百叶窗类零件成型工艺分析及模具设计

1、摘 要本文的课题是百叶窗类零件的工艺分析和模具设计，对此进行一套冷冲压模模的设计。 经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲裁成形复合模。 文中首先简要叙述了选题的目的、意义、冲压件国内外现状和模具市场发展状况，接着是对 冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的 设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后是对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次 设计模具装配图的绘制和模具的成形提供依据。并为主关件设计夹具和分析上模板的数控加 工工艺。在CAXA中其轮廓平面图，对加工参数进行适当设置后生成加工轨迹，生成数控加 工程序，人工修改后合成

2、数控机床的可执行程序。关键词：百叶窗，冷冲压，冲裁成形，复合模具，夹具，数控程序Abstract This issue is the process of adjusting pads and stamping die design, conduct a set of blanking ­punch compound die. Through access 

3、to information, first on the parts to process analysis, through process analysis and comparison, use of composite blanking punching die. The paper first describes the topics&#

4、160;for the purpose, meaning, stamping parts and mold domestic and foreign market development situation, and then stamping process is analyzed to determine the completion of t

5、he process plan. Further blanking force calculation and Die Design and calculation of working part, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally, the

6、0;designof major components and standard parts selection, design of mold sub­assembly based mapping and provide the basis for forming the mold. Analysis of NC machining p

7、rocess template, in CAXA in its outline plan, appropriate set of processing parameters generated after the processing path, generate NC programs, artificial synthesis of the m

8、odified executable program CNC machine tools. Key words: persian blinds ,Cold stamping, Punching Forming, compound dies, Fixture,CNC program目录引 言.­5­ 1 绪 论.­6­ 1.1冲压模具的发展现状.­6

9、­ 1.2 未来冲压模具制造技术发展方向.­7­ 2 冲压工艺.­8­ 2.1 冲压零件图.­8­ 2.2 工件的工艺分析.­9­ 2.2.1冲压件的形状及尺寸.­9­ 2.2.2冲压件的精度.­9­ 2.2.3设计应注意的问题.­9­ 2.3 工艺方案的确定.­9­ 2.4工艺流程图.­

10、11­ 2.5整体模具方案.­11­ 2.5.1 方案一.­11­ 2.5.2 方案二.­12­ 3 计算部分.­13­ 3.1排样图的设计及材料利用率计算.­13­ 3.2 冲裁压力的计算.­14­ 3.2.1 材料参数.­14­ 3.2.2 冲裁力的计算.­14­ 3.3 压力机的选择.­15&

11、#173; 3.4 确定模具压力中心.­16­ 3.5冲裁间隙的确定.­16­ 4 凸、凹模尺寸确定和结构设计.­17­ 4.1 凸、凹模尺寸确定.­17­ 4.2凸凹模及结构设计.­18­ 5 其他零件的设计.­20­5.1 模架的设计.­20­ 5.2卸料装置设计.­22­ 5.3 其他装置的设

12、计.­23­ 5.4 模具的工作过程.­25­ 6 上模板的数控加工.­25­ 6.1 上模板加工工艺分析.­26­ 6.2 编制数控代码.­26­ 7 经济性分析.­26­ 8 结 论.­27­ 参考文献.­29­ 致 谢.­30­ 附 录.­31­

13、;引 言冷冲压是将各种不同规格的金属板料或料坯，在室温下对其施加压力（如通过压力机及 模具等），使之变形或分离以获得所需各种形状零件的加工工艺。在机械制造业中，冷冲压是一种生产效率很高的加工工艺，它给生产提供了极其方便及 最有利的条件。 据初步统计， 仅在汽车制造业中差不多有6075%的零件是使用冷冲压工艺制 成的，冷冲压生产所占的劳动量为整个工业总劳动量的2530%，在电机和仪器仪表生产中， 也有6070%的零件是使用冷冲压工艺来完成的。 特别是最近几年， 由于冷冲压这种无切削工 艺的研制和发展，更扩大了冷冲压工艺的使用范围。随着科学技术的飞速发展，各种形式的加工中心及高速、超高速加工机床的

14、层出不穷， 为制造行业解决了一个又一个加工难题，但冷冲压作为一种传统的加工手段，仍然具有其它 加工手段不可比拟的优点，在工业生产中继续发挥着巨大的作用。（一）、在经济方面,它有以下几个优点： 1、节省原材料。冷冲压加工工艺对原材料的利用率很高。冷冲压生产，不仅可以做到少 废料或无废料，而且边角余料也可以得到充分利用，不至于造成材料浪费。 2、操作工艺方便。只要有冲压设备和专用模具，具有一般冲床操作经验的操作工就可以 加工生产，零件加工精度完全靠模具保证。 3、生产效率高，适用于大批量生产，便于实现机械化与自动化。 4、由于冷冲压工艺所需设备简单，设备投资

15、成本低，因此冷冲压生产的零件成本低廉。（二）、在技术方面,它有以下几个优点： 1、在压力机简单冲压下，可以获得用其它加工工艺难以加工的各种形状复杂的零件。 2、冷冲压的工件一般不需做进一步机械加工，形位尺寸精度较高，零件尺寸稳定性好， 具有很好的互换性。 3、在材料耗费不大的情况下，可以获得强度高，刚度大而且重量轻的零件。（三）、从环境保护的角度出发，冷冲压也具有很大的优势，冷冲压工艺是一种无切削加工 技术，无需冷却液等降温、润滑措施，对环境污染小。由于上述几大优点， 冷冲压技术对我国国民经济的发展和加快工业化进程有着重要意义。 正是由于冷冲压生产工艺有着这么多的

16、优点，我选择了“百叶窗类零件成形工艺分及模 具设计”作为我的毕业设计课题。课题选定后，通过查阅大量的模具设计参考文献并根据生产实际需要和生产条件，在充 分了解和掌握各种冲压变形规律的基础上考虑这类工件在切断和成形过程中可能回出现的各 种实际问题，确定最佳的工艺方案，并通过计算确定各种设计参数，确保以最简便的方式，在成本消耗最低的条件下实现切断、成形加工并获得高质量的产品。因此，本课题设计的重 点是：确定合理的叶片冲压工艺、模具的定位设计。我的毕业设计课题，从工艺方案确定到 模具设计的整个过程中难免会出现一些缺点和不足，对问题的分析可能还不够全面，因此恳 请各位老师、专家及评委们批评指正，不吝指

17、教。在此表示衷心 1 绪 论 1.1冲压模具的发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模 具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化， 除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区 的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷 纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。虽然中国模 具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的 差距。 例如， 精密加工

18、设备在模具加工设备中的比重比较低； CAD/CAE/CAM技术的普及率不高； 许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依 赖进口。冷冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国 防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合 大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技 术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到 投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力 的进一步加强，模具行业，包

19、括冷压模一定会得到更普及地应用。随着冲压工艺的广泛应用于国民经济中，再加上随着数控技术和机械 CAD/CAM 的发展， 冷冲模的发展和迅速。它以生产率高、成本相对低廉被广泛应用。外国的冲压模发展水平相 当高，无论是设计还是制造，都达到较高的水平。以精确的定位，合理的工艺，连续加工精 度很高的薄臂零件。而国内模具行业的起步较晚，基本上以单模为主，因此，加工精度够高。 冷冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冷冲模的设计也用 到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。1.2 未来冲压模具制造技术发展方向 (1)全面

20、推广CAD/CAM/CAE技术。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨 院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工。国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得 极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣 削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型

21、腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更 高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工 出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可 快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统 的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程” (4)电火花铣削加工。电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传 统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加 工(像数控铣一样)，因此不再

22、需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大 发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度。我国模具标准化程度正在不断提高，但与发达国家还有一定的 差距。目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右，但国外发达国家一般为80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性 能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺 先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化。模具表面的质

23、量对模具使用寿命、制件外观质量等 方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模 具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床 合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同 步系统；有质量监测控制系统。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具 必须尽快提高水平。在科学发展观指导下，只有不断提高自主开发能力、重视创新、走新型 工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也

24、必然会更上一层楼。只有如此才可以尽快缩小我国模具行业同世界发达国家的 差距，促使在世界范围同行业竞争中占据优势。2 冲压工艺 2.1 冲压零件图本次毕业设计课题所设计的零件百叶窗类零件（如图2.1所示），材料为A3(Q235)，批量 为5000件/年，无特殊技术要求。图2.1 2.2 工件的工艺分析对工艺分析包括技术和经济方面两个方面内容。在技术方面，根据工件图，主要分析该 冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济 方面，主要根据冲压件生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。 因此，冲压件的工艺

25、分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单经最经济的 方法冲压出来。能够做到的，表示该冲压件的工艺性好；反之，工艺性差。2.2.1 冲压件的形状及尺寸由图2.1可知，冲裁件的形状简单，精度要求不高，主要工序由冲裁，成形组成。所冲的 为一类零件，只有百叶窗叶片及叶片间距尺寸。百叶窗零件的叶片数和边距都未定，因此设 计模具要考虑模具的柔性，使其具有一定的冲裁范围。 2.2.2冲压件的精度由冲裁件内外性所能达到的经济精度表可查得： 厚度在1mm至2mm以下所能达到的经济 精度为IT11，而该零件的冲裁要求为自由公差，一般在IT11-IT13之间，一般选取IT12，所 以能满足冲裁

26、工艺性的要求。 2.2.3设计应注意的问题该制件的形状比较简单，厚度适中，批量生产，属于普通冲压件，但外形有三组尺寸， 所以该模具应有一定的柔性。一般应注意一下两点：（1） 模具各部件之间应具有一定的调整距离。（2） 由于要加一类零件，要保证定位的可调整性和精确性。（3） 批量生产，应重视模具的材料和结构的选择，保证模具具有一定的寿命。 2.3 工艺方案的确定根据制件的工艺性分析，该零件包括切断和成形两个基本工序，可采用方案如下： 方案一：先切断­，再成形。采用单工序模方案。分别设计切断和成形两套模具。方案二：切断成形复合冲压。采用级进模进行生产。方案三

27、：切断成形复合冲压。采用复合模进行生产。方案一：采用单工序模，单工序模有以下优缺点：优点：结构简单，制造容易，周期 短，成本廉价。可利用废料冲压。可冲制尺寸大、厚度大的零件。缺点：由于模具结 构简单，定位误差大，因而零件精度低，没有连续模和复合模精 度高，一般为IT14­15级。 简单模多无导向装置，安装调整不方便，费时间。工作不安全。工序分散，在这三种 型式的模具中，生产率最低。寿命低，易磨损。只适用于精度要求不高，形状简单的小批 量生产和新产品试制。在这套方案中需二道工序二副模具，成本高而生产效率低，难以满足 批量生产要求。方案二：只需一副级进模具，级进模有如下优缺点：在这三种型

28、式的模具中生产率高。 因工序不集中在一个工位上，可冲制形状复杂的零件。模具的强度、耐用度高。送料方 便、可靠，便于实现单机自动化及机械化生产。可采用少、无废料排样。工作安全，操作 者可不必把手伸入危险区。零件、废料均下漏，可采用高速压力机生产。可减小冲压车 间面积。缺点：零件精度一般比复合模低。冲裁时材料无法压紧，其表面质量欠佳，常有 穹弯。由于模具结构的需要，零件搭边值较大，材料利用率比复合模低。形状复杂的零 件，模具结构较复杂，制造难道大。同一零件，连续模的外廓尺寸比复合模大。当零件尺 寸大于5080mm时，模具显得笨重。由于所加工的零件比较简单，如果采用级进模会提高生 产效率，但是级进模

29、比单工序模设计成本要高，而且所设计出来的模具也比较大。这样在选 择材料，冲压机等方面提高了要求，相应的成本也就需要更高。方案三：也只需要一副复合模就可以完成切断、成形。复合模也有如下优缺点：优点： 冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整。冲裁时材料不需要进给移动，零件表面不受 送料误差影响，其内、外形，一般可达±0.02­±0.04mm，零件尺寸精度高，可达IT8级，在这 三种型式的模具中，其零件精度最高。模具结构紧凑，外廓尺寸小。用复合模冲压时对 外条料形状及尺寸的限制不高，可用短料和边角余料来冲压零件，材料利用率比连续模高。 适宜冲压薄料、软料和脆性材料。缺点：

30、模具零件多，结构复杂，装配制造困难，成本 高。但形状复杂的零件其模具制造难度比连续模低。由于受到凸凹模最小壁厚的限制，对 于一些内孔与外缘之间及孔间距离较小的零件，不宜采取复合模。生产率比连续模低，工 作没有连续模安全，零件出件没有连续模方便。适用于生产批量大、精度高、尺寸大的零件。 有时为了保证零件的精度，批量小时也用它。适用于一般精度要求不高、尺寸小的大批量生 产。生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，尤其是工件的平面度可以由采用弹性 卸料装置得到很好的保证。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三 为佳。复合模具又有正装式与反装式之分，反装式复合模结构简单，又可以直

31、接利用压力机的 打杆装置进行推杆，废料能从压力机台面落下，卸件可靠，操作方便安全，生产率高。正装 式的优点是顶件板、卸料板都是弹性的，条料和冲裁件同时受到压平作用，主要适用于材质 较软或板料较薄、平直度要求较高的冲裁件。综合考虑本冲裁件要求及经济性条件，决定采 用反装式复合模。由以上分析，确定最终方案：采用反装式落料切断成形复合模，一次冲压 成型。 2.4工艺流程图如图2-2所示：图2-2 2.5整体模具方案 2.5.1 方案一如图2-3所示：该方案整体模具比较笨重、尺寸较大。但是上模和下模结构、加工工艺比较简单，成本较低，并且模具各部件之间调整灵活，模

32、具加工范围较广具有一定的柔性。图2.3 模具装配简图1.下模板 2 .限位块 3.下模座 4.刃口下模 5.卸料板 6.橡胶 7.上模座 8.上模板9.模柄 10.上模 11.顶杆 12.紧板 13.下模 14.托料板 2.5.2 方案二如图2-4所示：该方案整体模具比较紧凑、尺寸适中。但是上模和下模结构复杂，加工难度较大、成本 高。一模一件，不具有加工柔性。图2-4模具装配简图1.上模板 2.聚氨酯橡胶 3.导套 4.垫板 5.导柱 6.凸模 7.压料板 8.凹模 9.下 模板综合考虑，选择方案一。 3 计算部分 3.1排样图的设计及材料利用

33、率计算工件在条料上的布置方法叫做冲裁件的排样。在冲裁过程中，材料的利用率主要视排样 而定，排样的正确与否，不但影响材料的利用率，而且影响模具的寿命和生产率。排样的设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用 率，画排样图。（1） 排样方法的选择根据对所给零件的分析，采用直排无废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料。（2） 计算冲裁件面积由于零件外形尺寸未定，冲裁件面积由具体零件图确定。（3） 步距和条料宽度的计算送料步距：A=h45mm 条料宽度：Bn：叶片列数c：百叶窗边距（有零件用途和安装确定）

34、（4） 材料利用率的计算百叶窗为切断成形冲压，无落料，材料利用率为100%。 3.2 冲裁压力的计算冲裁压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工 件与板料相分离所需的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等参数有关，它 是设计模具、选择压力机的重要参数。 3.2.1 材料参数（由冲压技术实用数据 （机械工业出版社，2008）查得）。A3（Q235）：抗剪强度 b=310 380MPa 抗拉强度 b=440 470MPa伸长率 =21% 25% 屈服极限 s=240MPa 3.2.2 冲裁力的计

35、算（1） 切断：由于模具为平刃口模具冲裁，落料力作为纯剪切进行计算。其冲裁力公式为：F0=A0 b=L0t b式中F0：计算的理论冲裁力（N）；2 A0：冲（剪）切面的面积（mm ）:L：冲裁件的冲裁线的长度（mm）；t ：材料厚度(mm)；b：材料抗剪强度（MPa）；考虑到冲裁材料厚度的偏差大，实际冲裁料厚度 t 总是在一定的范围内波动，冲裁模刃 口工作一段时间后会逐渐磨损而变钝，冲裁力会随之增加；冲裁间隙分布不合理和不均匀， 材料力学性能的波动等因数，使实际冲裁力比理论冲裁力增加10% 30%。F =KF0=K L0t b 实K：安全系数，通常取1.1 1.3取K=1.3t=2mm （t=

36、1.5, t=2取较大值）L0=L-2R+ R=200-2 b=271.1mm =440 470MPa 取 b=460MPa切断力： F 切断=1.3 F0= K L0t b =1.3×271.1×2×460=324355.2N= 0.  11 卸料力： F卸 = K 卸 F 查表取 K 卸 故 F . 11 F = 0 . 11 ´ 324355 . 2 = 35679 . 1 N 卸 = 0（2） 成形：冲压成形工艺是将板状毛坯或半成品坯件，放入成形模的模腔中，在压力机的压力作用

37、下，使材料应力超过屈服强度，受模腔形状模具功能的制约，按设定形状及方式变形，并达 到要求的形状和尺寸。由于拉深、弯曲是板料冲压中使用广泛的主导变形工序，通常都是单 独的从成形工序中分离出来，而把除去弯曲、拉深、变薄拉深之外的所有变形作业，都归纳 为成形工序，统称为板料的冲压成形。 成形力计算公式为：式中 （N） L：凸筋的周长mm t：材料的厚度mmb：材料的抗压强度MPa） 2 N K:与筋的宽度和深度有关的系数，一般取K=0.7 1 =（200-2 （3） 冲裁总压力F =F +P=324355.2+224470.8=548826N=548.826KN 总 切断3.3 

38、压力机的选择冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑 下述因素：（1） 冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；（2） 冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；（3） 冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；（4） 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。设备类型的选择：该冲压件为中小批量，冲裁加工，冲压件的形状简单，精度要求不高， 因此采用开式可倾压力机。由以上规格及模具尺寸，最终确定选择1600KN的

39、开式可倾压力机J23-160。表3-1 J23-160开式可倾压力机主要技术规格3.4 确定模具压力中心由于本课题冲裁为切断、成形冲压，压力中心无需特别计算。 3.5冲裁间隙的确定冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。 冲裁间隙值的大小对冲裁件的质量、 模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的参数。当冲裁间 隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因为材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体 方向收缩，使落料件尺寸大小小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凹模尺寸。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

40、后，材料 的弹性恢复使落料件增大，而冲孔件的孔径变小。因此要合理选择间隙，确定合理间隙的方法主要有理论及算法和查表选取法两种， 本次设计的冲压件为材料为A3，厚度为1.5mm和2mm的冲压件，由冲压技术实用数据表2­13金属材料冲裁间隙值（GB/T 16743­1997）查得初始间隙值（单边间隙）=（8% 10%）t Z/2=9% =0.135mm    (t=1.5mm) (t=2mm) Z/2=9% 2=0.18mm 取9%t 但是百叶窗类零

41、件的主要作用是通风换气、遮阳防尘、挡避视线。冲裁件质量要求不是 很高，为提高模具使用寿命，选取较大冲裁间隙值。由冷冲压模具技术表2­2查得 Z=（15 20%）t 取Z=18%t Z/2=9%t 与上式计算值一致冲裁间隙值最终确定为0.135mm (t=1.5mm)、0.18mm(t=2mm) 4 凸、凹模尺寸确定和结构设计 4.1 凸、凹模尺寸确定冲裁件的尺寸精度取决于凸凹模刃口部分的尺寸。 冲裁的合理间隙也要靠凸、 凹模刃口部 分的尺寸来实现和保证。在确定刃口尺寸及制造公差时，需考

42、虑一下几点原则：1) 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件尺寸取决于凸模尺寸。因此在设计落料模时， 以凹模为准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为准，间隙取在凹模上。2) 考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准刃口尺寸在磨 损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准刃口尺寸在磨 损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样凸、凹模磨损到 一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3) 在确定模具刃口尺寸制造公差时要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间 隙数值，一般模具制造精度比工件精度高2到3级。由于模具加工制造方法的不

43、同，凸模和凹模刃口部分尺寸计算方法和制造公差也不同， 一般可分为凸模凹模分开加工和凸模凹模配合加工。因为该凹模结构的特殊行，考虑到模具 的经济性等因素，凸凹模采用分开加工。由冲压工艺与模具设计实用技术（郑家贤主编）查出凸凹模分开加工时凸凹模刃口尺 寸计算有以下公式： 凸模： 凹模： 式中 、 ：凸、凹模工作部分的基本尺寸（mm）；D：冲裁件的基本尺寸（mm）；：冲裁件的下偏差（mm）；：模具的最小冲裁间隙值（单边）（mm） 、 ：凸、凹模工作部分的制造公差。对于制件精度和模具制造精度要求不高的模具工作部分制造公差可以按表3­11来选取。为了保证新模具的间隙小于最大合理间隙值（

44、0;z ，凸模和凹模的制造公差必须满足 min ）下列条件： dp+d d £zmax- z min 由3­5得 Zmax=10% 2=0.2mm         Zmin=8% 2=0.16mm 由冲压工艺与模具设计实用技术（郑家贤主编）表3­11查得 =0.020mm (0.020+0.020)(0.200-0.160)因此，各冲裁部分所选间隙均满足凸凹模制造公差

45、条件。凸凹模刃口尺寸计算如下： 冲裁件的精度等级为IT12 凸模： = 凹模： mm mm =0.18mm = =0.020mm 4.2凸凹模及结构设计本套模具凸凹模均采用Cr12MoV，这种钢有高淬透性，截面为300400mm以下者可以完300400° C 时仍可保持良好硬度和耐磨性，较 Cr12 钢有较高的韧性，淬火时体 全淬透，在 积变化最小，因此，可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具， 适用于制造冲裁凸、凹模。为保证模具的柔性，凸模安装拆卸方便，采用

46、T 行结构，用紧板固定。具体设计形状尺 寸如图4-1所示。图4-1 凸模由于凹模形状的特殊性，考虑到加工难度和成本，将凹模分为凹模模和刃口凹模，如图 4-2；4-3所示图4-2 凹模图4-2 刃口凹模凸模有紧板固定在上模座上，凹模和刃口凹模固定在下模座上。装配时以凸模为基准， 调整凸凹模的刃口间隙。 5 其他零件的设计 5.1 模架的设计模架由上下模座、上下模板、导柱、导套等组成。模架是模具的主体结构， 模具的全部零件都固定在它上面， 并承受冲压过程的全部载荷。 模具的上下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程 中 间隙均

47、匀。 结合冲裁件工艺分析， 本套模具采用中间导柱模架， 其主要特点为： 两导柱， 导套分别装在模架中心线上，可以使导柱受力平衡，延长模具寿命。为了保证模具的柔性和 定位的精确性，导柱和定位块安装在下模板上，采用T行槽。为了便于拆卸，在上模板设定 两个吊环螺钉。参照国标GB2851.3­1990，确定模架结构及尺寸。下模板如图5­1，上模板如 图5­2，下模座如图5­3，上模座如图5­4图5-1 图5-2图5-3图5-4其详细结构见附图上模板、下模板、上模座、下模座。由于本课题为一般冲压加工，故采用滑动导柱、导套即可保证导向精度。导套和上模座 采

48、用H7/r6过盈配合，导套孔与导柱间采用H7/h6的间隙配合。为使导套内便于贮油并经常 保持摩擦副润滑，导套内孔开有油槽。参照GB/T2861.2-1990 B型导柱及GB/T2861.6-1990 A 型导套设计导套导柱如附图导柱和导套所示。所设计模具为中型模具，选择压入式模柄，它与模座孔采用 H7/m6 的过渡配合。参照 JB/T7646.1-1994A型模柄，设计如附图压入式模柄所示。其主要尺寸为：d=52mm，L=120mm。 5.2卸料装置设计根据凸模及凹模结构，设计卸料板，如图5­5所示。图5-5本模具采用弹性卸料装置，由橡胶提供卸料力。橡胶垫的选用应根据卸料力

49、和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量。根据所设计的橡胶垫圈（如附图橡胶垫圈所示）， 其尺寸为a=410mm，b=33mm，h=50mm。计算橡胶垫所产生的工作压力： N 出 A=（33 410 ） 2 =26353.5mm 式中，A 为橡胶垫横截面积，有结构图容易算p为单位压力，一般选取23MPa，此处选取p=2Mpa 此弹性卸料装置主要为落料时对余料施加卸料力推卸出余料。在第三章节已经计算出落 料时的卸料力为：F . 11 F = 0 . 11 ´ 324355 . 2 =

50、 35679 . 1 N 卸 = 0因此所选弹性装置工作压力满足要求。由模具工作情况可知，橡胶垫工作行程 h mm g = 2h . 1 ´ 50 mm = 5 mm ，因此总压缩量 y = 0 橡胶垫预压缩量 ， ，7/50=14%满足h 其最大压缩量不超过其自有高度 此所选橡胶垫压缩量也满足要求。 z 1 的45的规定。因5.3 其他装置的设计拉紧螺钉、紧定螺钉、侧定位块、插销等模具零件均参照冲模标准零件即技术条件进行 设计制造，这里不再一 一赘述，结构如下图，有关设计标准可以查阅中国模具设计大典： 第三卷冲压模具设计（

51、中国机械工程协会.中国模具设计大殿编委会.江西科学技术出版社， 2003）。图5-6 拉紧螺钉图5-7紧定螺钉 图5-8 插销图5-9 侧定位块 5.4 模具的工作过程本套模具可完成切断、成形两个工序。条料送进时，侧定位块和插销同时定位，保证尺 寸精度。冲裁时，卸料板先压住条料起校平作用，压力机滑块继续下行时，凸模、凸凹模共 同作用，将零件外形冲出。当压力机滑块上行，卸料板在橡皮的作用下将条料从凸凹模上卸 下，然后向前送料，有插销保证叶片间距，冲压下一叶片。 6 上模板的数控加工如上模板零件图可知：由于上模板两孔要安装导套，以保证导柱工作时的精度。此外孔

52、 52H7有公差要求，需要保证加工精度。因此，上模板的加工采用数控加工工艺，以保证加工质量。图6­1 上模板零件图6.1 上模板加工工艺分析这里主要针对52mm、2-85沉15-55mm台阶孔、下底面做详细工艺分析。 52mm孔加工工艺：1、打中心孔（20mm中心钻）；2、钻48mm的底孔（48mm麻花钻）；3、粗镗（50mm镗刀）；4、半精镗（51.7mm镗刀）；5、精镗（52mm镗刀）;2-85沉15-55mm台阶孔的加工工艺1、打中心孔（20mm中心钻）；2、钻50mm底孔（50mm麻花钻）3、粗镗（53mm镗刀） ；4、半精镗（54.7mm镗刀） ；5、精

53、镗（55mm镗刀） ；6、镗65mmX15（65mm镗刀）；7、镗75mmX15（75mm镗刀）；8、镗85mmX15（85mm镗刀）底面加工工艺1、铣底面（D10）2、粗、精铣底面（D10）3、精铣底面（D10）最后确定加工机床：根据以上工艺分析，确定加工机床为立式数控铣床 6.2 编制数控代码本次设计采用CAXA 制造工程师编制NC 代码，并对其进行加工仿真模拟。最后由人工修 改，制定最终数控程序，详细见附录。7 经济性分析随着我国市场经济的深入发展，以及我国对外经济的飞速发展，企业已经成为自负盈亏 的经济实体，而不再像以前那样由国家统一分配成本、产品、利益等经济要素。因此我们在设计产品的时候就必须考虑制造成本。本套模具是为百叶窗类零件设计的专用模具（具有一定的加工柔性） 。在设计过程中，我 尽可能的采用模具标准件，这就在极大的节约了设计时间，并在一定程度上了节省了生产成 本。本套模具中凸模、凹模及凹模刃口均采用 Cr12MoV 钢，属于常用模具制造钢材，易于在 市场上购买，能有效控制成本。在整个模具设计过程中， 从AutoCAD制图到Slideworks完成三维立体图的制作， 到CAXA 生成数控程序，最大限度地采用 CAD/CAE/CAM 技术，有效的节约了设计时