开口挡圈的冲压工艺与模具设计毕业设计说明书

开口扌当圈的冲压工艺与模具设计摘要近年来，随着工业的迅速发展，模具制造业已成为我国的工业之母，在我国工业中已经起到了主导和领军的作用。模具设汁与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发的能力。本次设计中模具采用的是对角导柱冲孔落料级进模，本设计内容包括：零件工艺分析，冲裁工艺方案的确定，排样设计，冲压力的计•算，压力中心的确定，压力机的选择，凸模和凹模刃口尺寸的计算，模具的总体的结构设讣，主要零部件的设计及选用，总装图以及各类零件图的绘制。此次设计中采用了空步冲裁法，并用两个侧刃来控制送料步距，也就是当料条送进时在笫一个步距内冲孔凸模向下运动完成冲孔，料条继续向前送，空一个步距后，落料凸模向下运动，完成落料工序。此时一个完整的工件就被冲裁出来了。在回程过程中，两个凸模向上运动，卸料板挡住卡在凸模上的条料，完成一次完整的冲压过程 。关键词：冲压工艺与模具设计；级进模；冲孔；落料Title:StampingprocessanddiedesignoftheOpenringMajor:MaterialsscienceandengineeringSignature:Signature:Signature:Signature:Supervisor:ZhangYujunAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofindustry,moldmanufacturingindustryhasbecomeChina*sthemotherofindustry,inourindustiyhasplayedaleadingandleadingrole.Molddesignandmanufacturingtechnologylevelisanimportantindicatortomeasurethelevelofacountry'sproductmanufacturinglevel,largelydeterminestheabilityofthequalityofproducts,efficiencyandnewproductdevelopment.ThedesignofthemoldusesadiagonalpillarpunchingBlankingProgressiveDie,itistointroduceaprocessanalysistodetenninetheparts,StampingProcessProjecttodeterminethelayoutdesign,calculationpunchingpressure,pressurecenterofpressureSelectcomputingmachine,punchanddieedgesize,thestmctureoftheoverallmolddesign,designandselectionofmajorcomponents,assemblydrawingandfiguredrawingallkindsofparts.Thedesignusesempty-steppunchingbothsideedgemethodtocontrolthefeedpitches,thatis,whenthestrandfeedingiscompletedinthefirstpunch,stepawayfromthefeedbarwithinpunchingpunchdownwardmovementcontinuesforwarddelivery,aftertheemptyonepitch,blankingpunchdownwaidmovement,completeblankingprocesses.Atthispointonecompletepiecewaspunchedout.Inthereturnprocess,thetwopunchupwardmovement,thestripperplatetoblockthepunchcardstrip,onecompletestampingprocess.KeyWords：StampingDieDesigniProgressiveDie;Punching;Blanking-JLJL刖吕开口挡圈的冲压工艺与模具设计TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1具体要求 5\o"CurrentDocument"1.2冲压件工艺性分析 5\o"CurrentDocument"1.3冲压工艺方案的确定 6\o"CurrentDocument"L4模具结构形式的确定 7\o"CurrentDocument"1.5排样设计 8\o"CurrentDocument"1.6冲压力的计算 10\o"CurrentDocument"1.7压力中心的计算 11\o"CurrentDocument"2模具总体设计 13\o"CurrentDocument"2.1模具类型的选择 13\o"CurrentDocument"2.2定位方式的确定 13\o"CurrentDocument"2.3卸料方式的选择 13\o"CurrentDocument"2.4出件方式的确定 14\o"CurrentDocument"2.5送料方式的确定 14\o"CurrentDocument"2.6导向方式的确定 14\o"CurrentDocument"3模具工作部分尺寸计算 16\o"CurrentDocument"3.1工作零件刃口尺寸计算 16\o"CurrentDocument"3.1.1冲裁间隙的分析 16\o"CurrentDocument"3.1.2冲孔凹凸模刃口尺寸的计算： 17\o"CurrentDocument"3.2卸料装置中弹性元件的设计 18\o"CurrentDocument"3.2.1卸料块的设计 18\o"CurrentDocument"3.2.2弹性元件橡胶的设计 18\o"CurrentDocument"4主要零部件的设计 21\o"CurrentDocument"4.1工件的零件结构设计 21\o"CurrentDocument"4.1.1冲孔凸模 21\o"CurrentDocument"4.1.2落料凸模 22\o"CurrentDocument"4.1.3落料和冲孔凹模 23\o"CurrentDocument"4.2其他模具零件结构尺寸 26\o"CurrentDocument"4.2.1卸料板的设计 26\o"CurrentDocument"4.2.2垫板的设计 26\o"CurrentDocument"4.2.3固定板的设计 27\o"CurrentDocument"4.3基木模架的选择 29\o"CurrentDocument"4.3.1上下模座的设计 29\o"CurrentDocument"4.3.2导柱导套的选用 32\o"CurrentDocument"4.4其他标准零件的选用 33\o"CurrentDocument"4.4.1模柄的选用 33\o"CurrentDocument"4.4.2导料板的选用 33\o"CurrentDocument"4.4.3卸料螺钉的选用 34\o"CurrentDocument"4.4.4螺钉的选用 34\o"CurrentDocument"4.4.5侧刃的设计及选用 34\o"CurrentDocument"4.4.6销钉的选用 355压力机的校核 366模具的总装配图37结论…参考文献…•…3840附录 41模具作为工业生产的基础工艺装备，被称之为“工业之母”。据统计，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成形；家用电器行业的80%零件、机电行业的70%以上零件也都要靠模具加工；绝大部分的塑料制品也是山模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用十分广泛冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计与制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发的能力⑵。•:・国内外研究发展现状>国内研究发展现状：随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量日益增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度发展，除了国有专业模具厂外，相应发展了集体、合资、独资、私营企业。浙江亍波和黃岩地区的“模具之乡”；广东一些大型公司和崛起的乡镇企业，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有儿千家。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高，大型冲压模具已能生产单套重量50多吨模具，并且还能生产为中档轿车配套的覆盖件模具。表面粗糙度Ra<1.5的精冲模、大尺寸2300mm的精冲模、中厚板精冲模，国内已达相当高的水平⑴。U前，我国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。儿大汽车模具厂山于采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件，实现了CAD（计算机辅助设计）/CAE（计算机辅助实验）/CAM（汁算机辅助制造）一体化，提高了冲压模具的设汁开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。此外，许多研究机构和大专院校也在开展模具技术的研究。如吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机，加大设备、产品、生产规模的升级步伐，积极开拓国内外市场闻。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国加入WTO,我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战叫＞国外研究发展现状：根据国际专用工具协会和亚洲模具协会联盟的综合佔讣，全球的主要模具生产国家和地区有日、美、德、法等工业发达国家、发展中国家地区（韩国、新加坡、马来西亚、葡萄牙等国家和中国台湾、香港地区）、经济发展迅速的大国（中国大陆、印度）等⑹。而在国外，特别是在欧美等工业发达国家，将高新技术应用于模具的设汁与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。（1） 模具标准件可以在市场上采购，许多模具企业进行模具零件的粗加工，半精加工也山相对固定的协作厂家完成，模具冲压件山固定铸造厂粗加工后再送往协作厂进行半精加工⑹。（2） 计算机技术的广泛应用。计算机是国外模具制造企业最活跃、最核心、投资最大以及更新最快的部分（其软件每2〜3年、硬件每3〜5年更新一次）。以计算机为中心建立起来的计算机辅助设计、汁算机辅助工程以及计算机辅助制造（CAD/CAE/CAM）是企业的生产主线，并向集成化、网络化、智能化方向发展⑺。（3） 生产设备先进。现代模具的加工，更多地依靠各种自动化程度较高的精密、高效机床。从模具粗加工、热处理到各种精加工、光整加工、质量控制与检测，必须设备齐全，配套管理。其中，数控加工设备所占的比重较大，数控加工设备也是模具CAD/CAE/CAM的基础，实现模具制造的全自动加工同。＞我国模具与国外的差距：LI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比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也要比加拿大、英国、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后冏。存在差距总结为下列儿个方面：1、 总量供不应求，国内的模具自配率只有70%左右。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。2、 企业组织结构、产品结构、技术结构和管理模式都不合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外70%以上是商品模具㈣。国内专业模具厂大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内模具总量中，属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足30%,而国外在50%以±l，1|o3、 模具产品水平要比国际水平低许多，而许多模具的生产周期却要比国际水平长。产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。4、 开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，不重视产品开发在市场经济中常处于被动地位。＞我国模具发展展望：在现代化科学技术持续发展、机械化成形技术高速进步的背景作用之下，现代意义上的冲压工艺技术势必会呈现出极为显著与蓬勃的发展趋势。冲压工艺的发展呈现出了极为突出的集成化、综合化、智能化以及复合化发展趋势卩2】。为了适应快速变化的市场需求，企业必须以最快的速度，最好的质量，最低的成本，最优质的服务，来满足不同用户的需求，而模具制造业的竞争更是如此。CAD/CAE/CAM集成技术就是在这种情况下应运而生的。它已成为现代模具制造技术发展的必然趋势。并以科学合理的方法给模具制造者提供了一种行之有效的辅助工具。使模具制造者在模具制造之前能借助计•算机对制件、模具结构、加工、成本等进行反复修改和优化，直至获得最佳结果。总之CAD/CAE/CAM技术能显著地缩短模具设计与制造时间，降低模具成本，并提高制件的质量，是现代模具制造中不可缺少的辅助工具，它与“逆向工程”及现代先进加工设备等一起成为现代模具制造业中流行且具有竞争力的必要条件M】。而丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，使中国已成为承接工业发达国家模具业转移的良好LI的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越来越重要同。•:・需求状况:本设计中的冲裁工艺是冲压生产中应用广泛的一种工艺，而冲压件随处可见。日常生活中的盆、不锈钢杯和电脑机箱、汽车上的车身件绝大多数是冲压件。冲压件在汽车、电子、机械和日常用品等领域应用非常广泛2】。❖选题目的、意义：这次毕业设计是对我们所学专业知识的全面检验，也是我们结束本科生涯必要的一个环节。通过本次毕业设计，我能够很好地巩固所学到的模具知识，在设计方面也是个好的锻炼，在不同程度上提高了各种能力。同时毕业设计•乂是一个理论性较强的实践环节，它锻炼了我们的动手操作能力。让我们对模具行业有了更深刻的认识，也为我们日后从事相关机械模具方面工作打下了基础。在这次毕业设计中我们会使用到AutoCAD以及SolidWorks软件绘制各种图，所以本次设讣也是对我们掌握绘图软件熟练程度的检验，我们一定要慎重对待。1开口挡圈的冲压工艺与模具设计1.1具体要求对如图1-1所示的工件进行工艺分析和工艺计算，并根据讣算结果进行模具设计，材料为65Mn,厚度1.5mm,未注公差按ST07级来处理。大批量生产。具体要求：1） 确定冲压工艺方案；2） 进行工艺计算，包括：模具工作零件刃口尺寸计算、零件压力中心计算、零件排样图计算、冲压力计算等；3） 设汁模具结构形式，包括模架、模柄、螺钉、销钉等标准件的选用；4） 用AutoCAD绘制装配图、零件图和排样图，装配图中有标题栏和明细表，零件图中标明所有的尺寸、公差和技术条件；5） 撰写设计说明书。4-R1.254-R1.25图开口挡圈零件图1.2冲压件工艺性分析（1）冲压件的材料：该冲压件的材料为1.5mm厚的65Mn弹簧钢，用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条等。屈服强度：乐（MPa）520~690,强度：热轧+热处理

<321HB,热处理及冷拔硕化后强度较高具有一定的韧性和塑性，具有良好的冲压性能，可以冲裁。（2） 冲压件的结构：该冲压件为开口挡圈也叫E型卡簧，形状较为复朵但是结构关于中心对称，内外形无尖角，适合冲裁加工。（3） 冲压件的尺寸精度：零件图上所有未注公差尺寸，属自由尺寸，精度要求较低，可按ST07级公差确定工件公差。山以上分析可知，该零件可以用冲裁加工法制得。表1-1平冲压件尺寸公差min基本尺寸板材厚度ST1公差等级ST7大于至大于至ST2ST3ST4ST5ST6-0.50.0080.0100.0150.0200.0300.0400.060-00.510.0100.0150.0200.0300.0400.0600.08011.50.0150.0200.0300.0400.0600.0800.120-0.50.0120.0180.0260.0360.0500.0700100130.510.0180.0260.0360.0500.070010001401130.0260.0360.0500.0700.1000.1400.200340.0340.0500.0700.0900.1300.1800.260-0.50.0180.0260.0360.0500.0700.1000」400.510.0260.0360.0500.0700.10001400.200310130.0360.0500.0700.1000.1400.2000.280360.0460.0600.0900.1300.1800.2600.36060.0600.0800.1100.1600.2200.3000.420-0.50.0260.0360.0500.0700.10001400.2000.510.0360.0500.0700.1000.1400.2000.2801025130.0500.0700」000.1400.2000.2800.400360.0600.0900.1300.1800.2600.3600.50060.0800.1200.1600.2200.3200.4400.600-0.50.0360.0500.0700.1000.1400.2000.2800.510.0500.0700」000.1400.2000.2800.4002563130.07001000」400.2000.2800.4000.560360.0900.1200.1800.2600.3600.5000.700接上表1-1平冲圧件尺寸公差基本尺寸大于至板材厚度ST2公差等级大于至ST1ST3ST4ST5ST6ST760.1100.1600.2200.3000.4400.6000.860-0.50.0400.0600.0900.1200.1800.2600.3600.510.0600.0900.1200.1800.2600.3600.50063 160130.0900.1200.1800.2600.3600.5000.700360.1200.1600.2400.3200.4600.6400.90060.1400.2000.2800.4000.5600.7801」001.3冲压工艺方案的确定山图1-1可知，该零件包括冲孔、落料两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：（1） 先冲孔，在落料，采用单工序模生产。（2） 冲孔落料复合冲压，采用复合模生产。（3） 冲孔-落料连续冲压，采用级进模。方案（1）模具虽然结构简单，但需要两道工序、两套单工序模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。方案（2）只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。但是对于开口挡圈这种零件来说很难实现同一部位的凹凸模的设计（零件冲孔时凸模形状太过复杂），所以不考虑这种模具。方案（3）选用级进模也只需要一套模具，与单工序模和复合模相比，多工位级级进模的精度、寿命、可靠性等要求更高，根据此零件的结构只需设讣冲孔和落料两个工位的模具就能实现零件的冲裁。综合考虑各方面的因素，对于本工件，选用级进模，能够满足大批量的生产，且设计和制造难度，以及各类的成本都相对来说不是太高，所以可以选用级进模进行开口挡圈的冲裁。1.4模具结构形式的确定级进模是一种多工位的、效率高的冲模。整个冲件得成形是在连续过程中逐步完成的。级进模可使切边、切口、切槽、冲孔、塑性成形、落料等多种工序在一副模具上的不

同部位同时完成。在本此设计中，山于冲压件是个中心对称的复杂的零件，考虑到加工难度，材料成本等诸多因素。设计了这种冲孔落料对角导柱级进模。1.5排样设计冲裁件在条料上的布置方法叫排样。排样合理与否不仅影响材料的利用率，还影响模具结构与寿命、生产效率、工件精度、生产操作方法与安全等。排样分为有搭边、少搭边和无搭边三种：按工件外形特征乂可分为直排、斜排、直对排、混合排、斜对排、多行排及裁搭边等形式。根据开口挡圈的儿何特征，选用直排空步距排样即可。排样时匸件以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关：（1） 材料的力学性能，硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。（2） 工件的形状与尺寸，工件的尺寸大或者有圆角半径较小的凸起时，搭边值取大一些。（3） 材料厚度，材料厚度大则搭边值大一些。（4） 排样方式。对排的搭边值也要大于直排的。（5） 送料及挡料方式，手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。（6） 卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些【⑹。搭边属于工艺废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且影响冲裁件的剪切表面质量。排样图见下面图1—2中。查参考文献《冲压工艺及模具设汁》P29表2-2【⑹确定搭边值：65Mn弹簧钢板冲裁件圆形1.5mm小于1.6大于1.2。条料边缘的搭边和工件间的搭边分别是ai=1.0mm,a=1.2mmo式(1-1)送料的步距S式(1-1)S=D+a]=24+l=25mm模具有侧刃定位时，条料的宽度应该增加侧刃切去的部分条料宽度可按照参考文献《冲压设计•速查手册》50页表3-29',7>：C 0B=(Dmax十2a十nb)2A=(24+2X1.2+2X1.5)_Q5=29.4°05式(1-2)式中：n—侧刃数b—侧刃冲切料边的宽度，一般取b=1.5~2.5mm,薄料取小值，厚料取大值，本次冲压料厚为1.5mm,属于薄料故取b=1.5mmo板料的选用规格：1.5mmxlOOOminX2000mm条料的长度为：L=1000mm每张板料可剪的条料数：2000壬29.4=68余0.8mm每条条料可冲的零件数：1000十25=40每张板料可冲的零件数为：68X40=2720一个步距内的材料利用率耳为：T|=^X1OO% 式(1-3)1BS式中，A—冲裁面积(不包括内形结构废料),mm2；n>—一个冲距内冲裁件数目；B—条料宽度；S—进距。IIICAD可算得该零件的面积A为21&33mm2oryA O1OOQ•••ri=—x100%=―—X100%二29.70%1BS 29.4X25条料的利用率和板料的利用率n为：NTATiy=—X100% 式(M)式中T］总一一整张板料或是带料上材料总的利用率:

N—板料上冲裁件的总数山A—冲裁件的面积(mm2):L—板料的长度(mm)；B—板料的宽度(mm)；=29.6%68X40X218.331000X2000=29.6%68X40X218.331000X20001.6冲压力的计算冲件外轮廓线的冲载力：F=KLxt 式(1-5)式中，F—落料力，KN；L一工件外轮廓周长，山CAD计算可得L=313.12mm：t一材料厚度，其中t=lmm：1•—材料的抗剪强度，MPa,查参考文献17可知T=6OOMPa,K=1.3：山于本设汁是用的级进模，所以在汁算冲裁力的时候，分为两部分。一部分是冲孔时的冲裁力，另一部分是落料时的冲裁力：冲孔时的冲裁力的计算：Li=7.69x2+4.89X3+6.80X2+1.2X4+2irX(1.25+0.75)+19.90=80.91mm

Fi=KLiTt=1.3x80.91X600X1.5=94.6647KN落料时的冲裁力的计算：F2=KL2Tt=1.3X2nX12X600X1.5=88.1712KN则F出=F-.+F2=94.667+88.1712=182.S382KN心压力机的选择：压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的1」〜1.3倍，即F压＞1.3F歹237.69KN二选择的压力机的型号为：J23-25最大的装模高度为220mm滑块行程次数55次最大的装模高度为220mm滑块行程次数55次/min工作台前后尺寸：370mm垫板厚度50mm最大闭合高度为270mm装模高度调节量为55mm左右尺寸560mm模柄孔尺寸直径40mm,深度60mm1.7压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了保证压力机和模具正常工作，应使冲模的圧力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则确定：（1） 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的儿何中心。（2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的圧力中心与零件的对称中心相重合。（3） 形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。如图1-1可知工件符合（3）原则，故有以下计算：如下图1-3所示建立直角坐标系，可知冲孔凸模其压力中心在x轴上，即y°=0计算X。（R=0.5的圆角忽略不计，其他数据来源于原始数据及AutoCAD）＜＞而落料凸模它的压力中心也在x轴上，如下图所示：

图1・3压力中心位置分布图Li=2x7.69=15.38xx=-9sin49°sin74.5°=-2.82L2=3X4.89=14.67x?=0L3=2X6.23=13.66x3=4sin98°cos49°4-4.33=2.64-4.33=6.93L4=19.9x4=12sin95°=11.95L5=1.2X2=2.4x5=-6.53L6=2.17x2=4.34x6=-(1.25-1.2sin99°cos49.5)=-0.45L7=2.17x2=4.34x7=-(6.59+1.25sin99°sin49.5°)=-7.53+L2x2+L3x3+L4x4+L5x5+L6x6+L7x7L]+L?+L3十L4+L5+Lj6十L*7_231,5474.69_231,5474.69=3.10故冲孔凸模其压力中心在x轴右侧，距离原点的距离为3・10mm处。而落料凸模和冲孔凸模之间总的距离为50mm,模具总的压力中心在落料凸模和冲孔凸模压力中心的连线的中点上。2模具总体设计2.1模具类型的选择冲裁模结构类型很多，按工序组合程度分类，可分为：单工序模、复合模、级进模等。单工序模是指在压力机的一次行程内只完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模，落料模只适用于冲裁精度要求不高，形状简单和生产批量小的冲件。复合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模。它在结构上的主要特点是有一个或儿个具有双重作用的工作零件一一凸凹模，如在落料冲孔复合模中只有一个既能作落料凸模乂能作冲孔凹模的凸凹模。根据凸凹模在模具中的装配位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模。复合模因圧料较好，冲件平整精度高，该生产采用的是大批量生产，生产效率较高。级进模乂称连续模，是指在压力机一次行程中，依次在同一模具的不同工位上同时完成多道工序的冲裁模。在级进模上，根据冲件的实际需要，将各工序沿送料方向按一定顺序安排在模具的各工位上，通过级进冲压便可获得所需冲件。级进模不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序等等，是一种多工序高效率冲模。它可分为普通级进模和多工位精密级进模何。根据零件的冲裁工艺方案，确定使用级进模，此模具设计相对较简单，降低了加工冲裁的难度。2.2定位方式的确定本设计•中采用侧刃代替了挡料销，固定挡料销和导正销控制条料的送进距离。为了减少料尾的损耗，设计•了双侧刃前后对角排列。2.3卸料方式的选择刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲载后卸料。、"|卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料用度的增加而增大，单边间隙取(0.2-0.5/)o当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲载间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大，材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料疗小于或等于2mm的板料，由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择(0-0.2)/,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲载间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置【冋。本设计•中材料为65Mn的弹簧钢，料厚为1.5mm相对2mm较薄，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故采用弹性卸料。2.4出件方式的确定采用冲孔落料级进模，下出件的方式。2.5送料方式的确定山于设计选用的是级进模且是对角导柱，为了送料方便采用横向送料的方式。即从右向左送料。2.6导向方式的确定方案一：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，其对角导柱模架上、下模座工作平面的横向尺寸L一般大于纵向尺寸B,常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲载模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。山于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。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，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向准确可鼎、滑动平稳。但只能纵向送料，一般用于单工序模或复合模。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，选用的是对角导柱级进模。3模具工作部分尺寸计算3.1工作零件刃口尺寸计算3.1.1冲裁间隙的分析（1） 间隙对冲裁件尺寸精度的影响：冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。（2） 间隙对模具寿命的影响：模具寿命受各种因素的综合影响，间隙也许是模具寿命诸因素中最主要的因素之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，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侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙山于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。（3） 间隙对冲裁工艺力的影响：随着间隙的增大，材料所受到的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小［叫4）间隙值的确定：山以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲载工艺、模具寿命都有很大的影响。因此，设讣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，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个合适的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范圉内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙最大值称为最大Cmaxo考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。

3.1.2冲孔凹凸模刃口尺寸的计算:曲于本零件形状复朵则采用凸模和凹模配合加工的方法，在冲孔时，先做凸模并以它作为基准配作凹模保证最小合理的间隙。冲孔时，第一类是凸模磨损后刃口尺寸变小的是按照：0Bj=（%in+xA）_5 式（3-1）0码凸=(A]+M)§凹=(1*+05X0.4)q25x04=18.2?01人2凸=码凸=(A2+xA)2^=(15+0.5X0.4)爲=17.2咕TOC\o"1-5"\h\z0 0%凸=凹=(7.69+0.5X0.780)-D.07=783-0.070 0比凸=(出+兀…一&凹二C4.89+0.5X0.280)_007=5.67%,07〃4凸=(B4f%△〃4凸=(B4f%△)凹—0.1 u・i.式（式（3・2）Cj=（Cmin+0.5A）+§凹z、0.280_為凸二（6.83+0.5X0.280）土一-—=6.970土0.035mm凹模尺寸：按照凸模尺寸配作其双面间隙为2crain~2cmax则2C=0.09mm落料时凹凸模的刃口尺寸的计算：分开加工，以凹模尺寸为基准：0=24?_04mmzmax=0.126mmzmjn=0.090mm凹模尺寸：。凹=（D-XA）:% 式（3-3）式（34）其中X—0.5mm△式（34）凸模尺寸：。凸=（D凹一2Cmin）hh工作=h]+h?41 式(3-7)6凹=0.6(Zmax—Zmin)—0.6X0.036=0.022mm6凸二0.4CZmax—Zmin)—04X0.036=0.014mm/、+0.022••・。凹=(24—0・5乂0・4)0 =23.83a022mmD凸=(23.8—2XO.O9)?o.oi4=23.71£qQ^mm3.2卸料装置中弹性元件的设计3.2.1卸料块的设计卸料装置一般是弹性的，其基本零件是卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组成，弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.6〜0.8倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定，一般取0.1〜0.3mm。此外，为便于可鼎卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口端面0.3〜0.6mm。卸料螺钉一般采用标准的阶梯形螺钉，其数量按卸料板形状与大小确定，卸料板为圆形时常用3〜4个，为矩形时一般用4〜6个。卸料螺钉的直径大小可选8〜12mm,各卸料螺钉的长度应一致，以保证卸料板水平和均匀卸料。弹性卸料装置依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸料力不太大，但冲压时可兼起压料的作用。本次设讣中卸料板为矩形，卸料螺钉选用的是4个直径为12mm,弹性元件选择是橡胶。3.2.2弹性元件橡胶的设计橡胶的形状及数量山于橡胶允许承受的载荷较大，安装灵活方便，因而是冲裁模中常见的弹性元件。冲裁中用于卸料的橡胶有聚氨脂橡胶和合成橡胶，其中聚氨脂橡胶性能比合成橡胶优异，所以采用聚氨脂橡胶，形状为圆筒形橡胶，假设数量为n=4。确定橡胶的自由高度Ho查参考文献《冲模设计技法典型实例解》第94页陶Ho=(3.5〜4)H工 式(3-5)式(3-6)H工=h工作+h式(3-6)式中，h工作一卸料板工作行程,取2mm；血一凸模进卸料板的深度,取1mm；h2—凸模冲载后进入凹模的深度，取2mm：t一材料厚度，1.5mm；H工一橡胶工作行程；h修为凸模修磨量,取1.5mm；・：h工作=h2+h2+1=1+24-1.5=4.5mm；H-j-=h工作+h彳侈=4.5+1.5=6mm：Ho=〔3.5~4）H工=21~25mm,取=25mm（3） 确定橡胶的预压缩量H预日预=（10%~15%）Ho 式（3-8）・・・H预=（10%〜15%）H°=2.2〜3.3mm,取H预=3mm。（4） 橡胶尺寸面积的计算查参考文献《冲模设计技法典型实例解》笫86页［罔D=Jd2+1.27x^ 式（3-9）其中d为圆筒形橡胶的内径，d=12.5mnnq=2~3MPm查《冲模设计技法典型实例解析》表2-19可选D=45mm,d=12.5mm,H=25mni,Dx=68mm（5） 校核橡胶的自山高度Pi。H250.5<—=—a0.6<1.5D45

橡胶垫的高径比在O・5~L5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为:H装=(0・8~0・9)Ho=20〜22.5mm,取H装=20mm。其结构图如下3-1所示：045012.568图3・1橡胶结构图4主要零部件的设计4.1工件的零件结构设计4.1.1冲孔凸模凸模的结构类型以及固定方式的确定由于凸模的刃口为非圆形关于中心对称，而它的外圉为大圆弧，为了加工方便，对于冲孔凸模采用整体式类型，上半部为圆柱形，下面一小部分为凸模刃口，且固定方式采用固定板固定的方式，与固定板之间釆用钏接形式。凸模长度的计算本设汁模具的结构选用的弹性卸料的方式则凸模的长度应该为：L=Hx+H2-FH3+H 式(4-1)式中：Hx一固定板的片度mm：H2—卸料板的厚度mm；H3一导料板的厚度mm；H—附加长度mm；则L=2O+5+5+2O=5Omm凸模材料的选用：凸模的材料要考虑即使刃口有较高的耐磨性，乂能使凸模承受冲裁时的冲击力，所以应有较高的硬度与适当的韧性。形状简单的且寿命要求不高的凸模可以选用T8A、T10A等材料来制造，形状复杂的且模具有较高的寿命要求的凸模应该选用Crl2、Crl2MoV.CrWMn等材料来制造，要求高寿命的、高耐磨性的凸模可选用硬质合金材料或是高速钢制造。凸模刃口淬火硬度一般要求为58~62HRC,尾部回火至40~50HRC,热处理为淬硬。对于本设汁里的凸模形状比较简单故选用的材料为TIOAo⑷冲孔凸模的结构图如下图4-1所示：

LE102崔0J2"H7LE102崔0J2"H7图4・1冲孔凸模图4.1.2落料凸模（1） 凸模的结构类型以及固定方式的确定：落料凸模为半径较大的圆形，为了装配方便也选用的是整体式中直通式凸模，选用的连接方式为钏接。（2） 凸模长度的计算：落料凸模和冲孔凸模一样长度相同L=50mm。（3） 凸模材料的选用：凸模的材料要考虑即使刃口有较高的耐磨性，乂能使凸模承受冲裁时的冲击力，所以应有较高的硬度与适当的韧性。形状简单的且寿命要求不高的凸模可以选用T8A、T10A等材料的制造。对于落料凸模形状为规则圆形且寿命要求不高因此选用材料T10A,淬火的硬度一般达到56~60HRC。（4）落料凸模的结构图如下图牛2所示:27J0图427J0图4・2落料凸模图4.1.3落料和冲孔凹模（1）凹模的刃口形式的确定及固定方式的确定凹模的刃口尺寸常见的分为三种形式。第一类锥形刃口凹模，冲裁件或是废料容易通过而不留在凹模内，凹模磨损小其缺点为刃口强度较低刃口尺寸在修磨后增大。适用于形状简单、精度要求不高的，材料厚度较薄的工件的冲裁，当料厚t<2.5mm时wl5。；匸2.5〜6时，a=30°o后两类是柱形刃口筒形或是锥形凹模，刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但是孔口容易积存工件或是废料，推件阻力大且刃口磨损大。适用于形状复杂或是精度要求较咼的工件的冲裁。取a=3o~5°9当料厚0.5m〃z时‘h=3~5mm：t=0・5~5mm时,h==5〜10mm：t=5-10mm时，h=10~15mm。对于本设计来说选择锥形凹模,且料厚t=1.5mm所以h=6mm<>凹模的固定分方式分为三种：a） 用螺钉销钉直接固定在模座上，适合用于圆形或是盒形板状凹模的固定。b） 用固定板固定，凹模与固定板采用过度配合H7/m6多用于圆凹模的固定。c） 快换凹模的固定。在本次设汁中选取的是用螺钉销钉直接固定在模座上。（2）凹模尺寸的计算由凹模厚度的经验计算公式为:H=Kb（H>15mm） 式（4-2）凹模壁厚的经验讣算公式为：小凹模：c=（1.5-2）H大凹模：c=（2~3）H（c>30mm）式中：b—凹模孔的最大宽度（mm）:K—系数，见《冲模设计速查手册》表3-58'16'C—凹模壁疗（mm）:查表得到K=0.4,则H=24x0.4=9.6取为10mm,凹模厚度C=2H=20mm。垂直于送料方向的凹模宽度为：B=5十（2.5~4.0）H 式（4-3）式中系数：边界孔为圆弧时取2.5,为直线时为3,复杂形状或是有尖角时取4则B=50mmo送料方向上的凹模长度为：A二L]+2h 式（4-4）式中：L】一沿送料方向凹模型孔壁间最大的距离（mm）；11—沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘最小的距离（mm）；A=64+2x25=I14mm（3）凹模的结构图如下图4-3所示:50130图4-3凹模图4.2其他模具零件结构尺寸4.2.1卸料板的设计卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6〜0.8倍，即H=0.6x20=12mm。4.2.2垫板的设计垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压力在硬度较低的上下模座上压出凹坑，影响模具正常工作。是否需要垫板，可按下式校核：Oy>[dy] 式（4-5）式中：Oy—凸模端面的压应力，MPa；[av]—模座材料的许用应力，MPa：垫板的形状与凸模固定板和凹模板相同，一般为圆形或矩形。垫板材料常用45号钢（热处理硬度为43~48HRC）或T8A（热处理硬度为52~56HRC）。Oy=£ 式（4-6）式中：p—总冲压力，MPa；A为凸模最大端面积；对于此模具Oy=-=竺竺=113.73yA1607.69而模座材料选用铸铁HT200,[ay]=80~140MPa,则oy>[ay],所以需要加垫板。垫板厚度可以取4〜12mm，本设计中垫板厚度取值为8mm,材料为45钢，方形。垫板的结构图如下图4-4所示:4.2.3固定板的设计凸模、凹模固定板主要用于小型凸模、凹模或是凸凹模等工作零件的固定。固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上一致，厚度取（0.6~0.8）H凹，材料可选用Q235钢或是45钢。固定板与凸模、凹模为过渡配合（H7/n6或是H/m6），压装后，将凸模端面与固定板一起

磨平。浮动凸模与固定板采用间隙配合。本设计中凸模固定板的厚度为8mm。其结构图如下图4・5所示：OO6图4-5凸模固定板4.3基本模架的选择4.3.1上下模座的设计上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别与压力机的滑块和丄作台连接，以传递压力。因此，上、下模座的强度和刚度是主要考虑的问题。模座因强度不足会产生破坏，如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具工作零件和导向零件迅速磨损。在选用和设计时应该注意如下儿点：（1） 尽量选用标准模架，对于矩形模座，其长度应比凹模长度大30~40mm,而宽度可以等于或大于凹模板的宽度，但应考虑有足够的安装导柱、导套的位置。模座的厚度取凹模的倍，考虑受力情况，上模座厚度可以比下模座的厚度小5〜10mm。（2） 所选用或者设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，下模座的最小轮廓尺寸应比圧力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大40~50m/n。（3） 模座材料一般选用HT200、HT25O,也可以选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45o（4） 模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。（5） 上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致。模座的导柱，导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。（6） 模座的上、下模表面粗糙度Ra值为0.6-0.8^m,在保证平行度的前提下，可允许Ra值降低为3.2〜根据GB/T2851-2008、GB2855.1-2008.GB2855.2-2008模座的材料选用HT200o其结构图如下图4-6和4-7所示：图4・6上模座图I#后kl图4-7下模座4.3.2导柱导套的选用导柱的标准号为B型(GB2861.2-81)其尺寸为导柱B22h6x150X45其基本的尺寸为d=22mm,偏差为二一.013,长度为L=150mm,1=45mm。导套的标准号为B型(GB2861.7-81)其尺寸为导套B20H6X70X22,基本的尺寸为直径为d=35mm,偏差为H6=0016，长度为L=70mm,H=33mm,1=15mm=导柱和导套的材料均为20钢，热处理为渗碳淬火，硬度为58~62HRC。其结构图如下图牛8和4-9所示：0220.8$LOJr、™丿0z/Z〔//////」一28.15.7030图4-8导套图150ri■j011DxD.5 丄图4-9导柱图

4.4其他标准零件的选用4.4.1模柄的选用山压力机的型号J23—25,可查到模柄孔的直径为d=40mm,深度为60mm,山装配要求，选择压入式模柄，固定段与上模座孔釆用H?/m6过渡配合，并加骑缝销防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好，主要用于上模座较厚的而乂没有开设推板孔的场合。其结构如下图4-10所示：, 必40 、4图*10模柄图4图*10模柄图4-4.2导料板的选用采用条料冲裁时一般选用导料板来导正材料的送进方向，为了操作的方便，从右向左送料时，与条料相靠的基准导料板装在后侧。且导料板的长度L应该大于凸模的长度。导料板的宽度为12mm,厚度为4mm。结构如下图4・11所示：图4・图4・11导料板图4.4.3卸料螺钉的选用卸料螺钉(GB2867.6—81)的作用为辅助卸料,本设计选用的规格为12mmx70mm即4.4.4螺钉的选用上下模座用的是Mg,下模座用Me，导料板上选用的也是Me(GB70-85其结构如下图4J3所示：9\1£一/ 32o50 .0图4-13螺钉图445侧刃的设计及选用侧刃常用于连续模中控制送料步距。侧刃实质上是裁切边料的凸模，有用的刃口只是其中两侧。通过这两侧刃口切去条料边缘的部分材料，使形成台阶。条料被切去宽度方向部分边料后，才能够继续向前送进，送进的距离为切去的长度(送料步距)当条料送到切料后形成的台阶时，侧刃挡块阻止了条料继续送进，只有通过侧刃下一次的冲切，新的送料步距才乂形成。按照侧刃的断面形状分为矩形侧刃与成形侧刃两类。笫一类为矩形侧刃，矩形侧刃结构与制造较简单，但当刃口磨损后，会使切出的条料台阶角部出现圆角或是毛刺，或是出现侧边毛刺，影响条料的正常送进和定位；第二类为双角成形侧刃和单角成形侧刃。按照侧刃的工作端面的形状分为平面端和台阶端面。对于本次设计，山于选用的冲孔落料级进模为了能良好的控制送料步距选用的是单角成形侧刃，且对角分布【冋。4.4.6销钉的选用本设计选用的销钉起定位的作用选用的是12hltX60(GB699)即d=12mm,长度为L=60mm=其结构如下图4-14所示：图4・14销钉图5压力机的校核（1）公称压力：本设讣中选用的圧力机为J23-25,它的圧力250KN>237.69KN,所以压力得以校核。（2） 滑块的行程次数：滑块的行程次数为55次/min,因为零件的生产为大批量采用的是自动送料，故满足要求，得以校核。（3） 工作台面的尺寸：根据下模座最大端面LxB=200mmX140mm,压力机的工作台面LxB=370mmx560mm,符合要求，得以校核。（4） 滑块的模柄孔尺寸：滑块上模柄孔的尺寸为40mm,深度