汽车附件调角器低档SUV滑轨I支架冲压模具设计
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学院毕业设计第1章 开题报告1.1、冲压工艺与模具的发展方向1.1.1、成形工艺与理论的研究近年来，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、拉深、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b 900MPa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，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。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。1.1.2、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。1.1.3、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。1.2、我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 1.2.1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，这就要求发展超精加工。1.2.2、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。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 1.2.3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 1.2.4、气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成 形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬 火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2)可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应仅限于型腔部。 1.2.5、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。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 1.2.6、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 1.2.7、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。1.2.8、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。1.2.9、高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000100000r/min,快速进给速度可达到3040m/min，换刀时间可提高到13S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高78倍，并可获得Ra10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。 另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。1.2.10、模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上， 用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动 生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工程”。该公司又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小 ，因此可以用非常细的探针，用来扫 描细小的模具和细微的特征表面 ，扩大模具生产的品种范围。 由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用。1.2.11、模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、 超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。 1.2.12、模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展 的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。第2章 成型加工方案的确定制品零件图如下：如图（2.1）（2.2）所示分别为低档SUV滑轨I/支架的三维立体图和二维工程图。图（2.1）图（2.2）2.1 零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。本零件是汽车附件调角器中的一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求不是很高，但要求具有较高的刚度和强度。零件尺寸公差无要求，由零件所标注的尺寸未注公差，尺寸均选为IT14。利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为A3钢，厚度为2.5mm工件的落料毛坯图如图（2.2.1）（厚2.5mm）图（2.2.1）工件的弯曲后毛坯图如图（2.2.2）图（2.2.2）2.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。表1 简单模、复合模、连续模比较表比较项目简单模复合模连续模冲压精度低精度IT14级以下高级和中级精度IT8IT10级中级和低级精度IT1014级工件尺寸及形状特点适合形状简单工件尺寸不受限制工件形状及尺寸大小受模具结构及强度限制可以加工形状复杂要件，适合加工小的异形件生产效率因单工序加，生产效率低需用手或机械排除废料和工件生产效率较低工序间自动送料，可自动排除工件，生产效率高使用高速自动冲床操作困难，不便使用出件排料困难，不作推荐可以行程序400次/分或更高的冲床上工作工作安全性手需伸入冲模工作区，不安全，需采用安全措施同简单模可自动送料，手不进冲模工作区，较安全多排冲压法的应用很少采用很少采用广泛应用，特别是尺寸较小的工件冲模制造工作量和加工成本简单工件模具制造工件量小，成本低，复杂工件需多套模具，成本高冲裁复杂形状工件较简单，比连续模低冲裁简单形状工件比复合模低，比简单模高综合上述可以进一步表明该零件属于大批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单,零件尺寸较大，不适合采用复合模,故采用单工序简单模，因此，该零件的冲压生产要用到冲压加工的基本工序有：落料、变曲、打装配孔。则需落料模，弯曲模，冲孔模三副简单模具。2.3 工序设计与工艺计算2.3.1、排样、裁板方案在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，而材料的经济利用又与排样方式有关，排样是指冲裁件在条料或板料上的布置方法。衡量排样经济性的标准是材料的利用率，也就是工件上的实际面积与所占材料面积的比值。图（2.3.1） 直排法图（2.3.2）对头直排法其中条料的材料利用率式中 冲件的实际面积（）； B条料宽度（mm）； L条料长度（mm）； 条料上的冲件总数。从上式可看出，若减少废料面积，则材料利用率高。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料的利用率。这里的毛坯尺寸105mm，342mm不算小，考虑到操作方便，工件较大,排样采用直排法。排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：、工件的尺寸和形状；、材料的硬度和厚度；、排样的形式（直排、斜排、对排等）；、条料的送料方法（是否有侧压板）；、挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算和查表确定的。查表218得搭边值： a=2.2mm, a1=2.5mm （冷冲模具设计指导）于是有：进距:105+2.5=107.5mm条料宽度：342+22.2=346.4mm板料规格拟选用：2.5mm1100mm2300mm冲件的实际面积=24371.4(CAD制图中测出)若用纵裁：裁板条数=3.174取=3条（346.62300mm条料）； 每条个数=21.4 取=21个工件； 每板个数=321=63个材料利用率=60.7%若用横裁：裁板条数=6.6, 取=6条（346.61100mm条料）； 每条个数=10.2, 取=10个工件； 每板个数610=60个由材料利用率，有纵裁横裁，其它大小一样。由此可见，纵裁有较高的材料利用率，且该零件没有纤维方向的考虑，故决定采用纵裁。排样图如图（2.3.3）：图（2.3.3）2.3.2、压力中心计算1、压力中心概念：冲裁力合力的作用点称模具的压力中心。冲裁件的压中心与冲裁件的重心不同,它是指冲裁力合力的作用中心与冲裁力的大小及作用位置有关。而工件的重心则决定于工件的形状及其质量分布。只有当工件具备中心对称形状时,其压力中心才与重心相重合。要求：冲裁压力中心与机床滑块中心重合。2、压力中心的确定：简单形状工件的压力中心：具有中心对称的工件，其压力中心与重心重合。凡是质量分布均匀,具有中心对称形状的冲栽件,其压力中心与重心相重合。此时的压力中心均位于工件轮廓图形的几何中心如图（2.3.4）。图（2.3.4）复杂形状工件的压力中心：x=y=其中：x压力中心到Y轴的距离； y压力中心到X轴的距离； LL各段轮廓的长度； XX各段轮廓压力中心到Y轴的距离； YY各段轮廓压力中心到X与轴的距离。冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证冲模和压力机正常和平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线重合，如果中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产生歪斜，从而导致滑块导轨和模具导向装置的不正常摩损。同时引起凸凹模间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。3、落料压力中心 压力中心如图（2.3.5）所示图（2.3.5）压力中心由于工件形状不对称，故压力中心：X=173.5Y=38.8其中：L=40mm x=0mm y=20mm L=342mm x=171mm y=0mmL=75mm x=342mm y=37.5mmL=54mm x=320mm y=90mmL=25mm x=284.5mm y=105mmL=81mm x=248mm y=72mmL=106mm x=171mm y=39mmL=81mm x=94mm y=72mmL=25mm x=57.5mm y=105mmL=79mm x=22.5mm y=72.5mm由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为(173.5,38.8)4、冲孔压力中心压力中心如图（2.3.6）所示图（2.3.6）压力中心：X=200Y=42.1其中：L=34.5mm x=57mm y=67.5mm L=87.9mm x=57mm y=35mmL=40.5mm x=286mm y=65.5mmL=147.9mm x=295mm y=34mm由以上计算可知冲孔压力中心的坐标为(200,42.1)2.3.3压力计算及冲压设备选择1、冲压设备的选用原则压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积, 压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小.2、压力计算及其压力机的选择设备类型的选择要求依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。、根据冲件的大小进行选择 ；、根据冲件的生产批量选择；、考虑精度与刚度；、考虑生产现场的实际可能 ；、考虑技术上的先进性。 计算冲裁力的目的是为了合理地选用冲床和设计模具，冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。落料力：=1.3963.62.5340=1064.8(KN)0.041064.8=42.6(KN) 1064.8+42.6=1107(KN)弯曲力：=115.4(KN)=0.8=0.8115.4=96.32(KN)=+=115.4+96.32=211.72(KN)冲孔力：0.83.142.5450(11+28)=110.2(KN) 1.3282.5370+1.31162.5370=173.2(KN) =110.2+173.2=283.4(KN)由上可知,，；分别选取压力机。选用压力机时，主要考虑冲压的工艺性、生产批量、冲压工序特点、制件形状、尺寸和精度，同时尽量采用现有设备，这样有利于安排生产。具体原则如下：、压力机的公称压力必须大于计算的总压力的1.21.3倍；、压力机的装模高度必须大于模具的闭合高度；、压力的行程应满足制件高度尺寸的要求；、压力机的行程次数应满足最高生产率和材料变形速度的要求；、工作台面尺寸、漏料孔大小、滑块底面尺寸等均应满足模具的正确安装和使用要求；、应满足完成此加工工序所需要的总功率大小。落料选取1250KN压力机公称压力 1250kN发生公称压力时滑块离下死点距离 10mm滑块行程 126mm标准行程次数 50/min最大封闭高度 430mm封闭高度调节量 120mm工作台尺寸（左右） 970mm工作台尺寸（前后） 650mm弯曲选取250KN压力机公称压力 250kN发生公称压力时滑块离下死点距离 6mm滑块行程 70mm标准行程次数 100/min最大封闭高度 360mm封闭高度调节量 70mm工作台尺寸（左右） 560mm工作台尺寸（前后） 360mm冲孔选取400KN压力机公称压力 400kN发生公称压力时滑块离下死点距离 7mm滑块行程 90mm标准行程次数 80/min最大封闭高度 400mm封闭高度调节量 80mm工作台尺寸（左右） 630mm工作台尺寸（前后） 420mm第3章 模具设计3.1 模具类型的选择3.1.1、冲模零件的分类尽管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，可以分成两类：（1）、工艺零件这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用，包括：工作零件、定位零件、卸料和压料零件。（2）、结构零件这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用，包括：导向零件、支撑零件、紧固零件和其他零件。冲模零件的详细分类见下表。表2 冲模零件分类工艺零件结构零件工作零件定位零件卸料和压料零件导向零件支撑零件紧固零件其他零件凸模凹模凸凹模挡料销始用挡料装置导正销定位销、定位板导料销、导料板侧刃、侧刃挡块承料板卸料装置压料装置顶件装置推件装置废料切刀导柱导套导板导筒上、下模座模柄凸凹模固定板垫板限位支撑装置螺钉销钉键弹性件传动零件3.2 冲裁间隙的选用3.2.1、 冲裁间隙的概念1、冲裁间隙指凸模刃口与凹模刃口之间的间隙。Z冲裁间隙凹模刃口尺寸凸模刃口尺寸Z正常：上下微裂纹重合。2、有单边间隙与双边间隙之分。3.2.2、冲裁间隙对冲压的影响1、对断面质量的影响 表3间隙对断面质量的影响正常上下裂纹重合，光亮带大，塌角、毛刺、锥度小，表面平整。过大上下裂纹不重合，撕裂拉断，断面粗、光亮带小、塌角、刺锥度大。过小上下裂纹不重合，发生二次剪切，形成第二光亮带，毛刺大。不均间隙小的一边出现小质量断面特征，间隙大的一边出现大间隙断面质量特征。2、间隙对尺寸精度的影响由于弹性变形的存在，冲裁结束后出现弹性恢复，使尺寸与凸凹模刃口尺寸产生尺寸偏差，而弹性变形大小与冲裁间隙有直接的关系。表4间隙变化冲 孔落 料间隙增大金属受向内拉程度增大弹性回复使工件尺寸增大（孔尺寸）金属的拉伸度增大，弹性回复工件尺寸减小（下工件尺寸）。间隙变小金属受压程度增大，孔尺寸减小金属受内压程度增大，工件尺寸增大。3、间隙对冲裁力的影响冲裁间隙对冲裁力的影响规律是间隙越小,变形区内压应力成分越大,拉应力成分越小,材料变形抗力增加,冲裁力就越大。反之,间隙越大,变形区内拉应力成分就越大,变形抗力降低,冲裁力就小。间隙达材料厚的5%-20%时，冲裁力下降不明显。当单边间隙Z增大到材料厚度的15%-20%时，卸料力为0。4、间隙对模具寿命的影响由于工件与凸、凹模侧壁之间有磨擦的存在，间隙小，磨擦大，模具寿命短。冲裁过程中,凸模与被冲孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦,而且间隙越小,摩擦越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利,而较大的间隙可使凸模与凹模的侧面与材料间的摩擦减小,并能减缓间隙不均匀的影响,从而提高模具的寿命。5、合理间隙值的确定间隙的选取要使冲裁达到较好的断面质量、较高的尺寸精度，较小的冲裁力，较高的模具寿命。合理间隙指一个范围值，最大合理间隙，最小合理间隙。间隙的确定是综合考虑上述各个因素的影响,选择一个适当的间隙范围作为合理间隙。其上限为最大合理间隙,下限为最小合理间隙即合理间隙指的是一个范围值。在具体设计模具时,根据工件和生产上的具体要求可按下列原则进行选取：（1）、当工件的断面质量没有严格要求时,为了提高模具寿命和减小冲裁力,可以选择较大间隙值。（2）、当工件断面质量及制造公差要求较高时应选择较小间隙值。（3）、计算冲裁模刃口尺寸时,考虑到模具在使用过程中的磨损会使刃口间隙增大,应当按Zmin值来计算。确定合理间隙的方法：计算法、经验法、查表法.6、综合上述可知在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑下述原则：（1）、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围较大的尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格零件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。（3）、确定冲裁刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果刃口精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或是使模具的寿命降低。若零件没有标注公差，则对于非圆形件可按IT14级精度来处理，冲模则可以按IT11级精度制造；对于圆形件，一般可按IT6IT7来制造模具。3.3 模具结构形式的确定在设计模具时，为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足三个原则：精确定位；防止拔出；防止转动。3.3.1、确定凹模与凸模的尺寸1、落料落料，一般应以凹模为基准，然后配做凸模。但落料凹模磨损后，由于其刃口形状复杂程度不同，刃口尺寸的实际变化也不一定都是增大，即凹模刃口磨损后尺寸有增大、减小、不变三种情况。制件图如图（3.3.1）所示： 图（3.3.1）该零件的落料凹模磨损后尺寸增大的有342、105、40、25、75、39减小的有46；不变的有45。表5 非圆形落料凹模尺寸计算结果凹模磨损后尺寸变化制件尺寸凹模计算公式演 算凹模尺寸/mm增大342=（a-X）=(342-0.51.4)341.340=(40-0.50.62)39.7105=(105-0.50.87)104.625=(25-0.50.52)24.775=(75-0.50.74)74.639=(39-0.50.62)38.6减小46=（b+X）=（46+0.50.62）46.3不变450.31=c=45450.078凸模的尺寸按上表中的凹模尺寸配作，保证双面间隙。凹模外形尺寸，一般按经验方法确定：该零件厚2.5mm，最大孔口尺寸为b=342mm，由模具实用技术设计综合手册表1-1-40可查得：凹模厚度：H=35mm 凹模壁厚：c=52mm则 凹模板板长：L=b+2c=446mm凹模板板宽：B=s+2c=209.48mm(零件宽s=105.48mm) 取凹模板宽B=210mm故确定凹模板外形为：44621035mm凸模长度一般是根据模具结构的需要而确定的，同时还要考虑修磨量。凸模的实际长度一般通过计算后靠用标准长度确定的：L=+Y式中 凸模固定板厚度（mm），一般取=（0.60.8），为凹模厚度； 固定卸料板厚度（mm），对中小型冲模，常用厚度为=620mm； 导料板厚度（mm），常用厚度4mm； Y增长量，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板之间安全距离等，一般取Y=1520mm。则有凸模长：L=28+20+10+15=73mm2、弯曲弯曲变形是将板料（包括棒料、丝料和管材）或经冲裁后的坯料在弯距的作用下沿弯曲线成一定角度和形状的成型方法。弯曲是冲压基本工序之一，而且是冲压成形加工中应用很广泛的一种工艺方法。弯曲变形时应注意以下几点：、毛坯放置在模具上应有准确的位置；、在弯曲过程中，应防止滑动或偏移；、消除回弹；、防止弯曲过程中制件材料局部出现明显的变薄与划伤；、弯曲不对称的弯曲件时会产生较大的侧向分力；、毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出制件要方便。(1)、凸、凹模间隙的确定 该零件弯曲所用的模具为L形弯曲模。在弯曲L形件时，凸、凹模之间的间隙是以调整对模深度来控制的，不需要计算间隙。(2)、凸、凹模圆角半径、模圆角半径：若弯曲件的内侧弯曲半径为r，则取凸模的工作圆角半径r，但不能小于弯曲件材料允许的最小弯曲半径，则取=2mm、模圆角半径：凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面，值通常按材料厚度t来选取。当t=24mm时，取=（23）t，则取=6mm。、模的工作深度：凹模的工作深度要适当，过小，毛坯两边自由部分太长，弯曲件回弹大，也不平整，质量不好；过大，凹模的厚度要增大，消耗钢材多，冲压时压力机的行程要大。只有当制件的平直度要求较高，压力机的行程也足够时，也能采用比较大的凹模深度，弯曲时制件全部被压入凹模中。则查表可得=55mm.、凹模宽度尺寸计算与制造公差： 弯曲工件图如图（3.3.2）工件图（3.3.2） 由工件的精度等级为IT14，可得L=30mm。凹模尺寸为=（L-0.75）=(30-0.750.62)=29.5mm凸模尺寸(=- Z)按凹模尺寸配制，可以不注公差，保证单边间隙为Z值, 其中Z=2.75，则有=26.75mm凸模的固定板厚30mm，凸模进入凹模=55mm，凸模的长H=100mm3、冲孔工件图如（3.3.3）所示图（3.3.3）(1)、对于d=11mm的孔按未注公差IT14级 , 则为mm由材料为A3，料厚2.5mm，查模具实用技术设计综合手册表1-1-26得： =0.36mm=0.5mm-=0.5-0.36=0.14凸、凹模偏差查模具实用技术设计综合手册表1-1-32得： =-0.020 =+0.020 +=0.04-由模具实用技术设计综合手册表1-1-34查得：x=0.5冲孔凸模的尺寸：=(d+x)=(11+0.50.43)=11.2mm冲孔凹模的尺寸：=(d+x+)=（11+0.50.43+0.36）=11.6 mm(2)、对于d=28mm的孔按未注公差IT14级 , 则为mm，同上，凸、凹模偏差查模具实用技术设计综合手册表1-1-32得： =-0.020 =+0.025 +=0.045-由模具实用技术设计综合手册表1-1-34查得：x=0.5冲孔凸模的尺寸：=(d+x)=(28+0.50.52)=28.3mm冲孔凹模的尺寸：=(d+x+)=（28+0.50.52+0.36）=28.6mm(3)、对于R=5.5mm、宽S=3mm、长L=11mm的孔为非圆形，可采用配合加工法，一般应以凸模为基准，然后以此为基准配做凹模，使凸、凹模之间保持一定的间隙。此时，对先加工的凸模，在图纸上通常都要求标明基本尺寸及制造公差，制造公差一般取制件公差值的25%；而与这个凸模配加工的凹模，在图纸上只标注基本尺寸，不标注公差，但在技术要求栏内需要注明按凸模标准件调配成双面间隙的凹模。冲孔凸模磨损后三个尺寸都减小了，按未注公差IT14级，则为R=5.5mm、S=3mm、L=11mm，由模具实用技术设计综合手册表1-1-34查得： x=0.75冲孔凸模的尺寸：R=（R+x）=(5.5+0.750.3) =5.7mm S=（S+x）=(3+0.750.25) =3.2mm L=（L+x）=(11+0.750.43) =11.3mm冲孔凹模的尺寸按凸模尺寸配作，保证双面间隙，则有： R=R+=6mm S=S+=3.5mm L=L+=11.7mm(4)、对于R=14mm、宽S=28mm、长L=30mm的孔也为非圆形，则冲孔的凸、凹模的确定同上一个孔的一样，先确定凸模尺寸，凹模按凸模尺寸配作，保证双面间隙。冲孔凸模磨损后三个尺寸都减小，按未注公差IT14级，则为R=14mm、S=28mm、L=30mm，由模具实用技术设计综合手册表1-1-34查得：R=14mm的磨损系数x=0.75； S=28mm和L=30mm的磨损系数x=0.5冲孔凸模的尺寸：R=（R+x）=(14+0.750.43) =14.3mm S=（S+x）=(28+0.50.52) =28.3mm L=（L+x）=(30+0.50.52) =30.3mm冲孔凹模的尺寸按凸模尺寸配作，保证双面间隙，则有： R=R+=14.6mm S=S+=28.7mm L=L+=30.7mm冲孔凹模板的厚度35mm，凸模长：L=28+20+10+15=73mm 这四个孔可以同时冲出，凹模图如图（3.3.4）中间4个孔为凹模孔图（3.3.4）3.3.2、定位装置的确定冲裁加工时，条料或坯料在冲模内应处于正确的位置，称为定位。1、横向定位装置条料的横向定位也称为导料，主要作用是保证条料的横向搭边值。在落料时，条料的横向定位使用导料板，因此落料模为无承料板的模具，导料板的长度就等于凹模板的长度。凹模型孔横向尺寸沿对称轴线均匀分布，两块导料板的宽度是相同的。其宽度b=0.5(B-)，式中：B凹模板宽度； 条料板宽度； 双面导料间隙。则b=51.4mm。2、纵向定位装置条料纵向定位也称为挡料。在落料模中，挡料的主要作用是保证纵向搭边值。在落料模中选用的是固定挡料销，固定挡料销装在凹模型孔出料一侧，利用落料以后的废料孔进行挡料，控制送料距离。挡料销的高出凹你的高度h约大于工件的厚度t（2.5mm），则可取h=3mm。3.3.2、卸料装置的确定在此次设计中均采用弹压卸料装置，由弹压卸料板、卸料螺钉与弹性元件组成。在有导料板的模具中，冲裁时，弹压卸料板应压紧板料，而不应撞击导料板。因此，弹压卸料板要制成台阶形，台阶宽度应小于导料板间距。对于有弹压卸料板有精确导向，可取=-（0.20.4）。台阶高度取=h-t+(0.51)，式中的h为导料板厚度，t为板料厚度，所加尺寸为安全距离。则有=345.6mm，=10.5mm。为确保卸料可靠，装配模具时，弹压卸料板的压料面应超出凸模端面0.20.5,其型孔与凸模取H7/h6或H8/h7配合。弹性元件是橡胶块，为了使橡胶块不因多次反复压缩而损害其弹性，可按下式限定其极限压缩量：=H式中 H橡胶块自由状态下的高度（mm）； 橡胶块极限压缩率（%）。为了使橡胶块具有一定的预压力，供卸料或压料之用，必须使其在非工作行程就具有一定的预压缩量： =H式中 橡胶块预压缩率（%）。上两式相减得橡胶块高度H的计算公式： H=式中 橡胶块工作压缩量（mm）。对于卸料橡胶块，即为弹压卸料板的工作行程，一般取=t+1，t为板料厚度2.5mm。则有橡胶块自由状态下的高度H=12mm，橡胶截面面积300N。第4章 模具的装配4.1、技术要求本技术要求在实施过程中可根据实际情况做适当调整：1 类冲压模具的装配均应符合装配图及其技术要求。2 准模架，非标准模架的装配技术要求要符合冲模模架技术条件（GB.T2854-90）和冲模模架精度检查标准。3 所有的顶杆推杆螺钉，凡在同一组内的应该等长，其相对误差不得大于0.05mm。4 模具上下模座，除图样上有标注外，一律应以模座的坐标中心，其允许5 偏差对于有导向模架的不大于1mm。6 模具装配后刃口应优质锐利，其冲裁间隙应在最小合理间隙并保持四周均匀。7 下模座的漏斗孔除图样标明外，其孔形应与凹模孔相似，其孔尺寸按凹模底座尺寸每边放大2mm。8 所有圆柱销在压入时必须正常，不得有用重锤重击或咬坏销孔的现象。9 装配后的模具外观应整齐。4.2、装配的顺序和要点冲模装配是冲模制造的关键工序。其装配质量的好坏，将直接影响冲件质量，冲模的技术状态和使用寿命。模具装配完毕，必须满足规定的装配精度。装配顺序如下：1. 装配时选凹模为标准，先将凹模，下垫板固定于下模座，其中心位置应符合图样要求，由钳工划线对正。2. 将凸模，凸模固定板及垫板的组合件固定于上模座。3. 按要求装配导柱，并检查。4. 将上下模合拢，调整间隙，保证间隙均匀，并拧紧螺钉。5. 加工销孔及装配其他零件。6. 按冲模技术条件进行总装配检查。7. 检验。8. 试模。 4.3、选用标准模架4.3.1、落料模选中间滑动导柱模架，在按其标准选择具体结构尺寸如表7表7LB闭合高度上模座下模座导柱导套470230MinMax4702305547023065502405015053230300552405515053模具闭合高度一般为： 式中： H冲模的闭合高度(mm)；下模板的厚度(mm)；上模板的厚度(mm)；凹模的厚度(mm)；凸模的厚度(mm)；垫板的厚度(mm)； 凸模刃口进入凹模刃口的深度(mm)；对于普通冲裁模取=1，对于精密冲裁模取=0。设计时，必须必须使冲模的闭合高度与压力机的闭合高度相适应，通常应满足关系式：（-5）H（+10）式中：压力机的最大闭合高度； 压力机的最小闭合高度； H冲模的闭合高度。模具的闭合高度：H=55+65+35+70+20-1=244mm查开式压力机技术参数可知，1250KN压力机技术参数可知，设计中的模具闭合高度H=244mm符合要求。4.3.2、弯曲模选中间滑动导柱模架，在按其标准选择具体结构尺寸如表8表8LB闭合高度上模座下模座导柱导套400230MinMax40023055400230654
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