L形支架冲压模具设计【含17张CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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江苏信息职业技术学院毕业设计职业技术学院毕业设计 设计课题：L形支架设计 系 别：机 电 系 专 业：模具设计与制造 班 级：模具? 姓 名：? 学 号：? 指导老师： ? 完成时间：?38大学毕业设计（论文）报告纸 第38页 共38页目 录引言11 本课题的目的、意义与主要内容21.1 目的21.2 意义21.3 冲压模具的相关研究动态21.4 设计方法及步骤42 零件冲压生产经济性分析和冲压工艺分析42.1 冲压生产经济性分析42.2 工件零件冲压工艺性分析52.2.1零件工艺分析62.2.2确定冲压基本工序62.2.3排样方案的确定72.2.4连续模的送料定位系统的选用103 冲孔落料-弯曲级进模零件的设计与计算173.1冲裁模具凸模和凹模刃口尺寸计算173.1.1冲压力的计算173.1.2压力中心的计算243.1.3模具主要零件尺寸计算243.2.选择冲压设备373.3冲模的闭合高度373.4固定与联接零件384 模具安装与调试444.1上、下模座的安装444.1.1 上模的安装形式与联接444.1.2 下模的安装形式与联接444.2 调整和试模444.2.1 调整模具闭合高度444.2.2 调整模具间隙454.2.3 试模455 结论46谢 辞47参考文献481 本课题的目的、意义与主要内容1.1 目的本次毕业设计是在完成冲压工艺与模具设计理论课并进行生产实习后，进行的一个重要的教学环节。其目的是通过设计给定冲压工件的冲压工艺与模具设计，提高学生综合运用所学知识，解决工程实际问题的能力，为以后从事工程技术工作奠定基础。并培养求是、创新的科学态度和养成严肃、认真、细致的从事技术工作的优良作风。1.2 意义本次毕业设计的题目是工件的冲孔、落料及弯曲的级进模设计，课题的主要内容是对给定零件形状进行冲压工艺性分析，提出各种可能的冲压工艺方案，经过分析与讨论确定适合于大批生产的工艺方案和中批生产的工艺方案。进行详细的工艺计算，选择冲压设备，编制工艺文件。然后设计出中批生产所用的冲孔、落料、弯曲级进模。1.3 冲压模具的相关研究动态.我国模具的发展现状： 冲压技术广泛用于航空、汽车、电机、家电和通信等行业零部件的成形。近几年来，我国具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了较大提高，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度增加，模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短，模具CAD/CAM技术也得到了相当广泛的应用。模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。(1) 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。(2) 体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短。(3) 模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。一些国内模具企业已普及了二维 CAD ，并陆续开始使用 UG、 Pro/Engineer 、I-DEAS 、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow 、C-Flow 、DYNAFORM 、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。(4)电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。(5) 快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。(6) 模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。目前,我国模具总量虽然已达到相当大的规模,模具水平也已有了很大提高,但设计制造水平在总体上要工业发达国家落后许多。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10 年， 特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾更加突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。.未来冲压模具技术的发展趋势。模具技术的发展应该要适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。达到要求发展有以下几项：（1）模具产品发展将大型化、精密化。（2）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。（3）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。（4）快速经济模具的前景十分广阔。适应多品种、少批量生产方式。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、陶瓷型精铸模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。（5）模具标准件的应用将日渐广泛。 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。（6）模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术。（7）在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。（8）高速铣削加工将得到更广泛的应用。（9）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。（10）模具自动加工系统的研制和发展。1.4 设计方法及步骤1、查阅有关模具材料、模架结构、模具设计理论、模具设计实例等方面的文献，检索相关资料和模具技术的现状和发展动态。全面复习相关专业课程，并翻译外文资料一篇。2、初步计算，根据所给零件图样，进行必要的工艺计算，确定初步的设计方案。3、通过相关资料和调研，熟悉各种冲压模具的结构，模具的制造、设计和装配流程。4、模具设计，确定快换模架的结构形式，结合本零件绘制模具装配图和指定模具的零件图。2 零件冲压生产经济性分析和冲压工艺分析2.1 冲压生产经济性分析产品零件的生产批量对冲压工艺加工的经济性起着决定性的作用。冲压产品的成本构成：C=C材+C1+C模。C材 材料费，C1 加工费，C模模具费。提高冲压生产经济效益的有效途径有：1 提高材料利用率 一般材料费要占冲压件成本的60%，生产中通过合理设计零件或改进毛坯形状，合理排样、搭边或实行套裁或利用好废料等；2 减少工序数 世界不少国家大力推行减少每个零件的工序数目。日本是瞄准3-4道工序，目前其某些厂家已达到2-3道工序。因此日本冲压件成本一般比我们低25%。其他国家也在大力推行。由于工序数减少，导致模具数量及模具出问题的机会减少，开动率提高，经济效益大幅度提高；3 推行“按件定隙” 经验证明，当相当间隙Z双收15%-20%时，模具使用寿命可提高3-5倍。因各种冲压见的使用要求不同，质量要求各异，故其冲裁间隙也应不同，“按件定隙”会取得最佳效益；4 推行“按件选模” 因对冲压件质量与批量要求差别较大，要根据具体要求及批量大小选择各种不同模具结构、模具材料及制模方法等。在大批量生产时要采用高效的多工位级进模、复合模、高寿命的硬质合金模等。而在小批量时，可采用一些造价低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各种简易模具、组合模具或低熔点合金模等。5 提高生产率 目前世界一些国家，都在向生产效率要效益。有代表倾向的是(a) 建立冲压自动线；(b)冲压设备向多工位压力机转移；(c)以拉伸垫或数控拉伸垫代替双动拉伸压力机。由于生产效率高了，分摊到单件的费用减少，即降低产品成本增加收入。2.2零件冲压工艺性分析 图2.1 图2.22.2.1零件工艺分析 如上图所示，此工件有冲孔、落料、弯曲三个工序。材料为08，板料厚度为3mm,具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，但是做出的工件要求的精度高，所以要求做出的模具的精度就相应要高，难度就增大。在工件的展开图中，有一个6mm的孔和18mm的长孔,在冲裁的时候在保证他们的精度的时候还要保证它们的同轴度，在弯曲工序的时候，要防止弯裂，并且还要保证弯曲的垂直度要够，该工件是大批量生产，质量要求高，若采用单工序模不仅工艺繁琐，而且质量也很难保证，由于零件体积小，操作不方便，多次定位后有些尺寸难以稳定，产量低、不能适应大批量生产的需要。因此采用冲压多工位级进模。工件的尺寸公差要求为IT7级，尺寸精度较高，模具要求的精度高。2.2.2确定冲压基本工序从零件的形状看有以下基本工序，该工件包括冲孔、落料和弯曲三个基本工序，根据基本工序可以拟定出以三种工艺方案：方案一：采用落料 冲孔弯曲单工序模；方案二：采用冲孔落料复合模，弯曲单工序模；方案三：采用冲孔落料弯曲级进模。分析：方案一，虽然模具结果简单，但需要三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二，工件的精度及生产效率都较高，但还是需要量副模具，需要成本还是比较高，并且冲压后成本品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三，只需一副模具，工序数目少，冲孔、落料、弯曲整合为一个工序，大大提高了生产效率，操作方便，并能保证零件的质量，延长模具寿命，适合大批量生产。综合以上分析：本设计要求为大批量生产，故采用方案三。2.2.3排样方案的确定按冲裁工艺方法和材料的合理利用，条料的排样方法可分为三种：1） 有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模保证，冲件精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。2） 少废料排样 沿冲件部分外形冲切，只在冲件之间或冲件与条料侧边间有搭边。3） 无废料排样 沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无搭边，冲件质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。从零件图上分析可知，零件形状不算复杂，但是从外形需要和工件精度的要求来看，可以采用少废料排料提高材料的利用率，采用合理的排样方法才能降低废料的比例。本设计的工件为长方形工件，考虑到效率采用一次冲出两件产品的工序设计，沿板（卷）料顺长度方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。考虑到此为大批量生产，结合冲压生产率，冲模耐用度，冲模结构应尽量简单和操作方便，安全等因素，提出以下几种方案：方案一： 工位三 工位二 工位一 图2.3此方案采用工位紧靠排样，只需要三个工位即可，即是，冲孔，弯曲和落料的设计，但此时排样材料利用少。方案二： 工位三 空位 工位二 空位 工位一 图2.4与方案一相比，此方案每步增加了空位的工位和改换了产品的排列方位。改善了凸凹模的紧凑性，在凸模固定板和凹模设计上都比较合理，增强了凸模和凹模的强度。但工件要求的精度高，此方案和方案一都存在定位精度不够高情况，所以需要增加定位装置。方案三： 图2.5此方案是对方案二的改进，增加了两个侧刃定位，两个定位装置的配合提高了定位精度，满足了加工工件的精度要求。这样方便于凸模的固定安装，也有利于增加凹模壁厚，这样都加强了凸凹模的强度，并且还为侧刃的安装增加了空间。此方案紧凑，工位排布合理，并且达到了加工工件精度的要求，所以选用此方案。4）材料利用率材料的经济利用，直接取决于冲压工件的加工工艺和排样方法。冲压工艺设计中，评价材料经济利用程度的指标是材料利用率。材料利用率：实际材料面积即冲压件（毛坯）的有效面积，它与消耗材料面积之差即为废料。一个步距内的材料利用率可用下式表示： （21）式中：A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距。若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率为：一张板料上总的材料利用率： （22）式中：A-一张冲裁件（毛坯）的实际面积（）；-一张板料（或带料、条料）上所冲工件总数量；-板料长宽（）。材料利用率。如果，那么将有16%的材料变成冲压废料。经计算，本设计工件的面积为A160。条料宽度计算：。D-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；-侧搭边值；n - 侧刃数； -侧刃切去材料宽度方向尺寸。 =0.75 条料长度：3000。所以：5）排样方法排样方法的选择原则冲裁小工件或某种工件需要窄条料时，应沿板料顺长度方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。冲裁件在条料上的排样，应考虑冲压生产效率、冲模耐用度、冲模结构是否简单和操作方便与安全等。条料宽度选择与在板料上的排样应优先选用条料宽度较大而步距较小的方案，以便经济地裁切板料，并减少冲压用时间。在可能的情况下，要求产品设计时修正产品零件的结构形状和尺寸，以减少或消除设计废料的形成，并有可能采取小、无废料排样方式。2.2.4连续模的送料定位系统的选用冲模的送料定位系统是冲模结构的重要组成部分。其主要功能是对送入模具的条、带、卷料实施精确定位，控制送为进距，达到准确、一致，以确保冲模冲压时具有均匀一致的搭边与沿边，从而使冲件获得更高的尺寸与形位精度。所以，定位系统的设计与制造是冲模设计与制造的重要环节。而冲模的定位系统是由各种不同的进距限位构成的。主要包括表2.1所列各种类型，不同规格的各种进距限位装置。(见表2.1)两工位及两工位以上的连续模都应设置一套由挡料、进距控制、送进误差校准等装置构成的送料定位系统。12 表2.1(1)靠切边定位的侧刃组件构成的定位系统主要优点如下：可以不间断连续冲压使压力机额定滑块行程次数得到充分利用，生产效率更高。操作工人的手不需要也不可能进入模具T作区，故操作安全。便于实现冲压过程的机械化与自动化。定位精确度可达O15mm甚至更高精度，比挡料销定位高一个档次。实际冲件的尺寸精度都在IT10级以上。使用侧刃切边定位的主要缺点是增加了废料量，降低了板料利用率。同时，也增大了冲裁力而且连续冲压必然要加大所需冲压设备的吨位，也还使冲模的制造与修理趋于复杂化。而GB与JB标准规定的三种不同断面形状的侧刃，最大切边长度仅402mm。(2)侧刃的形成冲裁已纳入国标GB与机械行业标准JB的侧刃完全相同；共2类6种各38个规格，一般进行有搭边排样的有废料冲裁。标准侧刃作为一种送料进距限位装置，由于其最大切边长度Lmax=402mm，故仅能用于送料进距S402mm的小型冲压件，其使用范围十分有限，通常仅用于：成批与大量生产料厚t125mm的各种金属板料用连续模冲制的小型冲压件并要求冲模有更高的生产率。冲压件的尺寸与形位精度要求较高，尺寸精度高于1T10极，送料进距S402mm，送进进距S误差10252550hZhZhZ1.51.00.061.20.071.50.091.530.6t0.070.8t0.09t0.12350.5t0.080.6t0.110.8t0.16注：当冲裁件公差较小时，可取双面间隙Z=0.010.03mm。由于本设计中板料厚度为1 mm，导正孔为5 mm，故取Z=0.06mm，查表得h=1mm。要正确安排侧刃孔及导正钉。连续模的侧刃孔一般安排在第一工位，而采用双向侧刃时，本设计中考虑到后面侧刃的安装方便，第二侧刃安排在第二个工位的另一侧。对于导正销孔，若采用自动送料时必须要在第一工位先冲出工艺孔，而在第二工位或再隔24个工位的相应位置设置导正销孔。 图2.7如图6所示冲件形状简单但尺寸精度要求较高。模具结构设计采用成形侧刃，虽然制造复杂，但当侧刃刃部磨钝后，条料边缘处也不会出现毛刺，不影响正常送进。通过此裁塔边法完成侧刃搭边的切除，此侧刃冲切使定位更精确。如图6中的排样图所示。利用冲制工件上的18mm孔，在冲孔后的后续工位上设导正销导正。使送料进距S的偏差小于0015mm。保证良好的冲压精度。(5)步距大小的确定连续模中，每次送料前进的距离称步距。步距计算的正确与否，直接关系到工件质量和尺寸精度。步距的大小可按下式计算：A=C+a1 （23）式中 A步距（mm）；C工件最大宽度（mm）；a1工件间搭边宽度。X=69+1.2=71.2mm(6)侧刃大小的确定侧刃的长度一般应等于步距的大小，而宽度可选择在69mm即可；侧刃的位置可以根据冲模的具体情况任意选定，如采用双侧刃时则双侧刃的距离应为：成形侧刃尺寸计算：L=A+（0.050.10）mm式中 L成形侧刃断面沿送料方向的长度；A步距。L=71.2+0.05=71.25mm，如下图： (8)用侧刃定距时导料板间距离当条料的送进步距用侧刃定位时，导料板间距离 （24） =65+1.51.5+21.5+0.5=70.75 mm （25） =65+1.51.5+0.1=67.25 mmD-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；-侧搭边值；n - 侧刃数； -侧刃切去材料宽度方向尺寸。搭边值：=1.5 mm侧刃冲切的料边宽度：b1=1.5mm 冲切前的条料宽度与导料板间的间隙：C=20.25=0.5mm冲切后的条料宽度与导料板间的间隙：y=20.05=0.1mm 图2.8 (9)侧刃档块在用侧刃档块定距的级进模中用侧刃档块限制条料侧边冲切缺口的条料送进，侧档块需和侧刃连用。侧刃用在级进模中，通过切掉条料旁侧少量材料达到限定条料的送进步距。侧刃定位用于步距较小或材料厚度较薄（t1.5mm）场合，也用于对步距精度要求较高及手工送料的多工位连续模上。侧刃的种类和结构型式很多，根据侧刃的截面形状可分为三种：a、 长方形侧刃，制造和使用都很简单，但刃口尖角磨损后，在条料的侧边容易产生毛刺，影响条料的送进和定位的准确性。b、 凹型侧刃，其两端略高于主刃面，由于两端尖角磨损而产生的毛刺处于条料侧边凹槽内，不会影响条料的送进和定位，步距精度较高，但凹型侧刃形状较复杂，刃口制造难度增大，冲裁废料也较多。c、尖角形侧刃，需要与弹簧挡料销配合使用，每送一个步距需将条料向后拉，由于挡料销卡住缺口而定位。尖角形侧刃不浪费材料，但操作不如前者方便，只适合于生产率要求不太高的手工送料模具。根据模具的需求，先选用梯形侧刃。在本模具设计中采用双侧刃，侧刃冲头的固定方法采用螺钉联接固定，侧刃的工作尺寸取0.010mm的偏差，即S 0-0.02，侧刃结构较复杂，故凸模尺寸可参照下图左所示设计,侧刃凹模与凸模配作，保证单面间隙均匀为0.0050.010。 (10)侧导板（导料板）用侧导板导向的结构常用于单工序和级进模中。侧导板一般设在条料两侧，一种分开制造，用于弹压卸料板结构中，另一种是在固定卸料板结构中，与卸料板制成整体结构。本设计用的是分开制造的形式。 图2.123 冲孔落料级进模零件的设计与计算3.1冲裁模具凸模和凹模刃口尺寸计算3.1.1冲压力的计算冲裁力 冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。冲裁力是冲裁过程中，模具工作部分对材料的压力。冲裁力在冲裁过程中随上模行程变化而变化，故通常是指冲裁力的最大值。冲裁力是选用冲压设备和检验冲模强度的重要依据，冲裁力的大小与材料性质、厚度和工件分离的轮廓长度有关。因采用平刃口冲裁，其理论冲裁力（N）按下式计算：F = KLtb （31） 式中 L冲裁内、外周边的总长，单位为mm； t材料的厚度，单位为mm； b材料的抗切强度，单位为MPa； K系数，一般取K=1.3；F冲孔力，单位为N；为了计算简便，也可按下式估算冲裁力： F （32）式中为材料的抗拉强度，单位为MPa。1.冲6工序孔：图3.1冲孔力： F= （32）查资料得 =490 F=3.1412/41490= 1230.88（N）卸料力： 查资料得 取推件力： 查资料得 取凹模型口直壁高度：考虑到修模量，取， 则 采用弹性卸料装置和下出料的总裁力为：推料力： 查资料得 取凹模型口直壁高度：考虑到修模量，取， 则 采用弹性卸料装置和下出料的总裁力为：2.冲2个18孔：图3.3冲孔力： F= （32）查资料得 =490卸料力： 查资料得 取推料力： 查资料得 取凹模型口直壁高度：考虑到修模量，取， 则 采用弹性卸料装置和下出料的总裁力为：3.冲2个腰形孔：图3.4冲孔力： F= （32）查资料得 =490卸料力： 查资料得 取推料力： 查资料得 取凹模型口直壁高度：考虑到修模量，取，则 采用弹性卸料装置和下出料的总裁力为：4. 弯曲工序 剪切力： F= （32）通过计算得 查资料得 =490卸料力： 查资料得 取推料力： 查资料得 取凹模型口直壁高度：考虑到修模量，取，则 采用弹性卸料装置和下出料的总裁力为： 因为在本弯曲中还要计算弯曲后的顶件力和压料力，所以还要计算本工件的自由弯曲力：U形件： （34）式中：自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； B弯曲件的宽度； t弯曲材料的厚度； r弯曲件的内弯曲半径； 材料的抗拉强度； K安全系数，一般取=1.3材料抗拉强度为：=490Mpa； 则：弯曲顶件力或压料力：本弯曲模设有顶件装置和压料装置，其顶件力（或压料力）可以近似取自由弯曲力的30%80%，即 =（0.30.8） （35）本设计中因为工件小，材料薄，作用力小，所以取弯曲力的30%，则： （）=0.3=0.32662.558=798.77（N）由于冲孔、落料和弯曲是同时进行的，故总的冲裁力为：总卸料力为：=+=1905.14(N)压力机公称压力：P=1.3=1.388182.77=114637.6(N)114.6(KN)3.1.2压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使压力中心与滑块中心线相重合，对于使用模柄的中小型模具就要使压力中心与模柄轴线相重合，否则将使冲模和压力机滑块承受侧向力，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，影响压力机精度。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力机中心与模柄中心线相重合，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。由于本工件的排样图中都是中心对称的工作图，所以本模具的压力中心就在中心处。3.1.3模具主要零件尺寸计算1.凸模结构设计（1）凸模的长度尺寸计算凸模长度由模具结构尺寸确定。通常应考虑留有修磨余量，以及模具在闭合状态下，卸料板至凸模固定板间应留的安全距离。这里需要考虑凸模固定板厚度，导料板厚度，弹簧或橡胶的厚度等因素。凸模的长度计算公式为： （36）其中- 凸模固定板厚度（mm）；- 卸料板厚度（mm）；-导料板厚度（mm）-附加长度，主要考虑凸模进入凹模的深度（0.51.0mm），总修磨量（46mm）以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板的安全距离（1015mm）等因素确定。故凸模的最终长度为56mm。（2）凸模强度校核 凸模的强度在一般情况下是足够的，可以不必做强度校核，但是，在凸模特别细长或凸模的断面尺寸很小冲裁厚且硬的材料时，必须对凸模抗压强度和抗弯刚度进行校核。凸模抗压强度校核。凸模冲裁时的正常工作条件是其刃口端面承受的轴向压应力必须小于凸模材料的许用压应力，即 （37）式中 -凸模刃口端面承受的压应力，单位为MPa； F-作用在凸模端面的冲裁力，单位为N； A-凸模刃口端面面积，单位为；-凸模材料许用压应力，单位为MPa。需校核的凸模如下图： 图3.9冲裁力F= 1230.88（N）；A=3.14得：凸模选用材料为Cr12MoV,许用压应力为10001600MPa，此凸模强度足够。（3）冲裁模凸、凹模刃口尺寸的计算根据工件尺寸精度不同和加工方法的选择，冲裁模凸、凹模刃口尺寸技术方法有分开加工计算和配作加工计算两种方法。本设计零件形状简单，并且尺寸精度要求为IT7级，属于中高精度公差等级，故须采用分开加工加工计算方法来计算刃口尺寸。1）分开加工计算方法的特点。分开加工的方法就是分别规定凸模或凹模的尺寸和公差，分别进行制造，用凸模与凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要求。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙变动的范围之内，使模具的制造难度加大，主要用于冲裁件形状简单、间隙较大、精度较低的模具。随着电火花、线切割等设备的应用和加工精度的不断提高，分别加工也越来越都地用于形状复杂、间隙较小、精度较高的复合模、级进模等模具。用分开加工的凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。采用分开加工必须满足下列条件:凸+凹ZMax-Zmin （39）式中：ZMax最大冲裁间隙； Zmin最小冲裁间隙；凸、凹分别为凸模、凹模的制造公差。凸模公差取下偏差（相当于基准轴的公差带位置），凹模取上偏差（相当于基准孔的公差带位置），一般可按零件公差的1/31/4来选取；对于形状简单的冲裁件（如圆形件、方形件等），由于制造简单，精度容易保证。分开加工凸、凹模刃口尺寸计算：根据尺寸计算的原则，可对冲裁件凸、凹模工作部分尺寸确定如下。（1） 落料设工件的尺寸为，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸基本接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。 （310） （311）（2） 冲孔设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸基本接近或等于工件孔的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 （312） （313）（3） 孔心距孔心距离属于磨损后基本不变的尺寸。在同一个步中，在工件上冲出孔距为两个孔时，其凹模型孔中心距可以按下式确定。 （314）上述式中：、落料凹、凸模尺寸，mm； 、冲孔凸、凹模尺寸，mm； 落料件的最大极限尺寸，mm； 冲孔件孔的最小极限尺寸，mm； 、工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸，mm； 工件制造公差，mm；最小合理间隙，mm；磨损系数；值在0.51之间，它与冲件精度有关，可以查相关的表或按下列关系选取： 冲件精度为IT10以上时，X=1； 冲件精度为IT11IT13时，X=0.75； 冲件精度为IT14以下时，X=0.5。、凸、凹模的制造公差，可按IT6IT7级来选取，或取，。由工件的形状可知，查相关的资料得冲模初始双面间隙值Z为：=0.024mm，=0.032mm,则 -=（0.032-0.024）mm =0.008 mm因为工件的精度为IT7，所以取X=1,冲8 mm的定位孔时，精度要求为IT10，则取X=1。则： 冲26mm的孔 图3.10工件的精度为IT7，查得6mm的孔的制造公差=0.01mm，则：（制造精度为IT5）校核：|凸|+|凹|ZMax-Zmin0.004mm+0.004mm0.032mm-0.024mm其他尺寸计算相同,不在重复.弯曲凹模尺寸设计由于本设计模具凸模和凹模刃口尺寸是按照分开加工的计算方法进行计算，所以凹模和凸模尺寸设计，须确定模具的双面冲裁间隙，才能计算出凹模实际尺寸。冲裁间隙指的是凸、凹模刃口缝隙的距离，是冲裁过程中的重要工艺参数。间隙的大小影响冲裁件的质量，冲裁力的大小以及模具的寿命。间隙是影响断面质量的主要因素，间隙在一定的合理范围内时，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向产生的裂纹将互相重合，制件断面比较平直、光亮、毛刺很小。间隙过小或过大时，上、下裂纹不重合，出现硬挤裂或者撕裂，断面质量较差，毛刺较大。间隙还影响零件的尺寸和形状精度。间隙的大小及其沿刃口边缘的均匀性直接影响零件剪切面质量。选取合理间隙，保证间隙均匀，并使其在整个冲裁过程中保持间隙均匀恒定是冲裁技术的关键条件。间隙主要取决于材料厚度，并与冲裁轮廓、工件材料有关。因为冲裁模凸、凹模间隙值受多种因素制约，而断面质量和尺寸精度在不同的行业中其要求也不相同，所以，在生产中很难确定统一的间隙数值，只能分类按照使用要求及材料性质、板料厚度确定一个适当的范围作为合理间隙值，只要凸、凹模间隙在此范围内就能冲压出复合要求的冲压件。合理间隙的最小值称为最小合理间隙值，最大值称为最大合理间隙值Zmax。设计和制造模具时应考虑模具凸、凹模在使用中会因被磨损而使间隙增大，故应按最小间隙值定合理间隙值Zmin，来确定模具间隙。按凸模尺寸配制，其双面间隙为。冲裁间隙Z的确定查下表3.3表3.3 冲裁模初始双面间隙材料厚度/mm杜拉铝、中硬度钢0.40.0240.032考虑凸、凹模的磨损，冲裁过程中凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸磨损则使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能提高模具的使用寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取工件孔公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样就能保证凸、凹模磨损到一定程度后仍能冲裁出合格的工件。不论落料还是冲孔，凸、凹模间隙都应取用合理间隙范围内的最小值。3）凹模外形尺寸的确定凹模外形可分为圆形和长方形两种，其中圆形凹模已标准化。 凹模材料均选择Cr12MoV，淬火硬度（热处理）HRC60-64。凹模刃口尺寸较复杂，根据基本外形选用长方形凹模外形。3.2.选择冲压设备在实际生产中，冲裁时凸模进入凹模的深度一般均小于冲裁材料的厚度，但在本设计中，后面一个是落料弯曲工序，所以凸模在冲压工作时行程比较大，但有效行程还是小于压力机的行程长度，因而冲裁模具在选择设备时，需按总冲裁力小于设备公称力和标准行程次数是否达到月产量10件的要求，即 及每分钟行程次数：（次），（按一个月30天，每天工作8小时算）。考虑到实际情况，故选择公称压力为160kN的J23-16F开式液动压力机。其主要参数为：公称压力： 160kN滑块行程： 70mm最大闭合高度：250mm闭合高度调节量：45mm工作台尺寸：前后：300mm 左右：450mm工作台孔尺寸：前后：300mm 左右：530mm垫板尺寸：厚度：40mm 直径：210mm模柄孔尺寸：直径：40mm 深度：60mm标准行程次数（不小于） (min-1)120立柱间距离（不小于）: 220mm 表3.43.3冲模的闭合高度冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须为压力机的装模高度相适应。冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，其关系式如下：Hmax5Hmin10 （320）则： 250-5=245mm166.66+40=206.66 mm 250-45+10=215mm(最大闭合高度：250mm ；闭合高度调节量：45mm ；模具闭合高度H：166.66mm；垫板厚度40mm)若无特殊情况，H应取上限值，最好为 HHminM/3，以避免因连杆调节过长而损坏连接螺纹，如果冲模的闭合高度大于压力机最大闭和高度，冲模无法安装。但若小于压力机最小闭和高度，可另附加垫板，本设计中要加8.34 mm的垫板。所以，在实际生产中，可灵活调节。其示意图如图38所示：图3.23冲模闭合高度计算3.4固定与联接零件固定与联接零件是用来将凸、凹模固定在上、下模座上，以及将上、下模座固定在压力机上的零件，主要的固定与联接零件有模柄、上模座、下模座和上下模固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。1. 模柄的类型及选择模柄是将上模座安装在压力机滑块上的零件。选择模具的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。 中小型模具一般都用模柄将上模和压力机滑块相连接。设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。模柄有以下四种形式：整体式：模柄与上模座做成整体，适用于小型模具。压入式：与模座安装孔用H7/h6配合，可保证较高的同轴度和垂直度。适于中小型模具。螺纹旋入式：制造和安装方便，为防止松动拧入防转螺钉，适合于中、小型模具。凸缘式：用螺钉与销钉与上模座紧固在一起，使用与较大的模具。浮动式：可通过球面垫块消除压力机导轨误差对冲模导向精度的影响。这种结构允许模柄有少许倾斜，可以避免压力机滑块导向误差对模具导向精度的影响。本设计中，因为模具不是很大，所以在这里选用螺纹旋入式模柄，模柄材料采用Q235的A型钢，淬硬HRC4348制造。如图下图： 图3.242.固定板固定板的尺寸和轮廓应与相应的整体凹模一致。凸模固定板的厚度应取凹模厚度的60%80%，本设计中凸模固定板取凹模厚度的80%，为18mm。凸模和固定板选用H7/m6或H7/n6配合，压入固定板后应将底面与固定板一起磨平。固定板通常选用Q235或Q237钢制造，压装配合面的表面粗糙度应达到。固定板上的型孔应与凸模配作，并保证过盈为00.011mm。如下图： 图3.25 凸模固定板3.冲模模架的选用滚动导向模架是在导柱与导套间装有预先过盈压配过的钢珠，使进行相对滚动摩擦运动的模架。其特点是导向精度高，运动刚性好，使用寿命长。主要用于高精度、高寿命的硬质合金冲模、高速精密级进冲模等。滚动导向装置的导柱、导套通常用GCr15轴承钢制造，淬火硬度6062HRC，表面粗糙度值应到达。衬套用黄铜H62或铝合金LY11等材料制造。4.上下模座上下模座是用来安装全部模具零件，构成模具的总体和传递冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。设计模座时，通常都按标准选用模架或模座，本次设计的待加工零件的尺寸不大，所以选用标准模架。考虑到零件精度等级较高，选用滚动导向，四导向模座。上模座的尺寸为：凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=40mm，材料为HT200，GB9493，时效两次处理。下模座的尺寸为：凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=45mm，材料为HT200，GB9493，时效两次处理。上下模座如下图： 图3.26上模座 图3.27下模座5.垫板垫板置于模座和固定板之间。其作用是分散凸模传递力。当计算的凸模尾端承受的压应力大于许用压应力时，为防止凸模尾端压损模座，在凸模与模座之间必须安装淬硬磨平的垫板。凸模垫板厚度为6mm，材料选用45号钢，热处理硬度4348HRC。凹模垫板的作用跟凸模垫板的一样，凹模垫板厚度为10 mm，材料选用45号钢，热处理硬度4348HRC。如下图： 图3.28 凸模垫板图3.29 凹模垫板6.螺钉和销钉用于对模具板件固定与定位，通常两者选用相同的直径。连接件的销钉孔应同时钻、铰，销钉与孔采用H7/m6过渡配合。7.卸料装置弹压卸料装置主要由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡皮）等构成，卸料力由弹性元件提供。弹压卸料装置可兼起压料的作用，因而冲裁质量较好，平直度高，适用于薄料冲裁和质量要求高的冲裁件。由于零件排样方式的特点和工件质量要求较高，故采用分体式弹压卸料板。卸料板只起卸料作用，卸料板上的型孔应与凸模配作，并保证与凸模的双面间隙为0.2mm。8.弹簧的选用与计算冲裁模使用的弹簧已经有标准，设计模具时，只需按标准选用。选用的原则是：满足模具的结构、行程和作用力的要求。圆柱螺旋压缩弹簧：弹性卸料装置中的弹簧，一般不进行强度设计，而是按标准选用。选择标准弹簧时应满足如下要求：（1） 压力要足够，即 （321） 式中：弹簧的预压力； 卸料力； n弹簧根数。（2） 压缩量要足够，即 （322）式中 弹簧允许的最大压缩量； 弹簧需要的总压缩量； 弹簧的预压缩量； 卸料板的工作行程，一般取(mm)； 凸模的总修磨量，一般取46（mm）。（3） 要符合模具结构空间的要求。因模具闭合高度的大小，限定了所选弹簧在预压状态下的长度；上、下模板的尺寸限定了卸料板的面积，也就限定了允许弹簧占用的面积，所以选取弹簧的根数、直径和长度，必须符合模具结构空间的要求。选择弹簧的步骤大致如下：a. 根据模具结构初定弹簧根数n，并计算出每根弹簧分担的卸料力。b. 据预压力和模具结构尺寸，初选弹簧规格，选择时应使所选弹簧的最大工作负荷大于。c. 据所选弹簧序号规格，查出、，校验是否满足的要求，如满足，则所选弹簧合适，否则按上述步骤重选。d. 检查弹簧的装配高度（即弹簧预压缩后的长度=弹簧的自由长度H-预压缩量）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸，如符合要求，则为最后选定的弹簧规格，否则需重选。这一步，一般在绘图过程中检查。板设计中弹簧的选择： 已知：1) 根据模具结构，初定4根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：2) 根据预压力和模具结构尺寸，由附录表3.5中可选序号5156的弹簧，其=530N3) 校验是否满足查附表3.5及其负荷行程曲线，可得下列有关数据： 弹簧序号HH1F=H- H1F预（根据P=476N 查负荷一行程曲线）F总= F预+F工作+F修磨514030.19.9910.5525037.013.01113.0536044.215.81315.5547051.218.81617.5注: =0.4+1=1.4mm F修磨 =5 序号5256的弹簧均满足，但选序号52弹簧最合适，因其它弹簧太长，会使模具高度增加，特别是使凸模增高。由附表3.5查出序号52弹簧规格为：外径D=25；钢丝直径d=4;在自由状态下弹簧高度=50。由此可知，弹簧的装配高度为： 用同样的方法可以选出本设计中最后一步弯曲时弹顶装置所需要的弹簧，根据顶件力=799（N）,最终经计算选择序号62弹簧，外径D=40；钢丝直径d=6;在自由状态下弹簧高度=50。装置如下图：图3.30圆柱螺旋弹簧用65Mn或60Si2Mn弹簧钢丝卷制而成，弹簧两端拼紧并需磨平，热处理硬度4048HRC。4 模具安装与调试4.1上、下模座的安装4.1.
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