缓冲板落料模具毕业设计说明书(文档内含图纸图片)

1、目 录1 前言31.1 模具发展的历史31.2 模具发展的现状31.3 模具发展的趋势及前景42 模具选材及工艺分析52.1 模具选材的意义52.2 模具选材的原则52.3 冷冲压模具的选材原则72.4 工艺方案比较及确定73冲压模具材料的热处理84. 排样方案设计及计算941 展开板长度计算942 排样方案设计942 材料计算105.计算冲压力106 确定模具压力中心117 计算复合模凸凹模刃口尺寸127.1复合模凸、凹模加工128 复合模凸模、凹模、凸凹模的结构设计1281复合模凸模尺寸设计128.2复合模凹模尺寸设计128.3复合模凸模尺寸设计138.4凸凹模设计139复合模总体设计及主

2、要零部件设计169.1 卸料弹簧的设计计算169.2主要零部件设计计算1710.弯曲模的设计1710.1弯曲件的工艺性1710.2 弯曲件的材料1710.3 弯曲件的精度1810.4 弯曲件毛坯尺寸的确定1810.5 弯曲力的计算1810.6 校正弯曲时的弯曲力1810.7 顶件力或压件力1810.8压力机标称压力的确定1910.9弯曲工序及弯曲模1911 冲压设备的选择2011.1压力机类型的选择2011.2压力机规格的选用2012结论2213.参考文献2314.谢辞24CJX1-9.12交流接触器 缓冲板落料模具机械设计制造及其自动化XXX指导老师：XXX 摘要：冲压模具在实际工业生产中应

3、用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中的模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际生产中，冲压模具可以大大的提高劳动成产率，减轻工人的负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略的概述：论述了冲压零件的成形原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件零件进行了设计：大直径三通管冲压复合模设计解决了大直径三通管的加工难题、带有浮动凸凹模的拉伸冲孔复合模设计、适力压边式落料拉伸切边复合模设计、消音器后补碗落料、拉伸

4、、冲孔、翻遍复合模设计、一模两件落料拉伸冲孔翻边复合模设计、环形弯曲件的模具设计、铰链卷圆成形工艺及模具设计、半自动送料切角装置设计、滑板式送料拉伸、冲孔、翻边模设计实现自动送料、长管多孔冲模设计、带凸缘台阶方盒形零件拉伸模和盒行件侧壁小孔翻孔模。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率高，经济效益显著。关键词：冲压、模具、模具设计、冲裁、弯曲、拉伸ABSTRACT： Punching die has been widely used in the actual industrial production. In traditional indu

5、strial production,the worker work hard ,and there are too much works,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowdays,the use of punching die in the industial production gain more attention,and be used in the industrail production more and more.Self-acting feed tec

6、hnology of punching die is also used in production,punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden,so it has signification meaning in technologic progress and economic value.The article mainly discussed the classification,feature and the developmental dir

7、ection of the punching technology. Elaborated the punching comonents formation principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die : the die for big diameter three direction pipe which solved the problem of traditional mac

8、hing, the darwing and punching compound die with float punch-matrix, the drawing and cutting compound dies with unaltered press, the compound die for the back bowl of the noise keeper, the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching, the bending die for ring shape p

9、art , the bending die which used the gemel, automate loading die for cutting, the drawing, punching and burring compound die with sliding automated loading, the punching die for the long pipe with two row of hole, the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box sha

10、pe workpiece .The pinching dies that utilized the f feature of the normal punch shaped the workpiece in the room temperature, and its efficiency and econnmic situation is excellent.Key Word： punching, die, die design, punching, bending, drawing1 前言1.1 模具发展的历史20年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就使用冲床、压机等简易机械设备及模具加工

11、产品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、冲孔的“刀口模子”，用于金属拉伸的“坞工模子”。当时各厂使用的冲压设备功率不大，大多还是手扳脚踏。模具加工除使用少量简陋的通用设备外，以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到40年代初，才出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后，由于增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和快规等，使冷冲模具的精度得以提高。随着产品生产大量使用冲压机床，19601970年，冷冲模具以从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。又由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多样，精度也由此提高。同时，随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模

12、具使用寿命提高57倍。这一时期，还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料，冷冲模具的制造工艺有了新的发展。硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来的3.5万次跃增到150次以上。由于设计人员改进制模工艺，具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后，用石膏、木模或实物即可翻制出相同形状的模芯，给制作复合拉伸模具提供了方便，确保了精度。70年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具，其凸模（冲头）和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作：热处理装配变形修正的繁琐工艺。模具的光洁度也提高了一个等级，精度可以达到0.01。后来各专业模具厂、模具车

13、间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具。1.2 模具发展的现状 改革开放以来，随着国名经济的高速发展，市场对模具的需求量不段增大。今年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私企业也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，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几千家。随着中国加入WTO,与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品开发的重要性。而模具制造时整个链条

14、中的最基础要素之一，模具制造技术现已成为衡量工业发展的一个重要标准。今年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用了UG 、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成为应用于冲压模具设计中。虽然中国模具工业在过去十几年中取得了令人瞩目的发展，但与国家发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、高精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖

15、件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋于供过于求，市场竞争激烈。现将2005年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2005年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2005年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2005年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率约为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量

16、较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于模具总体满足率，这些模具的发展已滞后冲压件的生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国模具价格要比国际市场价格低很多，具有一定得竞争力，因此其在国际市场前景看好。2006年冲压模具出口达1.46亿美元，比2005年增长94.7%；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.3 模具发展的趋势及前景模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

17、 （1）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件基本成熟，各企业将加大CAD/CAM/CAE技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有升温低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大

18、型型腔模具制造注入了新的活力。目前它以向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。（3）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需要的诸多功能，大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动化成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信的“十一五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简

19、单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中的应用，预计这一技术将得到发展。（5）提高模具标准化程度我国模具标准化程度在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已经达到了30%左右。国外发达国家一般约为80%左右。（6）优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面热处理除完善应发展工艺先进的气相沉积（TiN、TiC等）、等离子

20、喷涂等技术。（7）模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面都有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法取代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。（8）模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；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；有质量检测控制系统。改革开放使中国成了世界加工厂，中国的制造业也突飞猛进，尤其是珠三角和长三角地区，中国的模具行业产值也跻身于世界的第三位。但中国模具行业的质量并不是世界最好的，目前还赶不上德国和日本。但我们相信，中国不会因此而停顿，中

21、国模具的发展，不仅仅是要量上考虑，更应该从质上考虑，中国模具行业大有发展空间。很多人对模具不了解，什么是模具？模具是能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具。也就是人们通常说的模子，比如说电视机、电话机的外壳，塑料桶等商品，是把塑料加热软化注进模具冷却成形生产出来的。可以说没有模具就没有产品的生产。那么模具又是怎样做出来的呢?首先它由模具设计人员根据产品（零件）的使用要求，把模具结构设计出来，绘出图纸，在由技术工人按照图纸要求通过各种机械的加工（如车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割）做好模具上的每个零件，然后组装调试，直到能生产出合格的产品，所以模具工需要掌握很高很全面的知识和技

22、能，模具做的好，产品质量好，模具结构合理，生产效率高。工厂效益好。正因如此，模具师傅的外工作的待遇很好。模具行业被称之为“永不衰退的行业”。2 模具选材及工艺分析2.1 模具选材的意义随着市场经济的迅猛发展和材料加工新技术新发明的不断采用，产品更新换代的速度加快，对成形模具数量的需求也不断增加，模具材料的正确选择与合理使用已经制约高精度、长寿命、高效率模具制造的瓶颈之一。国内外通常按用途将模具材料分为三大类：冷作模具材料、热作模具材料和塑性成形模具材料。目前，这三大类模具材料仍以黑色金属及其合金为主。合理选择模具材料具有非常重要的意义，首先是由模具在现代生产工业中的重要作用所决定；其次，合理选

23、材也是保证模具寿命、提高材料利用率的基本要求之一。模具材料的选择是指：针对具体的模具零件，在相应的模具材料中选择一、两种较为理想或合适的材料的过程。一般来说，模具零件的选材要求所选材料满足：（1）使用性能足够 根据工作条件，失效形式、寿命要求、可靠性的高低等提出材料的强度、硬度、塑性、韧性等使用性能要求，其中应考虑尺寸效应及主要的、关键的性能指标。（2）工艺性良好 根据制造工艺流程及方法不同，保证所选材料具有良好的工艺性能，首先是能将模具零件制造出来。（3）供应上能保证 所选材料应考虑地方资源市场供应情况，尽量少用进口材料，并且品种规格应尽量少而集中，以便于采购和管理。（4）经济性合理 要求所

24、选材料，生产过程简单、成品率高、成本低。也就是业界提出的“满足制品要求，发挥材料潜力，经济技术合理”原则。由此可见，模具的选材决策是一个系统工程，涉及因素多，工作量大。根据系统工程的原理，系统的组成要素越多，亦即模具选材考虑的因素越多，其系统就越大，方案优化决策的工作量也越大。然而，系统工程认为，最终得出的决策只能是相对理想的而决不是最好的。因此，为了简化相关问题的解决过程，系统所包括的要素应尽量少。2.2 模具选材的原则模具选材的原则一般按下面三个方面考虑：1）满足工作要求a。耐磨性坯料在模具型腔中塑性变形时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效

25、。所有材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素之一。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。b强韧性模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作是突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织形态。c疲劳断裂性能模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度以及材料中夹杂

26、物的含量。d. 高温性能当模具的工作温度较高时，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。e耐冷热疲劳性能有些模具在工作的工程中处于反复冷却和加热的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和脱落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，因此这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。f。耐蚀性有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解出HCI，HF等强腐蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效

27、。2）满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本 ，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。a可锻性具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。b退火工艺性球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。c切削加工性切削用量大，刀具磨损低，加工表面粗糙度低。d氧化、脱碳敏感性高温加热时抗氧化性能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。e. 淬硬性淬火后具有均匀而高的表面硬度。f. 淬透性淬火后能获得较深的淬硬

28、层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。g. 淬火变形开裂倾向常规淬火体积变形小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工作形状不敏感。h. 可磨削性砂轮相对损耗小，无烧伤，极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。3） 满足经济性要求在给模具选材时，必须考虑经济性这一原则，尽可能降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供求情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。2.3 冷冲压模具的选材原则冷冲压模具（简称冷冲模，下同）主要用在使金属板料产

29、生塑性变形或分离而加工成形所需制件方面。由于被成形对象在成形过程中存在加工硬化现象，加之其它一些模具工作环境因素，所以，对模具的强度、硬度、韧性、耐磨性和抗疲劳性等性能指标要求较高。而这些性能指标，主要是通过正确的选材和合理的热处理工艺搭配老保障。冷冲模在选材时，通常应遵循下述原则：1） 选择淬透性良好的材料在使用过程中，大多数冷冲模除要求表面有足够的硬度外，还要求芯部具有足够的韧性。例如：对于大型冷冲模，若用淬透性较差的材料，则淬火回火后很难达到表里一致的组织，从而影响模具的强度和韧性。所以，在选择材料时，一般应选用淬透性能良好的钢材。此外，为了使模具零件在淬火后能获得较均匀的应力状态，以避

30、免开裂或变形，也应该选用淬透性较好的材料。2）选择抗回火稳定性高的材料冷冲模在工作时，由于和被加工材料发生强烈的挤压和摩擦，会形成较高的温度，这就要求模具材料本身要具有较高的抗回火稳定性，也就是要具有在一定温度下保证硬度的能力。一般来说，碳素钢和低合金钢抗回火能力差，若采用不同程度的含铬和含铝的合金钢，则能显著提高模具零件的回火稳定性。3）根据制品批量选择材料对于冲压数量较大的模具一般选用优质合金工具钢制造，而对于制件数量较小的模具则可采用廉价的碳素工具钢制造。4） 根据模具的精密程度和使用寿命选择材料制造小型精密而复杂的冷冲模，宜选用优质钢材；而对于结构比较简单、且使用寿命要求不高的模具，则

31、可采用相对便宜的材料制作。对于大型凸、凹模，可以采用局部镶嵌结构，以节省贵重钢材。5） 根据模具零件的作用选择钢材冷冲模的关键零部件，如凸、凹模，可采用优质钢材制作，而其它零件可以采用一般钢材制作。但对于结构比较的冲裁凸模和凹模，以及弯曲模和拉伸模，如果是用来冲制数量不多或者厚度不大的有色金属和黑色金属，则多半可以选用优质碳素工具钢。例如，在工作中承受较大冲击的模具，可选用T8A钢，但对于基本不承受冲击的模具，则可选用T10A钢。对于成产批量较大的模具，其凸、凹模可采用Cr12钢制造。总之，在选择冷冲模材料时，既要考虑其使用性能，又要考虑其总成本，两者综合，才是最佳的选择。2.4 工艺方案比较

32、及确定 20年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就使用冲床、压机等简易机械设备及模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、冲孔的“刀口模子”，用于金属拉伸的“坞工模子”。当时各厂使用的冲压设备功率不大，大多还是手扳脚踏。模具加工除使用少量简陋的通用设备外，以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到40年代初，才出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后，由于增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和快规等，使冷冲模具的精度得以提高。随着产品生产大量使用冲压机床，19601970年，冷冲模具以从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。又由于冷冲模架标准件的出现，

33、使模具设计结构形式多样，精度也由此提高。同时，随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模具使用寿命提高5-7倍。这一时期，还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料，冷冲模具的制造工艺有了新的发展。硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来的3.5万次跃增到150次以上。由于设计人员改进制模工艺，具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后，用石膏、木模或实物即可翻制出相同形状的模芯，给制作复合拉伸模具提供了方便，确保了精度。70年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具，其凸模（冲头）和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作：热处理装配变形

34、修正的繁琐工艺。模具的光洁度也提高了一个等级，精度可以达到0.01。后来各专业模具厂、模具车间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具。2.4.1 工艺方案比较 方案一，先冲孔，后落料，再成形，采用单工序模生产。此模具结构简单，制造方便，但需要三道工序，三副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在工序之间对次转移产生误差必然会加大，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。 方案二，冲孔落料成形级进冲压，采用级进模生产。级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般使用于大批量、小型冲压件。而本工件每年生产20万

35、件，量不是很大，再加上工件的尺寸比较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，进而也排除此方案。 方案三，采用落料冲孔同时进行的复合模生产和成形的单工序模。此方法只需要两套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸、制造相对前面两种方案都比较好。2.4.2 工艺方案确定综上所述，本工件采用落料冲孔同时进行的复合模具和一道成形的弯曲单工序模具生产。3冲压模具材料的热处理100年前，美国机械工程师特勒（F.W Taylor）和冶金工程师怀特（M.White）在经过广泛而系统的切削试验后，确立了切削用高速钢的最佳成分W18Cr4V,当时切削中碳素钢速度为30m/min,比之前提高

36、了十几倍。这一成果带来了机械加工的划时代革命，热处理是利用加热、保温、冷却的方法，促使金属内部组织发生变化，从而获得所需性能（包括使用性能和加工性能）的一种工艺过程。一般来说，冲模质量及寿命很大程度取决于热处理质量。为此，对模具材料热处理有以下几点要求：（1） 热处理变形要尽量小。热处理变形会影响到装配精度，造成凸凹模间隙不均匀，冲裁尺寸发生变化，影响制件质量，缩短模具寿命。（2） 采用下限温度淬火。这样既可以减少模具零件变形又可以提高材料的韧性。若加热时过热，不仅会使工件造成较大的脆性，而且在冷却时也容易引起变形和开裂，必将影响模具的使用寿命。（3） 热处理后零件表面不允许有脱碳层和强渗碳层

37、。若表面存在脱碳层，会使模具表面的硬度降低，容易引起磨损；若表面有强渗碳层，则会增加脆性，模具容易发生崩裂现象。（4） 为提高冲板的耐用度，在使用过程中应采用周期回火处理，这样可有效地减少和消除冲裁工艺过程造成的拉应力。（5） 应根据具体要求，合理安排热处理工序。如：精度要求较高的模具工作零件，在粗精加工之间安排消除应力处理，以消除切削加工所造成的残余应力，减小变行。对于一些形状复杂，精度高，加工周期长的冲模工作零件，在机加工过程中可采取多消除应力处理，有利于稳定零件尺寸和形状精度。尤其在冲模最后精加工前，应进行一次550-600清除应力回火处理，有利于减小材料的淬火变形。（6） 线切割加工模

38、具零件，要求有高的淬透性较深的淬硬层，并使其内应力分布均匀，处于最小应力状态。因此，宜采用分级淬火和多次回火和高温火的热处理工艺，以提高淬性，减小内应力。4. 排样方案设计及计算41 展开板长度计算由上图所标尺寸可计算出板料展开后的长度： L=(5.98+0.07+1.36+0.21+2.3+0.21+9.3)*2=38.72 取L=3942 排样方案设计排样是指冲裁件在条料、带料、或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。通过对所要冲裁件的分析，为了保证冲裁件的质量，使冲模的寿命更长，采用直排的排样方案，有利于提高材料的利用率。排样图

39、见下图（41），查冲压手册得最小搭边值为a=1.2mm, 侧搭边值a=1.5mm。 （4-1） 排样图42 材料计算4.2.1 计算冲裁件毛坯面积：A239.4mm24.2.2条料宽度：b（391.5*2）42mm4.2.3 送料进距：h(6.21.2)mm7.4mm4.2.4 一个进距的材料利用率：(nAbh)100 %239.4(427.4)100 %77.0% n：一个进距内冲裁件数目5.计算冲压力冲裁模设计时，为了合理地设计模具及与选用设备，必须计算冲裁工艺力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的要求。该模具采用弹性卸料和上出料方式。要计算的冲裁工艺力包括落料力F1

40、、冲孔力F2、落料时的卸料力F卸、冲孔时的推件力F推和弯曲模的弯曲力。无论采用何种刃口冲模，当冲裁工作完成后，由于弹性变形，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。而冲裁下来的工件（或废料）径向扩张，并因要力图恢复弹性弯曲，所以会卡在凹模孔内。为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要吧套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的冲裁件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称为卸料力F卸，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称为推进力F推。弯曲力的大小不仅与毛胚尺寸，材料机械性能，凹模支点间的距离，弯曲半径以及模具间隙等因素有关，而且与弯曲方式有很大的关系，因

41、此，要从理论上计算弯曲力是很复杂的，计算的精度也不高，通常在生产中是采用经验公式或经过简化的理论公式计算。5.1 落料力L（39-1.5*2）*2+4.47*292.94mm(L:冲裁件周长)F1Lt(92.942440)N81787.2 N(为材料之抗剪强度)5.2 单边斜刃冲孔力 F21*440*(3.14+3.2/1.9)=2122.6 N5.3 落料时的卸料力F卸K卸F1查表得K卸0.05，F卸K卸F10.0581787.2N4089.36N6 确定模具压力中心 选择垂直与水平二条中心线交点为坐标原点，明显他就是该模具的压力中心。 （61）压力中心7 计算复合模凸凹模刃口尺寸7.1复合

42、模凸、凹模加工依据复合模的结构特点，刃口尺寸最好采用配合加工的方法。7.1.1冲制内孔时，以凸模为基准，外形落料以凹模为基础，查现代冷冲模设计表知：冲裁模始用间隙 Zmin0.12mm Zmax0.16mm 新制模具可以取Z0.15mm 7.1.2在设计基准刃口时，应分三种情况进行设计： （1）当基准刃口磨损尺寸变小时：AdminX （2）当基准刃口磨损尺寸变大时：ADmaxX 确定偏差：磨损有变化的为4 8 复合模凸模、凹模、凸凹模的结构设计81复合模凸模尺寸设计冲孔凸模，由于模具不是完全冲孔，是冲一部分再翻遍，要注意行程问题。尺寸标注如图（81）。凸模长度尺寸应根据模具的具体结构，同时要考

43、虑凸模的修模量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。8.2复合模凹模尺寸设计 确定凹模外形尺寸的方法很多，通常时根据零件的材料厚度和排样图所确定的凹模型孔壁间最大距离为依据，来求凹模的外型尺寸。盒形凹模厚度H按如下方法计算：H=kb (H15mm)式中:b表示垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离（mm） K由b和材料厚度t决定的凹模厚度系数凹模壁厚C（指凹模刃口与外边缘的距离）小凹模 C=（1.52）H垂直于送料方向的凹模宽度B为B=b（2.54.0）H式中系数：边界孔型为圆弧时取2.5，为直线段时取3，复杂形状或有尖角时取4。送料方向的凹模长度A为A=L1+2l1式中L1表示沿送料方向凹模型孔

44、壁间距最大距离（mm）l1表示沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离凹模厚度：H=kb查表得 k=0.4H=0.419.5=7.88mm所以根据结构要求及固定方式取H15mm凹模壁厚C=1.5H=1.515=22.5mm由于模具结构的设计及安装要求凹模周界A=80mm B=60mm.尺寸标注及刃口形式如图(8-2)所示。这种刃口形式的刃口强度较好。刃口磨后工作部分尺寸不变，但洞口易积存废料或制件，推件力大且磨损大。8.3复合模凸模尺寸设计 凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的。其凸模长度用下公式计算： L=h1+h2+h3+h式中 L凸模长度，【L】为mm； h1凸模固定板高度，【h1】为

45、mm； h2卸料板高度，【h2】为mm； h3导尺高度，【h3】为mm； h附加高度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凹模固定板与卸料板的安全高度等。一般取h=15-20mm；8.4凸凹模设计本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模，凸凹模的内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸，因此从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。对于正装复合模，由于凸凹模装于上模，内孔不会积存废料，胀力小，最小壁厚可小些；对于倒装复合模，因孔内会积存废料，所以最小壁厚要大些。凸凹模的结构简图如下图所示。（81）凸模 （82）凹模（83）凸凹模 (8-4)顶件块 9

46、复合模总体设计及主要零部件设计 该复合冲裁模将凹模及小凸模装在上模上，是典型的倒装结构。两个导料销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置由卸料版、卸料螺钉和弹簧组成。冲制的工件由推杆、推板、推销和推件块组成的刚性推件装置推出。9.1 卸料弹簧的设计计算9.1.1根据模具结构初定1根弹簧，弹簧分担的卸料力为：F卸4089.36N9.1.2根据预压力F预（4089.36N）和模具结构尺寸， 由手册选出弹簧其最大工作负荷为4200N4089.36N弹簧的规格为：外径D18mm钢丝直径D4.5mm自由高度H050mm9.1.3卸料装置:卸料装置有刚性（即固定卸料板）和弹性卸

47、料两种形式，根据所设计模具的结构特点，本模具选择弹性卸料。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性原件组成，依靠弹性原件的被压缩产生的力来卸料，因此些卸料力不大，但有压料作用，冲裁件质量好，冲用于料薄、所需卸料力不大于制件平面有要求的冲裁。根据卸料板的厚度选择M6的卸料螺钉。9.1.4打料装置：由于模具结构设计本模具采用刚性打料装置，打料是靠压力机的横梁作用，打料杆的长度根据压力机相应尺寸来确定，一般在打料位置时（即滑块在上死点时），打料杆要超出滑块孔高度的510mm。9.1.5螺钉和销钉规格的选用 在模具设计中，选用螺钉时应注意以下几个方面。 （1）螺钉主要承受拉应力，其尺寸及数量一般根据冲压力

48、大小、凹模的厚度即其它的设计经验来确定，中、小型模具一般采用M6、M8、M10或M12等，大型模具可选M12、M16或更大的规格，但是选用过大的螺钉也会给攻丝带来困难。根据凹模厚度来确定螺钉规格时可以参考下表。表5.1 螺钉规格的选用凹模厚度1313191925253235螺钉规格M4、M5M5、M6M6、M8M8、M10M10、M12 (2)螺钉拧入的深度不能太浅，否则紧固不牢靠，也不能太深，否则拆装工作量大。 通常销钉要比螺钉小一个型号。销钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距离刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低强度。 螺钉要按具体位置、尽量在被固定件的外形轮廓附近进行均匀布置

49、根据结构和尺寸的要求选择M6的螺钉，销钉选用4.9.2主要零部件设计计算凸模固定板HP10mm 凸模周界LB80mm60mm垫板厚度取：6mm 垫板周界LB80mm60mm弹性卸料板的最小厚度：14mm 弹性卸料板周界LB100mm80mm弹性卸料板与凸模单面间隙：T0.51 C0.1mm模架选用中等精度，中小尺寸冲压件的后侧导柱模架，从右向左送料，操作方便。模架具体尺寸：凹模周界L100mm B80mm上模座LBH100mm80mm25mm下模座LBH100mm80mm30mm导柱dL20mm100mm导套dLD20mm65mm23mm模具闭合高度：H模130mm10.弯曲模的设计10.1弯

50、曲件的工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲件的结构形状、尺寸、精度、材料及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲工艺过程及模具结构，提高弯曲件的质量。10.2 弯曲件的材料弯曲件的材料，要求具有足够的塑性，屈弹比sE和屈强比sb小。足够的塑性和较小的屈强比能保证弯曲时不开裂，较小的屈弹比能使弯曲件的形状和尺寸准确。最适宜于弯曲的材料有软钢、黄铜和铝等。脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧钢等，要求弯曲时有较大的相对弯曲半径rt，否则容易发生裂纹。对于非金属材料，只有塑性较大的纸板、有机玻璃才能进行弯曲，而且在弯曲前坯料要进行预热，相对弯曲半径也应较大，一般要求rt3

51、5。10.3 弯曲件的精度弯曲件的精度受坯料定位、偏移、回弹、翘曲等因素的影响，弯曲的工序数目越多，精度也越低。对弯曲件的精度要求应合理，一般弯曲件长度的尺寸公差等级在ITl3级以下，角度公差大于15。10.4 弯曲件毛坯尺寸的确定 弯曲模毛胚尺寸有前面计算毛胚展开尺寸得到。10.5 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。弯曲力不仅与弯曲变形过程有关，还与坯料尺寸、材料性能、零件形状、弯曲方式、模具结构等多种因素有关，因此用理论公式来计算弯曲力不但计算复杂，而且精确度不高。实际生产中常用经验公式来进行概略计算。 自由弯曲时的弯曲力 U形件弯曲力F自0.7KBt2b/( rt

52、) =0.7*1.3*6.2*2*2*500=11284N 式中F自自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力，N； B弯曲件的宽度，mm； r弯曲件的内弯曲半径，mm； t弯曲件材料厚度，mm； b材料的抗拉强度，MPa； K安全系数，一般取K=1.3；10.6 校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲力大得多，一般按下式计算 F校A p 式中 F校校正弯曲力，N； A校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm2； p单位面积校正力，MPa，其值查表10.7 顶件力或压件力若弯曲模设有顶件装置或压件装置，其顶件力（FD）或压件力(Fy)可近似取自由弯曲力的30%80%。即FD Fy(0.3

53、0.8)F自 10.8压力机标称压力的确定 对于有压料的自由弯曲，压力机公称压力应为 F压机(F自十Fy) 对于校正弯曲，由于校正弯曲力是发生在接近压力机下止点的位置，且校正弯曲力比压料力或推件力大得多，故Fy值可忽略不计，压力机公称压力可取 F压机F校10.9弯曲工序及弯曲模此弯曲模是单工序U型弯曲模 (8-5)成型凹模(8-5)成型凸模11 冲压设备的选择压力的选用应根据冲压工序的性质、生产批量的大小、模具的外形尺寸以等情况进行选择。11.1压力机类型的选择中小型冲压件和薄板冲件选用刚度高的精密开式机械压力机。11.2压力机规格的选用11.2.1 工称压力大于冲裁时总的压力（曲柄压力机的工

54、称压力是滑块离开下死点前某个距离或曲柄旋转到下死点前某个特定角度时，滑块上所允许的最大作用力）11.2.2 滑块行程 滑块行程长度是指曲柄旋转一周滑块所移动的距离，其值为曲柄半径的二倍。选择压力机时，滑块行程长度保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件能顺利地从模具中取出。11.2.3工作台面尺寸 工作台面长、宽尺寸必大于模具下模座尺寸，每边并留出60mm100mm,以便于安装固定模具的螺栓、垫板和压板。当制件或废料需要落下时，工作台面孔必须大于下落件的尺寸。11.2.4滑块模柄孔尺寸 模柄孔直径要与模柄直径相符，模柄孔的深度应大于模柄的长度。11.2.5闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面在工作台上平面之间的距离。 压力机的装模高度指压力机的闭合