摇架调压块冲压工艺及模具设计本科毕设论文

摇架调压块冲压工艺及模具设计PAGEPAGE40中文摘要及关键词摘要：本次设计的是复合冲裁模，复合冲裁模是在冲床的一次冲压过程中可以同时完成两步或两步以上的工序。该复合冲裁模将落料、冲孔两步工序在一起完成。该模具选取了合理的凸、凹模间隙及最佳的模具设计结构完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点。阐述了零件冲压复合模具的整体结构及其工作过程，为保证冲裁件的质量，指出了复合模具设计和加工注意的要点。该设计思路可扩展应用到其它类似零件的冲裁加工中。关键词:冷冲压，工艺方案分析，模具设计，复合模，模具结构英文摘要及关键词Abstract：Inthispaper,acompounddieisdesigned.Thecompounddiecanproducetwopartsormorebyonepunchingprocedure.Itintroducethedesignandwayoffineblankingandchosetheblankingclearancebetweenpunchandmatrix.Thebeststructureisintroducedtocomplishthedesireofthemakingmachine.Comparedwiththetraditionaldies,thiswholestructureandworkingprocessofthediewerestated,andthemainpointsmethodcanbeusedtotheformingofothersimilarparts.Keywords:coldpunchingpress,technologicalprocessanalysis,moulddesign,compounddie，structuresothestructingofdie。第一章绪论1.1冲压工艺与模具的发展方向（1）成形工艺与理论的研究近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm的厚板实现精密冲裁，并可对σb>900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。（2）冲压加工自动化与柔性化为了适应大批量、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人，这不仅大大提高了冲压件的生制件质和生产率，而且也增加了冲压工作和冲压工人的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模、多工位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统（FMS），为了适应多品种生产时不断更换模具的需要，已经成功地发展了一种快速换模系统，现在，换一副大型的冲压模具，仅需6~8分钟即可完成。此外，近年来，集成制造系统（CIMS）也正被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化。（3）为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。（4）不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度1.2我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。（1）模具产品发展将大型化精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。（2）多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。（3）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。（4）气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2)可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1)注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应仅限于型腔部。（5）快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。（6）模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。（7）模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。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普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。（8）在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDMCIMS,VR，逐步深化和提高。（9）快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM)激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。（10）高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000～100000r/min,快速进给速度可达到30～40m/min，换刀时间可提高到1～3S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高7～8倍，并可获得Ra≤10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（11）模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如RENSCAN200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，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工程”。该公司又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小，因此可以用非常细的探针，用来扫描细小的模具和细微的特征表面，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用。（12）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。（13）模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征：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。1.3设计分析1.3.1题目：摇架调压块冲压工艺及模具设计1.3.2设计任务与要求根据给定的摇架调压块零件图,按照大批量生产的要求和中型企业的生产条件,分析该零件的冲压工艺性,论证出最佳工艺方案并设计出有关的冲压模具图。其中包括绘制摇架调压块零件图，填写冲压工艺卡；根据生产要求设计冲孔落料复合模一套、弯曲模一套，绘制两套模具装配图及冲孔落料复合模的主要零件图；撰写设计说明书一份。1.3.3设计内容（1）实物零件图…………1张（2）工序卡………………2张（3）模具装配图…………2张（4）模具零件图………9张（5）说明书……………1份（6）英文翻译…………1篇1.3.4原始资料（1）摇架调压块零件的实物零件图（2）生产纲领为大批量生产，并满足中型企业生产条件（3）板料为Q235钢板1.4课题目的和意义通过完成毕业设计：“摇架调压块冲压工艺及模具设计”,巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识,并运用所学的冷冲压工艺与模具设计知识,解决冲压工艺中的实际问题,提高分析问题,解决实际问题的能力.着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具设计的了解。第二章摇架调压块零件的冲压工艺设计2.1设计前的准备工作设计前必须了解并掌握以下资料：1）、产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标。2）、生产纲领。3）、生产条件：包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等。4）、有关技术标准、手册和设计资料。5）、了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。2.2零件的工艺性分析摇架调压块零件是麻纺粗纱摇架后加压结合件中的一个调压零件，该零件固定在后支架上，起到了固定调压螺母和弹簧的作用。其材料Q235为普通碳素钢，抗剪强度τ=304～373MPa，抗拉强度=432～461MPa，屈服极限δs=253MPa，伸长率δ10=21%～25%，具有良好的冲压性能，适合冲压加工。该零件行状简单，尺寸较小，高度对称，厚度适中，属普通冲压件。该零件是以φ6.4孔定位，用于装配，故该孔位置是需要保证的重点。2—φ9两孔要保证其中心位置，2—φ12翻边时除了要保证它的公差外，还要保证它的高度。此外，由于零件较小，从安全角度考虑，要采取适当的取件方式。有一定的加工批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。2.3工艺方案拟定2.3.1本零件简图如图2－1：图2－1工件简图2.3.2确定工艺方案表2－1简单模、复合模、连续模比较表比较项目简单模复合模连续模冲压精度低精度IT14级以下高级和中级精度IT8~IT10级中级和低级精度IT10~14级工件尺寸及形状特点适合形状工件简单尺寸不受限制工件形状及尺寸大小受模具结构及强度限制可以加工形状复杂工件，适合加工小的异形件生产效率因单工序加工，生产效率低需用手或机械排除废料和工件生产效率较低工序间自动送料，可自动排除工件，效率高使用高速自动冲床操作困难，不便使用出件排料困难，不作推荐可在行程序400次/分或更高的冲床上工作工作安全性手需伸入冲模工作区，不安全，需使用安全措施同简单模可自动送料，手不伸进工作区，较安全多排冲压法的应用很少采用很少采用应用广，特别是尺寸较小的工件冲模制造工作量和加工成本简单工件冲模制造工作量小，成本低，复杂工件需多套模具，成本高冲裁复杂形状工件，较简单，比连续模低冲裁简单形状工件比复合模低，比简单模高根据上表和零件形状分析确定冲压工序类型及顺序，冲压加工该零件包括以下基本工序：落料、冲孔、弯曲、翻边、局部成形。可以拟出以下工艺方案：方案一：落料冲孔冲两方孔弯曲预冲孔翻边局部成形（压凸）方案二：落料冲孔复合冲两方孔弯曲预冲孔翻边局部成形（压凸）方案三：落料冲孔弯曲复合冲两方孔预冲孔翻边局部成形（压凸）对上述三种工艺方案进行优缺点分析及比较评价：方案一属于单工序冲压，复合程度低，模具结构简单，安装、调式容易，但由于此零件生产批量较大，尺寸又较小，这种方案生产道次多，效率低，不适合大批量生产，故不宜采用。方案二与方案一相比主要区别在于将落料与冲孔复合，工序少，生产效率提高，当然结构要稍微复杂一点。方案三与方案二相比在于将落料、冲孔、弯曲三者复合，工序更少，生产效率更高，但由于零件结构尺寸小，壁厚小，复合模结构复杂，装配调试困难，同时模具强度也较低，寿命不高。结合上面分析，选择方案二较适合。第三章冲孔落料模的工艺计算及结构设计3.1工艺计算工艺计算主要指冲压件毛坯尺寸的计算，合理间隙的确定，凸凹模工作部分尺寸的计算，冲压力的计算，模具压力中心与闭合高度的计算等。正确的计算、合理的调试和选择各力，对于选用压力机、模具设计、保证工件的质量以及提高模具的寿命都具有重要意义。工件冲孔落料后的形状和尺寸如图3－1所示：图3－1落料图3.1.1计算毛坯尺寸由于落料尺寸即零件的平面展开尺寸，摇架调压块零件的基本形状为方形，因此落料形状也应该为方形。而要确定落料形状，需确定零件弯曲工序毛坯长度。零件相对弯曲半径，也即弯曲系数K=R／t=0.5／1.5=0.33＜0.5t=0.5×1.5=0.75式中R——————弯曲半径（mm）t——————料厚（mm）可见，零件属于圆角半径较小的弯曲件而R=0.5＜0.5t=0.75，当R＜0.5t时的弯曲件可用等体积法计算毛坯长度。但因弯曲变形时，不仅在圆角变形区产生变薄现象，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，加之影响因素较多且难以考虑，所以实际上是用经过修正的公式计算。该零件弯曲属于一次同时弯曲两个角，由参考文献[16]表3-9公式得：弯曲件毛料展开长度计算公式：（3-1）如下图3-2所示：图3-2则：=20.3+18+18+0.6×1.5=57.2mm因此，最后落料件为长L=57.2mm，宽B=45.5mm的方板。3.1.2凸、凹模间隙值的确定1、间隙对冲裁工作的影响：冲裁间隙指的是凸凹模刃口缝隙的距离，是冲裁过程中的重要工艺参数。间隙的大小影响冲裁件的质量，冲裁力的大小以及模具的寿命。间隙是影响断面质量的主要因素，间隙在一定的合理范围内时，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向产生的裂纹将互相重合，制件断面比较平直、光亮、毛刺很小。间隙过小或过大时，上、下裂纹不重合，出现硬挤裂或者撕裂，断面质量较差，毛刺较大。间隙还影响零件的尺寸和形状精度。间隙增大：材料受的拉应力增大，材料容易断裂分离，冲裁力有一定程度的降低，但继续增大间隙，冲裁力下降缓慢。间隙减小：材料受的拉应力减小而压应力增大，不易撕裂使冲裁力增加。在间隙合理情况下，冲裁力较小。间隙对卸料力、推件力或顶件力影响显著，增大间隙可以减小卸料力。但间隙过大会使毛刺增大，反而使卸料力增加。冲裁时，坯料对凸、凹模刃口产生侧压力和摩擦力，引起磨损。间隙过小时，侧压力和摩擦力增大，使磨损加剧，寿命降低。间隙过大时，坯料弯曲相应增大，使凸模与凹模端面压力分布不均，容易产生崩刃或产生塑性变形，对模具寿命极其不利。2、合理间隙的确定原则间隙的大小影响冲件的质量、冲裁力及模具寿命等，但要想用同一间隙值，同时满足上述要求的可能性不大。生产中考虑到模具的制造偏差及使用中的磨损，应选择一个适当的范围作为合理间隙。确定合理间隙的原则是：①、合理间隙范围应按零件使用要求分类选用。下列情况应酌情增大间隙值：厚料冲小孔（d<t）；硬质合金冲模（比钢模间隙增大30%）；复合模中凸凹模的壁厚较小；高速冲压以及硅钢片含硅量较大时。下列情况应酌情减小间隙值：凹模为斜壁刃口；加热冲裁；冲孔后须攻丝的冲件。②、考虑到模具的磨损，设计制造模具应采用最小合理间隙值Zmin。③、间隙方向的确定原则：冲孔尺寸应以凸模为基准，通过增大凹模尺寸获得间隙；落料尺寸应以凹模为基准，通过减小凸模尺寸获得间隙。间隙的大小及其沿刃口周边的均匀性直接影响零件剪切面质量。选取合理间隙，保证四周间隙均匀，并使其在整个冲裁过程中保持间隙均匀恒定是冲裁技术的关键条件。间隙主要取决于材料厚度，并与冲裁轮廓、工件材料有关。3.1.3凸、凹模刃口尺寸的确定1、确定凸、凹模刃口尺寸的原则①考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸的方法保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸的方法来保证合理间隙。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考虑到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，冲模精度要高于冲件精度2~3级冲孔工序：查文献[16]表2－20得冲裁双面间隙，φ6.4孔自由公差，可按IT14级计算，则△=0.36mm，取磨损系数χ=0.5，查文献[16]表2－23得：δp=0.02mm，δd=0.02mm则δp+δd，满足间隙公差条件。因此，冲孔凸模：=6.58mm（3-2）冲孔凹模：=6.712mm（3-3）落料工序：尺寸57.2为自由公差，可按IT14级计算，则△=0.74mm，取磨损系数χ=0.5，查文献[16]表2－23得：δp=0.02mm，δd=0.03mm则δp+δd，满足间隙公差条件。因此，落料凹模：=56.83mm（3-4）落料凸模：=56.698mm（3-5）尺寸45.5为公差△=0.2mm，取磨损系数χ=0.75，查文献[16]表2－23得：δp=0.02mm，δd=0.03mm则δp+δd，满足间隙公差条件。因此，落料凹模：=45.35mm（3-6）落料凸模：=45.218mm（3-7）3.1.4排样搭边设计冲压生产中，节约金属材料和减少废料具有非常重要得意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件形状尺寸和合理地排样是降低成本地有效措施之一。冲裁件在条料、带料或板料上布置方式称为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。搭边是排样时，在冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间设置的工艺余料。搭边有两个作用：一是补偿定位误差，是条料在送进过程中产生偏移，保证冲裁件的精度要求；二是在条料送进过程中，搭边可起送进定位作用，同时搭边使冲裁后的工艺废料有一定的刚度，利于条料的顺利送进。搭边值过大会降低利用率；搭边过小时，冲件易产生毛刺，甚至缩短刃口寿命。搭边数值取决于以下因素：冲件的形状和尺寸；材料的硬度和厚度；排样的方式（直排、斜排、对排等）；条料的送料方式（是否有侧压板）；挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等形式）。冲件的合理布置（即材料的经济利用）与冲件的外形有很大关系。根据所给板料，从节省材料出发，现确定排样方法，如图3－3所示：图3－3排样图材料利用率是衡量材料经济利用率的一个重要指标，一个进距内的材料利用率为：×100%.（3－8）式中：A—冲裁件的面积；n—一个进距内的冲件数目；B—条料宽度；h—进距。则该零件的材料利用率为：×100%=89.91％3.1.5冲裁工艺力的计算1.冲裁力P1冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。冲裁力是冲裁过程中，模具工作部分对材料的压力。冲裁力在冲裁过程中随上模行程变化而变化，故通常是指冲裁力的最大值。冲裁力是选用冲压设备和检验冲模强度的重要依据，冲裁力的大小与材料性质、厚度和工件分离的轮廓长度有关。因采用平刃模具冲裁，其理论冲裁力（N）按下式计算：P（3－9）式中Lt——冲裁内、外周边的总长（mm）；t——材料的厚度（mm）；τ——材料的抗切强度（MPa）；Pk——冲孔力，单位为N；PL——落料力，单位为N；则：Pk=1.3×(3.14×6.4)×1.5×350=13715.5=13.72(kN)PL=1.3×(45.5×2＋57.2×2)×1.5×350=140185.5=140.2(kN)所以冲裁力为：P1=Pk+PL=153.92(kN)2．卸料力、推件力、顶件力影响卸料力、推件力和顶件力的因素很多，如材料的种类和力学性能、板料厚度、模具间隙、工件形状和尺寸、模具结构工作状态、润滑情况、搭边大小等。板料冲裁后，由于弹性变形的恢复，落下的料径向胀大，有可能梗塞在凹模内；冲出的孔径向收缩，有可能将凸模箍紧，为取下工件或废料需要施加相应的力。卸料力：从凸模上将零件或废料脱下所需要的力；推料力：从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料推出的力；顶件力：从凹模内逆着冲裁方向把零件或废料顶出的力。查文献15得：P卸=k1P；P推=k2nP；P顶=k3P（3－10）以上公式中：P—冲裁力；k1—卸料力系数，k2—推料力系数，n—卡在凹模内的件数；k3—顶件（出）力系数，查文献15附表2-9得：k1=0.04~0.05，取k1=0.04则：P卸=0.04×153.92=6.16(kN)k2=0.055P推=0.055×153.92=8.47(kN)k3=0.06P顶=0.05×153.92=7.696(kN)总冲裁力为：P=P1+P卸+P推+P顶=153.92+6.16+8.47+7.696=176.25(kN)3.1.6冲压设备的选择冲压设备的选择是冲压工艺及模具设计中的一项重要内容。它直接关系到冲压设备的安全使用、冲压工艺能否顺利实现和模具寿命、产品质量、生产效率、成本高低等重要内容。冲压设备的选择原则如下：压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即F根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数；根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如果有推件应考虑台面的大小，使冲后有关零件能自由通过；选择压力机的闭合高度与模具是否匹配；模具直径、长度尺寸是否与压力机滑块模柄孔直径、深度尺寸相当；压力机的行程次数应保证有最高的生产率；压力机应该使用方便安全。查文献17表7－10开式双柱可倾压力机技术规格，可选用的压力机技术参数如表3－1。表3－1压力机参数型号J23-25公称压力(KN)250滑块行程(mm) 65滑块行程次数(min-1)55最大闭合高度(mm) 270闭合高度调节量(mm)55滑块中心线至床身距离(mm)200立柱距离(mm)270工作台尺寸(mm)前后370左右560工作台孔尺寸(mm)前后200左右290直径260垫板尺寸(mm)厚度50直径模柄孔尺寸(mm)直径40深度60滑块底面尺寸(mm)前后左右床身最大可倾角(º)303.1.7压力中心的计算及确定：冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。对于中小型模具，压力中心应尽可能和模柄轴线重合；对于大型模具，应使模具压力中心在压力机滑块（或横梁）中心线附近的允许范围内，否则会产生偏心载荷影响模具和压力机的精度和寿命。尤其是精冲，凸凹模之间的间隙很小，偏心载荷会使模具导向精度降低，凸、凹模之间的间隙发生变化，影响精冲件断面质量，并加剧模具刃口磨损。冲裁力的合力中心可视为冲裁力为沿冲裁刃口均布载荷加以确定。对于复杂的零件，可将刃口分为若干段，由各线段的重心位置决定合力的重心位置，或将各个简单图形的合力中心合成为整个图形的压力中心。简单形状工件的压力中心：具有中心对称的工件，其压力中心与重心重合。凡是质量分布均匀,具有中心对称形状的冲栽件,其压力中心与重心相重合。此时的压力中心均位于工件轮廓图形的几何中心。示例见图3－4图3－4压力中心复杂形状工件的压力中心：X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+…Ln（3－11）Y0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+…Ln（3－12）其中：X0--压力中心到Y轴的距离。Y0--压力中心到X轴的距离。L1Ln--各段轮廓的长度X1……Xn--各段轮郭压力中心到Y轴的距离。Y1……Yn--各段轮郭压力中心到X与轴的距离。冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证冲模和压力机正常和平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线重合，如果中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产生歪斜，从而导致滑块导轨和模具导向装置的不正常摩损。同时引起凸凹模间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。（1）冲孔的压力中心落料、拉深的压力中心均在零件的正中心，则不要进行计算冲孔：（3－13）（2）压弯的压力中心（3－14）对工件进行分析：因为是对称结构，可知其压力中心为图中的坐标原点（0，0）。3.1.8冲模的闭合高度冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须为压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面的距离。当连杆调至最短时压力机的最大装模Hmax;当连杆调至最长时为最小装模高Hmin。连杆的调节量M为：冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，一般按下列关系选择最好取，以避免因连杆调节过长而损坏连接螺纹。对于此冲孔落料复合模，模具的闭合高度为250mm。由前面已知选用公称压力为250KN的压力机，可知M=55mm，=270mm；得：=215mm，需要使H215+55/3=233.3mmm；由于H=250mm＞233.3mm，因此本模具满足压力机闭合高度的要求。3.2复合模的结构与设计因为摇架调压块零件为大量生产，复合模生产率高，但与此同时，模具结构复杂，制造精度高，制造难度大。此复合模的结构特点是具有复合形式的凸凹模，既是冲孔的凹模，又是落料的凸模。按凸凹模的安装位置，复合模分倒装式和顺装式两中结构形式。凸凹模在上模时，称为顺装复合模，凸凹模在下模时，称为倒装复合模。考虑到冲孔时有冲裁废料，为了保证冲压操作安全，本模具采用倒装式复合模结构。3.2.1工作零件的设计复合模的工作零件有冲孔凸模、凸凹模和落料凹模。1.冲孔凸模。凸模按其结构可分为标准圆凸模、凸缘式凸模、铆接式凸模、直通式凸模和镶拼式凸模五大类。冲圆形孔所用的凸模，按整体式设计和制造，为增强凸模的强度和刚度及避免应力集中，凸模做成过渡的阶梯形，最大的一个阶梯（或称台肩）用来保证凸模在卸料时不被拉出。采用国家模具标准的B形圆凸模，圆凸模的固定段按m6级制造，与固定板为基孔制过渡配合。凸模的长度L根据模具的结构需要，考虑到有修边余量，以及模具在闭合状态下，卸料装置推块（弹簧圈）到凸模固定板间应留有一定的安全距离，则凸模长度L可用公式计算：L=h1+h2+h（3－15）式中：L——凸模长度（mm）；h1——凸模固定板厚（mm）；h2——卸料板厚度（mm）；h——附加长度；主要考虑凸模进入凹模的深度、总修磨量及模具闭合状态下推块到凸模固定板安全距离等因素确定。取凸模长度60mm。凸模的强度在一般的情况下是足够的，可以不必做强度校验，但是在凸模特别细长或凸模的断面尺寸很小，冲裁厚且硬的材料时，必须对凸模抗压强度和抗弯刚度进行校验。所以此道工序中无须对凸模进行强度校验。凸模材料均选择Cr12，淬火硬度（热处理）HRC58-62。2.凸凹模。凸凹模是复合模具中的一种特殊工作零件，其特点是凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，从强度考虑，其壁厚受最小值限制。倒装复合模的凸凹模装于下模，冲孔废料容易积聚在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些。顺装复合模的凸凹模装于上模，冲孔废料由装在上模的打料装置推出，凸凹模型孔内不积聚废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模的凸凹模最小壁厚值。目前复合模的凸凹模最小壁厚值按经验数据确定。顺装复合模凸凹模的最小壁厚值对黑色金属等硬性材料可按板料厚度的1.5倍确定，但最小值不小于0.7㎜。对有色金属等软材料可约等于板料厚度，但最小值不小于0.5㎜。倒装复合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2～3倍确定，板料厚度小取大值，相反取小值。在下模座上，须安装一个特殊部件——凸凹模。该结构尺寸较大，可做成直通式的结构形式，固定方法选择用螺钉吊装来固定凸模，故应采用装配式，吊装螺钉的数目同样根据横截面的大小，并考虑螺钉孔与螺钉孔之间及孔到凸模边缘距离要求的条件，确定选择2个M8的螺钉，用两个圆柱销来定位凸凹模的内部形状则按凹模的结构来选择，大孔凹模型孔采用直通式型孔，如下图所示。当t>1时，取h=6～8mm；b=0.5～1mm。这种型孔适用于所有非圆形型孔，漏料孔是铣削制成的。见图3－5图3－5漏孔凸凹模的厚度，可按冲孔凸模长度公式确定，此工序凸凹模长度取65mm。材料选择Cr12，淬火硬度（热处理）HRC58-62。落料凹模凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模型孔侧壁的形状，布置凹模板上型孔、螺孔的位置以及标注尺寸等。凹模刃口类型分为直壁刃口和锥形刃口两类。①直壁刃口：强度好，刃磨后刃口尺寸不变，但每次冲压后工件会积储在刃口的直壁部分。增加了推件力并加速了孔壁磨损。为减少直壁部分积储工件或废料，可取直壁高度h=4～8mm,下方做成筒形或2～3锥形开口。直壁口适合精度要求高和形状复杂的冲压件使用。②锥形刃口：冲压后不积储工件或废料，取件方便。但每次刃磨后尺寸要加大，且刃口、强度低，适合精度要求不高、形状简单的冲压件。对零件进行分析，可知宜采用直壁刃口。凹模外形可分为圆形和长方形两种，其中长方形凹模外形的长宽已经模块化，其厚度尺寸H及凹模洞口到边缘的壁厚C影响凹模强度，按以下方法确定：①厚度尺寸：为防止凹模受力后产生过大弯曲变形，凹模应有足够的厚度，常按以下的经验公式计算：H=（0.2~0.6）B（mm）（3－16）式中：H—凹模厚度（mm）；B—凹模孔口最大尺寸；取H=20mm。②模壁厚度C：影响凹模强度。可取C=（1.5~2）H或按标准数据选取。C=30～40mm，取C=35mm。因为落料件为圆形件，故采用圆形凹模板，这样可使整体模具体积减小，重量减轻，尺寸为Φ180mm，从连接螺钉旋入深度与凹模刚度考虑，整体模板的厚度可按如下经验公式计算：H=k1k2（3－17）式中：F——冲裁力（N）；k1——凹模材料修边系数，合金取k1=1，碳素工具钢取k1=1.3；k2——凹模刃口周边长度修正系数，查文献13表2—18得k2=1.37；计算出的凹模板厚度规格化后，采用全直壁型孔，如图3－6所示，它适用于凹模型孔内带反顶料板的落料模和复合模。图3－6型孔凹模板用螺钉与上模座固定，并用销钉与之定位，从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应加以限制。凹模材料选择Cr12MoV，淬火硬度（热处理）HRC58-60。3.2.2定位零件的设计冲模定位零件（装置）的作用是保证坯料的正确送进及使工作零件处于正确的位置，这称作坯料的定位或导向。使用条料时，应使条料在送进方向定位，以保证送料步距，通常称作挡料，使用的定位零件有挡料销、侧刃等；在垂直于送料方向上的定位，称作送进导向，使用的定位零件有导料板、导料销等。1、导料销（定位钉）：当以内孔定位时，其结构形式与定位孔的尺寸大小有关。导料销的材料一般为：T7或T8，热处理HRC45~52。表面粗糙度Ra1.6以下，压入部分配合为H7/s6。2、挡料销：挡料销是用来限制条料送进步距的零件，根据结构特征，挡料销分为固定式和活动式两类。本模具中采用如图所示的活动挡料销。冲裁时随凹模下行而压入孔中，用圆柱螺旋弹簧弹顶挡料销复位。见图3－7：它适用于倒装式复合模和带有活动的下卸料板的冷冲模。挡料销的材料为GCr15，热处理HRC50-55。图3－73.2.3卸料与推（顶）料装置的设计卸料与推（顶）料装置是用来将冲裁后因弹性变形恢复而卡在凸模或凹模型孔内的工件或废料，它是为了保证冲裁过程能连续、顺利地进行。1.卸料装置：冲模上使用的卸料装置有固定卸料板、弹性卸料装置及废料切刀。固定卸料板结构简单，卸料力大，通常用于板料厚度的冲裁，从凸模上卸料；弹性卸料板借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置起压料、卸料作用。本模具结构采用弹压卸料装置，它由卸料板、弹性元件（橡皮或弹簧）和卸料螺钉组成。冲程时，橡皮受压缩积蓄能量，并使卸料板产生压力而起压料作用，回程时，橡皮释放能量，使弹压卸料板产生反向推力而起卸料作用。弹压卸料板上的型孔与凸凹模的双面间隙通常取0.1～0.3mm。为了确保卸料可靠，装配模具时，弹压卸料板的压料面超出凸模端面0.2～0.5mm。卸料板的厚度为20mm，直径为φ180mm，材料为45钢，热处理HRC40～45。弹性元件选用橡皮，它具有承受负荷比弹簧大、安全及安装调整方便等优点，橡皮一般自配。橡皮材料选用聚胺酯橡胶，由于橡胶垫允许承受的负荷较大，而且安装调整比较灵活方便，因此，常用作冲模中弹性卸料、顶件及压边装置的弹性元件。根据模具结构特点，可选用圆筒形橡胶垫。聚氨酯橡胶由于能承受较高的单位压力，并具有很好的流动性，耐磨、耐油和耐老化性能较好并可切削加工，使其在模具中的应用日趋广泛。用于模具的聚氨酯橡胶硬度范围在邵氏70~95A。硬度为邵氏70~80A的聚氨酯橡胶主要用于弹性元件，在成形过程中其压缩量不能超过10~35%。查表国产聚氨酯橡胶的力学性能选取其中一种，见表3－2：表3－2橡胶性能性能指标性能牌号8280硬度（邵氏A）83伸长率（%）450断裂强度（N/cm）4500断裂韵脚变形（%）12冲击回弹性（%）15~30抗撕力（N/cm）800脆性温度（C）－50老化系数(100C×72h)耐煤油、室温、72h的增重率（%）橡胶直径取同卸料板直径同样大小，即D=Φ180mm，d=Φ85mm，橡胶高度H应满足0.5≤H/d≤1.5，故可取H=43～127mm。聚氨酯橡胶尺寸（mm）见表3－3：表3－3聚胺脂橡胶尺寸D180d85H30D1190卸料螺钉的设置形式有两种基本形式：一种是沉孔形，一种是通孔形。沉孔形螺钉需要加工出沉孔，而且必须使全部沉孔的深度相等，以保证卸料板工作平面与模座底平面平行。本结构中卸料螺钉的设置形式如图所示，下模座需加工沉孔，并且必须使全部沉孔深度h1都相等，以保证卸料板工作平面与模座底平面平行。螺钉螺纹长度虽短但是在光杆段有台阶，可保证旋入弹压卸料板后不易松动；螺纹长度是指光杆段长度，且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面与凹模平行。螺钉材料为45号钢且要求热处理硬度为HRC35～40，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。普通螺钉不具备上述特点。因此应选用标准卸料螺钉。见图3－8图3－8卸料螺钉所以卸料螺钉的长度为：L=h2+h3+H0(mm)（3－18）式中h2——模座沉孔处实体厚度（mm）。对于铸铁模座h2≥d；对于钢板模座，h2≥3/4d，d为卸料螺钉的公称直径；h3——固定板厚度（mm）；H0——弹压后弹压元件的高度；座沉孔深度h1按下式计算：h1=h+hx+hm+(3～5)(mm)（3－19）式中h——螺钉头部高度（mm）；hx——卸料板工作行程（mm），一般取hx=t+1，t为板料厚度；hm——凸模预计总刃磨量，hm=4～10mm，板料厚度大时，取大值。查文献13表4－76圆柱内六角卸料螺钉尺寸（mm）如表3－4：表3－4圆柱内六角卸料螺钉尺寸材料45钢热处理硬度HRC35—40d12L75d1M1010D18H7d27.8

2.推件装置：将冲出的工件或废料从上模的凹模型孔内向下推出使用的装置。在此冲孔落料复合模中，采用了两种推件装置，一是刚性推件装置，装于上模，用打杆通过打板、推杆和推板，是在凹模内的工件向上推出；另一是弹性推件装置，用螺钉、弹簧和顶销将大孔凸模上的冲件废料向下推出。3.2.4导向装置及模架的结构与设计导向装置用于冲裁模上、下模之间的定位联接和运动导向。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，保证凸凹模间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而提高模具的使用寿命和冲裁件精度。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。该复合模用导柱导套式滑动导向装置，常用两副导柱导套，根据导柱的不同位置，采用对角导柱式，导柱分布在矩形凹模的对角线方向上，既可以横向送料，又可以纵向送料。由于导柱间误差方向与送料方向侧斜，所以导向精度高于后置导柱式和中间导柱式。适用于各种冲裁模。为避免上下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小，为避免上模与下模装错而发生啃模事故。导柱、导套与模座均为H7/r6过盈配合，以避免导套压入上模座因变形而影响与导柱的配合，将导套压入段的内孔直径加大1mm，不与导柱配合。为了保证使用中的安全性和可靠性，设计与装配模具时，还应注意：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留10～15mm的距离；导柱下端面与下模座的底平面应留2～5mm的距离；导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时，上模座开横槽，以便于排气。查文献13表2—42滑动导柱型式和尺寸,如表3－5表3－5滑动导柱型式和尺寸材料20钢20钢热处理渗碳深度0.8~1.2硬度HRC58~62渗碳深度0.8~1.2硬度HRC58~62型号B型B型基本尺寸d28mm32mm极限偏差+0-0.013+0-0.016长度L（mm）225225查表滑动导套型式和尺寸，如表3－6所示：表3－6滑动导套型式和尺寸材料20钢20钢热处理渗碳深度0.8～1.2硬度HRC58～62渗碳深度0.8～1.2硬度HRC58～62型号B型B型基本尺寸d极限偏差H728mm+0.021-032mm+0.025-0基本尺寸D极限偏差r642mm+0.050+0.03445mm+0.050+0.034长度L（mm）105110长度H（mm）3838模架是上、下模间的定位连接体，是用于固定模具零件、保证凸、凹模的良好导向和传递冲压力的组合装置，由上、下模座和导柱、导套组装构成。设计模具采用标准模架可以简化模具设计，缩短模具设计和制造周期，提高模具质量，降低模具成本。在此，选用采用中间导柱模架，3.2.5固定与联接零件的设计固定与联接零件是用来将凸、凹模固定在上、下模座上，以及将上、下模座固定在压力机上的零件，主要的固定与联接零件有模柄、上模座、下模座和上下模固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。1.模柄：是将上模座安装在压力机滑块上的零件。模柄上模座上的垂直度影响导向装置的配合精度和使用寿命。设计模具时。选择模具的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。此复合模具选择凸缘式模柄，如图3－9所示在上模座加工出能容纳模柄大凸缘的沉孔，与凸缘为H7/h6的配合。并用一个圆柱销与上模座定位，四个内六角螺钉进行固定。凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，模座以下部分仍可加工出型孔，以便于容纳推件装置的打板。图3－9凸缘式模柄查表得凸缘模柄型式和尺寸（mm），其结构型式及主要技术参数如下表3－7表3－7凸缘型模柄主要参数材料Q235d（mm）(d11)基本尺寸60极限偏差－0.100－0.290D（mm）(h6)基本尺寸115极限偏差＋0–0.022D187H90h20h113b3a1d117d313.5d2222.上下模座：是用来安装全部模具零件，构成模具的总体和传递冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，工作时会产生严重的弹性变形而导致模具零件的迅速磨损或破坏，降低模具使用寿命。设计模座时，通常都按标准选用模架或模座。若自行设计时，圆形模座的外径应比圆形凹模直径大30～70mm，矩形模座的长度应比凹模大40～70mm，而宽度取与凹模相同或稍大的尺寸。下模座的轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大40～50mm。模座厚度参照凹模厚度估算，通常取凹模厚度的1～1.5倍。模座材料为HT200。查文献13表4－46中间导柱模架的下模座轮廓尺寸（mm）如表3－8表3－8中间导柱模架下模座尺寸L200L2320B200B2270S260S1260R453.固定板：将凸模、凸凹模或凹模按一定的相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上的板件，它们分别称为凸模固定板或凹模固定板。凸模固定板与凹模固定板的外形与尺寸通常和凹模板相同，凹模固定板的厚度约为凹模板厚度的0.8～1倍。固定板的型孔决定于凸模的结构设计：对于圆凸模，取凸模固定端的直径按IT7级精度加工；对于用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。固定板通常选用Q235或Q275钢制造，压装配合面的表面粗糙度应为Ra1.6～0.8μm。4.垫板：在固定板与模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷致使凸模松动，或者为了提高模具的使用寿命。垫板材料可选用45钢，热处理硬度为HRC43～45。垫板的平面形状和尺寸与固定板相同，其厚度一般取6～10mm。如果有结构需要，例如在用螺钉吊装凸模时，为在垫板上加工吊装螺钉的沉孔，可适当增大垫板的厚度，取垫板厚度为15mm。在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销出要钻通孔，直径应比相应件的直径增大0.5～1mm。穿销孔是在预装模具时，调整好间隙后，连同模座和固定板一起经钻孔、铰孔加工出来的，垫板淬火前应将销孔扩大，以免垫板淬火变形后难以打入销钉。5.螺钉和销钉：用于对模具板件固定与定位。螺钉的直径与布置间距按凹模厚度选定，螺钉为内六角螺钉，拧入被连接件的深度L1：铸铁为2d；钢为1.5d(d为螺钉工作直径)。如下图所示。连接件的销钉孔应同时钻、铰。销钉与孔采用H7/m6过渡配合，孔壁的表面粗糙度应达到Ra1.6μm。销钉压入连接件与被连接件的深度分别为：L2不小于1.5d；L3约为2.5d(d为销钉直径)。见图3－10图3－10螺钉和销钉内六角螺钉拧入被连接件的深度L1：铸铁为2d；钢为1.5d(d为螺钉工作直径)。销钉压入连接件与被连接件的深度分别L2不小于1.5d与L3约为2.5d(d为销钉直径)。第四章弯曲模的工艺计算及其结构设计4.1工艺计算4.1.1弯曲工艺计算零件相对弯曲半径，也即弯曲系数K=R／t=0.5／1.5=0.33＜0.5t=0.5×1.5=0.75式中R——————弯曲半径（mm）t——————料厚（mm）可见，零件属于圆角半径较小的弯曲件而R=0.5＜0.5t=0.75，当R＜0.5t时的弯曲件可用等体积法计算毛坯长度。但因弯曲变形时，不仅在圆角变形区产生变薄现象，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，加之影响因素较多且难以考虑，所以实际上是用经过修正的公式计算。该零件弯曲属于一次同时弯曲两个角，由参考文献[16]表3-9公式得：弯曲件毛料展开长度计算公式：（4-1）如下图4-1所示：图4-1则弯曲件毛料展开长度：=20.3+18+18+0.6×1.5=57.2mm4.1.2弯曲力的计算(1)U形件自由弯曲时的弯曲力，查文献[16]公式得：F=式中F—自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力，NB—弯曲件的宽度，mmr—弯曲件的内弯曲半径，mmt—弯曲件材料厚度，mm —材料的抗拉强度，MPaK—安全系数，一般取K=1.3查表取=450MpaF===13.974（KN）(2)校正弯曲的弯曲力校正弯曲时，F=Ap=92470=64.68（KN）A—校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mmq—单位面积校正力，MPa，其值查表（3）顶件力及压料力若弯曲模设有顶件装置或者压料装置，其顶件力F或压料力F可以近似取自由弯曲力的30%～80%。即是F=F=（0.3～0.8）F（4）压力机公称压力的确定自由弯曲时候，压力机公称压力F为F（1.6～1.8）F+F校正弯曲时，由于校正弯曲力比顶件力F或压料力F大得多，可以忽略顶件力和压料力，故F（1.1～1.3）F=71.148～84.084（KN）4.1.3冲压设备的选择公称压力的选择：选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%～60%）P>P即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%～60%。校正弯曲时，要使额定压力有总够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.5～2倍，取1.7。故公称压力P=1.764.68=110(KN)查文献17表7－10开式双柱可倾压力机技术规格，可选用的压力机技术参数如表4－1。表4－1压力机参数型号J23-16公称压力(KN)160滑块行程(mm) 55滑块行程次数(min-1)120最大闭合高度(mm) 220闭合高度调节量(mm)45滑块中心线至床身距离(mm)160立柱距离(mm)220工作台尺寸(mm)前后300左右450工作台孔尺寸(mm)前后160左右240直径210垫板尺寸(mm)厚度40直径模柄孔尺寸(mm)直径40深度60滑块底面尺寸(mm)前后左右床身最大可倾角(º)354.1.4弯曲模工作部分尺寸的设计（1）凸模圆角半径弯曲件r/t较小，r/t=0.33.凸模的圆角半径r可以取弯曲件的弯曲半径，但不能小于弯曲件的最小圆角半径。故r=0.5(mm)（2）凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。两边的凹模圆角半径应一致，否则弯曲时毛坯会产生偏移。生产中，按材料的厚度决定凹模的圆角半径。查表得r=(3～6)t.故取r=41.5=6(mm)。（3）凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，也对工件的尺寸精度造成一定的影响。该U型弯曲模的弯边较大，弯曲U型件的凹模深度L查表可得：L=20mm。（4）凸凹模的间隙弯曲U形件时，应当合理确定凸凹模间隙值。间隙过小，会使弯曲件直边料厚减薄或出现划痕，同时还会降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹增大，从而降低了弯曲件精度。在生产中，U型弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按如下公式确定：弯曲黑色金属时Z=t+ct式中：Z—弯曲凸、凹模的单边间隙，mmt—弯曲件的材料厚度（基本尺寸），mmt—弯曲件材料的最大厚度，mmc—间隙系数，查表得c=0.05Z=t+ct=1.5+0.05×1.5=1.575mm（5）凸、凹模工作部分的尺寸与公差弯曲凸模和凹模的宽度尺寸与工件的标注有关。工件标注外形尺寸，且为双向对称偏差，则凹模尺寸为：L=(L-0.5△)=（23.3-0.51）=22.8(mm)；L=(L-2Z)=(22.8-2×1.575)=19.65(mm)。式中，L、L——凸模与凹模工作部分尺寸；、——凸模与凹模的制造偏差，一般凹模按IT9级选用，凸模比凹模高一级精度取IT8级；L——弯曲件基本尺寸；△——弯曲件尺寸公差；Z——凸、凹模单边间隙。4.2弯曲模结构与设计4.2.1弯曲模的设计要点模具为U型弯曲模，其主要特点是在凹模内设置了顶件装置。弯曲时顶板3能始终压紧坯料，因此弯曲件底部平整。同时顶板上还装有定位销2，可利用坯料上的孔（或工艺孔）定位，能保证弯边高度尺寸。当凸模到下止点时，让顶板与下模座接触可以完成校正弯曲。4.2.2工作零件的设计（1）凹模凹模的外形结构：根据工件的外形，可知凹模的外形为矩形。凹模深度查表可得：L=20mm。具体尺寸见零件图。（2）凸模凸模的外形结构：根据工件的外形，可知凸模的外形为矩形。PAGE摇架调压块冲压工艺及模具设计PAGEPAGE48第五章安全技术冲压加工是一种高效率的加工方法，但由于其工作环境较差（如震动和噪音较大），加之频繁地重复某些操作动作，使操作者产生精神紧张和疲劳，以致发生各类事故，因此高度重视并采取有效的措施加以防范。冲压事故发生的重要原因是：（1）冲压安全管理工作不善，例如安全技术培训教育、安全装置的合理使用、管理及文明生产等。（2）生产现场劳动条件不符合要求，例如照明条件不合适、噪声大等。（3）无安全技术措施或安全技术措施不够完善，例如压力机上未配备可靠的安全装置或安全装置发生故障和损坏等。（4）模具结构不合理；模具因结构原因而引起倾斜、破碎，或因模具造成废料飞溅、工件或废料回升而没有预防的结构措施；模具给手指进入危险区造成方便；单个毛坯在模具上定位不准而需要用手去校正位置等。在本模具里，采用的安全措施：1、脚踏板保护罩图5－1脚踏板保护罩a为机械式踏脚板保护罩b为电器式脚踏按钮保护罩防止重物偶然落在踏脚板上而引起压力机滑决突然落下造成事故2、压缩空气自动推件图5－2压缩空气自动推件第六章模具的安装与调试６.1上、下模座的安装６.1.1上模的安装形式与联接根据模具的大小不同，上模的安装形式与联接方法有如下三种：（1）利用模具的模柄：广泛使用开式压力机，模具比较小，模柄固定在压力机的滑块模柄内，由于模柄是联接模具的整个上模部分，压力机滑块的往复直线运动带动整个模具的上模部分完成冲压动作。（2）利用模座的上模座：常用于闭式压力机和大的开式压力机，模具大，通过压板、垫块和螺钉等，利用压力机滑块底平面上的T型槽将上模座紧紧地固定在压力机滑块上，这样模具的上模部分与压力机的滑块成为一体，压力机滑块的往复运动带动整个模具的上模部分完成冲压动作。（3）既用模柄又利用上模座：可靠和方便对中。６.1.2下模座的安装形式与联接下模板是直接固定在压力机的工作台垫板平面上，工作台垫板平面上有T型槽，利用压板、垫块和螺钉压紧在工作台上，下模的安装常在上模的安装之后进行。６.2调整和试模６.2.1调整模具闭合高度不同冲压性质的模具，闭合高度的调整值是完全不相同的，冲孔、落料等冲裁模具，凸模调整进入凹模刃口的深度为其被冲料厚的2/3或略深一些就可以了。而压弯模凸模进入凹模的深度与弯曲件的形状有关，一般凸模要全部进入或进入凹模一定深度，将弯曲件压成形为止。6.2.2调整模具间隙冲裁间隙最主要的影响因素是被冲材料的性质、板料厚度和对冲件的质量要求，冲裁间隙的调整是指冲模装配是凸、凹模之间的间隙如何做到均匀一致。根据冲模结构、形状、间隙大小和装配方法可采用不同的调整方法。调整方法有以下几种：透光法、切纸法、垫片法、镀铜法、油漆法、测量法。６.2.3试模模具装配完后，要按正常生产条件下进行试模，即试模使用设备和试模用材料等技术条件均要符合生产要求。（1）验证使用的设备是否准确，包括冲压力是否足够及模具是否不用任何修改就能顺利地装到设备上使用。（2）验证该模具所生产的工件在形状、尺寸精度等方面是否符合设计要求。验证该模具在卸料、定位、顶出件、排料及安全生产方面是否正常可靠，能否进行生产使用。（3）验证冲压工艺流程是否合理。（4）为模具设计反馈信息，了解模具结构实际等不合理需要改进的地方。（5）为模具投入正常生产做准备。6.2.4压力机上安装模具部位的结构和尺寸范围1、安装固定上模座的结构尺寸与规格单独利用滑块上的圆形模柄孔和滑块底平面的T型槽，也有两者兼用。2、安装固定下模座的结构尺寸与规格下模座一般放在压力机的工作台垫板平面上，通过该平面上的T型槽用压板、垫板和螺钉将下模座固定牢。6.3压力机装模高度尺寸系列1、压力机装模高度与模具闭合高度：压力机装模高度是指滑块在下死点时，滑块底平面至工作台垫板上平面之间的距离，装模高度可调，滑块在下死点时，将滑块调到最上的位置，此时称为最大装模高度：将滑块调到最小位置，此时为最小装模高度，两者之差为调节量。2、模具闭合高度应该在压力机允许的装模高度之内，若模具的闭合高度小于所选压力机的最小装模高度，可在下模座底平面垫上一定厚度的垫板，当多副模具联合安装在同一台压力机上工作，各副模具的闭合高度应该完全相同。第七章模具的经济性分析摇架调压块作为一种产品，它的经济可行性是很重要的。它的市场价格是否合理决定它的占有率，这对于一个企业来说是很关键的，因此怎样提高它的生产率，降低它的成本是生产过程中不可忽视的一个问题。而影响模具价格的因素有如下几个：1、生产成本生产成本是模具价格的主要组成部分，是影响价格的主要因素。制造成本的降低要依靠合理的设计方案，加工流程和标准利用率以及零部件的系列化来实现。同时，如何减少试模次数，降低试模成本也是降低生产成本的重要环节。2、供货周期模具供货周期与销售价格有直接的关系。供货时相对缩短，模具价格就相对提高，是模具产品社会效益的具体表现。更新设备，改进加工手段成为模具厂的奋斗目标。供货周期的缩短带来的模具价格上浮的现象，在模具价格变化中将愈来愈突出，并成为模具估价的一个重要组成部分。3、市场情况在激烈的市场竞争中，老产品更新换代，新产品层出不穷，模具随之更新、改型。一方面敏捷的反应能力可以适应变化的市场。另一方面独特的模具设计思想提供了有独到之处的新产品或配件，在市场中独占熬头，它的价格也就相对高些。因为它为新产品赢得了市场。4、高技术成分作为技术密集型产品，模具技术价值，作为重要组成部分计算价格之中，以体现高技术、高精度模具的技术价值，是市场竞争中模具工业发展的重要的一节。5、模具寿命模具的寿命越长越好。模具的价格与预期寿命有直接的关系。寿命要求不高，在保证相同精度的情况下，可以制造成本，对产需双方都是一种节省。第八章设计总结本次设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课程以及全部专业课程和生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的锻炼。它在我们四