自行车脚蹬内板冲压工艺分析与模具设计、级进模说明书.docx
自行车脚蹬内板冲压工艺分析与模具设计、级进模含13张CAD图
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自行车
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级进模含
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自行车脚蹬内板冲压工艺分析与模具设计、级进模含13张CAD图,自行车,脚蹬,冲压,工艺,分析,模具设计,级进模含,13,CAD
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自行车脚蹬内板冲压工艺分析与模具设计摘 要冲压模具类型中，级进模生产效率高，容易实现生产机械化和自动化，常用于在批量生产。本文依据自行车脚蹬内板冲压落料模，冲压零件结构简单，精度要求不高，尺寸不大，属于常年大批量生产。经过结构分析和工艺分析，择优方案如下：采用多工位级进模生产，分别进行冲孔、翻边、整形、冲大孔、冲小孔、落料六道基本工序。零件材料为Q235，此材料塑性好，有一定强度，适用于受力不大的零件。除了凹、凸模之外，定位是级进模设计的重点，经过计算与比较，第一工位设置始用挡料装置、第二工位采用弹顶挡料销、其余工位采用导正销结合导料板进行定位，以保证定位的准确和冲压件的尺寸要求。并配合对角型导柱模架进行导向，以提高模具寿命和工作质量。此外，托料杆保证送料，弹性卸料板卸料，卸料力不太大并且冲压时可兼起压料作用。该级进模方案可以实现自动化生产，提高工作效率，并且降低成本，同时保证工件的生产要求。关键字：冲压；级进模；冲孔；翻边；落料AbstractIn the different types of stamping die, the progressive die is commonly used in mass production because of high production efficiency, and it is easy to implement mechanization and automation in the production On the basic of the bicycle pedal board stamping blanking die, this stamping parts has simple structure, the precision of the part is not too high, the size is not big, shape is not complex, and it belongs to high-volume production. After the structural analysis and process analysis, the final program has been determine, that is, the multi-position progressive die is used in production, next, it respectively finishes six basic processes including piercing ,flanging, shaping, punching the large holes, punching the small holes and blanking. the material of the part is Q235 which has good plastic and certain strength,it is usually used for the parts which is not force heavily.In addition to the terrace die and the lower die, positioning is the focus of progressive die design,. After calculated and compared, the always-used trigger device is used in the first operating station, the trigger stop is used in the second operating station, the other station use guide pins to work with the guide plate for positioning which will ensure the accurate position and size requirements of the stampings. diagonal guide pillars die set with spring stripper is for guide to improve die life and quality of the workpieces. The holding pole is used to ensure the material feeding, the spring stripper to discharge, its discharge power is not too large and it can binder in the stamping. This program of progressive die can automate the production, improve efficiency and reduce costs, at the same time, it can ensure the production requirements of the workpieceKey words: stamping ; progressive die ; punching ; flanging ; blanking目 录引言11 零件工艺分析及工艺方案的确定21.1 零件结构分析21.2 工艺方案分析及确定31.3 冲压零件材料的选择42 零件排样方案的确定及计算42.1 排样方法42.2 搭边和料宽53 各工序中所需力的计算83.1 翻边力的计算83.2 冲裁力的计算93.3 整形压力：103.4 卸料力、顶件力及推件力的计算114 冲压设备的选择.124.1 压力中心的计算124.2 冲压设备类型的选择124.3 冲压设备规格的选择135 模具主要尺寸的计算135.1 翻边工序凸、凹模计算135.2 各冲裁工位凸、凹模计算145.2.1冲裁间隙影响及合理选值145.2.2各冲裁工序凹凸模刃口尺寸计算155.3 整形工序的凸凹模设计186 冲裁模具主要零部件设计186.1 凸模类型及长度计算196.1.1凸模的类型196.1.2各个凸模长度计算196.1.3各凸模的强度校核206.2 凹模结构236.3 定位零件246.3.1导料板246.3.2 挡料销、导正销256.4 卸料、托料装置：266.4.1卸料装置266.4.2托料装置286.5 模架及零件286.5.1模架286.5.2导柱、导套296.5.3模柄296.5.4垫板307 模具材料的选用和热处理方法307.1 凸模与凹模材料和热处理307.2 冲裁模零部件的材料和热处理308 模具的装配、调试与工作流程318.1 模具的装配318.2 冲裁模具的调试348.3 最终方案级进模的工作过程概述359 级进模工作流程及零部件工艺卡3610 总结40谢 辞41参考文献42引言模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具设计与制造技术水平的高低，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。模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造精确、价格低廉。冲压就是利用冲压模具（凸模与凹模及附件）安装在压力机（例如：冲床、油压机等设备）或其他相关设备上，对黑色金属板材和有色金属板材（在常温下）施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状和尺寸零件的加工方法。冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压加工的三要素：模具、冲床和材料。此三要素是决定冲压质量、精度和生产效率的关键因素，是不可分割的。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。先进的模具只有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人的经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计（CAD/三维软件）、数控加工（CNC）的计算机辅助设计与制造（三维造型/CAM）技术转变。并且，计算机技术、信息、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。此举改变使得设计、制造一体化，并降低了生产成本、提高产品质量。模具制造技术的现代化是模具工业发展的基础，冲压模具占模具总量的40%以上。目前又出现了在冲压模内攻牙技术,引导了不少冲压厂家为了降低成本,引起了一股抢购热潮。在本次设计中我所设计的是自行车脚蹬内板冲孔翻边落料模，此模具是小型大批量生产，对模具的寿命和精密度要求都很高，所以设计的任务主要是模具类型的选择和工作部分的制造。模具制造时的材料选择，在满足工作负载的前提下尽量采用价格低廉的材料，多采用先进的模具材料。这样不仅能设计和制造出合格的模具，也能充分地利用现代科技为工业的发展提供技术支持。1 零件工艺分析及工艺方案的确定图1-1 内板零件图1.1 零件结构分析本零件精度要求不高，尺寸不大，形状不复杂，但属于大批量常年生产，如图1-1。本零件中有一个19mm和两个5.5mm的孔，并且中间带有凸台。因此，不仅要冲孔、落料，还要进行翻边，由于翻边处没有圆角，还要进行整形才能达到要求。考虑到零件精度，以及保证零件在翻边工序过程中有不会出现外缘破裂的现象，可以考虑如以下两种工序方案：方案一：是先做浅拉伸，然后从底部冲压，在进行拉伸时，圆锥部位的材料一部分是从底面流动得来的，另一部分主要从主板上流动而来，而后者若材料流动留有余量，就要增加工件排样的步距，从而造成材料消耗增加。方案二：冲预备孔，然后进行翻边，最后冲孔落料。翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长，使材料变薄；而在径向材料长度几乎没有变化，即材料在径向没有伸长，因而不会引起主板上材料的流动，在排样时按正常冲裁设计的搭边值即可，可节省材料。因此，综合考虑两种方案，方案二显然更合适冲裁，对冲裁有利，故将工序细分为：冲预制孔翻边整形冲中心19mm大孔冲两个小孔外形落料。1.2 工艺方案分析及确定本次冲模设计包含了冲孔、翻边、落料三个基本工序，设计以下四种工艺方案：方案一：冲预制孔翻边整形冲大孔冲小孔落料，采用单工序模生产。 单工序模又称为简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具。模具结构简单，工艺简单，所需工艺力较小，易于保证零件精度，易于生产及维护，单个模具的制造成本低，但考虑零件冲压成形需6道工序，即需要冲预制孔模、 翻边模、整形模、冲大孔模、冲小孔模、落料模共6副模具，综合工序的模具数量过多，生产分序过多而导致总成本增加，生产效率低，难以满足该零件的批量要求。方案二：冲预制孔翻边复合模冲裁，整形冲大孔冲小孔复合模冲裁，落料单工序模冲裁，采用复合模、单工序模组合生产。 采用复合模与单工序模配合加工的方法，需要3套模具。复合模的特点是，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率也高。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。尽管模具结构较方案一稍复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三：冲预制孔翻边整形、冲大孔冲小孔落料，采用级进模生产。多工位级进模是连续冲压的多工序冲模，在一副模具内可以完成多道工序，具有比复合模更高的劳动生产率。但级进模结构复杂，制造精度高，周期长，成本高，维护困难。工位产生的累积误差将会影响工件的精度，因此级进模适用于生产批量大，精度要求不高，需要多工序冲裁的小工件加工。方案四：冲预制孔翻边整形冲大孔冲小孔落料，采用级进模生产。同样采用多工位级进模，唯一不同的是在整形工序与冲大孔工序分离，方案三只需5个工位就能完成零件的冲裁，而方案四则需6个工位方能完成整个零件的冲裁。通过对于上述四种方案的分析比较，考虑到零件的精度，及生产需求为大批量生产，方案一无法满足制造要求，而比较方案二和方案三，复合模的零件制造精度相比级进模的精度更能得到保证，而且复合模只需3副模具就能完成，但考虑到复合模模具的制造成本及制造精度要求高，且零件要求为大批量生产，从零件精度上分析，精度要求不高，若采用复合模生产，将大大提升零件的成本，对生产不利。而级进模的特点相比复合模更适合零件的生产加工，可以实现自动化生产，生产效率大大提高，在成本上也能大大降低。而方案三与方案四比较，在于整形工序与冲大孔工序是否在同一工位上进行冲裁。整形工序的目的是在翻边工序后，对凸台进行整形，以便使工件可以达到标注尺寸，由于整形工序需要较大的整形力，若整形、冲孔两道工序集中在一个工位，可能会对整个模架造成过大的负载，且整形、冲孔都会对材料的性能产生影响，材料会有径向的流动，因此，会造成整形或冲孔工序后的尺寸有较大的偏差；而整形、冲孔两道工序分离，则可以避免上述问题，但增加了一个工位，将使方案四的级进模的模具成本相对方案三的级进模偏高。但为了保证不合格产品出现的概率最低，满足零件要求，综合考虑，选择方案四，即冲预制孔翻边整形冲大孔冲小孔落料，采用级进模生产。并采用导正销，始用挡料装置定位、弹性卸料装置、卸料板卸料方式。1.3 冲压零件材料的选择根据冲压件的使用要求，本次设计中的自行车脚蹬内板主要是通过冲裁的方法加工而成。零件应具有一定的抗拉强度和塑性，并且屈服极限不应太高。故可以使用黑色金属作为原材料，查资料可知普通碳素钢和优质碳素结构钢均可以满足使用要求。但从生产成本上考虑，首选普通碳素钢Q235为冲压材料。此材料塑性好，有一定强度，用于制造受力不大的零件。价格便宜，工艺性能良好，所以大量用于金属结构件和不重要的机械零件。它的屈服强度为240MPa，抗剪强度为310380MPa，抗拉强度为380470MPa，这样可以达到降低生产成本，提高经济效益的目的。本次条料材料为Q235，条料厚度为t=1.5mm。2 零件排样方案的确定及计算2.1 排样方法排样，是指冲裁件在条料、板料上的布置方法。设计级进模时，首先要考虑条料的排样图。合理的排样可以提高材料的利用率，排样方法的不同，材料利用率有明显的差别。排样方法按照有无废料可分为三种： 有废料排样。指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。少废料排样。指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边存在。无废料排样。指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。此种排样虽然利用率高，但受条料下料质量和定位误差的影响，其冲件尺寸不准确，因此实际生产中，这种方法应当少用。分析本次零件的外形特点与应用要求，零件对寿命有较高要求，工件与条料边缘都留有搭边，因此本次设计采用有废料排样。2.2 搭边和料宽（1）搭边搭边，是指冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料。作用有：第一，它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差，确保冲出合格的制件。第二，保持条料的刚性，方便送进，提高劳动效率。第三，避免冲裁时条料边缘的毛刺被带入模具间隙，从而可以提高模具寿命。搭边值的大小对冲裁件生产有很大的影响。一般来说，过小的搭边，使条料刚性降低，从而条料容易产生变形，进而影响到条料的正确送进，而在冲制非金属材料或者脆性材料时，搭边值过小，极容易造成角部开裂。而搭边值过大，则材料利用率低。表2.1 最小搭边值材料厚度圆形或者圆角r2t的工件矩形边长L50mm矩形边长L50mm或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.252.02.02.22.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.81.82.00.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.61.01.21.51.81.82.01.6-2.01.21.51.82.02.02.22.0-2.51.51.82.02.22.22.52.5-3.01.82.22.22.52.52.83.0-3.52.22.52.52.82.83.23.5-4.02.52.82.83.23.23.54.0-5.03.03.53.54.04.04.55.0-120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t本次材料厚度t为1.5mm，查表2.1可得，最小搭边值为:a=1.0mm,a1=1.2mm（2）材料利用率材料利用率是直接影响产品成本的主要因素之一。相比一般结构的模具而言，级进模的材料利用率较低。少或无废料冲压最为理想，材料利用率也最高，但由于各类冲压零件的结构形状存在较大的差异、尺寸的离散型也较大，从概率上讲，少或无废料冲压件较为少见。因此，在设计级进模排样图时，应尽量提高材料利用率，力争使废料的产生达到最小限度。为了提高材料利用率，根据冲压模具设计师手册表6-32，即零件形状与经济排样方式，本次冲裁零件为盘形零件，宜采用斜排方式。本次排样采用30斜排方法。（3）条料尺寸计算材料宽度可由公式计算： B-0=Dmax+2a+b0式中 Dmax 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）； a 侧搭边值（mm），可参考表2.1 条料宽度的单向偏差（mm）； b 0 导料板与最宽条料之间的间隙（mm）；查资料得 b 0=0.8mm可得： Dmax=52cos30+72=59.2mm代入公式得： B=59.2+2(1.0+1.0）+0.8=64.0mm由计算出的板料宽度，验证排样方式，及材料利用率：=S0S100%=S0Lmax100%=1297.96442.4100%=47.8%步距可由公式计算： S = D+a1 式中 D工件送进方向的最大尺寸（mm）；a1送进方向的工件间搭边值（mm）。由以上计算可知，D=30mm，a1=1.2mm. 则：S= 30 + 1.2 = 31.2mm通过计算得出排样图如下图2.1所示： 图2-1 排样图第一工位：冲15mm的工艺预备孔；第二工位：翻边；第三工位: 整形第四工位：冲19mm底孔；第五工位：冲两个5.5mm孔；第六工位：落料，工件从底孔中漏出。翻边凸模必须有圆角，工件22.5mm的部位有公差要求，而且不允许有圆角，因此该工位要有整形工序，即在第三工位进行整形，第四工位再冲19mm底孔。模具使用条料，用手工送进，没有设置定位装置。第二个工位翻边以后，板料下面形成明显凸包。手工送料时，放在下一个工位的凹模即可。第二、三、四和第六工位的凸模设有导正销进行精确定位，在第一工位设置一个始用挡料销，供条料开始送进的第一工位使用。由以上排样图及分析可知，该模具的动作过程为：冲出翻边时所用的工艺孔翻边整形冲19mm孔冲两个5.5mm孔落料。模具的动作需要在不同的工位上完成不同的动作，所以模具的定位要绝对正确，只有这样才能保证送进步距的精确，冲制出合格的产品。本次设计采用级进模，级进模中最重要的设计工作就是送料装置的设计与制造。3 各工序中所需力的计算3.1 翻边力的计算在翻边力的计算应当包括：翻边前的毛坯孔径；变形程度的计算；翻边力。根据工件图计算翻边前的毛坯孔径，即底孔孔径。底孔周边材料在翻边时没有径向流动，在分析它的横截面时，可将其看作弯曲。如图3.1红线所示的部位。翻边后移动到实线位置，而其长度不变，前后两部分中心线长度相等，这与弯曲材料展开的计算是相同的。计算时应按点划线的圆弧和直线，通过几何关系计算其长度。先计算BC段长，用作图法求出点划线上的B点、C点的位置。在直角三角形BDC中，用勾股定理计算BC长，如图3-1。图3-1 翻边底孔尺寸计算 BD=2mm DC=26.4-23.62=1.4mm BC=22+1.42=2.44mm AB=23.6-192=2.3mm EC=AB+BC=2.3+2.44=4.74mm 因此，底孔所需的直径为： d0=26.4-24.74=16.92mm 考虑到翻边后还有冲裁19mm的孔，故应留有余量，将工艺孔定为15mm。校核变形程度。材料翻边过程是底孔沿着圆周方向被拉伸的过程，其变形量不应超过材料的伸长率，否则会出现裂纹。用变形前、后圆周长之比，表示变形程度。在翻边计算中称其为翻边系数K。 K=rR=dD=1519=0.789 式中 d翻边前的孔径，mm D翻边后的孔径，mm查表3.1，可知允许的翻边系数为0.72，而计算值为0.7890.72，即设计合理，翻边时不会出现裂纹。表3.1 一些材料的翻边系数退火材料翻边系数KKmin白铁皮0.700.65黄铜t=0.56mm0.680.62铝t=0.55mm0.700.64硬铝0.890.80软钢t=0.252mm0.720.68翻边力的计算公式如下：F翻=1.1ts(D-d0)式中 D 翻边后孔的中径，mm； d0 翻边底孔直径，mm； t 板料厚度，mm； s 板料屈服应力，mm。在计算翻边力时，翻边孔径取实际孔径值15mm，与翻边所需孔径相比缩小了1.92mm，则19也应缩小1.92mm，即翻边后的实际孔径应为17.08mm。故将d0=15mm,D=17.08mm代入上式，得： F翻=1.13.141.524017.08-15=2587N3.2 冲裁力的计算材料对凸模的最大抗力就是冲裁力，计算冲裁力的目的是为了合理选择压力机和设计模具。本次模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力F（N）按下式计算： F冲=KLt式中 F冲 冲裁力，N；L冲裁件周长，mm；t材料厚度，mm；材料剪切强度，MPaK系数，考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3该模具中需要冲压的部位主要有外形，两个直径为5.5的孔、直径为19的孔和直径为15的工艺孔。其对应的周长分别为：106.4mm，17.27mm，59.66mm，47.1mm.已知材料厚度，t=1.5mm材料抗剪切强度=340MPa故：F外形=1.3106.41.5340 =70543.2（N） F5.5=1.317.271.5340 =11450.1(N) F19=1.359.661.5340 =39554.8(N) F15 =1.347.11.5340 =20818.5(N) 3.3 整形压力：校平与整形力F取决于材料的力学性能、厚度等因素，可以用下列公式做概略的计算：F=Ap式中 F校平或整形力（N）； A工件的校平面积（mm2） p校平和整形单位压力，见表3.2.表3.2 整形单位压力校形方式单位压力p备注敞开形制件剖面整形50100用于薄料拉伸件减小圆角及整形150200本次工件为敞开形制件剖面整形，单位压力可选80MPa.A=24.52-15243.14=294.72mm2因此：F整=294.7280=233577.6N综上所述，总冲裁力为： F总=F翻+F冲+F整=2587+70543.2+11450.12+39554.8+20818.5+233577.6 =389981.3N3.4 卸料力及推件力的计算以上三力一般采用经验公式： 卸料力 F卸=K卸F 推件力 F推=2K推F式中 F总冲裁力 K卸，K顶，K推分别为卸料力、顶件力、推件力的系数。可查阅表3.3表3.3 卸料力、推件力、顶件力系数料厚 K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金、纯铜、黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09由表可知， K卸=0.045 K推=0.055因此： F卸=0.045389981.3=17549.2N F推=0.055389981.3=21448.9N 4 冲压设备的选择.4.1 压力中心的计算压力中心，即轮廓各部分冲裁力的合力作用点。冲模的压力中心，理应尽可能通过模具中心并与压力机滑块中心重合，以避免偏心载荷使模具歪斜，间隙不均，从而加速压力机与模具的导向部分及凸、凹模刃口的磨损。压力中心的位置（x ,y）可按下式计算：x =l1x1+l2x2+l3x3+lnxnl1+l2+l3+ln y=l1y1+l2y2+l3y3+lnynl1+l2+l3+ln本次冲裁模的全部冲裁轮廓可分成六部分，分别为预备孔15mm, 翻边24.5mm, 冲孔19mm,两个5.5mm的孔及零件外形尺寸。每部分的长度分别为：l1=3.1415=47.1mm l2=3.1424.5=76.9mm l3=3.1419=59.6mm l4=3.1419=59.6mm l5=3.145.5=17.27mm l6=3.145.5=17.27mm l7=106.4mm根据排样图，以条料左端轮廓中点为坐标中心，则按照排样顺序，各轮廓的几何中心坐标从右到左分别为：（177.0,0）（145.8,0）、（114.6,0）、（83.4,0）、（65.2,22.52）、（39.2,-22.52）、（21,0）根据公式，压力中心的位置为： x =47.1177.0+76.9145.8+59.6114.6+59.683.4+65.217.27+39.217.27+106.42147.1+76.9+59.6+59.6+17.27+17.27+106.4=92.1 y=17.2722.52-17.2722.5217.27+17.27=0 因此，计算得知压力中心为（92.1,0）.4.2 冲压设备类型的选择冲压设备属于锻压机械，其类型很多，以适应不同的冲压工艺要求。冷冲压设备的选择是冲压工艺及其模具设计中的一项重要内容，它直接影响到设备的安全和合理使用，也关系到冲压生产中产品质量、生产效率及成本，以及模具寿命等一系列重要问题。冲压设备的选择一般分为以下几种情况：（1）对于大型或形状较复杂的拉伸件，常采用上传动的闭式双动拉伸压力机。此模具结构简单，压迫可靠易调，特别适于大量生产。（2）有校正弯曲、校平整形工序的用精压机。（3）精密冲裁一般选用专用的精冲压力机。机身精度要求高、刚性好、冲裁速度较低。（4）导板模或要求导套不离开导柱的模具，最好选用行程可调的偏心式压力机。（5）冷挤压工艺尽量选用刚度大、精度较高的专用冷挤压压力机或液压机。4.3 冲压设备规格的选择精冲压力机适用于精冲模，能冲裁出具有光洁平直剪切面的精密冲裁件，也可以进行冲裁弯曲、冲裁成形等连续工序。精冲压力机除主滑块外，还设有压边和反压装置，其压力可以调整。压力机的选择应当满足以下条件：P0 P+Q式中 P0压力机的公称压力； P 工序所需的工作压力； Q 缓冲及顶件装置等所需的力。 P=F冲=389981.3N Q=F卸+F推=17549.2+21448.9=38998.1N因此， P+Q=389981.3+38998.1=428979.4N=429KN本次选用压力机可采用型号为：J844000且 P0=4000KN P+Q=429KN，满足要求。5 模具主要尺寸的计算5.1 翻边工序凸、凹模计算（1）圆角半径翻边凸模圆角半径一般对翻边成形影响不大，可取该值等于零件的圆角半径 rp=1.5mm。（2）翻边凸、凹模间隙 由于零件要求翻边后板料厚度不变，故单边间隙Z为：Z=1.01.05t=1.5mm1.575mm（3）翻边凸模和凹模的尺寸及公差当翻边时内孔有尺寸要求时，尺寸精度由凹模保证，此时应按下式来计算凸、凹模的尺寸：凸模尺寸： Dp =(D0+)p0 凹模尺寸： Dd=(Dp+2Z)0-d式中 dp，dd 凸、凹模直径； d 凸、凹模公差； 竖孔内径公差。取D0=22.5mm，Z=1.5mm，查表6.2得，p=-0.02mm d=+0.025mm，则求得：Dp =(D0+)p0=(23+0.045)-0.020=(23.045)-0.020Dd=(Dp+2Z)0d=(23.045+21.5)0+0.025=（26.045)0+0.0255.2 各冲裁工位凸、凹模计算5.2.1冲裁间隙影响及合理选值（1）冲裁间隙的影响冲裁间隙是指凸模与凹模刃口横向尺寸的差值。间隙值的大小，影响冲裁时上、下裂纹的会合，变形应力的性质和大小，对冲裁断面质量有极其重要的影响。此外，冲裁间隙还影响着，模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。 间隙过小：落料件或废料往往梗塞在凹模洞口，易导致凹模胀裂. 间隙过大：零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨损加大 合理间隙：模具磨损最小，模具寿命最高。（2）间隙值的合理选择选择一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力大小及模具寿命。但分别从质量、冲裁力、寿命等方面的要求确定的合理间隙值并不少同一个数值，只是彼此接近。因此，生产中通常选择一个合理的间隙值范围。查表5.1得： Zmax=0.240mm Zmin=0.132mm5.2.2各冲裁工序凹凸模刃口尺寸计算 凸、凹模加工方法的不同，刃口尺寸的计算方法也不同，本次自行车脚蹬内板属于圆形和简单规则形状的工件，其计算分析如下： 落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸相等，故应与凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。 冲孔 工件光面的孔径与凸模尺寸相等，故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。因此，根据刃口尺寸计算原则，计算公式如下：落料： Dd=(Dmax-x)0+dDp=(Dd-Zmin)-p0冲孔： dp=(dmin+x)-p0 dd=(dp+Zmin)0+d孔心距： Ld=Lmin+2+d2式中 Dd、Dp落料凹、凸模尺寸； dp、dd冲孔凸、凹模尺寸； Ld 凹模孔心距的尺寸，公差d取工件公差的1/4. Lmin工件孔心距的最小极限尺寸 Dmax 落料件的最大极限尺寸； dmin冲孔件孔的最小极限尺寸； 冲孔件制造公差； Zmin最小初始双面间隙； p、d凸、凹模的制造公差，可查有关资料，或取p0.4Zmax- Zmin、d0.6Zmax-Zmin； x系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。x值在0.51之间，与 冲裁件的精度等级有关，见表4.3.本次设计中，第一、第四、第五工位为冲孔工序，第六工位为落料工序。查表5.1、5.3和有关资料得： Zmax=0.240 Zmin=0.132（1）冲15mm的孔查表5.2和表5.4得：p=-0.02mm d=+0.03mm x=0.75 =0.03-0.02=0.05mm dp=(dmin+x)-p0=（15+0.750.05）-0.020=（15.0375）-0.020mm dd=(dp+Zmin)0+d=（15.0375+0.132）0+0.03=(15.17）0+0.03mm校核： 所取凸、凹模公差|p+|d=0.05Zmax-Zmin=0.108mm，满足要求。（2）冲19mm的孔查表5.2和表5.4得：p=-0.02mm d=+0.03mm x=0.75 dp=(dmin+x)-p0=（19+0.750.05）-0.020=（19.04）-0.020mm dd=(dp+Zmin)0+d=（19.04+0.132）0+0.03=(19.17）0+0.03mm校核： 所取凸、凹模公差|p+|d=0.05Zmax-Zmin=0.108mm，满足要求.（3）冲两个5.5mm的孔 查表5.2，p=-0.02mm d=+0.02mm x=0.75=0.02-0.02=0.04mm dp=(dmin+x)-p0=（5.5+0.750.04）-0.020=（5.53）-0.020mm dd=(dp+Zmin)0+d=（5.53+0.132）0+0.03=(5.662）0+0.02mm校核： 所取凸、凹模公差|p+|d=0.04Zmax-Zmin=0.108mm，满足要求。中心距：Ld=Lmin+20.125=52+0.0420.1250.04=52.030.005mm（4）落料 落料的外形尺寸长度为66mm，宽度为30mm。 长度方向：查表5.2，p=-0.025mm d=+0.035mm x=0.75=0.035-0.025=0.07mm Dd=(Dmax-x)0+d=（66-0.750.07)0+0.035=65.9480+0.035mm Dp =(Dd-Zmin)-p0=（65.948-0.132)-0.0250=65.816-0.0250mm校核： 所取凸、凹模公差|p+|d=0.06Zmax-Zmin=0.108mm，满足要求。 宽度方向：查表5.2，p=-0.020mm d=+0.025mm x=0.75 Dd=(Dmax-x)0+d=（30-0.750.045)0+d=29.970+0.025mm Dp=(Dd-Zmin)-p0=（29.97-0.132)-p0=29.84-0.0200mm校核： 所取凸、凹模公差|p+|d=0.06Zmax-Zmin=0.108mm，满足要求。 表5.1 双面冲裁间隙表材料厚 度t/mm08、10、3509M2Q23516Mn40、5065MnZmaxZminZmax Zmin ZmaxZminZmaxZmin0.50.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.60.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.70.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.80.1040.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0720.90.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0901.00.1400.1000.1400.1000.1400.1000.1400.1001.20.1800.1260.1800.1320.1800.132-1.50.2400.1320.2400.1700.2300.170-1.750.3200.2200.3200.2200.3200.220-2.00.3600.2460.3800.2600.3800.260- 表5.2 规则形状冲裁模凸、凹模制造公差 mm基本尺寸基本尺寸18-0.020+0.020180260-0.030+0.0451830-0.020+0.025260360-0.035+0.0503080-0.020+0.030360500-0.040+0.06080120-0.025+0.035500-0.050+0.070120180-0.030+0.040表5.3 冲裁件和拉伸件未注公差尺寸的偏差值基本尺寸尺寸类型包容表面被包容表面孔中心距3+0.25-0.250.153-6+0.30-0.306-10+0.36-0.360.21510-18+0.43-0.4318-30+0.52-0.520.3130-50+0.62-0.6250-80+0.74-0.740.43580-120+0.87-0.87120-180+1.00-1.000.575180-250+1.15-1.15表5.4 系数x料厚t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.305.3 整形工序的凸凹模设计（1）整形模具设计要点：（1）.工作零件的尺寸及形位精度高于制件12级；（2）.整形前制件内径冲压成为制件公差；（3）.凸模的外径加工成；（4）.整形凸、凹模的间隙取（单边，t为料厚）根据以上要点，进行整形凸、凹模的设计：（1）.根据所要求零件精度，整形模具的尺寸及形位精度为IT8级；（2）.查阅IT公差等级表，的IT8级的制件公差为；（3）.整形凸、凹模的间隙取；（4）.整形模具以凹模为基准设计，凹模的凸台内径尺寸为，凸台外径尺寸为。（5）.整形凸模设计保证于整形凹模的间隙，故凸模内径尺寸为，凸模外径尺寸为6 冲裁模具主要零部件设计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，可以分为两类。（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。6.1 凸模类型及长度计算6.1.1凸模的类型本次设计采用了两种类型的凸模，圆形凸模和非圆形凸模。（1）圆凸模圆凸模分为固定式圆凸模和可卸式圆凸模。其中，固定式圆凸模一般在冲裁的多工位级进模中经常使用，工作直径也较大（6mm以上），多用凸台式过盈配合固定，如H7/r6配合.本次设计的第一到第五工位皆适用圆形凸模即可。（2）非圆形凸模 本次设计最后一个工位的工序为落料，因为零件属于不规则零件，因此采用具有凸台式的非圆形凸模。此种凸模适合在纯冲裁多工位级进模中安装控件足够的情况下使用。6.1.2各个凸模长度计算凸模长度主要根据模具结构，并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。采用弹性卸料板和导料板的冲模，其凸模长应按下式计算：L=h1+h2+H+t式中 h1 凸模固定板厚度（mm）； h2 弹性卸料板厚度（mm）；模具闭合时凸模固定板与卸料板之间的安全距离（mm）；t 凸模进入凹模的深度。（1） 第一工位凸模第一工位凸模的作用是冲预制孔，长度计算公式为：L1=h1+h2+H+t=20+24+7+1.5=52.5mm（2） 第二工位凸模第二工位凸模的作用是翻边，长度为：L2=h1+h2+H+t=20+24+7+2=53mm（3） 第三工位凸模第三工位凸模的作用是整形，采用D型导正销导正，长度为：L3=h1+h2+H+t=20+24+7+2=53mm（4） 第四工位凸模第四工位凸模的作用是冲大孔，采用D型导正销导正，长度为：L4=h1+h2+H+t=20+24+7+3.5=54.5mm（5） 第五工位凸模第五工位凸模的作用是冲两个小孔，长度公式为：L5=h1+h2+H+t=20+24+7+1.5=52.5mm（6） 第六工位凸模第六工位凸模的作用是落料，采用D型导正销导正，完成零件的加工，凸模长度公式为：L6=h1+h2+H+t=20+24+7+1.5=52.5mm6.1.3各凸模的强度校核 对于细长的凸模，或断面尺寸较小而冲压毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验，以保证凸模设计的安全。对于圆形凸模，孔径大于冲件材料厚度时，接触应力k大于平均压应力，因而强度校核的条件就是接触应力k小于或等于凸模材料的许用应力。k=2/(1-0.5t/d)= 式中 t冲裁材料厚度；mm d凸模或冲孔直径；mm材料剪切强度，MPa k凸模刃口的接触应力；MPa 凸模材料的许用应力；MPa，高碳钢的许用应力可取850MPa.（1）第一工位凸模 k=2/(1-0.5t/d)=2340/(1-0.51.5/15)=716MPa 满足要求。（2）第二工位凸模 k=2/(1-0.5t/d)=2340/(1-0.51.5/23)=705MPa 满足要求。（3）第三工位凸模 k=2/(1-0.5t/d)=2340/(1-0.51.5/26.5)=701MPa 满足要求。（4）第四工位凸模 k=2/(1-0.5t/d)=2340/(1-0.51.5/19)=708MPa 满足要求。（5）第五工位凸模 k=2/(1-0.5t/d)=2340/(1-0.51.5/5.5)=787MPa 满足要求。各工位凸模如下图6-1所示：图6-1（a）冲预孔凸模 图6-1（b）翻边凸模 图6-1（c）整形凸模 图6-1（d）冲大孔凸模图6-1（e）冲小孔凸模图6-1（f）外形凸模6.2 凹模结构根据凹模刃口部分的结构，凹模可分为整体式、镶套式、镶拼式和分段拼合式四大类。本次模具设计为多工位级进模，凹模结构较复杂，其型孔和型孔间的位置精度比较高，可采用镶套式凹模，便于加工、装配、调整和维修。其形式为对于级进模中某些小的工作型孔，可在整体凹模或其他形式模板的相应型孔位置。镶一个套状凹模。各镶套型孔可用慢走丝线切割加工，以保证尺寸和位置精度。利用镶套式模，可防止模具开裂，提高模具寿命，并且可节省昂贵的模具材料（如硬质合金等）。本次设计中，将第一、第五工位设计为镶套式凹模，凹模洞口带凸台，如图6-2所示为凹模，图6-3为冲小孔凹模镶块。图6-2 凹模结构图6-3 冲小孔凹模镶块6.3 定位零件为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于块料或工序件的定位，基本也是在两个方向上的限位。6.3.1导料板导料板 本次设计中，横向定位装置只有导料板，本次采用的是带台式导料板。带台式导料板是将带台部分与导料板主体分成两件组合而成，而且带台部分只在导料板的局部使用，常在级进模的局部成行工位处使用当上模上升时还可以阻止条料被凸模带走。带台式导料板左右两件应加工成同一尺寸，尤其是工作部分高度尺寸H应严格控制，导料板厚度一般取H=410mm。在弹性卸料式冲模和级进模中，条料的横向定位使用导料板。多工位级进模中，导料板常用优质工具钢并经淬硬处理。为了使导料板挡料部分耐磨，维持应有使用寿命，在该处可单独嵌入由优质钢制造并经淬硬处理的挡块。为使条料顺利通过，两导料板间距离A应等于条料最大宽度加上一个间隙值。导料板高度取决于挡料方式和板料厚度，导料板间距可根据公式计算： A=B+b0式中 B条料宽度；mm b0导尺与最宽条料间的单向最小间隙。因此， A=64.0+0.8=64.8mm。导料板厚度：取H=8mm。如图6-4所示。6-4 导料板尺寸示意图6.3.2 挡料销、导正销 在落料模与复合模中，纵向定位的主要作用是保证纵向搭边值；本次设计为级进模，在级进冲裁模中，纵向定位还将影响制件的形位尺寸精度，因此要求更高。（1）弹顶挡料销 弹顶挡料销装在凹模型孔第二工位，利用落料以后的废料孔边进行挡料，控制送料距离。（2）始用挡料装置 在级进模中为解决首件定位问题，需设置始用挡料装置。使用时，用手按压始用挡料块，使其端头伸出导料板的导向面，便可起挡料作用。不按压时，始用挡料块在弹簧力作用下复位，并缩进导料板内0.51mm，不妨碍正常送料，不妨碍正常送料。（3）导正销 导正销通常与挡料销配合使用在级进模中，以减小定位误差，保证孔与外形的相对位置尺寸要求。此外，多工位级进模在高速压力机上工作，通常采用自动送料装置，为了进一步保证送料精度，也常采用与导正销联合定距的方法。当零件上有适宜于导正销导正用的孔时，导正销安装在凸模上。如本次设计中的第三、四、六工位选用D型导正销安装情况如图6-5所示。图6-5 导正销的位置第五工位上是任务是冲两个5.5mm的小孔，选用的导正销型号为PSTAS20，负责导正19mm的孔。6.4 卸料、托料装置：卸料、推件、和顶件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，在冲裁工序中，卸料装置在多工位级进模中的作用，主要是在它工作前由弹压卸料装置将条料压住，防止条料在冲压过程中产生位移和塑性变形；同时，卸料装置对凸模起导向和保护的作用。6.4.1卸料装置卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。 弹性卸料装置既起卸料作用又起压料作用，由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成，弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件。 废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。综合考虑该模具的结构和使用方便以及工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。（1）卸料板卸料板材料选Q235，不用热处理淬硬；取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.10.3mm；卸料板上设置8个卸料螺钉，均匀安装在卸料板上，型号：GB2867.5-81，公称直径为4mm，螺纹部分为M34mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面至少0.4mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。卸料板上弹簧孔深取5mm。图6-6 卸料板（2）弹性元件 圆钢丝圆柱螺旋压缩弹簧。 在模具中被用于卸料、压料、推件和压边等工作。是常用的普通弹簧。由于弹性好、制造简便、价格便宜，各行各业中广泛应用。由于卸料装置除起卸料作用外，在拉深工序中同时起到压边圈的作用，若采用弹簧，所受力为卸料力，则拟选用8个弹簧，则单个弹簧受力为：弹簧的工作压缩量为： 其中，外形凸模刃口处与卸料板下端面的距离， 凸模进入凹模的深度， 查阅机械设计手册弹簧，选用弹簧尺寸为：弹簧中径D=32.0mm，材料直径d=8mm，节距p=10.5mm，工作极限载荷P=2746N。参考以上数据，弹簧中径过大，弹压卸料板的尺寸没有足够的空间放置8个弹簧，因此，卸料板的弹性力考虑用橡胶提供。.橡胶橡胶：聚氨酯橡胶是一种优良的弹性元件材料，其特点是质量轻、弹性大、硬度高、耐磨、耐冲击、强度高、易于成形。常将其制造成带孔或不带孔的圆柱状或块状，在冲压模具中作为缓冲垫，用于卸料、压料和顶件等，即称聚氨酯橡胶垫。使用聚氨酯的寿命比橡皮高得多，一般可达20万次以上。在相同尺寸的情况下，相同硬度的聚氨酯橡胶与橡皮相比，聚氨酯橡胶所允许的承载能力要比橡皮大68倍。因此，当需要承载压力相同时，利用聚氨酯橡胶作弹性元件，可以减小弹性垫和模具的体积。卸料装置的弹压力由聚氨酯橡胶垫提供，同样选用8个橡胶，根据已知卸料力，单个橡胶受力为：橡胶工作压缩量为：查阅冲压模具设计师手册表11-30聚氨酯橡胶弹性垫尺寸可知，选用尺寸为：。聚氨酯橡胶弹性垫压缩量为，可以满足卸料力要求，且也满足卸料板尺寸。因此，弹压卸料板的弹性力由橡胶提供。6.4.2托料装置对于有压弯、成形等立体冲压的级进模中，必须设置能让冲压成形后的条料托起离开凹模平面的装置，才能保证条料的连续送进。带料浮动托料杆是常用的一种。本次设计采用的是导料板与托料杆合用的情况。托料杆为圆柱形，位置设在条料没有孔和没有成形部分的下方，顶出后突出凹模的高度H一般使制件最低部位高出凹模面1.52mm。其工作过程为：开模时，托料杆将带料顶起，当上模压向下模时，上模部分的导正销通过带料上的孔导入托料管的孔内，将料的位置导正。因此托料管在凹模上的位置必须和步距一致。托料管工作的同时也保护也导正销。托料杆的托料力依靠弹簧提供，弹簧采用强力弹簧。普通的圆柱形螺旋压缩弹簧是用圆钢丝绕制而成的，而用异形截面（扁圆形、矩形等）的钢丝绕制而成的弹簧与圆钢丝弹簧相比，异形截面弹簧具有体积小、变形量大（13%14%）、承载力强（约高出45%以上）等特点，因此习惯上称之为强力弹簧。在同样的负荷下，强力弹簧的体积小，从而可减小模具体积和质量。而在相同的体积下，强力弹簧可获得更大的压缩量。模具的托料力与顶件力相等，因此，托料力为：在模具的凹模上设置了10个浮动托料杆，左右对称，并沿条料送进方向均匀分布。可使托料过程中条料受力均匀，保证条料平稳送进，减少冲裁误差。故单个浮动托料杆的的托料力为：弹簧的工作压缩量为：。查阅机械设计手册强力弹簧，选用强力弹簧尺寸为：弹簧中径D=7.0mm，材料直径d=0.5mm，工作极限载荷P=2446N。6.5 模架及零件6.5.1模架在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，按导柱不同位置，分为如下四种模架： 中间导柱模架：导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。适用于单工序模和工位少的级进模。 后侧导柱模架：导柱分布在模座的后侧，且直径相同。其优点是工作面敞开，适于大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安全性最差，工作不够平稳，常用于小型冲模。 对角导柱模架：导柱分布在矩形凹模的对角线上，既可以横向送料，又可以纵向送料。适于各种冲裁模使用，特别适用于级进模使用。 四导柱模架：四个导柱分布在矩形凹模的两对角上。模架刚性很好，导向非常平稳准确可靠，但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性与精度都很高的精密冲裁模，以及同事要求模具寿命很好的多工位自动级进模。本次设计采用级进模，根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工作质量，方便安装调整，本次设计采用对角导柱的导向方式。 模架的选择已经标准化，本次设计采用对角导柱滑动导向模架，型号为：上模座 型号：BT2855_2-2008DJA_28 尺寸：20012540下模座 型号：BT2855_1-2008DJA_28 尺寸：20012550上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力。6.5.2导柱、导套导柱和导套都是选用圆柱形，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广的导向装置。根据冲压工序性质、冲件精度以及模具寿命要求，导柱采用了A型导柱，选取的型号为：A28 h5150 GB/T2861.1。6.5.3模柄模柄是连接上模与压力机的零件。模柄的设计采用压入式，采用标准件，其尺寸是根据上模板而定，具体尺寸如图6-5所示。图6-7 模柄6.5.4垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸、凹模的外形尺寸相匹配，其厚度设计为8mm，材料为45号钢，热处理后硬度HRC43-48.根据凹模尺寸，得出垫板尺寸为2001258（mm）。7 模具材料的选用和热处理方法7.1 凸模与凹模材料和热处理冲模材料，尤其是凸、凹模材料，与模具寿命的关系很大，因此，合理选用材料是模具设计一项十分重要的工作。选用凸、凹模材料时，应考虑模具的工作特性，受力情况、冲压件材料性能、冲压件精度以及生产批量等因素。适于制造凸、凹模的材料是很多的，一般来说，对于形状简单、冲压件尺寸不大的模具，常用高碳工具钢制造。热处理HRC在5862范围内。7.2 冲裁模零部件的材料和热处理表7.1 各零件材料和热处理方法零件名称材料热处理 HRC上、下模座（板）HT20-40，A3，A5，45调质处理 28-32模柄A3，A5,45导柱、导套（滑动）（滚动）20 导柱渗碳淬火 60-64GCr15 导套渗碳淬火 58-62固定板，卸料板，侧压板，推料板，顶板，承料板45,A3,A5垫板45TA843-4854-58定位板TA854-58顶杆，推杆，挡料板4543-48压边圈45,TA8,T10A48-52废料切刀，滑块，导正销，导向块T8,T8AT10，T10A58-6258-6252-56护套，衬板A3,20弹簧，垫片65Mn,60Si2Mn43-48螺母，垫圈A3销，螺钉，螺栓45,A343-488 模具的装配、调试与工作流程冲模的装配是冲模制造中的关键工序。冲模装配质量直接影响到制件的质量、冲模的技术状态和使用寿命。8.1 模具的装配 （1）模具的装配过程序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1） 装配前仔细检查个凸模形状以及凹模型孔是否符合图纸要求尺寸精度、形状（2） 将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适则应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的型孔中，并拧紧至牢固。3装配下模（1） 在下模座划中心线，按中心预装凹模、导料板；（2） 在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔、攻丝；（3） 将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉4装配上模（1） 在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模与固定板的组合装入凹模；（2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺纹，销孔；（3） 用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4） 将卸料板套装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后紧固螺钉；（5） 安装导正销、承料板。（2）模具装配图装配图如下图8-1所示 图8-1 模具装配图1-对角导柱滑动导向上模座 2- A型导柱A25h6 3- A型导套A25H7 4-矩形固定板5-冲外形凸模 6-开槽圆柱头螺钉 M860 7-圆柱销-淬硬钢和马氏体不锈钢 8658-固定板固定导正销 9-矩形垫板 10-冲小孔凸模 11-冲大孔凸模 12-压入式模柄13-整形凸模 14-翻边凸模 15-卸料螺钉 16-冲预制孔凸模 17- A型导套A28H718- A型导柱A28h6 19-对角导柱滑动导向下模座 20-反凸台式弹压卸料板 21-带台式导料板 22- D型导正销D19 23-开槽圆柱头螺钉 M870 24-圆柱销-淬硬钢和马氏体不锈钢 87525-冲小孔凹模镶块 26- D型导正销D17.0827-圆柱螺旋压缩弹簧 0.5749.54 28-浮动托料销 29-挡板 30-浮顶装置31-六角头螺栓 M8X4032-圆柱螺旋压缩弹簧 0.5X5X11.62 33-弹顶挡料装置34-冲预制孔凹模镶块35-始用挡料装置8.2 冲裁模具的调试模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量的好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。模具的检测与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，检测技术对于模具制造智联的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。模具检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷，并在交付客户签做最后的验证，保证模具的合格性和安全性，模具零件加工及装配质量的好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。因此，加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。模具生产单位生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度，只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。具体方法可参考表8.1.表8.1 模具中常见缺陷和调整方法表缺陷产生原因调整方法冲件毛刺过大1. 刃口不锋利和淬火硬度不够2. 间隙过大或过小，间隙不均匀1. 修磨刃口使其锋利2. 重新调整间隙，使其均匀冲件不平整1. 凸模有倒锥，冲件从空中通过时被压弯2. 顶出件和顶出器接触零件面积1. 修磨凹模孔，去除倒锥现象2. 更换顶出杆，加大与零件的接触面积尺寸超差和形状不准确凸、凹模形状及尺寸精度差修正凸、凹模形状与尺寸，使其达到精度要求凹模被胀裂1. 凹模孔有倒锥现象2. 凹模孔内卡住废料1. 修磨凹模孔，去除倒锥现象2. 修低凹模孔高度凸、凹模刃口相咬1. 上、下模座，固定板，凹模，垫板等零件与安装基面不平行2. 凸模，导柱，导套与安装基面不垂直1. 调节有关零件，重新安装2. 重新安装凸、凹模使之对正3. 调整垂直度，重新安装4. 更换导柱、导套送料不畅通，有时被卡死1. 两导料板间尺寸过小或有斜度2. 凸模与卸料板之间间隙太大，使搭边翻转堵塞。1. 粗修或重装导料板2. 减小凸模与导料板间的配合间隙，或重新调整浇注卸料板孔3. 重新调整装配导料板，使之平行8.3 最终方案级进模的工作过程概述条料送进方向为从右至左，条料送至第一工位，始用挡料销挡住条料，条料停止送进，上模下行，冲预制孔，而后将始用挡料销拉出，以便条料可以继续送进，上模上行，弹压卸料板将条料从冲预制孔凸模上卸下；条料送进第二工位，由弹顶挡料销挡住条料，条料停止送进，上模下行，将预制孔翻边，第一工位的工序同时进行，上模上行，条料继续往左送进；条料送进至第三工位，条料由于第二工位的弹顶挡料销的作用，停止送进，上模下行，固定在整形凸模的D型导正销先与条料接触，对条料孔进行导正，使整形误差减小，上模继续下行，完成整形工序，前两工位工序同时进行，上模上行，条料往左送进；条料送至第四工位，由于第二工位的弹顶挡料销的作用，停止送进，上模下行，固定在冲大孔凸模的D型导正销先与条料接触，对条料孔进行导正，上模继续下行，完成冲大孔工序，前三个工位工序同时进行，上模上行，条料往左送进；条料送至第五工位，由于第二工位的弹顶挡料销的作用，停止送进，上模下行，固定在凸模固定板上的固定板固定导正销先与条料接触，对条料孔进行导正，上模继续下行，完成冲小孔工序，前四个工位工序同时进行，上模上行，条料往左送进；条料送至第六工位，由于第二工位的弹顶挡料销的作用，停止送进，上模下行，固定在冲外形凸模上的D型导正销先与条料接触，对条料孔进行导正，上模继续下行，完成外形落料工序，前五个工位工序同时进行，上模上行，条料往左送进。完成一个零件的加工过程。9 级进模工作流程及零部件工艺卡（1）级进模凹模级进模凹模加工工艺卡如下：工序号工序名称工序内容1备料条料锯切（退火状态）20513023mm2粗铣铣六面尺寸200.5125.521mm3平面磨磨光两大平面厚度达20.5mm，并磨两相邻侧面达四面垂直。4钳工 划线 划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸 钻孔 钻螺纹底孔，销钉底孔，凹模洞口穿线孔 铰孔 铰销钉孔到尺寸 攻丝 攻螺纹丝到尺寸5热处理淬火，使硬度达6064HRC6磨削磨光两大平面厚度达20.3mm7线切割割凹模洞口，并留0.01-0.02mm研磨量8钳工研磨洞口内壁侧面达0.89钳工用垫片层保证凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上模座配作销钉孔10平磨磨凹模板上平面厚度达尺寸要求（2）凹模镶块凹模镶块工艺卡如下：工序号工序名称工序内容1备料锯床下圆棒料，将毛坯锻成圆环类锻件2热处理退火3粗车车削内外圆及上下表面，留0.5mm的磨削余量，保证外圆和端面的垂直度4磨平面磨上下表面，留0.25mm的精磨余量，保证外圆和端面的垂直度5钳工划线划出凹模洞口轮廓尺寸6热处理淬火，使硬度达6064HRC7线切割割凹模洞口，并留0.010.02的研磨量8钳工研磨洞口刃口内壁达0.89钳工用垫片法保证凹、凸模间隙均匀10磨削磨凹模平面达到尺寸要求（3）冲孔凸模（冲预冲孔凸模、冲小孔凸模）冲孔凸模加工工艺卡如下：工序号工序名称工序内容1备料锯床下圆棒2锻造锻造成形3热处理退火，硬度达180220HRC4车削车端面，钻中心孔；以中心孔定位，按图车削成型，刃口和固定部分径向留0.2mm磨削余量5热处理淬火，保证180220HRC6磨削以中心孔定位磨圆柱面后，将刃口加长部分切掉，磨削端面至7钳工钳工精修刃口（4）翻边凸模翻边凸
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