改进的衔铁件级进模设计说明书

第一章 概述冷冲压工艺操作简单， 便于实现机械化和自动化， 适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需要进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好。它在航空、 汽车、 电机电器精密仪表等工业中占有十分重要的地位。 据有关统计资料介绍，在电机及仪器仪表生产中，有60% 70%的零件是采用冷冲压工艺来实现的。此外，随着人们物质生活水平的提高，在诸如家电、电子元器件领域内，冷冲压加工量也占有相当大的比例。可见，支持和促进冷冲压加工技术，对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义。模具工业是国民经济的基础工业， 是工业生产的重要工艺装备。 先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。近20 多年来，美国、日本、德国等发的国家的模具总产值都已超过机床总产值， 世界模具市场总量已大600650 亿美元。 在我国， 1998 年 3 月在 国务院关于当前产业政策要点的决定 中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设列第二位。 1999年和 2002 年间，国家计委和科技部又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的行业、 产品和技术目录 、当前国家优先发展的高科技产品化要点指南(目录) 中，把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前，我国冲压模具的产值占模具总产值的 40以上，处于主导地位。近年来，我国模具工业的技术水平已经取得了长足的进步，大型、精密、复杂、 高效和长寿命模具上了一个新台阶。 其中， 以大型复杂冲压模具以及汽车覆盖件模具为代表， 已经能够生产部分新型轿车的覆盖件专用模具。 另外， 体现高水平制造技术的多工位级进模具，已从电机内部部件、各种电器部件、 ，扩展到接插件、电子零部件、空调器散热片等家电专用模具。对个人来说：(1) 能够全面考察我对专业基础知识和机械设计基础知识的学习和掌握情况，让我在设计中及时发现自己的不足之处，以便及时改正。(2) 能够让我更多地了解有关模具生产的过程和工艺方案；更熟练地掌握计算机应用软件 AutoCAD 、 Pro/e、 UG 等。(3) 能够让我认识到自己的真正能力，最大限度地激发潜能，提高自身的设计能力。能够让我牢固地掌握查阅文献资料的方法，养成良好的独立自主能力( 4)本次设计将是我对大学4 年里的学习和工作的一次深刻的检查，也是本身能力的具体体现，必将为以后的工作起到很多的促进作用第一节 毕业设计目的、要求与任务一、毕业设计目的1.巩固大学四年所学理论知识，通过毕业设计加强各学科之间联系与应用。2. 提高自身的独立处理问题的能力， 包括： 锻炼查阅相关资料的能力、 翻译 外文资料的能力， 加强运用相关手册、 国家标准、 参考资料进行独立设计的能力，以及独立完成课题调研的能力等。3. 加强自己理论联系实际的能力， 学会把四年来所学的理论知识与实际生产中有关模具的问题联系起来。4. 在设计的过程中，能够及时发现自己的不足并予以改正。5. 巩固掌握模具设计的基本方法和步骤， 建立正确的模具设计理念， 熟练掌握模具设计过程中的各种设计方法，为毕业后步入工作岗位打好坚实的基础。6. 熟练掌握模具设计相关绘图软件的使用方法，提高自己的计算机应用能二、毕业设计的要求1. 设计图纸折合为 A0 号图纸不少于三张，其中，手工绘制 A0 号图纸一张。2. 按照学校规定的格式和内容编写出说明书， 字数不少于两万字； 参考文献15篇以上，其中，外文文献不少于3篇。3. 翻译与毕业设计相关的外文文献，译文字数不少于五千汉字。4. 完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。5. 填写零件制造工艺卡。第二节 设计任务、设计题目：改进的衔铁件DT2三、厚度： 1 毫米四、技术要求1. 制件的制造精度为 IT12 ，表面要求无毛刺。2. 制件的生产批量为中批量生产。五、制件图90CUIO-H寸 I7E±0,2赫林1由牖川TIE1，裁僦祖裁X 匕胫轴K也营电产.3周微红解DT已图1-1改进的衔铁件32 / 45第二章制件的结构及工艺性分析cuLo十寸一72+0,2.。&匕制坤塞奴嫦电内3 附MtMrtDT 已图2-1改进的衔铁件第一节对工件冲裁部分进行工艺性分析一、冲裁的工艺性冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁讲的形状、材料、尺寸精 度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计方案相 当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时， 以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。1 .此工件的形状较简单、规则，其展开坯料为对称形状，排样时能符合少废料 排样。2 .工件的内、外转角处没有尖锐的清角3 .工件形状没有过长的悬臂或过窄的凹槽。4 .工件上有孔径较小的孔，工件上最小的孔径Rmin=1mm>0.3t=0.3mm,符合冲裁要求。5 .工件上孔与孔之间，孔与外形边缘的尺寸均大于等于（11.5）t =1.0mm,符合冲裁要求。6 .冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT8IT13,可选其尺寸精度为IT12,取制 件的冲裁粗糙度为3.2。第二节 对工件弯曲部分进行工艺性分析一、弯曲的工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲间的形状、 尺寸、精度要求、材料选用以及技术要 求等是否符合弯曲加工要求。良好的工艺性不仅能够简化磨具设计， 简化工艺过 程和提高生产效率，而且能够提高弯曲件的精度，避免各种弯曲缺陷使之成形， 提高材料利用率和降低成本。因此进行弯曲的工艺分析，对于制定合理的弯曲工 序相当的重要。1 .由于制件需要弯曲，制件材料的选取应选取低碳钢，因为低碳钢的回弹较小， 选取材料为电工纯铁DT2。2 .弯曲半径：弯曲件的半径尺寸不宜小于最小弯曲半径 Rmin,以免产生裂纹。 但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易 保证。表2-1 最小弯曲半径 （摘自1中表2-6）退火状态冷作硬化状态材料弯曲线的位置垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维08,10,Q195,Q215-A1.0t0.7t0.35t0.3t注：t为材料厚度，单位为 mm。铳铁件所用材料为电工纯铁，因此其最小弯曲半径Rmin=0.3t=0.3mm,由制 件图可知，制件的最小弯曲半径为 1mm。符合弯曲加工的工艺要求。2、弯曲件直边高度 为了保证弯曲件的直边部分平直，其直边高度不小于2t.若h<2t,则须在弯曲圆角处于压槽后再弯曲；或加长直边部分，带弯曲后再切掉多 余的部分。当弯曲直边带有斜角时，不应使斜线达到变形区，以防止弯曲开裂.,弯曲的直边高度最小值h=（2-4）t>2-4mm ,而此制件直边高度为5mm所以符合要3 、 弯曲件孔边距 当弯曲带孔的工件时。 如孔位于弯曲变形区附近， 则弯曲后孔的形状会发生改变， 为了避免这种缺陷的出现必须使空处于变形区之外。 孔边到弯曲半径中心的最小距离s应满足：当t<2mm时，s=6>t。第三章 工艺方案的确定一、制造该工件需要冲孔、落料、弯曲、三道工序，可考虑的方案有：方案1单工序模：其包括冲孔模和落料模和弯曲模，采用先用冲孔模冲后，再弯曲方案2复合模：冲孔、弯曲、落料一次完成。方案3级进模：先弯曲，再冲孔，最后切断。二、分析各个方案的优缺点：1单工序模的优点为制造简单，生产周期短，生产效率高，模具结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，并且一个工件的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于小批量生产，生产效率低。2 复合模是在压力机一次冲程中， 经一次送料定位， 在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。 复合模同连续模一样， 也是在简单模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相互位置精度高，对条料的定位精度要求低， 复合模的轮廓尺寸较小。 复合模虽然生产效率高， 冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。3级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序， 在最后工位冲出完整工件。 因级进模是连续冲压， 生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件， 故生产效率高， 适用于大批量生产。 级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量， 操作方便安全， 便于实现冲压生产自动化。 但级进模结构复杂，制造困难， 制造成本高。 由于各个工序是在不同的工位上完成的。 则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的零件加工。综合考虑到制件的用途， 需要大批量生产， 生产效率要求高， 生产成本不易过高，制件的尺寸适中，所需的工序数较多，故优先选用方案3 多工位级进模。第四章模具的工艺计算第一节毛坯尺寸的计算制件的中性层半径：制件的外形有五处需要进行弯曲，其中有三处的内圆角半径为2mm, 一处的内圆角半径为4mm, 一处的内圆角半径为20mm。中性层半径在实际生产中常用下列的经验公式来确定：公式(4-1)R Kt式中 p 中性层半径（mm）;R-弯曲内半径（mm）;K中性层位置系数（根据表4-1选取）； t材料厚度（mm）。表4-1中性层位置系数 K （表4-3）R/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2K0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33R/t1.31.522.534567>=8K0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.52. R2的中性层半径：t=1mm,r/t=2,查表 4-3 得 K=0.38p =r+Kt=2+0.38x1=2.38mmR4的中性层半径：t=1mm,r/t=4,查表 4-3 得 K=0.42p =r+Kt=4+0.42 x 1=4.42mmR20的中性层半径：t=1mm,r/t=20，查表 4-3 得 K=0.5p =r+Kt=20+0.5 x 1=20.5mm、制件坯料的展开长度弯曲件的弯曲部分的展开长度可按下式进行计算:l 0.01745（4-2）180l中性层展开长度（mm）式中 一弯曲中心角（度）中性层半径（mm）1. R2部分的展开长度：a =90° , p =2.38,将参数代入式（4-2）得：Li=0.01745 X90X 2.38=3.74mm2. R4部分的展开长度：a =90° , p =4.42,将参数代入式（4-2）得：L2=0.01745 X90X 4.42=6.69mm3. R20部分的展开长度：a=45° , p =20.5,将参数代入式（4-2）得：L3=0.01745 X45X 20.5=16.10mm由制件图可知L4=53+17=70mm4. 计算坯料的总长、总宽：（1）坯料总长L:1总=L1 X3+L2 +L3+L4 =3.74 X 3+6.69+16.10+70=104.10mm（2）坯料总宽B:B=24mm第二节排样的设计计算一、初拟排样方案：由制件材料为DT2,料厚t=1mm,展开坯料外轮廓均为平直线，制件需要进行两面弯曲。1 .排样一：2 .排样二:图4-2排样方案二二、比较分析各方案的优缺点：结合制件的展开图以及将要进行的各工序的操作，做出了以下分析：方案1和方案2比较，1属于竖排，2属于横排。由于制件的多工序和加工 复杂程度，弯曲后需要带料前进，所以选择竖排。三、初定条料宽和步距：条料宽 （即制件宽度） B=106mm步距（即制件长度）a=28mm四、选取条料：为减小成本，条料应尽量选取标准条料。从表（4-2）选取条料规格，根据数学知识可知，用各规格的条料总宽除以制件展开 坯料的宽度B,余数越小，则浪费越少。根据计算结果，选取条料的规格为850X 1500 （纵裁）。表4-2冷轧钢板的厚度宽度和长度（mm）（摘自文献1中表（D-1）公称按下列钢板宽度的最小和最大长度厚度600650700(710)750800850900950100011001.01200130014001400150015001500150015001500150025002500250025002500250025003000300030003000五、根据所选条料规格，计算所需再加工的板料尺寸：1 . n=900/110=8.18取整为 8 条B=900-8X 110= 20mm2 .; n=1500/24=62.5取整为 62 个L=1500-24X62=12mm六、材料利用率：估算利用率：1 .确定搭边值：查表2-15 (摘自文献2中表2-15)工件问 a=1.5mm 沿边 a=1.8mm考虑到模具中需加定位用的成形侧刃，所以a=4mm a=3mm2 .条料步距为24mm所以:=(105X24-2X3.14X4-2X3.14) /106X28X 100%=83.84%七、设计冲裁顺序及冲裁工序的组合：冲裁顺序和工序的组合对于材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、 模具制造难易程度、模具使用寿命等都都有十分重要的影响，在设计时应 该按照以下原则进行：(1) 工步数目不宜太多，否则会增加步距的积累误差，影响制件精度；(2) 对于难加工或影响到凹模强度的复杂型孔，应分解为若干个简单的孔形，分步进行冲裁；(3) 当冲孔凸模或凹模孔口边缘间距离太近时，这些孔应分布在几个工位上冲出；(6) 为了使一些制件容易成型，排样时可设置工艺孔。如冲方孔前，先在此位置上冲个圆孔作为工艺孔进行定位；弯曲前先冲出一条切口；拉 伸前先冲去一条废料或切几个切口等，以便于材料变形成型；(7) 制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位(如两孔距离和尺寸均要求很高)，应尽量在同一工步上冲出；(8) 同一型孔尽可能在同一工步一次冲出，以免经数次冲裁而出现街头不好和不应有的毛刺、塌角现象。但对于上述的情况除外；(9) 冲裁精密件，应考虑好导正孔。导正孔最好利用制件上已有的孔。导正孔在两个以上，且应对称设置。如果制件上无孔，应在搭边上设置 导正孔，且应排列在两个制件之间，搭边尺寸应适当放大，以加强搭边 的强度；(12) 尽可能使模具的压力中心与压力机压力中心相一致；八、排样图：根据上面所述的原则对排样中的冲裁顺序和工序组合进行设计并优 化，安排排中¥图如下图4-6所示(具体尺寸请查看装配图图4-3排样图第三节 冲裁力及弯曲力的计算、冲压力：冲裁时，工件或废料从凸模上取下来的力叫卸料力，从凹模内将工件 或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件 力。目前多以经验公式计算：冲裁力：F冲 KLt b Lt b(N)(4-5)卸料力：F卸K卸F冲(N)(4-6)(4-7)推件力：F推nK推F冲(N)顶件力:F顶nK顶F冲（N）(4-8)式中:K 系数，一般经验值取1.3 ;L 冲裁件周边长度 （mm）;b材料抗拉强度（MPa）;t材料厚度（mm）;b抗拉强度（MPa）;n同时卡在凹模力的工件（或废料）的数目 n h/t,h凹模刃口高度 K卸、K推、K顶一分别为卸料力、推件力、顶件力系数（查表4-3）;表4-3卸料力、推杆力和顶件力系数材料及厚度（mmK卸K推K顶<0.10.065 0.0750.10.14>0.1 0.50.045 0.0550.0650.08钢> 0.5 2.50.04 0.050.0550.06>2.5 6.50.03 0.040.0450.05>6.50.02 0.030.0250.03铝，铝合金0.025、0.080.03 /-0.07纯铜，黄铜0.02 人0.060.03 /-0.09已知：a.坯料的材料为 DT2,(rb = 230MPa；b. t=1.0mm；c.查表4-3,可得K卸=0.040.05,取上限值K卸=0.05K推=0.055;(没有顶件力)d.初定凹模刃口高度为 h = 4mm, n=h/t = 4。e. L=Li+ L2+ L3+ L4+ L5Li为各工序的冲裁周边长度Li=24+38+4+40+37 X 2+4=185mmL2=3.14X4= 12.56mmL3=12X3=36mmL4=3.14X 2X 2+3.14X 4X 2= 37.68mmL5=30X2=60mm将上面所得得数据代入式(4-5)、(4-6)、(4-7)中，得：各工序所需冲裁力为：1 .冲裁力：向二185 X 1.0 X 230= 42550(N)Fc2=12.56X 1.0X230=2888.8(N)Fc3=36X 1.0X230=8280(N)R4=37.68X 1.0 X 230=8666.4Fc5=60X 1.0X230=13800(N)F= Fci+c2+Fc3+Fc4+Fc5=42550+2888.8+8280+8666.4+13800=76185.2(N)2 .卸料力：5卸=0.05X 76185.2= 3809(N)3 .推件力：F 推=4X 0.055X 76185.2= 16760.744(N)二、弯曲力：1 .自由弯曲力：用模具弯曲时，若在弯曲德最后阶段不对工件圆角及直边进行校正，则为自由弯曲，自由弯曲力的计算公式如下：2U 形弯曲：Fub(N)(4-10)r t式中 F自由弯曲力；b 弯曲件的宽度(mm);r弯曲半径(mm);crb材料的抗拉强度(MPa)； k 系数，一般取K=11.3。 制件一共有五处弯曲弯曲半径分别为R1=2mm ,R2 =2mm ,R3=2mm ,R4=4mm ,Rs=20mm , k=1.3, b = 24= 1.0,(rb = 230个不同弯曲处也不在同一工位弯曲，1 .第一次弯曲为自由弯：代入数据得：F弯 1=0.7X 1.3X24X1.02X230/ (2+1.0) X 3+0.7X 1.3X24X 1.02X230/(4+1.0) =6038.64(N)2 .第二次弯曲也为自由弯：代入数据得：F弯2=0.7X 1.3X24X 1.02X230/ (2+1.0) X 2+0.7X 1.3X24X 1.02X230/ (20+1)=3588 (N)3 .第三次弯曲为校正弯：F 校=Ap式中，F校校正弯曲力，N;p单位校正力(表3-4) ,MPa;A工件被校正部分在在凹模上的投影面积，mm2我19.3-4单位校正力/值(河心I材料厚度，mm材料<11 3366-10偌15-2020 - 30 :30-4040r 50黄铜2O3U30 4040-6n60 -80m 20130 4040-606(1的80-10025、3040 5050-7070 - J0010。- 120图4-4单位校正力截图2A= (9030) X24=1440mm2p 取 35MPa代入数据得：F校=144X 35=50400N=50.4 (KN)综上所述：弯曲总力为F 弯总二 F 弯 i +F 弯 2 +F 校=6038.4+3588+50400=60026.4 (N) =60.026 (KN)四、模具所需要的合力：F合=F冲+F和+F推+F弯总=76185.2+15237.04+16760.744+ 60026.4 =168209.384N) =169 (KN) 五、压力机得选取：压力机的种类繁多，按照不同的观点可以把压力机分成不同的类型。如: 按驱动滑块力的种类分机械的、液压的、气动的等；按滑块个数可分为单动、 双动、三动等；按驱动滑块机构的种类又可分为曲柄式、肘杆式、摩擦式； 按机身结构形式可分为开式的、闭式的等等。另外还有许多分类方法，一般 按驱动滑块力的种类而把压力机分为机械压力机、液压机。曲柄压力机按其传动系统又可分为单点、 双点和四点压力机， 而按其用途有可分为普通压力机、拉深压力机、精压机，精冲压力机和冷挤压力机等。选取压力机应根据以下原则：1、生产批量大；2、 ，对尺寸精度的要求不是很高；3、总冲裁力 F 合 =169（ KN ）4、模具闭合高度 H = 383.00mm。综上所述，选取开式压力机。得到压力机得具体数据如下：1、滑块行程：100mm；2、行程次数： n=80min 1 ；3、最大闭合高度： H max =300mm；4、工作台尺寸：前后 630mm右420mm5、模柄孔：直径50mm度70mm6、公称压力： 400KN 。第四节 模具压力中心的计算冲压模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲压滑块中心重合。形状简单而对称的工件，对称形状的工作，如圆形、正多边形、矩形，其压力中心位于轮廓图形的几何中心。点。1形状简单而对称的工件，对称形状的工作，如圆形、正多边形、矩形，其压力中心位于轮廓图形的几何中心O 点。2,将工件轮廓线分成若干基本线段li,l2ln,因冲裁力F与冲裁线段长度l成正比，故l 可代表冲裁力的大小。3 .计算各基本线段的重心位置到X轴的距离Xi,X2Xn和liXi。4 . 根据解析法得到压力中心o 点到 x 轴和 y 轴的距离公式：BX 1 HKz + .十 H各二(4-3)Yu =V FY 储丫】十打十二+皂_ f±F 4尸2 4十F乘(4-4)图4-5, 4-6压力中心计算公式截图图4-7压力中心计算图工步压力（KNX(mm)Y(mm)1Fci=4278.7-37.32F 弯 i+ Fc2=6.4 + 2.9=9.344.34.83F 弯 2=3.61210.94F 校+Fc3=50.4+ 8.3=58.7-1619.55曰=8.7-44-8.46Fc4=13.8-580将以上数据带入式4-3, 4-4得X=12.49mmY=-3.14mm所以取X=0 , Y=0第五节 凸凹模刃口尺寸计算确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口的精度要求 过高，会使模具制造困难，制造成本上升，延长周期；如刃口精度要求过低，则 生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。根据料厚与工件精度和模具 精度的关系，联系制件的实际应用范围，我们选取制件精度IT12 o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极为重要。确定凸、凹模刃口尺寸的原则：1 .设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁 间隙通过最小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凹模刃口尺寸，以凸模为 基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得 ；2 .考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响： 刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺 寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸； 刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲 件的最大极限尺寸；3 .不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值；4 .考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件 的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高 23级；5 .工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“如体”原则标注为 单向公差，所谓“如体”原则，是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向 标注。但对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。一、冲孔落料的凸、凹模的尺寸计算由于本次设计中的板料是薄板料，且制件的外形较复杂，因此凸凹模应采用 配合加工法制造。以下计算中工件的公差值，根据1 , 380页，附录E3查出。查资料，冲裁模合理双面间隙值Zmin 0.140； Zmin 0.100；Zmax Zm 。.。40；制件制造精度IT13,刃口制造精度为IT10-IT11根据表4-4中的公式，计算冲裁模的凸凹模刃口尺寸:1.图4-8冲孔凸模(1)采用冲孔加工，基准模为凸模。(2)变小尺寸：B=4由 0.16, x 0.5;将数值代入公式B (Bmin x )° = (4+0.5X0.16) °。.16 =4.0800064(3)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.162.图4-9冲孔凸模(1)采用冲孔加工，基准模为凸模。(2)变小尺寸：B=2由 0.16, x 0.5;将数值代入公式B (Bmin x )0 = (2+0.5X0.1) 0。=2.0500.0254(3)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.163.图4-10侧刃(1)变小尺寸：B1=40, B2=4由1 0.25,2 0.12,取x 0.75;将数值代入相应公式得:B (Bmin x )0Bi= (40+0.75X 0.25) 00.25 =40.187500.06254B2= (4+0.75X 0.12) 0 0.12 =4.0900.03I-(2)不变尺寸：C1=38, C2=40,由1 0.25,2 0.25,取x 0.75;将数值代入相应公式得:C C /4B1=38± 0.25/4=38 ±0.0625B1 =40± 0.25/4=40 ± 0.0625(3)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16图4-12侧刃(1)变小尺寸：B1=40, B2=4由1 0.25,2 0.12,取x 0.75;将数值代入相应公式得:B (Bmin x )°B1= (30+0.75X 0.25) 00.25 =30.187500.06254B2= (4+0.75X 0.12) 0些=4.0900.034(2)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.165 .侧刃图4-13侧刃(1)变小尺寸：Bi=40, B2=4由i 0.25,2 0.12,取x 0.75;将数值代入相应公式得:B (B minBi= (37+0.75X 0.25) 0025 =37.187500544B2= (4+0.75X 0.12) 00.12 =4.0900.03(2)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。6 .侧刃图4-13侧刃(1)变小尺寸：B1=24, B2=2由1 0.21,2 0.12,取x 0.75;将数值代入相应公式得:B (Bmin x )°B1= (24+0.75X 0.25) 0025 =24.1875005 4B2= (4+0.75X 0.12) °0.12 =4.09°0.03-4-(2)变大尺寸：A=12由 i 0.18,取 x0.75;将数值代入相应公式得:A (Amax x )00.18A=(12.18 0.75X 0.18)0丁 =12.O45o°045(3)凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。、弯曲凸、凹模的计算：1.(1)凸模圆角半径：1 .凸模圆角半径rp： , R/T=2< 10,所以取rp=R=2(2)凹模圆角半径：当板料厚度较小时，t=0.52mm,rd=(36)t(4-13)取 rd = 3t,得：rd = 3mm。(3)凸、凹模的间隙：C=(1.051.15)t)(4-14)行：C= 1.10mm。2 .弯曲回弹的计算金属板材在塑性弯曲时总是伴随着弹性变形，因此，当工件弯曲后就会 产生弹复，弹复量的多少以弹复角来来表示，由2第131页表3-7可 查得：弯曲的半径与料厚的比值：r/t=0.28 <5,弯曲的半径较小，故回弹时 只需考虑角度的回弹，角度回弹q=5。所以应加工凸模的角度：Q =90° - a =85°弹性元件的选择与计算第六节卸料弹簧的选择和计算：(1)初定弹簧数量n, 一般选24个，取4个。(2)根据总卸料力F卸和初选的弹簧个数n,计算出每个弹簧应有的预压力Fy 。Fy=F 卸/门=3809.26/4=952 (N)(3)根据与压力Fy 预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力Fj 大于与压力Fy, 一般可取Fj= (1.52) Fy所以 Fj=952X 2=1904 (N)查有关弹簧规格，初选弹簧的规格为： Dw=32 DN=16 D=30.5 D1=17.5h0=100 Fj=1920(N) hj=25mm( 4)计算弹簧预压缩量hy:Hy=Fy hj/Fj=952*25/1904=12.5mm( 5)校核h=hy+hx+hm式中h总压缩量hx卸料办的工作行程(mm),一般可取hx=t+1,t为板料厚度。hm凸凹模的刃磨量，一般可取 hm=410mm。代入数据得h=hy+hx+hm=12.5+2+8=22.5<25mm因此，所选弹簧是合适的。第五章 模具主要零部件的结构设计第一节 模具设计原则一、尽量选用成熟的模具结构或标准结构，这样更有利于加工方便；二、模具具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求；三、结构应具有简单、实用的经济性，适合大批量生产，提高性价比；四、能方便地送料，操作要简便安全，出件容易；五、要考虑废科的处理，设计要有利于废料的及时排出；六、模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢靠；七、要有利于模具零件的加工，各零件的加工要能达到所需的要求；八、模具结构与现有的冲压设备要协调最好采用常用的压力设备；本次设计模具结构采用的是弹压导板式，其特点如下：（ 1）凸模以装在弹压导板2 中的导板镶块 4 导向，弹压导板以导柱1、 10导向，导向准确，保证凸模与凹模的正确配合，并且加强了凸模纵向稳定性，避 免小凸模产生纵弯曲。（ 2）凸模与固定板为间隙配合，凸模装配调整和更换较方便。（ 3）弹压导板用卸料螺钉与上模连接，加上凸模与固定板是间隙配合，因此能消除压力机导向误差对模具的影响，对延长模具寿命有利。（ 4）冲裁排样采用直对排，一次冲裁获得两个零件，两件的落料工位离开一定距离，以增强凹模强度，也便于加工和装配。这种模具用于冲压零件尺寸小而复杂、需要保护凸模的场合。在实际生产中，对于精度要求高的冲压件和多工位的级进冲裁，采用了既有侧刃（粗定位）又有导正销定位（精定位）的级进模。总之，级进模比单工序模生产率高， 减少了模具和设备的数量， 工件精度较高， 便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。第二节 模架中各块板的选取在本次设计中，模架中用到的板包括：上模座、垫板、凸模固定板、卸料板、导料板、凹模板、下模座。简图如下:1-下模座2-导柱3-卸料版4-导套5导板6-卸料螺钉7-上模座8-模柄9-斜楔10-弯曲凸模11-斜面冲孔凸模12-凹模镶块13-凹模图5-1模架简图据弹压卸料的典型组合，选取个板的尺寸，具体数值如下表所示（单位：mm）：表5-1模架各部分尺寸规格上模座250x160x25垫板250x160x10凸模固定板250x160x20卸料板详见零件图导料板240x25x8凹模板详见零件图下模座详见零件图第三节凸、凹模的结构设计、凹模的结构设计：1、凹模孔口形式及主要参数如下表 5-2所示:由于制件的生产批量非常大，在实际生产中凹模刃口需要多次刃磨，因此 选取凹印K形式1,保证多次刃磨后刃口的尺寸不变。其中，h1=310, h=0.5 1。表5-2 凹模孔型及参数序 号简图特点应用1形状复h111刃边强度 较好，空口杂或精 度较局J a的冲件 向上顶 出冲件1J4-1.01%h r尺寸不随 刃磨而增 大Ji或废料1的模具a1不易积冲 件或废料， 故孔口磨 损及压力形状简 单或精 度较低的冲件2O.5101h11较小刃边强度 较差，孔口 尺寸随刃 磨而增大冲件或11f废料向 卜落的 模具h.a同序号3bbyQ tV7 X.1h同序号22,但冲 件形状 较复杂4a同序号2同序号 2,但冲 件材料 和凹模 厚度较 薄F /I一hx. ryzx丁工51 h2-41淬火硬度，HRC35 40,可用手 锤打斜面 以调整间 隙，直到试 出满意的 冲件为止冲裁材 料厚度 在 0.5 mm以下0 1r TiI i_ 1h、凹模外形尺寸这里选取标准矩形凹模板按经验公式计算，步骤如下:(5-1)1、凹模高度：h kb (h 15mm)式中k 一系数，其值见表5-3;b一最大孔口尺寸，b为颁表5-2系数k的数值料厚t/ mmb/mm0.5123>3<500.30.350.420.050.60501 000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.30>2000.100.120.150.180.22由公式代入数据得：凹模板高度为h=23.4mm,由于结构需要取 h=28.00mm、凸模固定结构形式图5-2凸模固定形式凸模与固定板紧配合，上端带台阶，以防拉下 四、凸模结构组成凸模按结构分为整体和组合式两类。组合式凸模由基本和工作部分组成，以 节约工作部分的合金钢用量。典型圆凸模结构：如图所示的典型圆凸模结构，下端为工作部分，中间圆柱部分用以与固定板配合安装，最上端的台肩承受向下拉的卸料力。图5-3 典型圆凸模结构采取拼合结构的优点是：1、便于加工。拼块在加工时可以相互分离，从而扩大刀具或砂轮活动范围2 .便于热处理和锻造。热处理容易淬裂或变形的地方，可以分成几块。3 .提高精度、增加寿命。拼块可以磨削，可以调节尺寸，从而确保精度第四节凸模强度的校核一、圆孔凸模抗压强度的校核根据凸模结构形式特点及尺寸，只需校核冲底部两个直径2的孔凸模。(5-2)凸模冲裁时的正常工作条件是其刃口端面承受的轴向压应力必须小于凸模材料的许用压应力，即式中：cp凸模刃口端面承受的压应力，单位为 MPaF一作用在凸模端面的冲裁力，单位为 N;A凸模刃口端面面积，单位为 mric -凸模材料许用压应力，单位为 Mpac =15002100MPa代入数值得：cp=8666.4+2+ （3.14 X 12） =1380MPa 2100MPa所以抗压强度符合要求。二.弯曲凸模应力校核当凸模断面小而又较长时，必须进行纵向弯曲应力的验算。(5-3)其公式如下：Lmax 1200, maxF但由于此次设计的弯曲凸模断面长宽都较大，根据经验判断弯曲凸模的应 力符合要求。第五节模具闭合高度的确定、模具得闭合高度：冲压模具的闭合高度是指冲压模具处于闭合状态时（工作行程最低点）时，上模板的上平面到下模板的下平面高度。在确定模具闭合高度之前，应该先了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高 度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。 冲床的调节螺杆可以上下调节， 当滑块在下止点位置， 调节螺杆向上调节， 将滑块调整到最高位置时， 滑块底面到工作台的距离， 称为冲床的最大闭合高度。 当滑块在下止点的位置， 调节螺杆向下调节， 将滑块调整到最下位置时， 滑块底面到工作台的距离， 称为冲床的最小闭合高度。 为了使模具正常工作， 模具闭合高度应该与冲床的闭合高度相适应， 应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可以按下式来确定。H 最大-5>H> H最小+10公式（5-4）本次设计模具闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6公式 （5-5）其中 H 冲模的闭合高度H1 下模座的厚度H2 上模座的厚度H3 凹模厚度H4 预压橡皮高度H5 卸料板厚度H6 垫板厚度综上 H= 226.00mm满足要求。第六节辅助零件的设计辅助结构零件不直接参与完成工艺过程， 也不与毛坯直接发生作用， 只对模具完成工艺过程起保证作用或是对模具的功能起到完善的作用， 辅助零件包括导向零件、固定零件、紧固及其它零件。一、 导向零件的设计导向装置用于冲裁模具上、 下模之间的定位连接和运动导向， 导向零件可以消除压力机滑块运动误差对模具运动精度的影响， 保证凸、 凹模间间隙分布均匀，便于模具安装和调整， 因而可以提高模具的使用寿命和冲裁件精度。 因此， 在设计生产冲裁件批量较大的冲裁模时， 一般均采用导向装置， 以保证上、 下模的精确导向。常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导套式，其中圆柱形导柱、导套式导向装置加工容易，装配简单，滑动导向刚度大，精度高，稳定性好，是冷冲模应用最广泛的导向装置。本模具采用导柱导套式二、导柱、导套的设计(1)根据模座可配合的 40导柱和55的导套，长度依据闭合高度进行选择,般在200300之间。(2)配合：导套孔径与导柱相配，一般采用H7/r6,精度要求很高的时候为H6/r5配合。为了保证导向，要求导柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的问 隙。外径D与上模座相配，采用 H7/r6过盈配合；导柱一端与下模座过盈配合(H7/r6),另一端则与导套滑动配合，两端的标称尺寸相同，公差不同。导套与导柱采用间隙配合,般精度为6-12所示:H7/h6。结构及配合关系如图图5-4导向装置三、固定与联接零件的设计与选取固定与联接零件用来将凸、凹模固定在上下模座上，以及将上下模座固 定在压力机上。主要的固定与联接零件有模柄、模座和固定板，以及垫板、 螺钉和销钉等。(一)模柄H7/m6,将模柄是将上模安装在压力机滑块上的零件。模柄安装在上模座上的垂直度影 响导向装置的配合精度和使用寿命，因此设计模具时应根据需要选择合适的模 柄。常用的模柄形有压入式、凸缘式、旋入式和浮动式，综合考虑到导向精度、 制造成本，安装难易程度等因素，现采用压入式模柄，通过过渡配合模柄压入上模座，并用止转销防止转动。这种模柄易于保证其与上模座的垂直度要求，适合于上模座较厚的冲模。模柄通常用 Q235钢制造，装入上模座后，其 中心线与上模座上平面的垂直误差在全长范围内不大于0.05mm。模柄的尺寸与所选压力机相适配，如图 6-13所示：图5-5 模柄（二）模架与模座上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的整体和传递冲压力。因此， 模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度，上、下模座中间联以导向装置的 总体称为模架。模架是模具的主体结构。冷冲模的主要零件都要通过螺钉、 销钉 等连接到模架上，以构成一副完整的冲模。模架在起连接作用的同时，还用于保 证凸模和凹模具有正确的位置，即起导向作用。模架的结构形式，按导柱在模座 上的固定位置不同，有对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四导柱模 架。设计时，矩形模座的外径应比凹模直径大40-70mm,宽度取与凹模相同的尺寸。下模座轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大40-50mm,模座厚度通常取为凹模厚度的1-1.5倍。5-6 上模座（三）螺钉与销钉螺钉与销钉用于对模具板件固定与定位， 通常两者选用相同的直径， 螺钉的直径与布置参见图， 上模座与凸模固定板之间靠 6 个内六角螺钉固定连接， 其垫板相应处采用过孔， 垫板与凸模固定板之间采用销钉定位， 在左右对角处用两个销钉将三者定位连接。凹模板与下模座采用 6 个内六角螺钉固定连接，再用 6个销钉定位连接。45 / 45第六章模具材料的选择和加工第一节模具材料的选择一、选取模具材料的一般原则在冷冲压模具中，使用了各种金属和非金属材料，在金属材料中，有各种的 品种和牌号的钢、铜、铝、镁、钛、及其他合金，也有一些贵重金属等。设计模 具时，合力选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。模具的工作零件一凸凹模材料的选取尤为重要和慎重，在选取材料是应综合考虑以下几点：1、生产批量 当冲压件的生产批量很大时，凸凹模的材料应选取质量高、耐磨、 性好的模具钢。对于模具的其他工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料要求也 相应的提高。在批量不大时，应考虑减低成本，可适当放宽对材料性能的要求 2、被冲压件材料的性能、工序性质和凸凹模的工作条件当被冲压件材料较硬或变形抗力较大时，末句凸凹模应选取耐磨性好、强度高的材料，对于凸凹模工 作条件较差的冷挤压模，应选取有足够强度、硬度、韧性、耐磨性等综合性能比 较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。3、材料性能应考虑模具材料的冷热加工性能和工厂现有条件。4、生产和使用情况应考虑我国模具钢的生产和使用情况。总之，末句材料的选取适宜十分复杂的问题，在保证冲压工艺要求的前提下， 尽量做到节约，作为我们选取模具材料的总原则。二、模具零件材料的选取和热处理要求根据以上的总原则和制件的材料及工艺性，所设计模具材料和热处理如下表表6-1零件材料与热处理零件名称材料牌号热处理硬度HRC冲裁模凸模T8A淬火5862凹模T8A弯曲模凸模T8A淬火5862凹模凹模上模座、下模座HT200导套滑动式20钢渗碳 深为.0.5 0.8mm淬火5862导柱20钢渗碳 深6064为.0.5 0.8mm淬火固定板Q235卸料板、导料板、承料板、浮K柱、卸料螺钉、垫板45钢45钢4348弹簧65Mn、60Si2Mn淬火4348第二节模具零件的加工一、凹模的机构特点和技术要求凸凹模是冲裁模具的主要工作零件，在冲裁时坯料对凸模和凹模的刃口产生 很大的侧压力导致凸凹模都与制件或废料发生了摩擦和磨损。模具刃口越锋利冲 裁件断面质量越好。因此凸凹模的加工制造应注意以下五点要求： 结构合理;高的尺寸精度、行位精度、表面质量；足够的强度与精度；良好的耐磨性; 一定的疲劳强度。、凹模的加工要求表6-2凸凹模加工要求项目加，要求尺寸精度达到图样要求，凸凹模间隙合理均匀表面形状凸、凹模侧壁要求平行或稍有斜度，大端应位于工作部分， 决不允许有反斜度位置精度圆形凸模的工作部分对固定部分的同轴度误差小于工作部分公差的一半。凸模端面应与中心线垂直，