毕业设计（论文）-支座零件冲压模具设计【支架】

摘要III支座零件冲压模具设计摘要随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文针对支架弯曲件的冲裁工艺性和弯曲工艺性，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定用了一种利用定距自动送料机初定位，导正钉精定位，浮料销导料，连续进行零件型孔冲切、轮廓冲切、弯曲等8个工位，最终将成品切离坯料的多工位级进模具的设计。介绍了支架弯曲件冷冲压成形过程，经过对支架的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样方案，冲压工序性质、数目和顺序的确定，进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如冲孔凸模、卸料装置、弯曲凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详细清单，并给出了合理的装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计、优化工艺方法能大幅度提高生产效率。关键词：冲裁，弯曲，多工位级进模

DesignforPressToolPedestalforaBodyABSTRACTWithChina'sindustrialdevelopingconstantly,moldindustryisbecomingmoreandmoreimportant.Basedonthebracketofwireconnectingpedestalblankingprocessandbendingprocess,Comparativeanalysisoftheprocessofformingthreedifferentstampingprocess(singleprocesses,complexprocessesandcontinuousprocesses)confirmamulti-positionprogressivedieforbracketofauto-feederthatpitchpunchisusedforguidingroughly，pilotpinisusedforguidingexactly．Ninestepsforblankingorbendingisused．Onthecoverofthecoldbendingstents，rightafterthecoverofthemassproduction,qualitycomponents,andtheuseofstructuralcomponentsoftheanalysis,research,inlinewithlowerperformanceprerequisitetotheidentificationofstampings,Stampingmethodusedtocompletetheprocessingcomponents,andabriefanalysisoftheblankshape,size,layout,theconferenceboard,stampingprocessesinnature,numberandsequencedetermination.Fortheprocess,thecenterofpressure,thediesizeandthetoleranceofthecalculation,designmold.Alsoanalyzesthemoldofthemaincomponents(suchasmould,punchholepunch,unloaderdevice,punch,plate,bendingplateetc)designandmanufacturing,stampingequipmentselection,punch-gapadjustmentandestablishmentofavitalpartsmachiningprocess.Dierequirementssetoutadetailedlistofparts,andgivesareasonableassembly.Byfullyutilizingmodernmanufacturingtechnologytomoldtraditionalmechanicalpartsforstructuralimprovements,designoptimization,processoptimizationmethodscangreatlyenhanceproductionefficiency.KEYWORDS:blanking，bending，multi-positionprogressivedie目录前言 1第一章产品图与工艺分析计算 41.1工件的工艺性分析 41.1.1工件简图 41.1.2工件展开分析 41.1.3弯曲件毛坯展开长度计算 51.1.4工件的工艺性分析 61.２工艺方案的分析和确定 7第二章冲压工艺计算 82.1排样方式及材料利用率 82.1.1排样方式 82.1.2材料利用率 82.2冲裁力的计算 92.2.1冲压力的计算 92.2.2弯曲力的计算 102.2.3卸料力和推件力的计算 102.2.4压力机所需总冲压力的计算 112.3冲压设备的选择 112.4压力中心的确定 12第三章 凸模与凹模工作部分尺寸的计算 143.1尺寸计算的原则 143.2相关尺寸的计算 153.2.1凸模形状 163.2.2各部分尺寸计算 18第四章 冲压模具结构设计 204.1模具总体结构设计及其动作过程 204.2主要零部件的选用及设计 224.2.1模架的选用 224.2.2模柄的选用 224.2.3凸模固定板的设计 224.2.4凸模垫板的设计 234.2.5卸料板的设计 244.2.6凹模的设计 254.2.7切断凸模的设计 264.2.8浮料销的设计 264.2.9限位柱的设计 274.2.10凸模导向套 294.2.11导正钉的设计 294.2.12卸料螺钉和卸料弹簧的设计 304.2.13定位销的设计 33第五章模具的相关技术条件 34结论 37致谢 38参考文献 39REF_Ref168484390\r\h错误！未找到引用源。REF_Ref168484424\h错误！未找到引用源。PAGE6PAGE5前言冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具,在室温下对板料施加压力使其变形和分离，从而获得具有一定形状、尺寸的零件的压力加工方法。由于冷冲压可加工出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件，冲压质量稳定,尺寸精度高，制件互换性好，生产效率高，材料利用率高，以及易于实现机械化与自动化生产，因此，冷冲压在实际生产中占用及其重要的地位。但是，冷冲压模具制造周期长、制造成本高,另外,冷冲压生产多采用机械压力机,由于滑块往复运动快,手工操作时,劳动强度大,易发生事故,故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。因此，设计合理、安全的冲压模具在冲压生产中占有极其重要的地位。冲压设计包括工艺设计和模具设计两方面内容，它既是冲压生产技术准备工作的基础，又是组织正式生产的依据。冲压设计的根本目的，是为生产提供技术上先进可行、经济上相对合理的冲压工艺规程文件和模具制造用图样，以最大限度地提高工厂企业的技术经济效益。冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写出冲压工艺卡的综合性的分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性质、数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定等内容。冲压模具设计须在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排除诸问题以及模具的制造维修是否方便、操作是否安全可靠等因素后，构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图的整个设计绘图过程。概言之，模具设计的实质就是要完全实现工艺设计的内容。冲压设计是一项技术性极强的工作，其设计过程实质上是一个综合分析研究问题、反复地设计计算及修改的创造性劳动。在实际生产中，由于影响、制约冲压设计的因素繁多，往往给设计工作带来一定的困难。因此，冲压设计工作不仅要求设计人员具有的理论基础、丰富的实践经验、熟练的设计技能和认真负责的工作态度，而且还要求设计人员能在不断积累总结设计经验的基础上，及时获取最新科学技术知识，尽快掌握现代化的设计计算手段。只有这样，冲压设计工作才能适应工业生产迅速发展的需要。冲压设计水平标志着冲压生产工艺的先进性、合理性以及生产成本的经济性，它在很大程度上反映了工厂的生产技术水平。生产实践证明，合理的工艺方案的模具结构，不仅为稳定产品质量、降低冲压成本提供了技术上的保证，而且也为生产的组织与管理创造了有利的条件。反之，冲压设计的任何失误或差错，都会给生产带来不应有的损失，乃至造成人身、设备的重大事故。比如，在制定工艺方案时，本来可以合并而且也应该合并的工序而没有合并，致使工序数量增加，不仅降低了生产效率，而且造成了人力、工时及设备的浪费，难以满足大批量生产的要求。再如，由于模具结构设计不合理，而使送料或出件困难，这就为冲压损伤带来了不便，难以保证安全生产的。又如，在安排工序时，由于没有很好地考虑冲压变形时的金属流动规律，而使工序的安排不合理，因而导致冲压件产生质量缺陷甚至报废等等。所有这些均说明冲压设计是一项严谨、细致而复杂的技术工作，它必须经受生产的检验，只有首先保证成功的冲压设计，才有可能谈得上成功的冲压生产。在冲压生产中，冲压模具作为冲压工艺的具体执行工具，它的结构的设计水平与制造精度是保证冲压制件质量的关键。随着市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度也越来越快，冲压品正朝着复杂化、高效率、高精度、长寿命方向发展。目前，模具的设计广泛采用计算机辅助设计和制造技术，致使模具设计和制造效率一般可提高2～3倍，模具生产周期可缩短1/2～1/3。现在有的厂家己达到CAD/CAM设计制造一体化，模具二维图纸只是作为检验模具之用。用信息技术带动和提升模具工业的制造水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。当前模具加工技术的重点方向是无图化生产，单件高精度并行加工、少人化或无人化加工和贯彻只装不配少修的原则等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等先进制造技术在模具工业中的应用也较为普遍。为了满足大批量生产的需要，冲压设备己由单工位的低速压力机发展到多工位的高速压力机；在高速压力机上采用多工位的级进模进行冲压加工，使冷冲压生产达到高度自动化，例如汽车覆盖件可采用自动送料、自动取件、自动传送的流水线生产。同时，为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度、降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。应用快速制模技术制造模具在工业生产中取得了显著的经济效益，对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。作为冲压生产的前提，每一种冲压零件都要至少一套的冲模冲制，没有先进的模具，先进的冲压工艺就无法实现。因此，深入了解掌握冷冲模的设计,以及运用现代计算机技术来完善冷冲模设计对增强企业的竞争能力和应变能力有着很大的助推力。在冲压生产中，冲压模具作为冲压工艺的具体执行工具，它的结构的设计水平与制造精度是保证冲压制件质量的关键。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还有一定的差距。其主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。所以，开发和推广冷冲模生产工艺，高标准的超前攻克冲模技术，对发展国民经济和加速工业化建设具有十分重要的意义。第一章产品图与工艺分析计算1.1工件的工艺性分析1.1.1工件简图该加工工件为支架零件图，材质为SECC-N电镀锌钢板，厚0.8mm，大批量生产。工件图如图1-1示：图1-1工件图1.1.2设板料弯曲前的长度、宽度和厚度分别为l、b和t,弯曲后成为外半径R、内半径r、厚度t（为变薄系数）、弯曲带中心角为的形状。根据变形前后金属体积不变的条件得：（1-1）塑性弯曲后，中性层长度不变，以：联解两上式，并以代入，可得塑性弯曲的中性层位置为：（1-2）由此式可看出，弯曲中性层位置与和系数的数值有关，而弯曲时，随着凸模下行，相对弯曲半径和系数是不断变化的，因此，随着弯曲的进行，中性层位置在不断改变。因为板料压弯的，即，所以中性层位置是内移了。值愈小，系数值也愈小，中性层位置的内移量也愈大。在实际生产中为了便于计算，一般用经验公式确定中性层的曲率半径：（1-3）式中与变形程度有关的中性层系数，其值见下表。表1-1中性层系数x的值0.10.20.30.40.50.60.70.811.20.210.220.230.240.250.260.280.30.320.331.31.522.534567≥80.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5图1-2工件展开图1.1.3确定了中性层的位置后，就可进行弯曲件毛坯展开长度的计算。一般将的弯曲称为有圆角半径的弯曲，而将的弯曲称为无圆角半径的弯曲。有圆角半径的弯曲：有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度和圆弧部分长度的总和。式中-弯曲件毛坯长度-直线部分各段长度（1-4）式中:无圆角半径的弯曲：无圆角半径弯曲件的展开长度根据毛坯与工件体积相等，并考虑弯曲材料变薄的情况进行计算。由于弯曲变形时，不仅在毛坯的圆角变形产生变薄，而且与其相邻的两直角边部分也相应地有些变薄。因此式中该产品的弯曲均为简单弯曲，其计算公式如下：L0=[L2／2-L1／2-t-R1+(R1+X01)×3．14／2+(H-t-R1-t-R2)+(R2+X02)t3.14／2+(L1-R2)]×2（1-5）X0为中性层位移系数。1.1.4工件的工艺性分析该零件的基本工序由外形冲切、冲孔、冲型孔、两次弯曲成型等组成。采用单工序冲压时，第一个工序为外形冲切与定位孔同时冲切，后面的工序均以冲出的定位孔为基准冲孔和弯曲成型。工序多，效率低而且零件经反复定位，尺寸精度不稳定。为保证稳定、批量的生产效率和一致的零件质量采用多工位晋级模式最佳的生产方式。该零件的右上部有两突出狭长条形，如图3所示。采用图3（a）一次冲切可减少工序，但凹模强度差，影响凹模使用寿命。改进图3（b）和（c）所示，见其分解成两次冲切（先b后c）的形式，既保证冲切质量，有保证模具的强度。（a）（b）（c）图1-3零件局部外形采用分工位两次冲切的工艺改进形式1.2工艺方案的分析和确定从工件的结构特点以及冲压变形特点来看，该工件冲压工序性质有冲孔、弯曲。根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有：方案一：采用五工位加工。第一工位进行冲孔和切槽加工；第二工位切异形轮廓；第三、四工位进行弯曲；第五工位切断。方案二：采用六工位加工。第一工位采用冲孔；第二工位切条形槽；第三工位切异形轮廓；第四、五个工位弯曲；第六个工位切断。方案三：采用八工位加工。第一工位冲定位孔；第二工位冲其他圆形孔；第三工位切槽；第四工位切狭长天条槽；第五工位冲异形轮廓，第六、七工位弯曲；第八工位切断。方案一、二模具较简单，工位少，效率高；但由于工件尺寸较小，在一个工位上进行多工序加工会使凸模间隙小，对模具的强度要求不利，凹模强度差。在第三个方案中各个凸模相对简单，其相对位置也较前两个方案好，而且可满足加工精度的要求。通过以上对三个方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。

第二章冲压工艺计算2.1排样方式及材料利用率2.1.1排样使是指冲裁件在板料、条料或带料上的布置方式。排样是否合理，经济型是否好，对材料的利用率的大小有直接影响。要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理安排方案，选择合适的板料规格及合理的排样法。该工件可采用连续排样方案。排样设计时考虑两种方案，如图2-1（1）、（2）所示。（1）中排样方案零件旋转90度直排，两侧外形在同一工位冲出，该排样需9个工位。图（2）排样方案零件直排排列，因支架定位孔与安装孔的尺寸精度与形位公差精度有较高要求，而孔与外形之间无特别精度要求，因此，在工序排列时，在同一工位上分别冲前后两个部分外形。再不影响模具强度的情况下，为使模具的结构更紧凑，小弯曲成形工序安排在局部外形工序之后。该排样共需8个工位，条料所占冲压面积适中，而模具的面积也大。如图2-1（2）所示：（1）（2）图２-１排样图2.1.2材料利用率考虑浮料销的定位，取沿边搭边值a1＝4mm。冲压件一个进距的材料利用率：η＝S1/S0×100%=S1/(AB)×100%（2-1）式中：S1一个布局内零件冲裁件面积，mm；S0一个布局内所需毛坯面积，mm；B条料宽度，mm；A送料进距，mm。该方案中冲裁件的面积S1=382.5mm2条料宽度B=31mm，送料步距A=29mm，则该工件的材料利用率η为：η＝S1/(AB)×100%=＝382.5/(29×31)×100％＝42.5%2.2冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。板料材料为SECC-N电镀锌钢板，查得材料的抗剪强度τ=300Mpa，材料厚度t=0.8mm。冲裁力F可按下式计算：F＝KLtτ(2-2)式中：K刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，取1.3；F冲裁力，单位为N；L冲裁周边，单位为mm；材料抗剪强度，单位为Mpa；材料厚度，单位为mm。2.2.1冲压力的计算如图2-2所示：图2-2各部分轮廓图冲裁各个部分的总轮廓长度计算如下：L=2×2π×2+2×2π×1+2×2π×2.3+2+2×2π×1.9+2×2π×0.8+(0.9×2+2×3)×2+2×5+2×0.9+1.5+0.6+3.6+3.6+1+0.8+0.9+9.5+8.3+5.7×2+5.6+3.5×2+4.2×2+23.7+1/4×2π×3.3×2+1/4×2π×2.3×2+18+5.7+1.4=250.18冲裁力F=KLtτ=1.3×250.18×0.8×300=78056.16N2.2.2弯曲力的计算查得材料的强度极限=500MPa，自由弯曲按下式计算为：(2-3)式中：冲压行程结束时的自由弯曲力（N)；K安全系数，一般取K=1.3；b弯曲件的宽度（mm)；t弯曲材料的厚度（mm)；r弯曲件的内弯曲半径（mm)；材料的强度极限(MPa)。弯曲在第六、第七个工位，其弯曲力分别为F6=1213.3N，F7=4998.9N。2.2.3卸料力和推件力的计算冲裁时材料在分离前存在弹性变形，在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复使落件或废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下，将梗塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力；从凹模内向下推出的力称为推件力；从凹模内向上顶出工件或废料的力称为顶件力。卸料力是选择卸料装置与弹顶器的橡皮或弹簧的根据。在计算冲裁时所需的总冲压力时应该根据模具结构的具体情况考虑各个力的影响。该方案中采用向下推件的方式将废料推出凹模洞口。卸料力F卸和推件力F推的计算经验公式为：F卸=K卸F(2-4)F推=nK推F(2-5)式中：K卸卸料力系数；K推推件力系数；n梗塞在凹模内的冲件数；F冲裁力，单位为N。查冷冲模设计手册【2】得K卸=0.02～0.06,因本次设计中轮廓简单，材料强度不高，取K卸=0.03，故卸料力F卸为：F卸=0.03×78056.16N≈2341.68N查得K卸=0.02～0.09,取K卸=0.05F推=17×0.05×78056.16N≈66347.74N2.2.4压力机所需总冲压力的计算采用弹压卸料装置和下出件模具时，综合考虑冲裁力、卸料力和推件力的影响，压力机所需的总冲压力F总为：F总＝F+F卸+F推+F6+F7(2-6)式中：F冲裁力，单位为N；F卸卸料力，单位为N；F推推件力，单位为N；F6、F7弯曲力，单位为N。根据所求的数据，代入得：F总＝F+F卸+F推+F6+F7=78056.16N+2341.68N+66347.74N+1213.3+4998.9=152957.78N2.3冲压设备的选择根据所需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。该设计中采用J23-16型压力机，其具体参数如下：公称压力/KN：160滑块行程/mm：55行程次数/次•min-1：120最大装模高度/mm：220封闭高度调节量/mm：45工作台尺寸（左右、前后）/mm：300×450模柄孔尺寸（直径/mm×深度/mm）：30×50模具的闭合高度为210mm，故该压力机满足要求。2.4压力中心的确定以第一个工位和最后一个工位中线为y轴，条料宽中线为x轴，建立坐标系，由公式：(2-7)(2-8)式中的、、…和、、…为各凸模的压力中心，、、…为各凸模的冲裁周长。如图2-2示，则各个凸模的压力坐标为：切断凸模(X１,Y１)=(115.5,12.5),L１=95两边弯曲凸模(X２,Y２)=(86.5,3.12),L２=18.2单弯曲凸模(X３,Y３)=(51.5,-5.8),L３=21轮廓异形凸模(X４,Y４)=(14.5,0.15),L４=105.3切槽凸模(X５,Y５)=(-47.8,-3.25),L５=47.4冲孔凸模(X６,Y６)=(-87.7,-0.6),L６=43.3预冲孔凸模(X７,Y７)=(-116.5,-0.12),L７=37.68图2-3压力中心坐标系设该模具的压力中心为(X０,Y０)，则：11.23.84即模具的压力中心为(11.2,3.84),由于模柄为φ50,故其在模柄作用范围内，符合要求。凸模与凹模工作部分尺寸的计算3.1尺寸计算的原则凸模和凹模工作部分尺寸决定了冲裁件的尺寸和间隙的大小，是模具上最重要的尺寸。凸、凹模刃口尺寸精度决定的合理与否，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系到模具的成本和使用寿命。尺寸计算一般应该遵循以下原则：1落料时落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准；冲孔件的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。2凸模和凹模应该考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减小冲孔件的尺寸。为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。3凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由凹模尺寸决定；对于冲孔件，凸模时设计基准，间隙应由凸模尺寸决定。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计凸模和凹模时应取初始间隙的最小值Zmin。4凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的精度相适应。既要保证工件的精度要求和合理的冲裁间隙，又不能使凸模和凹模的制造精度过高（即尺寸的公差范围过小），而偏差值应按入体方向标注。5尺寸计算要考虑模具的制造特点。制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：一种是分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。用凸模和凹模的尺寸制造公差来保证合理的间隙要求。另一种是单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。3.2相关尺寸的计算尺寸计算公式如下：落料件尺寸(3-1)(3-2)冲孔尺寸(3-3)(3-4)式中：、分别为落料凹模和凸模尺寸；、分别为冲孔凹模和凸模尺寸；D、d分别为落料件和冲孔件的基本尺寸；工件的公差；、分别为凹模和凸模的制造公差，分别按IT7级和IT6级选用；最小合理间隙；磨损系数。为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙值，凸模、凹模的制造公差必须保证：否则，取式中：、分别为凹模和凸模的制造公差；、分别为凹模和凸模的最大、最小合理间隙。3.2.1凸模形状冲小孔φ2的凸模形状及尺寸如图3-1所示：图3-1冲小孔凸模冲孔φ3.8的凸模形状及尺寸如图3-2所示：图3-2冲孔φ3.8凸模切槽凸模的形状及尺寸如图3-3所示：图3-3切槽凸模弯曲凸模的形状及尺寸如图3-4所示：图3-4弯曲凸模单边弯曲凸模的形状及尺寸如图3-5所示：图3-5单边弯曲凸模3.2.2各部分尺寸计算查得：Zmax=0.056，Zmin=0.04，则：Zmax-Zmin=0.056-0.040=0.016=0.0064≈0.006=0.0096≈0.011、冲孔φ2凸模尺寸计算：基本尺寸d＝φ2，查得，则：2、冲孔φ3.8凸模计算：基本尺寸d＝φ3.8，查得，则：3、切槽凸模尺寸的计算：其基本尺寸,，查得,同理：4、弯曲凸模工作尺寸的计算：其基本尺寸,，查得,同理：5、单边弯曲凸模工作尺寸的计算：其基本尺寸,，查得,同理：冲压模具结构设计确定工艺方案以后，应通过分析比较，选择出合理的模具结构型式，并确定各个部分的具体结构，包括上、下模座的导向方式及其模架的确定；毛坯定位方式的确定；卸料、压料与出件方式的确定；主要零部件的定位与固定方式以及其他特殊结构的设计。并且要求设计出的模具尽可能满足以下要求：（1）能冲裁出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具制造和修模方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。4.1模具总体结构设计及其动作过程该设计中模具结构型式采用连续模。由于用连续模冲压时，冲裁件是依次在几个不同位置上逐步成形的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距。该设计中采用侧刃和挡料块对条料进行定位。由于工件较薄，厚度为0.8mm，因此采用弹性卸料板进行卸料和压料，冲裁废料由下漏料洞口推出。在该设计中，因为要进行折弯和翻边（翻内孔），所以采用浮料销浮起条料以便条料的顺利送进。因冲压力不大，且模具结构尺寸较小，故采用后侧导柱的滑动导向方式，以便观察冲压及送料状况，方便操作。模具结构如图4-1所示。该连续模的动作过程是：当上模下行弹性卸料板压紧条料，凸模继续下行完成落料、冲孔等工序；之后废料由凸模下行将其从下漏料洞口推出；在此过程中，弹性卸料板将条料压平，可使工件表面平整。上模回升时，紧箍在凸模上的条料由弹性卸料板推下，条料由浮料销浮起以便条料的继续送进。随着条料的送进，此过程将从新继续进行。此模具结构紧凑，装、拆、修磨方便，操作简便，安全可行，生产效率比使用单工序模具生产要高，且其精度可满足工件要求。主视图左视图图4-1模具结构图4.2主要零部件的选用及设计4.2.1模架的选用为了方便操作，且因该模具的冲裁力不大，故采用四导向式的滚动导向模架，其规格标准为“315×200×100GB/T2852.3”。其相应的上模座的规格为“315×200×50GB/T2856.5”，下模座的规格为“315×200×65GB/T2856.6”，导柱的规格为“32×190GB/T2861.3”，导套的规格为“32×120×48GB/T2861.8”。4.2.2模柄的选用根据选用压力机型号，其模柄孔尺寸为30mm×50mm，故采用凸缘式模柄，其规格型号为“模柄A30×75GB2862.3－1981.Q235”。4.2.3凸模固定板的设计该设计中对凸模的固定方式采用凸模固定板进行机械固定。由于卸料力不大，因此对固定端为非圆形凸模采用销钉方式将其固定在凸模固定板上。对于冲小孔φ1.5凸模因其固定端截面较小，故也采用挂台方式进行固定。铆接倒角为1×45°。凸模固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6或H7/n6，压装后将凸模端面与凸模固定板一起磨平。为保证安装固定牢靠，固定板要有足够厚度，设计中取凸模固定板厚度为25mm。为保证加工精度，应使凸模固定板平面与凸模的中心线有良好的垂直度，而基准面的表面粗糙度为Ra=1.6μm～0.8μm，另一非基准面可适当降低要求。凸模固定板如图4-2所示：图4-2凸模固定板4.2.4凸模垫板的设计为保护上模座的表面，须在凸模顶端与上模座之间加一个淬硬的垫板。凸模垫板相对于凸模固定板稍有移动不会影响正常工作，垫板上只有螺钉、销钉过孔（螺钉、销钉穿过垫板故称过孔），孔径比穿过的螺钉、销钉的直径大1mm，孔距与固定板上的相同。为不影响凸模固定板对凸模的固定精度，消除其对加工精度的影响，应使其上下表面具有平行度要求。其形状尺寸如图4-3所示：图4-3凸模垫板4.2.5卸料板的设计当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.5-1.0mm之间。使用45钢，调质HRC28～32。其形状尺寸如图4-4所示：图4-4卸料板4.2.6凹模的设计凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，要求具有垂直度要求；凹模的底面与顶面应保持平行，要求具有平行度要求。为了提高模具寿命与冲裁件的精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.8～0.4μm。底面与销孔的粗糙度为Ra=1.6～0.8μm。凹模的材料和凸模的材料一样，且其热处理硬度略高于凸模，硬度为HRC60～64。考虑冲裁件厚度较薄，冲裁形状简单，且采用向下推出冲裁废料的方式，即废料逆冲压方向排出，所以凹模洞口采用直壁式洞口。凹模的外形尺寸应保证凹模具有足够的强度与刚度，以及修磨量的影响，参考冷冲模标准，设计凹模及其洞口形状如图4-5所示.凹模使用螺钉和销钉固定在下模座上，并采用圆柱销对其进行定位。图4-5凹模及其镶块洞口形状示意图4.2.7切断凸模的设计切断凸模由螺钉固定与凸模垫板上，由圆柱销对其进行定位，其形状尺寸如图4-6所示:图4-6切断凸模4.2.8浮料销及避让孔的设计为使条料不受折弯和翻内孔的影响而能够顺利送进，应使用浮料销使条料浮升一定高度。浮料销如图4-7所示:图4-7浮料销躲避孔和托料钉外圆之间的间隙为0.5mm左右，设计中将躲避孔的单边间隙设计为0.5mm。为了便于躲避孔的加工，将躲避孔设计为沉孔结构，同时该孔也起到了排气的作用，避免了托料钉钉在工作因托料钉顶部和躲避孔之间形成高压气体，而使托料钉在该力的作用下过多的下降，引起带料的变形。躲避孔示意图如图4-8所示：图4-8浮料销躲避孔示意图躲避孔深度的计算公式为：A=B+（C-T）/2C对于薄材料取C=1.5~2mm,设计中取C=2mm，T表示带料的厚度，设计中为0.8mm。则：A=B+（C-T）/2=7+（2-0.8）/2=7.6mm4.2.9限位柱的设计为保护凸模，防止模板在高速长时间的过负荷冲击中发生潜变致使压薄材料，须设置限位柱。且在该模具中限位柱可防止切舌凸模过早进入死点而致使冲裁凸模不能完成冲裁。为提高定位精度，在下限位柱上加工细牙螺纹，并用螺母进行调节。选用45钢，淬火硬度HRC48～52。上限位柱如图4-9所示，下限位柱如图4-10所示。限位柱的强度校核如下：（4-2）查得45钢的极限应力为s=600Mpa,取安全系数ns=1.2，则许用应力[]为:即[σ]＞σ，故其符合。图4-9下限位柱图4-10上限位柱4.2.10凸模导向套为保护细小凸模的加工精度，使冲裁动作能够顺利进行，故对细小冲孔凸模（冲孔φ1.5凸模）加一个凸模导向套，二者采用滑动的间隙配合。4.2.11在级进模中，导正销在其他定位机构的配合下，对带料在前一工位上冲出的圆孔进行精确定位，导正销一般紧挨冲孔工位后的落料凸模上，其主要形式有六种，结合设计标准，为了提高导正的精度，选用如下图所示的两种导正钉结构。图4-11导正钉设计中优先选用方式一，因为方式一和方式二相比有防止导正钉带料和增加卸料力的用。当方式一在有些地方和其他零件在工作时会发生干涉的时候，为了保证导正精度选用方式二。导正钉直径的计算：D1=D2-2CD1：导正钉圆柱段部分的直径（mm）；D2：冲孔凸模直径(mm)；2C：导正销与孔双面的间隙(mm)。设计中，导正销的直径为：D1=D2-2C=4.03-0.03=4.00mm4.2.12卸料组件包括丝堵、弹簧、卸料螺钉、卸料套筒等零件，上模中的卸料板是整个模具的核心部分，因此必须在上模卸料板加足够多的卸料弹簧组件，这样才能保证模具的正常工作。在通常情况下，在不影响模具其他零件工作的情况时，弹簧组件在卸料板上的分布应该尽量多些，这样可以完全把材料压死，避免在冲裁过程中出现带料和拉料等不良现象，在设计时应该考虑到弹簧组件必须均匀分布在模具上，这样才能保证模具在冲裁过程中受力的均匀性，有利于延长模具使用寿命，提高制件的质量。设计中卸料螺钉的分布如模板零件图所示。为了保证卸料板工作平面的平行度，同一模具中各种卸料螺钉的长度L和旋进深度H都必须分别保持一致，相差不超过0.02mm，结合设计标准，在级进模中采用带小导套形式的卸料螺钉结构，结构图如下图所示,相关参数如下表所示：图4-12卸料螺钉装配图ZA表示卸料螺钉在组装件中的记号；D表示弹簧的公称尺寸；L表示套筒长度；E表示丝堵类型；L1表示紧固螺钉的长度；A表示套筒的外径M表示螺纹的公称直径；S表示弹簧的强度记号；L2表示弹簧的长度。参数表格：表4-1各部分相关尺寸尺寸单位：mm卸料螺钉的选择，参照参考文献《冲压工艺及模具设计》【10】有：表4-2卸料螺钉允许负荷表D(mm)M6M8M10M12M14M16M20负荷（N）12001800260044005700790012800通过计算得：在设计中由卸料螺钉组件的分布情况可以知道，卸料钉有6个，卸料螺钉所负荷的总重量为：68689.42N。因此选用M6的卸料螺钉即可以满足设计要求，具体类型为GB/T70.1-200M8×67的卸料螺钉。由于凸模和卸料垫板、卸料板之间的配合间隙很小，为了提高模具在工作时垂直方向的导正精度，保证模具的正常工作，需要增大卸料力和料力。为了达到设计要求，在模具设计中通常将ZB型弹簧组件和ZA型卸料螺钉组件配合起来使用。ZB型弹簧组件的结构图4-13如所示：图4-13ZB型弹簧组件表4-3各部分相关参数单位：mm设计中选用公称尺寸为18mm，弹簧外径为20mm的卸料弹簧组件，加工参数如上表所示。分布情况如模板零件图所示。设计中弹簧的选用标准：表4-4模具设计弹簧的选用标准 型号场所WMWHWBSWMSWHSWB托料钉、浮升套筒等O√√╳╳╳卸料顶杆等╳√√OO√卸料顶杆、顶针等╳╳╳OO√卸料弹簧等╳╳╳╳√O注：1、表中“O”表示优先选用；“√”表示：次之；“╳”表示禁止使用。2、SWM~SWB弹簧的直径大于8mm；WM~WB的直径不小于5mm。3、弹簧的表示方法：例：SWM10-50，SWM：表示弹簧的类型；10表示弹簧的直径为10mm；50表示弹簧的长度为50mm。在设计中，弹簧的选择为：顶针24选用型号为WM6-50的弹簧为顶针提供回复力；浮料销34选用型号为WM14-55的弹簧为其提供回复力；选用SWH10-50为顶针74提供回复力；选用SWH14-35为浮升块29提供回复力。设计中选用WL10-50型号的弹簧为防错位装置的导正钉提供回复力；选用WL6-35型号的弹簧为顶针80提供回复力。4.2.13由级进模结构可知，在上模座，凸模固定垫板，垫板之间用定位销6实现模板和模板之间的精确定位；参照国家标准，选用GB119-2000销×70的定位销；在凹模固定垫板板，垫板，下模座之间用定位销1实现模板和模板之间的精确定位；参照国家标准选用GB119-2000销×80的定位销。第五章模具的相关技术条件设计模具时，应根据模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，将不仅直接影响模具的正常工作和冲压件的质量，而且也影响模具的使用寿命和制造成本。模具零件图上除刃口外所有的锐边和锐角均应倒角或倒圆，无特殊要求且未注明的倒角倒圆尺寸，视零件的大小，倒角尺寸为0.5×45°～2×45°，倒圆尺寸为R0.5～1mm。模具零件未注明公差要求的自由尺寸的极限配合，按GB1804-79规定的IT14级，孔，轴，长度。模具零件的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与模板的配合；过渡配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动但需要经常拆装的零件，如压入式凸模与固定板的配合；间隙配合用于模具工作时需要相对运动的零件，如导柱与导套之间的配合等。模具中常用零件的公差配合要求见表5-1。为了较少摩擦阻力，降低摩擦和避免发生粘滞现象，以及模具型孔冲裁要求，模具零件相关表面必须光洁。常用粗糙度要求见表5-2。

表5-1模具零件的公差配合序号配合零件名称序号配合零件名称1导柱、导套分别与模板H7/r68固定挡料销与凹模H7/m6H7/n62导柱与导套H7/h6H6/h59活动挡料销与卸料板H9/h8H9/h93导板与凸模H7/h610初始挡料销与导料板（导尺）H9/f84压入式模柄与上模板H7/m611侧压板与导料板（导尺）H8/f95凸缘式模柄与上模板H7/h6H7/js612固定式导正销与凸模(压入凸模）H7/r6H7/s66凸模、凹模与上模板H7/m613活动式导正销与凸模固定板H8/f87圆柱销与固定板、模板H7/n614弹簧芯柱与固定孔H7/r6H7/n6

表5-2模具零件粗糙度粗糙度使用范围配合面零件部件Ra0.21.抛光的成形面及表面2.精密配合的滑动面凸模成形端部，工作面圆角，导柱导套滑动面Ra0.41.凸模2.凹模工作表面，行腔表面、圆角，高精密导柱和导套的压入面Ra0.81.零件的固定和支撑表面凹模夹持固定，尾部端面和非工作不分；凹模的外表面和上下表面；垫板和垫块平面；凹模支承的断面及外表面2.工作部分滑动表面顶料杆与凹模；环形顶出器与凸模和凹模一般精度的导柱、导套的滑动表面3.密合表面横向分割凹模的接触面4.导向表面凸凹模自身导向的滑动面5.过盈配合和过度配合的紧固表面凸模与固定套，组合凹模的压配合面Ra1.61.一般配合部位2.非配合的滑动表面3.支承面模柄表面、销