短连杆设计.doc

摘 要 随着科学技术的不断进步，工业产品的生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高要求。冲压技术自身也应不断创新和发展。 本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，同时对相关的课程进行了全面的复习。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。考虑到冲压技术在当今制造业的地位及发展前景，因此，值得进一步学习和研究。关键词：工艺性 冲压 模具 设计 冲孔 目 录一 绪论 1.1 冲压概述 特点及应用 1.2 冲压工艺发展现状及趋势 1.3 设计的目的及意义二 零件的工艺性分析与生产方案的确定 2.1 设计任务 2.2 零件的工艺性分析2.2.1 冲压件结构形状2.2.2 冲裁件的精度及粗糙度 2.2.3、冲裁件材料 2.3、工艺方案的确定 2.4、冲压模具结构的确定 2.4.1、模具类型 2.4.2、操作与定位方式 2.4.3、卸料与出件方式 2.2.4、模架类型及精度三、冲压工艺设计与计算 1、排样方式的确定及计算 2、设计冲压力，初选压力机 3、压力中心的计算四、模具总体设计 1、凹模设计及计算 2、凸模设计及计算 3、选择坚固件及定位零件 4、设计和初选卸料与出件零件 5、选择标准模架及其它模具零件 6、压力机的校核五、模具总装图结束语谢辞参考文献冲裁模设计第1章 绪论1.1 冲压概述 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。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得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，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。主要表现如下。 (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，高速压力要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）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 （3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，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，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压技术的现状及发展方向冲模正向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 (1) 冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 (2) 冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2 5微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。 (4) 冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。1.3 课程设计的目的意义设计将对零件的结构、工艺性进行详细分析，从而确定合理的生产方案，设计合理的生产模具，并建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的冲压加工数据。其次，对推广大批量生产压圈等类似产品的冲压技术，改善相关零件生产方案，降低企业的生产成本，提高生产效率，增加企业生产效益具有重要的意义。 通过对具体模具的设计，使课本上的理论知识得以灵活应用，加强学生对课本知识理论知识的理解，为以后的毕业设计做准备，通过学生们的分工合作培养学生之间的凝聚力和团结合作的精神，增强团队意识，并通过简单的设计答辩活跃学生的思维并可以增强师生间交流的意识，和学生动手的能力。第二章 冲压工艺分析与生产方案的确定2.1 设计任务设计任务:短连杆零件图如下图所示零件名称：短连杆 材料：H62黄铜 料厚：1.5mm 批量：中批量2.2.1 零件的工艺性分析 冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲压件的工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造及使用寿命等都有很大影响。因此在设计中应尽可能提高其工艺性。冲压件的工艺性主要包括：冲压件的结构形状、冲压件的精度和表面粗糙度、材料性能等。 该零件材料为H62(黄铜)，强度较高，适合冲裁。该零件形状结构简单,冲裁凸出的部分B=121.5 t=2.25(t为材料厚度)。冲孔时因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等。根据2表1-16可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.91.5=1.35mm4.811.5=1.5,4.8和9的孔间距：C2=-9/2-4.8/2=6.511.5=1.5, 长孔的孔与边缘间距：C3=6-4.8/2=3.611.5=1.5,由以上可知孔与孔之间距离C1、C2满足工艺性要求,而孔到边缘的距离C3也能满足工艺性要求,故该冲件的形状和尺寸能满足工艺性要求。2.2.2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,查得落料公差,冲孔公差分别为0.20,0.08.而该冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.3,0.25, 查表可得孔中心距公差 0.15而该冲件孔中心距最高精度公差为0.43,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.2.3 冲裁件的材料本设计所采用的材料为H62(黄铜)，有良好的力学性能，冷、热状态下塑性好，切削性好，易钎焊好焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。其力学参数为：抗剪强度=260MPa,抗拉强度b=300MPa,伸长率35%,屈服强度s=380MPa，弹性模量MPa。此材料具有良好的塑性及较高的弹性,冲压性较好,可以冲压。2.3 工艺方案的确定 该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料-冲孔，采用复合模生产；方案三：冲孔-落料，采用级进模生产。零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题,根据以上分析,该零件采用级进模冲裁工艺方案.2.4、冲压模具总体结构设计2.4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.2.4.2 送料方式与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，为了保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。2.4.3 卸料与出件方式 卸料的主要方式有固定卸料和弹性卸料两类。 固定卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲压间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲压间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。考虑零件尺寸较大，厚度较小，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。2.4.4 导向方式的选择方案一：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。 方案二：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案三：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案四：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用四导柱模架的导向方式，即方案一最佳。2.4.5 模架类型及精度由于该冲裁零件的尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。第3章 冲压工艺设计与计算 3.1 排样方式的确定及计算 冲压件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样是冲压模具设计中的一项重要的工作。排样方案对材料利用率、冲件的质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要的影响。 Error! No bookmark name given.查3中的表2-34，可取a=21.2=2.4mm,a1=1.51.2=1.8mm, (其中1.2为材料相对应的系数)。查1中的表2-36及表2-38分别得=0.7mm Z=0.5mm.因此根据1中表3-19的式子确定条料的宽度为:B=（Dma+2a+z）= mm3.1.1 步距的确定送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。级进模送料步距 ： （3-2）式中 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，mm；工件之间搭边值，mm；则进距为:S=(18+12+6)+a1=36+1.8 =37.8mm3.1.2条料宽度导料板间距的确定本设计采用无侧压装置的导向方式，可使条料始终沿着导料板送进，故可按下式计算： （3-1）式中， 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，mm；a工件与侧边之间搭边值取，mm；Z导尺与最宽条料之间的单面小间隙，Z=0.5mm；条料宽度的单面偏差，mm，由下表知=-0.7mm。条料宽度B材料厚度1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3则导板间距为：A=B+Z= Dma+2a+2z=111.6mm3.1.3 材料的利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。材料利用率 （3-3）式中，A一个步距内冲裁件的实际面积，mm2；B条料宽度，mm；S步距，mm；由此可知，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：（1） 提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。（2）排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。（3）模具结构简单、寿命高。该冲裁件尺寸大，且有12mm凸缘，首先可考虑斜排或交错排，但是因为是手工送料，所以带料不可能做得很长，斜排时材料的利用率大打折扣。若采用交错排，经计算材料的利用率和下面的单个排相差不远，且凹模两型孔间的壁厚强度不易保证。综上所述可采用直排和横排比较合理,如图3-1，3-2所示。由零件图在CAD中可算得一个零件的面积为2513.41mm2。 图 31 直排 图 32 横排 一个进距内的坯料面积:BS=110.337.8=4169.34mm2,因此图 3-2的材料利用率为:=(A/BS)100%=(2513.41/4169.34)100%=60.3%同理可算得图3-1的材料利用率为57.3%由利用率可知,图3-2的排样合理. 3.2 设计冲压力，初选压力机. (1).冲裁力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内周长为l=71.63mm,外周长为L=263.97(首次冲裁除外),由2中的表7-2查得 =260Mpa,t=1.5mm,取K=1.3冲裁力的计算:由1书中的公式3-24有 F冲孔=1.3 lt=1.371.631.5260=36316 NF落料 =1.3Lt=1.3263.971.5260=133833 NF冲裁 = F冲孔+F落料=170.1 KN卸料力的计算:查1中的表3-9,取K卸料=0.06,则F卸料= K卸料F落料=0.06133833=8030 N推件力的计算:查1中的表3-9,取K推=0.09,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h2t=3,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=3+6=9mm,故n=h/t=9/1.5=6则有K推=n F推件F冲孔=60.0936316=19611 N总冲裁力的计算: 由于是采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模,所以由1中的式3-29得F总=F冲裁+F卸料+F推件=(36316+133833)+19611=190 kN所以应选取的压力机公称压力为:P0(1.11.3)F总=(1.11.3)190=228KN因此可选压力机型号为JH23-25.相关参数： 公称压力：250kn 滑块行程：75mm 滑块行程次数：80 r/min 封闭高度：270mm 封闭高度调节量：55mm 滑块中心到机身距离：200mm 立柱间距离：270 mm 工作台尺寸：560X370X50mm 电机功率：2.2 kw 外形尺寸1345X1170X2132mm 机床重量2400kg 3.3 压力中心的确定3.3.1 压力中心的介绍冲压时对冲压力合力的作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点称为冲模的压力中心。为使模具能平衡工作，在设计和加工模具时，应该根据冲件的技术要求及冲件的形状尺寸分析冲压过程中的受力状态及其对模具的作用于影响，选取相适应的模具压力中心。并使之与冲床的滑块中心（亦即模具的模柄中心）和模具导向部分的对称中心相重合。否则在冲压过程中药产生偏心力矩，从而致使冲压时模具的间隙变得不均匀。因而使冲件的外形发生歪扭，切口断面质量变坏，甚至会导致冲床滑块导轨和模具的严重磨损。3.2.2 压力中心的计算压力中心的计算方法主要有解析法、悬挂法、作图法三种。对于形状简单对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。形状复杂的工件、多凸模冲孔模及连序模的压力中心则用解析法或作图法来确定。如图3-3所示先取原点在O处,则查询得它的压力中心为 (48.17,54.78),具体如下图3-3所示:图3-3压力中心3.4.工作零件刃口尺寸计算3.4.1 间隙的选择凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，两侧面间隙之和称为双面间隙。如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。间隙的确定原则：在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这几个因素给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内就能得到合理的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围称为合理间隙。合理间隙的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。设计与制造时颖考虑到凸、凹模在使用中会因磨损而使间隙增大，故应按最小间隙值确定模具间隙。间隙值确定方法：确定凸、凹模合理间隙的方法有理论法和查表法两种。 理论法 Z=2（t-h0）tanP = 2t（1-h0/t）tanP 式中，t为材料厚度；h0为产生裂纹时凸模挤入材料的深度；h0/t为产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度；P为剪切裂纹与垂线间的夹角。由于理论计算法在生产中使用不方便，因此常用查表法来确定间隙值。有关间隙值的数值可在一般冲压手册中查到。由于材料较厚,模具间隙较小,模具的间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件的制造公差,(一般可取冲件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工为宜。由落料尺寸得,凹模尺寸会变大,所以以凹模为基准,配作凸模. 由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以以凸模为基准,配作凹模. 根据1中表3-3,由材料厚度可得Zmin=0.09mm, Zmax=0.12mm.由落料,凹模磨损后变大:D1=105,D2=36,D3=24,D4=12,D5=6,D6=3, D7=18全为自由尺寸,其公差按IT14查取，查GB/T1800.3-1998得1=0.87,2=0.62,3=0.52,4=0.43,5=0.3,6=0.25, 7=0.43。查1中表3-5可得磨损系数X1=X2=X3=X4=X5=X6=0.5, 由1中表3-2的公式有：A1凹=(A1max-X11)=(105-0.50.87) =104.57A2凹=(A2max-X22)=(36-0.50.62) =35.69A4凹=(A4max-X44)=(12-0.50.43) =11.79A5凹=(A5max-X55)=(6-0.50.3) =5.85A6凹=(A6max-X66)=(3-0.50.25) =2.88A7凹=(A7max-X77)=(18-0.50.43) =17.79A3凹=2A4凹=23.57(因圆弧R12与尺寸A3=24相切,故A3不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取A3=2A4凹)凹模磨损后变小的有:B1凹=3按IT14查GB/T1800.3-1998得1=0.25,由1中的表3-5可查得磨损系数为1=0.5，则有B1凹=(B1min+X1)=(3+0.50.25)=3.13因为A1凹A6凹及B1凹为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.090.12mm.四 模具总体设计1. 凹模设计1.1 凹模刃口形状凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据4中的表3-32,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面步骤“三、2”计算冲裁力时所取h=9mm,漏料部分刃口轮廓可以适当扩大0.51mm,取1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状),凹模轮廓尺寸计算如下:1.2 凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LB(长宽)及厚度尺寸H。从凹模外边缘到凹模刃口的最短距离称为凹模壁厚C。该凹模刃口形状简单基本对称可认为压力中心与对称中心同属一点,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,由4中的式3-45有:L=l+2C=105+240=185 B=b+2C=236+240=152其中C值可根据4中的表3-33查得。整体式凹模板的厚度可由5中的式2-19如下经验公式估算:H=Kb=0.2105=21其中K可由5中的表2-24查取为0.2。由以上算得凹模轮廓尺寸LBH=18515221,查有关国家标准,并无厚度合适,因此，选LB为标准尺寸,得LBH=25020022.1.3 凹模材料的选用:根据2中的表7-22、7-13,材料选用6W6mo5Cr4V。孔与孔的校核:由表3-27校核最小A值为16,最小B值为19,最小C值为5,最小D值为12,以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见后面所附的零件图。设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不远,由压力机根据模柄孔尺寸为50,压力中心仍在模柄投影面积,可认不它们在同一轴线上。2. 凸模设计落料凸模刃口部分近似方形,又在它里面开孔,装配导正销,为便于凸模和固定板的加工,可设计成铆接方式与固定板固定。冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式。凸模的长度尺寸根据2中的5.2.4取固定板尺寸H=20、卸料板尺寸H=18、导料板尺寸H=6、附加长度H=26 所以凸模的尺寸为：L= H+H+H+H=20+18+6+26=70mm.凸模材料：参照2中的表7-22、7-13,材料选用CrWMn.考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模4.8进行强度和钢度校核：根据2中的5.2.5可得：L90d/=(904.954.95)/=24.84 mm.L为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为1024.84,所以钢度得以校核。强度校核:根据2中的5.2.5凸模的最小直径d应满足:d4t/c=41.5260/1200=1.3mm, 4.951.3, 所以凸模强度得以校核。3. 选择坚固件及定位零件螺钉规格的选用: 根据1中的表1-229,由凹模板的周界可选用M12,再根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M1260, M1280这里要各4个,承料板的螺钉选用GB 70-85 M410,这里要2个，选取材料为45钢。销钉规格的选用: 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 A1070及A1040,选取材料为45钢。根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件。挡料销:固定挡料销 ：由2中的表5-18知,挡料销高度h=3，选取材料为45钢,数量为2,查标准GB2866.11-81。始用挡料销: 根据导料板间距A=110.8及凹模L=200,可得导料板宽度=(200-110.8)/2=44.6mm,再根据4中的表3-36,由t=1.5mm及条料的宽度可得导料板厚度为6mm。参照1中的表1-232查GB2866.1-81选取始用挡料销规格长L=65mm,厚度H=6如图5-6,所以有始用挡料销装置规格为:始用挡料销：656 GB2866.1-81选取材料为45钢，热处理:硬度HRC4348.弹簧：1.01020 GB2089-81弹簧芯柱：818 GB2866.2-81选取材料为Q235。导料板: 根据凹模LB=200160,查1中的表1-242,选规格为:长度L=180,宽度B=45,厚度H=6,材料为45钢的导料板,即导料板:180456 热处理HRC2832.导正销: 使用导正销的目的是消除送料时用挡料销和导料板等定位零件作粗定位时的误差,保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求.导正销主要用于级进模,也可用于单工序模。导正销通常设在落料凸模上,与挡料销配合使用,因此我们采用导正销,其中A型用于导正d=212mm的孔,安装处按H7/n6配合查1中的表1-233参照GB 2864.1-81A 型导正销可得出导正销,4. 设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料,出件是以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.81倍,经计算得H=18，所以卸料板的LBH=20016018,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.20.5mm,这里取0.5mm,根据2中的表7-20,选用材料为Q235.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板5. 选择标准模架及其它模具零件模架的选择:由凹模周界200160,及安装要求,选取上模座:31023045 （GB/T2855.11-1900）下模座:31023050 （GB/T2855.12-1900）由以上可得模架及其零件如图所示.具体零件参阅模具标准汇编(一)导柱:A28h5 160,A32h5160 (GB/T2861.1)导套:A28H68042,A32H68045 (GB/T2861.6)模柄: 由压力机的型号JH23-25.可查得模柄孔的直径为50,深度为70,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄夹持长度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，查1中的表1-265参照GB2862.1-81垫板: 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm,这里设计时,由于压力较大,查1中的1-299根据GB2871.3-81选取规格为LBH=2001608.承料板: 查1中的1-299根据GB2865.6-81,选取规格为LBH=200203凸模固定板: 凸模固定板的厚度由材料厚t1.52.5 取H=2050,这里由前面已取H=20,所以凸模固定板的规格为LBH=20016020;凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角,由以上可得凸模固定板。6、压力机的校核(1).公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为JH23-25,它的压力为250228,所以压力得以校核。(2).滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出。这里只是