毕业设计指导-带孔弯曲件的冷冲模设计

1、在现代制造业中，模具己经成为了越来越重要的工艺装备。人们的生活中随处可以 见到模具制造出的产品的身影，如手机，车辆，电脑等，模具的广泛使用不但更大了人 们日常用品的需求，而且在制造业中，模具水平的高低还育接影响到产品和企业的竞争, 生产效率甚至是经济建设的速度。毕业设计是大学四年中最后一门课程，算是检验我们四年来学习的一个状况，也是 为我们毕业后出去工作和学习提供一个导向。因此这次的毕业设计需要我们花百分百的 心血进行第一次的自主学习和设计模具，要求虽然相比实际生产不算高，但是对于没有 经验的我们来说也具有一定的挑战性。冲压模具是模具中应用最广泛的模具之一。木设计主要涉及的是带孔弯曲件的冷冲

2、模设计，包含的模具有级进模和弯曲模，包含的工艺有冲孔，切口，落料，弯曲等。木 设计的主要要点在于：工件的性能分析，工件的冲压工序的安排，模具个部件的设计, 零件重要部件的校核以及三维装配图和二维装配图的绘制。由于作者的水平有限，经验不足，恳请老师批评指正1. 工件分析1.1工艺卡片零件名称：带孔弯曲件生产批量：不限材料：10钢厚度：2 mm零件简图：（料厚为2mm）306084图1.1带孔弯曲件上述尺寸没有给出精度的，可按it1oit14级精度补标工件尺寸公差，公差数值 必须兼顾以下原则：如果冲压件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

3、数值” it12it14级处理（配合类公 差数值，客户的图纸是会给出的），冲压模具按it11级制造。b.对于圆形件，按it1o处理，冲模按it6it7级制造模具。按“入体”原则把它们逐个改为单向公差。 .落料件属于外形部分，上偏差为零，下偏差为负（相当于基轴制标 注，只小不大）；属于内形部分上偏差为正，下偏差为零（相当于基孔制，只 大不小）。 .冲孔件属于内形部分的上偏差为正，下偏差为零（相当于基孔制标 注，只大不小）；属于外形部分的上偏差为零，下偏差为负（相当于基轴制标 注，只小不大）。 孔心距或距离的尺寸，按土标注。1.2工件工艺初步分析该工件包含了冲孔，落料和弯曲等多道工艺，如果采用单工

4、序模具生产的话，一方 面需要比较多的工序，另一方面需要定位的次数众多，对最终工件成型的精度产生较大 的影响。大批量生产该工件，釆用连续模可以缩短牛产时间，保证工件的精度，降低了 生产的成木，提高了操作的安全性。1.3工艺设计(1) 材料特性10钢的塑性、韧性很好，易冷热加工成型，正火或者冷加工后切削性能好，焊接性 优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性较差。制造要求手力不大、韧性高的零件，如汽车的车身，垫片、管子等，可用作冷轧、 冷冲、冷弯等工艺成型。根据10钢的一上特点，可以看出其满足在冷冲压成型时的冷冲和冷弯要求。(2) 工件的展开尺寸计算弯曲件的展开计算是根据中性层在弯曲前后长度不变计算出来的

5、。由于r=4mm,匸2mm,则r>0.5t所以弯曲的长度为l二 l1+l2+l3+l4+l5+ 1.57(r 1 +x0*t) *4(1-1)查表可知表1.1弯曲90。时变薄系数n与x。数值(10号钢)r/t0.10.250.51.02.03.04.0>4n0.820.870.920.960.990.9920.9951.0x00.320.350.380.420.4450.470.4750.5r/t二2,即取用的 x0二0.445l二21+5+22+5+21 + 1.57x (4+0.445x2) x4= 104.71mm(3) 冲裁工艺性冲裁件的形状应尽量对称简单，应避免有过长的悬

6、臂，需要满足的最小宽度条件是 b>2t,而冲裁剪中孔与孔之间的距离b的条件是b>1.5t,孔与边缘的距离bl的条件是bl>t。根据上述要求计算木设计需要冲裁的工件的最小宽度，孔与孔的距离和孔与边缘的 距离：该工件没有过长的悬臂，形状对称简单，最小的宽度为36mm。该工件最小的孔与孔之间的距离是位于中心的一对孔，b二14mm,远远大于1.5t该工件的空与边缘的最小距离bl=9.5mmo以上均符合冲裁要求。(4) 冲裁工序顺序要求因为木设计的牛产工件为带孔弯曲件，对于靠近弯曲的孔，一般要求先冲孔再弯曲， 因为这样可以简化模具的设计，但是对于对孔精度要求较高的工件则需要先弯曲再冲孔

7、, 因为弯曲后，孔的尺寸和形状和发牛变化。对于木设计的工件，因为对孔的精密度要求 不高，因此，只要工件的尺寸要求满足弯曲孔不变形的条件即可先冲口后弯曲。要求弯曲半径的中心和孔边的距离最小值s必须为1.5t以上，即弯曲深度h要大于 或者等于1.5(+r。计算该中间中两个孔是否符合要求。肓径为6mm的小孔，s=llmm,远远大于1.5t的3mm。直径为8mm的小孔，s=llmm,同样满足要求。则该工件可以选择选冲孔后弯曲。2. 模具方案的选定2.1模具方案的比较2.1.1连续模的特点连续模是指在冲床一道工序中完成两个以上模具工作站作业的一系列薄飯金加工 用冲床工具。因为连续模具备可确保高效率和高经

8、济价值的特点，所以最适合用于大量 连续生产，还特别适用于自动化生产。连续模的优点如下：(1) 工序的安排比较容易，连续模工序数增加，加工费用的增加极少，只是模具 构造增加，制造模具的成木增加。(2) 材料一次变形量减少。可以通过增加工序数来舒缓材料的变形量与加工复杂 度，确保产品的质量和延长模具的寿命。(3) 加工速度显著在增加。连续模虽然有上述的有点但同时也有下面的限制：(1) 不适合制造精度公差十分严格的制品。(2) 不适合制造会产生残余应变的制品。(3) 不适合制造需要横向推力的制品。(4) 指定毛头方向的制品也需要再工序安排吋特别注意。(5) 连续模的材料利用率一般比较低。(6) 制品

9、的材质育接影响模具的寿命和加工成木。(7) 噪音和震动比较明显。2.1.2单工序模和复合模的特点单工序模是指一次只完成一个模具工作站作业的冲床工具。其的优点是，结构简单, 模具制造成木低，适用于工序较少的工件的冲裁；缺点是：对于多工序的工件冲裁不利 于控制精度，操作复杂，生产效率较低，不便于生产自动化，指适用于单个或者小批量 的零件冲裁。复合模是指在一个工位上，能完成两个或者两个以上冲压步骤的冲模。其特点为: 除了含有凸模凹模还有凸凹模，结构紧凑、复杂，制造成木高，材料的利用率比较高, 使用精度要求高、尺寸大的工件的大批量牛产，尤其适合冲裁薄料、软料和脆料。说2.1.3选用模具的可能方案和比较

10、(1) 连续模主要工序安排：冲中心两孔一一冲旁边两孔一一切边料一一落料一一弯曲(2) 单工序模第一个模具：冲孔第二个模具：落料第三个模具：弯曲(3) 复合模和单工序模组合第一个复合模：冲孔一一落料第二个弯曲模：弯曲以上三种方案，(1)和(3)均能满足工件冲裁的工艺要求，如果是中小批量生产 可以采用第三种方案，其缺点在于生产效率不高及模具的制造较复杂。鉴于木设计的工 件要求是大批量牛产，选择第一种方案能达到最大的效率及经济效益。因此，木设计采 用连续模的设计方案。2.2排样图的设计2.2.1排样的设计原则多工位级进模排样不同，则材料的利用率、制作精度、牛产率、模具的制造难度程 度、模具的使用寿命

11、也不同。级进模排样是与工件冲压方向、变形次数及相应的变形程 度密切相关的，并且还要考虑模具制造的可能性和工艺性。因此，模具排样应遵循下列 原则：1) 合理确定工位数，工位数为分解的各个单工序之和。但有时为了提高凹模的 强度或便于安装凸模，在排样图上设置空工位。工位数的确定原则是：在不影响凹 模强度原则下，工位数选择得越少越好，这样可以减少累计误差，冲出的制件精度 更高。2）在设计排样图是，要尽量考虑材料的利用率，尽量按少、无废料排样，以降 低成木。3）合理的确定冲裁位置，防止凹模型孔距离太近而影响其强度。型孔距离太远 又会增大模具外形，及浪费材料有显得笨重，而h会降低冲裁精度。4）为保证条料的

12、送进步距的精度，必须设置导正孔，其数量及位置尽可能设置 在废料上，这样可以增大导正直径，使工作更为紧靠。5）有冲孔和落料工序时，冲孔在前，又是可以将已冲孔为导正孔。若工件上没 有空，则应该在第一工位上设置工艺孔。6）制件上孔位置精度要求高时，在不影响凹模强度的前提下，尽量在同一工位 中冲孔。7）当工序较多时，一般把费力工序安排在前，如冲孔、切口、切槽，紧接着安 排弯曲、拉伸等工序。对精度要求较高的制件，应在成型工序后再安排整型工序， 最后安排切断或落料工序。8）冲制不同形状和尺寸的孔时，尽量把打孔和小孔安排在不同工位。9）多工位级进模中弯曲件排样和外形尺寸及变形程度有关，一般以工件的宽度 方向

13、作为条料的送进方向。当宽度尺寸小，长度尺寸较大，工位数较多时，这种排 样可以减轻送料的不稳定。2.2.2排样的三种类型排样方式设计按材料利用情况排样可分为三类，其比较见表1：表2.1三类排样方式比较排样方式概念优缺点及适用范围有废料沿零件的全部外形冲压这样排样材料利用率较低，但制件质量和精度均排样四周有一定的余量能得到保证，冲模的寿命相应提高，多用于形状复杂制件精度要求较高的制品冲压少废料沿制件部分外形冲压，这种排样材料利用率较高，生产率高，具有一次排样也就是4或?2只能有一能冲压多个制件和简化模具结构降低冲压力等优个。点。但只能保证一个方向的制件精度。无废料排样在整个冲压过程中只有 料头料尾

14、和结构废料。这种排样材料利用率最高，生产率高；模具结构 得以简化，成本低，冲床负荷轻；但制件的冲压精 度差，多用于冲压精度要求不高，且比较贵重的材 料冲压。根据木工件的尺寸及形状，可以选用少废料排样。说223搭边值的计算搭边是指在排样时零件之间以及零件与边料侧边之间留下的剩余料。搭边的作用：使条料定位，补偿定位误差，保证零件的质量和精度，确保冲出合格 的零件；是条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进；提高冲模的寿命。搭边值过小是会降低冲裁质量和模具寿命，必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性 变形区宽度，一般可取等于材料的厚度。i搭边值的选择，如下表表2.2工件的最小搭边值(单位：mm)材料厚度t(n

15、im)圆件及r>2t的圆角矩形件边长l<50mm矩形件边长l>50mm或圆角r2t工件间d侧面冏工件间a侧面ay工件间a侧面q0. 25以下1.82.02.22.52.83.00. 250.51.21.51.82.02.22.50.5 0.81.01.21.51.81.82.00.8 1.20.81.01.21.51.51.81.2 1.61.01.21.51.81.82.01.6 2.01.21.51.82.02.02.22.02. 51.51.82.02.22.22.52.53. 01.82.22.22.52.52.83.03. 52.22.52.52.82.83.23.

16、5 4.02.52.82.83.23.23.54. 0 5. 03.03.53.54.04.04.5由于木设计的工件是带圆角的矩形件，h圆角半径等于2t,工件的厚度为2mm,所以选择搭边值：a=2.2mm, al二2.5mm。2.2.4载体载体的作用主要是为了消除和减少带料在各个工位变形时产生的相互影响，顺利地将制件运送到各个工位上进行冲裁、弯曲、翻边、成型等，保证运送的稳定，定位准确。 载体主要有以下几种形式：1,边料载体；2,原载体；3,单侧载体；4,双侧载体;5,中间载体等根据木工件的排样的初步确定和其形状，选用中间载体。225排样图的设计排样图的设计如下第二斑第三扭图2.1排样图工序说

17、明如下：第一工位冲孔由于该条料的厚度为2mm,不适用于侧刃定位，因此选择始用挡料销定位，第一工位冲孔，该孔可以再后续工艺中作为导正孔使用。第二工位 冲口导引在冲口之前为了更加精准的定位，先用导正销定位后冲口。第三工位冲口切除多余的边料第四工位 成型 该工序是为了成型第一个弯曲，为了避免一次同时成型两个弯曲 角时容易造成的材料破裂，木设计选择的是分两次成型，这样比较可以保证零件的精度 和质量。第五工位空扌当 可以使制件不变形和保证模具的寿命。第六工位 成型 成型第二个弯曲角。第七工位切断 条料切除废料，自然落件。2.2.6材料利用率的计算排样时，在保证成型工件精度和质量，模具的使用寿命的情况下，

18、尽量的减少材料 的浪费是提高成木的重要手段。无侧压时，条料理想的送进基准是零件的中心线。无侧压冲裁时条料宽度为：b.a =d + 2(d+z) + z_a(2-1)导尺间距：a =占 + z(2-2)据表表2. 3条料下料偏差及导料板与条料i'可距条料宽度b条料厚度t0.30.3 0.50.51.0>1.01.5条料允差间隙条料允差间隙条料允差间隙条料允差间隙<=30-0.2+0.1-0.3+0.15-0.3+0.15-0.4+0.230 50-0.3+0.1-0.3+0.15-0.4+0.2-0.4+0.25根据木设计的工件参数，选择条料下偏差为04,条料间距+0.2该工

19、件的排样设计中，材料的利用率计算如下:(2-3)atl=x100%bh40x115-2kx(9+16)-5x36-2.2x109.7-13.754 nnn/亦后x 100%=80.87%式屮，a冲裁件面积(包括内形结构废料);n个进距内冲裁件数目；b条料宽度，b=l 15mm；h进品巨，h二40mm。2.3连续模的工艺与设计计算2.3.1冲裁变形分析冲裁变形过程有三个阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。冲裁切 断面由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个特征区组成。(1) 圆角带 该区域的形成主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的 材料产生弯曲和伸长变形，材料被带进模具间隙的结果。(2

20、) 光亮带该区域发牛塑性变形阶段，当刃口切入金属板料后，板料和 模具侧面挤压而形成的光亮垂肓断面。一般占全断面的二分之一到三分之一。塑 性好的材料光亮带越大。(3) 断裂带 该区域是断裂阶段形成的，是由于刃口处产生的微裂纹在拉 应力作用下，不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，带金属木色和斜度。塑性 越差的材料断裂带越大。(4) 毛刺 在塑性变形阶段，凹模和凸模的刃口切入被加工板料一定深度 时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分处于高静水压应力状态，在压应力的作用下， 裂纹加长，次啊聊断裂而产生毛刺。对于工件来说，冲裁的断面将是检验其精度和质量的一大指标，所以断面质量的把 握在牛产中十分重要。出来材料

21、的性能和冲模的状态影响断面质量外，最重要的一个因 素还是模具冲裁间隙的大小。当冲裁间隙过小的时候，上下裂纹不重合，两裂纹间的材料随着冲裁的进行会发牛 第二次断裂，在断面处形成第二次光亮带。光亮带的宽度增加，圆角、毛刺、斜度翘首 等弊病都有所减少，工件质量较好，但是断面的质量有缺陷，而且对模具的磨损很大。冲裁间隙过大时，上下裂纹依然不重合。材料会较早的接受塑性变形，导致光亮带 的宽度减小，毛刺和斜度，拱弯翘首都会加剧，冲裁件的质量下降而且断面的质量也下 降。当冲裁间隙合理时，上下裂纹会形成一条缝，可以得到较好的综合断面质量。2.3.2冲裁间隙的确定选用冲裁间隙的主要依据是在保证冲裁件的尺寸精度和

22、满足剪切面质量要求的前提下，考虑模具的寿命、模具的结构、冲裁件的形状和尺寸、牛产条件等因素所占的权 重，综合分析后确定。选择间隙方向的基本原则：(1) 落料时凹模尺寸作成工件要求尺寸，凸模为凹模减去间隙值。(2) 冲孔时凸模尺寸作成工件要求尺寸，凹模为凸模减去间隙值。表2. 4冲裁模初始用间隙2c单位mm材料厚度08、10、35、09mn> q235zminzmax<0.50.040.060.60.0480.0720.80.0720.0721.00.10.141.50.1320.242.00.2460.360根据上述表格，选择zmin二0.25, zmax二0.36,因为模具在使用

23、中都会磨损，所以 制作模具间隙值均采用最小间隙。2.3.3凹模和凸模的刃口尺寸计算方法由于模具的加工和测量方法不同，凹模和凸模的刃口部分尺寸计算方法可以分为两 种。(1)凹模和凸模分开加工l，4j这种方法适用于圆形或者形状简单规则的冲裁件，为了保证合理的间隙值，其制造公差必须满足下列关系:(2-4)(2-5)(2-6)3p + sd wzmax-zmin8p = 04(z max - z min)ib式中：8p 凸模制造公差; 凡一凹模制造公差；znwc最大合理间隙;z .nin -最小合理间隙。其取值有几种方法，但是一般采用按下表选取。表2. 5凹、凸模的制造公差基本尺寸ini模公差凹模公差

24、3d基本尺寸凸模公差凹模公 差5”<180.0200.020>1802600.0300.045>18 300.0200.025>2603600.0350.050>30 800.0200.030>3605000.0400.060>801200.0250.035>5000.0500.070>1201800.0300.040当选择凸模与凹模分开加工方法加工模具时，其工作部分尺寸公差和计算公式如下表:表2. 6凸模与凹模分开加工工作部分尺寸和公差计算公式工序性质制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料d°a后求出 d尸(d-za-zmin)°

25、;d>先求出 dd二(d-a)冲孔先求出必= ( + /£,后求出 /=(d +龙a + z斷沪氏、dd落料凸、凹模基本尺寸，mm；dp、dd冲孔凸、凹模基本尺寸，mm；制件制造公差，mm； z最小合理间隙; 力一因数；“、凸、凹模的制造公差，表2. 7 因数x材料厚度非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5t/mm工件公差a/mm< 1<060.170. 35m0.36<0.1620.1612<0.200.21 0. 4120.42<0.2020.2024<0.240. 250. 4920.50<0.24$0.24>4&

26、lt;0.300.21 0. 59n0.60<0.3020.30(2)凹模和凸模配合加工法对于形状复杂或者薄料工件，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须采用配合加 工法。此方法是先加工一件模具作为基准件，再以他为标准制造另外一件模具，使它们 之间保持一定的间隙。这样的方式，5=zl/4o如果采用凹模为基准件，有三种模具磨损情况，其计算的凸、凹模方式并不相同: 凹模磨损后增大的尺寸(a类尺寸)；凹模磨损后减小的尺寸(b类尺寸)；凹模磨损后没有增减的尺寸(c类尺寸)。表2. 8凸模与凹模配作加工工作部分尺寸和公差计算公式工序性质制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料按凹模尺寸配制， 其双面间隙为zez

27、maxaz = (a-於)畀乩=(3+於)爲cc = (c + 05®±5/2cd = (c 0.5a)±»d/2c±afcd = c±sd!2冲孔?v = (a+於)寫按凸模尺寸配制，其双面间隙为zminzmax场=(8-於)；勿corg = (c + 0.5a)±/2g = (c-0.5a)±/2c±a*cd = c±8d!2根据上述的公式以及本设计的工件的外形尺寸计算所需凸、凹模的尺寸。1) 采用分别加工法来制造冲孔的凸、凹模该工件的孔有四个，两种尺寸：06和08先求出凸模的配合尺寸，根据

28、公式弘= ( + /£,(2-7)查表可知,按公差 it=12 来计算，x=0. 75, z=0. 3,"二0.02, 8d =0. 02 则dp= (6 + 0.75x0.3) °002=6.225%,02dd = (6 + 0.75 x 0.3 + 0.25)= 6.475j002同理可得 08 的尺寸计算得dp = (8 + 0.75 x 0.3) 002=8.225%.02dd = (8 + 0.75 x 0.3 + 0.25)厲=8.475j0022) 采用配合加工法来制造冲口的凸、凹模该模具的形状如下，由于相当于是落料，所以以凹模为基准图2. 2凹模磨

29、损图以上的几个主要尺寸都是磨损后变大,(28)根据计算公式a, = (a於)驚7可以计算得到,、+0.02丄“co(4-0.75x0.3) o = 3.775j002长度尺寸ad2 =(36 - 0.75 x 0.3) ；°血=35.775j002 宽度尺寸ad3 = (8 -0.75 x 0.3)= 7.775j002汁算得凹模后，凸模的根据最小i'可隙取值。3) 由于切断工序对凸、凹模的尺寸要求不高所以可以选择合适的标准凸、凹模。234主要工艺力的计算2.3.4.1冲裁力的计算冲裁力的计算公式(29)坨二klt t式中，坨一一冲裁力(n)；l冲裁件的周长(mm)；t材料厚

30、度(mm)；t 材料抗剪强度（mpa）。由设计手册可以查到，10钢的抗剪强度为201"268mpa,取其抗剪强度为235mpa0 冲裁力的安全系数一般选择13,因此21.3.冲裁力的计算如下表表2. 9冲裁力讣算数据冲裁工位冲裁周长冲裁力n第一工位冲孔8853768第一工位切侧边190116090第四工位切斜边8149491第七工位切断3018330合计2376792.3.4.2其他冲裁力的计算除了上述冲裁板料时的冲裁力外，模具的冲裁中述包括有卸料力、推料力、顶件力， 由于影响其的因素比较多，所以精确计算非常困难，因此一般采用经骑公式计算这三种 力：卸料力f卸=nk卸f(210)n卡

31、在凹模洞口中的工件（或废料）的数目；顶料力f顶=k顶f(211)推料力f推=k推f(212)其系数在下表中查得表2. 10刚性材料卸料系数、顶料系数、推料系数表料厚/mm0k推f顶刚w00.06 0.09004>00.50.04 0.070.0650.08>0.5 2.50.025 0.060.050.06>2.5 6.50.02 0.050.0450.05>6.50.015 0.040.0250.03由于本工件的冲裁屮可以忽略顶料力的影响，所以只需计算推料力和卸料力的大小 即可。由上表查得k卸=0.05, k扭=0.05计算可得f卸=11884n, f推=47535n

32、 23.4.3弯曲力计算（1）自由弯曲力的计算(213)0.6kbrah1 _ rt_式中，百一一自由弯曲力（冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力）（n）; b弯曲件宽度（血）；t弯曲件材料厚度（俪）；r弯曲内半径（r二2t） （mm）。巧一一材料抗拉强度（mpa）；安全因数，一般取k二1.3。6271.2n0.6 x 1.3 x 36 x 4 x 335 fi（2）弯曲件顶料力的计算根据尺顶=0. 5f1=3135. 6n2.3.4.4总冲裁力总冲裁力f=厲+ f卸+ f推+ f顶x 2 + f x 2 = 315.9kn2.3.4.5降低冲裁力的工艺措施在冲压高强度材料、厚料和大尺寸冲压

33、件时，需要冲裁力较大时，生产现场的压力 机的吨位不足时，为了不影响牛产，还可以采取一些有效措施降低冲裁力。（1）凸模的阶梯布置凸模阶梯布置由于各凸模工作端面不在一个平面上，各个凸模冲裁力的最大 值不在同时岀现，从而达到降低冲裁力的目的。当凸模直径有较大差异时，一般 把小直径凸模做短一些，高度差为（0.51） to凸模阶梯状布置会给刃磨造成一 定困难，仅在小批量生产采用。（2）斜刃冲裁斜刃是将冲孔凸模或者落料凹模的工作刃口做成斜刃，冲裁时刃口不是全部 同吋切入，而是逐步的将材料分离，能显著降低冲裁力，但斜刃刃口的制造和刃 磨比较复杂，刃口容易磨损，落料时斜刃坐在凹模上；冲孔时做在凸模上。斜刃只在

34、大型冲裁及厚板冲压中使用。(3) 加热冲裁这样可以大大降低材料的抗剪强度，从而降低冲裁力。但材料加热后产牛氧化皮, 所以只适用材料比较厚，表面质量和精度要求不高的零件。血根据木次冲裁的工件，如果生产时的压力机吨位不够的话讲考虑采用斜刃冲裁，但是由 于其刃口容易磨损和难以修磨，因此在条件允许的情况的尽量不要采用这样的结构。2.3.5压力中心的计算模具压力中心是指冲压时冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工 作，应使冲模的压力中心和压力机滑块中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心 应该通过模柄的轴心线，压力中心的确定可以有以下几个原则：1) 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是

35、冲裁件的几何中心。2) 工件形状相同而且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重 合。3) 对于形状复杂的零件，多凸模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中 心。4) 据力矩原理得到压力屮心c点到x轴和y轴的距离公式： 內+厶吃+肚”a + 厶 + + /”( 214)=/+厶+厶儿a + 2 + a(215)由于该工件的形状对称，在y轴方向为中心点时是压力中心点。 对于x轴方向，可根据上述公式(2-15)计算得x二214. 5mm2.4连续模的零部件设计2.4.1连续模的总体设计总体设计是以排样设计为基础，根据冲件成型要求，确定连续模的基木结构框架。1.模具基木结构设计模具的基木

36、框架主要有三要素构成，即正倒装关系、导向方式和卸料方式。(1) 正倒装关系正装和倒装是模具的两种基木结构形式，由于正装的模 具容易出件和排除废料，连续模中多采用正装。(2) 导向方式 连续模的导向方式可以分为两部分，即外导向和内导向。 外导向主要是指模架中上下模的导向；内导向是指利用小导柱和小导套对卸料板 的导向，卸料板仅为乂对凸模进行导向和保护，也成为辅助导向。(3) 卸料方式在多工位连续模中，多采用弹性卸料装置。若工位数少, 料厚大于1.5価也可以采用固定卸料方式。根据木次的工件参数和选择模具类型，可初步设计者三个因素如下：1)因为需要 容易出件，所以选择正装；2)内导向比较适用于工件较薄

37、的冲裁中，木设计的工件厚 度达到2mm,因此选择外导向方式；3)卸料方式可以选择刚性卸料即固定卸料还有一 个参考方案是利用导料板兼做卸料板。2.4.2凸、凹模的设计多工位连续模一般工位多，凸、凹模尺寸小，使凸。凹模的装配及相互位置尺寸的 调整比常规冲模要复杂和困难。同时，多工位连续模用于大量生产，要求模具的使用寿 命长，易损坏的更换和模具的维修要方便。凸、凹模的应遵循的设计原则如下：(1) 凹模和凸模要有足够的强度和刚度由于高速连续的作业，震动极大，所以磨 损特别快；凸、凹模受力状态不均匀、不对称、不垂宜，所以损坏可能性也极大，为此， 设计的模具应选择强度较好的材料；选择合理的热处理工艺和规范

38、；在条件许可时减少 凸模长度，增加凹模厚度；在结构工艺上增加他们的强度和刚度。(2) 凸模和凹模的安装必须牢固，便于维修和更换。由于震动大，所以安装牢固 非常重要，在不同工位上冲切工件外形的不同部位，带数个工位完成后才冲切出完整的 工件外形。这样，就需要保证各工位间凸模的位置精度，切各工位的凸、凹模间隙要均 匀一致，保持稳定，这给凸、凹模的牢固安装又带来一定的困难。由于容易损坏，还必 须考虑修理和更换。(3) 多工位连续模的凸、凹模应有统一的基准。一般在设计多工位连续模吋，以凹模各型孔坐标为基准，一第一工位定出坐标原点，一次到各个工位型孔定出坐标关系。凸模的安装位置、卸料板各型孔位置，均要和凹

39、模一致，不得混乱。凸模的工作形状和对应的凹模型孔形状及卸料板的型孔形状也应对应一致，这样既容易加工乂不会出错。（4）余料方便排除应采取在凸模上设置余料顶杆，凹模上设高压气孔等措施，及 时清除余料。（5）凸、凹模应有良好的工艺性 应便于制作，便于测量和组装。2.4.2.1 凸模常用的凸模可以分为直通式和台阶式。直通式结构比较简单，采用线切割加工，台 阶式凸模强度和稳定性比较好，采用成型磨削等方法加工，还有防侧弯保护机构等。本设计需要的凸模有冲06孔，08孔，冲斜边，冲断，切侧边五个冲裁凸模。1）凸模的结构设计如冲06孔和08的凸模设计由于凸模的工作直径较大，可以不经常拆卸，因此处于安装稳定性的考

40、虑，选择采 用凸台式凸模，在具有弯曲和成型工艺的多工位连续模中，为了方便模具刃磨，凸模采 用h7/n6配合。凸模的配合安装大致如图：图2. 4凸模配合示意图2）凸模工作部分的长度的确定凸模的长度的确定有以下儿个原则： 根据模具结构确定凸模的高度，对于特别细长的凸模易出现受压失稳现象，所以 需要校核。一般凸模长度需在刃口断面大小的10倍以内。 在同一副模具中，当各个凸模的绝对高度不一样时，应确定以基准高度，其值一 般去35、65俪，其他凸模根据冲压要求按基准高度计算差值。 尽量选择标准凸模高度 凸模应有一定的使用高度和足够的刃磨高度 注意各种凸模加工的同步性，并保证个凸模进图工作前，导正销对条料

41、导正，卸 料板吧条料压紧后，各个凸模才开始工作。凸模的工作长度计算公式如下：li =（刃磨量+卸料板厚度+冲件料厚+凸模进入凹模孔口的高度）xk （2-16）k为安全系数,取1. 151.3；当l>二l,取l （l为按强度计算的最大长度）。当l<lp尽量取l,但需要采取保护。因为木设计中采用固定卸料板和导料板的结构，因此凸模的长度为：l=hx + h2 + h3 + （15 20）mmhi为凸模固定板厚度h2为卸料板厚度h3为导板的厚度1520mm为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸 料板之间的安全距离。2.4.2.2凹模的设计（1）凹模的整体设计多工位

42、连续模的凹模结构比较复杂，凹模中的型孔和型孔之间的位置精度比较高。 生产中一般除了工位数比较少和孔型比较规则的连续模采用整体凹模外，一般都采用镶 拼式结构，这样易于加工、装配、调整和维修，一包装凹模的儿何精度和步距精度。凹 模镶拼原则与普通的冲模相同。镶拼式凸模主要有：分段拼合式、镶入式及综合式等，分段拼合凹模是最常用的结 构。凹模进行拼合组配时应遵循下列原则：1）拼合面尽量以直线分割，便于加工。优势也以折线或圆弧作拼合面。2）同一个工位的型孔，为保护孔距的精度，常做在同一拼块上，当型孔数很多 时也可以做出两块。3）对于薄弱己损坏型孔，单独做成一块拼块，便于损坏后更换。4）一个拼块可以包括一个

43、工位的型孔，也可以包括儿个工位的型孔。5）不同冲压工艺的工位应与冲裁部分分开，如弯曲、拉仲等，以便于冲裁刃口 的刃磨。6）拼块上的型孔均为封闭型。7）凹模拼接面与型孔壁之间的距离要不影响其强度。8）拼块组配时，应用容框紧固，长选用h7/n6的配合性质，同时需要螺钉和销 钉固定，为防止拼块承受冲压力而下移，容框底部还要加上整体垫板。这样就使容 框、各拼块、垫板组成凹模的整体。血（2）凹模洞口设计凹模的洞口主要类型如下图:图2. 5凹模洞口类型由于该工件对孔的精度要求并不高，因此选用第一种洞口类型，其不易积存冲件和 废料，孔口的磨损及压力较小，刃边强度较差，孔口的尺寸随刃磨而略有增大。凹模洞口的高

44、度一般按照冲裁板料的厚度计算。t < 0. 5mm 时，h=35mm；t=0. 55mni 时，h二510mni；t>510mm 时，h二 1015mm。因此木工件的厚度为2mm,即取凹模孔口的高度为7mmo（4）凹模的尺寸设计凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定。凹模的厚度ii二kb。凹模壁厚（指凹模刃口与外边缘的距离）c= （1.53） ii（2-17）式屮，b冲裁件的最大外形尺寸；k考虑板料厚度的影响因数，见表；ii凹模厚度，其值为>=15mni；c凹模壁厚，其值为3040mmo表2. 11因数k的数值$4厚 t0.5123>3b/mm< 500.30. 35

45、0. 420. 500. 60> 501000.20. 220. 280. 350. 42> 1002000. 150. 180. 200. 240. 30>2000. 100. 120. 150. 180. 22按上述方法计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般不需要进行强度校核。木工件凹模尺寸计算如下：工件的最大外形尺寸为b二115mm； 根据上表可查k二0.2；h二kb二23 取 25mmc= （15、2） h 即取 c=40mm则计算可以得出整幅凹模的长度l40x 7 + 100 + 100 = 480mm凹模的宽度为：115+40+40二195mm凹

46、模的尺寸取:480mm x 195mm x 25mmo4-*-4-/>a-4-o0 0图2. 6凹模板示意图凹模板螺纹孔、销孔、导柱/导套孔、型孔的布置 丝孔的布置模具的凹模螺孔、销孔应该做在同一条线上；各模板的销孔设置两个，且应该对称。螺丝孔的布置凹模板上一般是不可以做沉孔的，其他模板上可以做沉孔。导套/导柱的布置如遇导套/导柱孔则以导套外径为基准。螺孔到凹模孔、螺孔到销孔的距离一般取b>2do2.4.3固定板的设计（1）凹模固定板的设计凹模固定板的外形根据凹模设计。凹模固定板的厚度与凹模的一致，选为25mmo（2）凸模固定板的设计连续模的凸模固定板除了安装固定各种凸模外，还要在

47、相应位置安装导正销、斜锥、 弹性卸料装置等零部件。因此，固定板应有足够的厚度和耐磨性。固定板的厚度可按凸 模设计长度的40%左右选用。为了保证多穿拆装后安装孔的位置精度不变，多工位连续 模的凸模固定板需要具有较好的内模型，对于一般的连续模，凸模固定板选用45钢， 淬火硬度4245hrc；精度要求高的连续模，固定板应选用t10a, crwmn,淬火硬度为 5256hrc,常拆卸安装孔的表面粗糙度应达rao. 8um0凸模固定板的外形一般和凹模固定板或者卸料板的一致。凸模固定板的厚度。按经验公式求得：hr = （0.608） h阿二（0.60.8） x25=（1520） （mm）。式屮，h,凸模固

48、定板厚度。取h =20mmo2.4.4卸料板的设计计算卸料装置在多工位连续模中的作用，主要是在它工作前由弹性卸料装置将条料压住, 防止条料在冲压中产牛位移和塑性变形；同时，卸料装置对凸模起导向和保护作用。不同的冲压工序卸料装置有不一样的作用：在冲裁工艺中，它起卸料和压料的作用； 在弯曲工序中，起卸料作用，有时候还可以起到局部成型的作用；在拉伸工序中其压边 作用。（1）卸料装置的结构形式卸料装置有固定式卸料装置和弹性卸料装置两种，在多工位连续模中，大多数采 用弹性卸料装置，只有当料厚t>l. 5mm的冲件冲裁时才采用固定式卸料装置。由于木设计工件厚度为t=2mm,因此选用固定式卸料装置。固

49、定式卸料装置乂称刚性卸料装置，它的卸料板与导料板一起固定在凹模上。特 点是卸料力大，卸料可靠。固定卸料板的型孔与凸模间的间隙较大，为0. 2mm"0. 5mm0 所以，它不能对凸模起导向和保护作用。固定卸料板有整体式和悬臂式，在多工位连 续模中，悬臂式使用较多，因为它既适合冲裁，乂适合压弯和成型的卸料。根据工件的要求，选择整体式固定卸料板。(2) 卸料板的外形一般固定卸料板的外形和凹模的一致。(3) 卸料板的厚度按经验公式求得h广(081) h凹二(0. 81) 25=20"25mm选择20mmo245定位装置的设计(1) 导料和托料装置在多工位连续模中，由于工位数多，还有

50、弯曲、成型等多道工序，因此要求调料 送料步距必须准确；另外对于成型零件，成型的指尖必须完全脱离凹模洞口。因此除 了要求成型有一定高度的指尖必须考虑将带料托起，高于凹模上的平面。这样才能保 证各个工位连续、正确、稳定的工作。采用的导料和托料装置一般包括：左右导料板、承料板、带料的测压装置、导料 杆或者带料托料杆、安全检测机构等。木设计选用导轨式导料装置，其与固定卸料板一起配合使用。表2. 12导料板结构尺寸熒料宽 度 条叭 厚度ch挡料销高度50>50-100>100-150>150-220用挡料销挡料二10. 10. 10.20.2462>1-20.20.20.30.

51、3683>2-30.40.40.50.58103>3-40.60.60.70.710124根据上表选择导料板c二0. 3mm, h二6mm,挡料销的高度为3mm(3) 扌当料装置挡料件的选择限定条料送进距离的方式有两种：用扌当料钉抵扌当搭边或者冲件轮廓的扌当料销; 用侧刃在调料侧边冲切除各种形状的缺口，限定调料送进距离。由于该工件的厚度过大，不适用与侧刃定位，因此选择固定式扌当料销。2.4.6浮料装置由于工件包含有冲孔，两次弯曲的工序，而且是向下弯曲，因此条料的送进会有困 难，因此需要增加浮料装置。当胚料的成形部分陷入f1模中二不易取出来的时候，活动顶杆借助弹簧的作用将其 推出。因

52、此，顶杆的安放位置应该尽可能的靠近成形部分，而且一定要保证定在材料的 平面上，否则制件不易顶出。一副模具中有多个托料杆应做到顶岀高度一致，其顶出力大小要均匀。1顶料柱；2顶料柱；3下模座4一压簧；5螺钉2.5弯曲部分的设计2.5.1弯曲凸.凹模的结构尺寸设计(1) 凸模圆角半径当零件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径匚取等于零件的弯曲半径，但不 能小于极限弯曲半径。当r/t较大时，精度要求较高的话则需要回弹，将凸模圆角半径加以修改。木工件对弯曲的精度要求不高，所以将不考虑弯曲回弹量，根据工件的弯曲角度宜 接确定，凸模圆角半径。木工件的相对弯曲半径为2,考虑回弹量后确定凸模的弯曲半径。(2

53、) 凹模的圆角半径凹模的圆角半径山不应该过小，一面擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的 圆角半径应一致，否则在弯曲时胚料会发牛偏移。其一般根据材料厚度取值为：t<=2, r-3一6tv型弯曲模的底部可开退刀槽或者去“二(0. 6'0. 8) (rp+t)(2-18)工件的厚度t二2mm,则第一次v型弯曲选择rdmnmi,底部不开退刀槽第二次弯曲可以选择rd=6nmio(3) 凹模深度凹模深度尺寸h的大小与弯曲件的形状和弯曲方法有关：对于v型弯曲件的凹模深 度如果选取得过小，则弯曲零件的回弹量大，不平肓；深度过大，则需要耗费更多的模 具钢材，也需要较大的压力机行程。表2. 13弯曲凹模工作部分的几何尺寸尺寸板料厚度t/mm<1>12>23>34i'd3579h471115h20304045凹模深度b直边 长度l20610151530101515205020202525根据木设计工件才