.32.1零件的工艺性分析.32.2确定冲裁工艺方案.33工艺计算与设计.53.1排样方案的确定及计算.53.2冲压力的计算.63.3模具压力中心的计算.83.4凸凹模刃口尺寸计算.93.4.1尺寸计算原则.93.4.2刃口尺寸的确定.103.5卸料元件的选用与计算.124模具结构形式的选择.144.1模具类型的选择.144.2卸料、出件方式的选择.144.3定位方式的选择.144.4模架的选择.155模具工作零件结构设计.165.1冲孔凸模的设计.165.2落料凸模的设计.185.3凹模的设计.196定位零件的设计.196.1导料板的设计.206.2挡料销的设计.206.3导正销的设计.217卸料装置的设计.228模架与模柄的选用及其他零部件的设计.23III8.1模架与模柄的选用.238.2凸模固定板与垫板的设计.239模具总装图.2410压力机的选定.2511模具的装配和模具的试冲.2611.1模具的装配工艺.2611.2模具的试冲.2712结论.28参考文献.29致谢.3001前言1.1冲压的概念特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要为压力机）上的模具对冲压材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在室温下对材料实行冷变形加工，且大多数都是使用板料来作为坯料将其加工成所需零件，所以也被称为冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属材料成型工程技术。冲压所使用的模具称之为冲压模具，简称冲模。冲模是进行冲压加工的专用工具，冲模在冲压中有着非常重要作用，如果没有一套符合要求的冲模，那么先进的冲压工艺就无将无从谈起。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合，才能制造出完整的所需冲裁工件。与机械加工等其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现为：（1）在生产效率方面，冲压加工生产效率高，且操作方便，容易实现机械化和自动化。（2）冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸较大，形状较复杂的工件，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，使冲压的强度跟刚度均较高。（4）冲压一般不会产生切屑碎料，材料的使用率较高，而且不需要其他加热设备。因而冲压加工是一种省料，节能的加工方法冲压件的成本较低。但是冲压加工所使用的模具具有专用性，且模具的制造精度高，技术要求高，是技术密集型产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下才能充分体现冲压加工的优点，从而获得较高的经济效益。冲压工艺在现代工业生产中，尤其是在大批量生产中极为广泛。在汽车、仪表、仪器、农机、电子、航空及轻工等行业的产品中，6080的零部件都是采用模具加工成形的。11.2冲压技术的现状及发展方向我国模具工业的技术水平近年来取得了长足的进步，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件。体现高水平制造技术的多工位级进模已从电机、电器贴心片模具扩展到接插件、空调散热片等家电模具。在国家产业政策的正确引导下，经过数十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力都已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在许多模具企业都得到应用。虽然如此，我国冲压模具设计制造能力与市场需求和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具，我国虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到国际水平，模具结构功能方面也比较接近国际水平，但是在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比依然存在一定的差距。冷冲模具的发展方向方面，模具技术的发展是模具工业发展的最关键的一个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、和“价格低”的要求服务。因此，继续发展模具CAD/CAE/CAM技术、模具扫描及数字化系统、电火花加工、优质材料及先进表面处理技术以及模具研磨抛光智能化等方面。22冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定一般来说，冲裁件的工艺性指的是冲裁件的材料、几何形状、尺寸精度等对冲压工艺的适应性，即是否符合冲裁工艺的要求。所以一般情况下，对冲裁件的工艺性分析应从工件材料，工件结构形状，工件尺寸精度三方面对其进行工艺性分析。2.1零件的工艺性分析图2.1工件简图工件名称：手柄生产批量：中批量工件材料：Q235A材料厚度：1.2mm从工件材料方面来分析，Q235A具有较好的韧性和塑性，适合冲裁加工。工件结构形状可由工件简图得，工件结构相对简单且无尖角，满足冲裁工件的形状要求；工件有5个5mm和一个8mm的孔，均大于冲裁中冲孔的最小尺寸，满足冲孔的要求；工件中孔与孔，孔与边缘之间的最小距离为3.5mm，料厚为1.2mm，满足孔间距的要求；工件简图中，所有尺寸均为自由公差，尺寸精度不高，可以使用IT14级精度，普通冲裁便可以满足要求。2.2确定冲裁工艺方案经过上述工艺分析可知，由于该工件中的5个5mm和一个8mm的孔间距仅为3.5mm，冲裁时不能同时冲出。所以冲裁该工件需要俩次冲孔、一次落料三道工序，因此，可以有以下三种冲压加工工艺方案。3方案一：采用单工序模生产，先进行工件外形落料，再依次冲出所有孔。方案二：采用级进模生产。方案三：采用复合模生产，冲孔、落料复合工序。对上述三种方案进行分析，方案一所用模具结构简单，制造周期短，但需要三副模具，因此会增加制造成本降低生产效率，难以满足中批量的生产要求。方案二只需要一副模具操作简便，生产效率高且能满足精度要求，模具制造成本在冲裁简单工件时比复合模低。方案三也只需要一副模具，生产效率和精度都相对较高，不存在级进模工作时的定位误差。但是工件最小壁厚为3.5mm，接近凸凹模的许用最小壁厚3.2mm，是模具强度降低，不能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲裁方案采用方案二最佳。43工艺计算与设计3.1排样方案的确定及计算析工件简图可知，手柄工件具有一头大一头小的特点，与梯形件类似。若采用直排样时废料多，材料利用率小。而采用直对头排样可大大减小废料的产生，显著提高材料利用率。采用直对头排样方法，实际冲压时应采用隔位冲压，即将第一遍只冲一、三、五，中间隔开一个。完成冲压以后的条料水平旋转180,再在第一次冲裁的间隙中进行第二次冲裁。通过查参考文献7得表3.1,选取搭边值为，1=2.5mm。所以手柄工件ma0.3a级进模排样图如图3.1所示。图3.1排样方案图该模具采用无侧压装置，条料宽度B按式（3.1）计算，即02ZaL（3.1）式中，B为条料宽度，单位mm；L为冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，单位mm；为搭边，单位mm；Z0为条料与导料板之间的间隙，单位mm。查表3.1(引用a参考文献2中表3-12)得Z0=1.0mm。5表3.1条料与导料板间隙无侧压装置有侧压装置条料宽度条料厚度10010020020030010010010.50.5158150.81158由公式得：（mm）(3.2)342695B步距S：（mm）(3.3)5.13S冲裁件面积A：（mm）(3.4)2.634.2269518222一个步距材料的利用率：1(3.5)10BSAn式中，A为冲裁件面积，单位mm；S为送料步距，单位mm；为一个步距内冲21n件数；B为条料宽度，单位mm。由公式得：(3.6)%741053142.63.2冲压力的计算一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力可按式（3.7）计算，即(3.7)KLtF冲式中，为冲裁力，单位N；L为冲裁周长，单位mm；t为材料厚度，单位mm；冲F为材料的抗剪强度，单位MPa；K为系数，是因为模具在使用过程中，会有刃口钝化，间隙不均匀，材料力学性能与厚度波动等因素所影响而增加的安全系数。常取。材料厚度，查表3.2（引用自参考文献7如表3.2），可取材3.1Kmt2.1料抗剪强度。MPa06表3.2普通碳素钢的抗剪强度材料名称牌号材料状态抗剪强度/MPaQ195260320Q215270340Q235310380普通碳素钢Q255未退火340420冲裁周长L：（mm）(3.8)3702.951685由公式得：（N）(3.9)46302.73.冲F卸料力与推件力可按式（4.10）和式（4.11）计算，即(3.10)冲卸卸FK(3.11)冲推推n式中，K卸、K推分别为卸料力和推件力系数，n为同时梗塞在凹模内的工件数；F卸、F冲、F推分别为卸料力、冲裁力和推件力。查表可得K卸=0.06，K推=0.05。因为条料厚度为1.2mm，所以凹模刃口处直壁高度可设计为6mm，则。由此可得：5n（N）(3.12)56.14289076.卸F（N）(3.13)95.推该级进模采用弹性卸料装置和下出件模具，所以冲裁工艺总力F总应该按照下式计算：+=249523.56（N）(3.14)总F冲卸推F通过以上计算分析，并结合模具结构，可拟选冲压设备为J23-25。其主要工艺参数为：公称压力：250kN滑块行程：65mm滑块行程次数：105nmin-1最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm连杆调节长度：55mm73.3模具压力中心的计算模具压力中心指的是冲裁力合力的作用点，在模具设计中，应保证冲裁模的模柄中心与模具压力中心一致，使压力机正常、平稳的进行工作。本次设计的级进模属于多凸模冲裁，此时计算模具压力中心，应根据凹模型口图，画出压力中心示意图并建立相应的坐标系。如图3.2所示。图中将xoy坐标系建立在图示位置上，将冲裁轮廓分为L1L7的7组凹模孔，因为每组凹模孔均为简单的几何图形，可以直接得出其各自相应的压力中心坐标值，然后求出各自的周长，便可以利用解析法求解出模具压力中心c点的坐标。图3.2压力中心示意图将图中各组凹模孔的周长及压力中心坐标值汇总可得出表3.3，使计算时更加方便快捷。8表3.3凹模孔周长及压力中心坐标各凹模孔的压力中心坐标各凹模孔的周长L/mmX坐标Y坐标1.26L10.353.07.5-47.5-53.0.1337.50.07.54L47.510.0.157.50.07.5647.5-10.01.2L47.5-53.0多凸模压力中心公式为：(3.15)nllxxlcx21(3.16)nllyylcy21通过公式及表中数据计算得出压力中心c点的坐标为（16.7，29.1）。由于模具压力中心偏差较大，在模具装配时应将凹模适当偏移，使模柄中心与压力中心重合。3.4凸凹模刃口尺寸计算3.4.1尺寸计算原则模具刃口尺寸精度会在最大程度上影响冲裁件尺寸精度，模具的合理间隙值也需要通过模具刃口尺寸及公差进来行保证。因此，在确定模具刃口尺寸及公差时，应考虑以下原则：9（1）落料件尺寸是由凹模尺寸来确定的，冲孔时孔的尺寸是由凸模尺寸确定的。因此，设计落料模时，应以凹模为准，冲裁间隙取在凹模上；设计冲孔模时，应以凸模为准，冲裁间隙在凹模上。（2）冲裁中，凸、凹模的磨损是必然的，考虑到这一点，在设计落料模时，凹模基本尺寸应取其公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸取其公差范围内的较大尺寸。（3）模具使用过程中的磨损会使凸模越来越小，凹模越来越大，是模具间隙不断增大，故设计新模具时，凸、凹模间隙应取最小值。3.4.2刃口尺寸的确定（1）冲和孔凸模、凹模刃口尺寸计算58查冲裁模初始双面间隙表3.4（引用自参考文献10如表3.4）得：，。26.0minZ10.maxZ表3.4冲模最小双面间隙(mm)08、10、3509Mn、Q235Q345（16Mn）40、5065Mn板料厚度minZaxminZaxminZaxminZax0.5最小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.240查简单形状冲裁时凸、凹模制造偏差表（引用参考文献8中表3-6）可得：，。通过校核计算，。计算02.凹02.凸054.minaxZ04.凹凸结果满足的条件，凸、凹模可以采用分开加工的方法。查冲凹凸minaxZ裁件内径公差表（参考文献7表2-6）得：的冲裁件制造公差，的冲506.810裁件制造公差。查磨损系数表（参考文献7表3-5）得：孔与孔的系06.58数均为。75.x分开加工法凸、凹模刃口尺寸计算公式分别为式（3.17）和式（3.18）：(3.17)0min凸凸xd(3.18)凹凹凸凹0mini0inZZd式中，、分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸，单位mm；是冲孔件的最小极凸d凹id限尺寸，单位mm；是冲裁件制造公差，单位mm；是最小初始双面间隙，单min位mm；、为凸、凹模的制造公差，其值可通过查表获得；为系数，其值在凸凹x0.5到1之间，与工件精度有关。由公式可得的凸模刃口尺寸为：5(3.19)02.02.45675.凸的凹模刃口尺寸为：(3.20)02.02.17.4.凹的凸模刃口尺寸为：8(3.21)02.-02.-458675.8凸的凹模刃口尺寸为：(3.22)02.02.17.04.凹（2）外形落料凸模、凹模刃口尺寸计算因为工件外形为一头大一头小的形状，且两边均为圆弧，所以为了使凸模和凹模间获得最小的合理间隙值，应采用凸模与凹模配合加工的方法。由表4.3得：，。对工件未注公差的外形尺寸，查表冲126.0minZ180.maxZ裁件内形与外形尺寸公差表（参考文献7表2-5）及冲压件孔距公差表（参考文献7表2-7）得R8的冲裁件制造公差，R16的冲裁件制造公差，95的冲裁.2.0件制造公差为。查磨损系数表（参考文献8表3-5）得尺寸R8和R16的系.数均为，尺寸95的系数为。5.0x1x11本工序为落料性质，应以凹模为基准件进行加工，其中R8和R16属于凹模磨损后增大的尺寸，其计算公式为式（3.23），95属于凹模磨损后不变的尺寸，其计算公式为式（3.24）：(3.23)410xR凹(3.24)8L凹式中，、为凹模的刃口尺寸，单位mm；R、L为该尺寸的基本尺寸；为该凹R凹L尺寸的冲裁件制造公差；为该尺寸的磨损系数。其值在0.5到1之间，与工件精度x有关。由公式得R8的凹模刃口尺寸为：(3.25)05.2.041897.508凹RR16的凹模刃口尺寸为：(3.26)05.2.041.16凹95的凹模刃口尺寸为：(3.27).9.895凹落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别为R7.89mm、R15.89mm、95mm，不需要标注公差，注明以0.1260.180mm间隙与落料凹模配制。3.5卸料元件的选用与计算在本次级进模的设计中，卸料装置选用弹性卸料板，所以需要对弹性元件的选用与设计进行必要的分析计算。常用的弹性元件包括橡胶、弹簧和聚氨酯弹性体等，它们主要起给弹性卸料、压料及顶件装置提供作用力和行程的作用，在冲压模具中应用非常广泛。弹簧的许用负荷不如橡胶的大，且橡胶的价格实惠，在安装调试时也较方便。因此本次设计中选用橡胶为弹性元件。为了确保橡胶的正常使用，拥有足够的使用寿命而不至于过早损坏报废，应控制橡胶的最大压缩量S总为橡胶自由高度H自由的35%45%，在本次设计中S总取为H自由的35%。橡胶的预压缩量S预一般取其自有高度H自由的10%15%，本次设计中取S预为H自由的10%。所以橡胶的工作行程S工作为：(3.28)自由预总工作25.0-橡胶的工作行程可按式（3.29）计算：(3.29)修工作htS2112式中，h1为凸模凹进卸料板的高度，取h1=2mm；h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，取h2=1.4mm；t为工件厚度，。h修为凸模修模余量，取h修=5mm。所以mt2.橡胶的工作行程S工作=9mm。由式（3.28）可得橡胶的自由高度为：（mm）(3.30)3625.09.工作自由SH橡胶的预压缩量为：（mm）(3.31).%1自由预橡胶的装配高度为：（mm）(3.32)4.326.-预自由装配SH模具闭合后橡胶的高度为：（mm）(3.33).9.-工作装配闭合134模具结构形式的选择4.1模具类型的选择冲压模具有三种模具类型分别为：单工序模、复合模和级进模。单工序模又被称为简单冲裁模，是压力机在一次行程之内只完成一种冲裁工序的模具。而复合模是指在压力机的一次行程中在模具同一个工位上同时完成两道或两道以上不同的冲裁工序的模具。级进模又称多工序模，它相比于单工序模而言，可在压力机的一次行程中完成两道或两道以上的工序。由冲裁方案选用级进模方式生产，在保证了工件精度的基础上，还大大提高了生产效率，所以选用模具类型为级进模。4.2卸料、出件方式的选择冲裁模常用卸料板卸料，其结构分为固定卸料板和弹性卸料板两种。固定卸料板结构简单可靠，但开放性差，一般用于工位较少，板料厚度较大的冲裁模。弹性卸料板的卸料力可进行调节，同时还有压料的作用，使冲裁件平整。弹性卸料板还对凸模由导向的作用。综合考虑模具结构及操作方便与否，工件料厚相对较薄，故采用弹性卸料装置。因为采用级进模结构，所以采用下出件方式，冲孔的废料及落料厚的工件均可利用冲模的凸模作用直接推出。4.3定位方式的选择定位方式的选择也就是对定位零件的选择。定位零件的作用是保证条料在模具上有正确的位置，其结构形式有很多：用于对条料送进步距的控制的有挡料销、侧刃、导正销等；用于条料送进方向上的控制导料板，导料销等。14该工件采用级进模进行冲裁，送料方式选用手动送料。控制条料的送进步距可使用固定挡料销进行初步定距，再采用导正销进行精确定距。送料方向的控制采用导料板，无侧压装置。4.4模架的选择中间导柱模架仅适用于横向送料，常用于弯曲模或复合模，导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳。对角导柱模架导柱在凹模面积的对角线上，受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料，常用于级进模或复合模。后侧导柱模架导柱装在上、下模座后侧，可用于冲压较宽条料，可三方送料，但模具受力不平衡，滑动不平稳。结合本级进模的特点，采用对角导柱模架。155模具工作零件结构设计5.1冲孔凸模的设计经过工艺分析可知需要设计的冲孔凸模包括冲mm孔的圆形凸模和冲mm58孔的圆形凸模两种。它们都属于不需要特别保护的小凸模，均可选用台阶式的结构形式。台阶式凸模在安装部分有一圈大于安装部分直径的台阶，用于防止凸模从固定板中脱落，安装后拥有较好的稳定性并且能承受较大的冲压力，使用寿命长，是采用较多的一种安装形式。对于冲mm孔的凸模，其结构形式如图5.1所示，安装部分与固定板采用过8渡配合H7/m6。凸模材料选用T10A来制造，凸模工作部分表面粗糙度，mRa8.0安装部分表面粗糙度。mRa6.1图5.1冲孔凸模116对于冲mm孔的凸模，由于其直径相对较小，因此在安装部分与工作部分设5计成同样的直径来保证凸模的强度。其结构形式如图5.2所示，安装部分与固定板采用铆接式固定，固定部分的头部要先退火处理后，做出铆头与固定板铆接固定。凸模的材料选用T10A来制造，凸模工作部分的表面粗糙，安装部分的表mRa8.0面粗糙度。mRa6.1图5.2冲孔凸模2凸模长度可根据模具结构需要来确定的，如图5.3是选用弹性卸料板时凸模的长度示示意图。17图5.3凸模长度示意图由图可得凸模长度可按式（5.1）计算：(5.1)321hthL式中，为凸模固定板的厚度，单位mm；为弹性元件在模具闭合后的厚度，单位1hmm，由上述弹性元件的设计可知mm；为卸料板厚度，单位mm；t为工4.3h2h件厚度，单位mm；为模具闭合后凸模进入凹模的距离，单位mm。3h所以凸模长度为：（mm）(5.2)614.2184.6L5.2落料凸模的设计工件外形落料凸模属于非圆凸模，且其尺寸相对较大，可以将其设计为直通式凸模，将安装部分和工作部分的尺寸做成一样。这样凸模的加工可以采用成形磨削、线切割等方法进行加工，加工制造容易。固定方式可以在其顶部设计两个螺钉孔，通过螺钉将凸模拉住固定。同时，考虑到条料的送进定位，需要设计导正销，因此还应在落料凸模加工出导正销的安装孔。其结构示意图如图5.4。凸模长度与冲孔凸模相等，凸模材料选用T10A来制造，凸模工作部分表面粗糙，安装部mRa8.0分表面粗糙。mRa6.1R7.8995R7.892XM818图5.4落料凸模5.3凹模的设计多工位级进模凹模的设计与制造与凸模相比较为复杂和困难。由于本次所设计的级进模属于工位较少的小型级进模，因此凹模形式可选用整体式结构。选用整体式结构的凹模可以是模具的结构更为紧凑，使设计和加工简单，制造和装配较方便，降低成本。凹模洞口形状的选择可以根据工件材料的厚度，冲裁精度要求以及出件方式来进行选择确定。本次级进模设计中精度要求不高，冲裁件及废料均为向下落的方式，所以根据各凹模洞口形式的特点，选择直壁式洞口即可满足要求。凹模厚度可按照经验公式（5.3）来计算：（H15mm）(5.3)Kb其中，b为凹模孔的最大宽度，单位mm；K为系数，可由表5.2差得，K=0.18。所以凹模壁厚计算结果为：mm(5.3)42.168951.0取H=25mm。凹模壁厚即凹模刃口到外边缘的距离可按式（5.4）计算：C=（1.52）H（C3040mm）(5.4)式中，C为凹模壁厚，单位mm。计算得C=37.550mm，取C=45mm。所以凹模的长度为：mm(5.5)20945+19=2bA凹模宽度为：mm(5.6)166sB式中，s为凹模刃口在送料方向上的最大距离，s=126mm。根据以上计算数据，通过查冷冲模标准，取凹模长A=220mm，宽B=210mm，厚度H=25mm。其结构如图5.5所示。凹模使用螺钉和销钉直接固定在下模座上。19图5.5凹模6定位零件的设计级进模的工作过程需要经过多个工位逐步进行，为了保证条料在送进过程中的准确定位，以便顺利完成冲裁件的冲压，必须确保条料在模具送料平面内垂直和平行两个方向的定位。因此需要设计相应的定位零件来达到定距，导料的作用。对本次级进模的设计中，选用导料板对条料送进方向进行导向，无侧压装置；选用挡料销作为对条料进行定距的定位零件；选用导正销作为进一步精确定距的定位零件。6.1导料板的设计导料板是用于对送料方向进行控制，起导向的作用。导料板适用于简单的单工序冲裁模与级进模。导料板可以与卸料板分开制造，也可以制成整体的。本次设计中，选择分开制造，由于该级进模选用中间导柱模架，故条料从前向后送料，基准导料板硬装与左侧。因为选用无侧压装置，所以两个导料板之间的距离可按式（6.1）计算：（mm）(6.1)13540ZBA式中，B为条料宽度，单位mm；Z0为条与导料板之间的间隙，单位mm。由表4.1得Z0=1mm。因此，由凸模尺寸可得导料板长为220mm，宽为37.5mm。导料板高度可查表（参考文献7表6-18）得H=8mm。导料板结构可以查阅标准JB/T7468.5-1994得出。6.2挡料销的设计挡料销的作用是控制条料每次送进的距离，同时可以起到定位的作用。挡料销的主要形式由固定挡料销、活动挡料销、临时挡料销和自动挡料销等。应为本次级进模设计中采用的是手动送料的小型模具，并且卸料装置选用的是弹性卸料装置。因此选用活动挡料销中的弹簧弹顶挡料销，其结构简单，制造容易，且模具闭合时挡料销可自由伸缩不会对卸料板产生干扰。利用第一次冲裁后形成的mm孔进行5定位，这样在凹模上加工的挡料销孔与凹模上的其他凹模型孔相距较远，对凹模强度无明显影响。20对于弹簧弹顶挡料装置的结构尺寸可通过查标准（JB/T7649.101994）得出。挡料销的位置示意图如图6.1所示。图6.1挡料销与导正销的位置示意图6.3导正销的设计导正销在落料凸模设计时便已提出，导正销主要用于多工位级进模中用于保证孔与外形相对位置的准确。本次设计中，需要使用两个导正销安装于落料凸模上，在落料之前先由导入部分先一步插入已经冲好的直径为5mm和8mm的孔中，再由导正部分导正，使孔与外形的相对位置更加准确。从而进一步消除送料时产生的误差，达到精确定居的作用。由于5mm导正销的安装位置距落料凸模边缘较近，所以导正销的结构设计为图6.1所示，安装时采用过盈配合。图6.18mm孔导正销217卸料装置的设计本次级进模的设计中选用弹性卸料装置，其中弹性元件的选用与计算已经完成，主要是对弹性卸料板的设计与选用。在冷冲模中，选用弹性卸料可以获得敞开的工作空间，使操作方便，提高生产效率，同时在冲压前还能对毛坯起到预压作用。卸料板的最小厚度可查表（参考文献7表6-43）得弹性卸料板厚度mm。卸料18卸H板与凸模之间的间隙c可由参考文献7中表6-44得c=0.15。卸料板凸台高度可由式（7.1）计算：(7.1)ktHh导式中，为导料板厚度，单位mm；t为工件厚度，单位mm；k为系数，薄料取导H0.3，厚料取（t1.0mm）取0.1单位mm；h为卸料板凸台高度。所以，（mm）(7.2)92.61.028h取卸料板凸台高度为7mm。228模架与模柄的选用及其他零部件的设计8.1模架与模柄的选用本次级进模采用对角导柱模架，该模架导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳。模架的选用需要以凹模周界为依据，因为模具压力中心与几何中心并不一致的缘故，凹模周界应给凹模安装时留有一定的移动空间，使凹模安装好后，压力中心与模柄中心重合。所以由上述所得结果，查阅冲模标准GB/T2851.11990，凹模周界应按315250mm来选择模架规格。其中导柱分别为40190，45190；导套的尺寸规格为mLd/分别为4011543，4511543。，上模座厚度取DLmd/50mm，下模座厚度取60mm。模柄也就是模具安装柄，用来与压力机的滑块相互连接。模柄也属于标准件，它的选用需要以所选定的压力机滑块的模柄孔为依据，查阅标准JB/T7646.1-1994来选择相应的模柄。模柄为的A型压入式模柄。Ld/12048.2凸模固定板与垫板的设计本次所设计的级进模需要的凸模固定板主要用于固定冲5mm孔和8mm孔的冲孔凸模。凸模固定板必须要有足够的厚度保证凸模的稳定，厚度可按式（8.1）计算：(8.1)DH5.10式中，H为凸模固定板厚度，单位mm；D为凸模固定部分直径，单位mm。取值为12mm。所以凸模固定板的厚度为：（mm）(8.2)1825.10取凸模固定板厚度为16mm。其外形尺寸与凹模尺寸相同。垫板的作用是用来承受工作零件上传来的压力，保护模座以防压力过大而遭受损坏，垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，其厚度值可查表8.1（引用参考文献7表6-41）得到mm。12h表8.1垫板的厚度尺寸最大外形尺寸最小外形尺寸垫板厚度矩形ba圆形（D）矩形ba圆形（D）410100646140506363238205200102512510313156160122509模具总装图经过以上的设计，可得到如图9.1所示的模具总装图。该模具采用的是对角导模架，其上模部分主要有上模板、垫板、凸模固定板、凸模、橡胶及弹性卸料板组成。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔所产生的废料以及落料形成的工件均采用下出件的方式从漏料孔漏出。冲裁工件时，将条料模具右侧手动送进，第一步工位的位置可由操作工目测确定。完成第一步工序后，把条料抬起向前送进，将已经冲出的5mm孔套在活动挡料销上进行定位完成第二步工序。第三步工位上就可利用导正销进一步精定位，是定距精度更高，精确可达到0.01mm。图9.1手柄级进模装配图1-下模座2-凹模3-卸料板4-卸料橡胶5-凸模固定板6-垫板7-上模座8-导套9-导柱10-落料凸模11-内六角螺钉12-模柄13-止转销14-小孔冲孔凸模15-销钉16-大孔冲孔凸模2410压力机的选定经过上述的设计计算，可以算出模具的闭合高度为:(9.1)h-下模凹模垫上模闭HLH式中，L为凸模长度，单位mm；h为模具闭合后凸模进入凹模的深度，单位mm。所以，模具闭合高度为：（mm）(9.2)6.201.4-625105闭预选压力机型号为J23-25，其中最大装模高度为Hmax=270mm，最小装模高度为Hmin=220mm，垫板厚度为H1=50mm。通过计算可得，模具闭合高度满足式（9.3）：(9.3)m150-051max1min闭压力机中垫板孔径为200mm，冲裁所产生的无论是废料还是工件，均可从该孔中自由落下。所以选择型号为J23-25的压力机满足使用要求。其主要技术参数为：公称压力：250kN滑块行程：65mm滑块行程次数：105nmin-1最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm连杆调节长度：55mm工作台尺寸（）：左右前后m56037垫板尺寸（）：孔径厚度2模柄孔尺寸：（）：深度直径6042511模具的装配和模具的试冲11.1模具的装配工艺冲裁模具的装配时冲模制造中的一步关键工序，冲模装配质量的好坏将会直接影响到冲裁制件的质量、冲模的技术状态和使用寿命。多工位级进模的装配对步距精度和定位精度的要求较高，使装配难度相对较大。在装配过程中的精度要点有：凹模上的各型孔位置尺寸及步距要加工正确；凹模板、凸模固定板及卸料板三者型孔位置尺寸必须一致；各组凸、凹模的冲裁间隙应该均匀一致。在级进模的装配中，应该选用凹模为装配基准件，本次级进模的凹模为整体式凹模，凹模上个型孔的孔径尺寸和位置尺寸均已在零件加工阶段得到保证。在装配时，应先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体的装配过程见下表11.1。表11.1手柄级进模的装配工艺序号工序工艺说明1凸、凹模预配(1)在装配之前应仔细检查各