冲压模具毕业论文资料(共56页)

1、传真机支架冲压工艺与模具设计 本科毕业设计(shj)（论文） 题 目 传真机支架冲压(chngy)工艺_ _及模具设计_学生(xu sheng)姓名 专业班级 机制自动化10-01 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) （副教授） 完成时间 2014年5 月 31日 目 录摘 要 IABSTRACTII绪论(xln) 11.1 选题(xun t)意义 11.2 我国多工位级进模发展(fzhn)现状 21.3 多工位级进模的发展趋势32 工艺设计 5 2.1 冲压件工艺要求 5 2.2.1 级进模的特点5 2.2.2 方案(fng n)选择 7 2.2 工艺方案(fng n)的确定

2、 63 排样图设计(shj) 9 3.1 毛坯排样图设计 10 3.2 工序排样图设计 11 3.2.1 搭边的选取11 3.2.2 步距与条料宽度计算 12 3.2.3 材料利用率13 3.2.4 导正 13 3.2.5工序排样图 13 3.3 工件在排样图中的定位(dngwi)设计14 3.3.1 定距设计(shj)15 3.3.2 导料设计(shj)15 3.3.3 浮顶销设计164 冲压力与压力中心计算 17 4.1 各冲压力的计算 17 4.1.1 冲裁力计算17 4.1.2 推件力计算18 4.1.3 卸料力计算18 4.1.4 浮顶力计算18 4.1.5 弯曲力计算19 4.2

3、压力中心计算195 模具(mj)总体结构设计22 5.1 模具(mj)基本结构形式22 5.2 基本(jbn)尺寸 22 5.2.1 模板尺寸22 5.2.2 间隙选择23 5.2.3 模板厚度25 5.3 压力机选择25 5.3.1 压力机参数的选择25 5.3.2 冲压设备的选用原则25 5.3.3 冲压设备的选用 26 5.4 模柄选择 266 模具(mj)详细结构设计27 6.1 凸凹模尺寸(ch cun)详细计算 27 6.1.1 凹模设计(shj)27 6.1.2 凸模设计286.2 定位导正方式选择35 6.2.1 螺钉规格的选用36 6.2.2 销钉规格的选用36 6.2.3

4、导正销选用 36 6.2.4 固定板的设计 36 6.2.5 垫板和卸料版设计36 6.3 卸料与出件装置的选择 37 6.4 模座的选择 38 6.4.1 导板(do bn)模模架38 6.4.2 导柱模模架38 6.5工作过程(guchng)简介及装配图 39结语(jiy) 41致谢 42参考文献 43传真机支架冲压工艺与模具设计摘 要模具是生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，本课题设计的传真机左支架(zhji)冲压模具，不仅可以生产出高质量的零件，而且可以提高材料的利用率，也大幅提高了生产效率。本课题(kt)借助(jizh)绘图软件进行传真机左支架的级进模设计，本套模具采用手工送料

5、方式，既能够实现批量生产，又能降低模具采购成本；卸料时采用固定卸料方式，冲件和废料直接从凹模洞口推下的出件方式，这样既便于操作，也提高了生产效率。然后又进行了冲压工艺方案的确定，选取模具的技术要求及材料，模具总体设计与整体尺寸的计算，工作部分尺寸计算，模具的总装图和模具的零件图等一系列工作。力争达到所设计模具结构合理、工艺性好、装配维修方便和经济。关键词 模具设计/冲压工艺/级进模/排样设计THE STAMPING PROCESS AND DIEDESIGN OF THE FAX MACHINES BRACKETABSTARCTDie is an important process equip

6、ment to product the industrial products and civil products, the fax machines left bracket designed in this topic needs to achieve not only produce high quality component but also improve the utilization rate of material, it also has greatly increased the production efficiency.This topic with the hel

7、p of the drawing software to design the fax machines left bracket. This set of die adopts the manual feeding way, not only can accomplish the mass production but also reduce the die cost. Fixed unloading mode is used to unload, parts and waste directly push out from the hole on the concave die. This

8、 way can both achieve convenient for operation and improve the productivity. Then has formulated the determination of stamping process program, look for the dies technology requirement and selected the material, finish the overall design and the calculation of main design size, and the dimensions of

9、 work table and the structural of main components design. Finally, it is the dies assembly diagram anddetail drawing. The goal of this topic isrational construction, good manufacturability, and also convenient and affordable to HYPERLINK javascript:void(0); daily HYPERLINK javascript:void(0); mainte

10、nance.KEY WORDS die design, punching process, HYPERLINK javascript:void(0); progressive HYPERLINK javascript:void(0); die, layout design1 绪论(xln)1.1 选题(xun t)意义 在科技(kj)迅猛发展的今天，制造业正不断(bdun)从以机器为主要指标的传统技术时代，向着以信息为主要指标的技术时代转变，即用高新科技信息提升和改造传统工业。模具行业作为特殊的工艺装备行业，在现代制造业中的地位也随着科技发展越来越重要。只有有了优良的模具企业才能够向社会提供品

11、种繁多、物美价廉的产品。模具设计制造发展水平的高低直接影响到现代制造业的发展与进步，甚至关系到了经济建设的速度，大力提高模具的科学水平是提高现代制造业水平的关键。 冲压工艺作为传统工业领域的一个重要分支，具有生产效率高、操作简单、材料利用率高、加工成本低、产品尺寸精度稳定、容易实现机械化和自动化等诸多有点，是一种较为先进的金属加工方法。这些特点使冲压这种生产方式特别适用于大批量生产。但对于冲压生产工艺而言，其中单工位模具结构单一，其钣金件的形状不能过于复杂，否则只能制造多副单工位模具才能实现生产目的。如果采用级进模进行冲压生产的话，就可以合理克服这些缺点。级进模效率高、周期短、占用劳动力少，非

12、常适合大批量且较为复杂的零件的加工。 冲压级进模在条料的送料方向上具有两个以上工位，并在其压力机的单次行程中，在不同工位完成两道或两道以上的工序的冲压模具。这种模具在一副模具内可以完成零件的冲裁、翻遍、弯曲、拉伸、成形等工艺，比复合模的生产效率更高，适合生产形状复杂的冲压件。因为生产人员不必进入危险区，所以使用级进模加工安全性更高。级进模在最初设计的时候，工序可以相对分散，不必全部集中在一个工位，不存在复合模中的壁厚问题。因而强度相对更高，寿命更长，易于实现生产自动化。级进模的这些特点使其被快速广泛的应用于汽车、航空等工业，在我国工业生产中具有不可替代的作用1。然而级进模也有结构复杂、精度要求

13、高、周期长成本高的特点，在进行模具设计时设计者要考虑的内容也更多，设计师的要求也更高。要设计和制造高精度的多工位级进模需要具有行业经验丰富的专业人才与之配套先进的设备才有保障。 正是因为级进模的这些特点，使其具有很好的发展前途。本文以传真机支架(zhji)为例，综合运用冲压工艺与模具设计的理论知识具体分析解决传真机支架模具设计问题，强化大学期间所学专业知识，进一步学习了解冲压模具的发展情况，并对多工位级进模的设计过程和设计步骤以及设计要点进行探索。1.2 我国多工位级进模的发展(fzhn)现状 冲压成形工艺作为现代工业中一种十分(shfn)重要的零部件加工方法，用以生产各种零件具有很多优势，其

14、生产成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产效率高、生产过程便于实现自动化等优点，是一种其它加工方法所不能具备和不可替代的先进制造技术，在生产制造业具有很强的竞争力，被广泛应用。 进年来冲压生产技术有了飞速的发展，它不仅表现在不断有新的工艺与新的技术在生产领域得到广泛应用，如：旋压成形技术、软模具成形技术、高能率成形技术等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了很大的提高。 现代冲压生产技术是一种大规模作业的制造方式，由于高新技术的不断应用，冲压工艺的生产方式由初期的人工操作逐步进化为机械化集成制造。生产加工的过程逐步实现机械化、自动化、并且随着时代发展正在向智能化集成

15、化的方向发展。随着新技术应用实现自动化冲压作业，体现冲压生产安全、高效、节材等优点，已经是其主要发展方向2。 多工位级进模是在普通冲模的基础上发展演化而来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是现代技术密集型模具的重要代表之一，也是冲模发展的主要方向之一。级进模可实现生产中冲孔、落料、弯曲、拉深等冲压成形工序，有的甚至还可以在模具中完成装配作业。冲压时将所需带料或条料由模具入口端送进后，在精密计算严格控制步距精度的条件下，按照冲压成形生产工艺安排的顺序，通过模具内部各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后出料便可生产出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常顺利工作，该模具必须具有较高精

16、度的模具导向系统和准确的模具定距系统，同时还要配备自动送料、自动出件、安全检测等装置，所以多工位级进模与普通冲模相比无论各个方面都要复杂的多。 级进模的发展(fzhn)迄今不过数十年的历时，在这短短的时间里，机械工业、电信工业、电子工业、轻工业都迅猛发展。其之所以能够到达如此，在基础科学、工艺技术的不断进步之外，冲压技术和模具制造技术的高速发展也是一个非常重要的因素。现代化的生产工业当中，冲压技术逐渐成为其主要的生产手段之一，而冲压技术中多工位级进模又占据着主导地位。 目前，许多(xdu)研究机构和大中专院校在进行(jnxng)模具技术的研究和开发，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了巨

17、大进步。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等3。 当前，我国已经具有了一定的设计与制造多工位级进模基础，部分企业生产的产品更是已有较高的水品，但大部分企业与先进水平仍有较大的差距，生产总量供不应求，进口产品较多。但从当前我国自主设计制造的精密多任务位级进模的水平分析，无论在模具的技术含量、制造精度、使用寿命和制造周期等方面均获得了较大进步。其中部分高档优质模具

18、总体达到国际水平。1.3 多工位级进模的发展趋势 随着我国经济与国际接轨的脚步不断加快，各行各业市场竞争日益加剧，人们已经逐步清楚地认识到产品质量和新产品的开发能力的重要性。近年来模具行业许多企业不断加大技术开发方面的投资力度，国内大多数模具企业已普及了二维CAD，并逐渐开始升级使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，部分厂家甚至还引进了Mold等CAE软件，并将这些软件成功应用于多工位级进模的设计中。 面对(min du)如此激烈的市场竞争，多工位级进模的发展(fzhn)必须(bx)主动适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。专家认为，未来

19、多工位级进模具制造技术有以下几大发展趋势4：（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术的应用 随着计算机软件行业的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE的技术条件已经成熟，各企业将不断加大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。计算机技术的高速发展使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广普及成为可能，实现技术研发设计生产资源的重新整合使虚拟制造成为可能。（2）高速铣削加工技术的应用国外近年来研发的高速铣削加工技术大幅度提高了加工效率，并可实现极高的表面光洁度。另外，高速铣削技术还具有温升低、热变形小等优点，可实现加工高硬度模块。随着高速

20、铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中应用的大型模具制造注入了新的活力。目前高速铣削技术已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。（3）模具扫描及数字化系统的应用高速扫描机和模具扫描系统可提供模具设计生产中从模型扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的设计制造周期。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从而实现快速数据采集，进而自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的计算机设计数据，应用于模具制造业的“逆向工程”上面。（4）电火花铣削加工技术的应用 电火花铣削加工技术也可以称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统技术的用成型电极加工型腔的新技术，该技术是有由

21、高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工，因此不需要生产制造结构复杂的成型电极。这是电火花成形加工领域的革命性突破。国外模具行业已经运用这种新技术，这一技术将得到进一步发展。（5）提高模具(mj)标准化程度 随着行业(hngy)发展我国模具标准化程度(chngd)正在不断提高，目前我国模具标准件使用覆盖率大概已达到30%左右，但是国外发达国家一般为80%左右。 2 工艺设计冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几个形状，尺寸，精度，粗糙度及毛刺高度。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、模具制造、操作方式及设备(shbi)选用等都有很大的影响。良

22、好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本。2.1 冲压件工艺(gngy)要求图2-1 传真机左支架(zhji)由图2-1分析知：材料为10钢，材料具有良好的可塑性、焊接性以及可加工性，广泛应用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等零部件，其未注公差按惯例取IT12级。工件结构形状相对较为复杂，有多个弯曲，有V型槽和冲孔，孔与边缘(binyun)之间的距离需要满足要求，料厚为1.0mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。根据(gnj)图2-1得知此零件大多数表面为未注公差，工件精度要求(yoqi)不高，尺寸精度要求也比较低，普通冲裁加工完全可以满足要求。根据综合以上

23、分析：该零件冲裁工艺性较好，比较适宜冲裁加工。2.2 工艺方案的确定2.2.1 级进模的特点级进模是由多个工位共同组成，各工位按工序顺序关联完成不同工布的加工，在冲床的一次行程中可以完成一系列的不同的冲压加工工序。冲床的一次行程完成以后，由送料机按照一个计算确定的固定的步距将材料向前移动，这样在一副 HYPERLINK /view/19087.htm t _blank 模具上就可以实现完成多个工序的冲压过程，通常会有有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等工序5。级进模是在普通冲压模具的基础上发展而来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是高新技术密集型模具的重要代表之一，是冲模的主要发展方向之一。冲压

24、生产时将带料或条料由模具入口端送进后，在精密计算严格控制步距精度的条件下，按照成形生产工艺安排的加工顺序，通过各个工位之间的连续冲压，在最后工位便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的顺利正常工作，模具必须具有良好的精度导向和十分精准的定距系统。所以多工位级进模与普通冲模相比结构更为复杂，具有如下特点6：（1）在一副级进模中，可以完成的工序包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多种多道冲压工序；减少了使用传统多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了生产者的劳动生产率和设备利用率。（2）由于在级进模内部工序可以合理分散在不同的工位上，故不存在复合模的壁厚问题，设计时还可根据不同要求的模具强度和

25、模具的各种装配需要留出空工位，从而保证模具合理的强度和充足的装配空间。（3）级进模的设计生产中通常都具有高精度的内、外导向（不仅模架导向精度要求高还必须对细小凸模实施(shsh)内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的符合要求的加工精度和合理的模具寿命。（4）多工位级进模通选采用高速冲床进行冲压件的生产，模具使用自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作相对安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数可以达到50多个，冲压速度甚至(shnzh)高达1000次分以上。（5）多工位级进模在结构方面相比较为复杂，不仅镶块很多而且模具制造精度要求很高，无论是给模具的制造、

26、调试还是维修都带来了一定的难度。同时要求模具零件必须要具有互换性，在模具零件损坏后要求实现更换迅速，方便(fngbin)，可靠。所以生产模具工作零件选材必须严格（通常采用强度较高的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等高硬度材料），必须应用当前最新的先进加工方法制造模具。（6）多工位级进模主要应用范围在于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状较为复杂、精度要求相对较高的中、小型零件。用这种模具冲制生产的零件，精度可达IT10级。由上可知，相对普通模具多工位级进模的结构相对比较复杂，模具在设计方面和制造技术方面要求较高，同时对于冲压设备和原材料也有相应较高的要求，模具的成本相对较高。因此，在模

27、具设计前必须对所要加工的工件进行全面分析，然后合理确定反复推敲该工件的冲压成形工艺方案，要正确设计模具的结构和模具所含零件的加工工艺规程，以获得最合理的技术和经济效益。2.2.2 方案选择从该传真机支架展开图2-1可以看出外形轮廓较为复杂, 总体布局不对称，有多处圆角过渡。零件下部V型槽及圆孔尺寸均较小。从冲裁工艺看，零件成形过程的难点在于冲裁其展开形状。由图2-1可知, 成形该传真机支架需要从几个不同的方向弯曲,，但该零件弯曲工艺性尚好，弯曲成形过程也较容易。如仅从零件形状的复杂与否及尺寸精度要求高低考虑, 成形零件可用复合模、级进模或几副单工序模来完成。但通过对该传真机支架的生产批量、模具

28、生产制造条件、满足条件的冲压(chngy)设备以及考虑到经济性、安全性等诸多因素, 最终制定3种不同的工艺方案: 图2-2 传真机左支架展开图方案一：采用级进模, 先冲零件上各孔，对各处分段切除废料，然后(rnhu)冲V型槽和Z型弯曲，最后进行总体落料； 方案二：采用复合模一次冲裁成形(chn xn)，再冲压弯曲各部分；方案三：采用单工序模具，依照工序，逐步加工。对于方案一，尽管其加工工步较多，模具结构较为复杂，但是完全可以加工出满足质量要求的零件且生产效率更高，对于大批量生产的经济性更高。对于方案二，虽然相比之下复合模没有连续模的累积定位误差, 模具外形尺寸也较为简单, 但由于零件结构较为复

29、杂，一次冲压成型难度较大，且需要不止一套模具实现全部工步，不如方案一高效经济。对于方案三，虽然模具单个加工难度较小，但是生产效率较低，加工工序繁琐，不如方案一适宜。故选用级进模生产。3 排样图设计冲压模具(mj)排样图设计的重要性：冲压生产中冲压件的原材料费用占制造成本的60%左右，所以必须要尽可能提高材料利用率从而降低工件制造成本，特别是当下材料价格越来越高的情况下，更需要认真考虑这个问题。冲压模具设计过程中排样图设计的好坏，对模具设计好坏的影响是非常大的，排样图设计关系到成产成本，关系到能否得到材料最合理的利用，能否使冲压作业实现正常平稳的进行，并生产出合格的零件，可以说冲压排样图的设计好

30、坏直接影响了一套模具的设计水平。冲压排样图的内容：在设计冲压模具(mj)的过程中，首先要初步设计完成条料排样图，调料排样图是设计冲压模具的重要依据。其排样图的目的是切除废料，将所需要生产的零件留在条料上，从而分布完成设计的各工序，最后根据生产需要将零件从条料上冲裁下来。条料排样图确定以后也就确定了以下几个方面的内容7：（1）确定了所需被冲压零件在条料上的排列式样，由此决定了生产中冲压方向(fngxing)及材料利用率和条料辗压方向；（2）确定了模具中条料载体的形式；（3）确定了所需条料宽度；（4）确定了所生产的零件各部分在模具中的加工顺序及工序内容与数目；（5）确定了模具冲压过程的步距的公称尺

31、寸和定距方式；（6）确定了模具生产工序的工位数；（7）基本上确定了冲压生产中各工位的结构。在设计排样图时，应首先考虑所使用零件在条料上的排列式样以及零件与条料的连接方式。连接方式：零件与条料的连接可采用压合连接或实体连接。所谓压合连接是指采用闭合高度能做精细调节的车床，将凸模仅冲入材料厚度的20%30%，或采用刃口磨V型缺口技术实现局部搭连而后将零件压回条料，使零件与条料一起送进，此种含料送进方式常用于解决厚料冲裁调角问题，或用于展开料周围同时参与变形而无法实现实体连接的情况；所谓实体连接是指零件通过外围整体或通过连接桥与条料的载体相连。前者适用于零件外围的单纯落料，后者用于各类工序的冲压，也

32、有零件局部外围与载体融为一体的半整体连接及无载体的全桥连接和无废料的排样8。连接位置：零件在条料上的连接可采用零件的纵向、横向、斜向排列(pili)与纵向、横向、横向连接的任意组合形式。选择的原则是应该保证该连接处尽量处于条料的基准平面上，以保证冲压过程中不受零件成分的影响而一直处于正确的位置上。例如带有弯曲的工件，连接部位不宜选择在弯曲部分，而应选择在零件不进行弯曲的基准平面上。如果根据需要在弯曲部位设置了连接桥时，该处的弯曲应在切断连接桥后进行。载体与连接桥的数目与连接方向：设计条料在加工(ji gng)时的连接不仅上述要正确的选择连接位置与连接形式外而且应正确的选择载体与连接桥的数目及连

33、接桥的连接方向，用来保证条料有足够的刚度与刚性，从而实现性能平稳而正确的运送零件。在设计零件在条料上的排列方向(fngxing)的过程中应考虑以下几个问题：条料的刚性及适宜的步距； 条料的顺利送进；零件的冲压方向；减少条料所承受的水平力；提高材料的利用率；条料的轧制方向。3.1 毛坯排样图设计由零件图及装配特点来看，该零件属于浅拉伸翻边件，考虑到该零件拉伸深度与材料厚度接近，故不能紧靠材料减薄来获得，必须留出材料满足拉伸需要，毛坯宽度方向上尺寸计算方法为： L=L1+L2+2L3 （3-1）式中：L毛坯非拉伸部分宽度方向尺寸（mm）； L1毛坯零件图宽度尺寸（mm）； L2冲Z型弯曲斜面宽度尺

34、寸（mm）； L3冲V型槽斜面宽度尺寸（mm）。经计算得L1=14.2，L2=1mm，L3=1mm，将数据代入式3-1得，L=14.2+1+2x1=17.2mm长度方向由于整个零件长度方向没有拉伸，即毛坯长度为零件长度要求尺寸。根据材料的利用情况，排样方法可分为三种9：有废料排样：冲压件与冲压件之间、冲压件与原料(yunlio)之间都存在有着搭边废料，冲件尺寸完全是靠冲模来保证，因此精度相对较高，模具寿命也比较长，但材料利用率却比较偏低，如图3-1(a)所示。少废料排样：只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受加工过程中剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲压制成品质量稍差，同时冲压件边

35、缘(binyun)毛刺被凹模带入间隙之后也影响模具寿命，但材料利用率相对较高，冲模结构上比较简单，如图3-1 (b)所示。无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断(qi dun)条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命短，但材料利用率高，如图3-1 (c)所示。 （a） （b）（c）图3-1 排样方法具体的排样形式有：直排，斜排，对排，混合排样，多排冲裁搭边。毛坯排样就是确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方位与相邻毛坯的关系。毛坯排样方案无论对材料利用率和冲压加工的工艺性还是模具结构的寿命等有着显著的影响。毛坯排样原则：对于材料利用率要求尽量高，不同排样方案对材料的利

36、用率影响根据方案差异不同；要求满足产品零件冲裁的加工要求及后续工序的不同要求，便于零件完成后续加工，生产效率相对较高，操作安全方便。综合考虑以上因素，选择用单直排的少废料排样方式，如图3-1( b)所示。3.2 工序排样图设计工序排样图的设计目的是设计从平面(pngmin)料到产品零件的加工过程，其进行设计的内容主要有： （1）在完成冲切刃口外形设计之后，汇集各工序(gngx)内容进行形成一系列完整工序组，对工序组进行排序后确定工位数和每一工位的加工工序；（2）确定(qudng)冲压过程中搭边形式与毛坯的定位方式；（3）根据零件具体情况设计导正孔的直径与导正销的数量；（4）最后绘制完成工序排样

37、图。3.2.1 搭边选取级进模是多个工位共同组成的，冲压过程中各工位加工的内容并不一样。因此，把工序件从第一工位运送到最末工位是级进模必须具备的基本条件之一。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序件在模具上稳定送进的部分材料，搭边必须要具有一定的强度，能够平稳地将工序件送进，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽就会浪费材料而搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，会有“啃刃”现象或可能在冲裁时会被拉断，影响到模具寿命10。搭边值的大小与下列因素有关11：（1）材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要

38、大些；（2）工件的具体形状与尺寸。尺寸大或有尖突的或有异形时，搭边要取得大一些；（3）材料的厚度。薄材料的搭边值应取的大一些，厚的相应小些；（4）送料方式及挡料方式。采用手工送料，如果有侧压板导向的搭边值可以视情况取小些。经查阅资料选取侧边搭边值为a=1.9mm。3.2.2 步距与条料宽度计算在级进模中，步距是条料在模具中依据计算数据逐次送进时应向前移动的距离。为了保证前后两次的冲切过程在工件上冲切口匹配连接的准确，级进模中相邻两工位之间的步距要求必须相等。步距的准确性直接关系冲压件的外形精度和内外形相等精度以及冲压过程能否顺利完成。实际生产中，模具零件因为加工和装配过程中误差积累，必然会影响

39、到步距的绝对准确。为了确保模具加工产品的质量(zhling)和精度以及经济合理性，步距必须要有相应的公差范围去要求称为布局精度。布局精度越高其产品精度也随之增高，但模具制造成本也随之增加。影响步距精度的主要因素有：产品(chnpn)零件精度等级、形状复杂程度、调料厚度和材质、模具工位数、条料的送进方式和定距方式等。多工位级进模步距精度一般按下面公式计算： A=D+a （3-2）式中：A冲裁步距（mm）；D平行(pngxng)于送料方向的冲裁件宽度（mm）；a冲裁件之间的搭边值（mm）。 取D=17.2mm，a=0mm，将数据代入式3-1得：A=22+0=17.2 mm 条料宽度按下式计算： B

40、=L+2b+2x2t （3-3） 式中：条料宽度（mm）； L工件垂直于送料方向的尺寸（mm）； b载体宽度（mm）； t板料剪裁时下偏差（mm）。按照零件要求取L=31.7mm，b=1.9mm，t=0.5mm。 将数据代入式3-2中得：B=31.7+2x1.9+2x2x0.5=37.5 mm。3.2.3 材料利用率级进模利用率普遍偏低，大约在50%左右（普通模具材料利用率可以达到70%到80%左右）。材料能否充分利用是直接影响产品成本的主要因素之一，采用斜排、双排或多排可以实现大幅度提高材料利用率。提高材料利用率的方法：在充分保证工件的主要技术要求能够达到的条件下，适当修改工件的形状以便于合

41、理排样，从而达到节省材料，提高材料利用率的目的；套冲排样，当工件上带孔或有一些特定形状的内形时，采用套冲排样的方法，就有可能用一个工件的内形孔废料进行支撑另一个造型较小的工件（仅限材料与厚度要求相同的工件）；组合排样，当某些工件进行排样时，不能进行相互嵌入空间，会导致产生较大的废料，而采用组合排样法，便可用这些废料冲压出的较小的工件（用于材料及厚度要求相同的不同形状的工件）。 = x100% （3-4）式中： 材料(cilio)利用率；A产品毛坯外形所包含(bohn)的面积（mm2）；B调料(tiolio)宽度（mm）；S 冲裁步距（mm）。经过计算取A=634 mm2，B=37.5mm，S=

42、22mm，将数据代入式3-4得：= x100%=76.84%。3.2.4 导正导正是把导正销插入条料的导正孔或冲压件上的冲孔以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间的相对位置正确。导正可以分为直接导正和间接导正两种方法。该零件本身具有圆形孔，故可以采用直接导正，两个导正孔通过导正销来矫正条料位置。3.2.5排样图设计根据以上几个方面的设计，经综合分析比较，可以确定本文所设计零件的工序排样图，如图3-2所示。图3-2 工序排样图第一工位：冲裁矩形和圆孔；第二工位：冲裁矩形孔；第三(d sn)工位：冲裁矩形孔；第四工位：冲裁矩形(jxng)孔；第五(d w)工位：弯Z型；第六工位：压槽鐓V

43、型；第七工位：弯曲工件；第八工位：落料。33 工件在排样中的定位设计在连续模中，由于产品的加工工序设计通过多个工序顺次完成，为了保证每次冲切工序件的准确定位，必须保证其每个工布定位的准确性，根据工序件不同的定位精度，级进模的定位方式有挡料销、侧刃、导正销等，挡料销与侧刃者使用时只能作为粗定位，级进模的精定位需要采用导正销与其他粗定位配合使用。工序件在级进模冲压过程中的定位要素有三个，即X、Y、Z三个方向定位12： X向定位：工件在材料送进方向的定位，主要是定距；Y向定位：工件在材料宽度方向定位，主要是导料；Z向定位：工件在冲压方向的定位，主要是浮顶。本设计采用侧刃，导料销，浮顶器定位。3.3.

44、1 定距设计侧刃是级进模定距中使用范围最广的定距机构，其工作原理是在条料的侧边上冲出一个缺口，缺口要求与送进步距相等，利用侧刃挡块对缺口处台肩的阻挡从而实现了定距。用侧刃定距的方法精度可靠，生产效率较高。因此选用侧刃定位。如图3-3所示。 图3-3 侧刃3.3.2 导料设计(shj)导料是对条料的横向定位，从而使条料沿着Y向直线送进。导料使用导料板进行，条料从两导料板中间所形成的凹陷通道中送进，导向可靠且结构(jigu)简单，导料板可用直槽式。本设计采用直槽式导料板，利用第一工步所冲圆孔配合(pih)导料销进行倒料。如图3-4所示。图3-4 导料板3.3.3 浮顶销设计本级进模需要采用浮顶器。

45、浮顶器的设置原则是13：（1）浮顶装置设置要求保持条料的持续平稳送进，故需要采用浮顶装置，前后两侧的幅顶销要求分布均匀，浮顶销之间距离不能选取的过大否则条料可能波动前进；所有浮顶销在凹面上应当保证(bozhng)一致的凸出高度；（3）浮顶销的弹顶力要保证(bozhng)足以将工件托起。根据(gnj)以上原则，本级进模工序设计六个浮顶销，均匀布置。4 冲压力与压力中心计算按图3-2工序排样图分析可知，本零件(ln jin)的冲压力由以下部分组成：冲裁力、推件力、卸料力、弯曲力。4.1 各冲压力(yl)计算4.1.1 冲裁力计算(j sun) 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入

46、材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，冲裁力是选择压力机的主要依据，压力机的吨位必须大于冲裁力，也是设计模具所必须的数据。在冲裁过程中冲裁力是随着冲裁不断变化的。降低冲裁力的方法：在冲裁强度较高或厚度大、周边长的材料时，所需的冲裁力随之增大。如果超过所选用的压力机的吨位，就必须要采取措施减小冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和加热模具冲裁几种方法。本次设计采用斜刃模具冲裁以降低冲裁力。对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算14： （4-1）式中：F冲裁力（N）； L冲裁件的周长（mm）； t板料厚度（mm）；材料的抗剪强度（Mpa）； K系数。计算得落料时的周边长度

47、为：L1=413.18mm，冲孔时的周边长度为：L2=16.52mm，t=1mm，根据资料查得10号钢的抗剪切强度255333，取Mpa，考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。常取K=1.3。将以上数据代入式4-1得：F1=1.3x413.18x1x300=80570.1NF2=1.3x16.52x1x300=1745.1N总冲裁力 F=F1+F2 （4-2）式中：F1落料时的冲裁力；F2冲孔(chn kn)时的冲裁力。将以上计算(j sun)数据F1=80570.1N，F2=1745.1N代入式4-2得：F=F1+F2=80570.1+1745.1=823

48、15.2N。 4.1.2 推件力计算(j sun)冲凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力。推件力的计算为： = （4-3）式中：F推推件力（KN）； n凹模内零件数； K推推件力系数（KN）； F冲裁力（KN）。设同时梗塞在凹模内的零件数n=1，查表系数 =0.065，代入式4-3，得F推=1x0.065x82.32=5.45KN。 4.1.3 卸料力计算从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F卸。卸料力的计算为： = （4-4）式中：F卸卸料力（KN）； K卸卸料力系数； F冲裁力（KN）。查表得K卸=0.05，则代入式4-4可得卸料力为：F卸=0.05x82.32=4.96KN。4.1.

49、4 浮顶力计算冲凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为浮顶力F顶。浮顶力计算公式为： = （4-5）式中：F顶浮顶力（KN）； K顶浮顶力系数(xsh)； F冲裁力（KN）。查表的K顶=0.08，则带入式4-5可得浮顶力为：F顶=0.08x82.32=6.32KN。 4.1.5 弯曲(wnq)力计算 弯曲力是弯曲模的设计和压力机吨位的选择的重要依据。特别是在弯曲板料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径(bnjng)较小、材料强度较大，而弯曲设备吨位与功率有限的情况下，必须对弯曲模进行计算。 弯曲力： F弯=cLt （4-6）式中：冲压行程结束时的自由弯曲力（KN）；L弯曲件的周长（mm）；t弯曲材料的

50、厚度（mm）；c弯曲力系数； 材料的强度极限（MPa）。查得=390MPa，c=0.50.8，t=1，L=67.2mm带入式4-6得弯曲力为：F弯=390 x0.7x1x67.2=18.34KN。则总压力为 F总=F+F推+F卸+F顶+F弯 （4-7）式中：F总总压力（KN）； F冲裁力（KN）； F推推件力（KN）； F卸卸料力（KN）； F顶浮顶力（KN）； F弯弯曲力（KN）。查以上计算数据，代入式4-7得F总=82.32+5.45+4.96+6.32+18.34=117.39KN。 42 压力中心的计算模具的压力中心即为冲压力合力的作用点，为了保证压力机与模具能够正常进行冲裁，应使压力

51、机滑块的中心线与模具的压力中心相重合。对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的单工序模，必须求出压力中心。模具的压力中心应要和模柄的轴线相重合否则会影响模具及压力机的精度(jn d)和寿命。设直径为是1.35的圆心为中心(zhngxn)坐标，如图4-1所示:图4-1 中心(zhngxn)坐标示意图则用解析法计算方法为【14】： （4-8） （4-9）式中：XX向压力中心相对距离（mm）； YY向压力中心相对距离（mm）； Fi所受各力（N）； XiX向各应力坐标（mm）； YiY向各应力坐标（mm）。式中X1至X5分别取-12，-16，-12，-8，8mm，F1至F5分别取8，12，8，22，22

52、N，将数据代入式4-8得：X0= -(-128-1612-128-822+822)/(12+16+12+8+8）=-336/56=-6mm。 同理式中Y1至Y5分别(fnbi)取-6,6,17,28,17mm，F1至F5分别(fnbi)取8,8,22,16,22N，将所取数据代入式4-9得：Y0=（-68+68+1722+2816+1722）/（6+6+17+28+17）=1196/74=16.16 mm。所以(suy)压力中心为(-9.20，2.13)。5 模具总体结构设计5.1 模具基本结构(jigu)形式 模具的结构形式多种多样，可根据冲压件具体的形状、尺寸、精度、材料的不同性能和生产批

53、量及各种( zhn)冲压设备、模具加工条件、工艺方案等具体情况设计。在冲压件品质要求可以达到的前提下，尽量保证模具结构简单、从而制造周期短、成本低、生产效率高、寿命长。5.1.1 确定模具结构形式包括(boku)的内容确定模具结构形式的内容包括以下方面15。（1）根据所需制造的冲压件的形状和尺寸，确定凸、凹模各自的加工精度、结构形式以及不同固定方法；（2）根据材料的特点、冲压件的精度要求程度和生产批量大小，确定定位、导料和挡料的方式；（3）根据工件和废料的形状、大小，确定进料、出件和排出废料的方式；（4）根据板料的厚度和冲压件的精度要求，确定压料与卸料方式，压料或不压料，弹性卸料或刚性卸料；（

54、5）根据生产批量，确定操作方式：手工操作，自动或半自动操作；（6）根据冲压件的特征和对模具寿命的要求，确定合理的模具加工精度，选取合理的导向方式和模具固定方式；（7）根据所使用的设备，确定模具的安装与固定方式。5.1.2 选定模具结构形式根据上述规则和本模具的情况，确定模具的基本结构形式。正倒装结构：选用正装式结构；导向方式：为确保另加质量及稳定性，故选用外导向模架；卸料方式：采用弹性卸料板。5.2 基本尺寸5.2.1 模板尺寸模具平面尺寸是指模具轮廓最大尺寸，它依凹模外形(wi xn)尺寸为基础，根据冲裁力和刃口轮廓长度参照文献，可得凹模厚度H=30mm。由工序排样图及凹模刃口到外形距离的经

55、验值可得凹模长度尺寸为263mmx108.1mm。5.2.2 间隙(jin x)选择 冲裁间隙(jin x)的选择冲裁间隙指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲裁间隙分成三种类型：类（小间隙），类（中等间隙），类（大间隙）16。 冲裁间隙对冲裁件的影响冲裁间隙对冲裁件的影响有两种情况，分别为间隙过小和间隙过大时的情况【17】。（1）间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下

56、将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。（2）间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。 间隙对尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值。这个差值包含两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模间隙是影响凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增

57、大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。 间隙对冲裁力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易(rngy)断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺(moc)增大，引起卸料力、顶件力也迅

58、速增大。5.2,2.5 间隙对模具寿命(shumng)的影响 冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。 间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小；但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一般间隙为（10%-15%）t时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。 确定合理间隙的理论依据由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产

59、中常选用一个适当的范围作为合理间隙。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。设计与制造新模具时采用最小合理间隙值。 确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算公式如下17： Z=2t(1-)tan （5-1）式中： Z冲裁间隙（mm）； t材料厚度（mm）； 破裂角（）； 相对(xingdu)切入深度。由式5-1可看出，间隙Z与材料厚度(hud)t、相对切入深度/t及破裂(pli)角有关。对硬而脆的材料，/t有较小值时，则合理间隙值较大。对软而韧的材料，/t有较大值，则合理间隙值较小。板厚越大，合理间隙越大。由于理论计算在生产

60、中不便使用，故目前广泛使用的是经验数据。间隙的选择可以按照如下原则：对于断面垂直度与尺寸公差要求较高的工件，选择较小的合理间隙值。这时冲裁力与模具寿命作为次要因素来考虑。对于断面垂直度与尺寸公差要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，采用较大的合理间隙值。本零件最大的冲压行程是第七工位的弯曲工序，其行程为16.2mm，模具开启状态下，凸模下表面至凹模上表面的最小距离取18mm。5.2.3 模板厚度具体各部分模板厚度数据如表5-1所列。表5-1 各部分模板厚度数据表凹模模板厚度H=30mm卸料版厚度H=25mm凸模固定板厚度H=25mm垫板厚度H=10mm导料板厚度H=10mm5.3 压