燕尾形弹簧卡多工位级进模具设计

燕尾形弹簧卡级进模设计说明书普通本科毕业设计（论文）说明书课题名称 燕尾形弹簧卡多工位级进模具设计 年五月二十日学 院： 职业技术教育学院专 业： 机械工程班 级：学 号：姓 名：指导师：燕尾形弹簧卡级进模设计说明书摘 要本文叙述了级进模设计，该模具特点比较突出，非常适合所选的课题。级进模在这几年里发展较快，归功于它所设计出的模具较简单，还可以大批量的生产，操作也方便。故本次设计采用多工位级进模进行冲裁、弯曲等工艺设计，以确保较高的生产率和制件精度。分析该弹簧卡的冲压工艺,设计出该零件的排样方案。可知，该模具使用气动送料器自动送料，采用侧刃来进行定位 ,可实现自动化的批量生产，提高生产率；为了能自动送料，在下模的卸料板上设置一个“燕尾” 型弯曲凸模，可以弹性压料，也可刚性卸料。对于类似零件的多工位级进模设计具有一定指导意义。设计过程中，为保证精度，得综合考虑制件的要求，计算时要细心，并反复检查，无误后对所需的零部件进行选择。通过这次严谨的设计，我将大学四年所学的专业知识重新归纳、总结，以巩固理论知识。同时，养成了自主学习的习惯和动手查阅知识的能力，从而为以后走向社会奠定了基础。关键词：弹簧卡,多工位级进模,自动送料,卸料板燕尾形弹簧卡级进模设计说明书IAbstractThis paper describes the design of progressive die mold, the more prominent features, very suitable for the selected topic. Progressive die developed rapidly in recent years due to its mold design which is relatively simple, can be produced in large quantities, the operation is convenient. So the design of the multi-working-progressive die the blanking bending process design, to ensure high productivity and accuracy.Stamping process analysis of the spring card design, layout design of the part. The use of the mold air feeder automatic feeding, the side edge to locate, can realize automation of batch production, in order to improve productivity; automatic feeding, set up a “dovetail“ type bending punch in unloading the lower die plate, elastic pressing, or rigid unloading. Has a certain guiding significance for the design of multi-working-progressive die for similar parts. In the design process, in order to ensure the accuracy, consideration of requirements, careful calculation, and repeated examination, correct the parts required choose.Through rigorous design this time, I will be the university four years of professional knowledge to summarize, summarize, in order to consolidate the theoretical knowledge. At the same time, the ability to develop the habit of independent learning and hands-on access to knowledge, which lays the foundation for the future society.Key wards：spring caliper; multi-working-position progressive die; automatic material feeding；stripping board.燕尾形弹簧卡级进模设计说明书I目 录摘 要 .IAbstractII前 言 .1第一章 绪 论 .31.1 选题的意义与目的 31.2 设计思路与创新思路 .3第二章 燕尾形弹簧卡零件的冲压工艺分析 .42.1 零件的材料分析 42.2 排样设计 52.2.1 排样原则 52.2.2 搭边及其作用 52.2.3 搭边值的确定 52.2.4 载体设计 62.2.5 毛坯尺寸计算 62.2.6 条料宽度与步距 82.2.7 材料利用率 82.3 本章小结 .9第三章 冲裁力的计算 103.1 计算冲裁力的公式 103.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力 113.2.1 总冲裁力： 113.2.2 卸料力 FQ 的计算 .113.2.3 推料力 FQ1 的计算 .113.2.4 顶件力 FQ2 的计算 .113.2.5 弯曲力 .123.2.6 校正弯曲力的计算 .133.2.7 模具总冲压力的计算 .133.2.8 冲压设备的选取 .13燕尾形弹簧卡级进模设计说明书II3.3 模具压力中心与计算 .14第四章 冲裁模间隙的确定与刃口的计算 164.1 冲裁间隙的确定 164.2 刃口尺寸的计算 174.2.1 刃口尺寸计算的基本原则 174.2.2 刃口尺寸的计算 174.2.3 冲裁凸、凹模配合尺寸计算 194.2.4 弯曲部分刃口尺寸的计算 204.2.5 弯曲部分圆角尺寸的计算 204.3 本章小结 22第五章 模具工艺零件设计 235.1 工艺零件的设计原则 235.2 工作零件的结构设计 235.2.1 冲裁凸、凹模的设计 235.2.2 凸模的结构设计 245.2.3 凹模的结构设计 245.3 侧向冲压机构 265.3.1 斜锲与滑块的设计 265.3.2 斜锲、滑块配用形式 265.3.3 斜锲、滑块的安装形式 275.4 多工位级进模的导料装置 275.4.1 导料设计原则 275.4.2 导料零件的主要结构 285.5 定距与定位 285.6 多工位级进模的卸料装置 285.7 卸料装置的润滑 28第六章 模具结构零件设计 296.1 模架结构的设计 296.1.1 模架的设计要求 306.1.2 选择模架 30燕尾形弹簧卡级进模设计说明书III6.2 模架的导向零件设计 316.3 弹性元件设计 326.4 紧固件设计 326.5 限位装置设计 326.6 本章小结 33第七章 模具的装配与检测 347.1 模具的安装调试 347.1.1 装配方法与装配顺序 347.1.2 装配要点 347.2 模具的总装图 34总 结 36致 谢 37参考文献 38燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 0 页前 言大学四年里我已经学了一些有关的冲压工艺和冲模设计知识，所掌握的冲压模以及注塑模知识都是很基础的理论，同时了解了一些实际生产中的冲压工艺设计和冲模设计的基本方法，现在我具备了自己设计冲压模具的能力，能够合理的选择冲压设备和设计方案，可以利用学习过的冲模基础知识，初步分析和解决生活中常见的产品质量、工艺及模具方面的一些技术性问题。毕业设计的主要目的检测我在大学四年中学习如何，同时通过毕业设计的研究来培养我们学习习惯和独立分析问题以及解决问题的能力，培养冲压模具的这门课程的知识和 AutoCAD课程综合运用的能力。本次设计只要紧密地与生产实际相结合，才能体现大学生学习特色。通过指导老师的安排和精心指导，我的这次冲压模具毕业设计从确定设计课题、开题报告、课题申报、拟定初步设计方案、确定冲压设备、设计过程、目录和在 AutoCAD、Creo3.0 等制图软件上绘制零件图和装配图到毕业答辩每一步都按照老师的要求和毕业设计工作计划来进行设计。首先，选择毕业设计的题目，然后确定设计方案，接下来准备毕业设计需要的资料和书，根据设计题目和资料准确无误的算出所需要的数据，再接着做出毕业说明书，最后在软件上绘制零件图和装配图。毕业设计的课题虽然是我们日常生活中常见的东西，但是课题得认真对待，虽然难度不是很大，但是所设计出的图纸能够真正应用于实际中，去制造零件，装配成产品，并且要满足使用要求，当然这也是不容易的，需要我们有严谨而务实的态度去做设计。其次，选择一个正确的并且可行的设计方案，能在很大程度上降低我们做毕业设计的难度，同时能使我们在做毕业设计的时候不那么迷茫，能很快的确定下一步要做什么事。在确定方案之前，收集整理有关冲压制品设计和冲压设备等有关资料，分析制件的工艺性和尺寸精度等技术要求，根据得出的结论，确定这个毕业设计课题的设计方案。拟定初步方案时，应该广开思路，多想一些办法，然后广泛的向起他同学征求意见进行分析论证与权衡，选出最合理的方案。我们必须明确课题来源、该课题能否对我们有帮助，这样设计是否达到的技术经济指标等都得深思熟虑。和老师、同学一起讨论设计方案，更能确保课题设计方案的确定性。然后，在做毕业设计的过程，如遇到自己不懂的地方圈出来并整理好，上网或者图书馆找资料，不能太依赖同学和指导老师的帮助，同时可以培养自己的学习方法，综合运用计算机绘图、冲压制造工艺等专业方面的能力，在找资料的过程中还可以培养自己查阅技术资料和其它专业文献的能力。我们在做毕业设计时，应该认真求证，这样既端正自己的学习态度，有体现我们高强度的责任心。一合燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 1 页格的毕业设计，应尽可能地在工作上出现小失误，以防在以后的工作中给企业造成严重的损失。最后，毕业答辩这一环节，我们不要马虎，得认真检查。通过总结和毕业答辩，可以帮助我们进一步地掌握和了解冲压模具的设计方法。在毕业说明书和零件图、装配图完成以后，最后对设计结果检查，进行总结性分析也很重要。对设计结果的分析，也有很大的意义。因此，分析时应重新以设计说明书的要求为依据，全面的分析所做的毕业设计的优缺点。在对设计结果进行分析时，应着重分析设计方案的是否、设计计算及结构设计是否准确。因此，我们应该认真检查和分析自己设计的冲压模具装配图、主要零件的零件图以及设计说明书等工作。对于装配图，我们应该着重检查和分析成型零件等、工艺性、机械制图等方面存在的错误;对于零件图,我们应着重检查和分析尺寸及公差标注方面的错误;对于设计说明书,我们应重复的检查和合理分析计算数据，然后校核计算结果是否正确，然后改正一些错误并完善毕业设计。在指导老师的谆谆教导下，我基本上完成了这次冲压模设计。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 2 页第一章 绪 论1.1 选题的意义与目的冷冲压模技术的飞速发展，得益于我国在高端领域所取得的进步，这就要求我们制造出高要求高精度的模具。为了进一步提高生产效率和适应冲压新工艺的需要,我们必须充分地发挥冷冲压的优点,研究和创造出更多性能良好且高自动化的冲压设备,伴随着科技的迅速发展,现在的企业和工厂里都投入了各种自动化装置、机械手和机器人的冲压自动生产线和高速自动化压力机。这次毕业设计课题的研究， 涉及的内容有冲压工艺的分析、冲压工艺方案、模具刃口计算和冲压模具整体结构的设计等，通过对燕尾形弹簧卡零件级进模设计，我将四年所学的模具设计、机械制图、机械设计基础、机械制造技术等多门课的知识与本次设计相联系起来，并且掌握一些冲压模具设计方法、理论知识和技术。1.2 设计思路与创新思路我的这次毕业设计课题是燕尾形弹簧卡多工位级进模模设计，起初查阅很多有关冲模资料和设计资料，基本掌握整个冲压模具的设计过程。先对该零件的基本构架进行设计，按照学校要求和相关标准来设计燕尾形弹簧卡零件展开后的尺寸、成型尺寸、精度等，同时选好制造模架上各板的材料。然后 对零件进行综合性剖析，由于工件的结构相对简单，属于比较薄的小型零件，它的设计精度没要特别要求，所以采用级进冲裁模就可以实现加工了。之前有了解到单工序模、级进模和复合模各自的优缺点，初步拟定设计方案，通过反复对比选择最适合本课题的设计方案。又因为该工件需要大批量的生产，而且只有冲孔、切口、弯曲等少数工序，再结合级进模生产效率高、生产出的工件精度高，适于批量生产等特点，所有我决定本次设计选用导柱式冲孔-切口-折弯级进冲裁模来完成燕尾形弹簧卡零件的冲压设计。接下来对冲压模各个工序进行工艺计算以及各零部件的设计。最后在 2013 版 CAD 软件中进行冲压模具的总装配图以及零件图的绘制。设计本套级进冲裁模需要考虑到如何降低成本、怎样提高设计效率，则根据设计的基本要求，采用一些国家标准冲压模具中的标准件，如模架、导柱、导套等。另外，此连续冲裁模是采用气动送料器进行自动送料，则不需要传统的人工送料，这样就会大大降低成本，以增加企业经济效益，也充分体现冲压生产自动化的优越性。除此之外，用 preo3.0 软件或 CAXA 软件建立本模具模型和冲裁零部件的仿真演示等，既可以检测本次设计中的计算是否正确，理论依据是否合理；又可以直观的看到模具实体。本次毕业设计课题是燕尾形弹簧卡零件级进模设计，它能使我们能综合运用冲模压具专业基本的理论知识，并结合精工实训中学到的经验运用到实际生产中。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 3 页并要求我们能充分运用所掌握的冷冲模知识，独立地解决各类工艺问题。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 4 页第二章 燕尾形弹簧卡零件的冲压工艺分析2.1 零件的材料分析零件名称：燕尾形弹簧卡零件零件的材料:弹簧钢零件厚度：1mm弹簧钢塑性和韧性均较高，在冷状态下容易模压成形。可用变曲、镦粗、热冲、冷冲或拉拔等方法制成各种零件。通常可用于制造拉杆、卡头、垫片、垫圈 、铆钉等。该零件二维图以及三维体如图 2.1 所示：图 2.1燕 尾 形 弹 簧 卡 零 件 二 维 图这个工件形状是对称结构，有点复杂，而且在整个工件的四角切掉矩形料后折弯；零件尺寸公差并没有特殊要求，可以按选取 IT14 级来计算。完成该零件的冲压所需要的工序有冲裁、切口、弯曲，从工序可能的集中与分散及工序的组合可能性来看，该零件的冲压设计可以有以下几种方案：方案一：先冲导正孔，然后进行两侧 U 形弯曲及燕尾成型，最后冲裁中心旁边的两个矩形孔。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 5 页方案二：先进行该制件两边的 U 形弯曲，然后冲裁中心孔以及中心孔两边对称的矩形孔。方案三：先冲中心孔导正，再切两侧废料，接下来冲矩形孔、 最后进行 U形弯曲以及燕尾形弯曲成型。对以上三种工艺方案，方案一是先冲孔再弯曲后切矩形，这样会不利于废料及时排掉，而且需设计的级进模结构比较复杂，同样方案二也会不利于外形余料的切除，容易造成条料定位不可靠，就方案三来分析，其先进行中心孔冲裁出来，再切两侧和矩形孔，最后在进行才弯曲，既可以简化级进模具结构，又可以保证定位尺寸的精度。故本次设计采用方案三多工位级进模来设计。2.2 排样设计因为此次设计采用多工位级进模设计，所以设计排样时，需要考虑全面。冲裁条料板上如何放置条料的设计称做排样设计。该零件有冲小孔、切断方形口以及弯曲，合理的设计排样图可以提高条料利用率。2.2.1 排样原则对于该制件来说，采用级进模生产，产量大，生产率高，因此材料费用占冲压总成本的 60%以上，才能重复利用。本设计中在模具的工位上分别要冲孔，切矩形孔，折弯，要合理安排设置得先打孔作导正孔以确保精度，然后且矩形孔，最后弯曲。当然适当设置空工位也便于冲裁。2.2.2 搭边及其作用在冲裁过程中，冲裁件与冲裁间之间以及冲裁件与条料侧边之间要留有一定的余料，方便生产顺利。采用合理的搭边可以确保定位误差和纠正下料时产生的误差；搭边也保持刚性强的条料，提高模具生产率；冲裁时若条料的边缘出现毛刺，合理的搭边可以使毛刺冲入模具间隙中，这样可以保证制件的精度。搭边值对于冲裁生产影响很大，不宜过大也不宜太小。通常来说，搭边过小，使条料刚性降低，那么条料的时候容易变形，进而会影响条料的送进。而过大的搭边值，会降低材料的利用率。2.2.3 搭边值的确定搭边值的选用必须综合考虑，因为搭边值会影响送料。该制件厚度为 1mm,间隙搭边和侧搭边可按经验值确定，查表 2-1 按理间隙搭边值 =1.5mm，侧搭边1a值 a=1.8mm，为了条料有足够的强度，并保证送料的顺畅性，采用加大间隙设计取间隙搭边 =3mm,侧搭边 a=2.0mm。1a燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 6 页表 2-1最 小 工 艺 搭 边 值 （ 单 位 ： m）t/m圆 形 及 r t的 工件 矩 形 工 件 边 长 L50矩 形 工 件 边 长 L50或 r 2t工 件 间a1沿 边 a工 件 间1沿 边 a工 件 间1沿 边 a 0.25.82.02.2.52.83.01215180250.58.0.2.51.81.8.01281012551861 2.0.2.5.82.02.0.2551820 53182 55282.2.4 载体设计级进模冲压时，有部分条料需连接工序并稳定运载前进，这个部分称为载体。考虑到载体强度，载体宽度必须大于搭边宽度。载体包括双侧载体、单侧载体和中间载体三种。燕尾形弹簧卡设计采用级进模，又是弯曲件。中心载体特别适合燕尾形弹簧卡这种对称性且两外侧有弯曲的制件，有利于抵消两侧弯曲侧向力，所以本次设计采用中间载体。2.2.5 毛坯尺寸计算该 制 件 两 侧 先 切 四 个 矩 形 角 ， 然 后 将 对 称 的 燕 尾 弯 曲 ， 即 弯 曲 件 的 展 开 长度 就 是 变 形 区 中 性 层 长 度 ， 也 就 是 所 要 求 的 毛 坯 长 度 。表 2-中 性 层 系 数 X的 值r/t0.150.250.340.560.781X23693123783940.r/t1.582.054.0561 1X0434460.7470.840.90.5查 上 表 可 知 X=0.41中 性 层 半 径 =X+rt=1+10.41=1.41根 据 CAD 标 注 可 知 零 件 长 度 如 下 图 2-2燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 7 页图 2.中 性 层 展 开 后 长 度 L=28.29 36.2 2 =59.6mm180故 零 件 展 开 后 如 下 图 2.3。 图 2.3图 2.1、2.2 和 2.3 所示零件尺寸大小，形势复杂，使用材料不仅材薄，零件中心孔两侧有对称向下切口需要圆角，两侧的燕尾形也得弯曲，如果采用单工序模具来冲压，工件质量得不到保证，应该零件生产批量较大，所以拟定采用连续弯曲的冲压方式。连续弯曲应解决如下两个问题：1）薄材料的送进、定距方法。2）材料性能方向性明显和成形质量的矛盾。本设计排样方式如下图 2-4 所示的直排式有废料排样，即送料定距采用侧刃粗定位，导正销精确定位。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 8 页2.2.6 条料宽度与步距该设计有定距侧刃，生产时要考虑到侧刃切去的宽度。此时计算宽度 B 为：)5.1()2(,nbaDnbaB=59.6+21.521=64.6mm导料板之间的距离为： mZ6.0401式中，D 为条料基本宽；b 为侧刃余料，金属材料取 2mm；n 为侧刃个数，为2 个；Z 为冲切前条料板与导料板间隙，这里取 0.5。送料步距的宽度应条料上对应两个冲裁件的对应点之间的距离，考虑到保证条料的送进速率，步距要相等，即步距 A=28mm排 样 图排样图所示分为 10 个工位，其中 7、9 为空工位。工序如下：第 1 工位：冲切导正孔 6mm。第 2、3 工位：冲切侧刃搭边。第 4 工位：利用侧刃冲切两边废料。第 5 工位：冲切两侧对称向下的两个方孔。第 6 工位：两边预弯曲。第 8 工位：两边第二步弯曲。第 10 工位：切断，完成工件成形。2.2.7 材料利用率采用制件的面积与所用板料面积的百分比，来衡量排样是否合理，称为材料的利用率用 表示 %10BAnS式中 制件面积， ；Sm燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 9 页一个步距内制件数；n板料宽度， ；Bm排样步距， 。A生产同一个制件，可有几种不同的排样方法， 值越大，说明废料少，材料利用率高。用软件 CAD2013 版计算得制件面积 S=1362.77，所以材料利用率为：75.%105.64283%10BnS2.3 本章小结本章主要对零件的材料、工艺等方面做出了比较详细的分析。并计算得出该零件展开后的尺寸，还确定了具体的加工方案、排样方式以及具体的加工工序等等。这是本设计最基础的部分。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 10 页第三章 冲裁力的计算3.1 计算冲裁力的公式生产中考虑到如何选择合理的压力机，所以计算的冲裁力要精确。设计时要保证模具的强度，计算所得的冲裁力必须小于压力机的吨位。此次设计采用普通平刃冲裁模，冲裁力 F p 按下式计算：Fp=KptL 表 3-1部 分 常 用 冲 压 材 料 的 力 学 性 能材 料 名 称 牌 号 材 料 状态 抗 剪 强 度( )抗 拉 强 度( b)伸 长 率 屈 服 强 度优 质 碳 素 结构 钢 08F已 退 火 20 31280 39321806 45 210 20 3430 29102 8 6 5152545 40 560 7163606Mn已 退 火 524不 锈 钢 1Cr3已 退 火 320 840 718Ni9T处 理 软化 4 55 4020铝 L2、 3、 L5已 退 火 8075 102550 8冷 作 硬化 12 4铝 锰 合 金 LF21已 退 火 70 110 451950弹 簧 钢 -已 退 火 5 22纯 铜 T1、 2、 T3软 态 1600307硬 态 243弹 簧 钢 H62软 态 60035式中 材料抗剪强度，见附表（ MPa）；L冲裁周边总长（mm）；t材料厚度（mm）;冲裁时，要考虑到冲裁模刃口的磨损系数 Kp，一般情况下系数 Kp 取 13。如果查不到抗剪强度 时，抗拉强度 b 可以代替 ，而 Kp=1.3 并利用近似计算法计算冲裁力。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 11 页该零件材料是 10 钢，属于常用金属冲压件，查上表 3-1 得出抗剪强度为260340(MPa) ，这里取 335MPa 来计算。3.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力由于冲裁模具采用刚性卸料装置推料装置和打料装置。总的冲裁力包括F总冲压力。 Fp总冲裁力。FQ卸料力FQ1推料力。FQ2顶件力FC弯曲力F 校 校正力根据常用金属冲压材料的力学性能查出 10 钢的抗剪强度为 260(MPa ) 3.2.1 总冲裁力：为了计算方便，可按下列式子估算冲裁力F=Ltb 经过计算：第 1 工位冲孔 N6314521F第 2、3 工位切两边废料 F4.85)4.68(2 第 3、4 工位切除中间废料 N6.2983514)29.3(第 5 工位切口 F8051)6(5第 10 工位 N70310总冲裁力为： .294152总3.2.2 卸料力 FQ 的计算FQ=Kx Fp K 卸料力系数。查表 3-2 得 K 0.045-0.055，取 K 0.0553.2.3 推料力 FQ1 的计算FQ1=KtFp Kt推料力系数。查表 3-2 得 Kt0.06 3.2.4 顶件力 FQ2 的计算FQ2=KdFp Kd顶件力系数。查表 3-2 得 Kd=0.05燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 12 页表 3-2卸 料 力 、 推 件 力 和 顶 件 力 系 数料 厚 t/m Kx KtKd钢 0.1 5 0.2 56 .0.650740.05340.200.1630.540.250.1480.650.3铝 、 铝 合 金纯 铜 ， 黄 铜 580.2063070.9经计算各工位推件力、顶件力和卸料力如下表 3-3：推 件 力 /N顶 件 力 /N卸 料 力 /N第 1工 位 冲 孔 347.0378.6315.7第 2、 3工 位 切 除 两 边 废 料 529142460第 、 4工 位 切 除 中 间 废 料 286 9第 10工 位 切 断 479.05.635.求 和 53048746703.2.5 弯曲力 的计算uF考虑到弯曲力材料性能和质量的影响，计算弯曲件的尺寸要准确；然而生产中很难用理论的分析法进行准确的计算，所以一般我们采用经验公式进行大概的计算。 形弯曲件的经验公式为：=0.7KBt2b/+t uF冲压行程结束时的自由弯曲力。uFB弯曲件的宽度（mm）。t弯曲制件的厚度（mm）。内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。b弯曲时材料的极限强度，此处也是抗拉强度(MPa)( 查机表 3-1b=350(MPa)。K安全系数，通常计算取 1.3.由于弯曲制件宽度 B=25mm根据公式 3-6 Fu=0.7KBt2b/(1+t)=0.71.32512335/(1+1)=3810.63(N)第 8 工位燕尾弯曲属于 V 形弯曲件，计算公式为： =0.6KBt2b/+t vF燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 13 页即 =20.6KBt2b/+t=6532.5(N)vF总弯曲力 FC= Fu+ =3810.63+6532.5=10343.13(N) v3.2.6 校正弯曲力的计算计算弯曲力时，要考虑自由弯曲力，生产中这两个力并不是同时存在。弯曲件凸凹模表面在自由弯曲阶段会产生一定的挤压，因此计算校正弯曲力就行，即：F 校 =qA 式中: F 校 校正力（ N）q 单位面积上的校正力（Mpa）。 A 校正部分的垂直投影面积（mm）。该零件的凸模圆角半径 r 为 1mm，材料厚度 t 也是 1mm，它们与凹模支点间的距离 L 之比很小，在 V 形件校正中，投影面积按 A=BL 计算： 因为工件为 V 形件所以计算投影面积公式选用：A=BL在 CAD 上标注可得 L=7.5、B=5，则计算投影面积A=57.5=37.5（mm 2） 表 3-3 单位面积上的校正力料厚 t(mm)材料 13 310铝合金 3040 5060弹簧钢 6080 80100查表得 q=80，综上所述弯曲校正力 F 校 =qA=8037.5=3000（N ） 3.2.7 模具总冲压力的计算根据模具结构总的冲压力： F=F 总+FQ+F C+F 校 =125.6N 选择压力机时应用总冲压力乘 1.3所以总冲压力 F=125.6KN1.3=163.3（KN）3.2.8 冲压设备的选取选择设备时，要考虑以下两个方面：1、设备类型的选择：选哪种类型的设备才能满足设计要求，得看零件的大小来选择；同时考虑零件的生产批量；另外还得考虑精度与刚度，这样才能顺利生产，从而提高生产率。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 14 页2、设备规格的选择：设备规格的参数有很多如：行程、闭合高度、公称压力、压力机滑行的行程等。该弹簧卡弯曲件，材料为 10 钢，料厚为 1mm，且需大批量生产。根据上面计算所得压力机的压力为 163.3KN，初步选用压力机机型为开式双柱可倾式（JC23-25 型）压力机，查冲压模具简明设计手册第 388 页表 13-9 得其主要技术参数如下表 3-4 所示。表 3-4开 式 双 柱 可 倾 式 （ JC23-5型 ） 压 力 机 的 技 术 参 数Table1Opentydoublecoumntilngtype(JC23-5type)chnialprmetsofthrs项 目 参 数公 称 压 力 /KN 250滑 块 行 程 m 8滑 块 行 程 次 数 /in 10最 大 闭 合 高 度 m 25闭 合 高 度 调 节 量 / 70滑 块 中 心 至 床 身 距 离 19立 柱 间 距 260工 作 台 尺 寸 前 后 3左 右 560工 作 台 孔 尺 寸 前 后 13左 右 260直 径垫 板 尺 寸 厚 度 60直 径 15模 柄 孔 尺 寸 直 径 0深 度 7滑 块 底 面 尺 寸 前 后 190左 右 2床 身 最 大 可 倾 角 303.3 模具压力中心与计算经分析，该弹簧卡属于对称结构，其压力中心有两种方法计算：一、在软件建立笛卡尔坐标系，通过查看可知零件重心即为压力中心；二、利用解Creo3.0燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 15 页析法求压力中心，此方法是根据代数求和得出坐标轴上的合力作用点的位置。本设计中采用第二种方法计算，可按下列公式：Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln经计算压力中心如图 3-1 所示设定第一工位的产品凸台的中心为坐标原点，经计算模具的压力中心为 X=76.0；Y=-24.0。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 16 页第四章 冲裁模间隙的确定与刃口的计算4.1 冲裁间隙的确定冲模精度在一定程度上影响模具制造精度，计算时要选择合理间隙。间隙值还会影响模具寿命、冲裁工艺等，根据下表 4-1 查出材料 10 钢的最小双面间隙，最大双面间隙 =0.14，此处取间隙 Z=0.14mm。10.minZmaxZ表 4-1冲 裁 模 初 始 用 间 隙 2c(m)材 料厚 度 08、 1、 35、9Mn、 Q2 16Mn 40、 5ZmimaxZminZmaxZmin2max0.560.780.91.215.720.125.730.540.56.058.00.480.64720.910.26130.2460.260.4*60.54610.72941.080.6720.9140.26140.8240.360.3850.640.781.0281.400.480.64720.910.32170.260.2830.4280.5680.780.491.200.6720.9140.26140.8240.380.450.60.78920.61.2013.6800.480.64720.910.32170.260.2830.4280.5680.7981.400.6720.9140.26140.8240.380.450.60.78921.04321.50燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 17 页4.2 刃口尺寸的计算4.2.1 刃口尺寸计算的基本原则刃口计算有下列三个原则得遵循：1、由于多工位级进模通常在高速的连续冲压状态下工作的，会引起很大的震动，所以凸、凹模的磨损比一般模具大得多。因此在多工位级进模中凸、凹模必须要有足够的强度、刚度和硬度等；2、多工位级进模在高速冲压过程中冲下的制件、废料很容易被凸模带走，若落到凹模上的废料不能及时清除，很有可能会损坏模具。所以要有及时的排除废料系统，以免损坏模具；3、凸、凹模要有统一的基准，以保证凸模的工作形状与对应的凹模、卸料板形孔对应一致。4.2.2 刃口尺寸的计算凸凹模加工通常有两种方法：凸凹模分开加工和凸凹模配合加工。当采用凸凹模分开加工是，模具形成互换性，方便大批量的生产。但此时精度要求高，制作困难相应增加。凸凹模配合加工较为复杂，计算时的严谨和细心。凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸，分别标注凸凹模公差，通常用于圆形和矩形。设工件尺寸为 ，根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口d尺寸，间隙取在凹模上。其计算公式为：冲孔凸模刃口尺寸： )(xdp冲孔凹模刃口尺寸： )(min0minzxdz式中， ， 冲孔凸模和凹模尺寸，mmpdd-落料工件孔的基本尺寸工件最小双面间隙minz， -凸凹模制作公差见下表 4-1bpx-磨损系数，见下表 4-2-工件制作公差燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 18 页表 4-1规 则 形 状 （ 圆 形 、 矩 形 ） 冲 裁 凸 、 凹 模 的 制 造 公 差 表基 本 尺 寸 凸 模 尺 寸 凹 模 尺 寸 18-0.2+0.2 30 5 3 8 12-0.25+0. 0 3 4表 4-2磨 损 系 数工 件 形 状 非 圆 形 圆 形0.50.7510.750.5工 件 尺 寸 IT14IT1-3IT0以 上 IT1-3IT14由上查表可知，工件精度为 IT14，故磨损系数 x=0.5经计算：第一工位孔 6冲孔凸模刃口尺寸： 02.156)(xdp冲孔凹模刃口尺寸： 02.minmin 96)(zxdz第 3、4 工位切除废料（如右图所示）工件尺寸 25.0凸模尺寸 025.13)(xdp凹模尺寸 025.min0min 63)(zxdz第五工位矩形切口（如右图）弯曲单边间隙 1.ct其中 c 间隙系数（查冲模制造典型实例 29 页表 1-26 得 0.1），rd1rp工件基本尺寸 065.凸模尺寸 02.1)(xdp凹模尺寸 025.minmin6)(zxdz第 10 工位切断废料（见右图）工件基本尺寸 25.03凸模尺寸 02.15)(xdp凹模尺寸 025.min0min3)(zxdz燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 19 页工件基本尺寸 36.01凸模尺寸 02.18)(xdp凹模尺寸 025.minmin 31)(zxdz4.2.3 冲裁凸、凹模配合尺寸计算分析制件，由制件的尺寸和公差来确定凸凹模，加工时，一般落料先加工凹模，冲孔则加工凸模。合理间隙在图纸规定下使用，并在基准件上标号尺寸和公差，在技术要求中标明是什么配作，以保证双面间隙 。14.0z第 2、3 工位切除两边废料（见下图）分析上图，要以凸模作为基准来和凹模配作，计算凸模刃口尺寸，不同的磨损情况有不同的刃口尺寸，有变大亦有变小的尺寸，这时分三种情况计算。下列式子中， , , 为凹模尺寸，A,B,C 为相应的冲裁尺寸， X 冲裁件公1ABC差取 0.5， 冲裁件偏差取， 凹模的制造偏差。（参考冲压工艺与模25.0p具设计 39 页表 2.3.1 系数 X 和 41 页表 2.3.3 以冲孔凸模设计为标准的刃口计算）A 第一种情形，冲裁凸模磨损后尺寸变小的计算。 01(p）1 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸3.06075.162 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸4.11.23 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸52.0803.8B 第二种情形，冲裁磨损后变大尺寸的计算。燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 20 页pXB01(）工件的基本尺寸 ，磨损后尺寸为18.023 09.123C 第三种情形，冲裁前后并没有尺寸改变 5(1）即， 0184.2.4 弯曲部分刃口尺寸的计算设计弯曲模时弯曲半径要合理，避免出现裂纹或拉断现象。设计工作有凸 、凹 模 的 圆 角 半 径 和 凹 模 的 工 作 深 度 ， 应 弯 曲 模 分 U 形 和 V 形 ， 所 以 对 于 U 形 弯 曲还 得 考 虑 凸 凹 模 间 隙 。 间 隙 值 会 影 响 弯 曲 力 大 小 ， 间 隙 不 能 太 小 ， 否 则 会 使 零 件边 料 壁 厚 减 小 ， 产 生 划 伤 裂 纹 。 间 隙 值 过 就 会 影 响 精 度 。凸 凹 模 单 边 间 隙 Z 通 常 按 下 列 公 式 计 算 ：Z=t+ct 式中：Z弯曲凸、凹模单边间隙t材料的厚度材料厚度的正偏差为 0C间隙系 数 见 下 表 4-3 4-3U形 弯 曲 间 隙 值弯 曲 件高 度H/m 间 隙 系 数b/H 2 b/H 2材 料 厚 度 tm 0.56 2.1 4.1 5 0.56 2.1 4.1757.6以上100.50-10.1-2.5.40.30.0.80.60.63500.50150.1.17.50.40.250.80.60.6本 次 设 计 中 ， U 形 件 弯 曲 时 ， H=25， b=9.8， t=1.由 上 表 查 得 c=0.10Z=1+0+10.10=1.1该 制 件 U 形 弯 曲 前 需 要 侧 向 弯 曲 ， 由 上 可 知 需 弯 b=9.8mm 的 高 度 ， 而 制 件 宽为 25mm， 计 算 凸 模 如 下 ：第 5、6 工位弯曲（如右图所示）工件尺寸 25.0凸模尺寸 02.5)(xdp燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 21 页4.2.5 弯曲部分圆角尺寸的计算如 果 弯 曲 件 的 弯 曲 半 径 没 有 做 明 确 规 定 ， 则 可 取 r =（ 1-3） t若弯曲件的弯曲半径为 r ，则 ，本次设计中， r =1mm，则 凸r，经过合理分析满足设计要求。1mr凸凹模圆角半径，通常根据材料的厚度选取。t2mm 时，t=（2-4）t 时， ，t4mm 时， 。本 次 设 计 中 ， t td)63(trd)32(2dr=1mm， r =（ 3-6） t =3-6mm， 可 取 本次弯曲 U 形 件 时 ， 弯 曲 高 度 不 大 且 要 求 两 边 平 直 ， 则 凹 模 深 度 大 于 零 件 高度 ， 如 弯 曲 模 结 构 所 示 。 E 值 见 下 表 4-4 弯 曲 U形 件 E值材 料 厚 度t 1-23-4-5-6-7-810E34568101520254.1弯 曲 模 结 构 图综 合 上 述 可 知 ： ， ，E=4mmmrd3rp凸凹模工作部分的尺寸计算：燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 22 页图 4.2如上图所示第 6 工位弯曲模的外形尺寸，凹模尺寸,凸模尺寸03.02475.(）Ld 03.09(）Lp同理可得第 8 工位燕尾形弯曲凸凹模尺寸（采用斜切滑块运动而成，按 V形弯曲处理） 弯 曲 V形 件 凹 模 尺 寸弯 曲 件 边长 L 深 度 及 最 小 厚 度材 料 厚 度 2材 料 厚 度 2-4材 料 厚 度 4L0hL0hL0h10-25210-5215- 2723230 7733075 5-10325-30544 424 0由上表查得 L0=10，h=20凸凹模之间的距离由压力机的闭合高度控制， ， 画出大概草图如下 4.3mrp1rd3mrd5.1,图 4.3弯 曲 凸 凹 模燕尾形弹簧卡级进模设计说明书第 23 页4.3 本章小结本章节主要介绍各方面的计算，包括各种力的计算和各凸模刃口尺寸的计算，以及弯曲那部分的计算。为下面的零部件的选用提供了数据上的依据。