冲压模具切边冲孔弯曲级进模设计冲压模具说明书

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 切边、冲孔、弯曲级进模设计PROGRESSIVE-DIE DESIGNING FOR TRIMMING, PIERCING AND BENDING学生姓名： 蒋超学 号： 200741914310年级专业及班级： 2007级机械设计制造及其自动化(3)班指导老师及职称： 陈力航 讲师湖南长沙提交日期：2011年 05月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名：蒋超 2011年 5 月 28 日目 录摘要1关键词11 前言12 冲裁件的工艺分析2 2.1 工件材料2 2.2 工件结构形状2 2.3 工件尺寸精度23 冲裁工艺方案的确定34 模具结构形式的确定45 模具总体的设计4 5.1 模具类型的选择4 5.2 操作方式4 5.3 卸料、出件方式4 5.3.1 卸料方式4 5.3.2 出件方式5 5.4 确定送料方式5 5.5 确定导向方式56 模具设计计算5 6.1 排样、计算搭边值、条料宽度、确定步距、材料利用率5 6.1.1 排样方式的选择5 6.1.2 计算搭边值6 6.1.3 计算条料宽度6 6.1.4 确定步距6 6.1.5 确定材料利用率7 6.2 冲裁工艺力的计算8 6.2.1 冲裁力的计算8 6.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算9 6.2.3 弯曲力的计算10 6.2.4 压力机公称压力的计算10 6.3 压力中心的确定11 6.4 模具刃口尺寸的计算11 6.4.1 冲裁间隙分析11 6.4.2 模具刃口尺寸的计算13 7 主要零部件设计17 7.1 工作零部件的设计17 7.1.1 冲裁模设计17 7.1.2 弯曲模设计20 7.2 卸料部件的设计21 7.2.1 卸料板的设计21 7.2.2 卸料螺钉的选用21 7.2.3 卸料板弹簧的选用227.3 其他零部件的选用228 校核模具闭合高度249 结论24参考文献25致谢26附录切边、冲孔、弯曲级进模设计学 生：蒋 超 指导老师：陈力航(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：此次设计是在指导老师的指导下，通过查找相关资料，利用相关电脑绘图软件设计一个能够实现切边、冲孔、弯曲工作的简单级进模，并对此模具的结构、尺寸和形状，工作原理和受力情况以及冲压工艺方案进行设计研究。关键词：冲压；模具；机械；制造；模具设计；冲裁；弯曲Progressive-die Designing for Trimming, Piercing and BendingAuthor:JIANG ChaoTutor:CHEN Li-hang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：The aim of the designation is to get a simple progressive-die which could realize the action of triming, punching and bending. Studies was done on the topography which including stucture, size and shape of the progressive-die, operating principle, mechanical properties and stamping process program. The job was accomplished by using the relevant computer mapping softwares under the guidance of Mr Chen and consulting relevant documents.Key words：stamping;die;machincal;manufacture;die design;punching;bending1 前言冲压模具在实际工业生产中应用广泛。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的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。 模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。此次设计就是在指导老师的指导下，通过查找相关资料，利用相关电脑绘图软件对能够实现切边、冲孔、弯曲工作的简单级进模的尺寸和形状，工作原理和受力分析进行设计研究。通过研究高效率、高精密度、长寿命的模具，提高冲压出产工艺的进步性、合理性以及出产成本的经济性。2 冲裁件的工艺分析2.1 工件材料分析给定制件可知：制件材料Q235钢为碳素结构钢。Q235A、Q235B等钢塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽等。Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢主要主要保证机械性能。一般情况下，在热轧状态使用，不再进行热处理。但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳处理等，以提高其使用性能。制件材料选择Q235B钢，冷冲压性与焊接性良好。2.2 工件结构形状经过对冲裁件的分析可知，工件形状结构相对简单，有两个圆孔：一个普通圆孔，一个阶梯式圆孔；一个凸起部分，还有一个弯曲部分。孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2.5mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。2.3 工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT12级精度（参见互换性与测量技术基础表3-2），普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析得出：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。3 冲裁工艺方案的确定方案一：切边，冲孔，打凸，弯曲，切余料。单工序模生产。方案二：切边-冲孔-打凸-弯曲复合冲压。复合模生产。方案三：切边-冲孔-打凸-弯曲级进冲压。级进模生产表1 各类模具结构及特点比较Table1 Comparing for Constructions and characteristics of every kind of dies 模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表1分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。通过对上述三种方案的分析比较可得，该工件的冲压生产采用方案三为佳。4 模具结构形式的确定级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。本模具采用侧刃定距，并且侧刃同时作为剪切边料的特殊凸模。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。5 模具总体设计5.1 模具总体设计由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。5.2 操作方式 合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。5.3 卸料、出件方式5.3.1 卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。5.3.2 出件方式因采用级进模生产，故采用向下落料出件。5.4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且选用的导柱形式为中间导柱，所以送料方式为竖直方向送料，且只能一个方向送料。5.5 确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用中间导柱的导向方式，即采用方案四最佳。6 模具设计计算6.1 排样、计算搭边值、条料宽度、确定步距和材料利用率6.1.1 排样方式的选择 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。方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。6.1.2 计算搭边值排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。参考冷冲压模具设计与制造（第二版）表2.8可得冲裁金属的搭边值，工件与工件间的搭边值a1=2.5，a=3。6.1.3 计算条料宽度本模具采用侧刃定距，条料的剪切宽度B的计算式为B=(B1+nb) 0-=(D+2a+nb) 0- （1）式中：B1垂直送料方向的零件尺寸，mm； B条料宽度的基本尺寸，mm； b侧刃冲切的料边宽度，通常取1.52.5mm（薄料取小值，厚料取大值）； a侧搭边值，mm； n侧刃数量； 条料宽度公差，mm，参见冷冲压模具设计与制造（第二版）表2.9。D为163.5mm，取1mm，n=2，b取2.5mm，a取3mm，由此算得条料宽度B=174.50-1mm。6.1.4 确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。分析工序图可知，送料步距S=25+2.5=27.5mm。排样图如下：图1 排样图Fig.1 Arrangement figure6.1.5 确定材料利用率排样时，在保证工件质量的前提下，要尽量提高材料的利用率。一个进距的材料利用率的计算式为=nA/bh100% （2）式中：A冲裁件面积（包括内形结构废料），mm2； n一个进距内冲裁件数目； b条料宽度，mm； h进距，mm。由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：（1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）；（2）排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全；（3）模具结构简单、寿命高；（4）保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求；n=2，nA=22581=4050 mm2；bh=174.527.5 mm2=4798.75 mm2，依此算得一个进距里材料利用率=84.4%。6.2 冲裁工艺力的计算 冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，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。冲裁工艺力包括冲裁力F。卸料力F卸、推件力F推、和顶件力F顶。6.2.1 冲裁力的计算在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算：F=Lt （3）式中：L冲裁件周长，mm； t材料厚度，mm； 材料抗剪强度，MPa。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取：F=1.3LtLtb （4）式中：b材料抗拉强度，MPa。由工程材料（第三版）表3-2可查得Q235钢的抗拉强度b为375460，取b=460；L=（163.5+25）2=377mm；t=2.5mm，因此由上式（4）可得：FLtb =3772.5460 =433550N6.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。卸料力、推件力和顶件力的计算公式为：F 卸=K卸F （5）F 推=nK推F （6）F顶=K顶F （7）式中：F平刃冲裁的冲裁力，N； n卡在凹模洞口里的工件（或废料）数目，n=h/t； K卸、K推、K顶分别为卸料力系数、推件力系数、顶件力系数；参考冷冲压模具设计与制造（第二版）表2.10可得：表2 卸料力、推件力和顶件力系数Table2 Modulus of stripping force，ejecting force and kicking force料厚t/mmK卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.070.0450.0550.020.060.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09K卸取0.06，K推取0.055，K顶取0.06，由此可得：卸料力：F 卸=K卸F =0.06433550 =26013N推件力：F 推=nK推F =0.055433550 =23845.25N顶件力：F顶=K顶F =0.06433550=26013N6.2.3 弯曲力的计算 自由弯曲的弯曲力计算U型弯曲件的计算式为：F1=0.7KBt2b/（R+t） （8）式中：F1自由弯曲力，N； B弯曲件宽度，mm； t弯曲件材料厚度，mm； R弯曲内部半径，mm； b材料抗拉强度，MPa； K安全因数，一般取K=1.3。以此得自由弯曲力：F1=（0.71.3256.25460）/（0.5+2.5）=21802.1N校正弯曲的弯曲力计算校正弯曲的弯曲力计算式为：F2=qA （9）式中：F2校正力，N； q单位校正力，MPa，参见冷冲压模具设计与制造（第二版）表3.3； A工件被校正部分的投影面积，mm2；以此可得校正弯曲的弯曲力：F2=50500=25000N。弯曲时压力机的压力弯曲时压力机的压力是自由弯曲力与校正弯曲力之和，即：FF1+ F2=46802N6.2.4 压力机公称压力的计算冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各工艺力的总和F，即F压F式中：F压所选压力机的吨位； F冲裁时的总工艺力。F= F1+F+F卸+F推+F顶F卸、F推、F顶并不是与F同时出现，计算总工艺力时只加与F同时出现的力即可。当采用弹压卸料装置和上出件的模具时：F=F1+F+F卸+F顶 （10）=21802+433550+26013+26013 =507378N考虑到压力机的使用安全，选择压力机的吨位时，总工艺力F一般不应超过压力机额定吨位的80%，所以有：80%F压FF压634222.5N6.3 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心； （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合；（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。本模具的主要特点是一模两件，模具结构对称，符合第一种情况，冲压模具的压力中心就是冲裁件的几何中心，所以无需计算压力中心。6.4 模具刃口尺寸的计算6.4.1 冲裁间隙的分析冲裁间隙是指冲裁模的凸，凹模刃口部分尺寸之差，其双面间隙用Z表示，单面间隙用Z/2表示。它对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。（1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。（2）间隙对模具寿命的影响。模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。（3）间隙对冲裁工艺力的影响。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的降低不超过510%。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不大。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。（4）间隙值的确定。由以上分析可见，凸、凹模间隙对端面质量、模具寿命、冲裁工艺力及冲裁件尺寸精度都有很大的影响，且影响规律均不相同。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度等满足产品的要求，但是，并不存在一个绝对的合理间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、冲裁力最小、模具寿命最高等各个方面的要求。在冲压的实际生产中，间隙的选用应主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要因素。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用较小合理间隙值Zmin。通过参考冷冲压模具设计与制造（第二版）表2.12可查得本模具冲裁初始间隙为0.290.35，取较小值Z=0.29。6.4.2 模具刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸计算 冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。正确的确定凸、凹模刃口部分尺寸是相当重要的。确定凸、凹模刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则：（1）落料件尺寸取决与凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，应先决定凹模尺寸，用减少凸模尺寸来保证合理间隙；设计冲孔模时，应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）考虑刃口的磨损对冲裁件尺寸的影响。凹模刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲裁件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后尺寸减少，应取接近或等于冲裁件的最大极限尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（3）考虑冲裁件精度与模具精度间的关系。在选择模具制造公差时，既要保证冲裁件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。由于模具加工和测量方法的不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，基本上可以分为两类：（1） 凸模和凹模分开加工（2） 凸模和凹模配合加工凸模和凹模分开加工，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸和制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。本次设计的模具采用凸模和凹模分开加工。参考冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.16可得：表3 凸凹模分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式Table3 Design formulas for the size of their working parts when fabricating the matrix and punch-pin respectivly工序性质工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落 料D0-Dp=（Dmax-x-Zmin）0-pDd=（Dmax-x）0+d冲 孔d0+dp=（dmin+x）0-pdd=（dmin+x+ Zmin）0+d注：计算时，先将冲裁件尺寸化成D0-、d0+的形式。表3中：Dmax为落料工件的最大极限尺寸，mm； dmin为冲孔工件的最小极限尺寸，mm；dp、dd分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸，mm； Dp、Dd分别为落料凸、凹模的刃口尺寸，mm； D、d分别为落料件外径和冲孔件内径的基本尺寸，mm； p、d分别为凸、凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7，也可按冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.14、2.15选取，或取p=（1/41/5），d=（1/4）； 工件的制造公差，mm； Zmin最小合理间隙值，mm； x磨损系数，其值在0.51之间，按冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.17选取。落料尺寸：Dp=（Dmax-x-Zmin）0-p （11）Dd=（Dmax-x）0+d （12）Dmax =163.5，=0.2，x=1，Zmin=0.29，p=0.030；d=0.040，由此算得：Dp=（163.5-0.2-0.29）0-0.030=163.010-0.030Dd=（163.5-0.2）0+0.040 =163.30+0.040冲孔尺寸：dp=（dmin+x）0-p （13）dd=（dmin+x+ Zmin）0+d （14）60+0.20：p=0.020；d=0.020；x取0.75；=0.2；Zmin=0.29；由此算得：dp=（6+0.750.2）0-0.020=6.150-0.020dd=（6.15+ 0.29）0+0.020 =6.440+0.0205.20+0.16：p=0.020；d=0.020；x取0.75；=0.16；Zmin=0.29；由此算得：dp=（5.2+0.750.16）0-0.020 =5.320-0.020dd=（5.32+ 0.29）0+0.020 =5.610+0.020切断尺寸： dp=（dmin+x）0-p （15） dd=（dmin+x+ Zmin）0+d （16）平行送料方向尺寸：dmin=2.5mm,p=0.020；d=0.020；x取0.75；=0.28；Zmin=0.29；由此算得：dp=（2.5+0.750.28）0-0.020 =2.710-0.020dd=（2.71+0.29）0+0.020 =30+0.020垂直送料方向尺寸1.40.4-0.9：dmin=0.5mm,p=0.020；d=0.020；x取0.5；=1.5；Zmin=0.29；由此算得：dp=（0.5+0.51.5）0-0.020 =1.250-0.020dd=（1.25+0.29）0+0.020 =1.540+0.020弯曲模刃口尺寸计算 间隙值计算：弯曲有色金属时，间隙值的计算式为：Z/2=tmin+nt （17）式中：Z/2凸凹模间的单面间隙，mm；tmin材料的最小厚度，mm；t材料的公称厚度，mm；n因素，与弯曲件高度H和弯曲线长度B有关，参见冷冲压模具设计与制造（第2版）表3.6。以此可算得凸凹模单边间隙值：Z/2=2.33+2.50.04=2.58mm 凸、凹模宽度尺寸计算：凸、凹模宽度尺寸bd和bp，工件尺寸采用外形尺寸标注方式时，凸模尺寸计算公式为：bd=（L-1/2）0+d （18）式中：bd、bp弯曲凸、凹模宽度尺寸，mm； Z/2弯曲凸、凹模单边间隙，mm； L弯曲件外形尺寸，mm； 弯曲件的尺寸公差 d 弯曲凸、凹模制造公差，mm，采用IT7级。经查GB/T 1800.31998，可得d =0.040mm；L=123.4mm；=0.40mm，以此算得：bd=（123.4-0.20）0+0.040=123.20+0.040mm凹模尺寸bp按凸模尺寸配置，保证双面间隙Z：bp= bdZ （19） =123.20+0.040+2.582=128.360+0.040mm打凸凸模刃口尺寸计算本工件的凸起部分采用拉深实现，且材料的相对厚度较大（t/D0.01），所以经过一次拉深成型。拉深模的单面间隙按下式计算：Z/2=tmax+ct （20）式中：tmax板料中的最大厚度，mm； t板料的厚度，mm； c间隙系数，考虑板料增厚现象，其值可查冷冲压模具设计与制造（第2 版）表4.27，得c=0.1.经计算得：Z/2=2.67+0.12.5 =2.92凸凹模径向尺寸计算公式：凹模尺寸 Dd=（Dmax-0.75）0+d （21）凸模尺寸 Dp=（Dmax-0.75-Z）0-p （22）式中：Dp、Dd分别为冲孔凸、凹模的径向尺寸，mm； Dmax拉深件外形最大尺寸，mm； p、d分别为凸、凹模的制造公差,mm，经查冷冲压模具设计与制造（第2 版）表4.30得p=0.085，d=0.13。 经计算得： Dd=（11.2-0.750.17）0+0.13 =11.07250+0.13 Dp=（11.2-0.750.17-5.84）0-0.085 =5.23250-0.085凸、凹模圆角半径计算：凹模圆角半径 凹模圆角半径rd对拉深工作影响很大。当rd过小时，毛坯被拉入凹模的阻力就大，拉深力增加，易使工件产生划痕、变薄甚至拉裂，还使模具寿命降低。当rd过大时，会使压边圈下的毛坯悬空，使有效压边圈面积过小，易起皱。在不产生起皱的前提下，凹模圆角半径越大越好，由经验公式可得rd的最小值为： rd=0.8 （23） 5 凸模圆角半径 凸模圆角半径应比凹模圆角半径略小，即rp=（0.61）rd，取rp=0.6rd=3。7 主要零部件设计7.1 工作零部件的结构设计7.1.1 冲裁模设计（1）冲孔凸模凸模结构基本类型镶拼式凸模 大型零件的落料、冲孔或切边等工序使用的凸模，一般都设计成镶拼式机构。采用镶拼式机构不仅可以节省贵重的模具钢材，也避免了大型凸模的锻造、机械加工和热处理的困难。整体式凸模 冲裁中、小型零件使用的凸模，一般都设计成整体式。整体式凸模的基本结构形式为阶梯式和直通式。凸模的固定方式直接固定在模座上用固定板固定本次设计的模具加工零件外形相对简单，故采用整体式凸模，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，采用固定板固定，并采用台肩固定。长度L应根据模具的机构确定，凸模长度为： L1H1H2H3H （24）式中：H1固定板厚度，mm； H2卸料板厚度，mm，参考冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.26； H3导尺厚度，mm； H附加长度，mm，主要考虑凸模进入凹模的深度（0.51mm）、总修磨量（1015mm）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（1520mm）等因素确定。固定板厚度H1取24mm；卸料板厚度H2取16mm；导尺厚度H3取14mm；附加长度H 取16mm，以此算得凸模长度为：L1=24+16+14+16=70mm（2）切断凸模凸模长度为：L2H1H2H3H （25）式中：H1固定板厚度，mm； H2卸料板厚度，mm，参考冷冲压模具设计与制造（第2版）表2.26； H3导尺厚度，mm；