毕业设计（论文）-夹片冲压工艺及模具设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 第 VI 页 夹片冲压工艺及模具设计 摘 要阐述了冲孔、落料复合模、压弯模具的结构设计及工作原理。通过工艺分析，在冲压材料厚度较薄的小型弯曲件时，采用冲孔、落料、弯曲复合模比采用连续或级进模简单。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：冲压，冲孔，落料，弯曲Clamping Sheet Stamping Process and Die DesignAuthor:Zhang YadongTutor:Qu ShaomingAbstract Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle. Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterior mold using derivative-scale structures form. Waste from the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Key words: Stamping, Punching, Blanking, Bending目 录1 绪 论11.1 冷冲压与模具设计简介11.2 我国冲压模具水平状况12 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定32.1冲裁件的结构工艺性32.2冲裁方案的确定43 排样图的设计及材料利用率的计算53.1排样的设计54 冲裁工艺力的计算74.1冲裁力的计算74.1.1冲压力的行程曲线74.1.2冲裁力的计算公式84.2卸料力、推件力等其他力的计算84.3冲压压力中心95 冲压设备的选择125.1冲压设备类型的选择125.2确定设备的规格126 冲裁模工作部分设计计算156.1冲裁间隙156.1.1对冲裁件质量的影响156.2合理间隙的选用167 冲压模具总体设计187.1模具类型的选择187.2确定送料方式187.3定位方式的选择187.4卸料、出件方式的选择187.5导向方式的选择188 主要零部件设计208.1 落料凹模设计208.1.1落料凹模刃口形式208.1.1落料凹模外形和尺寸的确定208.2凸、凹模设计208.2.1模具的结构形式和固定方法218.2.2凸凹模长度的确定218.2.3凸凹模结构设计228.3冲孔凸模228.3.1冲孔凸模的固定形式228.3.2冲孔凸模长度的确定228.3.3凸模强度校核238.3.4 冲孔凸模的结构248.4 卸料弹簧的选择248.5 打杆的选择259 标准件的选择279.1模架及模柄的选择279.2凸模固定板及垫板的选择279.3 导尺的选择289.4模具闭合高度的校核289.5卸料螺钉289.6推杆的选择299.7螺钉及销钉的选择2910 落料冲孔复合模的及绘制3011 弯曲模具分析及设计3011.1 弯曲工艺方案的确立3111.2 模具总体结构的确定3111.2.1模具类型的选择3111.2.2定位方式的选择3111.2.3卸料和出件方式的选择3111.2.4送料方式的确定3211.3 有关工艺与设计计算3211.3.1弯曲中性层位置的确定3211.3.2影响最小相对弯曲半径的因素3211.3.3求中性层长度3311.3.4按中性层尺寸求中心角3311.3.5最小弯曲半径3411.3.6回弹量的确定3411.3.7弯曲凸模和凹模间隙3411.4弯曲总工艺力的确定3511.4.1弯曲力的计算3511.4.2校正弯曲时的弯曲力计算3511.4.3顶件力的计算3611.4.4压料力的计算3611.4.5弯曲的工艺总力3611.4.6压力机的选择3611.5模具主要零部件设计3711.5.1弯曲模凸、凹模工作尺寸计算3811.5.2 凹模外形尺寸的确定3811.5.3模座的标准化3911.5.4弯曲凸模的设计3911.6压力机的校核与选定4411.6.1冲压设备的校核4411.6.2模柄的选用4511.7 压力机的选择4512 弯曲模具的装配46结 论48致谢49参考文献50 全套图纸加扣 3012250582 第 53 页 1 绪 论1.1 冷冲压与模具设计简介我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.2 我国冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发区域。2 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1冲裁件的结构工艺性冲裁材料为H62软黄铜。板厚：d=1mm 图2.1夹片零件图特性及适用范围为：有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种。力学性能为：抗剪强度 t=235MPa抗拉强度 b=294MPa屈服强度 s=98MPa伸长率 10(%)=40冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。2.2冲裁方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可完成一个冲裁件。该工件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，再落料，最后弯曲。采用单工序模生产。方案二：冲孔落料-复合冲压-弯曲成形。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料-弯曲级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单，但需三道工序、三副模具才能完成，生产效率也低，如此则浪费了人力、物力、财力，从经济性的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求。方案三是一种多工位、效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而且工作周期长，模具结构复杂，生产成本过高。方案二采用复合模具生产，只需两副模具即可成型，模具结构紧凑，冲出的制件的精度及生产效率都比较高，适合大批量生产。制件质量由于压料冲裁同时得到校平，制件平正不弯曲，且有较好的剪切断面。冲裁件内孔和外缘的相对位置精度容易保证，而且板料的定位精度要求比级进模低。冲裁薄材小型弯曲件，模具制造工作量和成本比级进模低。通过上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。3 排样图的设计及材料利用率的计算3.1排样的设计冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。（如图3-1所示） 图3.1废料种类1-料头（搭边） 2-侧搭边 3-搭边 4-结构废料1 结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。2 工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（一）有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图3-2a所示。（二）少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图3-2b所示。（三）无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。如图3-2c所示。 图3.2 排样方法a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，此采用有废料直排的排样方式，如图3-3所示： 图3.3冲裁件的排样4 冲裁工艺力的计算4.1冲裁力的计算冲裁力计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离的力，其大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 4.1.1冲压力的行程曲线图4.1 冲裁力凸模行程曲线在冲裁过程中，冲裁力的大小是不段变化的，图4-1为冲裁时冲裁力-凸模行程曲线。图中AB段相当于冲裁的弹性阶段，凸模进入材料后，载荷急剧上升，但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段，载荷的上升就缓慢下来，如BC段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积秒减小，但只要材料加工硬化的影响超过受剪切面积小的影响，冲裁力就继续上升，当两者达到相当的影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中C点。此后，受剪面积的减少超过硬化的影响，于是冲裁力下降。凸模再继续下压，材料内部产生裂纹并迅速扩张，冲裁力急剧下降，如图中CD段所示，此为冲裁的断裂阶段。此后所用的力仅是克服摩擦阻力,推出已分离的料。4.1.2冲裁力的计算公式冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）：F=KLt 见文献冲压工艺与模具设计P50式（4-1）式中 L冲裁件周边长度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；K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，一般取系数K=1.3。冲裁件周边长度L=94-2.8+2.82+23.141.3+23.143.25-2.8=64.57mm材料的抗剪强度（MPa）查文献冲模设计与制造实用计算手册表P4-3：取=235MPab=294MP F=Ltb=64.570.5294=9491.79N式中b材料的抗拉强度（MPa）。4.2卸料力、推件力等其他力的计算当冲裁完成后，由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向发生弹性收缩，会箍在凸模上。而冲裁下来的工件或（废料）径向会扩张， 因此会卡在凹模内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的工件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来的力称卸料力，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称。卸料力、推件力、顶件力是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。在此用经验公式计算： 卸料力、推件力、顶件力系数查表4.1。表4.1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶铝 铝合金紫铜 黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为 采用弹性卸料装置和下出料的总压力为 采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为 卸料力：=9491.790.05=474.5895N（1）冲孔力：=23.141.30.5294=1200.108N（2）推件力：凹模孔口直壁高度 查冲压模具简明设计手册表2.40得；材料厚度为t=0.5mm则工件数目为n=h/t=10 =0.06101200.108=720.0648N=9491.79+474.5895+1200.108+720.0648+193.47=11886.5523N12.0KN4.3冲压压力中心冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图4-2所示。，将xoy坐标系建立在图示的对称中心上，因为该工件轮廓是轴对称图形，在计算压力中心时，只需要计算如图x轴方向的值即可。将冲裁轮廓线按集合图形分解为共段基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（7.83，0）。若选用J23-3.15压力机，模柄孔25，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。有关计算如表4.2。 图4.2 压力中心的计算 表4.2 压力中心计算结果基本要素长度L/mm基本要素压力中心坐标值XL1=6.5X1=3.25L2=4.7X2=7L3=3.1X3=8.5L4=4X4=10.5L5=9X5=12.5L6=4X6=10.5L7=3.1X7=8.5L8=4.7X8=7L9=6.5X9=3.25其计算公式如下： =7.83 式中 x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标（mm）； 、各图形冲裁周边长度（mm）。5 冲压设备的选择 5.1冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作，适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程，不会因板厚超差而过载，全行程中压力恒定，但是压力机的速度低、生产效率低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。肘杆式精压机刚度大、滑块行程小，在行程末端停留时间长，适用于校平、校正和整形等类冲压工序。考虑到以上的因素，选用开式曲柄压力机比较合适。5.2确定设备的规格（1）压力机的行程大小，应该能保证成型零件的取出和毛坯的放进，例如拉深所用的压力机行程，至少应大于成型零件高度两倍以上。（2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模，工作台的受力条件也是不利的。（3）所选压力机的闭合高度应与冲模闭合高度相适应。模具的闭合高度H0是指上模在最低工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离，如图5.1。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长度能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大的闭合高度,最小闭合高度。图5.1 压力机与模具的闭合高度设计模具时，模具的闭合高度的数值应该满足下式： 无特殊情况H0应取上限值，即最好取在：，这是为了避免连杆调节过长，螺纹接触面积小而压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床下面加垫板。如图5-1所示。（4） 冲压力与压力机能的配合关系：当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板材的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和F总选取压力机。通常取压力机的名义吨位比F总大20%30%。当拉深行程较大，特别是采用落料拉深复合冲压时，不能简单地将落料力和拉深力叠加去选择压力机。因为曲柄压力机的标称压力上指滑块下死点（或接近下死点）时发生的。因此，应该注意曲柄压力机允许压力曲线。否则，很可能会由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏。由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力F压（1.61.8）F总选择压力机。考虑到制件的精度要求，按参考文献模具设计与制造简明手册P37表1-68初选J23-3.15压力机，其主要技术参数如下： 公称压力：31.5KN 滑块行程：25mm 最大封闭高度：120mm 封闭高度调节量：25mm 工作台尺寸（前后左右）：160250mm 工作台孔径（前后左右直径）：90120110mm模柄孔尺寸（直径深度）：25mm40mm6 冲裁模工作部分设计计算6.1冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。6.1.1对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近挤压状态，材料受凸、凹模挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。此外，尺寸变化量的大小还与材料力学性能、厚度、轧制方向、冲裁件形状等因素有关。材料软，弹性变形量小，冲裁后弹性恢复量就小，零件的精度也就高。材料硬，弹性恢复就大。上述讨论的是模具在制造精度一定的前途下进行的，间隙对冲裁件精度的影响比模具本身制造精度的影响要小得多，若模具刃口制造精度低，冲裁出的工件精度也就无法得到保证。模具的制造精度与冲裁件精度之间的关系见表6.1。表6.1 冲裁件精度冲模制造精度材 料 厚 度 t (mm)0.50.81.01.52345681012IT6IT7IT7IT9IT9IT8-IT8IT9-IT9IT10-IT10IT10IT12IT10IT12IT12-IT12IT12-IT12IT12-IT12-IT14-IT14-IT14-IT14模具的磨损及模具刃口在压力作用下产生的弹性变形也会影响到间隙及冲裁件应力状态的改变，对冲裁件的质量会产生综合性影响。6.2合理间隙的选用由以上分析可知，凸、凹模间隙是冲裁过程最重要的工艺参数，它对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力等都有很大的影响。因此，设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设 图6-2 合理冲裁间隙的确定计和制造新模具时应采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。由于这种方法用起来不方便，所以目前生产上普遍使用的是查表选取法。查表选取法如上所述，间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别表6-2 与值材料（%）t4软钢中硬钢硬钢75706560544770656055474565555548443850404535352556454选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用小的间隙值，而对于精度要求不高的工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件，根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等，灵活掌握、斟情增减。本模具设计冲裁间隙的选取，参考表6-3选取。表6-3 冲裁模具初始双面间隙Z（电器仪表行业用）（mm）材料厚度软 铝紫铜、黄铜、软钢（C0.08%C0.2%）杜拉铝、中等硬钢（C0.3%C0.4%）硬 钢（C0.2%C0.6%）0.20.0080.0120.0100.0140.0120.0160.0140.0180.30.0120.0180.0150.0210.0180.0240.0210.0270.40.0160.0240.0200.0280.0240.0320.0280.0360.50.0200.0300.0250.0350.0300.0400.0350.0450.60.0240.0360.0300.0420.0360.0480.0420.0540.70.0280.0420.0350.0490.0420.0560.0490.0638.00.7200.8800.8000.9600.8801.0400.9601.1209.00.8100.9900.9001.0800.9901.1701.0801.26010.00.9001.1001.0001.2001.1001.3001.2001.400本模具所冲裁的材料为软黄铜，材料厚度为0.5mm，查表得：=0.025mm，=0.035mm.7 冲压模具总体设计7.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模具。7.2确定送料方式 模具相对于模架是采用从右往左的横向送料方式，还是采用从前往够的纵向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L（送料方向的凹模长度）B（垂直于送料方向的凹模宽度）时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，其送料方式应采用横向送料。7.3定位方式的选择由于该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用导料板。控制条料送进步距采用挡料销。而第一件工件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。7.4卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为0.5mm，因此可采用弹压卸料板。7.5导向方式的选择如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可)；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用后侧导柱导套模架，对横向送料方式较适宜，同时也提高模具寿命和工件质量，方便操作。8 主要零部件设计8.1 落料凹模设计凹模的设计是模具设计一项很重要的工作8.1.1落料凹模刃口形式 考虑到工件的出件方式，采用如图8-1的凹模刃口形式：该刃口形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口积存废料或制件，推件力大且磨损大，刃磨时磨去的尺寸多。一般用于形状复杂的上出件的模具。 8.1.1落料凹模外形和尺寸的确定 圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准件中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，一般按照经验公式概略地计算，如8.1图所示：凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H（3040mm）式中 b冲压件最大外形尺寸 K系数，考虑板材厚度的影响，其值可查文献冲压工艺与模具设计。查得K=0.3。 凹模高度H=Kb=0.312.5=3.75mm15mm由于大批量生产，考虑到总的修模量，凹模厚度H取15mm.凹模壁厚取30mm.则凹模周界尺寸 图8.1凹模尺寸 B=b+2c=12.5+302=72.5mmL=H+2c=15+302=75mm 8.2凸、凹模设计 凸凹模是本模具中相当重要的工作零件，是完成冲压工作的主要零件。圆形凸模已趋于标准化。非圆形凸模固定部分应做成圆形或矩形，如果采用线切割或成型磨削时，固定部分应和工作部分一致。8.2.1模具的结构形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下几种方式：直接固定在模板上；台阶固定，螺栓压紧；铆接，凸模上无台阶，装配时端面铆开然后磨平；采用紧固配合固定；粘接剂浇注法固定；螺钉、销钉固定。由于凸凹模落料部分具有复杂外形和较大的断面积，所以模具采用直通式，采用图8.2示的铆接固定： 图8.2 凸凹模固定形式 图8.3 凸模长度的确定凸模上无台阶，全部长度尺寸相同，装配时上面铆开然后磨平，这种形式适用于形状较复杂的零件，加工凸模时便于全长一起磨削。8.2.2凸凹模长度的确定凸、凹模的长度一般是根据结构上的需要确定的，如图8.3所示：凸凹模长度 L=h1+h2+t+a式中h1固定板厚度（mm）； h2卸料板厚度（mm）； t材料厚度（mm）,t=0.5mm； a附加长度，它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度级凸模固定板与卸料板的安全距离等。这一尺寸如无特殊要求，可取1020mm。 固定板厚度h1取20mm,卸料板厚度8mm,凸凹模长度为 L=20+8+0.5+10=38.5mm 取凸凹模长度40mm.由于凸凹模的断面积较大，故不需要进行强度核算以及抗弯能力和承压能力的校核。8.2.3凸凹模结构设计由于凸凹模同时起到落料凸模和冲孔凹模的作用，并且也肩负着排除废料的责任，故模具设计成如图8.4所示的结构： 图8.4 凸凹模结构8.3冲孔凸模凸凹模的材料选择T10A，HRC4050。由于所冲的孔为圆形,而且不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用直接固定在固定板中的形式。一方面加工简单，另一方面又便于装配和更换。8.3.1冲孔凸模的固定形式由于冲孔凸模结构简单，故采用如图8.5所示的固定形式，凸模与固定板用H7/g6配合。8.3.2冲孔凸模长度的确定冲孔凸模长度的确定跟凸凹模的长度确定一样。L=h1+h2+t+a取固定板厚度为12mm，卸料板厚度取8mm,附加长度a初取20mm。故L=12+8+0.5+20=40.5mm 8.3.3凸模强度校核1）一般情况下，凸模的强度是足够的，没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时，必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校验。1）承压能力的校核。冲裁时，凸模承受压应力 ，必须小于凸模材料允许的压应力 ： 对圆形凸模，由上式可得： 对于其他各种断面的凸模：式中凸模最小直径（mm）； 料厚（mm）；材料抗剪强度（MPa）；冲裁力（N）； 8.5 凸模固定形式凸模最小截面积（mm）； 凸模材料的许用压应力（MPa），它的大小取决于材料种类、热处理和凸模的结构与工作条件。碳素工具钢淬火之后的许用压应力一般为淬火前的1.53.0倍。对于T8A、T10A、Cr12MoV、GCr15等，淬火硬度为5862HRC时，可取=（1.01.6）103MPa,凸模有特殊的导向时，可取=（23）103MPa。F=Ltb=64.570.5294=1200.108N冲孔时承受的压应力为=1200.108/（3.141.32 ）=226MPa 图8.6 无导向与有导向凸模2）抗纵向弯曲能力的校核。为了凸模在冲裁时不致发生纵向弯曲失稳，凸模的自由长度必须受到限制。凸模无导向装置时，见图8.6 a)对于非圆形凸模（135425）对于圆形凸模（3095）凸模有导向装置时，见图8.7 b) 对于非圆形凸模（3801200） 对于圆形凸模 （85270） 式中 凸模允许的最大自由度（mm）； F该凸模的冲压力（N）； I凸模最小断面惯性矩（mm4）； d凸模最小直径(mm)。 以上凸模抗弯能力和承压能校核的公式均取于文献冲压工艺与模具设计P225。由于该凸模是有导向的圆形凸模，所以=85 =16.58mm该凸模的自由长度为20mm16.58mm，故需要重新确定冲孔凸模的长度。附加长度为15mm,冲孔凸模总长度为35.5mm。8.3.4 冲孔凸模的结构 根据以上构思和计算，冲孔凸模设计成下图8.8所示的结构：8.4 卸料弹簧的选择因为工件料厚为0.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故采