底座冲压工艺分析及模具设计

1、底座冲压工艺分析及模具设计任务书1.课题意义及目标(1)通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的流程, 熟练掌握使用各类工具书籍.(2)通过毕业设计使学生初步达到工程师所具备的基本素质。2 .主要任务(1)完成冲压件的工艺性分析(工艺分析、工艺方案确定、工艺计算)(2)进行冲压模具的结构设计和计算(主要零部件的结构设计、模具结构设计及模具工作部分尺寸计算等)(3)制定模具典型零件加工的工艺规程(4)完成模具总装配图及模具主要零件图的绘制(5)编写模具毕业设计论文3 .主要参考资料(1 ) 丁松聚.冷冲模设计M.北京：机械工业出版社，2013.(2 ) 李天佑.冷冲模图册M

2、.北京：机械工业出版社，1998.(3 ) 王孝培.冲压设计资料M.北京：机械工业出版社，2004.(4 ) 王芳.冷冲模设计指导M.北京：机械工业出版社，2005.(5 )陈锡栋.周小玉 实用模具技术手册M.北京：机械工业出版社，1997.4 .进度安排设计(论文)各阶段名称起止日期1开题报告2014.12.1 2014.12.302工艺分析及计算2015.3.1 2015.4.153模具结构设计及计算2015.4.15 2015.5.154绘制图纸及编写设计说明书2015.5.15 2015.6.105毕业答辩2015年6月中下旬5 .工件图(1)工件名称：底座(2)市场批量：大批量(3)

3、材料：Q235钢(4)料厚：0.8mm(5)零件图如下：审核人:2015年12月15日底座冲压工艺分析及模具设计摘要：本次设计为底座冲压工艺分析及模具设计，通过分析零件的加工需要冲 孔、落料、弯曲。考虑到零件较薄，批量较大，选用复合模加弯曲模的工艺方案。 利用我们所学的知识，达到学以致用。首先，对底座做全面的研究。内容有：结构分析、零件精度、工序安排。合理的排样，可降低成本，选用合适的方案。工艺的分析计算内容包括合理的方 案和工序安排，根据零件计算冲压力，选择合适的压力机。模具刃口的选择和计 算，选择合适的凸凹模间隙可以提高模具寿命，刃口的精度保证了，则零件精度保证。根据结构的设计和工作过程分

4、析选用合适的标准件，完成装配图。最后进行校核模具高度和压力机校核，以满足实际生产需求。关键词：底座；冲压工艺；冲孔；落料；弯曲Stamping process analysis and mould design of substructureAbstract : This design is for stamping process analysis and mould design of substructure. Based on component analysis, it can be found that components molding involves three proce

5、sses: punching, blanking, and bending. This requires a design of the compound die and bending die to realize component production, considering the parts thinner, the batch is bigger. The mould design should be easy to understand according to our knowledge so we can have a systematic grasp of what we

6、 have leaned and put them into application.First, it conducted an overall study of the base. The study contains structure analysis, available accuracy and reasonability of process arrangement. A proper layout can lower the cost and choose a suitable solution. The process analysis and calculation inc

7、lude selecting a reasonable solution and process arrangement, in order to determine corresponding punching machine based on the pressure the mould needs calculated from the component. A proper gap between the punch die can improve mould durability according to the selection and calculation of mould

8、edge, guaranteeing the parts precision. According to the structure design and working process to choose the right standard parts and complete the assembly drawing. The final step is to calibrate mould height for a standard mould carrier, followed by calibration of punchingIImachine to meet requireme

9、nts for actual production.Keywords: Substructure; Punching process; Punching; Blanking; Bendingii目录1 前言 .11.1 冲压加工概述 1.1.2 冲压技术的发展 1.1.2.1 冲压工艺理论的进展2.1.2.2 冲压生产自动化方面2.1.2.3 模具技术方面2.2 零件的工艺性分析 3.2.1 零件的精度等级 3.2.2 零件结构 4.2.3 材料及厚度 4.3 确定工艺方案 5.3.1 工艺方案的确定原则 5.3.2 工序性质 5.3.3 工艺方案的确定及模具的选择 5.4 毛坯尺寸的确定及相

10、关计算 6.4.1 毛坯尺寸及相对弯曲半径的计算 6.4.2 排样及相关计算 6.4.2.1 搭边值的确定 7.4.2.2 送料步距和条料宽度的确定 7.4.2.3 材料利用率的计算 8.4.3 冲压力的计算和压力机的选定 8.4.3.1 冲压力的计算 8.4.3.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 9.4.4 压力中心的确定 9.4.5 初选压力机1.0.5 复合模模具刃口计算、结构设计和标准件的选用1. 15.1 冲孔凸模和凹模尺寸的计算1.15.2 落料凸凹模尺寸的计算1.25.3 落料凹模的设计及技术要求1.35.3.1 凹模的设计1.3.5.3.2 凹模的技术要求1.4.5.3.3 凹

11、模的垫板1.4.5.4 冲孔凸模的设计1.5.5.5 凸凹模的设计1.8.5.6 定位零件2.0.5.6.1 送料放向的控制2.0.5.6.2 送料步距的控制2.1.5.7 结构零件与装配2.1.5.7.1 卸料装置2.1.5.7.2 推件装置2.3.5.7.3 模架 2.4.5.7.4 模柄的选择2.5.5.7.5 其他标准件的说明2.6.5.7.6 复合模装配图2.6.6 弯曲工艺分析及计算2.8.6.1 工艺分析及工艺方案2.86.2 弯曲模主要设计计算2.86.2.1 毛坯展开计算2.8.6.2.2 回弹值的确定2.8.6.2.3 最小弯曲半径的确定2.86.2.4 弯曲力的计算2.9

12、.6.2.5 弯曲时的顶件力和卸料力2.96.3 压力机的确定3.0.7 弯曲模的计算3.1.7.1 凸凹模圆角半径与凹模的深度3.17.1.1 凸模圆角半径r 凸 3.1.7.1.2 凹模圆角半径r凹.317.2 凸凹模的间隙3.2.7.3 弯曲凹模和凹宽度尺寸的计算3.28 弯曲模具的结构设计3.4.8.1 第一部弯曲凹模的设计3.48.2 弯曲凸模的设计3.6.8.3 凸凹模的设计3.7.8.4 零部件的设计及标准件的选用3.88.4.1 定位零件3.8.8.4.2 卸料和推件装置3.9.8.5 模架 4.0.8.6 其他标准件的说明4.1.8.7 弯曲模装配图4.1.9 总结 4.3.

13、参考文献4.5.致 谢 4.5.VI1 前言1.1冲压加工概述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 1。冷冲模又称为板料加 工，是塑性加工的方法之一，在机械制造和金属加工领域有广泛的应用。在冷冲压加工中，冷冲模就是冲压加工所用的工艺设备。 一般来说理论高于 实际，我们从现实出发，设计零部件来达到我们自己的要求， 但是有些零件我们 可进行电脑模拟，但是无法完成生产，说到本次设计我们可以设计先进的零件， 但是没有与之相应的工艺来加工， 我们的设计就是徒劳的，没有意义的，是我发 实现的。在进行冲压加工时，首先是压力机将充

14、压力传递给模具， 模具通过相应 的动作将力作用于毛坯或半成品的不同形状、大小的轮廓，使其产生相应的变形。 模具的工作部分扮演着重要的角色，它不但与毛坯相互作用使毛坯产生塑性变 形，而且能利用模具的工作部分对毛坯的作用， 实现对其产生塑性变形进行控制， 达到冲压成型的目的。冷冲压工艺加工零件的特点：1）耗、高效、低成本2） “一模一样”、质量稳定、高一致性3）可加工薄壁、复杂零件4）易于实现机械化和自动化5）板料有良好的冲压成型性能，但是模具成本高，且有磨损冷冲压工序的分类，通常将冷冲压分为五个基本的工序：1、冲裁2、弯曲3、拉伸4、成型5、立体压制山。每一种工序又有多种加工方法，以满足各种冲

15、压加工的要求。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 大类川。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，形成所需要的形状及尺寸的制品。1.2冲压技术的发展在过去的几十年中，冲压生产发展迅猛，尤其在相关学科和技术成果的相互融合下，进一步促进冲压技术的发展，在以下几个方面取得了成果。1.2.1 冲压工艺理论的进展传统塑性力学分析方法在适当简化应力与应变分析基础上，可概略地完成冲压工艺设计所必须的工艺计算，但不够准确。随着有限元理论的发展，可以对某个

16、具体的冲压成形过程中毛坯的应力与应变进行分析与计算，得到相应的力学与变形有关的工艺参数4，将成为冲压分析的重要手段1.2.2 冲压生产自动化方面冲压自动化不仅可以很大程度的提高劳动生产率，减少冲压加工设备的数量，减少劳动力的人数，改善工人的劳动条件，降低危险指数，还能降低成本，获得更大的效益，而且能够有效地保证冲压生产过程中的人身安全，促进工业的发展和社会的进步，从根本上改变冲压生产面貌4。与早期的冲压生产自动化相比， 现代冲压生产自动化形式更多、针对范围更广，无论是小型零件的大批量生产还是大批量生产中型冲压件以及大型零件的大批量生产都有相应的合理的自动化模式。随着社会的发展，理论和技术的进步

17、，冲压生产自动化必定不断深入发展，并且已成为冲压生产的一种发展趋势。1.2.3 模具技术方面冲压加工离不开模具，模具技术对冲压技术水平有很大影响。模具技术包括模具设计、模具制造和模具材料与热处理三个方面4。模具设计与制造方面，已成功地应用了电子计算机技术、CAD/CAM 方法，使模具技术有很大提高。模具对材料的要求较高，目前为止我们已经有了相当成熟优质冲模合金钢和硬质合金，此外人们还正在不断的研究，努力突破已有的材料，来达到更好的性能，例如陶瓷已能成功进行硬质薄合金板材的冲裁。2零件的工艺性分析零件图如图2-1所示70 8O,40.I-1材料：Q235L图2-1零件的工艺性是指冲压件对冲压工艺

18、的适应性1。是评价零件设计优劣的重 要指标。零件的结构与零件的生产加工密切相关， 是零件设计，安排生产工序的 重要依据。零件的工艺性直接影响零件的形状、尺寸、生产效率。因此对零件进 行工艺分析是十分必要的。2.1 零件的精度等级零件未标注精度，按IT14设计，一般的冲压加工就能满足，在零件的设计 和加工的过程中均按IT14级，所加工的零件能够满足要求。2.2 零件结构该零件对于落料形状简单，可实现少无废料排样，节省材料。对于椭圆孔 可以直接冲孔完成。查9表2-6有材料最小弯曲半径为1.0t即1x1=1mm弯曲 圆角半径都较最小弯曲半径大，不易产生裂纹，可一次弯曲成形。零件为对称弯 曲，使弯曲时

19、受力平衡，毛坯不易产生滑动。故该零件有良好的冲压工艺性。2.3 材料及厚度工件的材料为Q23硼，材料的厚度为0.8mm,查【1】表2-3屈服点 心二235, 伸长率 3=22%,抗剪强度 p =304-373,(rb=432-461。Q235钢的塑性、韧性、抗剪和抗切性能好，既能够冷加工也能热加工，正 火和冷加工后的切削加工性能较好，流线也较为均匀，能够很好的完成零件的加 工，焊接性能优良，回火后回火脆性小，但是Q235钢的淬透性和淬硬性均较差， 淬火的作用不大。因此Q235钢用来制造受力不大、韧性高的零件且要在受力后 变形较小的零件，如汽车车身、贮器等。Q235在低受力的范围内有很好的性能，

20、 能完成要求不高的零件的加工，根据以上分析知Q235有很好的冲压工艺性能，能很好的完成冲孔、落料和弯曲，完成零件的加工183确定工艺方案3.1 工艺方案的确定原则确定工艺方案的原则为：1.保证冲裁件的质量，2.经济型原则，3.安全性 原则"I确定工序数量的基本方法：首先要保证索要生产零件的质量； 其次要保 证零件易于加工，用最简单、最直接的工序来加工零件，保证加工的效率；最后 要考虑经济因素，减少不必要的工序或者合并工序， 以降低加工的成本，获得更 大的效益。3.2 工序性质有零件图可知，该零件的加工涉及到落料、弯曲和冲孔工序。3.3 工艺方案的确定及模具的选择方案一：先落料，再冲孔

21、，最后弯曲。采用三套单工序模，分别完成三道工 序。方案二：冲孔落料一起完成，最后弯曲。采用的是一套冲孔落料复合模具和 一套弯曲模具，来完成三道工序。方案三：冲孔落料弯曲一起完成。采用的一套级进模，在不同的工位来完成 不同的工序。采用方案一时，模具的结构比较简单，寿命较长，但是工序较为分散，生 产率低，操作不安全，需要模具压力机和操作的人员比较多，劳动量大，占用的 设备比较多。采用方案二需要两套模具，工序比较集中，占用的设备和人员比较 少，生产效率高，易于批量生产，易清理废料，操作方便。采用方案三时只需要 一套模具，生产效率高，但是模具比较复杂，送进操作不方便，模具不易修复。 考虑零件形状尺寸精

22、度、模具成本、生产批量等多方面因素，决定将冲孔落料工 序组合在一起，即选择以上方案二。选用方案二来，即一套复合模具和一套弯曲 模具来加工零件。4毛坯尺寸的确定及相关计算4.1 毛坯尺寸及相对弯曲半径的计算相对弯曲半径R/t= =2.25,查文献平【2】表3-2得中性层系数x=0.4625 0.8由零件分析知，该零件属于四直角弯曲件，又由于这类零件变薄不严重，断面畸变较少，可按中性层展开长度等于毛坯长度的方法来计算，图4-1毛坯的总长度为 L=L 1+L2+L3+L4+L5+3 X(n+r2+r3+r4)+ (x1+x2+x3+x4)t有零件图可知 L1=12.2 L2=5.2 L3= 36 L

23、4=5.2 L5=12.2r1=r2=r3=r4=2x1 =x2=x3=x4=0.4625 7T7T 零件的总长度为 L=12.2+5.2+36+5.2+12.2+ - X(2+2+2+2)+ - ><0.46250.4625+0.4526+0.4625)0.8=85.6826由计算得知，加工底座需要长度为85.6826mm ,宽度为20mm的毛坯，并 经过弯曲工序来加工成所需要的零件。4.2 排样及相关计算冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样。排样合理就能用同样的 材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料的费用一般占冲裁成本的60%以上。因此材料的经济利用是

24、一个重要的问题， 特别是对贵重的有色 金属。排样的合理性很重要，不合理的排样不仅将导致坯料的浪费，材料的利用率低，加大生产的成本，而且影响冲裁件的质量，如在生产的过程不平行金属流 线，将导致材料的性能下降，零件达不到所需的要求。模具结构，送料方向以及 模具的寿命，零件的生产效率、生产的安全性等和排样也密切相关。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。4.2.1 搭边值的确定有零件图可知该零件尺寸不大，且外形比较简单，所以采用有废料直排的排 样方式，查 表3-10得，材料为Q2355材料的厚度t=0.8,矩形的边长L>50, 查的 a=2,a 1=1.5。4.

25、2.2 送料步距和条料宽度的确定条料在模具上每次送进的条料长度称为送料步距（简称步距或进距）。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。工艺方案中确定的方案为复合模， 在一个送料步距内生产一个零件。送料步距h按【2】公式h=D+a1式中：D平行于送料方向的冲裁件宽度（mm；a 1一冲裁件之间的搭边值（mrm计算。即送料步距h=20+1.5=21.5条料宽度B按【2】的公式b=（D+2a+A ）°-a式中：D一冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸（mrm;a 一冲裁件与条料侧边之间的搭边（mrm; A一板料剪裁时的下偏差（mmi计算。查【2】表2-13得A =0.5由上面的计算得知 D=

26、85.6836mm,a=2mm即条料宽度 b0-0.5 =（85.6836+2 >2+0.5） °-。.5 =90.18360-0.5排样图如下图所示图4-2排样图4.2.3 材料利用率的计算一个进料布步距材料的利用率，公式按【n1F2】“尸X100%LB式中：F为冲裁件的面积（mnni为一个进料步距冲件数b为条料宽度（mm）h为送料进距（mm）_1x20x85.6836i= i=21.5x90.1836X100%=88.38%4.3 冲压力的计算和压力机的选定4.3.1 冲压力的计算平刃口模具的冲裁时，按文献【11的公式F=Ltp进行计算 式中：F一冲裁力（N）t一材料的厚度

27、（mmL一冲裁件的周长（mrmp一材料的剪切强度(Mpa刃口钝化、间隙不均匀等实际因素的考虑，以及所选材料力学性能的不均匀、 材料的厚度不一致波动等因素，必须考虑一个安全系数，来保证加工的顺利进行， 因此应按下式计算 F冲=1.3F=1.3Lt p=Lt crb,其中1.3为安全系数。查文献【1】 表2-3得Q23屋冈(T b的取值范围为432-461Mpa,取6b=450Mpa即 F 冲=0.8 X 2 (20+86.6836) X 450=76092.192N76KN4.3.2 卸料力、推件力和顶件力的计算按文献【1】的公式进行318、319、320,卸料力、推件力和顶件力 的计算制J料力

28、F卸=K卸F冲(N)推件力F推=nK推F冲(N)顶件力F顶二K顶F冲(N)查表 2-8 得 K卸=0.04、K推=0.0055、K顶=0.06,即 F 卸=0.04 X 76=3.04KNF 推=1X0.0055 义 76=0.418KNF 顶=0.06 X 76=4.56KN考虑到零件比较薄，会选用弹性卸料方式和上出料方式的冲裁模，此时需要的总的压力为F总=F冲+ F卸+ F顶即总的压力 F 总=76KN+3.04KN+4.56KN=83.7KN4.4 压力中心的确定模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点 I冲模的压力中心应尽可能与模 柄轴线以及压力机的滑块中心线重合， 以使模具能够平稳的运动

29、，减小零件因承 受偏心载荷的磨损，从而提高模具的寿命。由于工件是长方形，两边的小孔对称分布，圆心也在长方形短边的中线上， 故该工件压力中心为坯料中心。如图所示，压力中心就在带孔长方形的中心处。 即 X=0, Y=0o 6图4-34.5 初选压力机在冷冲模设计中，一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于成形工艺力 和辅助工艺力总和，以保证零件的顺利加工，从满足冲压力的要求来看，暂选公 称压力为100KN的压力机，其压力机的主要参数：公称压力：100KN滑块行程：60mm最大闭合高度：180mm闭合高度调节量：50mm工作台尺寸：360x 240mm工作台孔尺寸： 130mm模柄孔尺寸（直径X滑高

30、）30 x 50mm工作台厚度：50 mm5复合模模具刃口计算、结构设计和标准件的选用5.1 冲孔凸模和凹模尺寸的计算(1)冲裁间隙分析冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差。即Z二D凹一D凸，凸模、凹模间隙对冲裁工艺力、冲裁件质量以及模具寿命都有很大的影响。 故设 计模具时间隙的选择一定要合理。 在冲裁过程中，由于材料的弯曲变形，使的凸 模和凹模端面与板料的接触宽度仅限制在刃口附近，垂直的压力主要集中在刃口部分1。因此设计与制造新模具时要采用最小合理间隙 Zmin。(2)确定合理间隙。依据经验是确定合理间隙的一个重要的方法法，但是经验的积累时间较长， 考虑设计的时间，经验确定的方法

31、不合适。理论计算是确定合理间隙的一个很好 的方法，但是计算过程复杂，经常很长时间的发展，前人已经总结了一些合理的 数据，在这里我们选择查表的方法来确定数据。 对于要求较高的零件我们会选择 小些的合理间隙，以保证零件的精度要求。对于零件的精度要求不高的零件， 可 以适当选用较大的合理间隙。因此要选用合理的冲裁间隙。图5-1冲孔凸模俯视图查阅参考文献查【2】的表2-4材料厚度为0.8mm的Q2351冈的双面间隙Zmin=0.06=2Cmin,Zmax=0.10=2Cmax查【2】表2-5得凸凹模的制造公差凸=-0.020 ,凹=+0.020。为了保证新冲模的间隙小于最大的合理间隙(2 Cmax),

32、凸模和凹模制造公、，一一 一.一 一_12】差必须保证|凸| 十 |凹| W 2Gax -2C min 。2Cmax -2Cmin=0.10-0.06=0.04|凸| 十 |凹 |=0.04满足|凸| 十 |凹| =2Cmax-2Cmin,能满足分别法的要求，故采用分别法制造 模具刃口。零件图未标注公差，按IT14级，查文献【3】A=0.3,查【2】磨损系数为 0.75。刃口尺寸的计算按【2】式2-5直径方向：d凸=(d+xA)0凸d 凹=(d+x +2Cnin)0伸长方向：d凸伸长=d凸+#长量d凹伸长=d凹+伸长量式中d一为凸模的直径x一为磨损系数一零件的公差d凸一凸模的直径d凹一凹模的直

33、径d凸伸长一伸长方向凸模的直径d凹伸长一一 伸长方向凹模的直径凸一凸模的制造公差一凹模的制造公差直径方向：d 凸=(d+xz)0 凸=(5+0.75 0.3)-0.020 = 5.23-0.020d 凹=(d+x A+2Cnin) + 凹 0 =(5+0.75 0.3+0.06)+o02 =5.29+产伸长方向： d凸伸长二 d 凸+4=9.230.02。d 凹伸长=d 凹+4=9.29+0.025.2 落料凸凹模尺寸的计算对冲裁件外形为落料，其基准为凹模，采用配合加工的方法进行加工。冲裁件为长方形，凹模磨损时尺寸会变大，因此属于 A类尺寸，对外形尺寸20和 85.68,查【3】知其极Bg偏差

34、为0.52和0.87,查【2】对应的磨损系数为x=0.5 刃口尺寸的计算，按【2】公式A凹模=(A-XA)小对于宽为20的尺寸，按【2】公式A凹模=(20-0.5 0.52) +0.03 =19.74+03对于宽为85.68的尺寸，按【2】公式A凹模=(85.68-0.5 (X87) +°2 =85.25+)22凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 2Cmin-2Cmax ,即0.060.105.3 落料凹模的设计及技术要求5.3.1 凹模的设计落料件为长方形，由此可知，凹模的外形选择为长方形，查【1】可知凹模厚度H=kb凹模壁厚C= (1.5-2 ) H式中b一冲裁件的最大外形尺

35、寸K 一板料厚度的影响系数，查【11表4-3得K值为0.22即对应的凹模厚度H=0.22X85.68=18.85mm,取H=19mm对应的凹模壁厚 C=1.6X 19=30mm图5-2凹模的形式如上图所示凹模的周界 L=85.68+30 X 2=145.68B=20+30X 2=80即凹模的周界为LX B为145.68 X80。表5-1落料凹模加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的矩形毛坯，其尺寸为150mm x 85mm x 24mm。3退火4粗铳铳上下表面以及四周面至尺寸145.68mm x 80mm x 20mm ,并且保证上卜表面与侧

36、面保持垂直。5精铳精铳上卜平向全19.20mm,并铳销侧面且保持与上卜表向垂直6钳工划线 划出各孔径中心线以及凹模型孔轮廓尺寸线；钻孔钻螺纹孔及销孔；攻螺纹。7铳孔铳出落料凹模的矩形台阶孔，并在刃口孔处留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-62。9平向磨磨上卜两平向全 19mm。10钳工研磨刃口内壁送要求。11平向磨磨凹模使其尺寸达到要求。5.3.2 凹模的技术要求凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，在材料的选择方面，凹模和凸模的材料一般是一样的，选用Cri2MoV,其热处理硬度要略高于凸模，硬度达到60-64HRC凹模的型孔轴线必须顶面应垂直，凹模底面与顶面应保持平行。

37、为了 提高模具寿命与冲裁件精度，模具零件必须加工的精度要求较高，凹模的底面和 型孔的孔壁应光滑，凹模要与固定板配合，孔要与销配合来完成定位，因此凹模 的加工精度高凹模底面与凹模销孔的表面 Ra= 1.60.8叩。5.3.3 凹模的垫板垫板通常是装在固定板与上模座或下模座，它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座查【1】得垫板的厚度为8mm即垫板的外形尺寸为 145.68mm< 80mme 8mm材料选用45钢，热处理硬度取43-48HRC2x0 6 .肮植:12'llitr0± _图5-3表5-2垫板加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺、为133

38、mm x 97mm x 15mm。2粗铳铳出垫板外形至 130mm x 94mm x 12mm ,并且保证上下表面与侧面垂 直。3钳工划线划出各圆孔的中心线；钻孔 钻出各圆孔并保留一定的加工余量。4精铳精铳垫板外形及各孔，对于精度要求/、高的孔精铳至要求，其余孔留 有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度：HRC43-486磨磨上卜两平向及各孔至梢度要求。7钳工装配5.4 冲孔凸模的设计凸模的形式有两种，即直通式凸模和台阶式凸模 。台阶式凸模加工容易, 固定更加容易，故在这里选择台阶式凸模凸模的固定形式如图4-3所示。凸模的长度为L=A+H+H,式中Hi凸模固定板的厚度（mmH落料凹模中的长度

39、（mm）A一空心垫块的厚度（mm）图5-4凸模固定板的形式为日匕工u%至1 mzi IH司图5-5凸模固定板的厚度定位H=20mm变心垫块的作用是调整高度，将空心垫块的 厚度选择为16mm即凸模的长度为L=A+H+H=19mm+20mm+16mm=5 5mm凸模的材料的选择：模具的刃口存在较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击 力，因此要有较高的硬度和适当的韧性，材料选用 Cri2MoV其热处理的硬度要达 至U 58-60HRC其它要求：凸模工作部分的表面粗糙度Ra= 0.80.4即，固定部分为 Ra=1.60.8 口。凸模的材料的性能要求比较高，因此凸模强度一般不需要进行校核，只有 在凸模很小、

40、细长比大以及板料很厚、强度很大时才进行校核，在本次的设计中 凸模是在标准中选取的故不必进行强度上的校核。表5-3冲孔凸模加工工艺规程序号工序名工序内容1备料圆形棒料锻件：54 x 60mm。2热处理退火3车端面，车外圆至（j）12mm；调头车另一端面，长度至 56mm。车外圆，车出凸模的外形并保留1mm的余量。4热处理淬火，硬度至HRC58-60。5磨削磨外形至精度要求。6精加工钳工精修刃口7检验8钳工装配-马|口-A5 5口g门2L TQ占3LJ0图5-6垫板只要是用来承受载荷，保护模具，垫板的尺寸和凹模的外形尺寸和同，外形尺、为 145.68mm< 80mrK 8mm垫板加工工艺规程

41、序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm x 97mm x 15mm。2粗铳铳出垫板外形至 130mm x 94mm x 12mm ,并且保证上下表面与侧面垂 直。3钳工划线划出各圆孔的中心线；钻孔 钻出各圆孔并保留一定的加工余量。4精铳精铳垫板外形及各孔，对于精度要求/、高的孔精铳至要求，其余孔留 有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度：HRC43-486磨磨上卜两平向及各孔至梢度要求。7钳工装配I I I I II I I Im心。6121121U6图5-75.5 凸凹模的设计在复合模中，定有一个凸凹模，来同时完成冲孔和落料，凸凹模的外形尺寸决顶冲件的外形尺寸

42、。凸模的形式如图 4-5所示。凸凹模的厚度L的大小取决于凸凹模固定板的尺寸，卸料板的尺寸以及弹性原件的尺寸,凸凹模的长度为 L=A+H+H2式中Hi凸凹模固定板的厚度（mmH2一卸料板的厚度（mm）A-弹性原件的厚度其中 Hi=12mm, H=20mm,A=5mm）凸凹模的长度为 L=12mm+20mm+5mm=37mm凸凹模的技术要求：凸模工作部分的表面粗糙度 Ra= 0.80.4叩，固定部分为Ra=1.60.8叩。材料选在为 Cr12MoV,硬度达到60-64HRC表5-4落料、冲孔凸凹模的加工工艺规程厅p工序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成长方体毛坯，其尺

43、、为102mrK 36mme 41mm3退火4粗铳铳出凸凹模外形，并保留2mm勺加工余量。5精铳精铳凸凹模外形，并保留0.5mm的加工余量。6钳工划线 划出落料凹模孔径中心线；钻孔 钻落料凹模孔并留启f的加工余量。7锋孔链出落料凹模的圆形洞孔，并在刃口处保留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-629平向磨磨零件外形达到精度要求。10钳工磨刃口达要求。11检验12钳工装配凸凹模固定板：具固定凸凹模的作用。凸凹模固定部分为 材料选在为45钢，硬度达到43-48HRCRa= 1.60.8 叩。g白14 E图5-9垫板的厚度为8mm即垫板的外形尺寸为145.68mnrK 80mme

44、 8mmM料选用5.6 定位零件5.6.1 送料放向的控制条料的送料方向一般都要靠导料板或导料销送进，以避免送偏，在这里考虑到模具的结构，选择导料销来保证送料方向。5.6.2 送料步距的控制零件的厚度较薄，模架的结构为正装复合模，在这里选择固定挡料销，来保证一个送料步距内完成一个零件的冲裁。图 5-11其中固定挡料销的主要参数为 D=8,d=4,h=2,L=85.7 结构零件与装配5.7.1 卸料装置冲裁件是厚度小于1.5mm的板料，故要有压料的作用，以使冲裁件较为平整， 故选用弹性卸料装置。此卸料装置由弹性原件、卸料螺钉和卸料板组成，弹性原 件一般是聚氨酯橡胶或者是弹簧，考虑到板料较薄，故选

45、用橡胶。图 5-1245选用 D=iq d=6.5, H=12, D=21。即聚氨酯弹性体 16X6.5X12 卸料螺钉的长度根据垫板，凸凹模固定板和卸料板来确定。工序名工序内容备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺、为 150mm< 85mme 12mm粗铳铳出卸料板外形至 145.68mm< 80m佛10mm并且保证上卜表 面与侧面垂直。钳工划线 划出各圆孔和中间矩形孔的中心线； 钻孔钻出各圆孔。粗铳铳出中间的矩形孔。精铳精铳卸料板外形及各孔，对于精度要求的孔精铳至要求， 其余孔留启0.2mm的研磨余量。钳工攻螺纹 加工出各螺纹。热处理淬火硬度：HRC43-48磨磨上卜两平面及各孔

46、全精度要求。钳工装配卸料板的材料选择为45;热处理硬度：HRC4348。表5-5卸料板加工工艺规程5.7.2 推件装置顶件装置选用顶件装置，弹性顶件装置一般装于下模，可以顶出工件以及压图 5-15平工件，保证零件的平整性 。推件板的材料选择为45;热处理硬度：HRC4348图5-14表5-6推件板加工工艺规程厅P工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺、为 80mm< 26mnh< 30mm2粗铳铳出推件板外形并保留1mm勺加工余量。3钳工划线划出各丽L的中心线；钻孔钻出各圆孔。4精铳精铳推件板外形及各孔，并留有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度：HRC43-486磨

47、磨上卜两平面及各孔全精度要求。7钳工装配5.7.3 模架模架是整副模具的骨架，模架的全部零件都固定在它上面，并承受冲击过程 的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定 在压力机工作台面上。上下模座之间靠模架的导向装置来保持着精确位置，以引导凸模运动，保证冲裁过程中的间隙均匀10模架现已标准件，并由模座及导向 装置组成，其中模座是指上下模座，导向装置是指导柱和导套。模架的形式较为 多样，例如后侧导柱模架、中间导柱模具等。考虑到零件的厚度比较薄，不能有偏心载荷，两侧的导柱必须左右对称，故 选用中间导柱模架，上下模板的材料为 HT200需热处理达到一定的硬度，导柱 导套的

48、材料为导柱导套采用20钢，为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗 碳处理，渗碳后的淬火硬度为 5862HRC。图 5-16凹模的周界为145.68mrrK 80mnW足160X 100的模架。上模座为 160mm x 100mrK 35mr据国标 GB/T 2855.9下模座为 160mm X 100mrK 40mr据国标 GB/T 2855.10导柱为 25mm X130mn据国标 GB/T2861.1导套为 25mm X85mrm 33mn据国标 GB/T2861.6模架的闭合高度为 H 140-170mm对于冲裁模，模架的闭合高度 H的计算公式为：H= H+H2+H+ H+H+ HA式中

49、H为模具闭合高度；H一为上模座的厚度；H为下模座的厚度；H为上垫板的厚度；H为圆凸模的长度；H-为凸凹模的高度；H6为下垫板的厚度；股去 =0.51mm止匕处取=1.5mmA一为凸模刃口进入凹模刃口的深度,带入数据得模具的闭合高度为 H=167mmJ、于压力机的最大闭合高度180mm因此 压力机复合要求。导套的形状为 为a形导套，如图4-10所示图 5-17同样导套也选择a形导套，导柱导套的配合形状如图4-11所示图 5-18技术要求：导柱和导套一般采用过盈配合 H7/r6分别压入下模座和上模座的 安装孔中1。导柱、导套之间采用间隙配合，具配合尺寸必须小于冲裁间隙。导柱导套进行装配时，应考虑到

50、模具修磨后其闭合高度将减小的问题。导 柱的长度应保证冲模在最低位置时，导柱的上端面为上模座顶面的距离不少于 1015mm而下模座底面与导柱底面的距离应为 0.51.0mm5.7.4 模柄的选择所谓的模柄是连接压力机和模具的零件，分为刚性和浮动两种。中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。一般可参照压力机模柄孔的尺 寸来选择模柄。压力机模柄孔的尺寸为 g0,查文献【9】在这里选择刚性模柄， 并采用A型螺纹式。形式如图4-12所示。图 5-195.7.5 其他标准件的说明(1)销钉 销钉主要对工件具起定位作用，防止零件发生错移，销钉本身 承受切应力，一般为两个，且销钉的最小配合长度是销

51、钉直径的2倍。在这里选择圆柱销，(2)螺钉 螺钉的作用是紧固模具，主要承受拉应力。常选用圆柱头内六 角螺钉。选用如下图所示螺打的选用凹模的厚度/皿<13ihid43-19nm>19-25mn25-32加>35nfii螺钉规格胆！ M415, H6M6, ISno由前面的设计知，凹模的厚度为19mm,故选择M例号的螺钉5.7.6 复合模装配图复合模要完成弯曲毛坯的冲裁。工作原理是随着压力机的下行带动凸凹模下 行，接触板料，冲孔和落料两个工序要同时进行，开始接触时橡胶会被压缩，凸 凹模进入落料凹模的内部，同时冲孔凸模进入凸凹模的内部，同时完成冲孔和落 料，在模具分离的过程中，橡胶

52、会逐渐放松，压缩卸料板完成卸料，落料后的废 料要靠打杆来打下，人工取出。复合模装配图如 5-14所示。图 5-206弯曲工艺分析及计算6.1 工艺分析及工艺方案弯曲工艺分析：在前面零件的分析中已经给出，该零件能够弯曲且能够满 足精度的要求，弯曲工艺方案：弯曲模的作用是对复合模加工出的半成品进行弯曲，完成零 件，初步定弯曲方案为：弯曲一出件。6.2 弯曲模主要设计计算6.2.1 毛坯展开计算毛坯的展开计算已经在前面的零件分析中给出，在这里不在重复。弯曲所 需要的毛坯为长度85.6826mm ,宽度为20mm。6.2.2 回弹值的确定弯曲件的回弹变形由于外力去除后会恢复，出现弯曲件的形状和模具形状

53、不一致的情况，影响弯曲件的形状和尺寸，因此必须考虑材料的回弹的影响11,0由 3.1节的工艺分析知R/t=2.5,当R/t<2.5时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考 虑角度的影响。查【1】表5-2 ,知90°单直角弯曲的回弹值 a ,材料为Q235寸, 对应的弯曲回弹值为3 ,因此在确定弯曲的方案是必须考虑到回弹值的影响，若 选用一次弯曲方案来完成零，弯曲件会因为有回弹的影响而没有达到预期的要 求，考虑回弹的影响选用分步弯曲的办法来完成零件的加工比较合适，零件的精度也会较高。6.2.3 最小弯曲半径的确定弯曲过程是弹性和塑性变形兼有的一个过程。当材料的厚度一定时，弯曲 的程度越大，即弯曲半径越小时，材料的伸长程