叉形焊片冷冲模设计论文

摘 要冲压模具技术作为模具制造业中最重要的组成部分,机械、电子、轻工业等大量使用了冲压零件,所以冲压模具技术水平的高低,发展前景的好坏直接影响到整个制造业的发展。随着经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。复合冲压模的特点是生产率高,冲裁件的孔与外缘的相对位置精度高,本制件为小尺寸平板冲裁件,要求平整、料厚很小,且要求大批量生产,故采用顺装式复合冲裁模。凹模采用镶拼结构,不但加工方便而且节省材料。为了使加工平稳,模具采用中间导柱。本复合模,采用了冲孔和落料两个工序进行冲压。该套冲压模具设计周密,设计容全面。包括对冲压件工艺性分析,模具工艺方案的确定,模具零件的设计、受力计算及其校核,模具标准的选定,装配图的绘制,压力机的型号选定,零件加工工艺的确定等,并综合考虑分析横排、对排、斜排等各种排样方式的优缺点和适应性,最后以最高效率、最低成本、最高质量、最简结构来确定排样和模具的结构,这样的模具操作更加安全、快捷、方便,并且更容易达到冲压件的公差等级要求等。实现了冲压模具用材节省、结构合理、精度高、操作方便等优点。关键词：顺装复合模；排样； 落料；冲孔 ；镶拼结构AbstractThetechnologyof stampingdie as the most important component of the die manufacturing, mass machinery, electronic, light industry and so on, have used the stamping components massively.Thehigh levelof stampingdie technical height, the prospects for development quality affects directly the entire manufacturing industry development. Set the more and more high request along with the economical high speed development to the mold industry, also has provided the gread power for its development.The characteristic of compound die is that the productivity is high, the relative position precision of the workpiece hole and the outflow boundary is high. This workpiece is light-sized dull blanking, and requests smooth, its material thick very small, also requests mass production, therefore uses compound die for forward assembling. The insereted structure is used in die . it is adopted.not noly easy to machining,but save the blank material. middle pole is used to let the mold be reposeful。This compound mold have two workstages,Blanking and punching。The stamping dies design cycle is thorough and comprehensive .Such as pressing part has been made all the necessary full craft analysis, die craft is designed carefully ,craft calculation formulas ,die type and construction are elected prudently ,assemble drawing and parts drawing are reordered time and time again, with considering comprehensively the structures of various moulds ,and finally we confirm the structure of the blank layout with the criterion of the high efficiency, low cost, high quality and simple structure. With this method the designed die will be used safely, high efficiency and expediently. Mean well, it will be easy to reach the tolerance which the part need, and so on. The die can also satisfy that cost saving, well-knit, easy operation, and so on.。Key Words：compound die for forward assembling ; Blank layout; Blanking ; punching; the insereted structure目 录引言11冲裁件工艺分析11.1冲裁件结构工艺性11.2冲裁件的精度和断面粗糙度21.3材料的可冲裁性21.4零件结构可冲裁性21.5尺寸精度及公差的确定32工艺方案的对比分析及模具结构类型33主要设计计算33.1排样设计33.2冲压力的计算63.2.1落料力63.2.2冲孔力63.2.3卸料力63.2.4顶件力63.2.5推件力73.3总冲压力73.4确定模具压力中心74工作零件刃口尺寸计算95模具总体设计125.1模具类型的选择125.2定位方式及送料方式的确定125.3卸料、出件方式的选择135.4选择模架形式146主要零部件设计156.1落料凹模板尺寸156.2卸料装置的设计156.2.1卸料板156.2.2卸料弹性元件的设计156.3凸模固定板166.4垫板176.5凸凹模长度176.6冲孔凸模长度176.7定位零件设计176.8出件零件设计186.8.1卸料螺钉光杆部分长度LX和公称直径D186.8.2推件装置186.8.3推杆长度186.8.4顶件装置186.9模架及其它零部件设计196.9.1模架,导柱与导套196.9.2模柄207模具闭合高度208绘制模具总装图209压力机选择229.1冲压设备选择原则229.2常见冲压设备的类型与应用：229.3选择压力机239.4校核模具的闭合高度2310模具加工工艺规程的编制2310.1制订工艺规程的原则与步骤2410.1.1制定工艺规程的原则2410.1.2制订工工艺规程的步骤2410.1.3工艺文件的格式及应用2410.2工艺路线的拟订2410.2.1加工阶段的划分2410.2.2考虑工序集中2510.3工序顺序安排2510.3.1工序设计2510.3.2加工余量与工序尺寸2511装模与试模2611.1模具的安装2611.2模具的调试2712结论27谢辞28参考文献29附录3036 / 40引言模具作为工业产品的重要基础装备,在工业生产中是不可或缺的技术与工具,它不仅直接影响工业产品的水平,也是一个国家工业化程度和机械制造工业技术水平的综合体现。模具制造业在制造业中占有重要的地位。开展模具制造业发展战略研究对于我国经济稳定持续增长和的产业结构升级具有十分重要的现实意义。冲压模具技术作为模具制造业中最重要的组成部分,大批量的机械、电子、轻工业乃至国防方面的武器装备等方面,大量使用了冲压零件,所以冲压模具技术水平的高低,发展前景的好坏直接影响到整个制造业的发展。随着经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。对于制造业来说,21世纪的竞争核心是新产品的竞争。围绕新产品的竞争,一场以信息技术为特征的新的制造业革命正在全球波澜壮阔的开展。如何实现高质量、低成本、短周期的新产品的开发,是赢得这场竞争的关键。而冲压模具设计制造作为工业的基础,其发展状况在很大程度上决定了相关企业在市场上的竞争能力。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。一些国模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。本设计全面介绍了一整套复合冲压模具的理论设计过程与部分零件的工艺制造过程。模具结构紧凑、精度高、操作方便、生产效率高。设计中参考了众多资料,设计深入各个细节。由于作者的经验和学术水平的限制,当中有误与不足之处,敬请批评指示。1 冲裁件工艺分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位工差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。一般情况下,对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。良好的冲裁工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求,从而显著降低冲裁件的制造成本。1.1 冲裁件结构工艺性 冲裁件的形状尽可能对称、简单和便于实现无废料与少废料排样。 冲裁件的外形,除无废料冲裁或镶拼结构外,应避免尖角,在各直线或曲线连线的连接处,应用适宜的圆角过渡,以便于模具加工和提高模具寿命。 冲裁件上孔的最小尺寸与孔的形状、板材力学性能和厚度有关,因受到凸模强度的限制,冲孔的尺寸不能太小。 孔与孔之间或孔与边缘之间的距离a不能太大,否则模具强度不够或使冲裁件变形。 在弯曲件或拉深件上冲孔时,孔壁与工件直壁间的距离不能太小,以避免冲孔时凸模受水平推力而折断,影响冲孔质量和模具寿命。 冲裁件凸出的悬臂或凹入的窄槽不宜太长或太窄,否则会降低模具寿命。1.2 冲裁件的精度和断面粗糙度冲裁件的精度一般分为精密级和经济级两类。精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度,而经济级是指模具达到最大许可磨损时,其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上又最合理的精度,即所谓经济精度。为降低冲压成本。获得最佳的技术经济效果,在不影响冲裁件使用要求的前提下,应尽可能采用经济精度。 冲裁件的经济精度一般不高于IT11级,最高可达IT8IT10级,冲孔比落料的精度约高一级。 冲裁件的断面粗糙度数值一般在Ra12.5m以下。冲裁断面光亮带宽度是被冲材料的厚度、力学性能及模具间隙和刃口锋利程度而定。工件名称：叉形焊片材 料：黄铜HPb59-1材料厚度：t = 0.3mm生产批量：大批图1 工件图1.3 材料的可冲裁性该冲裁件材料为黄铜HPb59-1,塑性好,具有较好的可冲裁性。1.4 零件结构可冲裁性该冲裁件结构简单,较薄,利用普通冲裁的方式就可以满足零件要求。1.5 尺寸精度及公差的确定从零件图看,尺寸并无精度要求,可按IT14级确定工件尺寸的公差。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可知,利用普通冲裁的方式就可以满足零件的图样要求。零件外形：210 -0.52mm ,60 -0.30mm , 50 -0.30mm ,2.50 -0.25mm , 40 -0.30mm , R30 -0.30mm ,R1.50 -0.25mm零件形：1.8+0.25 0mm , 2.5+0.25 0mm ,2+0.25 0mm孔心距：11.50.215mm , 20.15mm结论：适合冲裁。2 工艺方案的对比分析及模具结构类型 该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可采用以下三种工艺方案： 方案一,采用级进模加工。级进模的特点是生产效率高、易于实现生产自动化和高速冲压、操作安全且便捷、工件精度较高。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,用单工序模或复合模冲裁困难时,可用级进模。但级进模对工件尺寸、形状的适应性比复合模差,若采用定距侧刃定位精度会因为板料厚度太薄、易变形而下降,若采用导正销定位也会由于料太软出现导正时导正孔变形而影响精度。级进模冲裁受压力机台面尺寸和工序数目的限制,冲裁件的外形尺寸较大时不宜选用。级进模轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲裁件。 方案二,采用复合模加工。复合模的特点是生产效率高,冲裁件的孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸小。复合模对工件尺寸、形状的适应性高于级进模,且不存在定位误差的问题,制件的精度较高。但复合模结构较复杂、成本较高,适用于生产批量大的冲裁件。 方案三,采用单工序模加工。单工序模生产效率低,制件精度低,操作很不安全,且不适合大批量生产。 叉形焊片为小尺寸平板冲裁件,要求平整、料厚很小,且要求大批量生产,通过分析比较,采用利用挡料销和导料销进行定位,弹性卸料装置的顺装式复合冲裁模冲制最为合适。3 主要设计计算3.1 排样设计排样是指冲裁零件毛坯在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样在于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下,得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中,保证很低的废料百分率是现代冲压生产最重要的技术指标之一。在冲压工作中,冲压件材料消耗费用可达总成本的60%70%,每降低1%的冲压废料,将会使成本降低0.4%0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施,尤其在成批和大量生产中,冲压件的年产量达数十万件,甚至数百万件,材料合理利用的经济效果更为突出。（1） 排样方法有废料排样。沿冲件全部外形冲裁,冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲裁模来保证,因此精度高,模具寿命也高,但材料利用率低。少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁,只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响,其冲件质量稍差,同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命,但材料利用率稍高,冲模结构简单。无废料排样。冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边,沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些,但材料利用率最高。在冲压生产实际中,由于零件的形状、尺寸、精度要求、批量大小和原材料供应等方面的不同,不可能提供一种固定不变的合理排样方案。但在决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件,同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等,总之要从各方面权衡利弊,以选择出教为合理的排样方案。（2） 搭边排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件；二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率；同时,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙,从而提高模具寿命。搭边数值要合理确定。搭边过大,材料利用率低；搭边过小时,搭边的强度和刚度不够,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲裁毛刺,有时甚至单边拉入模具间隙,造成冲裁力不均,损坏模具刃口。根据生产的统计,正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50%以上。影响模具搭边值的因素：材料的机械性能。硬材料的搭边值可小一些,软材料、脆材料的搭边值要大一些。材料厚度。材料越厚,搭边值也越大。冲裁件的形状与尺寸。零件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值取大些。送料及挡料方式。用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。卸料方式。弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。（3） 该零件采用单行对排方案,一次成形两个制件,如图2所示。图2 排样图由书2表2-30确定搭边值,根据零件形状,两工件间取搭边: b=1.0mm,侧边取搭边: a=1.2mm。则进距： h=62=12mm 条料宽度： B0 - D2a0 式中 - 条料宽度的偏差,查表得0.3mm 由于该冲裁模设计用挡料销导向定位,条料是由人工紧靠挡料销一侧送进的,相当于有侧压,故 B=21+21.20 -0.30=23.40 -0.30mm图3计算冲裁件的面积: = 70.48mm2一个进距的材料利用率：=nA/Bh100%=/100%=50.1%查板材标准,宜选用600mm1000mm的黄铜板材,每板可剪裁42块条料23.4mm600mm,每块条料可冲99个工件；一铜板料600mm1000mm可冲4158个工件。如图3所示则每板材的材料利用率总为： /10050 图4 板料3.2 冲压力的计算3.2.1 落料力其中,冲裁件周长=66mm 材料厚度t0.3mm 查冲压常用金属材料的机械性能表得,按硬态的HPb59-1铅黄铜取400N/mm2450 N/mm2由于一次成形两个制件,故 =21.3660.3400 =205923.2.2 冲孔力由于一次成形两个制件,故 = 2887.52N3.2.3 卸料力查表得=0.0520592=1029.6N3.2.4 顶件力查1表2-20, =0.0620592=1023.52N3.2.5 推件力查1表2-20,查1表2-22,序号1的凹模刃口形式为直刃壁,刃口强度好,刃口尺寸不随修磨刃口而增大,适用于精度较高,直径d5mm的冲裁等,一般在复合模中应用,故选用该刃口形式。直刃壁高度h根据冲裁的板料厚度t和模具寿命而定。t0.5mm时,h=mm。加工零件t=0.3mm,取,则 =100.062887.52 =1732.513.3 总冲压力=20592+2887.52+1029.6+1732.51+1023.52=27265.15N根据计算结果,初选冲压设备J23-4。3.4 确定模具压力中心 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则,冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中,可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊。从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况,这时应该注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的围。1简单几何图形压力中心的位置对称冲件的压力中心,位于冲件轮廓图形的几何中心上。冲直线段时,其压力中心位于直线段的中心。 2复杂形状零件模具压力中心的确定选定坐标轴x和y。将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段,求出各线段长度L1、L2、L3、Ln 。确定各线段的重心位置x1、x2、x3、xn 。然后按公式算出压力中心的坐标。 3本零件压力中心的确定图5 压力中心如图所示,将图形轮廓线分成若干线段,可得 , , ,其他各线段同理, , ； ,； ,； ,； ,根据求压力中心公式即=10.5mm =0计算时忽略了圆角部分。由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为10.5,0,与冲床滑块中心重合。4 工作零件刃口尺寸计算 冲裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理间隙值也要靠刃口尺寸及其公差保证。因此,在冲裁模设计中,正确确定与计算凸、凹模刃口尺寸及其公差是极为重要的。1刃口尺寸计算原则确定和计算凸、凹模刃口尺寸及其公差必须遵循以下原则：根据冲孔和落料的特点。落料件的尺寸决定于凹模尺寸,故落料模以凹模为设计基准,先确定凹模的刃口尺寸,再按间隙值确定凸模的刃口尺寸；冲孔时孔径的尺寸决定于凸模尺寸,故冲孔模以凸模为设计基准,先确定凸模的刃口尺寸,再按间隙值确定凹模的刃口尺寸。考虑凸、凹模的磨损。凸、凹模在冲裁过程中有磨损,凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小,凹模刃口尺寸磨损则使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求,并尽可能提高模具的使用寿命,设计落料模时,凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差围的较小尺寸；设计冲孔模时,凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差围的较大尺寸。这样就能保证凸、凹模磨损到一定程度后仍能冲裁出合格的工件。不论落料还是冲孔,凸、凹模间隙都应取用合理间隙围的最小值。刃口制造精度与工件精度的关系。凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准,保证合理的凸、凹模间隙值,保证模具的一定使用寿命。一般情况下,可按工件公差的1/31/4选取。对于圆形凸、凹模,由于制造容易,精度易保证,制造公差可按IT6IT7级选取。2刃口尺寸计算方法凸模与凹模分别加工这种加工工艺使用于圆形及矩形等规则形状刃口的制造凸模与凹模配合加工配合加工就是先按设计尺寸制造一个基准件,根据基准件的实际尺寸,按要求的间隙值配制另一件。落料时应以凹模为基准件,根据凹模的实际尺寸按最小合理间隙配制凸模。冲孔时应以凸模为基准件配制凹模。这种加工方法容易保证很小的间隙值。制造时可以放大基准件的公差,工艺比较简单,制造容易。对于形状复杂、尺寸较多的冲裁件,应根据凸、凹模磨损后尺寸的变化规律进行具体分析,分别技术。 3落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。由课本表2.5查得 Zmin=0.02mmZmax=0.04mm由于板料很薄,Zmax- Zmin值很小,以现有模具加工设备难以达到,为保证板料冲裁工艺性,可适当放大Zmax值,故取Zmax=0.06mm。Zmax- Zmin =0.06-0.02=0.04mm磨损系数K=0.5。凡图样上未标注公差的尺寸,在计算凸模和凹模尺寸时,均按公差IT14级GB1800-79处理。查1表8-18标准公差数值表可得未标注尺寸公差如下图所示：图6 工件图未标注尺寸公差凸凹模磨损后尺寸变化如图所示：图7 凸凹模磨损后尺寸变化情况刃口尺寸计算如下：工序性质制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料按凹模尺寸配制,其双面间隙为ZminZmax=0.020.06Zmax-Zmin=0.04冲孔按凸模尺寸配制,其双面间隙为ZminZmax=0.020.06Zmax-Zmin=0.04孔心距注意：5 模具总体设计5.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用复合冲压,所以模具类型为复合模。5.2 定位方式及送料方式的确定冲模定位零件装置的作用是保证坯料的正确送进及对工件零件处于正确的位置,这称作坯料的定位或导向。使用条料时,应使条料在送料方向定位,以保证送料步距,通常称作挡料,使用的定位零件有挡料销、侧刃等；在垂直于送料方向上的定位,称作送进导向,使用的定位零件有导料板、导料销等。在连续模中,为保证冲裁件孔与外形的位置精度,使用导正销。单个毛坯的定位使用定位板或定位销。1初步设计条料通过导料销来控制条料沿一定的方向送进,送进步距通过挡料销来控制。模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式,这主要取决于凹模的周界尺寸。如LB时,采用纵向送料方式；LB时,则采用横向送料方式；L=B时,纵向或横向均可。就本工件的凹模板而言,L=其送料方式应采用纵向送料。另外采用何种送料方式,还得考虑压力机本身是开式还是闭式而定。2下面介绍初步设计的定位零件：挡料销挡料销是用来限制条料送进步距的零件。根据挡料销,挡料销分为固定式和活动式两类。固定挡料销：固定挡料销按其头部形状分为圆形和勾形两种,通常装于凹模上。圆形挡料销的固定部分和圆柱形工作部分的直径差使销孔距凹模刃口较近,会削弱凹模强度。圆形挡料销结构简单、制造容易,使用方便,使用于带固定卸料板或弹性卸料板的场合,及手工送料的冷冲模。勾形挡料销的销孔位置可比圆形挡料销距凹模刃口远一些,不影响凹模强度,使用于冲裁较厚材料的模具。但此种挡料销形状不对称,为防止勾头转动,需要钻孔加防转销,制造,安装稍复杂些。导料销压装在凹模上的为固定式导料销,固定在卸料板上的为活动式导料销。导料销送进导向结构简单,制造容易,多用于简单模和复合模。5.3 卸料、出件方式的选择卸料与推件装置用来将冲裁后因弹性变形恢复而卡在凸模上或凹模型孔的工件或废料脱卸下来。为了保证冲裁过程能连续、顺利的进行,必须在模具上设置卸料与推件装置。1卸料装置冲模上使用的卸料装置有固定卸料板、弹压卸料装置及废料切刀。固定卸料板。固定卸料板结构简单,卸料力大,通常用于板斜厚度t0.8mm的冲裁从凸模上卸料。固定卸料板的厚度与冲裁力大小和卸料尺寸有关,一般取510mm。固定卸料板一般用螺钉和销钉与导料板一同固定在下模的凹模面上。弹压卸料装置。弹压卸料装置卸料力较小,但可在冲裁前将板料压平,可以防止冲裁件翘曲,一般用于板料厚度t1.5mm的冲裁从凸模或凸凹模上卸料。弹压卸料装置一般由卸料板、弹性元件弹簧或橡皮和卸料螺钉组成。弹压卸料板上的型孔与凸模的双面间隙通常取0.10.3mm。弹压卸料板厚度与卸件尺寸和卸料力等有关,对于中小件卸料通常取510mm。废料切刀。对大型冲裁件或成形件修边,常采用废料切刀分段切断废料,使环绕在凸模上的废料脱落卸下。废料切刀应紧靠凸模安装,其刃口长度比要切断的废料稍宽,刃口高度比凸模的刃口要低。废料切刀的夹角一般为a=7880。2推件装置在复合模中要使用推顶件装置。将冲出的工件或废料从下模的凹模型孔向上顶出使用的装置称为顶件装置；将冲出的工件或废料从上模的凹模型孔向下推出使用的装置称为推件装置。推顶件装置有刚性和弹性两种。刚性推件一般装于上模,用于倒装复合模向下推荐。刚性推件装置推件力大,工作可靠,便于维修。弹性顶件装置一般装于下模,用于顺装复合模向上顶件。装于下模座下面的弹性顶件装置,弹性元件可用弹簧或橡皮,可获得较大的顶件力,且力的大小可以调节。该种装置不受模具空间位置的限制,除有顶出工件的作用外,还可使条料在压紧的状态下冲裁,起压料作用,使冲出的工件平直。弹性顶件装置还可用于卸料。3模具是采用弹压卸料板,还是采用固定卸料板,取决于卸料力的大小,其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动作,且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力,不会损伤工件表面,因此实际设计中尽量采弹压卸料板,而只有在弹压卸料板卸料力不足时,才改用固定卸料板。实际中,当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板,大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为0.3mm,因此可采用弹压卸料板。所以复合模结构采用顺装复合模及弹压卸料板安装在上模来卸料,出件方式为工件上出,是通过顶杆和顶件块来顶出工件,通过打杆、推板和推杆推出冲孔废料。5.4 选择模架形式1模架 根据标准规定,模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模架；另一类是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的弹压模架。模架及其组成零件已经标准化,并对其规定了一定的技术条件。 导柱模模架。导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的结构形式有6种：对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄形模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架和四角导柱模架。滚动导向模架有4种结构形式：对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架和后侧导柱模架。对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架的共同特点是,导向装置都是安装在模具的对称线上,滑动平稳,导向准确可靠。所以要求导向精确可靠的都采用这3种结构形式。对角导柱模架上、下模座,其工作平面的横向尺寸L一般大于纵向尺寸B,常用于横向送料的级进模,纵向送料的单工序模或复合模。中间导柱模架只能纵向送料,一般用于单工序模或复合模。四角导柱模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的生产及大批量生产用的自动模。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧,横向和纵向送料都比较方便,但如果有偏心载荷,压力机导向又不精确,就会造成上模歪斜,导向装置和凸、凹模都容易磨损,从而影响模具寿命。此模架一般用于较小的冲模。滚动导向模架在导柱和导套间装有保持架和刚球。由于导柱、导套间的导向通过刚球的滚动摩擦实现。导向精确度高,使用寿命长,主要用于高精度、高寿命的硬质合金模、薄材料的冲裁模以及高速精密级进模。 弹压模架。弹压模架有两种结构形式：对角导柱弹压模架和中间导柱弹压模架。弹压模架的特点是,作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合而不是过渡配合,因而凸模在固定板中有一定的浮动量。折中结构形式可以起到保护凸模的作用,一般用于带有细凸模的级进模。2如采用纵向送料方式,适宜采用中间导柱导套模架；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料,但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具为纵向送料方式,且属较小的冲模,故初定采用中间导柱模架。6 主要零部件设计6.1 落料凹模板尺寸1凹模厚度15mm其中：b凹模刃口的最大长度尺寸为31mm；系数,考虑板料厚度的影响,可查1表2-24。则 取H=16mm。2凹模边壁厚：c=1.52H =22.530mm c30mm取c=30mm。3凹模板边长L=b+2c=31+230 mm=91 mmB= b1+2c=26+230=86 mm其中：b1凹模刃口的最大宽度尺寸为26mm；L91mm,查标准/T7643.194：根据就近就高的原则初定凹模周界,考虑到固定凹模的螺孔与凹模刃壁间的距离不能太近,则取凹模板宽B=100mm；故确定凹模板外形为：10010016mm。凹模按结构分为整体式和镶拼式凹模,这里采用镶拼式凹模,选择直筒形刃口。镶块设计成直通式结构,采用粘结剂浇注的方法固定、连接。常用的粘结剂有有机粘结剂环氧树脂、厌氧胶等、无机粘结剂氧化铜粉末+磷酸溶液、低熔点合金等,这里选用的是厌氧胶。6.2 卸料装置的设计6.2.1 卸料板落料前由该板压紧材料边缘,然后由落料凹模进行落料,保证落料过程中材料不起皱或挤入凸、凹模间隙里；冲孔工序完成以后,上下模分开,该卸料板在弹簧的作用下相对上模板下行,从而使条料从落料凹模上卸下来。弹性卸料板具有卸料和压料双重作用,多用于冲制薄料,使工件的平整度提高。其平面的外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸,厚度取凹模厚度的0.60.8倍,16mm0.6=9.6mm,查标准GB2858.2-81,确定卸料板尺寸为10010010mm。因选用的是弹压卸料板,其与凸凹模的间隙值,按弹压卸料板与凸凹模的间隙值表选取；单面间隙0.1mm。为了便于卸料,在模具开启状态时,卸料板工作平面应高出凸模刃口端面0.30.5mm。2P1106.2.2 卸料弹性元件的设计卸料用弹性元件有弹簧、橡胶及气垫三种,它们的压力特性不相同,根据要求选用。弹簧压力随行程增加而增加,呈一定线形增长。橡胶的压力和行程呈曲线式增长,气垫的压力在行程中基本不变,所以采用气垫最为理想。但目前国小型压力机中安装气垫的较少,所以常用的弹性元件仍是弹簧和橡胶。此模具的卸料力为1029.6N,可选择弹簧也可选择橡胶。在此选用橡胶,橡胶的允许承受的负荷较大,安装调整灵活方便,是冲裁模中常用的弹性元件。根据模具结构选择圆筒形橡胶套在4个卸料螺钉上,初步计算橡胶尺寸为：初步计算橡胶尺寸为：教材P79 橡胶工作行程：1.356.3 mm其中：卸料板工作行程,一般取=t+1, t为料厚；凸模刃口修磨量,一般510 mm, 取5 mm。 橡胶自由高度H/0.250.36.3/0.25=25.2mm 。 橡胶的预压缩量：15H0.1525.23.78mm 一般1015H 橡胶安装高度：H1=H-=25.2-3.78=21.42mm 取21mm。 每块橡胶的预压力：卸料力为1029.6N,选用四个圆筒形橡胶,则为： F0Fx/n1029.6/4=257.4 橡胶的径d ：因圆筒形橡胶是套在卸料螺钉上,而卸料螺钉的直径为10mm,故取橡胶的径d11mm。 橡胶的外径D：计算出橡胶的外径其中：F橡胶所产生的压力,设计时取大于或等于卸料力F0；P 橡胶所产生的单位面积压力,一般取23Mpa。故： 16.54mm17mm 校核橡胶自由高度H自由： 0.5H自由/D =25.2/17=1.48 1.5满足要求。所以圆筒形橡胶尺寸为：,自由高度25.2mm,安装高度21mm。6.3 凸模固定板凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板为矩形或圆形板件,外形尺寸通常与凹模一致,查标准GB2858.2-81,确定凸模固定板尺寸为：10010016 mm,凸凹模固定板尺寸为：10010016 mm。在固定板上加工凸、凸凹模孔时应根据配合要求H7/m6来加工。6.4 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力,以防止模座被挤压损伤。垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,查标准GB2858.3-81,确定垫板尺寸为：1001006 mm。查标准GB2858.2-81,确定空心垫板尺寸为：1001008 mm。6.5 凸凹模长度凸凹模长度： L=h1+h2+t+h=16+10+0.3+21.7=48 mm其中：h1-凸凹模固定板厚度； h2-弹性卸料板厚度；t为材料厚度；h-增加长度包括凸凹模进入凹模深度0.51mm,弹性元件安装高度21mm凸凹模外刃口间壁厚校核：顺装式复合模因凸凹模孔不积存废料,最小壁厚可小些,冲件材料为有色金属等软材料时,取等于料厚的值,但不应小于0.5mm。根据冲裁件结构凸凹模外刃口最小壁厚为1.1mm,故该凸凹模侧壁强度足够。2P98其中凹模部分的刃口高度,查4P234冲裁凹模刃口型式及主要参数表,并根据经验考虑刃口强度取h3 mm。6.6 冲孔凸模长度凸模长度： L凸=h1+h2+h3=16+8+16=40mm其中：h1-凸模固定板厚度；h2-空心垫板厚；h3-凹模板厚。其中工作部分根据凹模板厚度确定,故这部分长度取18mm。凸模强度校核：根据凸模尺寸可知该凸模不属于细长杆,强度足够。冲孔凸模尺寸较小,且工作部分形状为非圆形,故将其设计成直通式,之间留有0.02mm的间隙,与凸模固定板配合部分的形状设计成带台阶的圆形,与其呈H7/m6配合。6.7 定位零件设计6.7.1 挡料销如图所示,导料销尺寸应该D 取h0.5mm螺纹部分的长度不能高出卸料板,故取7mm。公称直径D10mm,螺纹部分为M87mm。6.8.2 推件装置本模具为顺装式复合模,采用的是推件装置。冲压工序完成后,滞留在凸凹模洞口中的冲孔废料借助压力机横梁的打击,通过打杆、推板、推杆推出。打杆与模柄孔的单边间隙为0.51mm。查标准/T7650.4,选择A型推板,直径取D=25mm,厚度H=5mm。6.8.3 推杆长度推杆选用带肩推杆,在模具开启后,推杆应伸出凸凹模0.51mm才能顺利推出冲孔废料。故推杆长度=上垫板厚度+凸凹模固定板厚+橡胶安装高度+卸料板厚+1= 6+16+21+8+1=52mm。推杆与固定板的单边间隙一般取0.20.5mm。6.8.4 顶件装置本模具采用的是顶件装置由顶杆、托板、顶件块组成,在下模座下面的选用标准弹顶器提供动力。保证在模具开启后,顶件块应伸出凹模0.51mm才能顺利顶出工件。顶件块与凹模为间隙配合,其外形尺寸一般按公差与配合H8/f8制造。顶杆长度=托板行程材料厚0.3mm凸凹模进入凹模的深度0.7mm顶件块高出凹模的高度1mm+凸模固定板+下垫板+下模座=2+16+6+30=54mm,顶杆长度必须大于50mm,查标准/T7650.3,取顶杆尺寸为dL=6mm55mm。顶杆与固定板的单边间隙取0.20.5mm。顶件装置结构如图8所示。图8顶件装置1-顶件块；2托板；3顶杆；4弹顶器6.9 模架及其它零部件设计6.9.1 模架,导柱与导套冲压模具的全部零件都安装在模架上。为了缩短模具制造周期,降低成本,我国已经制定出了模架标准,并有商品模架出售。选择模架结构时要根据工件的受力变形特点,坯件定位、出件方式,材料送进方向,导柱受力状态,操作是否方便等各方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑,一般在长度上及宽度上都应比凹模大3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系,例如模架与压力机工作台孔的关系,模座的宽度应比压力机工作台孔的孔直径每边约大4050mm。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度,小于压力机的最大装模高度等。导柱与导套的结构尺寸都可以直接从标准中选取。在选用应注意导柱的长度应保证冲模在最低位置时,导柱上端面必须低于上模座顶面一般不小于1015mm,并保证有足够的导向长度。滑动式导柱和导套之间的配合根据冲模的要求选取,对于冲裁模,其间隙必须小于冲裁间隙,冲裁间隙小的一般选用H6/h5配合；间隙大的一般选用H7/h6。导柱、导套与模座的装配一般为过盈配合。综合考虑本模具的工作要求,采用滑动导向型后中间导柱式模架。根据所选的凹模周界L=100 mm,B=100 mm及闭合高度最小140 mm,最大160mm选用中间导柱模架 查标准得下表：零件件号、名称及标准编号上模座 GB/T 2855.9下模座 GB/T2855.10导柱 GB/T 2861.1导套 GB/T 2861.61001002510010030左 22130右 25130左 227023右2570236.9.2 模柄模柄的作用是把上模部分与压力机的滑块相连接,并将作用力由压力机传给模具。常用的模柄形式有:压人式模柄,它与上模座孔采用H7/m6过渡配合,并加销钉防止转动。对这种模柄的圆柱度与肩台端面圆跳动均有要求,上模座厚度要较大。旋入式模柄,通过螺纹与模座连接,用螺丝防松,装卸方便。主要用于中、小型有导柱的模具。凸缘式模柄,用34个螺钉固定在上模座的窝孔多用于较大型的模具上。采用H7/js6过渡配合,适用与较大型的冷冲模。 浮动式模柄 模柄通过凹球面将压力传递至凸球面垫和上模座。允许模柄少许倾斜,可以减少滑块误差对模具导向精度的影响。它适用于有导向装置的高精度模具,如薄料冲裁模、过工序硬质合金级进模等。 结合各种模柄的特点,本模具选用压入式模柄B型根据上模座的厚度25mm来确定模柄固定部分的长度,应比上模座厚度低1mm,取24mm。根据所选的压力机的模柄孔的尺寸3050来确定伸进压力机固定部分的直径和长度,长度应比孔深短510mm,取5mm,故此部分的长度为45mm。其余的尺寸可参照标准GB2862.1选取。7 模具闭合高度H =上模座+上垫板+凸凹模固定板+卸料板橡胶凹模板空心垫板凸模固定板=25+6+16+21+8+16+8+16+6+30=152mm 8 绘制模具总装图图9 叉形焊片顺装式复合冲裁模1,3,12垫板 2凸模固定板 4凹模镶块 5凹模 6导料销 7卸料板 8橡胶板 9凸凹模固定板 10打杆 11推板 13推杆 14凸凹模 15挡料销 16顶件块 17托板 18冲孔凸模 19顶杆 20弹顶器 图9所示,本模具包括落料冲孔工序,凸凹模14装在上模,凹模5和冲孔凸模18装在下模,凹模为镶拼结构,有凹模镶块4。工作时,条料以导料销6及挡料销15定位。上模下行,凸凹模外形和凹模相互作用,完成落料,继而冲孔凸模与凸凹模孔相互作用,完成冲孔。卡在凹模中的制件由顶件装置顶出。顶件装置由顶件块16、托板17、顶杆19及装在下模座下面的弹性顶料器组成。上模上行,被压缩的弹性元件恢复,把卡在凹模中的制件顶出凹模面。由于弹顶器装在下模座底下,其弹性元件橡胶高度不受模具有关空间的限制,顶件力大小容易调节,可获得较大的顶件力。卡在凸凹模中的冲孔废料由推件装置推出。推件装置由打杆10、推板11和推杆13组成。上模上行至接近死点时,把废料推出。每冲裁一次,冲孔废料被推下一次,凸凹模孔不积存废料,胀力小,不易破裂。搭边废料由弹压卸料装置卸下。9 压力机选择冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行,并与产品质量、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关。9.1 冲压设备选择原则冲压设备的选择只要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多,选用冲压设备时主要应考虑下述因素：1冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；2冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的要求；3冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；4冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。9.2 常见冲压设备的类型与应用：（1） 开式压力机：特点：价格便宜,操作方便容易安装机械化上料,取件装置,但角度的刚性较差,工作是会导致冲模的间隙分布不均匀,降低冲模件的寿命和冲模件的质量,因而适用精度要求不高的冲压件的生产。应用：在中,小型的冲压件,弯曲或浅拉深的冲压生产中（2） 闭式压力机：特点：机床的弹性变形较小,刚性较好,精度叫高,对于大型的较复杂的拉深件则应采用闭式双动拉深压力机,有两个滑块,模具结构简单,压边可靠易调。应用：在大中型和精度要求较高的冲压件的生产中（3） 液压机：特点：液压机虽然速度慢效率低,制件的尺寸易受到操作的影响不稳定,但压力大没有固定的行程,因此不会因为板料太厚超差而过载。应用：在小批量和大型的拉深,弯曲和成形件的生产中,但一般不试用冲裁工作（4） 高速压力机：特点：效率高精度高,一台多工位的自动压力机可以代替多台单工序的压力机应用：用于大批量生产,通常与连续模和自动送料装置配套使用。（5） 精压机：特点：工件的变形量小,精度要求高,滑块的工作行程小应用：用于平面精压和体积精压。9.3 选择压力机根据总冲压力 F总27.27KN模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-4开式双柱可倾压力机一般冲裁时压力不应超过压力机公称压力的80。其主要工艺参数如下： 公称压力： 40KN 滑块行程： 40mm 行程次数： 200次分 最大闭合高度： 160mm 封闭高度调节量： 35mm工作台尺寸前后左右： 280m