冲压模具课程设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1 锁挡零件图及工艺方案的拟订1.1 零件图锁档零件如图1-1所示，材料选用优质碳素结构钢薄钢板，牌号为08F，抗剪强度：220310；抗拉强度：280390；屈服强度（）：180；伸长率：32；料厚2mm，大批量生产，制造精度要求IT10IT12，要求零件表面无划伤，周边无毛刺，不允许出现起皱、拉裂、缺料等缺陷。由于该零件形状较复杂，部分尺寸有精度要求，因此必须在仔细分析零件冲压工艺的基础上合理进行模具结构设计。 图 1-1 锁挡零件Fig.1-1 The lock stopper1.2 零件的结构工艺分析该零件属带凸缘拉深件，除采用拉深工艺外，还包括冲孔、落料及切舌加工工序。由于其尺寸较小，两凸缘孔和底部的切舌部位尺寸均不超过4 mm，离筒壁很近，且对两端凸缘4 mm孔有位置精度要求，所以加工困难，在设计成形工序时必须仔细考虑。1.2.1 冲裁部位成形工艺性冲裁件孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜过小，否则容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能、凸模强度和模具结构。该工件初步拟定采用无保护套冲孔，冲孔的最小尺寸必须满足以下条件：圆孔(t满足；方孔处b=4 mm0.9t满足。冲孔件孔与孔，孔与边缘的距离不能过小，以避免工件变形，模壁过薄或因材料易被拉人凹模而影响模具寿命，一般最小孔边距取值范围为：圆孔取a(115)t；矩形孔取a(152)t。对该工件，凸缘孔处：a=4 mm1.5t；方孔与筒底孔边距：a=4 mm1.5 ，均满足要求。1.2.2 拉深部位成形工艺性拉深件各部分的尺寸比例要恰当，应尽量避免宽凸缘(3d)和深度大的拉深件(h2d)，该工件:=34mm，h=10 mm，=26 mm，均在易成形拉深参数范围内。在拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件壁应保持一定距离，以避开拉深圆角。拉深件凸缘上的孔距应满足： (+2+) （1-1） 拉深件底部孔径应满足： -2-t （1-2）对该工件(如图1-2所示)：=40 mm，=26mm ，t=2 mm ,=5 mm ,=2 mm ，=4 mm ，=8 mm，则：(+2+)=40 mm=-2-t=20 mm 8 mm=均符合要求。图1-2 拉深件上孔的位置要求Fig.1-2 Position of the hole in drawing work-piece拉深件的圆角半径在保证尺寸要求情况下应尽量大些，以利于成形和减少拉深次数，拉深件底与壁、凸缘与壁圆角半径应满足:rt，r2t，否则应增加整形工序。对该工件：r=2 mm，r=5 mm，拉深部位圆角半径满足要求，无需增加整形工序。采用拉深加工，必须计算其拉深次数，并确定是否增加切口工序。由图1所给的尺寸：d=34mm，d=26mm，t=2 mm，D 为零件毛坯展开直径，由于材料厚度t=2mm，故按中线尺寸计算，根据下式初步计算： (1)确定修边余量：根据制件尺寸查表4-5得修边余量=2.5mm，故实际凸缘直径 d+2=34+22.5=39mm. （1-3）(2)预算坯料直径：由表4-7查得带凸缘筒形件的坯料直径计算公式为： （1-4） 将中线尺寸=22mm，R=6mm，r=3mm，=28mm，= 1mm，=40mm， =39mm.代入上式得： 则：根据表4-12和表4-13查得凸缘件首次拉深的极限拉深系数m=0.39，带凸缘筒形件第一次拉深的最大相对高度：h/d=0.650.80，则m=0.59m，0.3570.8，故可以弯曲。弯曲部位直边高度不能过小，弯曲直角时，弯曲件直边高度h必须大于或等于最小弯边高度：h=2t，该工件弯曲部位直边高度为:h=4 mm,符合要求。13 冲压工艺方案确定模具类型的选用主要取决于冲压件的生产批量、尺寸大小和精度要求等因素。对尺寸较小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，加上存在安全隐患，常选用复合模或级进模生产。若选用自动送料，一般用连续冲压，为避免多次冲压的定位误差，常选用复合模生产。复合模的冲压精度比级进模高，结构紧凑，模具轮廓比级进模小，但级进模的生产效率更高，操作比较安全，容易实现单机自动化生产。若安装自动送料装置，可实现小件的自动冲压生产，这主要是针对薄件(料厚不超过2mm)。级进模设计时，工序可以分散，采用空工位，不必集中在一个工位，不存在复合模的“最小壁厚问题”，因而模具强度较高，寿命较长。使用级进模可以减少压力机数量，减少半成品的运输，可大大减少车间和仓库面积。对于该零件，生产批量大，零件尺寸小，最大径向尺寸为52 mm，料厚为2 mm，较薄，尺寸精度要求IT12级。鉴于此，采用自动送料出件的级进模生产最合适。根据所选用的模具类型为级进模及所确定的冲压工序，拟定以下几种工艺方案。1)方案1：冲中心孔切口-拉深-切舌-冲两凸缘孔-落料2)方案2：冲中心孔切口-拉深-冲两凸缘孔-切舌-落料3)方案3：切口-拉深-冲中心孔-冲两凸缘孔-切舌-落料4)方案4：切口-拉深-冲中心孔与两凸缘孔复合-切舌-落料对以上各方案比较分析如下。方案1复合程度低，为简单工序的连续冲压，模具结构简单，安装调试容易，但该方案第2工步的定位不便。若采用导正销，则结构较复杂，因为拉深件在精度要求不高的情况下一般靠外形定位，此外，切舌工步底部必须有方孔的存在以容纳弯曲直边，到后续工序也必须存在，以便条料放置(落料除外)，增加了模具零件的加工难度。方案2与方案l一样复合程度低，也同样存在第2工步的定位问题，其不同点在于调换了切舌与冲凸缘孔两工步，解决了前面模具零件加工的问题。方案3复合程度较低，但这对级进模而言并不是问题，而是其特点所在。其与方案4的主要区别在于后者将冲中心孔与冲凸缘孔复合，这样设计可以保证三孔的中心位于同一条基准线，符合零件的技术要求，但是可能存在最小壁厚问题。确切一点说，壁厚问题存在的关键不是在底孔，也不是复不复合的问题，而在于两凸缘孔本身。因为凸缘孔离拉深筒壁较近，若存在问题，方案3同样不可行，这一点由后续的排样设计及模具设计过程可以看出并不存在问题，所以方案4与方案3同样是可行的，但是其复合程度相对较高，而且也不影响级进拉深过程。总体而言方案4优于方案3。综合以上比较分析，方案4更经济合理可行，符合生产要求，故采用方案4。1.4 模具类型及结构形式的选择1.4.1 模具结构形式要求根据确定的工艺方案和零件的形状特点，精度要求，预选设备的主要技术参数，模具的制造条件及安全生产等，选定模具类型及结构形式。确定加工工艺后，应通过分析比较，选择合适的模具结构形式，使其尽量满足以下要求：（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具制造和维修方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。1.4.2 模具整体结构按照模具设计原则，根据带料排样图，结合零件特点，在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计。模具采用整体式弹压卸料板，凹模均采用组合式镶块结构，送料采用人工送料，导料板粗定位，导正销精定位。该零件精度要求不高，因此模具主要靠侧压装置和侧刃定位，故采用始用挡料销、导料板、导料销导料。切舌工步因凸模细长采用护套结构，最后工步因是拉深件落料，必须进行导正，故采用导正销。该多工位级进模的模具结构如图6所示。1.上模座 2.导套（25mm）3.垫板 4.切舌凸模 5.凸模固定板 6.拉深凸模 7.模柄 8.防转销 9.切舌凸模 10.防转销 11.防转销 12.开槽螺钉 13.落料凸模 14.防转销 15.导套（25mm） 16.卸料板 17.瓦轴 18.导柱（28mm）19.凹模固定板 20.内六角螺钉 21.落料凹模 22.导正销 23.切舌凹模 24.弹簧 25.顶杆 26.切舌护套 27.冲孔凹模 28.拉深凹模 29.顶件块 30.导柱（25mm）31.下模座 32.导料板 33.侧刃 34.侧刃挡块 35.导料销 36.始用挡料销 37.冲凸缘孔凸模 38.冲中心孔凸模 39.卸料螺钉 40.圆柱销 41.橡胶 42.圆柱头螺钉 43. 圆柱销图1-3 模具结构Fig.1-3 Die structure1.4.3 模具工作过程首先是板料进入第1个工位，利用始用挡料销进行定位，此时压力机滑块下行，带动切口凸模4压入切口凹模中，完成切口工步，然后滑块上行，人工进料一个步距，制件进入第2工步，侧刃定位，紧接着压力机滑块下行，带动拉深凸模6压入拉深凹模27中，完成拉深工步；然后滑块上行，凸凹模分离，制件由顶件块28顶出，此时人工送料一个步距，制件进入第3工位冲出中心孔及凸缘孔；再由顶件块顶出后送入第4工位进行切舌，在此工位由切舌凸模护套对拉深部位导正后冲裁及弯曲；最后工件进入落料模，先由导正销2l导正，再由落料凸模13和落料凹模20完成冲裁落料，使制件与板料完全分离，制件从凹模孔中落下，完成落料工序。1.4.4 模具结构特点1)模具整体尺寸较小，选用对角布置式，其受力较平衡，操作维护较为方便。同时采用2副导柱导套的不等直径设计，避免装错方向时损坏凸、凹模刃口。2)各道工序凹模都采用镶拼结构，安装在凹模固定板上，便于模具制造、更换及修模。3)采用整体式弹压卸料板，选用聚氨酯橡胶作为弹性元件。卸料板除卸料作用外，还起到压料和凸模导向作用，此外还兼起防止冲裁时材料的变形等作用。4)卸料板安装导套与导柱配合上下运动，保证了卸料板的运动精度，使卸料板凸模导向正确、可靠。5)第3工步冲中心孔与冲凸缘孔同时完成，可以保证三孔的中心位于同一条基准线上，符合零件的技术要求，且工艺符合程度高，简化模具结构。采用整体式三孔凹模，既保证了三孔的尺寸精度，又简化了模具结构，提高了模具强度。6) 切舌凹模同时起到顶件块的作用，与下面的卸料螺钉及弹性元件配合组成弹顶器。7) 切舌模冲裁凸模在冲压时容易折断，因此在模具设计时采用了保护套。保护套对切舌模起导向及保护作用，并且由于斜刃冲裁过程中，本身就存在错移力，对细长凸模的影响尤为严重，所以必须增加压料装置。保护套在切舌进行前还可利用外形对零件前一工序拉深部分定位。8）上模固定方式：凸模固定板和垫板用螺钉紧固，销钉定位，紧固在上模座上，拉深凸模、冲孔凸模、切舌凸模、落料凸模利用凸模固定板直接固定在垫板上，零件之间配合为过渡配合，查表2-13，基孔制优选、常用配合。9）下模固定方式：凹模均采用组合式镶块结构，凹模固定板用螺钉紧固，销钉定位，紧固在下模座上，拉深凹模、冲孔凹模、切舌凹模、落料凹模均利用凹模固定板固定在下模座上，为了方便凹模镶块的更换，各凹模镶块与凹模固定板过渡配合，固定在凹模固定板上各自的位置上。 2 锁挡冲压工艺计算21 排样设计2.1.1 零件展开通过对零件图的分析与计算，绘制出的零件展开如图3所示，该工件(包括结构废料)展开后的有效面积为： F （ +）=3.14（）=1858.9mm （2-1）图 2-1 零件展开Fig.2-1 The developed blank drawing考虑变形过程中，各部分变形性质与材料流动情况不尽相同，且过渡圆角部分为简化计算有小部分没计入，则毛坯计算面积取为1860mm。2.1.2 排样设计确定选用多工位级进模，先要解决排样图的设计。根据零件形状选用合理的排样方案可以提高材料利用率，延长模具寿命，提高生产率。对于该工件，采用斜排和直排2种形式的排样方案如图2-2所示，同时为保证冲件的质量及模具寿命，冲件周边都有搭边。 图2-2 2种排样方式比较Fig.2-2 Two kinds of blank layout比较以上2种方案,显然斜排方案材料利用率要比直排方案材料利用率要大 ，第2种虽在模具布局上复杂一点，但并不影响模具强度及加工难度，并且由于是对称件，也不存在压力中心的偏移，所以选用第2种方案。确定后的排样如图2-3所示，工位安排为：拉深-冲孔-切舌-整体落料。图2-3 排样Fig.5 Process layout diagram22 条料宽度和利用率计算2.2.1 搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。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。搭边值一般由经验或查表确定，根据所送材料厚度t=2mm，查表2-10得两工件之间搭边值=2mm，侧边取=2.5mm。2.2.2 送料步距和条料宽度的确定（1）送料步距条料在模具上每次送进的距离成为送料步距，对于该模具为了条料在拉深工序后，条料收缩不影响条料的正常定位，故在拉深工序前加道切口工序，切口为以D=47.16mm为内边，宽为b=2mm的两个扇形环，故每次只冲一个零件的步距S的计算公式为： S=D+2b （2-2） 式中： D：平行于送料方向的冲裁宽度（mm）； ：冲裁之间的搭边值（mm）； b ：扇形环的径向宽度； 代入 S=D+2b=47.16+2+22=53.16mm（2）条料宽度条料宽度的确定原则，最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当条料用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的材料宽度，采用一个侧刃时，可按下列公式计算： （2-3） （2-4） （2-5） 式中： ：条料宽度的基本尺寸（mm）； ：导料板的入端导料宽度的基本尺寸（mm）； ：导料板的出端导料宽度的基本尺寸（mm）； ：条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）； ：侧搭边值，可参考教材表2-7， =0.75（mm）； ：侧刃数，取=1； ：侧刃冲切的料边宽度，见表2-10，取=2mm； ：冲切前的条料宽度与导料板间的间隙，见表2-9，取=0.5mm ； ：冲切后的条料宽度与导料板间的间隙，见表2-10，取=0.15mm；2.2.3 材料利用率 一个步距的材料利用率： （2-6） 式中：材料利用率；：冲裁件的面积（mm）；：步距（mm）；：条料宽度（mm）； 23 计算冲压力冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。根据拉深、冲裁工艺冲压力计算公式计算出各工序冲压力。2.3.1 拉深工序冲压力a.拉深力计算=3.1430=94mm （2-7） 用压边圈的一次拉深力：F=9423901=73.32kN （2-8） 式中：L：拉深件横断面积周长（mm）； t：材料厚度（mm）； ：拉深件抗拉强度（MPa）； ：拉深力计算系数；b.压边力计算由表4-45，单边压力机上拉深的单位压边力查得P=3,Q=AP=(47.5656.16-)3=2.14kN （2-9）式中： Q：压边力（MPa）； A：压边圈毛坯面积(mm)； P：单位压边力（MPa）；c.拉深工序的卸料力计算由表2-13，查得=0.05，=（F+Q）=0.05（73.32+2.14）=4.53kN （2-10） = F+Q+=73.32+2.14+4.53=79.99kN （2-11）2.3.2 冲孔工序冲压力a.冲孔冲裁力计算 （2-12） 式中： :冲孔冲裁力； :冲孔周长度（mm），=3.148+23.144=50.24mm； :材料抗剪强度，MPa，工件的材料抗剪强度=310 MPa； :材料厚度（mm）, =2mm； :系数，通常=1.3； 代入 =1.350.242310=40.493kNb.卸料力计算 （2-13）式中： ：卸料力； ：卸料系数，查表2-13得=0.05。代入 =0.0540.493=2.02kNc.推料力计算 （2-14）式中： ：推料力； ：推料系数，查表2-13得=0.05。 ：同时卡在凹模洞孔内的件数，取=3。代入 =30.0540.493=6.06kN =40.493+2.02+6.06=48.573kN （2-15）2.3.3 落料工序冲压力a.落料冲裁力计算 （2-16）式中 ：落料冲裁力； ：落料周长度（mm），=137.78mm；代入 =1.3137.782310=111.05KNb.推料力计算 （2-17）式中 ：卸料力； ：卸料系数，查表2-13得=0.05。代入 =0.05111.05=5.55kN =111.05+5.55=116.6kN （2-18）2.3.4 切舌工序冲压力a.切舌冲裁力计算 （2-19）式中 a:切口的长度（mm）； ：切口的宽度（mm）； H：斜角高度H=2=4（mm）；代入 =1.32310（4+2）=4.03kNb.推料力计算 （2-20）式中： ：卸料力； ：卸料系数，查表2-13得=0.06。代入 =0.064.03=0.24kN =4.03+0.24=4.27kN （2-21）2.3.5 切口工序冲压力a.切口冲裁力计算 （2-22） 式中： ：切口冲裁力； ：切口周长度（mm），： :材料抗剪强度，MPa，工件的材料抗剪强度=310 MPa； :材料厚度（mm）, =2mm； :系数，通常=1.3；代入 =1.3261.262310=210.57kNb.卸料力计算 （2-23）式中 ：卸料力； ：卸料系数，查表2-13得=0.05。代入 =0.05210.57=10.53kNc.推料力计算 （2-24）式中： ：推料力； ：推料系数，查表2-13得=0.05。 ：同时卡在凹模洞孔内的件数，取=3。代入 =30.05210.57=31.59kN =210.57+10.53+31.59=252.60kN （2-25）2.2.6 总冲压力根据拉深、冲裁工艺冲压力计算公式计算出各工序冲压力分别为：F=79.990kN，F=48.573 kN，F=4.270 kN，F=116.60kN，=252.60kN。计算时，考虑了各工序的卸料力和推件力。最终计算出的总冲压力为设备选型的重要依据： F =F+ F+ F+F+ （2-26）=79.990+48.573+4.270+116.60+252.60 =502.033kN。2.4 冲模压力中心的计算冲压力合力的作用点即为模具的压力中心，设计时应使模具的压力中心与压力机滑块中心重合，否则冲压时产生偏载，导致模具以及压力机滑块与导轨的磨损加快，降低模具和压力机的使用寿命。实际中由于一系列因素，不可能使压力中心与滑块中心完全重合，但压力中心的偏移不能超出所选用压力机所允许的范围。确定压力中心的另一个目的就是找到模柄中心线，模柄中心线应与压力中心线重合。考虑到侧刃冲压一个步距时也会产生冲裁力，从而会影响压力中心的位置，但由于该冲裁力比较小，可忽略不计，则根据压力中心计算公式，以导柱为圆心画出受力坐标如图2-4所示，求出压力中心位置：图2-4 压力坐标图Fig.2-4 Pressure coordinates figure （2-27） 25 压力机的选择由于毕业设计题目没给出指定的车间设备的实际情况，故采用本人实习单位的车间设备的实际情况制定，理论联系实际。根据以上计算和分析，再结合车间设备的实际情况，初选用公称压力为630KN的开式双柱可倾台压力机（型号为JB23-63）。 JB23-63具体参数如下： 型号：JB23-63 公称压力/KN：630 滑块行程/mm：120 滑块行程次数/次/分：70 最大闭合高度/mm：360 闭合高度调节量/mm：90 滑块中心线至床身距离/mm：260 立柱距离/mm：340 工作台尺寸/前后左右/mm：710480 模柄孔尺寸/直径深度/mm：5070 电机功率/KW：5.526 模具刃口尺寸计算2.6.1 凸模和凹模加工方法凸模和凹模配作加工，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基础再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验。同时还能大大简化设计模具的绘图工件。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配作加工的方法来设计制造。故采用凸模和凹模配作加工。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。2.6.2 工作零件刃口尺寸计算落料件尺寸取决于凹模尺寸，落料模先决定凹模尺寸，用减少凸模尺寸来保证冲裁间隙值。冲孔件尺寸取决于凸模尺寸，冲孔模先决定凸模尺寸，用减小凹模尺寸来保证冲裁间隙值。根据冲裁间隙标准化分类及实用间隙值，采用中等间隙，因残余应力小，能减少变形破裂现象，设凸凹模分别按IT6和IT7级加工制造。表2-1 工作零件刃口尺寸计算Tape2-1 Working parts of the blade size calculation工序分类尺寸尺寸转换计算公式及结果备注切切口R2查表2-20得冲裁双面间隙：=0.36，=0.246，冲裁件精度IT11-IT13级之间，取磨损系数=0.75，查表2-23得到和校核满足：。式中：，：冲件公称尺寸；：冲件公差；，：落料凸、凹模刃口尺寸；，：冲孔凸、凹模刃口尺寸；：最小冲裁间隙；：磨损系数，与冲件精度有关；、：凸、凹模制造公差；R23.56R25.56落料5（51.780.246）（33.810.246）R6（60.750.12）（5.910.246）R2（20.750.1）（1.930.246）冲孔（8+0.750.15）（8.11+0.246）（4+0.750.12）（4.09+0.246）653.16切舌4（4+0.750.12）（4.09+0.246）2（2+0.750.1）2.83 模具零件的设计、选用及必要的计算31 成形零件3.1.1 冲孔凹模 跟据所加工零件的形状特征，保证零件三孔的中心位于同一条基准线上，达到并符合零件的技术要求，且工艺符合程度高，简化模具结构，决定采用整体式三孔凹模。这样既保证了三孔的尺寸精度，又简化了模具结构，提高了模具强度。由表2-21，凹模孔口型式选序号1，刃口直筒h=6mm。分析工件可知该件冲裁时得采用阶梯冲裁，它是指在多凸模的冲裁中，将凸模做成不同高度，呈阶梯状布置，使各凸模冲裁力的最大值不在同一个时刻出现，从而降低冲裁力，各凸模高度的相差量H与板料厚度有关。对于薄料H=t(t3)。采用查表法，据t=2mm，b=8mm,查表2-22得：冲中心孔凹模厚度为H=25mm,故冲凸缘孔凹模的厚度=35mm，模具结构如图3-1所示：图3-1 冲孔凸模Fig.3-1 Punch die3.1.2 落料凹模结构形式 刃壁带有斜度，冲件不易滞留在刃孔内，因而减轻对刃壁的磨损，一次刃磨量较少。虽然由于刃壁与漏料孔用台肩过渡，导致凹模工作部分强度较差，但因制件形状简单，材料较薄，这种凹模结构可以使用。313 冲孔凸模冲中心孔及凸缘孔凸模均采用台阶式，用固定板固定，中间台阶与凸模固定板采用过渡配合(H7m6)。在此虽存在冲小孔凸模(冲孔直径只有4mm)，但因采用整体式弹压卸料板，卸料板能起到凸模导向及保护作用(凸模与卸料板间隙配合H7h6)，且凸模实际作用长度只有3 mm，比径向尺寸小，所以其强度能保证。材料选用W6Mo5Cr4V2模具钢，是钨钼系高速钢，碳化物细小均匀，韧性高，热塑性好。热处理工艺及参数为：淬火上限温度11181200，560580同火3次，硬度可达到6064HRC。根据所加工零件的形状特征，采用标准圆形凸模，由多工位级进模结构设计可知级进模凸模的形式与一般模具相似。但由于在多工位级进模中凸模数量较多，再加上导正销等零件的安装需要占据位置，使得凸模的安装空间受到一定限制，由此在选择安装固定方法上要特别注意，以便于装配与调整。在同一副模具中还应力求固定方法一致。最后确定选择轴台式凸模，并采用压入法将其固定在凸模固定板上。冲中心孔凸模： （3-1）冲凸缘孔凸模： 式中： ：冲中心孔凸模的长度(mm)；：冲凸缘孔凸模的长度(mm)；：凸模固定板的厚度(mm)；：弹性物质在最低工作位置的高度(mm)；：卸料板的厚度(mm)；：自由尺寸(mm)；故冲中心孔凸模和冲凸缘孔凸模的具体结构如图3-2和3-3所示：图3-2 冲中心孔凸模Fig.3-2 Blunt center of the punch holes图3-3 冲凸缘孔凸模Fig.3-3 Blunt flange hole punch die314 冲孔凸模强度计算对于圆形凸模，凸模最小直径应满足： （3-2）式中： ：凸模最小直径（mm）； ：材料厚度（mm）； ：材料抗剪强度（）； ：凸模材料的许用应力（）；易知冲孔凸模满足强度要求。315 切舌凸模分析所加工零件的形状特征，切舌凸模同样采用台阶式，用同定板同定，中间台阶与凸模同定板同样采用过渡配合(H7m6)，工作部分与卸料版间隙配合(H7h6)。切舌过程中还必须防止凸模转动，在装配过程中配止动销，材料及热处理工艺同冲孔凸模。查表2-10及表2-11得切舌凸模应满足：斜角高度H=2t=4mm,斜角度数，平均冲裁力为平刃的，其中t=2mm为料厚。最后确定选择台阶式切舌凸模，切舌凸模的长度：最后确定切舌凸模如下图3-5所示：图3-5 切舌凸模Fig.3-5 Punch die cutting tongue316切舌凸模护套考虑到切舌凸模在冲裁过程中伸出卸料板达18mm，并且其最小部位径向尺寸小于4 mm，故增加凸模护套，起凸模导向及保护作用，并作为压料装置。材料选用Crl2MoV，热处理硬度58-62HRC，最终切舌凸模护套如图3-6所示：图3-6 切舌模护套Fig.3-6 Cover of lancing die317 切舌凹模切口的尺寸计算切舌凹模除了起到切舌凹模的作用外，还同时起到顶件块的作用，其与下面的卸料螺钉及弹性元件配合组成弹顶器，切舌凹模的切口尺寸较为重要。根据切舌部分切舌前后零件体积不变原理，设切舌后舌部厚度为，则： 切舌前切舌部分的体积： （3-3） 切舌后切舌部分的体积： （3-4） 由切舌部分切舌前后零件体积不变原理可知：解得切舌后舌部厚度为，所以切舌凹模的凹模尺寸宽度基本尺寸应为：，凹模尺寸长度基本尺寸，故切舌凹模的实际尺寸由表已知。318 拉深凸、凹模尺寸计算由表3-25，有压边圈拉深单边间隙，查得：，又由表3-29圆筒形拉深件凸模和凹模制造公差，查得：，制件要求内形尺寸，故采用： （3-5） （3-6）式中： 、：凸模和凹模尺寸（mm）； ：工件最小极限尺寸（mm）； ：拉深件公差（mm）；：凸模和凹模间的间隙（mm）；、：凹模和凸模制造公差（mm）；319 拉深凸、凹模圆角半径的确定凸模圆角半径计算：因为该工件拉深部分是一次成形，故，凹模圆角半径计算： （3-7）故凹模圆角半径。 式中： D：毛坯直径（mm）；d：拉深件直径（mm）；：料厚（mm）；3110 拉深凸模根据零件拉深特点和情况，为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍在凸模上，应在凹模、凸模上设计通气孔，以使拉深后工件容易从凸模上取下，否则，工件与凸模间形成真空，增加卸件困难，造成工件底部不平，查表4-42确定圆形拉深凸模工件表面上通气孔尺寸，出气孔直径d=5mm，拉深凸模的长度：确定拉深凸模如图3-7所示：图3-7 拉深凸模Fig.3-7 Deep drawing the punch32 卸料板和垫板的确定321 卸料板整套模具采用整体式弹压卸料板，兼起卸料、压边、保护凸模和导向作用。卸料板无导向部位单边问隙取c=0.1mm，导向部位(冲两凸缘孔凸模与切舌凸模)按H7h6配合加工。此次设汁卸料板选用Crl2MoV冷作模具钢，热处理硬度5862HRC ，深冷处理以减小变形，与凸模相配合的形孔及销孔均采用慢走丝线切割加工，最后确定卸料板如图13所示： 图3-8 卸料板 Fig.3-8 Stripper plate322 垫板垫板可以起到将凸模承受的压力均布到模座上，避免凸模直接和模座接触，从而避免压强过高而压塌模面。垫板的作用是直接承受和分散凸模传递的压力，以降低模座所承受的单位压力，保护模座不被凸模断面压陷。而是否采用垫板，视模座所受的压力是否超过模座材料的许用应力而定，当压应力超过，则用垫板，反之，可以不用垫板。外形尺寸和凸模固定板一致，厚度与外形尺寸有关，取长度为315mm，宽度为125mm，由表2-40选用垫板的厚度为6mm。33 模架的选用上、下模座中间联接导向装置的总体称为模架，选用对角布置式标准模架，其受力较平衡，操作维护较为方便，凹模最大外形尺寸为315mm125mm，选用GB/T2851.1-1990中的滑动导向对角导柱标准模架。模具的闭合高度h=190-230mm，上模座GB/T2855.1为315mm125mm45mm，下模座GB/T2855.2为315mm125mm55mm，导柱GB/T2861.1的基本尺寸为25mm180mm和28mm180mm，导套GB/T2861.6的基本尺寸为25mm95mm38mm和28mm95mm38mm。3.3.1 上模座查标准GB/T2851.1-1990，上模座选用对角导柱模架一件，材料为HT200，如图3-9所示。标记：上模座31512545 GB/T2851.1-1990其主要参数（mm）： L=315 B=125 H=45 图3-9 上模座 Fig.3-9 On mould seat3.3.2 下模座 查标准GB/T2851.1-1990，下模座选用对角导柱模架一件，材料为HT200，如图3-10所示。 标记：上模座31512555 GB/T2851.1-1990 其主要参数（mm）： L=315 B=125 H=55 图3-10 下模座 Fig.3-10 Next mould seat 该模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合，配合精度为H7/h6。导柱与导套相对滑动，要求配合表面有足够的强度，又要有足够的韧性。材料为20钢，表面经渗碳淬火处理，表面硬度为58-62HRC。3.3.3 导柱 查标准GB/T2861.1-1990，导柱选用A型导柱两条。 标记：导柱A25h6200 GB/T2861.1-1990和导柱A28h6200 GB/T2861.1-1990 其基本参数（mm）: 3.3.4 导套查标准GB/T2861.6-1990，导套选用A型导套两件。标记：导套A25H79038 GB/T2861.6-1990和导套A28H79042 GB/T2861.6-1990其基本参数（mm）： 34 压力机的校核341 闭合高度的校核前面所选压力机的最大闭合高度为360mm，闭合高度的调节量为90mm，所以最小闭合高度为：根据模具结构，本次设计模具的闭合高度为： 而模具的闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系式确定： （3-8）所以模具在安装时需加上厚度为80mm的垫板才能满足的要求。342 工作台面尺寸的校核所选压力机的工作台尺寸为： 左右：710mm 前后：480mm而模具的外形尺寸为： 左右：454mm 前后：264mm根据工作台尺寸一般应大于模具底座5070mm，故工作台面尺寸满足。35 其他标准零件的选用351 模柄查标准J/TB7646.1-1994,模柄选用压入式模柄，材料为Q235的B型压入式模柄一件，如图3-11所示。标记：模柄B50105 J/TB7646.1-1994其具体参数为（mm）： 图3-11 模柄Fig.3-11 Mould handle352 卸料零件弹性卸料板常用于较薄较软的板材，卸料力需求不大的场合，它具有压料作用，所以采用整体式弹压卸料板，该弹性卸料板不但能承担模具的卸料工作，而且还可以对放置在模具内的条料起压平和压住的作用，保证平整和防止位置移动，此外还兼起防止冲裁时材料的变形等作用。同时由于与凸模的良好配合，加上冲切时凸模伸出长度小，对凸模有较好的保护作用。（1） 弹性元件由于制件材料较薄，较软，工件厚度为2mm，卸料力不大为保证冲裁件表面的平整采用弹性卸料板卸料。根据卸料力的大小和卸料板宽度B200，取卸料板厚度为18mm，根据模座周界大小取卸料橡胶尺寸为300mm110mm48mm。此级进模中的弹性元件采用的是聚氨酯橡胶块。橡胶块的压缩量一般不能超过橡胶自由高度的30%，否则橡胶会过早地失去弹性。橡胶块的可压缩量为 压缩卸料板的工作行程为 ，所以选橡胶块满足使用要求。（2） 卸料螺钉查标准JB/T 7650.6-1994，选取卸料螺钉四件，选用M1070的圆柱头内六角卸料螺钉，见图。标记：圆柱头内六角卸料螺钉M1070 JB/T 7650.6353 定位零件 （1）导料板 导料板一般设在条料两侧，此时用于弹压卸料板结构中，查得表4-22可知，侧料板高度取H=4.2mm，具体结构如图3-12所示。图3-12 导料板Fig.3-12 Guide stripper plate（2）导料销导料销一般设2个，位于条料的两侧，导料销结构形式参照圆柱头挡料销。 查标准JB/T 7649.10-1994，选取直径为d=8mm的A型固定挡料销作为导料销，这种零件结构简单，使用方便，对模具强度削弱小，如图3-13所示。标记：固定挡料销 A8 JB/T 7649.10其具体参数为（mm）: 图3-13 导料销 Fig.3-13 Guide material pin （3） 上、下模座销钉的选取由凹模固定板315125选用的圆柱销钉，根据模具的实际情况，上模座选两颗1060的圆柱销钉定位，下模座选用两颗1070的圆柱销钉定位。参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置。 标记：销 GB/T 119.22000 销 GB/T 119.22000（4） 上、下模座螺钉的选取由凹模周界315125选用M10的内六角圆柱头螺钉，参照模具各零件的具体情况，上、下模座均选用六颗M1060的内六角圆柱头螺钉固定。标记：螺钉 M1060 GB/T 70.12000（5） 侧刃和侧刃挡块的选取由前面的计算可知步距，所以侧刃步距，查JB/T 7648.1-1994选用型侧刃，取侧刃宽度、侧刃高度应与冲凸缘孔的冲孔凸模高度一致。标记：侧刃53.16671 JB/T 7648.1查标准JB/T 7648.2-1994选用长度、厚度、的A型侧刃挡块。标记：A型挡块166 JB/T 7648.2（6）始用挡料销的选取 查标准JB/T 7649.1-1994选用始用挡料销的基本尺寸：长度、厚度，标记：使用挡料装置404 JB/T 7649.1。（7）导正销的选取导正销主要用于级进模中，以保证冲压件内孔与外形相对位置的精度。它用于最后一道落料工序中，冲裁时它先插进已冲好或拉深好的孔中，使孔与外形的相对位置对准，然后进行落料，查标准JB/T 7647.4-1994选用直径、高度的D型导正销，标记：D型导正销 2620 JB/T 7647.4，如图3-14所示。 图3-14 导正销 Fig.3-14 Guide are pin354 顶件装置由该级进模装配图可知，顶件装置由顶杆、弹簧、顶件块组成。（1）顶杆该顶杆选用的形式采用卸料螺钉的形式，查标准JB/T 7650.6-1994，选取卸料螺钉两件，选用M855的圆柱头内六角卸料螺钉。标记：圆柱头内六角卸料螺钉M855 JB/T 7650.6（2） 弹簧弹簧的作用是通过顶件块把落在凹模内的工件顶出凹模，经分析可知，该顶件力包括条料、顶件块和顶杆的重量，它们三个零件的密度，由于顶件块的特殊形状，把顶杆的体积约合在顶件块上一起进行计算，故拉深工序的顶件块的体积约为： （3-9）切舌工序的顶件块的体积约为： （3-10）在模具内条料的体积约为： （3-11）所以总体积： （3-12）由于顶杆为约合计算故最终取。总质量： （3-13）总重量： （3-14）式中：拉深工序的顶件块的体积（）；：切舌工序的顶件块的体积（）；：模具内条料的体积（）；：总体积（）；：拉深，切舌工序的顶件块的半径（）；：拉深，切舌工序的顶件块的高度（）；：条料在模具中的长度（）；：条料宽度的基本尺寸（）；： 条料的厚度（）；：条料、顶件块和顶杆的总质量（）；：条料、顶件块和顶杆的总重量（）；假设考虑了模具结构，粗选定弹簧个数n=2，则每个弹簧的预压力为： （3-15）粗选弹簧规格：按2估算弹簧的极限工作压力 （3