继电器插片成形工艺及级进模设计毕业论文.doc

摘 要 继电器插片成形运用的是冷冲压级进模设计。级进模的设计大多用在大批量生产，且在一副模具中可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多种类型，多道冲压工序。再此之前我也经过多数的比较，最终确定级进模。这次的继电器有两次弯曲，一个凸台，和一个打扁工序。由于设计的需要，我设计了倒冲机构。并且为了使弯曲工序后能顺利往前送进等，我也设置了弹顶装置。选择合理的定位、送料、卸料结构以及固定零件和一些标准件都是十分重要的，还有凸、凹模刃口尺寸的计算，选择合适的压力机，都是必不可少的。最后对模具其他各零部件的设计和零件的模具主要零件的加工工艺都要认真进行研究。关键词：级进模，弯曲，标准件，倒冲机构，加工工艺 ABSTRACTI use the progressive die to form process of the male tab of automobile relay.Mostly we use progressive die when asked for the mass production.And we can use one progressive die to cut,bend,pull,form and so on.Before that I also through most of the comparison decide to choose progressive die in the end. The relay has to be do two curved, a convex platform, and a dozen flat. Because of the design, I designed to reverse device. In order to make the bending process can smoothly forward , I have set device to pull out the matieral. Select the reasonable positioning, feeding and unloading structure and fixed parts and some standards are very important.The calculation of the dies ,the selection of the the appropriate press are all essential. Finally to mold design the other parts of the main parts of the parts processing technology need to be carefully studied.Key words: progressive die, bend, standard, reverse device, processing technology目 录1 绪论-11.1 冲压模具在我国的现状及发展-21.2本次设计的意义及特点 -22 冲压工艺-42.1 冲压件的工艺性分析-52.2 确定工艺方案-62.3 排样图的设计与计算-92.4 冲裁工艺力的计算-92.5 冲压设备的选择-122.6 模具闭合高度范围-122.7 压力中心的计算-133 冲裁模工作部分设计计算-163.1 冲裁间隙-163.2 冲裁间隙的影响-163.3 合理隙的确定-173.4 凸、凹模刃口尺寸的计算-174 模具工作零件的设计-214.1 冲裁凹模的设计-214.2 冲裁凸模的设计-224.3 弯曲凸、凹模的设计-234.4 凸模的强度计算-245 模具其他各零部件的设计-265.1 定位零件-265.2 卸料装置-275.3 弹顶装置-285.4 导向零件-285.5 固定零件-295.6 模具闭合高度-305.7 送料装置-306 模具主要零件的加工工艺-326.1 凹模加工工艺-326.2 圆形凸模加工工艺-326.3 非圆形凸模加工工艺-336.4 卸料板加工工艺-336.5 凸模固定板加工工艺-34参考文献-35致谢-36 1绪论模具是制造业的重要工艺基础。模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。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。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其冲压方法多种多样，但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，形成所需的形状及尺寸的制作。冷冲压可分为五个基本工序：（1） 冲裁。冲裁是使板料实现分离的冲压工序。（2） 弯曲。弯曲是将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。（3） 拉深。拉深是将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序。（4） 成形。成形是用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序。（5） 立体压制（体积冲压）。立体压制是将金属材料体积重新分布的冲压工序。 冷冲压工艺有以下这些特点：（1） 冷冲压加工可以获得极高的生产效率。（2） 用冷冲压加工方法可以得到形状比较复杂和用其他加工方法不太容易加工的制件，如薄壳制件等。（3） 冷冲压制件的尺寸精度与模具的尺寸精度相关。因此，制件尺寸比较稳定、互换性好。（4） 冷冲压制件的材料利用率较高，制件质量轻，刚度/质量比和强度/质量比高，冲压耗能少，因此，制件的成本可以相对较低。（5） 冷冲压生产的操作简单，易于实现机械化和自动化。（6） 冷冲压加工中所用的模具一般比较复杂、生产周期较长、成本较高。（7） 冷冲压工艺适合于批量较大的生产。近年来发展的简易冲压模具、组合冲压模具、锌基合金冲压模具以及数控冲压技术等为单件、小批量生产采用冲压工艺创造了条件。（8） 冷冲压模具设计尤其是对于复杂的冷冲压模具来说，需要很强的想象力和创造力。 因为冷冲压有许多突出的优点，因此，它在机械制造、电子、电器等各行各业中都得到了广泛的应用。目前，采用冷冲压工艺所获得的冲压制品，在现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表以及各种电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。1.1 冲压模具在我国的现状及发展我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到 Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 标识冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。1.2本次设计的意义及特点本次毕业设计课题为汽车继电器插片成形工艺及级进模设计。汽车工业在当今社会发展迅速，社会对汽车的大量需求就促进了汽车模具制造业的发展。汽车继电器是一种被广泛运用的汽车元器件。汽车继电器的工作原理是线圈通电后产生磁场，然后把连着触点铁片吸进来，从而使电路通路，达到保护电路的目的。一般的接法为线圈的两线是一正一负，其中一头接在开关上。其它的线则接在用电器上。汽车继电器有专门的底座，直接把继电器插上即可。汽车上多处都需要安装继电器，如大灯继电器，空调继电器，起动机继电器，雨刷继电器，喇叭继电器等。因此汽车继电器是十分重要的汽车零件。而作为汽车继电器上的插片来说，它的精度要求较高以便满足它的使用要求。而这次的毕业设计，也需要学生具有独立完成设计任务的能力，包括设计计算与查阅设计资料，标准，以及规范的能力。综合运用所学的相关理论知识，来提高理论联系实际和综合分析的技能。本课题是级进模设计。级进模又称连续模、跳步模。连续模是指压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。冲裁件在连续模中是逐步成形的。连续模有以下这些特点：（1） 在一副模具中可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多种类型，多道冲压工序。（2） 由于级进模的工序不必集中在一个工位上，故不存在复合模的最小壁厚问题，为了保证模具的强度和寿命，可留出空工位。（3） 由于常采用高速冲床，自动送料、出料装置，所以操作安全，生产效率高。（4） 多工位级进模结构复杂，制造精度要求高，零件要求具有互换性。（5） 多工位级进模主要用于中、小型复杂冲压件的大批量生产。（6） 其缺点是结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。相比复合模，级进模有定位误差。本课题的汽车继电器插片选用级进模制造，原因有：首先，该零件要求大批量生产，而级进模的生产效率较高。其次，该零件的形状较复杂，选用级进模更能保证零件的精度要求。并且，该零件有冲裁、弯曲、成形等多道工序，只能用级进模来实现。此次的汽车继电器插片级进模设计应尽量保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数目少、模具简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单安全。2 冲压工艺2.1 冲压件的工艺性分析本课题所要研究生产的零件为汽车继电器插片。（1）零件厚度0.8mm。（2）生产批量为大批量生产。 （3）零件材料为黄铜H68半硬，其抗剪强度为280MPa,抗拉强度为350MPa,伸长率为25%，弹性模量为110000MPa。黄铜具有优良的导电能力，并且黄铜具有较强的耐磨性能和抗蚀性能，满足汽车继电器插片的使用要求。而且黄铜的价格较低。考虑到该零件要求大批量生产，所以采用高效率，长寿命的连续模，黄铜成本低，满足了产品的经济性要求。 （4）零件的形状及尺寸，如图2.1及图2.2所示。图2.1 汽车继电器插片零件展开图图2.2 汽车继电器插片零件三视图零件的各尺寸公差和极限偏差查阅新编实用冲压模具设计手册表25至表214所得。该汽车继电器插片零件的基本工序有：冲孔、成形、头部打扁、弯曲以及落料。弯曲工序有两道。2.2 确定工艺方案方案一：单工序模。它包括冲孔工序，落料工序以及弯曲工序等。方案二：复合模。采用复合模使冲孔落料等除弯曲工序以外的工序先一次完成，然后用两道弯曲工序完成该零件的成形。方案三：级进模。先进行局部外形轮廓冲切，之后是弯曲工序，随后是小凹槽的成形以及冲小孔，最后是落料。方案四：级进模。先进行冲小孔工序以及局部外形轮廓冲切，之后是小凹槽的成形以及头部打扁，然后是两道弯曲工序，最后是落料。方案五：级进模。前面工序同方案四。两道弯曲工序的顺序颠倒。比较方案一的单工序模和其他方案的级进模: 单工序模就是一副模具只完成一个工序。单工序模有效率低、寿命短、加工复杂、制件所需设备多明显缺点，而级进模生产效率高，易于实现自动化，操作也比较方便、安全，非常适合大批量生产。如果采用方案一，则需要落料模、弯曲模、冲孔模等多副模具才能完成，这样整个加工效率低、成本会更高，并且因为多次定位误差使得尺寸精度难以保证，而采用级进模就能克服这些不足，所以在精度要求高、批量大的冲压生产时往往采用级进模加工。所以，方案一不宜采用。比较方案二的复合模和其他方案的级进模：复合模的工件精度较高，不受送料误差的影响，内外形相对位置重复性好。但复合模也存在一定问题。凸凹模内外形间的壁厚，或内形与内形间的壁厚，都不能过薄以免影响强度。另外，工件不能落下，需要解决出件问题。而且该汽车继电器插片的外形形状较复杂，因此制造这样一副复合模也有一定的难度。而方案二三采用多工位的级进模，级进模具有比复合模更高的劳动生产率，考虑到该汽车继电器插片为大量生产，所以级进模更为合适。其次，级进模能生产相当复杂的冲压件，考虑到该汽车继电器插片形状工艺较复杂，所以选用级进模。还有，级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域。级进模设计时，工序可以分散，不必集中在一个工位，不存在复合模中的“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。级进模也容易实现自动化，实现自动送料，自动出件，自动叠片。级进模可以采用高速压力机生产，以为工件和废料可以直接漏下。使用级进模也可以减少压力机，减少半成品的运输，车间面积和仓库面积可大大减小。因此该零件采用多工位级进模比采用复合模要好。所以，方案二也不能被采用。比较方案三和方案四五：方案三是先弯曲后冲孔及成形，而方案四和五是先冲孔以及成形后再弯曲。方案三将弯曲工序安排在先，会导致弯曲工序完成后的回弹以及带动条料的位置精度发生微小的变化等影响，从而使之后冲的孔以及成形的小凹槽位置精度不精确。而如果将冲孔等工序安排在弯曲工序之前，而弯曲工序后不再有别的工序直接落料，这样会使工件的精度更加得到保证。所以，方案三也存在一定缺陷。比较方案四和方案五：两个方案的区别在于两道弯曲工序的顺序不一样。方案四的第一道弯曲工序是将零件向上弯曲，第二道弯曲工序是向下弯曲。而方案五的第一道弯曲工序是向下弯曲，而第二道工序会变成需要侧弯机构来实现。而侧弯机构的加入会增大模具的制造难度，同时也很难保证模具的弯曲精度，所以，在模具设计的时候应尽量避免采用侧弯机构。因此方案五没有方案四好。综合以上的分析，选用方案四最佳。2.3 排样图的设计与计算冲裁件在条料上的布置方法成为排样。设计级进模首先要设计排样图，这是设计级进模的重要依据。排样的要求是切除废料，将零件留在条料上，以分步完成各个工序，最后根据需要将零件从条料上分离下来。2.3.1 排样的原则以及排样设计的工作内容排样的原则有：（1）提高材料利用率。对冲裁件来说，由于产量大，冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件总成本的60%以上。材料利用率是一项很重要的经济指标。要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。结构废料由工件的形状决定，而工艺废料则是由冲压方式与排样方式所决定的。因此，要提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手，设计合理的排样方案。（2）使工人操作方便，安全，减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中搬动要少，在材料利用率相同或相近时，应尽可能选条料宽，进距小的排样方法。他还可减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。（3）使模具结构简单，模具寿命较高。（4）排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落料，在排样时还应考虑板料的纤维方向。排样设计的工作内容包括选择排样方法；确定搭边的数值；计算条料宽度及送料步距；画出排样图。有必要时还应核算材料的利用率。2.3.2 排样方法排样方法分为有废料排样法、少废料排样法和无废料排样法。采用少废料排样或无废料排样法，材料的利用率高，不但有利于一模获得多个冲压件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力。但是它们的应用范围有一定的局限性，受到工件形状和结构的限制，而且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸而使冲裁件的精度降低。同时，往往因模具单面受力而加快磨损，降低模具寿命，也会直接影响冲裁件的断面质量。鉴于该汽车继电器插片的尺寸精度要求较高而且形状比较复杂，所以采取有废料排样的方法。根据冲件在条料上的不同排列形式，又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排及冲裁搭边。确定排样方案的原则是：保证在最低的材料消耗和最高劳动生产率条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作，使冲模的结构简单，寿命长，并能适应车间生产条件和原材料的供应等情况。综合考虑，选用斜排。2.3.3 排样图中具体工位的安排确定了汽车继电器插片的成形方案后，需要确定的是级进模的工序安排。对于多工位级进模来说，各工序的安排是最为关键的问题。各工序安排的前后顺序都可以影响零件的尺寸精度等要求，因此要安排好。级进模工序的安排顺序原则一般为：先冲孔，再切掉弯曲部位周边的废料后进行弯曲，接着切去余下的废料并落料。切除废料时，应注意保证条料的刚性和零件在条料上的稳定性。弯曲部位须经几次才能弯曲成形时，应从最远端开始，依次向与基准平面连接的根部弯曲，这样可以避免或减少侧弯机构，简化模具结构。对于靠近弯曲带的孔和侧面有位置精度要求的侧壁孔，则应安排在弯曲后再冲孔。对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，可以分成几次进行弯曲，有利于控制回弹。因为该零件相邻工位之间的空间距离很小，所以为了保证凸模和凹模的强度并且为了有足够的空间安装必要的机构所以设置一些空工位。因此根据工序安排的原理及为了保证零件的精度要求，工序方案如下安排：(1) 第一工位为冲导正销孔、冲直径2毫米的小孔以及冲局部外形轮廓。（2）第二工位为导正销导正以及冲局部外形轮廓。（3）第三工位为冲局部形状，即切出零件的外形轮廓。（4）第四工位为空工位。（5）第五工位为小凹槽的成形以及零件头部的打扁。凸模进入凹模一定的深度，成形出一个符号，该符号是零件上的一个标记。（6）第六工位为空工位。（7）第七工位为第一道弯曲工序。（8）第八工位为空工位。弯曲工序后跟一空工位，因为弯曲易发生回弹等问题。（9）第九工位为第二道弯曲工序。（10）第十工位为空工位。（11）第十一道工序为最后的落料。2.3.4 排样图排样图如图2.3所示。图2.3 排样图2.3.5 排样图的计算（1） 搭边搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般来说，材料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值a与a1也应愈大。本零件材料为黄铜，所以应将查阅出的搭边数值乘以系数1.2。根据材料厚度0.8mm以及边长小于50mm，查阅冲压模具设计和加工计算速查手册表12可得，a1.2，a11.5。乘以系数1.2，于是得：a1.21.21.44，a11.51.21.8（2） 送料步距条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。送料步距为： ADa （式2.1）式中，D平行于送料方向的冲裁件宽度，mm；a冲裁件之间的搭边值，mm。所以，可得，该零件送料步距A17.06+1.4418.5（3） 条料宽度与导料板间距根据排样图及搭边值的计算可以求的条料宽度30.2。导料板间距30.20.530.7。（4） 材料利用率排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。材料的利用率通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示。查阅冷冲模设计公式327及公式328： （式2.2）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面积； A 送料步距； B 条料宽度。准确的利用率，还应考虑料头、料尾以至裁板时边料消耗情况，此时可用条料（或整个板料）的总利用率来表示： （式2.3）式中，n 条料（或整个板料）上实际冲裁的零件数； L 条料（或板料）长度； B 条料（或板料）宽度； S2 一个零件的实际面积。由排样图及零件图各尺寸可得出:零件数n10，L1018.5185，B30.2，所以：（10137.7）（18530.2）10024.72.4 冲裁工艺力的计算在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、顶件力和推件力的总称。冲压力是选择压力机的主要依据，也是设计冲裁模和校核模具强度的重要依据，是设计模具所必须的数据。本课题所设计的冲压力主要由冲裁力和弯曲力组成。2.4.1 冲裁力冲裁力是冲裁时凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需的力，它与材料厚度、工件周边长度及材料的力学性能等参数有关。查阅新编实用冲压模具设计手册P67公式可得计算冲裁力公式： （式2.4）式中，F冲裁力，N； L冲件剪切周边长度，mm； t冲裁件材料厚度，mm； 被冲材料的抗剪强度，MPa； K系数，一般取1.3。上式中的抗剪强度，为便于计算，可取0.8，故冲裁力又可用以下公式表达： （式2.5）式中，被冲材料的抗拉强度，MPa。查阅新编实用冲压模具设计手册表15，取黄铜H68半硬的350MPa。根据排样图及零件图各尺寸大小可求的： N2.4.2 弯曲力查阅新编实用冲压模具设计手册表314得该零件的弯曲力公式为： （式2.6）式中，冲压行程结束时的自由弯曲力，N； K 安全系数，一般取K1.3； b 弯曲件的宽度，mm； t 弯曲材料的厚度，mm； r 弯曲件的内弯曲半径，mm； 材料的强度极限，MPa。查阅新编实用冲压模具设计手册表15，取黄铜H68半硬的350MPa。所以，可以求该零件的弯曲力大小为：2.4.3 卸料力、推件力和顶件力冲裁时材料在分离前存在弹性变形，在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复，使落件或冲孔废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凹模上的板料卸下，将梗塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶。因为本次设计中采用弹性卸料装置和下出件方式，所以，无须计算F顶。F卸、F推和F顶与冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关。查阅冷冲模设计公式318、公式319与公式320，在实际生产中常用以下经验公式计算： （式2.7） (式2.8) （式2.9）式中，F 冲裁力； K卸卸料力系数； K推推件力系数； K顶顶件力系数； n 梗塞在凹模内的冲件数（n=h/t）； h 凹模直壁洞口的高度。查阅冷冲模设计表38，取K卸0.05，K推0.08。因为一般存积在凹模口内的废料不会大于10层，故取n=10。F冲裁力弯曲力64089.2414.9664504.16N所以：2.4.4 压力机所需总冲压力的计算查阅冷冲模设计公式321可知，采用弹性卸料装置和下出件模具时： （式2.10）由上面求出的F64504.16N、F卸3225.2N、F推51603.3N可以得到：2.5 冲压设备的选择冲压工作是冲压模具安装在冲压设备（主要为压力机）上进行的，因而模具的设计要与冲压设备的类型和主要规格相匹配，否则不能工作。冲压设备的选择包括选择冲压设备的类型和规格两项内容。2.5.1 设备类型的选择冲压设备类型主要根据所要完成的冲压工序性质、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。对于中小型冲裁件、弯曲件或拉伸件等，主要选用开式机械压力机。本课题的汽车继电器插片零件选用开式固定台压力机。2.5.2 设备规格的选择查阅新编实用冲压模具设计手册表138，选择压力机类型为开式固定台压力机，型号为JA2135，其各参数如下：公称压力：350KN；滑块行程：130mm；滑块行程次数：50次分钟；最大闭合高度：280mm；闭合高度调节量：60mm；滑块中心线至床身距离：205mm；立柱距离：428mm；工作台尺寸：前后380mm，左右610mm；工作台孔尺寸：前后200mm，左右290mm，直径260mm；垫板尺寸：厚度60mm，直径22.5mm；模柄孔尺寸：直径50mm，深度70mm；滑块底面尺寸：前后210mm，左右270 mm。2.6 模具闭合高度范围压力机的闭合高度是指滑块处于下止点位置时，滑块底面至工作台面之间的距离。压力机闭合高度减去垫板厚度的差值，称为压力机的装模高度。没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等。模具的闭合高度是指模具在工作行程终了时（即模具处于闭合状态下），上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。查阅新编实用冲压模具设计手册P34公式可知： （式2.11）式中，Hmax压力机最大闭合高度，即连杆调至最短时压力机的闭合高度，mm； Hmin压力机最小闭合高度，即连杆调至最长时压力机的闭合高度，mm； H1 压力机工作垫板厚度，mm； HmaxH1压力机最大装模高度，mm； HminH1压力机最小装模高度，mm； H模具的闭合高度，mm。由上式以及所选用的压力机参数，求的模具闭合高度范围为：；即。2.7 压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。设计冲裁模时，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合，即冲模的模柄中心应与冲模的压力中心一致，以保证冲模在压力机上正常、平衡地进行冲制工件。否则，模具和压力机滑块将受到侧向力，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，甚至还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机的精度。查阅新编实用冲压模具设计手册P74公式（a）和公式（b），当多凸模冲裁时压力中心的计算公式为： （式2.12） （式2.13）式中，（x1,y1）、(x2,y2)（xn,yn）分别是每个孔的压力中心坐标；l1,l2ln分别为各孔的周长。图2.4 压力中心计算图由上图以及各凸模尺寸可求的各孔的压力中心坐标，最终再由公式2.12和公式2.13求出总的压力中心位置。（1）导正销孔1：；（2）导正销孔2：；（3）直径为2mm的小孔：；（4）外形轮廓1：；（5）外形轮廓2： ；（6）外形轮廓3： ；（7）小凹槽：；（8）头部打扁：；（9）弯曲1：；（10）弯曲2：；（11）落料： 。 所以，总的压力中心为：所以，压力中心的坐标为（85.3，15.87）3 冲裁模工作部分设计计算3.1 冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁件中凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用Z2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的差值，即： （式3.1）式中，Z 双面间隙，mm；Dd凹模刃口尺寸，mm； dp凸模刃口尺寸，mm。3.2 冲裁间隙的影响冲裁间隙对冲裁过程有很大的影响。此外，间隙对冲压力和模具寿命也有着较大的影响。3.2.1 冲裁间隙对冲压力的影响当冲裁间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易发生断裂分离，因此冲裁力减小。但实验表明，当单面间隙在材料厚度的520范围内时，冲裁力降低不多，不超过510。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不是很大。间隙对卸料力、顶件力和推件力的影响比较显著。由于间隙的增大，使冲裁件的光面变窄，材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力和顶件力随之减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的1525左右时，卸料力几乎为零。3.2.2 冲裁间隙对模具寿命的影响模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹模胀裂产生较大的影响。模具刃口磨损，使刃口钝化、间隙增加，从而导致制件的尺寸精度降低，冲裁能量增大，断面粗糙。刃口的钝化会使裂纹发生点由刃口端面向侧面移动，裂纹发生在刃口磨损部分终点处，从而产生大小和磨损量相当的毛刺（凸模刃口磨损，毛刺产生在落料件上，凹模刃口磨钝，毛刺产生在孔上），所以必须注意尽量减少模具的磨损。为提高模具的寿命，一般采用较大间隙。若制件精度要求不高时，合理采用大间隙，使Z/t达到1525，模具寿命可提高35倍。若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具的制造精度，并对冲裁刃口进行充分的润滑，以减少其磨损。3.3 合理间隙的确定在实际的冲压生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力并保证模具有一定的寿命，我们规定一个间隙值范围，称为合理间隙。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。因冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙会增大，在设计和制造新模具时，一般采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法有理论计算法和经验确定法两种。在本次的设计中，查阅新编实用冲压模具设计手册表220，采用经验确定法查得厚度为0.8mm的黄铜材料取初始双面间隙为ZminZmax为0.0400.056mm。3.4 凸、凹模刃口尺寸的计算 凸模和凹模刃口尺寸直接决定了冲裁件的尺寸和间隙大小，是模具上最重要的尺寸。3.4.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则在计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑。尺寸计算的原则有：（1） 落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。（2） 凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减小冲孔件的尺寸。为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。（3） 凸模和凹模之间应保证有合理间隙。对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由减小凸模尺寸来取得；对于冲孔件，凸模是设计基准，间隙应由增大凹模尺寸来取得。（4） 凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。模具制造时常用两种方法来保证合理的间隙：一种是分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。这种方法主要用于冲裁件的形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。这种方法的制造难度较大。另外一种方法是单配加工法，用凸模和凹模互相单配的方法来保证合理间隙。该方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。所以，在本次的级进模设计中，选用第二种方法，即单配加工法。在作为基准模的零件图上标注尺寸和公差，相配的非基准模的零件图上标注与基准模相同的基本尺寸，但不注公差，然后在技术条件上注明按基准模的实际尺寸配作，保证间隙在所查得的0.0400.056mm之间即可。3.4.2 凸、凹模刃口尺寸计算在单配法中会涉及到三种尺寸。第一类类尺寸：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类尺寸：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类尺寸：凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。它们的计算方法分别为：第一类尺寸（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸第二类尺寸（冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸第三类尺寸冲裁件上该尺寸的中间尺寸图3.1零件图 （1） 落料在本次设计中，最后一道为落料工序。落料时以凹模为基准，配作凸模。设第一类尺寸为A类尺寸，第二类尺寸为B类尺寸，第三类尺寸为C类尺寸。则落料凹模刃口尺寸计算公式为：A类尺寸： （式3.2）B类尺寸： （式3.3）C类尺寸： （式3.4）式中，Ad、Bd、Cd落料凹模刃口尺寸，mm； A、B、C 落料件的基本尺寸，mm； Amax、Bmin、Cmin落料件的极限尺寸，mm； 落料件的公差，mm； x 磨损系数。零件图中尺寸6.4、尺寸15.5、尺寸15、尺寸18为落料尺寸。查阅新编实用冲压模具设计手册表225，得公差在0.16以下、料厚在1以下的非圆形冲件x=1。尺寸：属于A类尺寸。