说明书-垫片的冲裁模具设计及工艺-冲孔落料复合模.doc
垫片的冲裁模具设计及冲压工艺-冲孔落料复合模含11张CAD图
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垫片的冲裁模具设计及冲压工艺-冲孔落料复合模含11张CAD图,垫片,模具设计,冲压,工艺,冲孔,复合,11,CAD
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设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的：本课题来源为实际的生产实习，应达到设计出生产这个零件的所有模具。完成该课题后，应对冲压工艺生产较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使用，能独立完成一套模具的设计及模具的工作零件的加工工艺的编制。2本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1）了解国内外冲压模具的发展现状； （2）冲压件的结构工艺分析；（3）冲裁件的模具设计，并写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图，并绘制零件图；（5）编制主要零件的加工工艺过程卡；原始资料：冲压件零件材料：45钢产量：大批量所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日 XXXXXXXX设计说明书XX设计题目：垫片冲裁工艺及模具设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 20XX年4月20日 摘要：本次设计了一套冲孔落料、复合模模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具的类型。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在论文中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：冲压；复合模；模具结构Abstract：The design of the compound die punching, blanking, a flanging. Through access to information, the first part to process analysis, through process analysis and comparison, the punching flanging die, punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation, determine the type of die. The design of the mold type after the working parts mold design process of expression.In the first part, mainly describes the development of stamping dies, illustrates the importance of stamping dies, then stamping process is analyzed to determine the completion of the process plan. The second part, the part layout diagram design, complete the calculation of material utilization. Then the blanking force calculation and design calculation of blanking die working parts, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally the design and standards on the main parts selection, provide the basis for drawing and the mould forming the mold design. The design drawing mold parts drawing and assembly drawing.The die is reliable performance, stable running, able to adapt to the requirement of mass production, improve product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production cost.Keywords: punching compound die; die structure 目 录1 绪论11.1 模具行业的发展现状及市场前景11.2 冲压工艺介绍11.3 冲压工艺的种类21.4 冲压行业阻力和障碍与突破32 零件工艺性分析72.1 结构与尺寸工艺分析72.2 精度72.3 材料73 确定冲裁工艺方案84 确定模具总体结构方案94.1 模具类型94.2 操作与定位方式94.3 卸料与出件方式94.4 模架类型及精度94.5 凸模设计95 工艺设计计算105.1 排样设计与计算105.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机115.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差146 模具主要零部件设计176.1 凹模设计176.2 凸模设计186.2.1 凸模的结构形式与固定方法186.2.2 凸模长度计算186.2.3 凸模的强度与刚度校核186.2.4 凸模材料和技术条件196.3 凸凹模的设计206.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法206.3.2 校核凸凹模的强度226.3.3 凸凹模尺寸的确定226.3.4 凸凹模材料和技术条件226.4 定位零件226.5 推件 (顶件)装置236.6 卸料与出件装置246.7 模架及其它零件的选用266.7.1 模柄266.7.2 模座276.7.3 垫板286.7.4 冲压设备的选择30I7 模具主要零件加工工艺规程的编制317.1 冲压模具制造技术要求317.2 加工要求317.3 主要零、部件加工工艺327.3.1內制件冲孔凸模的加工工艺327.3.1內制件落料凸模的加工工艺327.3.2 中制件凸模加工工艺327.3.3 外制件凸模的加工工艺337.3.4外制件凹模的加工工艺33总结34参考文献351摘 要：本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件。在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 关键词：模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模；Abstract: The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. Key words: mold; stamping parts; punch; die; punch and die; XXXXXXX设计评语学生姓名： 班级: 学号： 题 目： 垫片冲裁及模具设计 综合成绩： 良好 指导者评语：1）该同学工作态度较认真，能较好的完成毕业设计任务；2）该同学查阅了国内有关冲压模具设计与制造方面的大量资料，制订出了较合理的冲压成型工艺及模具结构，设计中不存在创新；3）该同学设计说明书内容较完整，计算较正确，格式较规范；4）该同学装配图、零件图设计较合理，图纸质量较高；5）建议该同学成绩评定：良好；6）可以提交答辩。 指导者(签字)： 年 月 日XX设计评语评阅者评语：该同学毕业设计任务来自生产实际，工作量大小适中，能够按照要求完成设计说明书的撰写，设计思路较清晰，装配图及零件图上存在细节问题，建议成绩评定为良好，可以提交答辩。 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日 摘要：本次设计了一套冲孔落料、复合模模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具的类型。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在论文中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：冲压；复合模；模具结构Abstract：The design of the compound die punching, blanking, a flanging. Through access to information, the first part to process analysis, through process analysis and comparison, the punching flanging die, punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation, determine the type of die. The design of the mold type after the working parts mold design process of expression.In the first part, mainly describes the development of stamping dies, illustrates the importance of stamping dies, then stamping process is analyzed to determine the completion of the process plan. The second part, the part layout diagram design, complete the calculation of material utilization. Then the blanking force calculation and design calculation of blanking die working parts, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally the design and standards on the main parts selection, provide the basis for drawing and the mould forming the mold design. The design drawing mold parts drawing and assembly drawing.The die is reliable performance, stable running, able to adapt to the requirement of mass production, improve product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production cost.Keywords: punching compound die; die structure 目 录1 绪论11.1 模具行业的发展现状及市场前景11.2 冲压工艺介绍11.3 冲压工艺的种类21.4 冲压行业阻力和障碍与突破32 零件工艺性分析72.1 结构与尺寸工艺分析72.2 精度72.3 材料73 确定冲裁工艺方案84 确定模具总体结构方案94.1 模具类型94.2 操作与定位方式94.3 卸料与出件方式94.4 模架类型及精度94.5 凸模设计95 工艺设计计算105.1 排样设计与计算105.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机115.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差146 模具主要零部件设计176.1 凹模设计176.2 凸模设计186.2.1 凸模的结构形式与固定方法186.2.2 凸模长度计算186.2.3 凸模的强度与刚度校核186.2.4 凸模材料和技术条件196.3 凸凹模的设计206.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法206.3.2 校核凸凹模的强度226.3.3 凸凹模尺寸的确定226.3.4 凸凹模材料和技术条件226.4 定位零件226.5 推件 (顶件)装置236.6 卸料与出件装置246.7 模架及其它零件的选用266.7.1 模柄266.7.2 模座276.7.3 垫板286.7.4 冲压设备的选择30III7 模具主要零件加工工艺规程的编制317.1 冲压模具制造技术要求317.2 加工要求317.3 主要零、部件加工工艺327.3.1內制件冲孔凸模的加工工艺327.3.1內制件落料凸模的加工工艺327.3.2 中制件凸模加工工艺327.3.3 外制件凸模的加工工艺337.3.4外制件凹模的加工工艺33总结34参考文献35II 摘 要：本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件。在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 关键词：模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模；Abstract: The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. Key words: mold; stamping parts; punch; die; punch and die;1 绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：人才的断层对于模具设计而言，高端人才太少，中断人才也少，低端人才太多。人才的大量缺失限制了冲压行业的快速发展突破点：多兴办有关冲压行业的教育教育可以从根本上解决人才断层的现象，多开展冲压相关专业的实习，努力理论与实践相结合，在学习过程中挺高学生的专业方面的技能。这样就能为公司提供合格的技术人才。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。突破点：走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。制件图如图1所示零件：垫扳生产批量：大批量材料：10钢 t=0.5mm 设计该零件的冲压工艺与模具 2 零件的工艺性分析 2.1 结构与尺寸工艺分析该零件结构简单,形状对称，制件设计十分巧妙，是具有典型可点的一落5的冲裁，落条料、三个制件、冲裁废料。当冲掉外面第一个制件剩下的调料可以直接冲裁第二制件，剩下的废料又可以冲裁第三个制件，这样充分利用了材料。 10钢材料被自由凸模冲圆形孔,查冲压工艺及模具设计表3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:30.2 0.5t=0.50.5=0.25。由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行,故最小孔边距不应小于材料厚度t,该工件的空边距(2.5)t=0.5,(3.5 )t=0.5,均适宜于冲裁加工。2.2 精度零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT12级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为：零件外形:47， 42, 30.2, 4：3.2零件内形:42 ：30.2 ： 18.2 用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。2.3 材料10钢，属于碳素结构钢,查冲压工艺及模具设计附表1-3可知抗剪强度=260MP a,断后伸长率=32。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。 3 确定冲裁工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(a)先落料，冲孔，冲空，再冲孔采用单工序模生产；(b)采用冲孔落料同时进行复合冲压，采用复合模生产；(c)用冲孔，冲孔，冲孔，落料连续冲压，采用级进模生产。方案(a)模具结构简单，但违背了先冲小孔的原则，容易使工件变形。采用模具数量多，需要四套模具，成本高不利于实际生产。 (b)由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量，此外制件设计间巧妙外制件的内圆直径正好是中制件的外圆直径，而中制件的内圆洽又是内制件的外圆直径，这样设计外制件的模具和内制件的模具就行了，简化了设计步奏。另外用复合模冲裁可以减少设计模具的时间，模具加工的时间。(c)级进模冲裁，需要设计的模具多，成本增加，不利于实际生产。根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。4 确定模具总体结构方案4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用正装式复合模可以方便送料便于冲裁。4.2 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。4.3 卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。4.4 模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。4.5 凸模设计凸模的结构形式与固定方法：落料凸模刃口部分为圆形，采用镶嵌式方便凸凹模机械加工5 工艺设计计算5.1 排样设计与计算零件外形近似圆形，轮廓尺寸为47。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。如图1所示： 图1排样图查冲压工艺及模具设计表3-13，工件的搭边值a=0.8，沿边的搭边值a1=0.5。级进模送料步距为S=47+0.8=47.8mm条料宽度按表3-14中公式计算：B -0=(Dmax+2a)-0 查表2-10得：=0.1B=（47+20.8）=48.6 （）由零件图近似算得一个零件的面积为17342，一个进距内的坏料面积BS=48.648=2332.82。因此一个进距内的材料利用率为： =（A/BS）100=74.4查冲压工艺及模具设计附表31选用板料规格为50015002。采用横裁时，剪切条料尺寸为48.6。一块板可裁的条料为30，每间条可冲零件个数10个零件。则一块板材的材料利用率为：=（nA0/A）100 =（30101734/5001500）100=69.3 采用纵裁时，剪切条料尺寸为48.6。一块板可裁的条料为10，每条可冲零件个数31个零件，则一块板材的材料利用率为：=（nA0/A）100 =（10311734/5001500）100=71.6根据以上分析，纵裁时比横裁时的板材的材料利用率高，因此采用纵裁。5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度：L1外= 47 L2外=42 L3外=30.2 =147.58 =131.88 =96.83 内周边长度之和：L1=42=131.88L2=30.2=96.83 L3=18.2=57.15查冲压工艺及模具设计附表1.3可知：MPa;查冲压工艺及模具设计附表2.7可知：Kx=0.05, KT=0.05. KD=0.06落料力： F落=Kx t 外=1.30.5260(147.58+131.88+96.83) =68.59KN 冲孔力： F冲=KT t =1.30.5260(131.88+96.83+57.15) = 48.34 KN: 卸料力： F卸=Kx=0.05(22.94+22.29+16.36) =3.41KN 推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=3, 故:n=h/t=6 F推=nKxt=60.05(22.29+16.36+9.66) =14.79KN 顶件力： F顶=KD=0.06(22.94+22.29+16.36) =4.11KN 总冲压力：F= F落+ F孔+Fx+ FT则F=68.59+48.34+3.41+14.79+4.11 =138.9KN应选取的压力机公称压力：25t.因此可初选压力机型号为J23-25。当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系： 由图可知，该形状关于X轴上下对称，关于Y轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点O。该点坐标为（0，0）。5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差由冲压工艺与模具设计表2.51查冲裁时的凸=0.02 凹=0.03查冲压工艺与模具设计表2.41冲裁模具的间隙Zmin=0.04 Zmax=0.06凸+凹=0.02+0.03 Zmax-Zmin=0.06-0.04有制造法选用原则用配作法加工凸凹模具落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循以下原则：（I）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；（II）冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；（III）凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。a): 落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算：i)凹模磨损后增大的尺寸，按冲压工艺及模具设计公式： D凹=(D-X); D凸=(Dmax-X-Zmin)制件精度为IT12级，故X=0.7547: D凹1 =(47-0.750.1)=46.93 （） D凸1 =(47-0.750.1-0.04)=46.88（）4: D凹2=（4-0.750.1）=3.93 （） D凸2=(4-0.750.1-0.04)=3.89（）30.2: D凹3=（30.2-0.750.12）=30.11（） D凸3=(30.2-0.750.12-0.04)=30.07（）ii)凹模磨损后不变的尺寸，按冲压工艺及模具设计公式：C凹=C凸=C凹=30.03冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按冲压工艺及模具设计公式 A凸=(A-x) A凹=(A-x-Zmin)42: A凸1=(42-0.751.2)=41.1（） A凹1=(42-0.751.2-0.04)=41.06（）18.2 A凸2=(18.2-0.751.2)=17.3（） A凹1=(18.2-0.751.2-0.04)=17.26（）6 模具主要零部件设计6.1 凹模设计凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模垫板，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命。凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取6mm。 凹模轮廓尺寸的确定：查冲压工艺及模具设计表2.22，得：K=0.3凹模厚度H=ks=470.3=14.1（）凹模壁厚可以按表3-23(冲裁模具设计技法典型实例解析)C=2228 B=s+（2.54.0）H=47+（2.54.0）14.1=82.25103.4 （） L=s1+2s2=47+236=119（）根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为LBH=12512528.5（）凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A。工件部分淬硬至HRC5862。外轮廓棱角要倒钝。6.2 凸模设计6.2.1 凸模的结构形式与固定方法冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。6.2.2 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=h1+h2+t+h+0.8计算，式中 L-凸模长度，mm； h1-凸模固定板厚度，mm; h2-卸料板厚度，mm ; h-卸料弹性元件被预压后的厚度t-料厚L=22mm+10mm+26mm+0.5+0.8=59.3mm6.2.3 凸模的强度与刚度校核一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。对冲孔凸模进行刚度校核：凸模的最大自由长度不超过下式：有导向的凸模Lmax1200，其中对于圆形凸模Imin=d4/64则Lmax1200=24.00mm由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：59.36.2.4 凸模材料和技术条件凸模材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 5660，凸模尾端淬火后，硬度为HRC 4348为宜。如图3所示： 图3 冲孔凸模 6.3 凸凹模的设计6.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法凸凹模的结构简图如图4所示： 图4 凸凹模 凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6配合。6.3.2 校核凸凹模的强度冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=2mm，而实际最小壁厚为5mm，故符合强度要求。6.3.3 凸凹模尺寸的确定凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.246mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.246mm。6.3.4 凸凹模材料和技术条件凸凹模材料采用碳素工具钢T10A，淬硬至5660HRC。6.4 定位零件定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。 选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为GB/T7694.10-94，材料45号钢，硬度为4348HRC选用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为6X2，如图5所示： 图5 导料销6.5 推件 (顶件)装置 推件和顶件的目的都是从凹模中卸下冲件或废料。向下推出的的机构叫推件，一般装在上模里；向上推出的机构称顶件，一般装在下模里。 推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。一般刚性推件装置比较多，有打杆、推件、连接推杆和推件块组成。有的刚性推件装置不需要推板和连接杆组成的中间传递结构，而有打杆直接推动推件块，甚至直接打杆推件。其工作原理是冲压结束后上模回程时利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆和推件板，将凹模内工件推出。 顶件装置 一般式弹性的，有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器组成。弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是弹簧和橡皮，大型压力机本身有气垫作为弹顶器，模具采用这种结构能使冲裁件具有较高的平直度。 这里采用两种组成的顶件装置。 6.6 卸料与出件装置出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。卸料板：弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍, 卸料板与凸模的单边间隙按冷冲压工艺及模具设计表3-32选取,t1mm时,单边间隙为0.15mm。为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.30.5，卸料板的尺寸规格为：125mmX125mmX10mm，材料为:45#钢。如图6所示： 图6 卸料板图卸料螺钉：卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规格为，JB/T7650.5-94。如图7所示： 图7 卸料螺钉卸料装置：由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件，卸料橡皮的选择原则： 为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力FXFXY=SPFX=3.4KN式中FXY橡皮工作时的弹力，S橡皮的横截面积，P与橡橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10%15%。由冲压手册图14-9知，取P=0.6MPa，求得A=91.3cm2,由冲压手册表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为352624根据工件材料厚度为0.5mm，冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm，模具维修时刃磨留量为2mm，开启时卸料板高于凸模1mm，则求得总工作行程：h工件=4.5mm, 使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%45%否则是皮的自由高度应为： H=h/(0.250.30) =4.5/(0.250.30) =1518mm模具组装时的预压缩量为： H预=（10%15%）H =1.52.7mm取H预=2mm由此可知：安装橡皮高度尺寸为16mm,式中的H所需的工作行程。由上式所得的高度，还在按下式进行校核: 0.5H/B1.5如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段,并在橡皮之间垫上钢圈。由冲压手册表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为3526246.7 模架及其它零件的选用6.7.1 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用34个螺钉固定在上模座上。如图8所示: 图8 模柄 6.7.2 模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，上模座：250mm 100mm35mm；下模座：250mm100mm40mm；模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。6.7.3 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A式中P凸模头部端面对模座的单位面积压力；F12凸模承受的总压力； A凸模头部端面与承受面积。由于计算的P值大于 冲压工艺及模具设计表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。 垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC4348，其尺寸规格为：125mm10mm。上下面须磨平，保证平行。如图9所示： 图9 垫板模架选用后两侧导柱标准模架：上模座：LBH =248mm110mm35mm下模座：LBH=248mm110mm45mm导柱：DL=22mm150mm导套：dLD=35mm85mm38mm模架的闭合高度：160190mm垫板厚度：10mm；凸模固定板厚度：22 mm上模底板厚：35 mm，凹模厚度：28.5mm橡皮厚：24mm 卸料板厚度10 mm凸凹模固定板厚度：45 mm，下模底板厚：40 mm模具的闭合厚度：Hd=35+10+22+28.5+2+1+45+40=183.5mm6.7.4 冲压设备的选择选用开式双柱可倾压力机J23-25。公称压力为25t，滑块行程为65mm,最大闭合高度270mm,滑块中心线至床身距离200 mm，工作台尺寸：370 mm560 mm，垫板厚度：50 mm，模柄孔尺寸：40 mm60 mm.7 模具主要零件加工工艺规程的编制7.1 冲压模具制造技
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