角垫多工位级进模模具设计 .doc

1、 存档编号 华北水利水电学院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 毕 业 设 计题目 学 院 专 业 姓 名 学 号 指导教师 完成时间 独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下,独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外,不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果.对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意.本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担

2、。毕业设计（论文）作者签名： 指导导师签名： 签字日期： 签字日期：毕业设计（论文）版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用毕业设计（论文)的规定.特授权华北水利水电学院可以将毕业设计（论文)的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅.同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档(涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计（论文）作者签名: 导师签名：签字日期： 签字日期：目录摘要随着现代工业的发展，模具行业也得到了长足的发展，模具尤其是冲压模具在国民经济中的地位也更加重要。经过对角垫的

3、生产批量、零件质量以及零件结构的分析研究，确定用冲压的方法完成生产。针对角垫的冲裁工艺性和弯曲工艺性，分析比较了单工序模、复合工序模和级进模的优缺点 ，并最终确定使用级进模完成生产。进行了压力中心、工艺力及模具工作部分尺寸与公差的计算以及冲压设备的选用.具体分析了模具的主要零部件的设计与制造，编制了重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零件的详单，并给出了合理的模具装配图。总体来说，该模具是一副典型的多工位级进模，包括了冲孔、弯曲、落料等工艺,共用了九个工位完成了全部冲压工艺，其中有三个空工位,保证了凹模板的强度要求。在进料方面采用了浮顶销，使弯曲后的条料在浮顶销上面顺利送进，安全可靠。在定距

4、方面采用了一个专用侧刃和一个兼起侧刃作用的成形切边凸模，并采用了导正销进一步定位,使条料定位准确。由于本设计中压力中心偏向一侧,使得模架尺寸偏大，压力机选择就只能选规格较大的。结果,模具闭合高度小于压力机的最小闭合高度.为了解决这一问题，在本设计中用到了模脚。这对于遇到相同问题的设计有一定的借鉴作用。个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途关键词：角垫；冲压工艺;模具结构；压力中心；模脚AbstractWith the development of modern industry，the mold industry has also been considerable develo

5、pment。 Mold, especially stamping die is more important in the national economy. After the analysis of the production quantities of knee plate, parts quality as well as parts of the structure , wo dicide to use stamping to complete the production. Based on the bending blanking progress and bending pr

6、ogress， comparative analysis of single process die, complex processes die and progressive processes die， and finally confirm to use a progressive die to finish the manufacture。 Calculates the center of the pressure， the die size and the tolerance of the size, and finally finished the design of the m

7、old. Besides analyzes the design and manufacture of the main components of the mold and chooses the stamping equipment。 Establishs the machining process of some vital parts. Gives a detailed parts list and a reasonable assembly。 Overall，the die is a typical multi-staged progressive dieIt includes pu

8、nching hole,bending,blanking and so onIt uses nine processes to finish the whole process, of which three are Space station, which would strengthen the strength of the dieThe die is operated easilyIt uses floating pin on feeding，makes bending bar convey smoothly and safely on floating pinOn the fixed

9、 position，it uses a specialized sideedged cutting tool and a pilot to locate bars accurately. As the center of the pressure lean to one side in this design， making the mold side larger ，so wo have to choose a bigger stamping equipment。 However， the die shut height is less than the minimum height of

10、the closed press。 In order to solve this problem, mold foot is used。 This is helpful to the designer who is troubled with this question. 文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理,勿做商业用途Key words：knee plate；punching technology；die structure；the center of the pressure；mold foot第一章 绪论第1.1节 引言金属板材冷冲压是一种在工业生产中应用广泛的加工方法.随着市场

11、竞争日趋加剧，产品质量不断提高，对产品的安全性、操作的方便性要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视，模具工业被认为是国民经济的基础工业，国际模具协会认为：模具是进入富裕社会的原动力。级进模作为现代生产的先进模具，能够在一副模具内完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成型以及装配等复杂工序,具有生产效率高、操作安全可靠、可以加工复杂零件等特点而受到普遍的重视，应用也日益广泛。冲压模具是冷冲压工艺必不可少的工艺装备。冲压模具设计的好坏、水平高低将直接影响到产品质量、成本、生产效率与操作者的安全.多工位级进模是冲压模具的一种。它是在一副模具内按需加工所需要的制件的

12、冲压工艺，分成若干个等距离工位,在每个工位上设置一定的冲压工序,完成零件的某部分冲制工作.被加工的条料经过逐个工位的加工后，便得到所需要的制件。这样，一个复杂的冲压零件只需要一副多工位级进模就可以冲制完成。一般的说，多工位级进模能够连续完成冲裁弯曲拉深等工艺，所以无论冲压件的形状如何复杂，冲压工序怎样多,均可以用一副多工位级进模来冲制完成。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制生产。它在提高生产效率，降低成本，提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模结构比较复杂，制造技术要求高，成本也相对较高，同时对冲压设备和板料也有一定的要求，所以其应用受到一定的限制,

13、其中模具结构设计的合理与否也是一个重要原因。因此模具设计者就需要考虑模具的各个方面，尤其是级进模条料排样图的设计，它对模具的各部分结构设计具有重要影响。模具设计人员在进行设计前必须对冲裁件进行全面的分析，然后结合模具结构特点和加工公益性来确定冲件的冲压变形工艺过程。在设计前后模具设计者同使用部门、制造部门结合进行分析、研究设计方案，才能保证获得成功的设计.多工位级进模一般比较适用于材料厚度较薄的中小尺寸的冲件，并有足够的生产批量，对大尺寸的或厚度较大的制件，由于受冲压设备条件的限制和厚料变形是各工部间的相互影响比较难于掌握，因而冲压机的精度就很难保证。第1。2节 多工位级进模现状与发展 在工业

14、生产中许多机械零件普遍采用模具冲压成形的工艺方法，有效的保证了产品的质量，提高了劳动生产率,并使操作技术简单化、安全化，而且还能节省材料、降低能耗，获得了显著的经济效益.据不完全统计,冲压件在电子产品中占80-85,在汽车、农业机械产品中占7580，在轻工业产品中占90%以上，航天航空工业中冲压件的比重也很大。特别是人类生活越来越富裕的今天，工厂自动化，办公自动化，家庭自动化已走向现实，要推动新的产业革命向更深入、更高阶段发展。冲压成形工艺及模具是不可缺少的重要的推动力之一。由此可见，冲压成形工艺与模具在国民经济中的意义和作用是十分重要的。出于种种历史原因，我国模具工业与当代工业发展还很不适应

15、。无论是在设计制造技术还是生产能力方面，或者管理水平方面，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际上的竞争力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅下降之势，并有超亿元出口大额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶,体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲技术也得到广泛的应用.我国模具行业的技术水平迅速提高，模具国产化已经取得十分可喜的成绩。这将对我国在国际市场的竞争力和综合国力的提高起到有力的促进。多工位级进模是当代所有模具中冲压功能最多、结构最复杂、生产效率和自动化程度最高的一种冲模.由于采用高硬度硬质合金等材料制造模

16、具和采用先进的精密加工技术，多工位级进模也是使用寿命最长和模具精度很高的一种精密模具。随着现代各行各业突飞猛进，对小型金属件，如角垫等,需求量多，但是它们结构相对复杂,精度要求高，采用简单模已经很难满足生产的需要，许多制造商均采用多工位级进模进行生产。因此多工位级进模在国内外制造业中的应用日趋广泛，得到了模具设计者的重视。长期以来,我国的多工位级进模的制造和使用,和其他工业一样，有很大进步，但与先进国建相比，仍有不少差距，许多紧密、复杂的级进模要靠进口.多工位级进模发展的背景主要是由于：（1）电子技术的发展，特别是集成电路的出现，使产品趋向于小型化。其零件多由薄的金属板材构成，在大量生产中，适

17、宜采用多工位级进模；（2）精密加工机床的发展，如坐标磨床、精密线切割机床等，赋予多工位级进模的加工以可靠的手段;（3)高速精密冲床的出现，使多工位级进模更能充分的发挥冲压制件的效益。多工位级进模与普通模具相比要复杂，具有如下特点：第1。3节 主要研究内容与普通模具相比,多工位级进模结构更为复杂，制造技术和制造要求更高，模具的成本相对也高，同时对冲压设备、原材料(卷料）也有相应的要求，对模具设计的合理性也提出了较高的要求，因此在设计多工位级进模时应当全面分析，然后结合模具结构特点和冲压件的成形工艺性来确定该制件的冲压成形工艺过程。根据设计任务书的要求以及对零件图的分析，确定了主要研究内容如下：1

18、、 产品的展开计算以及结构工艺性分析读懂产品图后，首先对零件进行展开计算，冲件的平面几何展开主要是确定该工件的冲裁的内外形以及具体的冲裁尺寸。经过计算零件毛坯展开尺寸，最长处32mm，最宽处16mm，如图11 所示，属中、小型冲压件.图11 零件展开图其次进行制件冲裁工艺性分析，零件从总体上看是一个带中心孔的弯曲件,零件两边经两次弯曲而成，弯曲半径均为1mm，因而从形状来看，用冲压工艺完全可以加工出来。该零件尺寸除中心孔4.05标有公差，为公差等级IT10级以外，其余尺寸均未标注公差，因而是一般公差，可按IT12级取公差.又零件材料为10# 钢，是一种优质低碳钢，料厚为1mm，因而从尺寸精度和

19、材料方面分析也适用于冲压加工。 2） 排样图设计 根据毛坯的尺寸和形状，毛坯排样采用单列排样比较合适，这样模具体积不会太大,可采用标准模架。3) 冲压工艺参数及压力机选择4) 模具结构的选择5) 模具装配图与零件图的设计、6) 冲压成型模具结构与成型参数的数值模拟分析7） 撰写毕业设计说明书8） 毕业论文答辩第二章 模具的工艺计算 冲裁工艺设计主要包括冲裁件的工艺分析和冲裁工艺方案的确定两方面的内容,良好的工艺性和合理的工艺方案，可以达到用最小的材料消耗,最少的工序数量和工时，稳定地获得符合要求的优质产品，并使模具结构简单，寿命长，从而减少劳动量和加工成本。本次设计的零件为角垫，它的二维图如图

20、21所示：图2-1 角垫第2。1节 冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，在冲裁加工中的难易程度。一般情况下，对冲裁工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。冲裁件的工艺性合理与否,影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗以及生产效率等。2.1.1分析工件的技术要求（1）加工表面的尺寸精度及尺寸基准工件中对标有尺寸精度的尺寸按照零件图的精度进行设计，对其他未标注尺寸按一般精度等级设计，即按国标对非圆形工作精度等级IT14级设计，对圆形工件精度等级按IT10级设计。冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位置尺寸

21、基准应尽可能选在冲裁过程中始终不参加变形的面或者线上,切不要与参与变形的部分联系起来。（2）只要加工表面的形位公差精度通过分析零件图，零件的只要形位公差精度未标注，形位公差精度按一般一般要求处理即可满足工艺要求。(3）表面质量要求工件未标注表面质量精度要求,按照一般精度要求处理即可满足工艺要求，即表面粗糙度Ra=3。2。综上,冲压生产完全可以满足零件的技术要求。2.1.2零件的结构工艺性分析1、 该冲压件的形状性对比较简单，其结构对称,也没有复杂形状的曲线，且各相接处都有圆角过渡.2、 该冲压件没有较长的悬臂和窄槽。3、 最小冲孔直径为3mm，由表2181可知冲孔的最小尺寸d1。0t。故冲孔不

22、会过小，冲孔凸模不易折断。4、 孔与边、孔与孔之间的距离 由表2-201可知最小孔间距为2t,孔边距为（11。5）t，故制件上的孔边距和孔与孔之间的距离都不会小，不会使工件的冲压时产生变形。5、 弯曲的直边高度 该冲压件的弯曲边的高度H远大于2t，不会使弯曲根部发生开裂。6、 弯曲半径 该冲压件的两侧有L形弯曲，其弯曲半径r=0.5mm,由表351可知10#钢的最小相对弯曲半径rmin/t=0。5,而r/t=1，可以保证弯曲顺利进行。综上,该零件结构合理，满足冲压工艺的要求,可以进行下一步的设计。第2。2节 冲裁工艺方案的确定2.2。1冲裁工序的组合根据工序组合程度冲压模可以分为单工序模，复合

23、模以及级进模。单工序模是指在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具.复合模也只有一个工位,但是在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具.级进模（也称连续模）是指在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。冲裁组合方式的选择由以下几个方面来综合考虑：（1）生产批量 模具费用在制件成本中占有很大的比例,因此生产批量在很大程度上决定所选用的模具结构.一般来说，新产品试制与小批量生产，模具结构简单，力求制造快，成本低,采用单工序冲裁。对于中批和大批量生产，模具结构力求完善，要求效率高，寿命长，采

24、用复合模或者冲裁模。(2）冲裁件尺寸精度 复合冲裁所得的工件公差等级高，内、外形同轴度一般可达到±0。02-0。04，因为它避免了多次冲压的定位误差,并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整，不翘曲；级进冲裁所得的工件的公差等级较复合冲裁模低，工件有拱弯，不够平整;单工序冲裁的工件精度最低。 (3)对工件尺寸、形状的适应性 复合冲裁可用于各种尺寸的工件，材料厚度一般在3mm以下。但是工件上孔与孔间和孔与边缘之间距离不能过小。孔边距小于最小合理值时,若采用复合冲裁，则该部位的凸凹模的壁厚因小于最小壁厚，易因强度不足而破裂，此时也不宜采用单工序冲裁,因孔边距过小，落料后冲孔时，这些部位会

25、发生外胀和歪扭变形，得不到合格的产品，这时宜采用级进冲裁,这样可避免这些缺陷。级进模冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形零件,且可冲裁的材料厚度比复合模要大。但是，由于级进冲裁受压力机台面尺寸与工序数的限制，所以冲裁件一般为中小型件.(4)模具制造、安装调整和成本 对复杂形状的零件,采用复合冲裁与采用级进冲裁相比，模具制造，安装调整较易，成本较低。尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模具比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁，对形状简单、精度要求不高的零件，采用级进冲裁，模具结构较之复合模简单,易于制造.（5）操作方便与安全 复合冲裁工件不能漏下，出件或清除废料比较困难，工作安全性较差,级进模冲裁时操作

26、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,操作简单，安全可靠性高。2.1.3 冲裁顺序的安排级进模冲裁和多工序冲裁的顺序安排可参考以下原则：（1） 级进冲裁的顺序安排先冲孔（缺口或者工件的结构废料)，最后落料或者切断，将工件与条料分离。首先冲出的孔一般作为后续工序的定位孔来使用。若定位要求较高，则要冲出专供定位用的工艺孔。(2）多工序工件用单工序冲裁是的顺序安排先落料使毛坯与条料分离，然后以外轮廓定位进行其他冲裁.后续各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。冲裁大小不同，相距较近的孔时，为减少孔的变形,应先冲大孔，后冲小孔。2.1.4工艺方案的比较根据以上情

27、况,结合工件的外形尺寸和形状，确定工件包括冲孔、落料以及弯曲等工序,可以有以下三种工艺方案：方案一：采用单工序模生产 单工序模结构简单，制作周期短，制作成本低廉.但生产效率低，冲出的制件精度不高，且工人劳动强度大,不适合大批量生产。 方案二：采用复合模生产 复合模结构紧凑，冲出的制件精密度较高，适合大批量生产,特别是孔与制件外形的同心度容易保证。但模具结构复杂，模具制造较困难，制造成本高，制造周期长等。方案三:采用级进模生产 在一副级进模上可对形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深成形等工序。故生产率高，便于实现机械化和自动化,适于大批量生产。由于采用条料或者带料进行连续冲压，所以操作方便安

28、全.级进模的主要缺点是结构复杂,制造精度高,周期较长，成本高。若采用方案一，至少需要三副模具才能完成，一副冲外形，一副冲孔，一副帽形弯曲。生产效率低，生产过程复杂，浪费了人力、物力、财力，从经济性的角度考虑,难以满足工件要求的大批量生产的生产要求.若采用方案二,需要两副的模具，一副冲外形,一副冲孔弯曲。根据复合模的特点,制件的精度和批量都满足要求，单用两副，使生产效率大大下降，且提高了生产成本。若采用方案三，只需要一副模具即可成形,能满足生产所需要的精度和批量要求,操作安全方便,且生产效率高.虽然级进模结构复杂，设计周期长，成本高,但只需要一副模具，总得周期和成本会比单工序模和复合模低。通过上

29、述三种方案的分析比较，冲压方案采用方案三为最佳，即采用级进模生产。由于该工件上有弯曲的存在，使得该模具的结构设计和加工制造都有一定的困难，且级进模一般是单件生产，试模失败后很难修改,因此要精心设计，各种问题应该考虑周全。第2.2节 排 样排样是指制冲裁件在条料上、带料或板料上的布置方法。排样是否合理，将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命等.因此,排样是冲压工艺中一项重要的、技术性很强的工作.虽然级进模设计的结果是模具结构和相关的零件，但在开展具体的模具设计工作之前，必须确定如下问题：（1） 产品零件的毛坯如何从条料上截取？（2） 构成产品零件的级进冲压工序有哪些？（3）

30、各工序如何组合?如何排序？这些内容的确定就是排样的任务。因此，排样是级进模设计的重要依据，是决定级进模优劣的主要因素之一。2.2。1毛坯排样方案毛坯在条料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性.根据排样时是否产生废料可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。冲裁时的废料可以分为工艺废料和设计废料.工艺废料是指工件之间和工件与条料之间的搭边材料、定位孔和不可避免的料头和料尾所产生的废料。设计废料是指由于产品结构形状的需要，如孔的存在而产生的废料.少废料和无废料的排样方法虽然材料利用率高,但塌角与毛刺出现在完全相反的方向上.另外，因受条料下料质量和定位误差的影响，其冲件尺寸不准确.

31、因此，实际生产中这种排样方法应用较少。该工件采用有废料的排样方法。2.2.2 载体设计级进模是由多个工位组成,冲压过程中各工位的加工内容不同，因此，把工序件从第一工位送到最末工位是级进模的基本条件之一。载体就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序件在模具上稳定送进的部分材料。载体与一般毛坯排样时的搭边有相似之处，但作用完全不同。搭边是为满足把工件从条料上冲切下来的工艺要求而设置的，而载体是为运载条料上的共工序件而设计的。载体必须要有足够的强度，能平稳地将工序件送进。一旦载体发生变形，条料的送进精度就无法保证,甚至阻碍条料送进或造成事故，损坏模具。载体由形式和尺寸两个要素决定，它们与产品外形和尺

32、寸有密切关系有密切关系。载体强度不可单纯依靠增加载体宽度来补救，更重要的是合理地选择载体形式。按照载体的位置和数量一般可把载体分为六类:无载体、边料载体、双载体、单载体、中心载体以及双桥载体.经过反复比较，采用送料平稳、条料不易变形的双侧载体。零件最大宽度16mm，载体宽度初选6mm。2.2.3条料定位方式及导正方式X向：由于产品零件精度要求一般，所以条料送进方向的送进步距控制用侧刃。为了确保侧刃定位精度，选型侧刃。Y向：由于零件精度要求不高，所以采用导料板导料的方式导料。Z向：由于工序件在加工过程中有弯曲工序，而且弯曲刃口在条料中部，所以本例零件冲压过程中采用双侧浮顶销。为了零件上孔的精度，

33、采用间接导正。导正孔布置在两侧的载体上。参考表310，导正孔直径取3.0mm。2.2。4 零件展开尺寸计算在弯曲过程中，中性层纤维长度不发生变化，然后可以根据弯曲前后材料体积不变来确定毛坯的长度。L0=L直+L弯 （21）L直=14+2×3+2×1.85=23。7mm， L弯=4×2×（r+xt)/360式中 r弯曲件内弯曲半径半径；x中性层位移系数，见表2-1；t-材料厚度；-弯曲中心角;零件内弯曲半径半径r=1, t=1,=90º ，查表21 x=0.32代入得L弯=8.3mmL0=L直+L弯=32。0mm表21 中性层位移系数x的值r/t

34、0。60。70.811。2x0。260.280。30。320.332.2。5 搭边值的确定搭边值是指冲裁时制件与制件之间、制件与条(板）料边缘之间的余料.搭边的作用是：补偿定位误差，保证冲出合格的制件；保持条料具有一定的刚性，便于送料;保护模具，以免模具过早的磨损而报废.搭边值得大小决定于制作的形状、材质、料厚及板料的下料方法.搭边值大小影响材料的利用率。一般由经验确定或查表.表2-2 条料宽度的极限下偏差（- ）(mm）材料宽度B/mm材料厚度t/mm0.50。5112200。050。08-0.1020300。080。100。153050-0.10-0。15-0.20表 2-3 导料板与条料

35、之间的最小间隙Zmin(mm）材料宽度B/mm材料厚度t/mm1122335500。10。20。40.6501000。10。20.40。61001500。20。30.50.71502200。20。30.50。72203000.30.40.60。8表2-4 b1、y值(mm)材料厚度t/mmb1y金属材料非金属材料1。51.01.51.52。00。101。52。52。03.00.152。53。02.54。00.20表25 搭边最小值(mm)材料厚度圆形件及r2t的工件矩形工件边长50mm矩形工件边长50mm工件间a1搭边a工件间a1搭边a工件间a1搭边a0。251。82。02.22.52.83.

36、00。250。51.21.251.82。02.22。50.50.81。01.21.51。81.82。00。81.20.81.01.21。51.51。81.21。61.01。21.51。81.82.01。62。01。21。51。82。02.02.2查表2-2、2-3、2-4、25，取搭边值a=1。8mm,工件间a1=1。5mm，条料宽度的极限下偏差-为0。15mm，冲切前导料板与条料之间的最小间隙c=0。1mm，侧刃冲切的料边宽度b1=1。5mm，冲切后的条料与导料板之间的间隙y=0。1mm。因为采用侧刃定距和无侧压装置，因此条料宽度为：B=（L+2a+nb1) =（L+1.5a+nb1） 其中

37、L=25 a=1。8 b=1.5 n=2 =0.15故条料的宽度B =（25+1.5×1.8+2×1.5）mm=30。7 mm步距为：S=（32+1.5)mm=33。5mm导料板间距为：B=B+2c =(30.7+2×0.1）mm=30.9mm2.2。6工序排样图根据以上几个方面的设计，经综合分析比较,可确定零件的冲压工序排样图如图22所示图2-2 排样图多工位级进模中的工位顺序一般是：冲裁成形-切断分离。该工件采用多工位级进模来加工的，它包含的工序主要有冲裁、弯曲、切断等。具体工位安排如下:第一工位:冲导正孔、中间孔以及成形侧刃第二工位：冲缺口第三工位：空位第四

38、工位：外直角V形弯曲第五工位：空位第六工位：内直角U形弯曲第七工位：空位第八工位:切边第九工位：切边2。2。7材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料的面积的百分比成为材料利用率，它是衡量材料合理利用的一项重要经济指标。一个进距内的材料利用率为=A/Bs×100式中 A一个进距内冲裁件的实际面积,mm2； B条料宽度，mm； s送料进距(冲裁时条料在模具上每次送进的距离,其值为相邻两个制件对应点的距离）。一张板料上总的材料利用率0为0=nA1/BL×100 (23）式中 n-一张板料上冲裁件的总数目； A1一个冲裁件的实际面积，mm2； L-板料长度，mm; B-板料宽度，mm

39、。借助AutoCAD面积计算工具，根据零件展开图形计算得冲裁件面积A=280。82mm2；板料选取800mm×1500mm的规格。=A/Bs×100=280。82/（30。7×33.5）=27.31横裁时n=1500/30。7480=nA1/BL×100%=（48×280.82）/（800×1500）×10025.84纵裁时n=800/33.5230=nA1/BL×100=（23×280。82)/(800×1500) ×100=26。7根据以上计算可以看出纵裁时材料利用率要高一些，并且

40、避免了弯曲线与材料纹理方向平行，所以裁板方式选择纵裁.第2.3节 凸凹模刃口尺寸计算2。3.1 凸凹模间隙值的确定凸凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响,所以必须选择合理的间隙。冲裁模间隙值的选用只要是按照工件的质量要求，根据经验数值来选用。经查表知,对于厚度为1mm的10钢来说，冲裁模的双边间隙取值为:Zmin=0.10mm，Zmax=o.14mm凸凹模刃口尺寸的确定凸凹模刃口尺寸计算的原则在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面为基准.落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材产生的.所以，在计算刃口尺寸时，应按冲孔和落料

41、两种情况来分开考虑,其原则如下：落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸。落料凸模的基本尺寸则是在凹模基本尺寸的基础上减去最小合理间隙。冲孔时,因孔的光面与凸模刃口尺寸相等或者基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模基本尺寸应取冲孔件尺寸公差范围内的较大尺寸.冲孔凹模的基本尺寸则是在凸模基本尺寸的基础上加上最小合理间隙.凸、凹模刃口尺寸的制造公差

42、应根据冲裁件的尺寸公差和凸凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件,又要便于模具加工.一般冲模精度等级较工件精度高23级.2.3。2 凸、凹模刃口尺寸的计算根据凸、凹模的加工方法,凸、凹模刃口尺寸的计算方法分为两种：凸、凹模分开加工时的计算方法以及凸、凹模配作加工时的计算方法。本设计中采用凸、凹模配作加工的方法,故按凸、凹模配作计算凸、凹模刃口尺寸。本设计中所有冲裁工序都是冲孔，没有落料，所以,所有计算都以凸模为基准，配作凹模。冲孔时，各类尺寸计算公式如下:A类尺寸：Ap=(A+x）；B类尺寸; BP=（B-x）；C类尺寸：CP=C±/8。式中AP、BP、CP为冲孔凸模刃

43、口尺寸； A、B、C为冲件孔的基本尺寸； 为冲件孔的公差； x为磨损系数。冲中心孔A类尺寸4。05 Ap=（4.05+0。75×0.048）=4。086冲导正孔A类尺寸:3 Ap= （3+0。75×0。1)=3.075冲缺口A类尺寸：R0.5 AP=(0.5+0.75×0.1) =0.5751。5 Ap=（1.5+0.75×0。1)=1.57516 Ap=（16+0.5×0.18）=16.0923.5 Ap=（23。5+0。5×0。21）=23。605B类尺寸：6 BP=（6-0.75×0。12）=5。91C类尺寸：50.2

44、5 CP=50.25±0。038侧刃冲裁：A类尺寸12 Ap=（12+0。5×0.18）=12。092.5 Ap=(2.5+0.75×0.10）=12.0933。55 Ap=（33。55+0。75×0。25）=33。7375C类尺寸0.5 Cp=0。5±0.013切边冲裁A类尺寸12 Ap=（12+0.5×0。18）=12。0933.55 Ap=（33。55+0。75×0。25)=33。738B类尺寸R8 Bp=（8-0。75×0。15）=7。865第2。4节 冲压力计算及压力机的选用2。4。1 冲裁力冲裁力计算公

45、式为：P=KLt (31）式中 P-冲裁力，N； 材料抗剪强度,MPa； L冲裁件周边长度,mm； t-材料厚度，mm； K-系数,取K=1.3。由于在一般情况下，材料的=1。3，为了计算方便,也可以采用下面的表达式来计算冲裁力F（N）F=Lt式中 -材料的抗拉强度（Mpa)。由表12-36查得10钢的抗拉强度=355Mpa.弯曲力F（N）可按如下公式进行计算F=式中 C与弯曲形式有关，V形弯曲C取0。6；对U形弯曲C取0.7；K安装系数，一般取1.3；B料宽(mm）；t料厚（mm）；r-弯曲半径(mm）;-材料的抗拉强度(Mpa）。根据零件工序排样图,该设计中冲压力由多个部分组成。1） 冲裁

46、力：冲裁力由6部分组成P1冲中央孔的力 P1=12。72×1×335N=4.26KNP2冲导正孔的力 P2=18.84×1×335N=6.32KNP3侧刃冲裁力 P3=36.96×335N=12.38KNP4冲缺力 P4=120。42×1×335N=40。34KNP5切边力 P5=22.5×1×335N=7。54KNP6切边力 P6=25。5×1×335N=8。54KN总冲裁力P= P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6 =(4。24+6.32+12.38+40.34+7.54+

47、8.54)KN=79。38KN2）弯曲力：本设计中将产品的弯曲过程分为三步:两个V型弯曲，一个U型弯曲.所以弯曲力F1两个外直角V形弯曲 F1=2N=1。57KNF2两个内直角的U形弯曲F2=N=0。91KN2。4。2 卸料力、推件力、顶件力的计算卸料力是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力.P卸=K卸P （32）推件力是将卡在凹模内的材料推下时所需的力。P推=nK推P (3-3）顶件力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力。P顶=K顶P （3-4)式中 P卸、P推、P顶分别为卸料力、推件力和顶件力,N； K卸、K推、K顶分别为卸料力、推件力和顶件力的系数，其值见表3-1； n-同时卡在凹模

48、内的工件（或废料)数量.查表取 K卸=0.05、K推=0。055，因为材料厚度为1mm，取凹模刃口高度h=6mm，因此在凹模的刃口内同时存有的冲孔废料个数n=h/t=6/1=6(个)卸料力, P卸=K卸P=0。05×79.38KN=3.97KN,推件力， P推=nK推P=6×0.055×79.38KN=26.20KN。因为该模具采用下出料的方式,因而顶件力P顶=0 N2.4。3 压力机的选用总冲压力：P总=P+P卸+P推+F弯=(79。38+3。79+26。20+1。57+0。91)KN=111。85KN应选取压力机的公称压力：P0（1。11.3)P=（1。11.

49、3）×79.38KN=87。32103。19KN因此可选压力机型号为J2325。2。4.4 计算压力中心冲压力合力的作用点称为压力中心.为了保证压力机和冲模正常平稳地工作,必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合,对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴心线重合。否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常摩擦，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命甚至损坏模具.因此，设计模具时，应正确计算出冲裁时的压力中心，并使压力中心与模柄轴心线重合,若因冲件的形状特殊,从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线重合，也应注

50、意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围.压力中心的确定主要有解析法、图解法和实验法，本设计中采用解析的方法确定压力中心的位置.（1）建立如图所示坐标系（2） 分别计算各工位所受的力以及压力中心冲中央孔的力 P1=4.26KN 压力中心（0,0）冲导正孔的力 P2=6。32KN 压力中心（0,0）侧刃冲裁力 P3=12。38KN 压力中心（-0。72，8。04）冲缺力 P4=40。34KN 压力中心（50.25，0）切边力 P5=7。54KN 压力中心（234。5，-9。24）切边力 P6=8.54KN 压力中心（268，9.87）F1两个外直角V形弯曲 F1=1.57KN

51、压力中心（100。5,0）F2两个内直角的U形弯曲F2=0.91KN 压力中心（187。5，0）（3)代入公式计算总压力中心x0= =79mmy0= 0故压力中心坐标为（79，0）。第三章 级进模的工艺零件设计工艺零件主要有工作零件、定距定位零部件、导料零部件、卸料零部件等。第3。1 节 工作零件3。1.1 凸模和凹模的设计凸、凹模的设计原则：保证凸模，凹模有足够的强度、刚度和硬度;凸模和凹模的结构简单可靠，制造方便；废料的排除应该方便、可靠。3。1.2凸模（1）凸模的结构形式与固定方法由于冲件的形状和尺寸不同,生产中使用的凸模结构形式很多:按整体结构分，有整体式（包括阶梯式和直通式）、护套式

52、和镶拼式；按截面形状分，有圆形和非圆形；按刃口形状分,有平刃和斜刃等。本设计中凸模的结构形式均为整体式.凸模的固定方法有台肩固定、铆接固定、粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定等.本设计中圆形凸模大部分采用冲孔凸模采用台肩固定，其他的凸模采用铆接固定。（2）凸模长度的计算凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定,同时要考虑凸模的修模量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。本设计中采用的弹性卸料，凸模长度计算公式为L=h1+ h2+h3式中L-凸模长度，mm； h1-凸模固定板厚度，mm；24 h2卸料板厚度,mm；18 h3卸料元件被预压后的厚度，mm.（3)凸模强度和刚度的校核在一般情况下，凸模的强

53、度和刚度都是足够的，不用进行惊醒强度计算和校核,但是在多工位级进模中，冲压件形状各异,冲裁、切割凸模的结构形式不同，而且冲压工作中受力变化较大。尤其是小孔冲裁，凸模应该进行承压力和抗失稳弯曲能力的校核。凸模强度的校核凸模承压力的校核按下式进行校核式中 凸模最小截面的压应力（Mpa）；F凸模纵向所承受的压力,包括冲裁力和推件力（N）;A凸模最小截面的面积（mm2）；d凸模工作部分的最小直径（mm）；-凸模材料的许用抗压强度（Mpa）；凸模材料的许用抗压强度取决于凸模的材料和热处理，对于Cr12,热处理硬度为58-62HRC时可取=(1。0-1。6）103Mpa。这里只对细小凸模进行承压力校核，细小凸模直径mm。=1。5103Mpa。经计算F=F冲+F推=Lt+0。0556 Lt=（3335）（1+0.0556)N=4199。75N面积A=/4=（32） /4=7。07mm2。故=Mpa=594Mpa所以该细小凸模有足够的承压力,即凸模的强度足够。凸模刚度的校核根据凸模在冲压过程中的受力情况，可以把凸模看作压杆。在级进模中凸模有弹压卸料板进行导向，相当于一端固定，另一端铰接的压杆，因此，由欧拉公式可解得凸