钢网调节机构零件的冲压模设计

共53页 编号： 题 目：钢网调节机构零件的冲压模设计 学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 摘 要本次课题是针对钢网调节机构零件的模具图形设计及它的加工制造过程。思路是根据零件图，分析零件工艺从而确定其最佳方案；按照该方案来设计模具和模具的加工工艺；设计完成后通过UG软件来分析各个零件的结构是否符合工艺要求来矫正零件结构。通过对零件的认识可知，该零件所用的材料是08F，生产批量为中批量生产，再经过方案比较，故选择级进模作为该副模具工艺生产方案即易于加工又便于经济；经过计算分析完成该模具的主要设计计算；选出符合该模具的定位方式、卸料出件方式导向方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料即确定每个零部件的加工方案；仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具、一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。其设计思路是根据多个模具加工事例生产事例总结出来。设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是从零件的材料选择。关键词： 手柄；落料；冲孔；级进模 AbstractThis topic is for steel nets adjusting mechanism parts of the mould graphic design and its processing manufacturing process: the idea is according to the drawing, and analyze the process to determine the best plan scheme; According to the plan to design the processing technology of the mould and die; The design is completed through the UG software to analyze the various parts of the structure is in accordance with the requirement of process to correct parts structure.Through the understanding of the spare parts, it is known that the parts used materials is 08 F, the production batch to batch of production, and then after alternatives, the choice is progressive die as the vice die technology production plan that is easy to processing and convenient for economy; Through calculation and analysis of the die design to complete the main computing; Select the mould with localization way, unloaded a way orientation method; The design of the mould work part of convex, namely the concave die design, select material that is to make sure that each of the die parts processing project; Only then according to the principle of mold assembly, complete the die assembly assembly mould to stamping through the test can be found at the mould design and manufacture of shortage, and find out why give correct, and to mould adjusted and repair.Among them is the design of die structure the design of the main content, its contents contain mould, a series of important mould parts design processing method and processing note points. This is more conducive to a line of processors operation, make it easy to understand processing is convenient.The design idea is based on multiple mould processing case production examples concluded. Design content from parts of the analysis of the technology of start, according to the requirement of process to determine the scope of the design ideas. From the start of the parts material selection.Key words: the handle; the blanking; punching; progressive die47目 录引言11 工艺方案的确定22 UG的介绍32.1 UG NX的技术与结构32.2 UG的主要功能32.2.1工业设计和风格造型32.2.2产品设计32.2.3仿真、确认和优化42.2.4NC加工42.2.5模具设计43 制件的工艺分析63.1 制件的总体工艺分析63.2 冲裁件的表面精度和表面粗糙度74 主要工艺参数的计算84.1 冲裁排样方式84.2 排样的设计与计算84. 3 确定搭边与搭肩值84.3.1计算条料宽度及确定步距84.3.2计算送料步距与条料宽度84.3.3计算材料的利用率94.4 冲压力的计算并初步的选取压力机的吨位94.4.1冲裁力的计算94.4.2卸料力、推件力、顶件力的计算104.4.3压力机公称压力的确定114.4.4压力中心的确定及相关的计算114.5 工作部分尺寸的计算规则125 常用刃口尺寸的计算方法135.1 分开加工法135.1 配合加工法135.2 计算落料凸凹模尺寸的计算并确定其公差135.2.1落料135.2.2冲孔145.3 孔心距的计算146 模具总体设计166.1模具类型的选择166.2 定位方式的选择166.3 导向方式的选择167 模具主要零部件的设计177.1 工作零件的结构设计177.1.1凹模外形的设计177.1.2冲孔凸模的设计和落料凸模的设计197.2 承压能力校核197.2.1凸模承压能力按下式校核197.2.2失稳弯曲应力的校核207.3 定位零件的设计217.4 导向装置的设计237.4.1打料装置的设计247.5 连接装置的设计257.6 模柄的设计267.7 固定板的设计277.8 垫板的设计297.9 螺钉销钉的设计307.10 卸料板的设计317.11 模架及组成零件的确定327.11.1模架的选用337.11.2模座的确定338 模具的工作原理349 模具的装配359.1 冲模装配的技术要求359.1.1通读图样了解级进模的机构特点359.1.2查对各零件的装配工序并检验合格369.1.3确定装配方法及装配顺序369.2 组件的装配3610 主要零件加工工艺3710.1 模具材料3710.2模具的加工工艺3710.3 冲孔凸模的加工3710.3 加工凸模固定板3910.4 凹模的加工4011 结果静力学和优化分析4211.1 结果优化设计的内容4211.2 结构优化设计的一般流程4211.3 凹模的优化设计43结论45谢 词46参考文献47引言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。在我国.1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置.目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的40%以上,处于主导地位。冲压加工在国民经济的加工工业中占有重要的地位，广泛应用于汽车、军工、家电、电机、仪表等工业领域冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压他是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。这里我们以钢网调节机构为例简述冲压模具的具体功用及设计和加工过程1 工艺方案的确定该产品属于冲裁件，需要进行落料、冲孔等两道工序。根据不同的工序组合不同，可得到以下三种方案：方案一：依次进行冲孔、落料的独立操作方案二：先冲孔后落料组成单工序连续模方案三：冲孔和落料复合组成复合模方案四：用两工为级进模一次冲孔和落料完成二道工序 方案一中，形位精度相对较低，但是模具结构简单，制造周期短，生产成本不高，对精度要求不太高，中小批量生产比较合适，对于模具的磨损修复也比较容易。方案二中，由于是单工序模，模具结构简单，生产成本低，但是生产效率低，产品的行位精度不高，生产不太安全。方案三中，落料、冲孔组成复合模，形位精度较高，但是模具结构复杂，制造周期较长，生产成本较高，落料、冲孔中凸凹模的磨损速度不一样，修模比较困难，适合大批量生产，生产比较安全。方案四：由于冲裁形状简单，只有两个工位，模具结构比第三种方案简单，制造周期在四种方案中最短，制造成本在四种方案中最低，且生产率高。虽然冲裁件质量没有第四种方案高，但因冲裁件本身精度不高，完全可以满足使用要求。必要时，可采用自动送料冲裁。根据现有的条件和技术水平，产量及经济方面考虑，经综合分析论证，采用方案四。该方案冲裁件质量高，但模具结构复杂，制造成本高，周期长，且生产效率低，不宜采用自动送料冲裁。经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不复杂，且不大，但工件产量较大，根据材料厚度低、强度不高、塑性、韧性好的特点，卸料力较大，为保证生产率，采用弹性卸料、弹性挡料销、弹性导料销、使用带料和漏料方式的冲裁模结构形式为佳。该设计主要是通过UG软件来结构设计、二维制图、运动仿真、结构分析等操作。下面是该软件的基本介绍。2 UG的介绍2.1 UG NX的技术与结构UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。 NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新， NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。一个如UG NX这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG具有三个设计层次，即结构设计(architecturaldesign)、子系统设计(subsystemdesign)和组件设计(componentdesign)。 至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。2.2 UG的主要功能2.2.1工业设计和风格造型NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 2.2.2产品设计NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 2.2.3仿真、确认和优化NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。 2.2.4NC加工UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。 UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铣削加工、24轴的车削加工和电火花线切割。 2.2.5模具设计UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。 模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。 自动分模的过程 ：1.分析产品，定位坐标，使Z轴方向和脱模方向一致。 2.塑模部件验证，设置颜色面。 3.补靠破孔 4.拉出分型面 5.抽取颜色面，将其与分型面和补孔的片体缝合，使之成为一个片体。 6.做箱体包裹整个产品，用5缝好的片体分割。 7.分出上下模具后，看是那个与产品重合，重合的那边用产品求差就可以了。 手动分模的步骤就大概就这样，手动分模具有很大的优势，是利用MOLDWIZARD分模所达不到的，在现场自动分模基本上是行不通。但是里面的命令是比较的好用的，我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。3 制件的工艺分析3.1 制件的总体工艺分析设计要求：1.确定合理的冲裁工艺及方案；2.有关计算及模具设计；3.模具制造工艺编制与装配。 冲压工艺对材料的基本要求主要是：（1） 对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。（2） 对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好综上所述，选择08F钢作为冲压件的材料。结构形状工件结构相对简单，有一个 的简单的外形和3个 孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为5mm 08F号钢在冲压用钢板中得到了广泛的应用，尤其在钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。 圆钢用作心部强度要求 不高的渗碳或氰化零件等领域，有很多零件都需要不08F冲压成形。如图1所示钢网调节机构零件，材料为08F，厚度0.8mm，制作精度为IT12，大批量生产。此工件属于08F钢冲裁件，08F号钢不同于一般的钢材，其特性为强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接，因此在冲裁成型与模具设计时，要采取一定的工艺措施。可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差。给出公差数值必须兼顾以下原则。1如果冲压零件图上没有标注公差，只有公称尺寸，则应该给以标注公差。a非圆形类按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT12IT14级处理，冲压模具则可按IT级制造b对于圆形件，按IT10处理，冲模按IT6IT7级制作模具2.按“入体”原则把他们逐个改为单向公差（目的是方便于以后的刃口尺寸计算）a落料件属于外形部分，上偏差为零，下偏差为负（相当为基轴制标注，只小不大）；属于内形部分上偏差为正，下偏差为零（相当为基孔制标注，只大不小）b冲孔件属于内形部分的上偏差为正，下偏差为零（相当为基孔制标注，只大不小）属于外形部分的上偏差为零，下偏差为负（相当为基轴制标注，只小不大）3.2 冲裁件的表面精度和表面粗糙度冲裁件上的未注公差等级定为IT14级，查表确定工件尺寸如图1：图3-1工件图4 主要工艺参数的计算4.1 冲裁排样方式如果是使用带料或条料进行生产，那么，就必须进行排样。如果是使用边角料或废角料进行生产，那么，就不必进行排样，就得采取弹性卸料4.2 排样的设计与计算根据零件图所示工件采用有废料排样，且为直排形式，虽然材料利用率低于少废料排样和无废料排样，但工件的精度高且易于保证工件外形的圆角。另一方面直排样易于级进模设计。4. 3 确定搭边与搭肩值4.3.1计算条料宽度及确定步距 查表（冲压模具设计及实例精解宛强编著）2-1确定两工件间按矩形取搭边值b=1.8,侧边搭边值=2.调整为整数后，即全部为2mm。进料步距为16mm。图4-1 排样图4.3.2计算送料步距与条料宽度送料步距等于两零件间的搭边值加上零件的宽度：L=a2+14=16mm（4-1）无侧压装置的模具，条料送进时可能在导尺（导料板）之间摆动，从而会使某一侧的搭边减少。因此，计算条料宽度时应补偿测压边的减小量。条料宽度相应的公式计算B=D+2(a1+)+c（4-2）查表2-2（冲压模具设计及实例精解宛强编著） =0.4式中，B为条料宽度；D单排时为工件展开的宽度；a为侧边搭边值；为条料公差值；c为条料与导料板之间的间隙，一般薄料时取0.1-0.3mm（薄料2mm）。B=mm （4-3）B1=B+c=53.2mm（4-4）B1为导板之间距离尺寸步距S=14+a=16mm（4-5）画出排样图，如上图所示，采用正面送进方式4.3.3计算材料的利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标，也是购买原材料多少的依据。如下图所示，并可用公式表示。材料利用率的计算公式541.872/（）=65 （4-6）式中为材料利用率A为产品展开毛胚外形所包容的面积（包括将要冲掉的孔或其他形状的废料在内）；B为条料宽度，（BS）术语称使用面积；S为冲裁布距越大，废料所占面积越小，利用率越大。因此一般将作为衡量毛坯排样方案优、劣的指标4.4 冲压力的计算并初步的选取压力机的吨位4.4.1冲裁力的计算由于在生产零件时采用固定卸料装置和上出料方式的冲裁模:落料外形周长L1为：L1=147.14mm，冲孔外形周长L2为：L2=64mm总外形周长：L=L1+L2=211mm由于采用大间隙冲裁并且由上述计算可知，卸料力和推件力很小，可忽略不计 （4-7）L为冲裁件周长mm；t为材料厚度，mm；为材料剪切强度，MPa；K为系数，考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3；为材料抗拉强度，MPa4.4.2卸料力、推件力、顶件力的计算卸料力是将废料及工件冲凸模上挂下来的力。而推荐力是将梗塞在凹模的料顺冲裁方向所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内定出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所用在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素很多，主要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算：08F力学性能文献（冲压工艺与模具设计-郑展表7-4）力学性能： 抗拉强度 b （MPa）：295（30） 屈服强度 s （MPa）：175（18） 伸长率 5 （%）：35 断面收缩率 （%）：60 硬度 ：未热处理，131HB 抗剪切强度：（216304）MPAA落料时用平口模具的落料时，冲裁力按下面公式进行计算落料力计算 （4-8）卸料力计算推件力计算：总压力计算式中F为冲裁力，N；L为冲裁件周长mm；t为材料厚度，mm；为材料剪切强度，MPa；K为系数，考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3；为材料抗拉强度，MPaB冲孔工序落料力计算 （4-9）卸料力 （4-10）为卸料力，K为卸料力系数（冲压模具设计及实例精解宛强编著）见表2-7，F为冲裁力顶件力 =0.0615.1=0.9KN （4-11）推件力： （4-12）F顶为顶件力，K顶为顶件力系数见表2-7，F为冲裁力4.4.3压力机公称压力的确定由于该制件是一小型制件，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机。它具有工作台面三面敞开，操作方面，成本低廉的有点。由于冲裁的压力行程的特点是在开始阶段即需要很大的压力，而在拉深阶段所需的里反而要小得多。因此若按总的压力来选取压力机，很可能出现虽然总的压力满足要求，但是在开始阶段冲裁时已经超载。因此精确确定压力机压力应该根据压力机说明书中给出的永许工作负载曲线，并校核功率。在这里总压力为66.7KN,同时考虑不锈钢拉深的特点，根据（冲压工艺与模具设计 郑展）表1-4提供的压力机公称压力序列中选取100KN的压力机，型号为J23-10，滑块行程45mm，每分钟行程次数为145，最大封闭高度180mm，封闭高度调节量35mm，模柄孔尺寸30*50，工作台垫板厚度尺寸35mm，滑块地面尺寸170*150，工作台尺寸270*2404.4.4压力中心的确定及相关的计算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，应是模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受偏心载荷，导致滑块的华贵和模具的导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。而本模具所冲裁的制件形状较对称，分析工件外形尺寸易知其压力中心在落料凹模的中心线的附近其具体计算如下：压力中心计算如下图：图4-2L1x=L2(s-x) （4-13）X=4.85mm,取x=5mm4.5 工作部分尺寸的计算规则a计算刃口尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定，所以设计落料模时以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时以凸模为基准，间隙取在凹模上b设计落料模时，考虑到冲裁中凸凹模的磨损，凸模基本尺寸则应取落料件尺寸公差范围的接近最小的尺寸c设计冲孔模时，同样考虑到冲裁中凸凹模的磨损，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的接近最大的尺寸5 常用刃口尺寸的计算方法5.1 分开加工法它是指凸模和凹模分别按图纸分开加工至尺寸。要分别标注凹模和凸模刃口的公称尺寸和制造公差（凸模、凹模）它适用于圆形或简单形状的大中型制件。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件：。如果不成立就更改为：取=0.4（）和=行修改调试。制造的模具间隙必须在变动5.1 配合加工法凸凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工好凸模或凹模中的一件作为基准件（一般落料时以凹模为基准件，冲孔时以凸模为基准件），然后根据基准件的实际尺寸按间隙要求配作另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙有配做保证，工艺比较简单，不需要公式来进行校核，并且还可以放大基准件的制造公差（一般可取冲裁件公差的1/4），使制造容易，因此是目前一般工厂常常采用的方法。用配合加工法制造模具厂用于复杂及薄料的冲裁件，图样上只需标注基准件的此次及其公差，配作件仅注基本尺寸，并注明与基准件配作及应保证的间隙值5.2 计算落料凸凹模尺寸的计算并确定其公差5.2.1落料根据落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模公称尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值由于工件刃口有圆弧及非圆弧故需要用分别加工法和配合加工法分别加工圆弧和非圆弧加工圆弧经查参考文献表3-2有；表3-16有=0.012、=0.012则有又因为成立故用分别加工法=0.4（）=0.012， （5-1）=0.018 （5-2）则有落料凸凹模刃口尺寸如下：27.81（5-3）=27.78（5-4）加工非圆弧凹模尺寸（5-5）A1=A2=凸模尺寸按凹模尺寸配合，其双面间隙为A1=,A2=5.2.2冲孔冲孔时先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内仍可使用，而凹模刃口的基本尺寸按凸模刃口的基本尺寸加上一个最小合理间隙值来确定。中间孔用分别加工法凸模尺寸为 （5-6）凹模尺寸为 （5-7）右边孔加工圆弧用分别加工，非圆弧用配合加工非圆弧加工凸模尺寸：对应凹模尺寸：同理有：圆弧加工=5.3 孔心距的计算在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距（包括其他的中心距）该工件孔距为，按下式确定： （5-8）制件公差（上下公差之和）mm制件孔距最小极限尺寸mm落料凹模公称尺寸mm落料凸模公称尺寸mm冲孔凸模公称尺寸mm冲孔凹模公称尺寸mmX系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，可按下列关系取值：当制件公差为IT10以上，取x=1;当制件公差为IT11IT13，取x=0.75当制件公差为IT14，取x=0.56 模具总体设计6.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用落料、冲孔级进模冲压，使得模具结构简单，减少了加工成本。6.2 定位方式的选择在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。6.3 导向方式的选择为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装调整，该模具采用中间导柱的导向方式。利用导柱导套以及卸料版导向。7 模具主要零部件的设计7.1 工作零件的结构设计冲裁属于分离工序，冲裁模凸凹模带有锋利刃口，凸凹模之间的间隙较小，其加工工具有如下特点：1.凸凹模材料为工具钢或合金钢，热处理后的硬度为5862HRC，凹模比凸模稍硬一点2.凸凹模精度主要根据冲裁件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面粗糙度在Ra=1.60.4um3.凸凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直，安装固定部分要符合配合要求4.凸凹模装配后应保证周边留有均匀的最小合理冲裁间隙7.1.1凹模外形的设计凹模一般不进行强度计算，而是根据经验选用标准尺寸，也可按下列经验公式计算后在选用标准。冲裁属于分离工序，冲裁模凸凹模带有锋利刃口，凸凹模之间的间隙较小，其加工工具有如下特点：1.凸凹模材料为工具钢或合金钢，热处理后的硬度为5862HRC，凹模比凸模稍硬一点2.凸凹模精度主要根据冲裁件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面粗糙度在Ra=1.60.4um3.凸凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直，安装固定部分要符合配合要求4.凸凹模装配后应保证周边留有均匀的最小合理冲裁间隙冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式方法众多，受力情况有比较复杂，目前还不能用理论方法精确的把凹模外轮廓尺寸算出来。在实际生产中，通常根据冲件的料厚度和冲件的轮廓尺寸，把凹模孔口刃壁至外形边的距离，按经验公式来确定。凹模的厚度：H=Kb(但必须=15mm，如果按公式算出的结果小于15，就按15定)。式中b为冲裁件最大的外形尺寸，mm，K为系数。K（参考文献冲压模具设计及实例精解-宛强表2-3）取0.4、b=48得：凹模的壁厚：C=（1.52）H（但算出的结果必须）=3040mm，级进模由于多数会冲薄料，可以=2540mm）:C=(2432)mm （7-1）在这里取C=30mmH=Kb =0.4 *48=19.2mm （7-2）一般不小于8mmC=（1.52）H=（28.838.4）mm （7-3）B=b+（34）H=48+（34）19.2=（106125）mm （7-4）L=l+2c=16+23+4+2*（28.838.4）=（71.6+2990.8+29）=（72+2991+29）=111120mm（7-5）K的数值见表2-19（冲压工艺与模具设计-郑展）0.3-0.4取0.4示意图如下：图7-1凹模外形图查GB2872.1，将凹模外形尺寸确定为140*125*18凹模的二维图如下图所示：图7-2 凹模图7.1.2冲孔凸模的设计和落料凸模的设计落料模、级进模、复合模的结构形状以标准化，凸模长度应按标准结构选取。如采用非标准结构，应进行计算。图7-3 凸模固定方式如图所示：L=h1+h2+h3+h=18+16+6+（1520）+(0.51)=(55.561)mm （7-6）L取60mm式中 h1-凸模固定板厚度 H2-固定卸料版厚度 H3-导料板厚度 H-附加长度。它包括凸模的修磨量、凸模进入凸模洞口深度（0.5-1mm）、凸模固定板与卸料版之间的安全距离等，一般取15-20mm。凸模的强度刚度的校核在一般情况下，凸模强度与刚度是足够的，没有必要进行校核。但是，在凸模细长，或凸模的断面尺寸很小而制件材料较厚的情况下，则应进行承压能力和抗纵向弯曲能力的校核。凸模所选用材料：T10A 抗剪强度 =588931MPa抗拉强度 7.2 承压能力校核7.2.1凸模承压能力按下式校核在这副模具中校核中间孔的承压能力经计算得11.7KN、A= （7-7）式中 凸模最小截面的压应力凸模纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推荐力A凸模工作部分断面面积凸模材料需许用抗压强度凸模材料许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，选用时一般可参考下列数值；对于T10A/Cr12MoV/CrWMn等工具钢，HRC5862，可取=（1.01.6）x103MPa由式（2-42）可得：=（11.77.3）mm （7-8） （7-9）对于圆凸模，采用大间隙冲裁时，推件力可不考虑式中 d凸模工作部分直径T材料厚度材料抗拉强度凸模材料的许用抗压强度由上式可知该凸模符合承压条件7.2.2失稳弯曲应力的校核凸模不发生失稳弯曲的最大永许长度：有导向的一般性状的凸模 （7-10）有导向的圆凸模 （7-10）无导向的圆凸模 （7-11）无导向的一般形状凸模 （7-12）式中 I凸模最小截面的惯性矩（mm4）凸模所受的总压力（N）D凸模直径（mm）综上所述：有导向的圆凸模Lmax=22.5mm,又由上述算得L=(55.161)mm故该凸模不失稳经查标准GB2863.1-1981直径为d=5.9、高度L=60、材料为T10A、h为II型的A型凸模圆凸模AII5.9*60如下图所示：图7-4 凸模7.3 定位零件的设计图7-5 板料定位装置在本模具中采用的是条料，所以选用导料板和挡料销来实现对冲裁条料的定位，导料板一般有两个，并位于条料的同一侧。从左向右送料时，导料板装在右侧，从前先后送料时导料板装在左侧。导料板在模具中直接安装在凹模板上。在装配图中很容易看到挡料销同样起着定位作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料的送进距离。在本模具中试用固定挡料销，其结构简单、制造容易，在中销模具中广泛的应用做定矩；但其存在着缺点，销孔距离刃壁较近，消弱了凹模的强度。所以在本模具中选用构型挡料销。这种挡料销销孔距离凹模刃壁较远不会消弱凹模的强度但为了防止勾头在试用的过程中发生转动，需考虑防转。7-6 挡料销经查表2-18（冲压工艺与模具设计-郑展），凹模洞口高度h=8mm,挡料销采用国际GB2866.11-1981，挡料销A15*8*6（AD*d*h）则挡料销孔到落料凹模中心距离为：S1=(16-13.7/2+8)=17.15mm经查标准库GB2865.5-81导料板图如下所示125*45*8图7-7 导料板7.4 导向装置的设计导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动，对于生产批量较大，零件的要求较高，寿命时间长的模具，一般都需要采用导向装置，本模具中应用导柱导套装置来完成导向定位。图7-9 导向装置有国标GB/T2861.1查得其中导套为B型导套(d*H*L)25*85*33、28*85*33由国标GB/T2861.6差的其中导柱为：25*130、28*1307.4.1打料装置的设计在本模具中采用卸料板进行卸料，当凸模进行一个来回的运动时，如果凸模上带有板料，可根据凸模与卸料板之间的相对运动使得板料脱离，打料装置如下图所示：图7-10 打料装置7.5 连接装置的设计连接装置组装图如下图所示：图7-11 连接装置7.6 模柄的设计本模具属于中小型模具，采用模柄将上模固定在压力机的滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对他的基本要求是：一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二要与上模正确而可靠的链接。在本模具中选用旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接并加螺丝防止转动这种模柄可较好的保证轴线与上模座轴线垂直，使用与各种中小型模具。根据之前所确定的冲裁力的大小可确定压力机，旋入式模柄用于中小型模具，又应为这里的压力机的力小故用旋入式模柄（通过螺纹与上模座连接，垂直度叫其他模柄更适合中小模具），从而可得出模柄孔的尺寸根据（冲压工艺与模具设计-郑展表1-4）可得30*50模柄材料通常采用Q235或Q275钢，在此选用Q235钢，其支撑面应垂直于模柄的垂线。根据（新编使用冲压模具设计手册）模柄孔的尺寸可知道采用A型模柄：表7-1模柄的参数dd1LL1L2Sd2d3d4bc基本尺寸极限偏差50+-0.05M30*2.0916854127.515M84.52图7-12 图7-13模柄7.7 固定板的设计图7-14 凸模固定方式凸模固定板：作用：将凸模安装在上、下模板的正确位置上1.主要用于小型凸模或凸模的固定2.固定板与凸模一般呈H7/m6的过渡配合，压装后凸模尾部与固定板一起磨平外形与凹模外形基本上一致，通常为圆形、矩形，厚度取凹模厚度的60-80%常用45号钢做成圆凸模以标准化，参见冷冲模国家标准GB2863.1-3.在这里建议圆凸模采用下图结构尺寸如下图所示：图7-15 凸模表面粗糙度为0.8非标准凸模及其固定形式。当凸模之间相距很近时，圆形凸模可采用铆接结构，冲小孔的凸模，常用带护套的结构形式。易损坏的小凸模，快换形式。非圆形凸模，在尺寸较大时可用螺钉、销钉或螺钉与定位槽直接固定导模座上，而不用固定板。如果凸模工作部分为非圆形，固定部分采用圆形的台肩结构，必须加止动装置。由工件图非圆形工件可知道这里只能凸模直接固定在到固定板上凸模固定的方法1.凸模与模柄做成一体的凸模，用于制件数量较少的简单无导相冲模。2.用螺钉、销将凸模固定在上模座上，一般用于中、大型的制件。3.固定在凸模固定板中的凸模固定方法，分别用于落料模、冲孔模、级进模和复合模。A型台阶固定一般用于圆凸模B为大多数非圆凸模固定方法在这副模具中这两种方法都用到了分别为：落料为B型，冲孔为A型经查国标GB/T2858.2-81凸模固定板图如下：长*宽*高=140*125*18图7-16 凸模固定板7.8 垫板的设计作用：承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在模版上压出凹坑当凸模尾部单位压力超过模座的许用压力时，就需在凸模支撑端面上加一淬硬磨平的垫板垫板的外形尺寸与凹模固定板相同，厚度取310较为合适材料为45号