垫圈冲孔落料级进模具设计

Ⅰ题目：垫圈冲孔落料级进模具设计摘要模具设计时当今机械设计制造领域的重要组成部分，近年来，生活中越来越常见的模具制造预示着模具生产的未来蓝图。为了改变国外高水平领域的模具设计技术的垄断，未来的工程技术人员必须满足其设计技术的熟练度、完整性和创新思维，夯实基础，追求卓越，励志成为一名合格的工程技术人员。那么如何利用好工程设计软件的优势缩短和发达国家设计领域的距离成为我们当前的首要目标，而工程软件的发展模式与模具制造为了发展的方向十分契合。因此，本文当中将采用工程软件的方式解决所面临的课题问题。关键词：模具软件ⅡAbstractDiedesignisanimportantpartofthefieldofmechanicaldesignandmanufacturing.Inrecentyears,moreandmorecommondiemanufacturinginlifeindicatesthefutureblueprintofdieproduction.Inordertochangethemonopolyofdieandmoulddesigntechnologyinforeignhigh-levelfields,futureengineersandtechniciansmustsatisfytheirproficiency,integrityandinnovativethinkingofdesigntechnology,layasolidfoundation,pursueexcellenceandaspiretobecomequalifiedengineersandtechnicians.Sohowtomakegooduseoftheadvantagesofengineeringdesignsoftwaretoshortenthedistancebetweenthefieldofdesignindevelopedcountrieshasbecomeourprimarygoalatpresent,andthedevelopmentmodeofengineeringsoftwareisveryinlinewiththedirectionofmouldmanufacturingfordevelopment.Therefore,engineeringsoftwarewillbeusedtosolvetheproblemsfacedinthispaper.Keywords:mould;Software

目录第一章：绪论 第一章：绪论1.1冲压模具的发展模具身为现代工业的重点领域，有着其他工业行业难以企及的优势，模具生产率高、生产批量大、生产项目少有限制，模具也正因如此被誉为“金加工的国王”。现在的发达国家所在的模具领域有着发展中国家难以望其项背的差距，例如美国和日本的模具工业在国家工业产值中的比重甚至超过了机床工业的比重，生产更倾向自动化、无人化的模式。然而在我国的模具市场上，我们的模具技术含量较低，而且国内抵挡模具其实已经供过于求，放在技术含量较高的中高档模具行业却是供不应求。一些大型、新型、精密的复杂模具，国内的研究和生产大部分仍需要从国外进口，这不得不说是我国的模具领域人才缺失导致的现状。目前国内的几大支柱产业有机械、电子、汽车、石化、建筑着五个产业，这些产业的发展和我们的国民经济是息息相关的，五大产业的生产水平就代表了我国人均水平在世界上所能达到的地位是什么样的。机械不必多说是代替人工进行生产的技术，机械更多面向的是生活中大大小小的事物，放在几十年前，机械的制造还停留在融铁造导弹皮的地步。可是现在衣食住行，穿的不再是手打的毛衣，吃的是自动控温的大棚蔬菜，住的更先进的有太阳能供电别墅、3D打印的庄园，出行不再借助牛车驴马。只要有需要就有市场去进步探索。一个简单的食堂饭盒，设计出合理的模具，生产、加工、安装在冲压设备当中，只要有条料就能源源不断的饭盒产品出世。哪怕是私人订制，计算成本，安排生产，很快就能转换成实际物品。这就是模具。现在更让人离不开的物品是什么，无论问多少人，回答都会是手机。那么手机是怎么进行生产出厂的呢，其实不管是外形还是其中极小的电子元器件，都是依靠模具进行生产的，因为模具的优势是在这个电子行业中其他工业技术没办法赶上的，因此模具早已成为日常生活离不开的地位了。只是目前国内的模具人才培养满足不了模具行业快速发展的需要：中等教育培养出来的机械设备操作工，往往不具备模具设计、编程的能力，而且模具行业的人才需要经验积累，一般的模具设计学习需要2-3年，一名可以独立设计模具的优秀设计师要有10年左右的从业经验，所以说回原话，模具设计的国内市场急需新人才的崛起带动我们国家的产业发展向发达国家猛烈追赶。如何解决高校学生在理论知识满足模具领域需求的同时，实际操作能力相继跟上的问题整成为热点话题。并且在编程方面，建立更加智慧、深层次、多角度的设计软件也成为了未来国际高新工业技术生产竞争的关键点。1.2模具产品的介绍垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。安装在螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，它能增大被连接零件接触的表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏，是机械零件安装当中常用的物件，其作用和实际使用情况远远大于设计者的所求。通常垫圈的生产都是大批量生产，这样能降低我们生产所需成本，经济效益得到提高。第二章冲压工艺分析冲压件的可制造性是否合理将对冲压件的质量产生重大影响，模具的寿命和生产率对冲压件的加工性能的最重要影响是：几何尺寸的工件及其精度要求。优异的冲压加工性能满足材料少，工艺少，模具加工容易，寿命长，操作方便，产品质量稳定等要求，项目前端工件有必要对加工性能进行分析。因此，在课题前面部分对工件的工艺性进行分析是十分必要的事情。2.1冲裁件尺寸和形状工件垫圈为图2-1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度为2mm，生产批量为批量。2.2冲裁件工艺方案及分析本课题的冲裁件结构对称，没有凹槽、悬臂、尖角等应以集中的形状部位，满足我们的冲裁工艺要求；冲裁件的精度一般不超过IT11级，最好的层次是在IT8—IT10级。冲孔部分的精度设定得高于落料部分的精度，冲孔件的尺寸公差和孔的中心距离的公差设置在表中，并且可以从中获得所需的参考数据。冲裁件的断面粗糙度范围正常是在Ra12.5—50μm，最高可达Ra6.3μm，在本课题中我们正常的断面粗糙度设置是在Ra12.5。由下面的表中数据可以得知，内孔和外形尺寸的公差以及孔间距的公差属于一般公差要求，采用普通冲裁即可冲出；冲裁件内形与外形尺寸公差材料厚度/mm普通冲裁模高级冲裁模零件尺寸/mm<1010～5050～150<1010～5050～1500.5～10.12/0.050.16/0.080.22/0.120.03/0.020.04/0.040.06/0.081～20.18/0.060.22/0.10.30/0.160.04/0.030.06/0.060.08/0.12～40.24/0.080.8/0.120.40/0.20.06/0.040.08/0.080.1/0.12>40.3/0.10.35/0.150.5/0.250.1/0.160.12/0.100.15/0.15（注：1.表中分子为外形公差值，分母为内孔的公差值；2.普通冲裁模指模具工作部分，导向部分零件按IT7~IT8级制造，高级冲裁模按IT5~IT6级制造。）冲裁件孔中心距公差材料厚度/mm普通冲裁模高级冲裁模孔中心距基本尺寸/mm<5050～150150～300<5050～150150～300<10.100.150.200.030.050.081～20.120.200.300.040.060.102～40.150.250.350.060.080.124～60.200.300.400.080.100.15（3）查阅相关冲裁模资料可知，我们所要冲制的孔的尺寸及孔的边距和孔的间距尺寸并不满足复合模生产方式所要求的最小壁厚要求，并且审视生产方案优缺点比较滞后，因此我们可以采用级进模的生产方案；（4）Q235可塑性和硬度在垫圈设置上是满足我们的需要的，而且它也是常用的冲裁材料，在冲裁工艺性的分析上是十分良好的。2.3冲裁件的排样排样指的是打孔部件放置在条带中的方式。合理有效的布局设计确保了模具零件生产中的低成本和高生产水平，并最终生产出符合设计技术目标的工件。如何确保在最小材料消耗和最大劳动生产率的条件下获得满足技术要求的零件，比技术操作方便，模具形状简单，使用寿命长选择排样图。我们提供原材料，因此条料排样方法分为三种类型：废料排样：冲孔片与冲孔片之间以及冲孔片与条带之间有切屑，冲模的尺寸完全由模具保证，精度高，模具寿命长是材料利用率低但长。②少废料排样：穿孔件的质量略差，同时由于修整条带的质量和冲压件与冲压件之间或冲压件与钢带之间的剩余边缘值，同时，边缘毛刺被模具引入间隙，也影响模具的使用寿命，但材料利用率高，模具结构简单。③无废料排样：在冲孔件和冲压件之间或在冲压件和带材之间没有重叠，并且沿着直线或曲线切割条带以获得冲压件。冲压质量差，模具寿命短，但材料利用率高。根据工件的样式，我们将这里的排样设定为有废料排样，通过查搭边间隙值表能得到搭边a1=1.5mm，侧搭边a=1.8mm。则条料的宽度为：62.5mm+2×1.8mm=66.1mm，进距S=40mm+1.5mm=41.5mm。现在我们可以查阅资料，寻出裁板误差的值：条料宽度单向极限偏差Δ（单位mm）材料厚度t条料宽度≤5050～100100～150150～220≤10.40.50.60.71～20.50.60.70.82～30.70.80.91.03～50.91.01.11.2由表中数据能知裁板误差Δ=0.6mm。所以该课题的排样图如下图所示：这里我们选用的钢板型号为1720mm×1170mm，采用横裁法，可裁得宽度为66.1mm的条料1720mm÷66.1mm≈26条；这些条料每条条料能冲出工件（1170mm-1.5mm）÷41.5mm≈28个。随后，我们利用AutoCAD或其他工程软件画出工件的零件图，再根据各个软件的测量指令求出工件的面积，注意，这种办法在后面的冲裁工艺力计算当中求周长时也会用到。利用软件求得该工件面积大小为A=1679.71mm2，则材料利用率为η=100%×NA/LB=100%×（25×28×1679.71mm2）/(1720mm×1170mm)=59%2.4工件压力中心以下图中工件排样图和坐标轴关系进行分析压力中心。首先，了解压力中心定义，压力中心是指的冲压合力的作用点。为了让冲模能够平稳工作，冲模与压力机固定时必须使其压力中心通过模柄中心与滑块中心保持在同一条线上，否则模具会发生偏载，造成凸凹模之间间隙分布不均、导向零件加速磨损、模具刃口及其他零件损坏，甚至有可能引起压力机导轨磨损从而影响到压力机的精度。压力中心的计算方式并不单一，同样也能利用三维绘图软件找工件排样图的质心或者凸凹模的质心，这同样是我们要求得的压力中心。但这个计算在该课题中计算难度并不是很大，所以我下面采用的是教材上的压力中心计算方法。形状对称的冲裁件其压力中心就是其几何形状中心，多凸模冲裁时模具压力中心的计算要先确定单个形状的压力中心，然后再对分开的零件中心采取力矩平衡原理的计算方式，最后求得总的压力中心。Xc=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4)/(L1+L2+L3+L4)=(155.86×36+69.115×36+25.76×13+25.76×59)/(155.86+69.115+25.76+25.76)=36Yc=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4)/(L1+L2+L3+L4)=(155.86×57.5+69.115×16+25.76×16+25.76×16)/(155.86+69.115+25.76+25.76)=39.4所以该工件的压力中心坐标为（36,39.4），我们看到横坐标与形状中心横坐标的值一样，纵坐标值距离上部分中心18.1mm，距离下部分中心23.4mm。2.5冲裁力的计算 冲裁过程中，主要工艺力有冲裁力、卸料力、推件力和顶件力。计算冲裁工艺力的目的有两个：一是选择冲压设备；二是校核模具强度。首先：计算冲裁力。冲压力是冲头在冲压过程中施加在条料上的压力，其尺寸变化是由冲压行程的恒定变化引起的，这里是冲压过程中所需的最大压力，指Fmax。当用普通平刃口模具进行冲裁加工工件时，其冲裁力Fp可用下式进行计算：Fp=KpltτKp：安全系数，一般取1.3。t：材料厚度，单位mm。l：冲裁周边长度，单位mm。τ：材料抗剪强度，单位MPa。卸料力指是从冲头或凸模和凹模中移除箍着的废料所需的力，而推力是指需要在冲孔方向上将工件或碎屑推出模孔。顶部件的力指的是将工件或废物从冲模中的孔推出冲压方向所需的力。本次设计中，原材板料为Q235，厚度为2mm。那么在金属板料抗剪强度表中，低碳钢Q235的抗剪强度范围在304—373以内，那么为了安全考虑，我们在采用材料的抗剪强度进行理论计算时，最好是往小了取。所以我们能根据材料厚度经验性选取该板料抗剪强度为315MPa。对于冲裁的周边长度，如果采用人为的计算方式，那么我们的计算量会很大，计算难度也不小，并且无法保证计算结果能否尽可能到达精确。所以在这我们需要带入设计软件来提供解决方案，我采用的是AutoCAD，在测量命令中右键选取多点测量，随时转换直线测量和圆弧测量，最终能获得冲裁周边最精确的结果。这里的操作结果计算得到该零件的冲裁周边长度大约是155.86mm。卸料力系数K卸、推件力系数K推、顶件力系数K顶表材料厚度t/mmK卸K推K顶钢≤0.10.065-0.0750.10.140.1-0.50.045-0.0550.0630.080.5-2.50.04-0.050.0550.062.5-6.50.03-0.040.0450.05>6.50.02-0.030.0250.03铝、钢合金纯铜、黄铜0.025-0.080.02-0.060.03-0.070.03-0.09下面是该冲裁工艺力的计算过程：（1）落料时Fp=Kpltτ=1.3×155.86×2×315=127.65（kN）F卸=K卸F=0.045×127.65=5.74（kN）F推=nK推F=3×0.055×127.65=21.06（kN）F顶=K顶F=0.06×127.65=7.66（kN）（2）冲孔时Fp´=Kpl´tτ=1.3×120.64×2×315=98.81（kN）F卸=K卸F=0.045×98.81=4.45（kN）F推=nK推F=3×0.055×98.81=16.30（kN）F顶=K顶F=0.06×98.81=5.93（kN）（n——梗塞在凹模内的制件或废料数量。n=h/t,h为凹模直刃部分的高度，单位是毫米；t依旧代表板料厚度。后面内容会解答该题目设计中的凹模刃口直壁高度h=6mm,）2.6初选设备采用刚性卸料装置和下出料方式时，冲孔推件、落料卸料，计算压力总力：F总=Fp+Fp´+F卸+F顶=127.65+98.81+5.74+16.30=248.2（kN）计算完压力的总力，接下来便开始选择压力机的设备型号。在选择压力机设备型号的时候，不光要满足冲裁工艺力的要求，还有是要让模具在尺寸上与设备相互匹配，否则依然无法完成冲裁工作。那么这中间要注意的要素有以下几方面：（1）校核闭合高度压力机的闭合高度是指滑块处于下极限位置的时候，滑块底面到工作台上表面之间的一个距离值，那么由于连杆的原因长度有一个调节量ΔH，压力机的闭合高度就存在着最大高度Hmax和最小高度Hmin。模具的闭合高度是指模具在工作位置下死点时，下模座的下平面与上模座的上平面之间的距离值，设为H。这时，H与Hmax、Hmin之间的关系为：Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm因此模具的闭合高度不能超过压力机最大闭合高度值，避免造成模具无法安装。但可以小于最小闭合高度，这种情况可以通过添加垫板来解决。（2）校核平面尺寸模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或垫板平面尺寸相适应，通常要求是，下模座的平面尺寸比压力机工作台漏料孔的尺寸单边大40-50mm，比工作台板长度单边要小50-70mm。（3）校核模柄孔尺寸本课题中，通过总压力的理论计算，我初选的压力机型号为J23-25。查GB/T14347-2009可知其主要参数如下：公称压力：250kN。最大装模高度：230mm。装模高度调节量：50mm。工作台垫板尺寸：700mm×400mm。模柄孔尺寸：Φ40mm。第三章：模具零件设计3.1凸、凹模的尺寸与公差凸模按其刃口截面形状的不一样可分类为圆形和非圆形（异形）两种结构形式，现在，小型的圆凸模已经有标准件可以进行选用。无论是哪种形式的凸模，它的基本结构均是由安装部分和工作部分两部分构成，对于直径较小的凸模，在设计和制造时会在这两个部分之间加一个过度段（即过渡部分）。圆凸模的结构形式及固定方法：常用的标准圆柱头缩杆圆凸模由于径向的尺寸比较小，所以需要用凸模固定板进行固定：凸模直径为D的圆柱面与凸模固定板之间的配合，我们采用的是H7/m5或者H7/n5的过渡配合方式，并且，还要通过台阶ΦD1压紧在凸模固定板的台阶上以防止凸模在工作状态中被拉出。大、中型的圆凸模结构形式及固定方法因为在本课题中没有涉及到，因此只作为一个小补充，没有作图表示。其结构形式有两种，一个是整体式结构，为了减少切削的加工量，设计时会在凸模底面和侧面稍远离刃口的位置的材料去除，形成带凸缘的结构形状。还有一个是镶件结构，凸模的基体用普通材料制作，工作部分用合金工具钢来镶件，以降低凸模的制造成本。非圆形凸模的结构形式及固定方法：实际上呢，我们生活中更常见的是非圆形凸模，即异形凸模。其结构形式主要是台阶式和直通式两种，一旦采用台阶式的，其固定部分就需要简化为简单的几何形状，例如圆形或者矩形来压入固定到固定板中，这时还需要加入一个止转销在固定端接缝处。凸模尺寸的确定：凸模长度尺寸在设计时需要考虑多个与其结构有关的问题，比如修磨、固定板与卸料板之间的安全距离、装配等等进行综合分析才能统一出答案。后面我们会讲卸料板的选用，这里提前声明选用刚性卸料板卸料，并且用导料板进行导料，所以可以得到一个凸模长度尺寸的相关公式：L=h1+h2+h3+h附加L——凸模长度（单位mm）；h1——凸模固定板厚度；h2——卸料板厚度；h3——导料板厚度；h附加——是增加的长度，一般我们取经验值在10mm到20mm之间，包括模具闭合时凸模固定板与卸料板之间的安全距离、凸模修磨量及凸模进入凹模的深度（0.5mm～1mm）。本课题落料外形设计时我们选用直通式的凸模:对于直通式结构的凸模而言，因其固定部分形状与工作部分形状是一样的，因此除高度尺寸之外，所有的尺寸都应该是由模具刃口尺寸的计算公式计算出来的。而冲孔部分的凸模因为尺寸较小，所以选用的则是台阶式：但对于台阶式的凸模来说，工作部分的刃口尺寸d是由计算得到的，不仅是小数，还需要带有公差。凸模的强度和刚度在一般情况下是足够的，通过示例图能看出我们设计的凸模外形并不需要进行强度校核。什么情况需要对凸模强度进行校核呢？这是针对特别细长的凸模或凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度很厚的情况下才进行强度校核，为了防止工作中凸模发生纵向失稳和折断而校核检查危险断面尺寸和自由长度能不能满足设计前提条件。凹模在典型的冲模当中，我们设计选用的诸多零件都是根据凹模的结构形式和设计尺寸来进行选择的，由此可见，凹模的设计时本课题中最重要的一部分。凹模设计主要解决凹模的结构形式及固定方式、凹模刃口形式和凹模的外形设计几个方面的问题。凹模的结构形式和固定方式：结构分类有三种，分别是整体式、组合式和镶块式三种。整体式凹模是结构分类当中普通冲裁模最常用的形式，该结构的优点在于模具结构简单而强度较好，装配较为容易、方便。缺点是一旦刃口局部磨损或损坏便代表整个凹模都需要进行更换，同时，由于凹模的非工作部分也一样采用的是成本较高的模具钢，所以在经济性上，整体式的缺点很大。镶块式凹模优缺点刚好与整体式互补，所谓镶块式呢，就是将凹模上容易磨损的局部凸起、凹进或局部脆弱的地方单独设计制造成一块来方便维修换新。通常适用于模具形状复杂、有窄臂的模具设计当中。凹模的刃口形式：凹模的刃口形式分为三种：左边的图里展示的是直臂刃口并带有斜度的漏料孔的凹模形式，其刃口结构强度比较高，并且还有利于漏料的漏料斜度。中间图为斜壁刃口，刃口强度并没有左边的直臂刃口高，在刃口进行修模以后尺寸会发生变化，优势在于刃口下方不容易聚集废料。右边图也是直臂刃口，但是现在该种结构主要是是放在倒装复合模中，所以不做过多解释。凹模外形设计：凹模的外形设计主要有：形状设计、外形尺寸设计。我们选用的设计方案是整体式的凹模，所以先确定工件尺寸、凹模壁厚c，这里采用经验公式来提供理论基础高度H=Kb≥15mm壁厚c=(1.5～2)H≥30mm～40mm长L=Db+2c宽D=Da+2c上面公式中出现的K是凹模厚度的修正系数。实际上上面的公式计算作用是帮助我们找到凹模实际设计尺寸，算出来的尺寸大小再通过查阅标准JB/T7643.1—2008和JB/T7643.4—2008得到。凹、凸模刃口尺寸设计及计算方案冲压件的尺寸和尺寸精度主要取决于模切边的尺寸和尺寸的精确度，并且切削刃的尺寸和制造精度也保证了合理的模具间隙值。因此，必须适当确定模具边缘尺寸和制造公差。在设计冲裁冲头时，我们根据模具计算尺寸，因为毛坯端尺寸测量和使用标准是模具尺寸。对冲头执行相同的操作，首先设计和制造冲头尺寸，并根据设计的冲头边缘的实际尺寸以最小允许间隙完成模具边缘。请参考金属板冲孔间隙分类表和板料冲裁间隙值表的附录。凸凹模间隙c=（7.0%-10.0%）t，即：cmin=7.0%t=7.0%×2mm=0.14mmcmax=10.0%t=10.0%×2mm=0.2mm根据金属板料工件对凸凹模刃口的磨损程度，查得磨损系数x,落料凸、凹模的制造公差查询GB/T1800.1—2009，分别取IT6和IT7级公差等级冲孔相反。则凸、凹模刃口的尺寸计算如下所示：磨损系数Χ材料厚度t/mm非圆形圆形10.750,50.750.5工件公差Δ/mm<1<0.160.17～0.35≥0.36<0.16≥0.161～2<0.20.21～0.41≥0.42<0.2≥0.22～4<0.240.25～0.49≥0.5<0.2≥0.24>4<0.30.31～0.59≥0.6<0.3≥0.3落料模尺寸：62.50-0.3；磨损系数x=0.75；模具制造公差：δd（凹模）=0.03，δp（凸模）=0.019；凹模刃口尺寸：（62.5-0.75×0.3）0+0.030=62.2750+0.030；凸模刃口尺寸：(62.275-2×0.14)0-0.019=61.9950-0.019；校核不等式：（0.019+0.030）≤2×（0.2-0.14），满足要求。尺寸：R80-0.18；磨损系数x=0.75；模具制造公差：δd（凹模）=0.015，δp（凸模）=0.009；凹模刃口尺寸：(8-0.75×0.18)0+0.015=7.8650+0.015；凸模刃口尺寸：(7.865-2×0.14)0-0.009=7.5850-0.009；校核不等式：(0.015+0.009)≤2×（0.2-0.14），满足要求。尺寸：R400-0.2；磨损系数x=0.5；模具制造公差：δd（凹模）=0.025，δp（凸模）=0.016；凹模刃口尺寸：(40-0.5×0.2)0+0.025=39.9900+0.025；凸模刃口尺寸：(39.990-2×0.14)0-0.016=39.7100-0.016；校核不等式：(0.025+0.016)≤2×（0.2-0.14），满足要求。尺寸：400-0.4；磨损系数x=0.75；模具制造公差：δd（凹模）=0.025，δp（凸模）=0.016；凹模刃口尺寸：(40-0.75×0.4)0+0.025=39.7000+0.025；凸模刃口尺寸：(39.700-2×0.14)0-0.016=39.420-0.016；校核不等式：(0.025+0.016)≤2×（0.2-0.14），满足要求。冲孔模尺寸：Φ220+0.13；磨损系数x=0.75；模具制造公差：δd（凹模）=0.013，δp（凸模）=0.021；凹模刃口尺寸：(22.098+2×0.14)0+0.013=22.3780+0.013；凸模刃口尺寸：（22+0.75×0.13)0+0.21=22.0980+0.21；校核不等式：(0.013+0.021)≤2×（0.2-0.14），满足要求。尺寸：Φ8.20+0.1；磨损系数x=0.75；模具制造公差：δd（凹模）=0.009，δp（凸模）=0.015；凹模刃口尺寸：(8.275+2×0.14)0+0.009=8.5550+0.009；凸模刃口尺寸：(8.2+0.75×0.1)0+0.015=8.2750+0.015；校核不等式：(0.009+0.015)≤2×（0.2-0.14），满足要求。

凹模厚度修正系数K材料厚度t/mm0.51.02.03.0>3.0工件最大外形尺寸b/mm<500.300.350.420.500.6050～1000.200.220.280.350.42100～2000.150.180.200.240.30>2000.100.120.150.180.22凹模刃口h和β值材料厚度t/mmα/(´)β/(°)刃口高度h/mm备注<0.5152≥4表列α值适用于钳工加工，采用线切割加工时α=5´～20´0.5～1.0≥51.0～2.5≥62.5～6.0303≥8>6.0≥10凹模外形尺寸计算值凹模厚度H=Kb=0.28×62.5mm=17.5，取厚度H的值为18mm。（由上表可知，K取0.28）。凹模壁厚c=（1.5—2.0）×H=（1.5—2.0）×18mm=27mm—36mm，我们取c=30mm。凹模长度L=72.5mm+2×30mm=132.5mm。凹模宽度B=62.275mm+2×30mm=122.275mm。现在，我们可以根据选用凹模的外形尺寸标准值来找出符合国家设计标准的凹模模板尺寸了。选用时，长度、宽度、厚度都要大于我们计算出的理论值。因此我们的凹模尺寸L×B×H=160mm×125mm×20mm。凸模的尺寸还需要知道卸料板、导料板、固定板尺寸，暂时放后。先进行定位零件的设计。3.2定位零件的设计定位部件的功能是确定所供应坯料的正确准备位置，以确保它在进入模具后能够冲压出正确的工件。接下来，当将条料放入模具中时，条料从特定方向进入模具然后另一侧穿出。因此，条带必须位于两个方向上。①为了使条料在正确的方向上移动，进给方向的垂直方向这个过程称为导料，通用部件每次控制带材进给模具的进给量，包括导料板和导料销；②在进给前的方向上定位这个过程称为挡料，常用的零件有，固定销和侧边。导料零件：共同的导料部件包括导料板，导料销和测压装置。导料板：常见的结构形式有标准结构和非标准结构。JB/T7648.5—2008标准中规定了导料板的标准结构和尺寸如图所示。使用时通常为两块分别设在条料的两侧，然后利用螺钉和销稳定在凹模上。标准导料板的选用依据是所冲条料的厚度来确定的，通常情况下导料板厚度大概是条料厚度的2.5倍到4倍，在选择时，如果料厚的话尽量往小值进行取值，但标准的导料板厚度的值在4mm～18mm之间。非标的导料板与卸料板做成一个整体。导料板间距离计算上除了条料的宽度还应加上一个间隙值，所加间隙值大小参照下表中的标准值。导料板在装入模具当中之后，它的外形与凹模外形尺寸相同。条料与导料板间间隙大小（单位mm）材料厚度t无测压装置有测压装置条料宽度≤100100～200≤100>100≤10.50.65.08.01～50.81.05.08.0选用导料板160mm×25mm×6mmJB/T7648.5—2008，材料为45钢，热处理后硬度为28～32HRC，未注表面粗糙度为6.3。导料销：选用时，通常至少设两个导料销且并列在条料的同侧。从右向左送料时将导料销装在条料后侧；从前往后送料时将导料销装在条料左侧。测压装置：为减小条料在导料板中产生的送料误差，我们可在送料方向其中一侧的导料板内装上测压装置使条料始终紧靠住另一侧的导料板行进。3.3固定与支承零件挡料零件：固定挡料销：标准结构的固定挡料销及装配方式参照标准JB/T7649.10—2008。其结构简易、制造容易，所以广泛应用于手工送料的模具当中。在使用的时候直接将挡料销杆部以H7/m6配合固定在凹模上让头部参与模具工作，起挡料的作用。操作方式是在送料时使挡料销的头部抵在搭边的位置上进行定位，冲压结束后工人将条料抬起，使其挡料销头部越过搭边再次送料。挡料销选用需要依据条料的厚度确定，参考下表数据：挡料销头部尺寸厚度（单位mm）材料厚度t<11～3>3h234选用固定挡料销A10JB/T7649.10—2008。材料为45钢，热处理后硬度为43～48HRC。侧刃：在级进模具中为了控制条料送进的进给量而在条料侧边冲切出一定形状缺口的零件。侧刃通常配合着导料板一起使用，其定位原理是利用导料板的台阶挡住未通过侧刃修型的条料，这个修型皆是给条料侧边冲切掉相同的长度，即等于进距的值，以致条料送进模具每次的进距为一确定的值。在本课题中，已经设置挡料销足够使用，因此侧刃不再进行设计，但是侧刃在级进模中是非常经典的方法，可以选作为挡料零件设计的备用方案。导正销：使用导正销的原因是为了解决送料导向和送料定距等粗定位所产生的误差。导正销的不可或缺在于它是模具中唯一能对条料起精确定位的零件，其原理是导正销先进入冲制好的导正销孔中确定条料位置不产生偏差，随后凸模再对条料进行冲压，在本课题中我们利用第一工位冲制的孔来作为后续落料时导正销的销孔，即保证了工件加工过程中定位精确，又减少附加导正销孔的冲制过程。如图是导正销和挡料销配合使用的定位方式原理图，此时导正销正装于落料凸模2中且头部突出凸模端面，条料送进模具在第一工位完成冲孔后，上模回程时继续送进，在第二工位首先由挡料销1进行粗定位，上模下行时，突出凸模端面的导正销先进入在第一工位冲好的孔中以保证准确确定条料的位置，而下模继续下行完成落料。本课题选用导正销与挡料销配合定位的方式，前面我们一家确定了挡料销的规格，下面我们选用：导正销规格为C6JB/T7647.3—2008。材料为9Mn2V，热处理后的硬度为52～56HRC。卸料装置我们选择刚性卸料板，其作用是解决在冲模过程中，凸模回程同时箍在上面的废料。刚性卸料板直接由一块板构成，因此加工方便而且形状简易，设计轻松，它的固定方式是直接利用螺钉和销固定在凹模上。下面我们选用：卸料板规格为160mm×125mm×16mm。材料为45钢，热处理后硬度为28～32HRC。导向零件其作用是保证上下模的相对位置保证正确，目的是让凸模进入凹模的位置符合工艺人员的需求，并且尽可能的让凸、凹模周边的间隙保持均匀。常用的零件便是导柱、导套的配合达成导向效果。下面我们选用：滑动导向导柱A22×160mmGB/T2861.1—2008。材料为20Cr，硬度为60～64HRC（渗碳）。滑动导向导柱A25×160mmGB/T2861.1—2008。材料为20Cr，硬度为60～64HRC（渗碳）。滑动导向导套A22×80×28mmGB/T2861.3—2008。材料为20Cr，硬度为58～62HRC（渗碳）。滑动导向导套A25×80×28mmGB/T2861.3—2008。材料为20Cr，硬度为58～62HRC（渗碳）。模柄常用在中小型的模具当中将模具的上模固定到压力机的滑块上，模柄是标准件，需要根据压力机模柄孔的大小来选择，之前我们已经初选了压力机了，所以下面我们选用：旋入式模柄规格为：40×91mmJB/T7646.2—2008。材料选用Q235A。模座包括上模座和下模座，它的作用是用于装配和支承上模或下模我们之前所设计的那些零部件，上、下模座与导套、导柱便可以形成一套标准的模架。本课题选用的模架为对角导柱模架，它的结构是来源于导柱、导套对角布置安装在模座对称中心的两侧，其导向平稳、精度较高，适用于横向和纵向送料的模具当中。模座上的导柱通常都是成对的进行使用，位于模具同侧的导柱、导套直径设计时相同的，而不同侧的导柱、导套在设计时通常大小是不一样的，这是为了避免合模的时候上下模装反带来模具无法使用或者凸、凹模损坏的情况。下面我们选用：滑动导向对角导柱钢板模架上模座160×125×32mmGB/T23566.2—2009。材料45钢，热处理后硬度24～28HRC。下模座160×125×40mmGB/T23566.2—2009。材料45钢，热处理后硬度24～28HRC。固定板有凸模固定板和凹模固定板（通常见到的都是凸模固定板）两种类型，作用是安装和固定小型的凸模或者凹模最后作为一个整体安装在模架的模座上。我们设计的固定板是凸模的固定板，在设计时依据的是凹模的外形尺寸来设计（平面尺寸），厚度尺寸是根据凸模固定部分的长度决定的取1到1.5倍。选用：矩形固定板160×125×16mmJB/T7643.2—2008。材料为45钢，热处理后硬度为28～32HRC。垫板是设立在凸、凹模与模座之间的一个零件，其作用是在凸模或凹模传导过来的冲压负荷能够被分散虚弱，防止冲压负荷到达上下模座而损坏、压紧变形。选用：矩形垫板160×125×8mmJB/T7648.5—2008。材料为45钢，热处理后硬度为28～32HRC。凹模上的螺钉型号尺寸选用标准在下表中，标准号查GB/T70.1—2008。凹模厚度与螺钉尺寸关系凹模厚度/mm<1313～1919～2525～32螺钉直径M4,M5M5,M6M6,M8M8,M103.4模具设备校核滑动导向对角导柱模架的下模座尺寸为160×125×40mm满足压力机下模座最大外形尺寸为315×125mm，在压力机垫板尺寸范围以内，所以可以满足模具的安装和支承条件。模具闭合高度=32mm+8mm+56mm+16mm+40mm-1mm=151mm。初选压力机的最大闭合高度为230mm，因此所设计零件的尺寸满足设备要求，模具尺寸合格。总结级进模的设计首先要建立初步任务规划，在所求领域寻找制定标准、工艺方案、工艺路线、材料分析、力学检测及整体性完善。从规划开始，利用理论知识搭建概念模型，对大致结构进行构思，这个过程需要积