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河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名张少驰学 号111304221指导教师于智红选题情况课题名称弯曲垫片冲压工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日 河南机电高等专科学校毕业设计任务书系 部: 材料工程系 专 业: 模具设计与制造 学生姓名: 张少驰 学 号: 111304221 设计题目: 弯曲垫片冲压工艺及模具设计 起 迄 日 期: 2013年 11月 2日 2014年4月13日 指 导 教 师: 于智宏 2013年11月10日毕 业 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的：该课题来源于原国森老师发放的毕业设计题目。在完成该课题之后，应对冲裁工艺生产较为熟悉，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工作零件加工工艺的编制，能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。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）了解目前国内外冲裁模具的发展现状；（2）冲压件的结构工艺分析；（3）板体折弯模设计，并编写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图一张，并画出非标准零件的零件图； （5）编制主要零件加工工艺过程卡。原始资料：零件件图及其尺寸见说明书零件名称：弯曲垫片材料：08钢厚度：1mm生产批量：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 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计题目：弯曲垫片冲压工艺及模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具112 学生姓名 张少驰 学 号 111304221 指导教师 于智红 2014年 4 月 20日机 械 加 工 工 序 卡 工序名称车工序号01零件名称落料凸模零件号00-04零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr12MoV设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号车床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1车端面断面车刀游标卡尺21100/ min800r/min一次1车外圆外圆车刀游标卡尺21100/ min800r/min一次2精车外圆车刀游标卡尺2150/ min11200r/mi一次2切断切断刀游标卡尺1150/ min1500r/mi设 计 者樊肖飞指 导 教 师原国森共 1 页第 1 页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-04落料凸模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料(3075mm)锯床直尺02车端面车床三角卡盘标准端面车刀游标卡尺03车外圆车床三角卡盘外圆车刀游标卡尺04切槽车床三角卡盘切断刀游标卡尺05精车车床三角卡盘外圆车刀千分尺06热处理（渗碳、淬火、低回）电热炉07磨削磨床砂轮千分尺 编制 樊肖飞 校对 审核 批准 河南机电高等专科学校毕业设计评语学生姓名： 张少驰 班级: 模具112 学号： 111304225 题 目： 弯曲垫片冲压工艺及模具设计 综合成绩： 指导者评语：1）该同学基本独立的完成毕业设计任务； 2）该同学查阅了国内有关冲压（塑料）模具设计与制造方面的大量资料，制订出了基本合理的冲压成形（塑料成型）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基本完整，计算存在一定的错误，格式基本规范，图纸质量一般，整体无原则性的错误； 4）该同学装配图、零件图设计基本合理，视图表达存在较多的问题；5）建议该同学成绩评定：及格；6）可以提交答辩。 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计评语评阅者评语： 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 日目录目录1 1 绪论绪论.1 12 2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析.2 22.1 材料分析.22.2 零件结构.32.3 尺寸精度.32.4 毛坯尺寸展开.53 3 冲裁方案的确定冲裁方案的确定.6 63.1 冲裁工艺方案的确定.63.2 冲裁工艺方法的选择.64 4 模具总体结构的确定模具总体结构的确定.8 84.1 模具类型的选择.84.2 送料方式的选择.84.3 定位方式的选择.84.4 卸料、出件方式的选择.84.5 导向方式的选择.85 5 工艺参数计算工艺参数计算.1 10 05.1 排样方式的选择.105.1.1 排样及搭边值的计算.105.1.2 步距的计算.105.1.3 条料宽度的确定.115.1.4 材料利用率的计算.115.2 冲压力的计算.125.2.1 冲裁力的计算 .125.2.2 弯曲力的计算 .13河南机电高等专科学校毕业设计说明书5.2.3 卸料力与推件力的计算.145.2.4 总冲压力的计算.155.3 压力机吨位选择.155.3.1 冲压设备类型的选择.155.3.2 确定压力机设备的规格.166 6 刃口尺寸计算刃口尺寸计算.1 19 96.1 冲裁间隙的确定.196.2 刃口尺寸的计算及依据与法则.216.3 弯曲刃口尺寸计算.237 7 主要零部件设计主要零部件设计.2 24 47.1 凹模设计.247.1.1 凹模外形的确定.247.1.2 凹模刃口结构形式的选择.267.1.3 凹模精度与材料的确定.267.2 凸模的设计.267.2.1 凸模结构的确定.267.2.2 凸模高度的确定.267.2.3 凸模材料的确定.277.2.4 凸模精度的确定.277.3 卸料板的设计.277.3.1 卸料板外型设计.277.3.2 卸料板材料的选择.277.3.3 卸料板整体精度的确定.277.4 固定板的设计.287.5 垫板的设计.287.6 上下模座、模柄的选用.287.6.1 上下模座的选用.287.7 模柄的选用.297.8 螺钉、销钉的选用.308 8 冲压设备的校核与选定冲压设备的校核与选定.3 31 18.1 冲压设备的校核.318.2 冲压设备的选用.31结论结论.3 32 2参考文献参考文献.3 33 3弯曲垫片冲压模毕业设计1 绪论近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为58mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对b900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或压延毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。客车上车门垫板零件是冲压生产的一个典型零件，在客车生产中有很强的作用，其模具设计有一定的实用价值。对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得很高的经济效益。332 冲压件工艺分析图2-1零件图生产批量：大批量；材料：08；材料厚度：1mm；未注公差：IT14。2.1 材料分析表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服点（Mpa）伸长率（%）碳素钢0826036021541020027由上表2-1可知：08钢是常用的碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.2 零件结构零件结构形状相对简单，有冲裁和弯曲工序加工而成。零件中有一个槽形缺口和一个圆孔，孔的边长最小尺寸为1.55mm，孔离工件边缘的距离最小约为2.255mm。根据该零件形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。2.3 尺寸精度该零件上尺寸都未注尺寸公差，所以尺寸公差由公差等级表查得：对于未注公差尺寸，属于自由尺寸，按IT14查表2-1得到：落料尺寸：、冲孔尺寸：通过查公差等级表，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。表2-2 常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.4 毛坯尺寸展开弯曲部分有一处，属于V形弯曲。图2-2 v形弯曲分析图最终毛坯图如2-3所示：图2-3 毛坯展开图3 冲裁方案的确定3.1 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其三种工序的性能见表3-1：表3-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。由于零件的生产要求的是大批量生产，而且工件有1处弯曲，相对复杂，所以不适合采用复合模。使用级进模可以满足生产的需要。4 模具总体结构的确定4.1 模具类型的选择由以上冲压工艺分析可知，采用级进模冲压。4.2 送料方式的选择由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用左右自动送料方式。4.3 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进布距采用侧刃定距，并使用导正销完成精确的定位。4.4 卸料、出件方式的选择刚性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。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。因为工件料厚为1mm，材料很薄，卸料力较小，而且由于需要弯曲工序，所以使用弹性卸料板，卸料的同时还可以起到压料的作用。4.5 导向方式的选择方案一：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。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：采用四导柱模架。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及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。 （a） （b） （c） （d）图4-1 导柱模架（a）中间导柱 （b）后侧导柱 （c）对角导柱 （d）四角导柱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，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。5 工艺参数计算5.1 排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。分析零件形状，应采用单直排的排样方式。5.1.1 排样及搭边值的计算在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，以保证冲出合格产品；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。搭边值要合理确定，从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。综合考虑工件质量及成本，根据零件形状尺寸，材料厚度，材料的力学性能以及送料及挡料方式，我们来选择合理的搭边值。 此次设计采用的是弹性卸料装置，根据查表确定工件的侧搭边值为1.2mm、1.5mm。5.1.2 步距的计算步距是指冲压过程中压力机每冲压一次条料向前送进的距离，其值为排样沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值步距可定义为：S=L+b (5-1)式中 S冲裁步距；L沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值；b沿送进方向的搭边值本设计沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度约为L=25mm, 沿送进方向的搭边值b=1.2mm所以步距S=L+b =25+1.2 =26.2mm5.1.3 条料宽度的确定条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸。理论上条料宽度可按下式计算： (5-2)式中 B条料宽度的基本尺寸；D工件在宽度方向的尺寸；a侧搭边最小值。条料宽度偏差（查表得本设计=0.5）由于模具加工误差，条料的裁剪误差及送料时的误差。实际的条料宽度应有一定的裕度，具体尺寸可根据不同的送料侧定位方式计算。本设计条料宽度可用下式计算：=mm5.1.4 材料利用率的计算材料利用率定义为：=A/BS100% (5-3)式中 材料利用率A产品毛坯外形所包容的面积，CAD测量得：476.4mm2B条料宽度S冲裁步距=A/BS100%=476.4/26.225.7100%=70.7%越大，废料多占面积越小。因此，一般将作为衡量毛坯排样方案友优劣的指标。材料利用率的计算有时也可以整个条料为基础计算。即 在冲压生产中，材料利用率为70.7%。图5-2 零件排样图5.2 冲压力的计算5.2.1冲裁力的计算冲裁力可以参考文献4第50页式（2-1）（2-2） 或 (5-3)式中 冲裁件周边长度（mm）； 材料厚度（mm）; 材料抗减强度（）； 系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取=1.3。 材料的抗拉强度（），一般情况下，材料的，取。计算结果如下：第1工位：侧刃成形（冲裁周长为78mm） 第3工位：冲孔（周长28.28mm） 第5工位：切断（周长29.2mm） 5.2.2弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一，特别是在弯曲坯料教厚，弯曲线较长，相对弯曲半径较小，材料强度较大的弯曲件时，必须对弯曲力进行计算。影响弯曲力的因素很多，若要进行精确计算是很复杂的，这里只进行大略计算，不考虑较平。由于零件的弯曲部位比较多，所以将它们分别计算，再因为弯曲力的方向相同，将求得各弯曲分力代数相加后便得到总的弯曲力。根据V型件的弯曲力计算，得出： (5-4) 自由弯曲力在冲压行程结束时的弯曲力 NB弯曲件的宽度K安全系数，一般取K=1.3材料的抗拉强度MPar弯曲件的内弯曲半径，mmt弯曲件材料厚度5.2.3 卸料力与推件力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力；逆着冲裁方向顶出变的力称力顶件力。影响卸料力、推件力和顶出力的因素很多，如材料的种类，材料厚度，冲裁间隙，零件形状尺寸以及润滑情况等。这些力通常采用经验公式进行计算，参考文献4第52页公式 (5-5) (5-6) (5-7)式中冲裁力（）；、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，其值可参考文献4第52页表2-2。实际生产中，凹模孔口中会同时卡有好几个工件，因而在计算推件力时应考虑工件数目。本模具拟设在冲裁时凹模孔会卡住6个工件。冲裁时所需的冲压力为冲裁力、卸料力、推件力之和，应根据不同的模具结构区别对待。本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，其总冲压力的公式可参考文献4第52页公式： (5-8)通过查表得 则第一工位到第五工位中所需的卸料力和推件力分别为：第一工位： 第三工位： 第五工位： 5.2.4 总冲压力的计算各个工位的总冲压力如下：第一工位： 第三工位： 第四工位： 第五工位： 通过以上计算，得到各工步的冲压力分别为：模具总冲压力为模具各个工步的冲压力总和；5.3 压力机吨位选择5.3.1 冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。 在小批量生产当中，尤其是大型厚板冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力机相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时因受到操作因素的影响而不十分稳定。 摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中常用来完成弯曲、成形等冲压工作。但是，摩擦压力机的行程次数较少，生产率低，而且操作也不太方便。 在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。 综合以上因素，选用开式压力机比较合适。5.3.2 确定压力机设备的规格 （1）压力机的行程太小，应能保证成型零件的取出和毛坯的放进，例如拉深所用的压力机行程，至少应大于成型零件的高度两倍以上。 （2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模，工作台的受力条件也是不利的。 （3）所用压力机的闭合高度应与冲模闭合高度相适应。 模具闭合高度是指上模在最低工作位置时，下模板的底面到上模板顶面的距离。 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，工作台面到滑块的距离。大多数压力机，其连杆长度能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大的闭合高度，最小闭合高度。 设计模具时，模具的闭合高度的数值应该满足下式 如无特殊情况应取上限值，即最好取在.这是为了避免连杆调节过长，螺纹接触面积小而压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床下面加垫板。图5-3 压力机（4）冲压力与压力机能的配合关系：当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板料的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和选取压力机。通常取压力机的名义吨位比大。本模具在冲裁过程中总的冲压力，结合模具的闭合高度，为防止设备过载，可按公称压力选择压力机。参考文献6第49页初选压力机型号为J23-16压力机，其主要技术参数如下：表5-1 开式压力机规格及参数型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公称压力/KN100160250350400滑块行程/mm455565100100最大闭合高度/mm180220270290330闭合高度调节/mm3545556065滑块中心线至床身距离/mm130160200200250滑块底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作台板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直径3040404050深度35606060706 刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸，如图6-1所示。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（10%15%）t时的磨损最小，模具寿命较高。图6-1 冲裁间隙图由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致，所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命达到最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙植。根据实用间隙表 6-1查得材料间隙为0.10、0.14.。 表6-1 冲裁模初始双边间隙值 mm材料厚度 08、10、20、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙（或无间隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的计算及依据与法则凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸AAj=(Amax-x)凸模或凹模磨损后会减小的尺寸-第一类尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸-第一类尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按IT14级精度，x=0.5。在所有的尺寸中，落料尺寸：、冲孔尺寸：注：凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸第一类尺寸A。凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸第二类尺寸B。凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C。具体计算如表5-3。表 6-2 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸落料冲孔6.3 弯曲刃口尺寸计算弯曲模的刃口尺寸计算弯曲时，V形件的弯曲，必须选择适当的间隙，间隙的大小对于工件质量和弯曲力的大小有很大的影响。间隙越小，弯曲力越大。间隙过小，会使工件壁变薄，并降低凸模寿命。间隙过大，则回弹较大，还会降低工件的精度。弯曲时，间隙值利用公式计算。 （6-1）式中 弯曲凸、凹模的单面间隙； t材料的公称厚度； n因数，与工件的弯曲高度和弯曲线长度有关，查表，取0.05。代入公式可得：。弯曲件标注的为外形公差，应计算模具的凹模尺寸，凸模根据单面间隙配作。取弯曲凸、凹模的制造公差为IT17、IT18，查表得： 7 主要零部件设计虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。7.1 凹模设计7.1.1 凹模外形的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，如图7-1所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚 H=Kb1 （7-1）凹模边壁厚 c1.5H （7-2）凹模板边长 L=b1+2c （7-3）凹模板边宽 B=b2+2c （7-4）式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸； b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸； K-系数，考虑板料厚度的影响，查表7-1。表7-1 系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.3。根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb2 =0.522.7 =11.35（mm）根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚：c1.5H =1.511.35 =17（mm）取凹模边壁厚为25mm。根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。取整后取：LBH=160mm105mm30mm7.1.2 凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。7.1.3 凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为IT11级，内型腔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2um，上下平面的平行度为0.02，材料选Cr12。7.2 凸模的设计7.2.1 凸模结构的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2 凸模高度的确定因为该制件形状不是很复杂，所以将冲孔模设计成台阶式凸模。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模与附加长度的总和，如图7-3所示。图7-3 凸模高度尺寸凸模高度为：L=h1+h2+H (7-5)式中: h1-凸模固定板厚度，可得：h1=20mm； h2-卸料板厚度，可得：h2=20mm； H-附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，橡胶的高度，凸模进入凸凹模的深度。由公式(7-5)得： L=20+30+17=67mm)7.2.3 凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选T10A，热处理5862HRC。7.2.4 凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um。7.3 卸料板的设计7.3.1 卸料板外型设计在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凹模的外形尺寸相同，厚度为20mm，根据凹模的尺寸，从而可以确定卸料板的尺寸160mm105mm15mm。7.3.2 卸料板材料的选择卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是45钢。45钢是优质碳素结构钢，它的质量较好，含碳量（0.45%）波动小，性能较稳定。经过热处理（调质）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。7.3.3 卸料板整体精度的确定卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取IT14级，粗糙度为Ra3.2；而内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选取IT11级，粗糙度为Ra1.6；两个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为IT7级，粗糙度为Ra3.2。7.4 固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸模固定板的厚度： H凸固=（0.60.8）H凹 （7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度； H凹-凹模厚度。根据公式（7-7）得凸模固定板厚度为：H凸固=（0.60.8）H凹 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）30 = 1824（mm） 凸模固定板厚度取20mm。7.5 垫板的设计它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，查参考文献中冲压模具设计与制造 22.5-17JB/T7643.3-1994，可得垫板尺寸为160mm105mm10mm。7.6 上下模座、模柄的选用7.6.1 上下模座的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离11mm。而下模座底面与导柱底面的距离为14mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。表7-2 模架组合名 称数 量材 料规 格标 准上模座1下模架1导 柱1120导 套11207.7 模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具结构，采用压入式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。综合以上，本模具模柄选用：A40 JB/T7646.3-1994。7.8 螺钉、销钉的选用螺钉、销钉都是标准件，螺钉用