衔铁零件的模具设计与制造

1、 武汉科技大学本科毕业论文 摘 要多工位级进模是在普通模具的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具。是技术密集型模具的总要代表，是冲模的发展方向之一。在模具设计前必须对工件进行全面的分析，然后确定工件的冲压成型方案，正确设计模具的结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。本次设计的零件为板料冲裁弯曲件衔铁，衔铁采用的材料为电工纯铁，厚度1.8mm保证了足够的强度和硬度。该零件的外形简单，利于合理排样、减小废料。此材料具有良好的塑性及较高的弹性、较高的冲裁性和良好的弯曲性。关键词：级进模；冲裁；弯曲；排样；设计AbstractMulti-position progress

2、ive which is developed on the basis of the general mold is a mold of high precision, high efficiency, and high durability. Multi-position progressive that is the development of mold is the present of technology-intensive mol. A comprehensive analysis of the workpiece must be made before the mold des

3、ign. Making a workpiece program and designing the structure correctly after the analysis.The parts of the design is sheet metal punching and bending parts-the armature iron that is made by electrical iron.The thickness of the iron is 1.8mm which can ensure the strength and the hardness. The parts is

4、 of simple shape that conducive to a layout and reducing waste. The blanking of the material is good and it has good plasticity.Key words: progressive die; punching; bending; layout; design目 录1 概述11.1 毕业设计目的21.2 毕业设计任务22 制件的结构及工艺性分析32.1 产品设计要求32.2 对工件冲裁部分进行工艺性分析32.3 对工件弯曲部分进行工艺性分析43 工艺方案的确定53.1 工艺方案

5、的分析53.2 各个方案优缺点的分析54 模具的工艺计算74.1 毛坯尺寸的计算74.1.1 制件的中性层半径74.2.2 制件坯料的展开长度74.2 排样的设计计算84.2.1 初拟排样方案84.2.2 比较各方案的优缺点94.2.3 初定条料的宽和步距94.2.4 选取条料94.2.5 根据所选条料规格，计算所需再加工的板料尺寸104.2.6 材料利用率104.2.7 设计冲裁顺序及冲裁工序的组合104.2.8 排样图114.3 冲裁力及弯曲力的计算124.3.1 冲压力124.3.2 弯曲力144.3.3 模具所需要的合力154.4 冲压设备的选择164.5 模具压力中心的计算164.6

6、 凸凹模刃口尺寸计算184.6.1 冲孔落料的凸、凹模尺寸计算19 4.6.1.1 凹、模刃口尺寸的确定19 4.6.1.2 冲2孔的凸模、凹模刃口尺寸的确定20 4.6.1.3 第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算204.6.2 弯曲模工作部分尺寸计算224.7 弹性原件的选择与计算235 多工位级进模主要零部件设计245.1 模架及其组成零件245.2 凸、凹模结构设计255.2.1 凹模结构设计255.2.2 凹模外形尺寸275.3 凸模结构设计285.3.1 凸模固定结构形式285.3.2 凸模结构组成295.3.3 凸模强度的校核29 5.3.3.1 圆孔凸模抗拉强度的校核29 5.

7、3.3.2 弯曲凸模应力校核305.4 模具闭合高度的确定305.5 辅助零件的设计305.5.1 导向零件的设计305.5.2 导柱、导套的设计315.5.3 固定与联接零件的设计与选取31 5.5.3.1 模柄32 5.5.3.2 模架与模座32 5.5.3.3 螺钉与销钉336 模具材料的选择和加工346.1 模具材料的选择346.1.1 选取模具材料的一般原则346.1.1 模具零件材料的选取和热处理要求346.2 模具零件的加工356.2.1 凹模的机构特点和技术要求356.2.2 凹模的加工要求356.2.3 冲裁模凸模的制造工艺过程366.2.3 冲裁模凹模的制造工艺过程366.

8、3 材料热处理376.3.1 模具热处理基本要求376.3.2 模具用刚的处理过程及硬度要求377 模具的装配与调试387.1 模具装配的概述387.2 模具零件的固定方法387.3 冷冲模的装配387.3.1 组件装配397.3.2 级进模的装配方法39结束语41参考文献43致谢44V1 概述冷冲压工艺操作简单，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需要进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好。 它在航空、汽车、电机电器精密仪表等工业中占有十分重要的地位。据有关统计资料介绍，在电机及仪器仪表生产中，有60%70%的零件是采用冷冲压工艺来实现的。此外，随着人们物质

9、生活水平的提高，在诸如家电、电子元器件领域内，冷冲压加工量也占有相当大的比例。可见，支持和促进冷冲压加工技术，对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义。模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。近20多年来，美国、日本、德国等发的国家的模具总产值都已超过机床总产值，世界模具市场总量已大600650亿美元。在我国，1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设列第二位。1999年和2002年间，国家计委和科技部又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发

10、展的行业、产品和技术目录、当前国家优先发展的高科技产品化要点指南（目录）中，把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前，我国冲压模具的产值占模具总产值的40以上，处于主导地位。近年来，我国模具工业的技术水平已经取得了长足的进步，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。其中，以大型复杂冲压模具以及汽车覆盖件模具为代表，已经能够生产部分新型轿车的覆盖件专用模具。另外，体现高水平制造技术的多工位级进模具，已从电机内部部件、各种电器部件、，扩展到接插件、电子零部件、空调器散热片等家电专用模具。 对个人来说：(1) 能够全面考察我对专业基础知识和机械设计基础知识的学习和掌握情况，让我在设计

11、中及时发现自己的不足之处，以便及时改正。(2) 能够让我更多地了解有关模具生产的过程和工艺方案；更熟练地掌握计算机应用软件AutoCAD、Pro/e、UG等。(3) 能够让我认识到自己的真正能力，最大限度地激发潜能，提高自身的设计能力。能够让我牢固地掌握查阅文献资料的方法，养成良好的独立自主能力（4）本次设计将是我对大学4年里的学习和工作的一次深刻的检查，也是本身能力的具体体现，必将为以后的工作起到很多的促进作用 1.1 毕业设计目的1.巩固大学四年所学理论知识，通过毕业设计加强各学科之间联系与应用。 2.提高自身的独立处理问题的能力，包括：锻炼查阅相关资料的能力、翻译外文资料的能力，加强运用

12、相关手册、国家标准、参考资料进行独立设计的能力，以及独立完成课题调研的能力等。3.加强自己理论联系实际的能力，学会把四年来所学的理论知识与实际生产中有关模具的问题联系起来。 4.在设计的过程中，能够及时发现自己的不足并予以改正。 5.巩固掌握模具设计的基本方法和步骤，建立正确的模具设计理念，熟练掌握模具设计过程中的各种设计方法，为毕业后步入工作岗位打好坚实的基础。 6.熟练掌握模具设计相关绘图软件的使用方法，提高自己的计算机应用能力。1.2 毕业设计任务一、设计题目：衔铁零件的模具设计与制造 二、材料：电工纯铁 三、厚度：1.8毫米 四、技术要求 1.制件的制造精度为IT11，表面要求无毛刺。

13、 2.制件的生产批量为大批量生产。五、制件图图1-1 衔铁零件2 制件的结构及工艺性分析2.1 产品设计要求 衔铁零件级进模设计：工件如图2-1所示，材料为电工纯铁，厚度t=1.8mm，大批量生产。图2-1 衔铁零件2.2 对工件冲裁部分进行工艺性分析 如冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁讲的形状、材料、尺寸精度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件的设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计方案相当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时，以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。1此工件的形状较简单、规则，其

14、展开坯料为对称形状，排样时能符合少废料排样。2工件的内、外转角处没有尖锐的清角3工件形状没有过长的悬臂或过窄的凹槽。4工件上有孔径较小的孔，工件上最小的孔径Dmin=1mm1t=1.8mm，符合冲裁要求。5工件上孔与孔之间，孔与外形边缘的尺寸均大于等于(11.5)t =1.8mm，符合冲裁要求。6冲裁件能达到的尺寸精度一般为IT8IT13，可选其尺寸精度为IT11，取制件的冲裁粗糙度为3.2。2.3 对工件弯曲部分进行工艺性分析弯曲件的工艺性是指弯曲间的形状、尺寸、精度要求、材料选用以及技术要求等是否符合弯曲加工要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计，简化工艺过程和提高生产效率，而且能够提高弯

15、曲件的精度，避免各种弯曲缺陷使之成形，提高材料利用率和降低成本。因此进行弯曲的工艺分析，对于制定合理的弯曲工序相当的重要。1由于制件需要弯曲，制件材料的选取应选取低碳钢，因为低碳钢的回弹较小，选取材料为电工纯铁。2弯曲半径：弯曲件的半径尺寸不宜小于最小弯曲半径Rmin，以免产生裂纹。 但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。表2-1 板料最小弯曲半径 （摘自1中表3-1）材料退火或正火的冷作硬化的弯曲线位置垂直碾压纹向平行碾压纹向垂直碾压纹向平行碾压纹向08,10,Q195,Q215-A0.1t0.4t0.4t0.8t注：t为材料厚度，单位为mm。 衔铁件所

16、用材料为电工纯铁，因此其最小弯曲半径Rmin=0.8t=1.44mm，由制件图可知，制件的最小弯曲半径为2.5mm。符合弯曲加工的工艺要求。3弯曲件直边高度 为了保证弯曲件的直边部分平直，其直边高度不小于2t.若h2t,则须在弯曲圆角处于压槽后再弯曲；或加长直边部分，带弯曲后再切掉多余的部分。所以符合要求4弯曲件孔边距 当弯曲带孔的工件时。如孔位于弯曲变形区附近，则弯曲后孔的形状会发生改变，为了避免这种缺陷的出现必须使孔处于变形区之外。孔边到弯曲半径中心的最小距离s应满足：当t1.5t=2.7。3 工艺方案的确定3.1 工艺方案的分析方案1单工序模：包括冲孔模和落料模和弯曲模，先用落料模落料后

17、，再用冲孔模冲孔，最后弯曲。方案2单工序模：包括冲孔模和落料模和弯曲模， 先用落料模落料后，再用弯曲模弯曲，最后冲孔。 方案3复合模：冲孔、弯曲、落料一次完成。 方案4级进模： 先弯曲，再冲孔，最后切断。3.2 各个方案优缺点的分析1单工序模的优点为制造简单，生产周期短，生产效率高，模具结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，并且一个工件的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于小批量生产，生产效率低。 2复合模是在压力机一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。复合模同连续模一样，也是在

18、简单模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相互位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。3级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整工件。因级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化

19、。但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上完成的。则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的零件加工。综合考虑到制件的用途，需要大批量生产，生产效率要求高，生产成本不易过高，制件的尺寸适中，所需的工序数较多，故优先选用方案4 多工位级进模。4 模具的工艺计算4.1 毛坯尺寸的计算4.1.1 制件的中性层半径 制件的外形有四处需要进行弯曲，其中有四处的内圆角半径均为5mm。中性层半径在实际生产中常用下列的经验公式来确定： rt 公式(4-1) 式中 中性层半径(mm)； r 弯曲内半径(mm)； 中性层位置系数（根

20、据表4-1选取）； t材料厚度(mm)。表4-1 中性层位置系数 （摘自文献1表3-5）r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.20.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.534567=80.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5r5的中性层半径： T1.8mm,r/t2.8,查表3-5得0.396 rt50.3961.85.7128mm 4.2.2 制件坯料的展开长度弯曲件的弯曲部分的展开长度可按下式进行计算： l （4-2） 式中 l中性层展开长度（mm）弯曲中心角（）中性层半

21、径（mm）R5部分的展开长度： =90，=5.7128，将参数代入式(4-2)得：=0.01745905.7128=8.97mm 由制件图可知=467.213.212.8=79.2mm计算坯料的总长、总宽：(1)坯料总长L：L总= 4=115mm(2)坯料总宽B： B=25mm4.2 排样的设计计算4.2.1 初拟排样方案模由制件材料为的电工纯铁，料厚t1.8mm，展开坯料外轮廓均为平直线，制件需要进行两面弯曲。排样一：图4-1排样方案一 排样二：图4-2 排样方案二4.2.2 比较各方案的优缺点结合制件的展开图以及将要进行的各工序的操作，做出了以下分析：方案1和方案2比较，1属于竖排，2属于

22、横排。由于制件的多工序和加工复杂程度，弯曲后需要带料前进，所以选择竖排。 4.2.3 初定条料的宽和步距条料宽 （即制件宽度） B=121mm步 距 （即制件长度） A=29mm4.2.4 选取条料为减小成本，条料应尽量选取标准条料。从表(4-2)选取条料规格，根据数学知识可知，用各规格的条料总宽除以制件展开坯料的宽度B，余数越小，则浪费越少。根据计算结果，选取条料的规格为9001500（纵裁）。表4-2 冷轧钢板的厚度宽度和长度(mm) （摘自文献1中表(D-1)）公称厚度按下列钢板宽度的最小和最大长度600650700（710）750800850900950100011001.812001

23、300140014001500150015001500150015001500300030003000300030003000300030003000300040004.2.5 根据所选条料规格，计算所需再加工的板料尺寸1 n=1000/121=8.26,取整为8条 B=10008121= 32mm2n=1500/29=51.7,取整为51个 L=1500-2951=21mm4.2.6 材料利用率估算利用率：1 确定搭边值：查表2-15（摘自文献1中表2-15）工件间a =2mm 沿边 =2.2mm考虑到模具中需加定位用的成形侧刃,所以a =4mm =3mm2 条料宽度（即制件宽度）B=121

24、mm 条料步距（即制件长度）A=29mm查文献1得材料利用率的计算公式100%100%式中 一个步距内零件的实际面积，； 一个步距内所需毛坯面积，； A送料步距，mm； B条料宽度，mm；所以，材料的利用率=【101.882541（1225）13.22】/(12129)100%=80%4.2.7 设计冲裁顺序及冲裁工序的组合冲裁顺序和工序的组合对于材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、模具制造难易程度、模具使用寿命等都都有十分重要的影响，在设计时应该按照以下原则进行：(1) 工步数目不宜太多，否则会增加步距的积累误差，影响制件精度；(2) 对于难加工或影响到凹模强度的复杂型孔，应分解为若干个简

25、单的孔 形，分步进行冲裁；(3) 当冲孔凸模或凹模孔口边缘间距离太近时，这些孔应分布在几个工位上冲出；(4) 为了使一些制件容易成型，排样时可设置工艺孔。如冲方孔前，先在此位置上冲个圆孔作为工艺孔进行定位；弯曲前先冲出一条切口；拉伸前先冲去一条废料或切几个切口等，以便于材料变形成型；(5)制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位（如两孔距离和尺寸均要求很高），应尽量在同一工步上冲出；(6) 同一型孔尽可能在同一工步一次冲出，以免经数次冲裁而出现街头不好和不应有的毛刺、塌角现象。但对于上述（2）的情况除外；(7) 冲裁精密件，应考虑好导正孔。导正孔最好利用制件上已有的孔。导正孔在两个以上，且应对称设

26、置。如果制件上无孔，应在搭边上设置导正孔，且应排列在两个制件之间，搭边尺寸应适当放大，以加强搭边的强度；(8 )尽可能使模具的压力中心与压力机压力中心相一致；4.2.8 排样图根据上面所述的原则对排样中的冲裁顺序和工序组合进行设计并优化，安排排样图如下图4-3所示（具体尺寸请查看装配图）图4-3 排样图4.3 冲裁力及弯曲力的计算4.3.1 冲压力冲裁时，工件或废料从凸模上取下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。目前多以经验公式计算：冲裁力： （4-5）卸料力： （4-6） 推件力： （4-7）顶件力： （4-8）式中： K系数，一般

27、经验值取1.3； L冲裁件周边长度（mm）； 材料抗拉强度（MPa）； t材料厚度（mm） 抗拉强度（MPa） n同时卡在凹模力的工件（或废料）的数目【nh/t，h凹模刃口高度】 、分别为卸料力、推件力、顶件力系数（查表4-3）；表4-3 卸料力、推杆力和顶件力系数材料及厚度（mm）钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝，铝合金0.0250.080.030.07纯铜，黄铜0.020.060.030.09 已知

28、：a坯料的材料为电工纯铁，b230MPa；bt1.8mm； c查表4-3，可得0.040.05，取上限值0.05。0.055；（没有顶件力） d初定凹模刃口高度为h9mm，nh/t5。 e=+ 为各工序的冲裁周边长度 =25+40+4+43+482+4=212mm =3.14412.56mm =132+1238mm =3.142425.12mm =30260mm将上面所得得数据代入式(4-5)、(4-6)、(4-7)中，得：各工序所需冲裁力为： 1.冲裁力：=2121.823087768(N) =12.561.8230= 5199.84(N) =381.8230= 15732(N) =25.1

29、21.8230=10399.68(N) =601.8230= 24840(N) +87768+5199.84+15732+10399.68+24840=143939.5(N) 2.卸料力：= 0.05143939.57196.975（N) 3.推件力：= 50.055143939.539583.36（N)4.3.2 弯曲力自由弯曲力：用模具弯曲时，若在弯曲的最后阶段不对工件圆角及直边进行校正，则为自由弯曲，自由弯曲力的计算公式如下：U形弯曲： 式中 F自由弯曲力；b弯曲件的宽度(mm)；r弯曲半径(mm)；b材料的抗拉强度(MPa)；k系数，一般取K11.3。制件一共有四处弯曲弯曲半径，其半径

30、均为R=5mmk1.3，b25，b230几个不同弯曲处也不在同一工位弯曲，第一次弯曲为自由弯：代入数据得： =0.71.3251.82230/（5+1.8）4=9972.5 (N)第二次弯曲也为自由弯：代入数据得：=0.71.3251.82230/（5+1.8）2=4986.3(N)第三次弯曲为校正弯：=Aq/1000式中，校正弯曲力，kN； q单位校正力（表4-4），MPa; A工件被校正部分在在凹模上的投影面积，mm2表4-4校正弯曲时单位校正力q值（摘自文献2中表3-13）材 料材 料 厚 度t/mm11336610铝1020203030404050黄铜20303040406060801

31、0,15,203040406060808010025,304050507070100100120A（78.7930）25（1225）11.2121427mm2q取40MPa代入数据得：=142740=52500N=57.08（KN）综上所述：弯曲总力为= =9972.5+4986.3+57080=72038.8（N）=72.0388（KN）4.3.3 模具所需要的合力 =143939.5+7196.975+39583.3+ 72038.8 =262758.575(N)=263（KN）4.4 冲压设备的选择压力机的种类繁多，按照不同的观点可以把压力机分成不同的类型。压力机的公称压力必须大于或等于

32、各种冲压工艺力的总和。通过前面章节的计算可知=263（KN）。根据经验公式，压力机的公称压力应该满足：所以： 341.9kN查参考文献2第九章9.1.3表9-9可知，选用开式双柱可倾压力机，型号：Jc23-35。其相关数据如下：最大封闭高度：280mm封闭高度调节量：60mm模柄尺寸：直径50mm 深度70mm工作台尺寸：380mm（前后） 610mm（左右）工作台孔尺寸：200mm（前后） 290mm（左右） 260mm（直径）垫板尺寸：厚度60mm 直径150mm 公称压力：350kN4.5 模具压力中心的计算冲压模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块

33、的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲压滑块中心重合。一般模具冲模压力中心的确定1形状简单而对称的工件，对称形状的工作，如圆形、正多边形、矩形，其压力中心位于轮廓图形的几何中心O点。2将工件轮廓线分成若干基本线段，因冲裁力F与冲裁线段长度成正比，故可代表冲裁力的大小。3计算各基本线段的重心位置到x轴的距离和。4.根据解析法得到压力中心o点到x轴和y轴

34、的距离公式【查文献2】： 图4-7 压力中心计算图工步压力（KN）X(mm)Y(mm)1=87.882.5-6.92 =9.975.2=15.241.53.93=5.012.54.54=10.4-16.546.95=57.1-45.51.66=24.8-600将以上数据带入式4-3，4-4得X=18.4mmY=0.344.6 凸凹模刃口尺寸计算确定冲压模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口的精度要求过高，会使模具制造困难，制造成本上升，延长周期；如刃口精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。根据料厚与工件精度和模具精度的关系，联系制件的实际应用范围，我们选取制

35、件精度IT12。冲裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理间隙值也要靠刃口尺寸及其公差保证，因此在冲裁模设计中正确确定与计算凸凹模刃口尺寸及其公差极为重要。确定凸、凹模刃口尺寸的原则： 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，即冲裁间隙通过最小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凹模刃口尺寸，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.考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响：刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸； 3.不管落料还是冲孔，冲裁

36、间隙一般选用最小合理间隙值（）； 4.考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高23级； 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“如体”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。但对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。4.6.1 冲孔落料的凸、凹模尺寸计算由于本次设计中的板料是薄板料，且制件的外形较复杂，因此凸、凹模应采用配合加工法制造。以下计算中工件的公差值，根据文献1表2-5查出， 冲裁模合理双面间隙值0.162；0.126；0.036；制件制造精

37、度IT12，刃口制造精度为IT10-IT11根据文献2中的公式2-6、2-7、2-8，计算冲裁模的凸、凹模刃口尺寸：4.6.1.1 凹、模刃口尺寸的确定图4-8 冲孔凸模（1）采用冲孔加工，基准模为凸模。（2）凸模为磨损后会变小的尺寸：B=4由工件公差，板料厚度t1.8mm查文献3表3-7得x0.75；将数值代入公式 =（3）凹模尺寸： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。4.6.1.2 冲2孔的凸模、凹模刃口尺寸的确定图4-9 冲孔凸模（1）采用冲孔加工，基准模为凸模。（2）凸模为磨损后会变小的尺寸：B=2 由，x=0.75；将数值代入公式 =2.075（3）凹模尺寸

38、： 凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。4.6.1.3 第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算图4-10 侧刃 （1）变小尺寸：=43，=4 由，取；将数值代入相应公式得：=（43+0.750.25）=43.1875=（4+10.12）=4.12（2）不变尺寸：=40，=25， 由，将数值代入相应公式得： =（40+0.25）=（25+0.21）=（3）凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。 4.6.1.4 第一次弯曲侧刃凸、凹模刃口尺寸的计算图4-12 侧刃（1）变小尺寸：=48，=4 由，取；将数值代入相应公式得：=（48+0.750.

39、25）=48.1875=（4+10.12）=4.12（2）凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。 4.6.1.5 成形侧刃图4-13 侧刃（1）变小尺寸：=25，=3 由，取；将数值代入相应公式得：=（25+0.750.21）=25.1575=（3+10.1）=3.1 （2）变大尺寸：A=12 由, 取；将数值代入相应公式得： A=(12.1810.18)=12 （3）凹模尺寸：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.130.16。4.6.2 弯曲模工作部分尺寸计算弯曲模工作部分的尺寸是指与工件弯曲成形直接有关的凸、凹模尺寸和凹模尺寸和凹模的深度。 查文献

40、23.2节可知： （1）凸模圆角半径：r/T=2.810,所以取=r=5 （2）凹模圆角半径：当板料厚度较小时，t=0.52mm，(36)t 取3t，取：6mm。 （3）凸、凹模的间隙：C=(1.051.15)t,取：C2mm。弯曲回弹的计算金属板材在塑性弯曲时总是伴随着弹性变形，因此，当工件弯曲后就会产生弹复，弹复量的多少以弹复角来表示，由2第131页表3-7可查得：弯曲的半径与料厚的比值:r/t=2.785,弯曲的半径较小，故回弹时只需考虑角度的回弹,角度回弹=5。所以应加工凸模的角度：=90-854.7 弹性原件的选择与计算4.7.1 卸料弹簧的选择和计算：弹簧是标准件，在模具中应用最多

41、的是圆柱螺旋压缩弹簧和碟形弹簧。这里查参考文献4表11-2-19预选弹簧材料直径d=10mm，中圈直径：55mm，工作极限载荷=3687N。根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量4，计算出每个弹簧应有的预压力： = =1799.24（N）根据预压力预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压力，一般可取=（1.52）所以 =1799.242=3598.48 (N) 设计时，根据模具结构设置n=4弹簧，前面章节已经得到过，代入计算可以得到： 故所选弹簧满足设计要求5 多工位级进模主要零部件设计多工位级进模工位多、细小零部件和镶块多、机构多，动作复杂，精度高，其零部件的设计，除应满

42、足一般冲压模具零件的设计要求外，还应根据多工位级进模的冲压成形特点和成形要求、分离工序和成形工序差别、模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形状和尺寸，认真进行系统协调和设计。 多工位级进模结构设计的设计原则是：1.在级进冲压中，冲裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切边（切出制件外形）和冲孔。最后工序安排切断或落料，将载体与工件分离。2.对复杂形状的凸凹模，为使模具形状简化，便于制造和保证其强度，可将复杂制件分解成为一些简单的几何形状，多增加一些冲裁工位。3.对于孔边距很小的工件，为防止落料时引起离工件边缘很近的孔产生变形，可将孔旁的外缘以冲孔方式先于内孔冲出，即冲外缘工位在前，

43、冲内孔工位在后。 对有严格相对位置要求的局部内、外形，应考虑尽可能在同一工位上冲出，以保证工件的位置精度。5.1 模架及其组成零件在本次设计中，模架中用到的板包括：上模座、垫板、凸模固定板、卸料板、导料板、凹模板、下模座。简图如下：1-下模座 2-导柱 3-卸料版 4-导套 5导板 6-卸料螺钉 7-上模座 8-模柄9-弯曲凸模 10-冲孔凸模 11-凹模镶块 12-凹模图5-1 模架简图据弹压卸料的典型组合，选取个板的尺寸，具体数值如下表所示（单位：）：表5-1 模架各部分尺寸规格上模座250x160x25垫板250x160x10凸模固定板 250x160x20卸料板 详见零件图导料板240

44、x25x8凹模板 详见零件图下模座 详见零件图5.2 凸、凹模结构设计5.2.1 凹模结构设计凹模孔口形式及主要参数如下表52所示：由于制件的生产批量非常大，在实际生产中凹模刃口需要多次刃磨，因此选取凹模形式1，保证多次刃磨后刃口的尺寸不变。表5-2 凹模孔型及参数序号简图特点应用1刃边强度较好，空口尺寸不随刃磨而增大形状复杂或精度较高的冲件向上顶出冲件或废料的模具2不易积冲件或废料，故孔口磨损及压力较小刃边强度较差，孔口尺寸随刃磨而增大形状简单或精度较低的冲件冲件或废料向下落的模具3同序号2同序号2，但冲件形状较复杂4同序号2同序号2，但冲件材料和凹模厚度较薄5淬火硬度，HRC3540，可用

45、手锤打斜面以调整间隙，直到试出满意的冲件为止冲裁材料厚度在0.5以下5.2.2 凹模外形尺寸这里选取标准矩形凹模板，按经验公式计算，步骤如下：凹模高度：（ 凹模壁厚：(式中 K系数，其值见表5-2；b冲裁件最大外形尺寸，为。表5-2 系数K的数值料厚t/b/mm0.51233500.30.350.420.50.650000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.32000.10.120.150.180.22由公式代入数据得：凹模板高H=19.5mm,由于结构需要取H=20mm。=3040,取C=40mm凹模长度A=b+2c=48+80=128mm 凹

46、模宽度B=29+80=109mm图5-2 凹模5.3 凸模结构设计5.3.1 凸模固定结构形式图5-3 凸模固定形式凸模与固定板紧配合，上端带台阶，以防拉下。5.3.2 凸模结构组成凸模按结构分为整体和组合式两类。组合式凸模由基本部分和工作部分组成，以节约工作部分的合金钢用量。典型圆凸模结构：如图所示的典型圆凸模结构，下端为工作部分，中间圆柱部分用以与固定板配合安装，最上端的台肩承受向下拉的卸料力。图5-4 典型圆凸模结构采取拼合结构的优点是：1、便于加工。拼块在加工时可以相互分离，从而扩大刀具或砂轮活动范围。2.便于热处理和锻造。热处理容易淬裂或变形的地方，可以分成几块。3.提高精度、增加寿

47、命。拼块可以磨削，可以调节尺寸，从而确保精度。5.3.3 凸模强度的校核5.3.3.1 圆孔凸模抗拉强度的校核根据凸模结构形式特点及尺寸，只需校核冲底部两个直径2的孔凸模。凸模冲裁时的正常工作条件是其刃口端面承受的轴向压应力必须小于凸模材料的许用压应力，即式中： 凸模刃口端面承受的压应力，单位为MPa； F作用在凸模端面的冲裁力，单位为N；A凸模刃口端面面积，单位为mm2；-凸模材料许用压应力，单位为Mpa。=15002100MPa 代入数值得：=10399.684（3.1412）=828MPa1500MPa所以抗压强度符合要求。5.3.3.2 弯曲凸模应力校核当凸模断面小而又较长时，必须进行

48、纵向弯曲应力的验算。其公式如下：但由于此次设计的弯曲凸模断面长宽都较大，根据经验判断弯曲凸模的应力符合要求。5.4 模具闭合高度的确定冲压模具的闭合高度是指冲压模具处于闭合状态时（工作行程最低点）时，上模板的上平面到下模板的下平面高度H。在确定模具闭合高度之前，应该先了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上下调节，当滑块在下止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最高位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点的位置，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离，称为

49、冲床的最小闭合高度。为了使模具正常工作，模具闭合高度应该与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可以按下式来确定。-5mmH +10mm由所选模架可知本次设计模具闭合高度H=240mm。满足要求。5.5 辅助零件的设计辅助结构零件不直接参与完成工艺过程，也不与毛坯直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或是对模具的功能起到完善的作用，辅助零件包括导向零件、固定零件、紧固及其它零件。5.5.1 导向零件的设计导向装置用于冲裁模具上、下模之间的定位连接和运动导向，导向零件可以消除压力机滑块运动误差对模具运动精度的影响，保证凸、凹模间间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而可以提高模具的使用寿命和冲裁件精度。因此，在设计生产冲裁件批量较大的冲裁模时，一般均采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导套式，其中圆柱形导柱、导套式导向装置加工容易，装配简单，滑动导向刚度大，精度高，稳定性好，是冷冲模应用最广泛的导向装置。本模具采用导柱导套式。5.5.2 导柱、导套的设计 （1）根据模座可配合的导柱和导套，长度依据闭合高度进