弹簧片的级进模设计

1、6图书分类号：密 级：毕业设计(论文)簧片落料弯曲级进模设计SPRING PIECE BLANKING BENDING OF PROGRESSIVE DIE DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年05月27日 摘要冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。弯曲是将板料、棒料、管材和型材弯曲成一定角度和形状的冲压成形工序。本文研究的是簧片落料弯曲级进模设计。首先进行工艺性分析，确定最佳加工工艺，并对进行工艺计算，根据工件的尺寸及结构关系进行模具设计，比如在弯曲过程中对于回弹值的确定等。对主要结构零件进

2、行了设计计算和强度校核；最后又确定了落料、弯曲级进模的结构型式，对零件进行了设计和校核，并合理的选择了压力机。关键词 簧片；级进模；冲压工艺；模具设计谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载此设计说明书（不包含CAD图纸）。我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书（附带：外文翻译）和CAD图纸。需要压缩包的朋友联系QQ客服1：1459919609或QQ客服2：1969043202。需要其他设计题目直接联系！ AbstractStamping is installed in the use of stamping equipment (mainly press) on the mold

3、to exert pressure on the materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Sheet metal bending is, bar, pipe-bending and profiles some perspective and shape of the stamping process.This study is the reeds blanking bending of

4、progressive die design. First analysis, determined the best technology processing technology, and for process calculation, according to the size of workpiece and structural relationship, for instance in bending tooling design process of the determination of for rebound value. Major structural parts

5、of the design calculation and strength check; Finally and determine the blanking, bending the structural type of progressive die for parts, the design and check, and reasonable chose press. Keywords spring piece Rebound value Stamping process Mold design徐州工程学院毕业设计(论文)目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 课题研究的背景

6、11.2 冲压模具行业发展现状及趋势11.3级进模的特点41.5课题研究的主要内容42.冲压工艺分析52.1冲压工艺分析52.1.1冲压件的工艺分析52.1.2结构分析52.1.3 加工顺序决定的的毛坯原则52.1.4 冲压方案设计62.2 确定排样图72.2.1 排样图的设计与计算72.2.2 排样图设计原则72.2.3 排样图73 计算各工序冲压力和选择冲压设备93.1 落料、冲压级进模的冲压力计算和设备选择93.1.1冲压力的计算93.1.2选用冲压设备103.1.3冲模压力中心的确定103.1.4模具闭合高度的确定103.2凸、凹模设计113.2.1冲裁凸凹模的设计原则113.2.2确

7、定凸、凹模间隙123.2.3凸、凹模刃口尺寸确定133.3 冲裁模具的设计和设备的选择143.3.1 冲裁模的分类143.3.2 凸模、凹模的结构设计153.3.3弯曲变形过程163.3.4弯曲质量分析163.4弯曲工艺计算204 模具的设计与装配244.1 定位零件的设计244.2卸料及压料零件设计与标准244.3卸料螺钉及其它零件的的选择254.4 模架及导套、导柱选择264.5 模具设计264.5.1 侧刃凸模264.6选择冲压设备284.6.1 冲压设备的选用原则:284.6.2 压力机吨位和型号的选择284.6.3 压力机的可用性分析294.7模具总装图的绘制294.8模具的装配30

8、结论34致谢35参考文献3671 绪论1.1 课题研究的背景冲压加工作为一个国家的基础行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。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商生产率、高材料利用率的加工方法。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具制造已成为整个链条中最基础的要素之一。在汽车、家电等行业，冲压件所占的比重非常大。冲压模具制造技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程

9、度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。为了适应我国制造业迅速发展的需要，必须发展先进的模具设计制造技术，提高从业人员的素质和能力。技术作为一种现代设计制造方法，把它引入模具生产实际中，可以大大缩短产品开发周期， 提高生产效率和市场竞争力。1.2 冲压模具行业发展现状及趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规

10、律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺

11、等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行

12、板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2) 冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具技术也

13、在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构

14、、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性

15、差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光

16、学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造和熔融挤压成形）的系统，它基于“模块化技术集成”之概

17、念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制

18、下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达；公称压力为的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换

19、代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及

20、专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我

21、国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。1.3级进模的特点级进冲裁模是在压力机滑块的一次行程、在模具的不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模具有以下优点：1. 级进模是多工序冲模，在一副模具中，可以包括冲裁、弯曲、成形和拉深等多种多道工序，具有比复合模更高的

22、劳动生产率，也能生产相当复杂的冲件；2. 级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域；级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中“最小壁厚”问题。因此模具强度相对较高，寿命较长。3. 级进模易于自动化，即容易实现自动送料，自动出件，自动叠片；4. 级进模可以采用高速压力机生产，因为工件和废料可以直接往下漏；5. 使用级进模可以减少压力机，减少半成品的运输。车间面积和仓库面积可大大减小。级进模的缺点是结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。因为级进模是将工件的内、外形逐渐冲出的，每次冲出都有定位误差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一致性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、

23、外形相对位置要求都高，可以在冲内形的同一工位上，把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的精度要求。1.5课题研究的主要内容Ø 收集大量资料进行调研，熟悉课题，为毕业设计做准备。Ø 查阅相关外文文献，进行外文翻译，约为4000字。Ø 拟定零件冲压工艺方案及模具总体设计方案。Ø 绘制模具装配图及主要零件图，总量不少于三张A0图纸。Ø 根据设计流程，编写20000字以上的毕业设计说明书。2.冲压工艺分析2.1冲压工艺分析2.1.1冲压件的工艺分析零件名称：簧片零件，如图2-1所示图2.1 簧片零件图图2-1工件图弹簧片零件，材料料厚，大批

24、量生产，尺寸精度要求不高。零件为非对称的弯曲件。材料力学性能：抗拉强度： 屈服强度： 伸长率： 断面收缩率： 硬度 ：热轧,;冷拉+热处理2.1.2结构分析该零件外轮廓尺寸无公差要求，零件是非对称的单向弯曲件。弯曲工序安排是否合理对零件质量、难易程度有较大影响。由于工件弯曲形状、尺寸不对称，高度相差较大，弯曲时受力不均匀，毛坯易偏移，尺寸不易保证，模具设计时考虑增设压料板、定位孔等定位零件，使工件弯曲前已处于弹性压紧状态，然后再进行弯曲。2.1.3 加工顺序决定的的毛坯原则Ø 有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板毛坯上冲出，因为在成型后冲孔模具结构复杂，定位困难，

25、操作也不便，冲出的孔有时不能作为后续工序的定位孔使用。Ø 凡是在位置会受到以后某工作变形影响的孔（拉深件的底部孔径要求不高和变形减轻孔除外）都应在有关的成型工序后再冲出。Ø 两孔靠近或者孔距边缘很小时，如果模具强度足够，最好同时冲出，否则应先冲大孔和一般情况孔，后冲小孔和高精度孔，或者先落料后冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。Ø 多角弯曲件主要从材料变形和弯曲的材料移动两方面安排弯曲的先后顺序，一般情况下，先弯曲外部角，后弯曲内部角。Ø 整形或较平工序，应在冲压件基本成型后进行。2.1.4 冲压方案设计根据制件工艺分析，其基本的工序有落料、冲孔

26、和弯曲三种，按其先后顺序组合，可以得到如下4 种方案：（1）落料冲孔弯曲，单工序冲压。（2）落料弯曲冲孔，单工序冲压。（3）冲孔弯曲落料，复合冲压。（4）冲孔弯曲落料，级进模生产。方案（1）、（2）属于单工序冲压，由于制件生产批量较大，尺寸又较小，这种方案，生产效率低，操作不安全，故不宜采用。方案（3）复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。由于弹簧片尺寸较小，后壁又小，且冲孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模内进行落料，必然受到材料的切向流动的压力，易造成凸模纵向

27、变形。采用复合模冲压，除解决了操作安全和生产率等问题外，又会有新的难题出现，因此，使用价值不高，也不宜采用。方案（4）级进模比单工序模生产率高，生产批量大，操作方便，通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，既解决了（1）、（2）的问题，又不存在方案（3）的难点。故此方案最为适合。考虑到由于工件间搭边值仅为2mm, 因此设计了在上述级进模中添加两个空工位以保证凹模强度, 这种排样方式不但使模具结构简单, 并且能有效保证产品质量。最终该零件具体加工方案为：冲孔空工位冲孔空工位切槽空工位弯曲空工位落料，级进模生产。为了保证压力机和模具正常地工作，特别是保持压力机导轨的均匀磨损，应

28、该使模具的压力中心与压力机的滑块中心基本重合。否则会产生一个附加力矩，使模具产生偏斜，间隙不均匀，并使压力机和模具的导向机构产生不均匀磨损，刃口迅速变钝。绝大多数冲裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，而冲裁力与轮廓线的长度成正比且沿轮廓均匀分布。2.2 确定排样图2.2.1 排样图的设计与计算设计级进模首先要设计排样图。这是设计级进模的重要依据。排样的要求是切除废料，将零件留在条料上，以分步完成各个工序，最后根据需要将零件从条料上分离下来。多工位级进模排样设计的内容包括：确定模具的工位数目，各工位加工的内容及各工位冲压工序顺序的安排；确定被冲工件在条料上的排列方式；确定条料载体的形式；确定条料宽度和

29、步距尺寸，从而确定了材料利用率。排样图的好坏对模具设计的影响很大，需要设计出多种方案加以分析、比较、综合与归纳，以确定一个经济、技术效果相对较合理的方案，衡量排样设计的好坏主要是看其工序安排是否合理，能否保证冲件的质量并使冲压过程正常、稳定的进行，模具结构是否简单、制造维修是否方便，能否得到较高的材料利用率，是否符合制造和使用单位的习惯和实际条件等等。2.2.2 排样图设计原则1. 先冲孔，后冲外形。2. 复杂型孔可分解为若干简单型孔，分步进行冲裁。3. 工序要分散，以确保凹模有足够的强度。所有的孔不应在同一工位上冲切，最好分开。布置在同一工位及相邻工位上的冲切轮廓（包括孔）的间距不应小于凹模

30、最小壁厚。4. 尺寸与形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。5. 有孔位精度要求的孔应在同一工位上冲，若无法安排在同一工位上时，可安排在相近的工位上冲。6. 孔精度有要求并与轮廓靠近，冲外轮廓时孔可能会变形，应先冲外形后冲孔。7. 外形薄弱部分的冲切应安排在较前的工位上。8. 轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。2.2.3 排样图排样图见图2-1；排样采取对称布置，这样可以提高生产效率，并且在弯曲是可以避免因为受力不均而产生的材料流动。具体工位为：1.侧刃、冲孔2.空工位3.冲孔4.空工位5.切槽6.空位7.弯曲8.空工位9.切断。在2、4、6、8处

31、设置空工位主要目的是为了增加成形凹模之间的距离，从而增强凹模强度。图2-1 排样图3 计算各工序冲压力和选择冲压设备3.1 落料、冲压级进模的冲压力计算和设备选择3.1.1冲压力的计算在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其落料力F一般按下式计算： 式（3.1）式中: 冲裁力，N； 冲件周边长度，； 材料厚度，； 材料抗剪强度，。系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨

32、损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K1.3。对于同一种材料，其抗拉强度与抗剪强度的关系为。故冲裁力也可按下式计算： 式（3.2）将，厚度，以及材料的抗抗剪强度代入上式，得其冲孔力公式也是公式（3.1），将数值代入，得当冲裁结束时，由于材料的弹性回复及摩擦的存在，从板料上冲裁下的部分会梗塞在凹模孔口内，而冲裁剩下的材料则会紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上和卡在凹模内的材料（冲件、或废料）卸下或推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称为卸料力，用表示；将卡在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力，用表示；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶

33、件力，用表示。卸料力、推件力和顶件力是从压力机和模具的卸料、推件和顶件装置中获得的，所以在选择压力机的公称压力和设计冲模以上装置时，应分别予以计算。影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能与厚度、冲件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构、排样的搭边大小及润滑情况等。在实际计算时，常用下列计算公式： 式（3.3） 式（3.4） 式（3.5）式中： 分别为卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值可查表； 冲裁力，N； 同时卡在凹模孔内的冲件（或废料）数，由于材料厚度，查表可得取，则总冲压力3.1.2选用冲压设备这一工序需要的总压力，从总压力来说我们选择的是的压力机，其具体的型号要等后面的计算来决定

34、。3.1.3冲模压力中心的确定一副模具的压力中心就是这幅冲模各个压力的合力作用点，一般都指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。否则冲压时会产生偏心载荷，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，这不仅降低模具和压力机的使用寿命，而且也影响冲压件的质量，因此必须计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心，对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具，其压力机中心的计算，是采用平行力系合力作用线的求解方法，即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：1) 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心；冲裁直线段时，其压

35、力中心位于直线段的中心。2) 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3) 形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。本文中加工零件为对称形状冲裁件，所以该模具压力中心为零件的几何对称中心。3.1.4模具闭合高度的确定模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模板的上平面与下模板的下平面之间的距离，以H模表示。压力机的装模高度是指滑块在下止点位置时，滑块底平面至工作台垫板上平面之间的距离。一般压力机的连杆都具有一定的调节量，当连杆调至最短时，成为压力机的最大装模高度，以表示，当连杆调至最长时，称为压力机的最小装模高度，以表示，模具闭合高度必须与

36、压力机的闭合高度相适应，由于压力机的连杆长度可调整，故模具闭合高度分为最大闭合。压力机的闭合高度与模具闭合高度的关系一般为： （h1）5H(h)+10 式（3.6）式中： 压力机最大的闭合高度（）； 压力机最小的闭合高度（）； 压力机垫板厚度（）； 模具的闭合高度（）。当模具的闭合高度大于压力机的最大闭合高度时，模具无法在压力机上安装，冲模不能在该机床上使用，必须选取其他压力机。当模具的闭合高度小于压力机的最小闭合高度时，可以在压力机的垫板上再加垫板来使用。本次设计中各零件厚度如下Ø 下模座厚度为45；Ø 下垫板厚度为15；Ø 凸凹模固定板厚度为32；Ø

37、 卸料板厚度为10；Ø 上模座厚度为45；Ø 上垫板厚度为15；Ø 凸模固定板厚度为20；Ø 落料凹模厚度为30；Ø 垫块厚度为20；Ø 顶件块厚度为30；Ø 凸凹模厚度为50。落料、冲孔复合模具的闭合高度为：H模=312。另外，模具的其他结构尺寸也必须与压力机配合。3.2凸、凹模设计3.2.1冲裁凸凹模的设计原则由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，

38、冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则：1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或

39、等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。用、表示，其中为工件的公差值，为磨损系数，其值在之间，根据工件制造精度进行选取：l 工件精度IT10以上 X=1l 工件精度IT11IT13 X=0.75l 工件精度IT14 X=0.53）不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（）。4）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值

40、的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。5）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。3.2.2确定凸、凹模间隙冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用Z/2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙是指双边间隙。 冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的差值，如图3.2所示，即图3-1 冲裁间隙 式（3.7）式中 凹模刃口尺寸；

41、 凸模刃口尺寸。在冲压实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力和保证模具有一定的寿命，我们给间隙值规定一个范围，这个间隙范围就称为合理间隙，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（）。考虑到冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙会增大，故在设计和制造新模具时，应采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种。我所用的是经验确定法，经验确定法是根据经验数据来确定间隙值。有关间隙值的经验数值，可在一般冲压手册中查到，选用时结合冲裁件的质量要求和实际生产条件考虑。按材料的性能和厚度来选择该零件冲压间隙，则 =0.08 =0.103.2.3凸、凹模刃口尺寸确定1

42、. 落料凸、凹模刃口尺寸确定由于工件形状复杂，为保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因与的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配合的加工方法。配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双

43、面合理间隙值”。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法的公式。第一类尺寸： 式（3.8）（2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B；冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（3.9）相同。 第二类尺寸： 式（3.9） （3）凸模或凹模磨损

44、后会基本不变的尺寸第三类尺寸C；凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（3.10）计算。 第三类尺寸： 式（3.10）式中： 基准件尺寸，单位为； 相应的工件极限尺寸，单位为； 工件公差，单位为； 基准件制造偏差，单位为，当刃口尺寸公差标注形式为（或）时，当标注形式为时，。 3.3 冲裁模具的设计和设备的选择冲裁是冲压生产所用的主要工艺装备。冲裁模结构的合理性和先进性，对冲裁件的质量与精度，冲裁加工的生产率与效益、模具的使用寿命与操作安全等都有着密切的关系。3.3.1 冲裁模的分类冲裁件的品种、式样繁多，因此

45、冲裁模的种类很多，一般按下列的方法进行分类。1) 按工序的性质可分为落料模（）、冲孔模（）、切断模（）、切口模（）、剖切模（）、修边模（trimming ）等。2) 按工序组合方式可分为单工序模（简单模）连续模（）、复合模（等。单工序模：在冲床的一次行程内只能完成一个冲裁工序。连续模：又称级进模、跳步模。它是指在冲床的一次行程中，在模具的不同位置同时完成两个或两个以上的冲裁工序。复合模：在一次冲裁行程内，在模具同一位置上完成两个或两个以上的冲裁工序。3) 按模具的导向方式可分为：无导向模（敞开模）、导向模（guide plate die）、导柱模（guide pillars die）、导筒模等

46、。4) 按凸凹模的材料可分为碳素工具钢冲模，合金工具钢冲模、硬质合金冲模（carbide die）、锌基合金冲模（zinc-alloy based die）、橡胶冲模（rubber die）、聚氨酯橡胶冲模。5) 按凸凹模的结构形式可分为整体模和拼块（section）模。6) 按模具的卸料方法可分为：刚性卸料模和弹性卸料模。3.3.2 凸模、凹模的结构设计冲模的工作零件（working component，包括凸模、凹模及凸凹模）又称成形零件，是直接完成冲裁工序的关键零件。1. 凸模（punch）设计凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一，凸模本身按其作用又可分为工作部分（即刃口）和固定部分。本文

47、中生产零件冲孔直径为，为了增加凸模的强度与刚度，避免应力集中，凸模非工作不分做成逐渐增大的圆滑过渡的阶梯形式，如图3-2所示。图3-2 小圆孔凸模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和固定板与卸料板之间的安全距离等因素，如图所示。凸模长度过短则凸模不能插入凹模刃口内对板料进行冲切，但若凸模过长又降低其工作时的稳定性。其长度见式： 式（3.11）式中：凸模长度，mm； 凸模固定板厚度，mm； 卸料板（或导板）厚度，mm； 倒尺厚度，mm； 附加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取。若选用标准凸模，按照上述算法算得凸模长度后

48、，还应根据冲模标准中的凸模长度系列选取最接近的标准长度作为实际凸模的长度。将数据带入其中计算可得：凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。零件凸凹模刃口个部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值。 配合法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按

49、最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。3.3.3弯曲变形过程V形件弯曲是一种很普通的板料弯曲。在开始弯曲时，板料与凹凸模三点接触，板料的弯曲内侧半径为。随着凸模的下压，板料的直边与凹模V形表面逐渐靠紧，弯曲内侧半径逐渐减小变为，同时弯曲力臂也逐渐减小，由变为，指导板料与凸模三点接触，弯曲内侧半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束，得到所需的制件，其变化过程为，。由于板料在弯曲变形过程中，弯曲半径逐渐减小，因此弯曲变形程度逐渐增加，又由于弯曲力臂逐渐减小，弯曲变形过程中板料与凹模之间产生相对滑移。凸模、板料与凹模

50、三者完全压紧后，如果对弯曲件继续施压，则称为校正弯曲。在这之前的弯曲则称为自由弯曲。自由弯曲是凸模，板料与凹模间的先接触，而校正弯曲是他们的面接触。3.3.4弯曲质量分析1. 弯曲裂痕与最小相对弯曲半径板料弯曲时外层受控，当拉伸应力超过材料的强度极限时，板料外层将出现弯曲裂纹。对于同一种材料的板料而言，能否出现裂纹取决于的大小。1) 最小相对半径设弯曲件中性层的曲率半径为，弯曲带中心角为，所示，由此可得最外层的断后伸长率为 式(3.12)设弯曲后中性层不发生内移且板厚保持不变，那么，将其带入上式可得： 式(3.13)由式(3-12)可得，对于一定厚度的材料，弯曲半径越小，外层金属的相对伸长量越

51、大，当外层金属的相对伸长量达到材料的断后伸长率时，弯曲半径达到最小值，班了就会产生弯曲裂纹。因此相对弯曲半径反映了板料的弯曲变形程度，越小，弯曲变形程度越大。现将材料的断后伸长率代入，可求的与的关系； 式(3.14) 因此，在保证毛胚最外层纤维不发生破裂的情况下，所能达到的内表面最小圆角半径与厚度的比值称为最小相对弯曲半径。生产时用他表示弯曲时的成型极限。2) 影响最小相对弯曲半径的因素Ø 材料的力学性能。材料的塑性越好，其断后伸长率值越大，由式可见，最小弯曲半径越小。Ø 弯曲带中心角。弯曲带中心角越小，最小弯曲半径越小，这是因为实际弯曲过程中，毛胚的变形并不是仅局限在圆角

52、变形区。由于材料的相互牵连，其变形扩展到圆角附近的直边部分，扩大了弯曲变形区范围，降低了圆角处应变的最大值。是最小相对半径减小。越小，这种作用越明显，因而允许的最小相对弯曲半径越小。Ø 板料的热处理状态。经退火的板料塑性好，较小。冷作硬化的板材塑性降低，较大。Ø 板料的边缘及表面状况，由于下料造成板料边缘冷作硬化、产生毛刺以及板料表面被划伤等缺陷，弯曲时容易造成应力集中而增加破裂倾向，因此最小相对弯曲半径增大。为避免此种情况出现，可去除大毛刺，而将毛刺较小的一面朝向弯曲凸模。Ø 板料的弯曲方向。板料经过轧制后产生了纤维状组织，这种纤维状组织具有各向异性的性能。沿纤维方向的力学性能较好，抗拉强度较高，不宜拉裂。因此，当折弯线与纤维组织方向垂直时，应使折弯线与纤维组织方向成方向。影响板料最小弯曲半径的因素较多，难以准确的建立最小相对弯曲半径与其影响因素的关系。因此由试验确定的常用材料的最小弯曲半径数值见表3-1。表3-1 最小弯曲半径最弯料材曲小弯径半曲退火正火状态冷作硬化状态弯曲线位置垂直轧制纹向平行轧制纹向垂直轧制纹向平行轧制纹向08，10，Q195,Q2150.1t0.4t0.4t0.8t15,20,Q2350.1t0.5t0.5t1.0t25,30,Q2550.2t0.6t0.6t1.2t35,40,Q2750.3t0.8t0.8t1.