侧弯支座毕业设计支座冲压成形工艺编制及级进模设计

1、毕 业 论 文支座冲压成形工艺编制及级进模设计08030541X42材料科学与工程贾振忠学生姓名： 学号：材料成型及控制工程系 别：李国俊专 业：指导教师：2012年6月支座级进模工艺编制及模具设计摘 要本次设计生产的是侧弯支座，零件外形虽然比较简单，但成形工艺复杂，包括冲裁和多次弯曲。而且精度要求比较高，形状比较复杂，生产批量大。通过工艺性分析，工序为落料、冲孔和弯曲。为了适应大批量生产的要求，采用级进模制造，能很好的解决上述问题。原料为2A12M，采用自动送料器和自动送料装置送料。模架采用四导柱四导套结构和弹性卸料板，并在卸料板和固定板之间设置辅助导向机构的小导柱和小导套，保证卸料板有足够

2、的运动精度。关键词：侧弯支座，级进模、落料，冲孔，弯曲Process preparation and die design of progressive die for the pedestalAbstract： What this design produces is a lateral support， the accuracy has higher request， the shape is more complicated， produce batch quantity big， pass craft analysis， work preface all for fall to ant

3、icipate with blunt bore and bending. Adopting the class enters a mold manufacturing， can be good to resolve these problems. The raw material selects the 2A12M material， the adoption sends to anticipate a machine automatically and sends to anticipate device to send to anticipate automatically.The mol

4、d adopts four lead pillar and Four sets of lead and flexibility of the bead， and be unloading to anticipate plank and fix plank of the constitution lend support to direction organization-small lead pillar with small lead a set， assurance unloads to anticipate the plank contain enough sport accuracy.

5、Key words： lateral support， progressive die， fall to anticipate， blunt bore目录1 绪论11.1冲压的概念、特点及应用11.2 冲压的基本工序及模具种类21.3 冲压技术的现状及发展方向31.4模具类型和特点62 设计要求82.1设计题目82.2 设计要求83 零件的工艺性分析93.1 零件的工艺性分析93.1.3 零件的尺寸精度93.2 零件的工艺性分析结论104 冲压工艺方案的确定104.1 冲压工艺方案的确定104.1.1 总体的设计方案及可行性的分析104.1.2 比较各方案104.2 模具总体结构设计104.2

6、.1 模具类型的选择104.2.2 操作方式选择114.2.3 定位方式的选择114.2.4 卸料出件方式的选择114.2.5 导向方式的选择115 模具工艺与设计计算125.1排样方式的确定及其计算125.1.1 排样利用率的计算125.3 总的工作力的计算165.8 弯曲凸凹模刃口尺寸及公差236 主要零部件设计与计算246.1 凸模的结构设计256.3 模架的选择316.4 卸料板的结构设计316.5 凸模固定板的设计326.8 模具闭合高度的设计计算337 模具标准化348 压力机的校核34结论35参考文献36致谢371 绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是

7、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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。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）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，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，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法

8、相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均

9、较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少

10、过去用锻造，铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具种类由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本

11、变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合级进在一副冲模上包含复

12、合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新

13、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（FEM）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

14、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

15、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CAD/CAM/CAE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

16、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CAD/CAM技术也在迅速发展；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

17、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、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

18、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、CAD/C

19、AM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

20、（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“M-RPMS-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SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM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

21、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97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达

22、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

23、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

24、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

25、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1.4模具类型和特点冷冲模类型冷冲模有多种形式，按照冲压加工工序的性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模等；从冲压工序的组合来看，可分为简单模、复合模和级进模，其中后一种分类方法更为普遍。简单模是在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压加工工艺。复合模也只有一个工位，但在冲床的一次行程中要完成两类以上的加工工艺。级进模由多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次形成中完成一系列不同的冲压加工。1.4.2 级进模优点1)级进模是多工序冲

26、模，在一副模具内，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劳动生产率，也能生产相当复杂的冲压件；2)级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域；3)级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中的“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长；4)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；5)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；6)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。因为级进冲模是将工件的内、外形逐次冲出的，每次冲压都有定位误

27、差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一次性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、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。2 设计要求2.1设计题目：支座级进模2.2 设计要求：设计该零件的级进模，制件为支座，如下图所示：（一）工件的特性工件名称：侧弯支座生产批量：100万件 材 料：2A12M厚 度：1mm 图2-1制件图（二） 工件的平面展开如下： 图2-2制件展开图3 零件的工艺性分析3.1 零件的工艺性分析3.1.1 零件材料分析该零件材料采用2A12M板，材料较软，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值亦小，因而冲裁零件

28、精度也高。查刘建超所编的冲压模具设计与制造基础可知其抗剪强度，抗拉强度，断后伸长率，该材料适合冲裁及弯曲。3.1.2 零件结构分析该零件外形不规则，整体为一叉形的弯曲件，有4处需弯曲，既有冲裁也有弯曲，所以应分别对其结构进行工艺分析并综合考虑。1.冲裁的结构工艺性：冲裁件上有孔，为避免工件变形和保证模具强度，孔边距不能过小，一般要求C>(1.52)t所以由零件图可知：C=3<2t=2因此孔与边距之间的最小距离满足工艺性要求。2.弯曲的结构工艺性：孔边与直壁之间应保持一定距离，一般取L，而工件上的孔与直壁之间的距离L=5.675=1，所以孔与直壁距离满足要求。查，孔边至弯曲半径中心的

29、距离按料厚确定，当t<2mm时，此工件的，满足要求。此零件圆角半径R=2>0.2t=0.2，均满足弯曲时的工艺性要求。综上所述，所以此零件的结构满足冲裁、弯曲工艺性要求。3.1.3 零件的尺寸精度工件虽然只有两处弯曲有公差要求，但是冲裁精度直接影响弯曲精度。冲压工艺经济性分析（1）产品的生产纲领。年产量：100万件年，属于大批量生产。冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其产品质量稳定、材料利用率高、操作简单、生产率高等诸多优点而被广泛使用。由于模具制造成本高，冲压加工的单件成本主要取决于生产批量的大小，它对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，产品的单件成本就越低，批量小时，冲

30、压加工的优越性就不明显，所以，要根据冲压件的生产纲领，进行冲压加工的经济性分析。此零件精度要求较高，工位多，生产批量大。所以采用有导向级近模进行冲压生产，才能保证产品的质量，满足生产率要求，虽然模具制造难度较大，但是由于生产量大，所以总的生产成本还是不高。3.2 零件的工艺性分析结论通过工艺分析，发现此工件冲裁和弯曲的工艺性都较好，工艺过程简单，虽然模具结构比较复杂，但是寿命较长，产品质量稳定、操作方便等。4 冲压工艺方案的确定4.1 冲压工艺方案的确定4.1.1 总体的设计方案及可行性的分析方案1：先落料，再冲裁，然后再完成两次U弯形和两次向下弯曲，采用单工序摸生产。方案2：落料冲裁然后再完

31、成两次U弯曲和两次向下弯曲，采用复合模生产。方案3：冲孔切舌、两次U弯曲、侧向弯曲最后切断，级进冲压，采用级进模生产。4.1.2 比较各方案方案一，模具结构简单，但需多道工序，多副模具，成本较高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二，只需一副模具，工件的精度及生产率较高，模具制造复杂，难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三，也只需一副模具，操作方便，工件的精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件冲压生产采用方案三级进模生产为佳。4.2 模具总体结构设计4.2.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型

32、为级进模。4.2.2 操作方式选择选择自动送料操作方式，模具相对于模架采用从前往后的纵向送料方式还是采用从左向右的送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸，采用从左向右的横向送料方式。4.2.3 定位方式的选择工序件的定位分纵向和横向，因为该模具采用的是条料，无侧压装置。采用导料杆导向，由模外的自动送料装置自动将料送进，用导正销精定距。4.2.4 卸料出件方式的选择此零件冲压工序应有卸料机构，又由于工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力较小，所以选用弹性卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，弹性卸料下出件比较便于操作与提高生产率。4.2.5 导向方式的选择因为工件精度要求较高，所以采用对角导柱的

33、导向方式，模具的偏斜，有卸料板、凹模与固定板另有四对小导柱作精导向，保证模具的导向精度和工作稳定。5 模具工艺与设计计算5.1排样方式的确定及其计算设计级进模，首先要设计条料的排样图。根据零件的展开图来看，零件的外形近似于T，应采用竖直排切边型工序排样。零件的外形比较复杂，单独冲裁比较复杂，但是如果以两个为一组就比较简单了。因此采用竖直排切边型工序排样，排样采用冲切制件外形余料，条料的一侧和中间留载体的方式在制件压弯成形之后通过切除载体获取制件的方法进行冲压加工。根据料厚t=1mm，查刘建超所编的冲压模具设计与制造，表2.5.2，可知最小搭边值分别为垂直a=1.5mm，水平=1.2mm，取=5

34、mm，=2mm，=2.04mm这样可节省点材料。设计排样图如下图：图5-1 侧弯支座条料排样图（横排）此排样图中条料宽度为60mm，各工位之间工步为50mm排样设有8个工位，个工位的冲压顺序是：工位1：侧刃定距和冲导正空；工位2：异型冲裁；工位3：冲切分隔；工位4：切舌；工位5：向下弯曲；工位6：向上弯曲；工位7：侧向弯曲；工位8：切断冲裁。 5.1.1 排样利用率的计算由零件的展开图在CAD用计算机算得一个零件的面积为1451.5一个进距内的坯料面积：BXS=50X60=3000，因此材料利用率为：=(A/BS)X100%=(1451.5/3000)X100%=48.38%同理可算得图4-1

35、1的材料利用率为48.38%.虽然此材料利用率比较高，所以此种排样方法是一种较好的排样。5.1.2 冲裁力的计算冲裁力一般按下式计算：式中：冲裁力；冲裁周边长度；料厚；材料抗剪强度；修正系数，一般取。根据零件展开图的尺寸可以计算出排样图的尺寸如下图：图5-2排样图尺寸各工位的冲裁力计算如下：表5-1各冲裁力的计算部位L/mmF/n部位L/mmF/n冲导正孔12.574902.3冲切分离D区5019500A区侧刃切除5220280切舌冲裁E区54.6221301.8B区异型冲裁104.1840630.2切断冲裁F区166240B区异型冲裁104.1840630.2切断冲裁F区166240C区异型

36、冲裁81.4831777.2总计120.62144631.5由计算可知总的冲裁力为144631.5N。5.1.3 卸料力、推件力的计算卸料力、推件力按下式计算：卸料力： 式中： 冲裁力；卸料力、推件力系数；同时卡在凹模内的冲裁件或废料的数目：式中： 凹模洞口的直壁高度；板料厚度；查冲压工艺及模具设计手册表2-13得：卸料力系数：=0.05-0.08；推件力系数：=0.05-0.10；定件力系数：=0.01-0.14；查冲压工艺及模具设计手册表2-21，取=5mm，则=5制件的卸料力、推件力分别为：卸料力：=0.05144631.5=7231.55N推件力：=0.05144631.5=36157

37、.75N5.2 弯曲部分的计算5.2.1 弯曲力按下式计算U形件弯曲力：V形件弯曲力：各工位的弯曲力计算如下：第五工位：两侧向下弯曲为U型弯曲切舌的向下弯曲为型弯曲：第六工位：此工位的弯曲为校正弯曲：式中：为单位校正力，其值可查得为15；为校正部分的投影面积，由零件尺寸可算的 。所以第七工位：下端的向下弯曲为型弯曲推件力的计算：可以算得：2660.65N5.3 总的工作力的计算5.4 压力机公称压力的确定压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时的的总力。考虑到所选用的卸料装置方式是弹性卸料装置，因此压力机的公称压力为：5.5 压力设备的初步确定1.压力机的选择原则：（1）根据模具结构选择压力机类型

38、和形成次数。（2）选择压力机的闭合高度与模具匹配。（3）模柄的直径、长度尺寸是否与压力机的滑块柄孔直径、深度尺寸相当。（4）根据压力机模具的尺寸大小、安装和进出料防人等情况选定。（5）压力机应该使用方便安全。查冲压工艺及模具设计手册得选用开式可倾台压力机，压力机型号为J-23-250。其技术规格及其参数如下：滑块行程 70-80滑块行程次数 100最大闭合高度 360闭合高度的调节量 70垫板厚度 205.6 压力中心的确定及相关计算此级进模有多个凸模，所以应先确定各凸模的压力中心后，再计算模具的压力中心。计算步骤如下：图5-3压力中心确定在任意位置画出坐标轴，。由上图中个部分尺寸可以求出各A

39、K各个工作区的形心的位置A为（105，-0.2）B为（125，29.29）C为（50，26.26）D为（50，-1187）E为（0，13）F为（-25，-18.74）G为（-75，12.5）H为（-75，11.56）I为（-125，8.5）J为（-175，-8）K为（-225，17），然后根据各个工作区的工作力求出工作区域对原点的合力矩。在压力中心处的合力矩应该为零，如果计算结果不为零，则移动坐标原点的位置，使最终的合力矩值为零。经过多次计算得出此模具的压力中心为（，）5.7 冲裁凸凹模刃口尺寸及公差5.7.1 凸凹模刃口尺寸计算原则确定冲裁凸凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔，并遵循如下原则：1.

40、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.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，既要保证工件的精度要求。又要保证有合理的间隙值。3.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。5.7.2 凸凹模刃口尺寸计算方法由于冲模加工方法不同，冲裁刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。1.按凸模与凹模图样分别加工法（1）落料设工件的尺寸为，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准，首先确定凹模尺寸，凹

41、模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。（2）冲孔设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。（3）孔心距孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。在同一工布中，在工件上冲出孔距为两个孔时，其凹模型孔中心距可按下式确定。 其中：磨损系 凸、凹模的制造公差。5.7.3 凸模与凹模配作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。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

42、只标注公称尺寸，不标注公差，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，计算公式如下：第一类尺寸： （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，计算公式如下：第二类尺寸： （3）凸模或凹模磨损后基

43、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，计算公式如下：第三类尺寸： 式中：模具基准尺寸（mm） ；工件极限尺寸（mm）；工件公差尺寸（mm）。 表5-2 配合加工时凸、凹模尺寸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：C冲孔按凸模尺寸配制，其双面间隙为：C表5-2中：、凸模的刃口尺寸（mm）、 凹模的刃口尺寸（mm）A 、B、C 工件的基本尺寸（mm）工件的公差（mm）工件的偏差（mm） X磨损系数，可参考上面的值5.7.4 凸凹模刃口尺寸计算根据材料及材料厚度查刘建超所编冲压模具设计与制造，表2

44、.3.3得：冲裁双面间隙，。工位1：冲直径为4mm的导正孔根据前面工件结构工艺分析将工艺孔的等级为10级，其磨损系数=1，制造公差为：=0.4（0.06-0.04）=0.008；=0.6（0.06-0.04）=0.012。，满足要求。故可得其凸凹模可以分开加工为： 式中： 磨损系数；凸、凹模的制造公差， 工位2：两个异形冲裁区B区和区C B区和C区的形状如图5-3和5-4：图5-3B区形状图5-4C区的形状表5-3凸凹模配作加工冲孔按凸模尺寸配制，其双面间隙为C由于冲裁形状比较复杂，同时冲裁区域精度不高公差较大，凸凹模不符合分开加工的条件所以采用配合加工，计算依据表5-3公式，各尺寸均为IT1

45、4级精度，所以磨损系数=0.75，各尺寸及公差分别为，。属冲孔件，选凸模为设计基准，只需计算冲孔凸模刃口尺寸及公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按间隙要求配作，凸模刃口尺寸计算如下：磨损后增大的尺寸：磨损后减小的尺寸与之向对应的凹模尺寸为：；工位3：冲裁分离D区，其形状如图5-5：图5-5冲裁D区由排样图知，只有a尺寸对冲裁形状有影响，可查的由偏差尺寸为由于其凸模磨损尺寸减小，所以与之相对的凹模尺寸为工位4：切舌冲裁E区 ，其形状如图5-6：图5-6切舌E区各尺寸均为IT14级精度，所以磨损系数=0.75，各尺寸及公差分别为，。属冲孔件，选凸模为设计基准，只需计算冲孔凸模刃口尺寸及公差，凹模刃口

46、尺寸由凸模实际尺寸按间隙要求配作，凸模刃口尺寸计算如下：所以与之配合的凹模尺寸为： ； ； 5.8 弯曲凸凹模刃口尺寸及公差图5-7工位5 上端U形弯曲的尺寸此零件在弯曲U形时，尺寸是标注在内形上的，所以可根据前面凸、凹模计算方法时的计算公式计算该U形弯曲的凸、凹模尺寸及公差：凸模尺寸为：由于凸凹模配合加工，其单边间隙Z=系数c可查得为0.1 为坯料厚度正偏差取0.05，所以Z为1.15。凹模尺寸为图5-8工位6上U形弯曲的尺寸此零件在弯曲U形时，尺寸是标注在内形上的，所以可根据前面凸、凹模计算方法时的计算公式计算该U形弯曲的凸、凹模尺寸及公差：凸模尺寸为：由于凸凹模配合加工，其单边间隙Z=系

47、数c可查得为0.05 为坯料厚度正偏差取0.05，所以Z为1.1。凹模尺寸为6 主要零部件设计与计算由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等亦不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、和带护套式等。凸模的固定方法有台阶固定、铆接、螺钉和销钉固定等。而在此零件的加工过程中，冲裁凸模的形状不规则，需利用线切割加工，故采用直通式结构。固定端用铆接固定方法将其固定在凸模固定板上。切边凸模为单边受力，有侧向力，故将凸模设计成有引导和防推作用的台阶式，以保证先导向后切边的合理配合。由于制件有多处弯曲，为便

48、于凹模制造、调整和保证凹模强度，对制件采取向上弯曲，弯曲凹模采用镶拼结构。为保证制件的尺寸精度，每一弯曲处除有一个弯曲凸模外，在对应的凹模内设有浮动弯曲推块，以保证模具闭合时，能先对条料施加压力，然后再弯曲，防止条料因滑动产生变形和尺寸的不准确。同时，弯曲完毕后，弯曲推块又起顶料作用。推力大小靠调节弹簧的弹力获得。圆形凸模其工作部分的尺寸由计算而得；与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/h6）制造；利用台阶固定。6.1 凸模的结构设计6.1.1 凸模的型式国家标准的圆形凸模型式如图示：根据国家标准（GB2863.1181）规定，凸模的材料用T10、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV。刃口部分

49、热处理前的两种材料为5860HRC，后三种为5862HRC，尾部回火至4050HRC。对于采用线切割和成形磨削的非圆形凸模，则制成没有台阶的等断面的形式。常用Cr12WV、Cr12、Cr12MoV等材料。6.1.2 凸模的固定方法凸模的固定方法：（1） 台阶式凸模，将凸模压入固定板内，采用H7/m6配合。（2） 直通式凸模，用N7/h6、P7/h6铆接固定。（3） 对于小凸模采用粘接固定。粘接的方法有低熔点合金浇注法、环氧树脂浇注法等。（4） 对于大型冲模中冲小孔的易磨损凸模采用快换凸模的方法，以便修理与更换。（5） 对于大尺寸的凸模，可直接用螺钉、销钉固定在模座上而不用固定板（6） 冲小孔的

50、凸模，为了防止凸模折断，采用带护套的凸模。6.1.3 凸模的长度凸模的长度应根据冲模的具体结构确定。应留有修磨的余量，并且模具在闭合状态下，卸料板至凸模固定板间留有避免压手的安全距离。凸模一般不必进行强度校验，但对于特别细长的凸模或凹模断面尺寸小而板料厚大时，则应进行强度的校验。凸模长度的计算： 凸模的长度计算公式：凸模固定板厚度；卸料版厚度；导料板厚度；附加长度。凸模长度：L=35+18+10+17+5=85 冲裁凸模的形状尺寸如下：图6-1 B区冲裁凸模图6-2 冲导正孔凸模图6-3 D区切分冲裁凸模图6-4 C区冲裁凸模 图6-5 E区冲裁凸模 图6-6 F区切断冲裁凸模 6.2 凹模的

51、结构设计6.2.1 凹模的型式国家标准（GB2863.481及GB2863.581）的圆凹模，圆凹模推荐采用的材料为9Mn2V、T10A、Cr6WV、Cr12，热处理硬度为5862HRC。整个凹模采用整体式结构，局部采用镶块结构。弯曲凹模与固定板之间采用快换式结构，以放便更换和修磨。弯曲镶块形状尺寸如下：图6-8 第六位弯曲镶块 图6-7 第五工位下弯弯曲镶块 图6-9第七工位下弯弯曲镶块凹模的刃口孔型如图示： 表6-1 凹模刃口孔型序号简图特点应用范围1刃口强度较好，刃口尺寸不随修磨刃口而增大易积冲件或废料、孔壁磨损和压力较大，修磨时刃口磨去的尺寸较多向上（下）顶出零件废料的模具；形状复杂或

52、精度较高的零件；直径d<5mm时的冲裁等。2刃口强度较差，刃口尺寸不随修磨刃口而增大不易积冲件或废料、孔壁磨损和压力较小；零件或废料向下落的模具；形状简单或精度较低的零件；6.2.2 凹模的厚度计算凹模厚度： 式中： 凹模厚度； P冲裁力，一般取总压力。在这里取冲大孔的冲裁力、卸料力、推件力的总和。凹模可取25mm凹模壁厚： C=(1.5-2)H () 因H一般不应小于15-20mm，因此C产实际中应取20mm。6.2.3 凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，钉孔至刃口边的距离要有足够的强度，其最小值查冷冲压模具指导手册。6.3 模架的选择根据凹模的厚度以及工件的工作尺寸

53、，查国家标准模架手册：选用凹模的周边长度为500280标准四角导柱滑动模架6.4 卸料板的结构设计根据制件的要求，卸料力比较小，在压制的过程中需要对工件进行平整，采用弹性卸料板。弹性卸料板、装置中的弹簧一般比进行强度的设计，而是按标准选用。（1）压力要足够，即式中：弹簧的预压力卸料力 弹簧根数（2）压缩量要足够式中：弹簧的预压缩量； 卸料板的工作行程，一般取 凸模的总修磨量，一般取4-6mm 由于所需卸料力较大所以必须选用弹力较大的重型矩型弹簧，其主要参数如下：窝孔直径=25mm、心轴直径=12.5、外径=24.5、内径=13、自有高度=75、最大负荷=2000N（3）卸料板与凸凹模的间隙根据料厚查万战胜主编的冲压工艺及模具设计得，弹性卸料板与凸凹模为0.1mm。6.5 凸模固定板的设计凸模固定板上的导向孔按凸模的断面形状加工，采用配合。如果采用环氧树脂浇注导板，则导板型孔加工将大为简化，孔和凸模之间的间隙可按需要精度地获得，保证高精度配合。取凸模固定板厚度取35mm6.6 垫板的结构设计垫板的作用示直接承受和分散凸模传递的压力，以降低模座的单位压力，保护模座不被凸模端面压陷。是否采用垫板，视模座承受的应力是否超过模座的许应力，模座承受的压力为：。凸模固定端面对铸铁模座的单位压力不应大于100MPa，可