网线接头固定架冲压级进模设计

1、摘 要本设计分析了网线接头固定架的工艺性，介绍了网线接头固定架多工位级进模总体结构设计，对工件进行了展开计算，确定了工件加工成型的工艺方案和排样方案，对模具进行了工艺计算，根据计算结果进行了凸模、凹模、垫板、导料板、卸料板、镶块等主要零部件的设计，还根据各标准对模具中用到的其他标准件，如模架、导柱导套等，进行了选择与设计。实践证明：该模具结构合理、可靠，并能保证产品质量，对此类零件的级进模设计有参考价值。关键词：级进模；网线接头固定架；排样设计abstract in this design, the manufacturability of a cable joint fixed frame

2、has been analysed, as well as design of the overall structure. the calculation of the workpiece has been worked out , determined the workpieces forming process and the nesting program and did a calculation of the mold process. after that, designed the die in all aspect. the application shows that th

3、e die is feasible and reliable in structure and can ensure the quality of the products.key words : progressive die; cable joint fixed frame; layout design - 48 -目录第一章 绪论21.1 级进模的含义21.2 级进模的特点31.3 级进模的功能41.4 级进模的构成4第二章 冲压件的成型工艺性分析52.1 冲压件成型工艺分析52.2 冲压工艺方案选择52.3 工件的排样61 工件的展开62 工件成型工艺设计及确定83 工件的排样92.4

4、 冲压力的计算和冲压设备的确定121. 冲裁力的计算122. 弯曲力的计算133. 卸料力、推料力、顶件力的计算144. 冲压设备的选择155. 压力中心的确定172.5 冲裁间隙刃口尺寸的确定181. 凹模、凸模间隙的确定182. 凸模、凹模刃口尺寸的计算19第三章 模具设计203.1 模具总体结构的确定203.2 模具材料的选择233.3 凸模和凹模的结构设计233.3.1 凸模和凹模的设计原则：233.3.2 凸模的结构设计243.3.3 凹模的结构设计313.4 导料系统的设计313.4.1 带槽浮动导料销的导料装置323.4.2 导正销333.5 限位装置的设计333.6 卸料装置的

5、设计333.7 辅助装置的设计363.7.1 固定板363.7.2 垫板373.8 送料机构与出件方式383.9 模具模架的选用383.9.1 模架的各类383.9.2 模架精度383.9.3 模架选择393.10 紧固件及其安装要求393.10.1 螺栓及定位销钉离端面的距离（见图24）。393.10.2 螺栓与销钉直径403.10.3 销钉的装配形式403.10.4 螺栓的装配形式403.11 模具制造工艺设计42结论43致谢44参考文献45大学本科生毕业设计（论文）第1章 绪论模具工业的发展标志一个国家工业水平及产品开发能力。冲压加工作为一个国家的基础工业，在国名经济的加工工业中占有重要

6、的地位，根据统计，冲压件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，所以具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。而且冲压加工是一种生产效率高、高材料利用率的加工方法。当然，冲压加工和其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格偏高。因此，对小批量，多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算。目前，为了解决这个问题，正在努力发展某些简易冲模。采用冲压与焊接或胶接等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便，成本更易降低，这是制造复杂形状结构件的发展方向之一。 模具冲压设备

7、正随着科学技术的发展而不断发展，从整体上看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为几个方面:1、冲压成型工艺与理论研究；2、冲压加工自动化和柔性化；3、冲模cad/cam；最后，关于冲模的破损机理和寿命分析，以及新型模具材料方面，近年来也有不少的进展。 从其发展方向可以看出冲压工艺和模具课程的理论性和实用性均很强，故研究时应从理论和实践相结合的角度来研究、探讨，并侧重加强工程实践能力。 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一种所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在高温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷

8、冲压或板料冲压。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）批量加工成所需冲压件的专用工具。冲模在冲压过程中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就难以实现。1.1 级进模的含义级进模，又称多工位级进模、连续模、跳步模、顺送模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。对冲压材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送料方式，每次送进一个步距。经过逐个工位冲投制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等一系

9、列的工序。一般来说，无论冲压零件形状如何复杂，冲压工序怎样多，均可以用一副级进模冲制完成（但对于特别复杂的工件，有时需要在级进模后加单冲模，才能完成整个工件的生产）。用于级进模加工的材料，都是长条状的板料。材料较厚、生产批量较小时，可以剪成条料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以自动送料，在需要时可自动收料，可使用高速冲床自动冲压。级进模对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大条料不能进入模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏凸模等零件。材料的厚度公差可以查询材料手册或供应商提供的资料，材料宽度公差、材料和导向板间的间隙均可查有关模具设计表格。材料的宽度是由工件展开料和排

10、样方式决定的。级进模具在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时向前送进一个步距，称为送料。送料的方式可分为三种：(1) 手工送料。常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送料。(2) 自动送料器送料，所用的材料一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架（放在距冲床（13）m的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料）、气动送料器（装在级进模具条料入口处，由压缩空气驱动，向模具送料。气动送料器有标准的产品可供选用，其送料精度相当高，在模具中一般只需要加导正销导正，不必再设定距装置）、送料架（或卷料架，如果冲压的工件不脱离条料，则可以用其收卷起来供进一步加工使

11、用。一般经冲床冲压后，条料已经分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。(3) 在模具上附设自制的送料装置，常用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。1.2 级进模的特点由于级进模通常是连续冲压，帮要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。级进模有以下特点：(1) 冲压生产效率高。在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成型、拉深等多道工序，帮用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压工序，从而免去了用单工序模具的周转和每次冲压的定位工作，提高了劳动生产率和设备利用率。(2) 操作安全简单。级进模具冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置，便于

12、实现机械化和自动化。(3) 模具寿命长。复杂内形、外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲压，工序可分散到若干个工位，同时还可设置空工位，从而改变了凹、凸模受力状态，提高了模具强度，延长了模具寿命。(4) 产品质量高。(5) 生产成本低。(6) 设计和制造难度大，对经验的依赖性强。1.3 级进模的功能级进模的基本功能是利用一定形状的凸模和凹模在板料上施加一定的作用力，使材料产生分享或塑性变形，从而使毛坯材料转变为产品零件的能力，即“誊”写出产品外形的能力。例如，冲裁是冲裁模的基本功能，而使毛坯凸缘材料收缩为杯形伯是拉深模的基本功能。实现基本功能的零件称为模具的工作零件。级进模的辅助功能是为

13、支持完成基本功能所必备的功能，主要包括模具零件安装紧固和定位功能；模具导向功能；上料、出件和卸料功能；板料、工序件定位功能；模具刚性和安全保障。1.4 级进模的构成模具的功能与结构是统一的，功能只有通过一定的结构来实现，而模具的基本结构必须满足功能的需求为前提。根据级进模的功能，其基本构成要素可划分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元、安装单元和紧固单元，如表11所列。表11 级进模的构成结构单元典型零件工作单元凸模、凹模卸料单元卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧导向单元外导向模架、导柱、导套、导板内导向小导柱、小导套定位单元x向：挡料销、侧刃、导正销；y向：导料板、侧压装置；z向：浮料销安装紧固

14、单元上下模座、模柄、凸/凹模固定板、螺钉、圆柱销其他单元承料板、限位板、安全检测装置等式第2章 冲压件的成型工艺性分析2.1 冲压件成型工艺分析本设计中的冲压零件是一个网线接着固定架如图2-1所示。零件外形尺寸：材料：q195材料厚度：0.3冲压产量：2万件/每月。由产品零件图可知，零件材料的厚度t为0.3，零件的外形比较复杂，结构对称，需要经过多次冲压加工才能完成，其中主要工序有冲孔、冲裁、弯曲、落料，查冲压工艺与模具设计取最小弯曲半径r=0.1t=0.03mm。若采用单工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位难以达到精度，生产效率低，误差较大，质量难以保证。该工件属于大批量生产，因而适宜采

15、用多工位级进模制造，采用多工位级进模制造提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本，提高了操作的安全性。图2-1 零件图2.2 冲压工艺方案选择 1.单工序模经过分析，此工件要经过冲孔、冲裁、多次不同方案的弯曲以及最后的落料，前后需要好几副模具，工序需要多次定位，定位误差大、精度差，产品质量低，占用设备多，劳动生产率低。2.复合模该工件小，且板上有许多小孔，有两对小孔之间间距很小，复合模也只能冲裁工件展开料的外形和少部分小孔，仍然需要大量的单工序模来完成后续工序，没有发挥复合模的作用。3.级进模此零件需要采用切余料的排样方式。通过对零件的初步分析，要完成该零件的生产，需要经过冲孔、冲裁、切余

16、料、多次弯曲和最终落料等工序。材料的厚度为0.3mm，属于薄材料冲裁，选用卷料。另外，在设计中还应考虑到材料的冲压工艺性，以及材料的纤维方向等特性。由冲裁件的结构形状和尺寸可以知道：工件在冲裁外形时，两个相交边应尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径r0.25t，冲裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和过窄的凹槽，要求悬臂和槽长l与其宽度有一定的比例，查资料可知，该零件的厚度为1mm，需要满足。冲裁孔与孔之间、孔与冲件边缘之间的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件的质量。通过对工件的零件图分析可知，采用级进模均满足上述要求。由于工件的材料是低碳钢，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到其

17、纤维方向，以利于模具的设计与制造，弯曲时折弯线方向不能够与带料的纤维方向一致，应该垂直带料的纤维方向或者与其纤维方向成一定的角度，多个方向折弯时角度最好成45；弯曲件的弯曲半径不宜过小或过大，如果弯曲半径过小，则容易被弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹的影响，弯曲成形的角度和圆角半径的精度均不容易得到保证；同时，在设计中还要考虑到弯曲件直边高度不宜太短，直边高度h要大于2t。由工件零件图可以知道：工件弯曲工艺满足上述要求。由于工件属于薄材料加工，带料的厚度为1mm，该零件的三个折弯部位内折弯角很小，对于这种弯曲，可以在弯曲凹模上设计小凸台，破换折弯处的变形方式，以达到该零件的内弯曲角的的要求，同

18、时也可以很好地保证折弯角度的稳定性。工件属于小型工件，形状较为复杂，且需要大批量生产，对生产效率的要求高，因此，采用级进模来完成此工件的加工是符合生产要求。2.3 工件的排样排样是模具设计的核心部分，是级进模设计的重要依据。工件排样图的设计可以确定：模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各个工序的安排先后顺序；工件的排列方式；模具的步距、条料的宽度和材料的利用率；导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排；（基本确定）模具的结构。排样图的好坏，对模具设计的影响很大。在进行排样设计之前，首先要对工件图进行展开，其过程如下。1 工件的展开1) 展开原理材料在弯曲时，一边压缩变形，另一边会拉伸变形，

19、但在材料弯曲过程中，有一层不发生拉伸和压缩变形，其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层，工件展开尺寸的准确性取决于中性层计算的准确性。弯曲展开需要注意以下几点：(1) 折弯形式不同，弯曲的系数也就不同。(2) 同样的弯曲形式，材料不同，弯曲系数也不同。(3) 折弯角度和r值变化，则计算方法也会发生变化。在此工件中，弯曲工艺为90弯曲件，即有圆角半径弯曲如图2-2所示。设计要求的弯曲半径内角r=0.5，根据参考文献3中的式（4-37），弯角部分的补偿长度。根据生产实际经验，当板料相对弯曲半径时，应变中性层位置系数k=0.28，在此设计中，t=0.3mm，故中性层位移系数k=0.32，中性层

20、位置，以折弯线内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸，补偿尺寸。当然对于形状复杂的工件，又无经验可借鉴的情况下，在初步确定毛坯的长度后，还需要反复折弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。图2-2 有圆角半径弯曲2) 展开过程(1) 确定展开基准面，设计中以主视图为其基准面。(2) 以折弯线内侧线为基准线，计算折弯部分的补偿尺寸。工件共有8处折弯，均为内角r=0.3的90折弯，其补偿尺寸计算得。(3) 将工件按长度方向和宽度方向对弯曲面进行拉直，加上由上面计算得到的补偿量，分别得到长度l和宽度b方向的总尺寸为l=67.54，b=24.32。展开图详细尺寸见图2-3图2-3 工件展开平面尺寸2

21、工件成型工艺设计及确定由工件的结构形状可以知道，要冲压出该工件需要经过冲孔、冲裁、弯曲和最终落料等工艺过程，为了方便叙述，将需要加工的部分分为a、b、c进行分区，冲压件结构图如图2-4所示。图2-4 零件加工区域图1） 成型工艺方案设计该工件内外形状复杂，经过分析，得出最佳成型工艺方案：冲裁导正孔a冲裁b区，冲裁c、d区域压筋h，冲裁x区，切舌y区，冲裁外形e向下弯曲b1和d1，压框z，向下弯曲b2向下弯曲i、j区，弯曲成90冲裁f、g区 向下弯曲k、l、m成90冲裁n区域切断载体、出件。经分析可知，方案具有模具结构较为简单，制造周期短，便于自动加工，工件弯曲精度、平面度、尺寸、外观形状等容易

22、得到保证，在设计中还可以适当设置空工位，既有利于调节有效工位数又有利于产品产品变更时模具的改进设计等优点。2）确定工位的内容1 工位：冲裁导正孔a和冲裁b区。2 工位：冲裁c、d区，冲裁x区，切舌y区。3 工位：压筋h区，冲裁外形e区。4 工位：向下弯曲b1和d1，压框z。5工位：向下弯曲b26 工位：向下弯曲i、j区。7 工位：冲裁f、g区。8 工位：向下弯曲k、l、m区。9工位：载体切断n区取件。3 工件的排样冲压件的成本中，材料的费用占了60以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料上的布置方法称为排样。衡量排样经济性的指标是材料的利用率。不合理的排样方式会浪费材料，并且还可

23、能影响到工件的质量，影响模具结构的合理性影响模具的使用寿命，工件的生产效率和模具的成本等技术和经济指标。排样的常用方法：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。设计中由于工件的外形比较复杂，采用切预料（裁搭边）法，将工件的加工通过分析裁切来完成。通过分次裁切排样设计加工出来的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的简化、制造和排布等优点。工件的排样的具体过程如下。1）工件的排样方法工件的排样方法为：可制作冲压件展开毛坯样板，在图样上反复试排，综合考虑材料的利用率、带料纤维方向等因素，确定初步方案，再在autocad软件中对工件展开图进行排布，在初步的排样图中按照冲压工序设计的基本原则，进行冲压

24、工位设计。在排样图的开始端一般安排冲孔、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成型工位，最后安排工件和载体的分离工位。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模因受力不均而折断。在模具上可设计初始挡料针来防止。2）工件的排样原则（1）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销対带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可以在以后的工位中每隔2至3个工位设置导正销，本设计工件的精度要求较高，为了保证工件的精度，每一个工位均设计导正销。第三工位以后根据带料的定位精度，可以设置步距的误送检测装置。结合排样图，考虑到模具的整体布局，可以再最后一步工位中设置误送检测装

25、置。（2）冲件上孔数较多，且孔的位置相隔太近时，可以分布在不同的工位上冲出，但孔的位置不能因后续成型工序而影响变形。对位置要求高的一组孔，应考虑同一工位冲出。（3）为提高凹模镶块、卸料版和固定板的强度，便于产品的变更和保证各成型零件安装位置不发生干涉，可以在加工中设置空工位。其数量根据模具的结构要求设定。（4）为了提高材料的利用率，在不影响工件性能指标的前提下，可以适当地改变工件的形状。（5）排样时应考虑使设计出来的模具使用方便，易维修且安全。（6）模具结构应尽量简单。（7）保证工件质量和工件对条料纤维方向的要求。3）载体设计载体是指连续冲压时，条料内连接工序件并运在其稳定前进的这部分材料。从

26、保证载体的强度方向出发，载体的宽度要适当大于搭边的宽度。但条料载体的强弱，并不能单纯靠载体宽度来保证，重要的是要合理的选择载体形式。由于被加工件的形状和工序的要求不同，其载体形式是各不相同的。载体的形式主要有双侧载体、单侧载体和中间载体三种。双侧载体是在条料的两侧设计载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间。支架工件符合选用双侧载体的条件，因此选择等宽双侧载体。该模具属于冲裁弯曲级进模，根据精度要求应先冲裁部分中间孔，再冲靠近部分的孔，然后冲裁弯曲部分的外形余料，最后落料。4）搭边值得确定排样时工件与工件之间以及工件与侧边之间留下的工艺材料，叫做搭边。其作用是补偿定位误差，保证条料强度，以保证在

27、冲裁过程中带料的送料顺畅。搭边应选择适当，过大会造成材料的浪费，过小不利于工件的成型，或者冲裁不出合格的工件。搭边值的大小通常是由经验所确定的。查参考文献1表19.1-18得材料的厚度t1mm，自动送料时侧搭边值a=3mm，间隙搭边=2mm，在级进模设计中要设计载体，并且载体的宽度要适当大于搭边值宽度。由于载体的存在，以及考虑到模具制造、凸模强度等多种因素，搭边值将有可能增加。搭边值得确定如下：（1）间隙搭边值：间隙搭边是指相邻两个工件之间的间隙，因为材料的厚度t=0.3mm，由上述查表得到的数据以及为了使工件达到图纸要求的精度、方便制造和满足其强度要求，以及凹模镶件及凹模固定板的加工，确定得

28、到水平间隙搭边值a=2mm。（2）侧搭边值的确定：侧搭边是指在级进模中将每个产品沿料宽方向连接起来的部分。为了使料带在送进过程中具有较好的强度，以保证带料在冲压过程中送料的顺畅性，侧搭边值取3mm即可满足其强度要求。5）排样的步骤由工件的外观形状和展开的平面形状可知，排样方式将工件设计成直排，材料的利用率比较高，且材料是低碳钢材料，水平排样刚好满足工件多个折弯成型时材料纤维方向的要求，因此，这样的排样方式有利于模具设计。1）料带宽度。零件展开图的宽度b=24.32mm，导正孔宽度方向的距离37.78mm，导正孔在本工件设计中取d=3mm。综合以上数据，可以得出条料宽度为。（2）步距的确定。间隙

29、搭边值通常是根据经验确定的，在不影响产品质量的前提下取小一些。考虑到模具制造和强度方面的因素，步距s=工件排样同一水平宽度+侧搭边值。综合前述数据，可以确定步距s=77mm。（3）步距精度的计算。参照参考文献1第336页，多工位级进模步距精度一般按如下经验公式进行计算：式中 步距公差； 沿送料方向毛坯轮廓展开尺寸的精度提高三级后的公差值，零件未注公差尺寸为一般尺寸，通常取it12级，按工件长度78，查参考文献2表3-2的标准公差值为0.3，提高三级后公差值长度为0.074mm； 级进模工位数，设计中工位数为8； 修正系数根据参考文献1表19.6-1取k=0.95。其中双边间隙按照板厚的6来选取

30、的。通过上述一系列的计算，最后得到工件冲压排样图如图2-5所示。图2-5 排样图（4） 凹模、凸模刃口形状的确定。由工件展开图可以知道，要完成工件的加工，需要将带料上的余料（废料）冲裁掉，各工位冲裁掉余料的外部形状即为凹模、凸模的刃口形状；对于冲孔凸模，展开图中所取的计算值即为凸模刃口的形状尺寸。对于工件内、外部形状的不规则部分的冲裁，其冲裁凸模、凹模叫做异形凸模或者异形凹模。异形凹模或凸模的刃口形状没有固定的设计标准，在满足工件外形的情况下刃口形状可以另外设计，但必须使其形状力求简单，以利于材料的合理利用，同时，要避免细长悬臂结构；转角处要尽量避免尖角，尖角处要用圆弧连接，以避免尖角处因应力

31、集中而使冲模裂开的危险。对此次设计中的材料。其最小圆弧半径选取标准为：1 落料部分：当圆弧角大于或等于90时，其最小圆弧半径等于0.25t;当圆弧角小于90时，最小圆角半径等于0.5t。2 冲孔部分：当圆弧角大于或等于90时，最小圆角半径等于0.3t；当圆弧角小于90时，最小圆角半径为0.6t。（6）带料的定位方式。对于板料采用自动送料机构，选用双侧成型侧刃进行粗定位，导正销精确定位相结合的定位方式。托料（浮顶）销在排样图中分布在不与其他零件发生干涉的情况下，托料销的分布应该尽量均匀，以利于保证带料在冲裁时送料的顺畅。在本设计中，工件的制造精度要求比较严格，同时工件在料带的纵向尺寸比较大，且料

32、带比较长、送进步距较大，为了使送料顺畅，不发生阻滞现象和在送进过程中料带浮起以及在初次送料时方便，料带双边的第一个托料销位置同时安置两个（垂直方向上），这样，可使料带在此导滑槽内得到更好的导向和方便操作人员送料。2.4 冲压力的计算和冲压设备的确定1. 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机，设计和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。冲裁力的计算公式为： 式中 冲裁力（n） 材料的抗剪切强度（mpa） l冲裁周边的总长（mm） t材料的厚度(mm) k安全系数，是考虑到冲裁模具刃口的磨损，凸模、凹模之间 间隙的波动、润滑情况、材料力学性能与公差

33、的变化等因素 而设置的安全系数，一般取1.3。 通过查看参考文献4可以知道，普通碳素钢q195材料的抗剪切强度=300mpa。冲裁力的相关计算数据如表21所示。表21 冲裁力冲压部位冲裁周边长度l/mm所需冲压力f/n2个导正孔39.421102.14b区冲裁60.147036.38c区孔冲裁14.41684.84个d区冲裁45.025267.34x区冲裁4468外形e区冲裁203.3623793.12 f区冲裁114.7413424.58g区冲裁56.466605.82n区冲裁129.3615135.12表21中总冲裁力91421.46n2. 弯曲力的计算影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、

34、零件外形、弯曲方法和模具结构等。用理论公式计算不但复杂，而且不一定正确，因此，通常采用经验公式进行计算。设计中有8处90弯曲，其中3对为对称弯曲，设计中弯曲力的计算公式为：式中 弯曲力（n）； k安全系数，在此设计中取1.3； b弯曲部分的宽度（mm）； r弯曲件内弯曲半径（mm），在此设计中，有3个弯曲处的内弯 角半径r=0.5mm，另外两个弯曲处的内弯角半径r=1.5mm； 材料的抗拉强度，工件的材料是普通碳素结构钢q195材料 ，查阅相关手册可知其抗拉强度为400mpa。设计中弯曲力的计算数据如表22所示。表22 弯曲力弯曲部位弯曲宽度内弯曲半径所需弯曲力f/n对称i处弯曲11.20.3

35、524.16对称j处弯曲7.50.3351对称k处弯曲12.30.3575.64l处弯曲15.20.3711.36m处弯曲13.60.3636.48总弯曲力4249.44表1-2中总弯曲力=17576n（注：弯曲后随即进行了校正，所以上述数据是按u形弯曲来计算的，因为折弯处有压料槛，实际冲压力比上述数值大）。3. 卸料力、推料力、顶件力的计算影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算是很困难的，在实际生产中常用经验公式进行计算：卸料力推料力顶件力式中 冲裁力(n) n 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数，n=h/t h凹模洞口直壁高度(mm) t材料厚度(mm) 、卸料力、推料力、顶件

36、力系数，料厚为0.3mm 的钢板材料，各系数见表23表2-3 卸料力、推荐里、顶件力系数、料厚t/mm0.30.050.0630.08因为本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，所以卸料力和推料力两项分别计算得：卸料力 推料力 因此，本次设计中所需的总的冲压力为以上数据的总和：4. 冲压设备的选择1）设备类型的选择设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求进行。（1） 根据冲压件的大小进行选择。该工件属于小型工件，有一定的精度和刚度，工序有分离及弯曲成形，适合于选用普通开式机械压力机（不宜选用高速压力机）。（2） 根据冲压件的生产批量选择。该工件属于中批量

37、生产，选用开式机械压力机也适合。（3） 考虑精度和刚度。在选用设备类型时，还应充分注意到设备的精度与刚度。压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较差，则负载终了和卸载时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命。模具的精度也有类似的问题。尤其是在进行校正弯曲、校形及整修这类工艺时更应选择刚度与精度较高的压力机。在这种情况下，板料的规格（如料厚波动）应该控制更严格，否则，因设备过大的刚度和过高的精度反而容易造成模具或设备的超负荷损坏。（4） 考虑生产现场的现有设备。（5） 考虑技术上的先进。2）设备规格的选择设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变

38、形力等进行。从模具往设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个：（1） 行程。压力及行程的大小，应该保证坯料的方便放进与两件的方便取出。（2） 装配模具的相关尺寸。压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台的受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利安放模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出t形槽（与压力机工作台板一样），用于固定模具，而一般开式压力机滑块上装有模柄孔尺寸（直径高度），为两件哈夫式夹紧模柄用。（3） 闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下平面至工作台上平面间的开档空间

39、尺寸。这个高度即为冲压操作（主要是装卸模具）的空间高度尺寸。显然，冲床的闭合高度要与模具的闭合高度相适应。冲床的最大闭合高度要大于模具的闭合高度，最小闭合高度又要小于模具的闭合高度。（4） 设备吨位。设备吨位大小的选择，首先要以冲压加工工艺所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。例如，某到冲压工序工艺变形力为f，那么，选择的设备吨位一般要大于或等于1.3f。从而提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备的容量有较大的剩余。上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序的实现已经不存在什么问题了。所选用的支架工件没有

40、拉深，因此，不用再考虑压力机的许用力行程曲线。初选压力机：选用公称压力630kn（j21-63型）的标准型开式压力机，压力机的技术参数，如表24所列。表24 j21-63型开式压力及基本参数项目参数公称压力/kn630发生公称压力时滑块距下死点距离/mm8行程次数（不小于）/min70次最大封闭高度（固定台式）/mm360滑块行程/mm120闭合高度调节量/mm90模柄孔尺寸（直径深度）/mm5070滑块中心到床身距离/mm260工作台尺寸/mm左右710 前后480工作台孔尺寸/mm左右340 前后180 直径230立柱间的距离/mm340工作台板厚度/mm905. 压力中心的确定冲压力合理

41、的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲压模具来说，需要使压力中心线通过模柄中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响工件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，经常出现冲压模具压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲压件的形状特殊，会使压力中心偏离模具中心，从模具结构角度考虑，应该注意压力中心的偏移不致超出所选用压力机允许的范围，即长度方向l/6，宽度方向b/6。 由于工件的冲裁和弯曲工序较多，每道工序的外形复杂，因此可以考虑用解析法进行计算。先分别计算出每个工位的

42、压力中心，然后计算出总的压力中心。各工位压力中心的计算。对于多凸模冲裁时的压力中心，根据理论力学，对于平衡力系，合力对轴的力矩等于各分力对同轴距离之和，总压力中心的计算公式为在计算中为了方便计算和测量，各个冲压部位压力中心均下模板板料第一个工位的左下角为原点，其规则几何图形如圆、折弯的压力中心在其几何中心点上，各个冲压部位中心坐标计算数据如表25、表26所列。表25 冲裁区压力中心坐标冲压部位冲裁周边长度l/mm所需冲压力f/n2个导正孔39.421102.14131.16185.84b区冲裁60.147036.38115.16197.75c区孔冲裁14.41684.8186.90201.44

43、d区冲裁45.025267.34177.75208.96x区冲裁4468224.67199.44外形e区冲裁203.3623793.12307.76199.33 f区冲裁114.7413424.58577.40209.62g区冲裁56.466605.82577.40187.34n区冲裁129.3615135.12731.48185.34表26 弯曲区压力中心坐标弯曲部位弯曲长度所需弯曲力f/ni处弯曲11.2524.16411.84101.75j处弯曲7.5351411.84101.75k处弯曲12.3575.64604.44108.60l处弯曲15.2711.36604.44108.60m处

44、弯曲13.6636.48604.4486.34总弯曲力4249.442.5 冲裁间隙刃口尺寸的确定1. 凹模、凸模间隙的确定理论及实际生产证明，间隙值的大小，分布均匀与否，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。常用的冲裁间隙确定方法有理论确定法和经验确定法，在现场模具的设计和生产中通常用经验确定模具的冲裁间隙。经验计算公式为：式中 z合理冲裁间隙（mm） t板料厚度（mm） m系数，与材料厚度及材料性质有关，m通常为料厚的百分之几， 冲裁间隙数如表27所列。表27 冲裁间隙系数m/mm材 料抗拉强度间隙类别低碳钢08f、10f、q235-a2104006141420202

45、5中碳钢45 不锈钢 1cr18ni9ti420 56071616222230高碳钢t8a t10a 65mn590 930162424303036材料q195的抗剪切强度为（260320）mpa，其冲裁间隙值可以在上表中参照抗剪切强度与之相近的材料的冲裁间隙数进行选取，同时，为了达到工件精度的要求和较好的断面质量，选取类间隙，则凹模与凸模之间的间隙范围为：最小间隙 最大间隙 在实际生产中，当板料厚度小于3mm时，通常按经验取6%，则凸模与凹模之间的间隙为，取整数0.02mm。2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算 (1) 冲导正孔a：该孔的内径为，导正孔尺寸精度为it10取x1则冲导正孔a凸模尺寸为

46、凹模尺寸为(2) b区冲裁：该工位是冲裁出零件外形孔，是不规则图形，选取一个主要尺寸计算刃口尺寸，其他部分按同样的原则计算，具体尺寸可见零件图。以外形长度尺寸12为例，该尺寸为非圆形尺寸公差精度为it14级，则第3章 模具设计3.1 模具总体结构的确定该级进模的模架设计为滑动导柱导套加强型钢模架，用内导柱和外导柱相结合的导向方式，模具总体结构如图3-1所示。级进模主要由上模座、凸模垫板、凸模固定板、卸料版、凹模板、凹模垫板和下模座等骨架零件和定位零件、紧固零件、工作零件等组成。模具结构主视图模具结构俯视图模具结构左视图图3-1 模具总体结构图（1） 采用加强型模架。模具在带有自动送料装置的压力

47、机上使用，浮动导料杆导向送料，导正销定距。上下模座的厚度比一般冲模模座厚约1020mm，导柱导套之间有0.02mm的过盈量。这种模架的导向精度高、寿命长、滑动轻快。（2） 采用浮动导料干。考虑到制件有弯曲成形的部分，送料必须是在悬浮于凹模平面一定高度进行，因此条料在送进过程中采用多个浮动导料销，导槽的尺寸一般等于t+(0.50.7)mm，式中t为料厚。要求高时，导料槽的尺寸取料厚加适量的活动间隙，但要保证送料顺畅。更要注意加工后多个尺寸要保持完全一致，并在卸料版上对应于导料杆的位置上须加工出沉孔，沉孔的深度应保证卸料版在工作时使条料始终处于浮动导料杆的槽中。（3） 用导正销定位。多工位压力机一

48、般带有自动送料装置，成卷的料在压力机自动送料装置下送进，每次自动送进一个步距，但其送进的精度一般为0.1mm，因此，精确的定位必须使用导正销保证。导正销与固定板采用h7/m6过渡配合，工作直径比导正孔小0.02mm，伸出卸料版底平面（0.81.2）t。由于导料销工作直径伸出卸料版平面，冲压后靠浮动导料杆或带台侧面导料板卸下条料。本模具靠浮动导料杆卸下条料。（4） 凸模的固定采取多种形式。对于异形凸模，一般采用线切割加工，做成直通式，凸模的固定不是采用传统的过盈配合并在一头铆接，而是采取与固定板之间有0.02mm的间隙配合，凸模在固定板里采取吊住、挂住等方法使其不脱落。（5） 采用整体式加必要镶

49、件的组合凹模。从模具的结构和装配要求，凹模的形状应尽量要求简单，整体式凹模优先选用，当凹模长度过大时，外形采用整体式结构，工位的局部可采用镶件组合而成。使结构比较简单。（6） 凹模板上设置4个小导柱孔，与卸料版、凸模固定板保持同位。在小导柱的侧面加工有小孔，当小导柱注入孔内时，可将空气从小孔中排出。这种排气孔也可以加工到下垫板上。（7） 设置加强型卸料版。卸料版是级进模中十分重要的一个零件，其尺寸与位置加工精度要求较高。在级进模中卸料版不但起压紧和卸料的作用，还对凸模起精密导向和保护、防止凸模折断并使各凸模与凹模孔的相对位置准确和间隙均匀，故卸料版与凸模之间的配合间隙很小，一般在0.01mm之

50、内。为了严格控制卸料版位移和倾斜，保证卸料版上下运动平稳，使卸料版、凸模固定板、凹模之间设有小导柱导向，使三者贯通到一起。4个小导柱设在卸料版的对称两侧。模具在工作中需要加润滑油，以减小摩擦，同时起到延长模具使用寿命的作用，也有利于减少毛刺的产生、吸收冲压过程中的热量、保护工件表面质量和送料的顺畅。由于有冲压油在凹模板和卸料版的表面，产品或废料很容易粘在这两块模板上，在上模和下模分开时很容易引起工件粘膜，引起梗塞甚至损坏模具，从而影响工件的质量、出现模具的报废以及工厂安全事故。为了防止这种现象的产生，可以在模具设计中加入顶针结构。3.2 模具材料的选择冷冲模材料的选用要根据冲模使用条件进行，即

51、使有很好的热处理，也不能获得优异的性能和高的耐用度。因此选择材料时，必须遵循以下原则：（1） 要选择淬透性良好的材料，这是为了使其在淬火后能获得较均匀的表面硬度和应力状态，以避免开裂或变形，这样能保证热处理后外硬内韧；（2） 要选用耐回火性好的材料，由于冷冲模工作时和被加工材料发生强烈的挤压，尤其是加工不锈钢材料时会形成很高的温度，这就要求冲模材料本身具有较高的耐回火性，也就是在一定温度下能保持硬度的能力；（3） 要选择热处理变形小的材料；（4） 要根据产品批量选择冲模材料，生产批量大时，应选用优质合金钢制造；（5） 要根据冲裁精密程度选择钢材；（6） 要根据冲模零件作用选择钢材。总之，在选择

52、冲模用钢材时，既要考虑材料的性能，又要考虑冲模的成本，两者要综合分析，进行选用。查多工位级进模设计与制造，结合经济性要求：在此设计中凸模材料选用crwmn，热处理后的硬度（5862）hrc；凹模镶块材料选用钢材cr12mov，热处理后硬度（6064）hrc。3.3 凸模和凹模的结构设计凸模和凹模直接担负着冲压工作。由于加工性质的不同凸模和凹模的形状、结构也不同。多工位级进模一般都含有两种或两种以上的冲压工艺，凸模和凹模数量之多是可想而知的。要使之能够适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，而决不能用设计一般凸模、凹模的方法进行设计。3.3.1 凸模和凹模的设计原则：（1） 凸模和凹模应有

53、足够的刚性与强度由于在高速连续作业的条件下，振动极大，就是在普通冲床上冲制，由于连续作业，凸模、凹模的磨损也比一般模具大得多；在多工位级进模中的许多凸模、凹模的受力状态是不均匀、不对称、不垂直的，模具的损坏可能性也较大。所以在允许的条件下，应适当增加其强度。在多工位级进模设计中，一般采用强度较好的合金工具钢制造，并要选择合适的硬度，合理地安排热处理（如局部淬火）。在条件允许的情况下，适当地降低凸模高度，增加凹模厚度。另外，凸、凹模的结构设计合理性对于增加模具的刚性和强度也是十分重要的途径。（2） 凸模和凹模必须便于稳定安装和更换多工位级进模的凸模、凹模必须要求安装后具有稳定性，这不仅能保证冲制

54、精度，还可以提高冲压次数从而扩大了经济效果。对于各种不同冲压工序的凸模、凹模之间都要保持稳定的间隙，而且间隙应当均匀一致。（3） 多工位级进模的凸模、凹模要有统一的基准，各种不同冲压性质的凸模、凹模必须谐调一致。一般在设计多工位级进模时，将这种关系以凹模各形孔音质坐标位置为基准，以第1工位定出坐标原点，以此至各个工位形孔定出坐标关系。而凸模的安装位置、卸料板各形孔的位置均要与凹模一致，不得混乱。凸模的工作形状与对应凹模形孔（包括卸料板的形孔形状）也应当一致。这样既便于加工，又不容易出现差错。（4） 余料排除方便及时多工位级进模的连续冲制过程中，绝不允许把余料带在凸模上，或留在凹模工作面上，以免损坏模具。因此要在凸模上设置余料顶针，高压气孔，便于及时清除余料。（5） 便于制造、测量和组装。3.3.2 凸模的结构设计一般的粗短凸模可以按标准选用或按常规设计。而在多工位级进模中有许多冲小孔凸模，冲窄长槽凸模，分解冲裁凸模等。这些凸模在高速连续作业时，损坏是常有的情况，所以除了便于更换外，还应根据具体的冲裁要求，被冲裁材料的厚度，冲压的速度，冲裁间隙和凸模的加工方法等因素来考虑凸