零件排样设计与计算

1绪论1.1模具概述模具作为一种便捷的复制性的加工成型工具，一直在制造业中被广泛的应用，特别是近现代以来，人口的爆炸与科技的飞速发展在各个方面都带来了巨大的需求，相应的迅速出现的各种工业产品，生活用品，电子产品的数量、种类都急剧增加，而这些产品的零件更是种类繁多、五花八门。而作为一种应用十分广泛的制造手段，模具以其极高的生产效率，相对低廉的制造成本被广泛地运用在这些零件的制造中。特别是如今精密加工手段的发展完善，使得模具制造可以更加精密，提高了模具加工的精度，让一些精密的零件也可以通过模具来制造。扩大了模具的加工范围，一些原本不适合用模具加工的零件现在通过模具来大批量的生产，极大地降低了生产成本，同时保证了生产质量与生产效率。因此模具相对于其他的加工方式具有很大的优势。在模具制造中，金属冲压模具是数量十分庞大的一类模具，应用也极为广泛，可以完成许多加工工艺，如弯曲，冲裁，拉深等。完善的功能使得冲压模具在机械，航天，医疗器械，农机，电器等生产领域内被大量应用，例如手表内的各种零件有70%左右都是通过冲压工艺加工出来的，而汽车等交通工具的车架等更是离不开冲压加工，小到一个暖气的支架大到c919大型客机，冲压加工工艺已经渗透到各种产品的加工制造中。1.2采用冲压模具制造的优点生产效率高。模具是一种复制加工的手段，加工过程简单，加工时间短暂，基本上一次合模开模就可以完成零件的加工过程。只要设计制造和安装合格，就不需要特意关注加工的过程，零件的精度由凸模、凹模的精度及安装的精度保证。在一定的批量内，模具磨损的限度内，制造零件的速度极快而且合格率极高，相比其他的加工手段，采用模具加工的效率是其他的数倍。制造成本低。采用模具批量生产零件，不需要各种机床，简单的零件一套单工序模具即可完成，而相对复杂的需要多道工序加工的零件可以采用复合模或级进模来加工，不需要许多的加工设备来配合，也可以省下许多人工的成本。而一套模具的寿命内，可以加工5万件左右的零件。而制造质量相对较高的模具甚至可以达到数十万件。冲压加工不需要切削大量的毛坯材料，节约金属。便于保证精度。模具加工出的零件具有相同的精度，同一模具加工出的零件具有复制性，一套合格的模具在它的寿命期内加工出的零件的合格率基本上是100%，不需要对加工过程进行监控。操作简单。模具的操作人员不需要长期的学习与培训，经简单训练和安全培训后即可操作模具进行生产。模具与机床不同，对于其操作人员的要求较低，工人对于一套模具的操作流程熟悉以后，再操作其它模具生产时上手极快，人员具有一定的通用性。1.3模具的研究现状冲压模具在我国巨大的市场体量下发展规模十分宏大，在各领域的应用越来越广泛，已经在制造业中成为了不可或缺的重要部分。我国模具行业起步虽晚，但在巨大的市场刺激下，发展速度十分迅速，我国已经成为了世界上的模具制造大国，模具生产规模居世界前列。模具工业的高速发展还可以给制造业的发展带来强劲的动力，模具工业的产业带动比例大约是1:100，即模具产业发展1亿元，可以带动相关产业发展100亿元。我国模具行业蓬勃发展，企业众多，具有巨大的发展潜力。尽管模具生产在我国已经十分普及，模具制造业的发展也日趋成熟，但在模具的精度，寿命等方面还是与先进国家有不小的差距，而在精密模具的制造与一些复杂零件的生产上依旧处于落后水平，无法摆脱外部进口的依赖，我国低端模具生产已经饱和，在高端模具方面从设计到制造大部分还不能达到完全自主水平。1.4模具的未来发展趋势分析模具作为一种十分高效的生产手段，必然会随着生产力的发展不断地发展进步，现阶段模具已经参与了大部分的产品生产过程，但仍有许多的精密复杂零件受制于现阶段模具的发展水平而无法采用模具来制造，仍然在用高成本，低效率的生产方式制造。未来模具的发展方向应当是朝着能够囊括更多的生产制造领域的方向发展。通过进一步的精密化使得现阶段无法生产的精密零件可以摆脱昂贵的精密机床与过长的生产周期，通过更加精密的模具来快速生产出合格零件。通过采用数字化制造方式，使得模具的生产过程更加的合理高效，进一步地提高模具的生产效率与可控可靠性。通过加工方式的自动化使得模具制造能够更少的减少人工的参与，减轻劳动负担，降低成本同时提升效率，自动送料，自动卸料甚至自动调整冲压过程，减少事故的发生率。未来的模具应当是向着追求更低的成本，更高的效率，更广的应用范围，更加安全可靠的生产过程的方向发展。2零件的工艺性分析2.1零件的功能该零件是暖气托架，作用是从暖气底部托举支撑暖气整体，将暖气固定在墙面上，底部矩形部分通过螺栓固定压紧，从而使托架紧贴墙面，而长臂圆弧部分则负责托举暖气底部圆形管道。图2-1零件Fig.2-1Part2.2零件结构与材料分析工件名称：暖气托架。材料：Q235；t=2mm。生产批量：大批量。材料性能：材料为普通碳素结构钢，属于低碳钢，机械加工性能好，塑性好，易成型。工件形状结构分析：该零件为暖气托架，零件形状略为复杂，但零件轮廓由直线和圆弧组成，满足冲裁工艺要求。有可冲裁孔，有两部分弯曲，可以使用弯曲、冲裁工艺进行加工。3加工方案的确定3.1设计加工方案单工序模一次冲压只能完成一道工序，模具的结构简单，成本低，但效率低下且精度不高，比较适用于零件形状简单的小批量生产。连续模（级进模）是指在一次冲压中，在两个或两个以上工位上完成两道或两道以上工序。优点是生产效率高，零件的成型基本在一套模具上就可以完成。工序比较分散，不存在最小壁厚的问题，模具的强度较高。凸模、凹模分别在上、下两模上固定，废料可以自然下落，不需要人工排料，可以实现自动化。缺点是因为模具的体积较大且结构复杂，设计与制造成本和单工序模比起来相对较高，主要在批量大，精度要求不太高的零件生产中应用较多。复合模是指在一次冲压中同时对板料完成冲孔落料等多道工序。优点是一个工位，一次冲压就可以完成对零件的加工，不需要太大的体积，且制件的精度较高，便于保证形位误差在允许的范围内，生产效率高。缺点是所有工序安排在一个工位上，造成模具结构更为复杂，设计制造方面难度较大，成本较高，另外，因为存在凸凹模，要考虑最小壁厚的问题，要防止因为凸凹模的强度问题造成模具的损坏。结合暖气托架的工艺性分析，可以针对暖气托架的制造提出三套方案。方案一：第一步冲孔，第二步切断，第三步弯曲，采用单工序模生产。方案二：冲孔—切断—弯曲复合冲压，利用复合模加工零件。方案三：冲孔—切断—弯曲连续冲压，采用级进模加工零件。3.2方案的分析与比较方案一需要三套模具，虽然制造简单，但模具数量太多导致成本很高，另外生产一个暖气托架需要经过三套模具加工，效率太低。方案二只需要制造一套复合模，生产效率也高。但暖气托架的结构较为复杂，复合模具的设计、制造难度都很大，制造周期也会很长。方案三只需设计一套级进模，级进模工位分散，设计、制造的难度较复合模大大减小，同时制造周期短，生产效率高，精度也能够满足要求。综上分析，无论是从制造难度、生产效率还是经济性来考虑，方案三都较方案一、二更为合适。因此采用方案三，设计一套级进模来完成该暖气托架的加工。4零件排样设计与计算4.1零件的展开长度计算及排样设计4.1.1毛坯的展开长度计算由暖气托架的结构可知，该零件需要计算出未弯曲时的两个尺寸即零件的总长度L1，总宽度L2。该零件的弯曲角度为90°，弯曲圆角半r径为0.2mm，满足r≤0.5t，可L1=l11+l12+0.4t=25+101.7+0.4L2=l21+l22+0.4t=52+15+0.4x图4-1零件展开图Fig.4-1Theunfoldingdrawingofpart4.1.2排样设计在模具设计中排样方式是十分重要的，如何排样决定了模具的具体设计方案，零件的生产制造成本。设计合理的排样方式可以提高加工效率，降低制造成本。该零件排样设计有两种，一种是单列直排，一种是交错双排。单排排样材料利用率低，材料浪费较多，一次只能加工一个零件。图4-2排样图Fig.4-2striplayout交错双排的排样方式相比单列排样显著地提高了材料的利用率，而且级进模每个工位同时对两个零件进行加工，一次可以制造出两个暖气托架，大大提高了模具的加工效率。图4-3排样图Fig.4-3striplayout经比较，初步确定采用第二种排样方式。4.2材料利用率的计算条料的宽度（B）：B=(L+nb)-∆0=(171+送料进距（A）：A=75mm冲压零件时，有废料的排样方式产生废料，冲裁掉的废料会增加生产成本，因此材料的利用率直接关系到经济性，较高的材料利用率是十分重要的。材料利用率计算：η=FF0×η：材料利用率（%）；F：工件的实际面积（mm2）F0：材料的总面积（工件的实际面积与废料面积之和，单位（mm2A：送料步距（mm2）B：条料宽度（mm2）F0=75×175=13125（F=3987.595-114.265=3873.33（mm2图4-4面积查询Fig.4-4Theresultofareaquery图4-5面积查询Fig.4-5Theresultofareaquery因为排样方式采用双列交错排布，一次可完成两个工件的加工，所以材料利用率η=2×3873.3313125×%=59.02%5冲裁工艺计算冲裁工艺的计算直接关系到模具的尺寸精度，设计质量及最终的制件是否能合格地被加工出来。主要包括冲裁间隙的确定，工序力的计算，凸、凹模刃口尺寸的计算，压力中心的计算等。5.1冲裁间隙的确定冲裁间隙是凸、凹模刃口尺寸之差。冲裁间隙的合理与否直接影响到冲裁件的质量，冲裁力的大小，及模具的使用寿命。冲裁间隙小，则冲裁断面的质量高，但过小的冲裁间隙会使得冲裁力增大，加大模具的磨损，缩短模具的使用寿命；而冲裁间隙过大会导致冲裁断面的质量差，冲裁力小模具寿命长但成型制件的精度差。表5-1冲裁模刃口初始值间隙Tab.5-1Tableofinitialclearanceofcuttingedgeofblankingdie材料名称厚度ZZQ2352mm0.22mm0.26mm查表得厚度为2mm的Q235材料的冲裁模初始间隙为：Zmin=0.22mm，Zmax=0.265.2刃口尺寸设计5.2.1冲孔凸、凹模刃口尺寸计算冲孔凸、凹模的刃口尺寸计算需要根据磨损后“实体减小”的原则进行尺寸的分类，凹模的实际尺寸会越来越大，而凸模的实体则会越来越小，一些尺寸随着磨损越来越大，一些尺寸随着磨损越来越小，还有一些尺寸磨损后会保持不变，我们需要根据不同的尺寸类型来计算刃口的尺寸大小。冲裁暖气托架底部孔，冲孔的形状简单，孔的轮廓由两个相同直径的半圆弧与它们的切线构成，形状结构十分规则，因此可以采用互换法进行冲孔的刃口尺寸计算。冲孔凸模1尺寸计算：dp1lp1凹模1：Dd1Ld1=(l1+x∆+Z凸模2：dp2=(d2+x∆)-δ0lp2=(l2+x∆)-δ凹模2：Dd2Ld2=(l2+x∆+Z凸模3的形状结构略微复杂，应采用配制加工法进行计算：l31=(l3llll因采用配制加工法，所以对应凹模的刃口尺寸按凸模刃口的实际尺寸配置，保证最小冲裁间隙为0.22mm。第四工位冲裁：凸模4的形状结构复杂，应采用配制加工法进行计算。lll因采用配制加工法，所以对应凹模的刃口尺寸按凸模刃口的实际尺寸配置，保证最小冲裁间隙为0.22mm。第七工位冲裁：凸模5的形状结构复杂，应采用配制加工法进行计算。ll因采用配制加工法，所以对应凹模的刃口尺寸按凸模刃口的实际尺寸配置，保证最小冲裁间隙为0.22mm。5.2.2弯曲部分凸、凹模设计1）凸、凹模间隙C的确定凸、凹模间隙是指在弯曲模中弯曲凸模与弯曲凹模之间的单边间隙。凸、凹模间隙值的大小选择应当合理。间隙值的大小对于弯曲工件的回弹程度，所需的弯曲力都有非常大的影响。弯曲间隙值经验公式对于钢板：C=（1.05—1.15）t（5-1）C=1.1t=1.1×2=2.2mm2）凸、凹模设计第一次弯曲凹模刃口尺寸：零件第一次弯曲部分宽度16mm，根据零件弯曲形状与凸、凹模间隙值，零件弯曲长度为15.8mm，为便于弯曲，取凹模长度为18mm，则凹模长度为180+0.043mm，深度应大于弯曲后弯曲部分长度，弯曲后弯曲部分长度为15mm，深度设计为20凸模按凹模的实际尺寸配置，保证与凹模单边间隙值2.2mm。第二次弯曲凹模刃口尺寸：根据零件弯曲形状与凸、凹模间隙值，零件弯曲部分宽度为25mm，为便于弯曲，取凹模宽度为25.4mm，则凹模宽度为25.40+0.043mm，深度应大于弯曲后弯曲部分宽度，弯曲后弯曲部分宽度为25mm，深度设计为30±0.1为使凹模有足够的空间容纳弯曲后的部分，根据零件弯曲后形状应增加容纳第一次弯曲后的空间，保证弯曲后送料顺利，方便后序工位的冲压加工且第二次弯曲过程中不能对零件的弯曲与凸模的下落产生干涉，因此在第二次弯曲的凹模上增加一个对应第一次弯曲后零件弯曲部分的大小为17×6×20mm的立方体空间。弯曲凸模按凹模的实际尺寸配置，保证弯曲工序的单边间隙值C。凸、凹模圆角半径：根据零件弯曲方向内侧的圆角半径，凹模进口的圆角半径应与弯曲件内侧的圆角半径相等，即rd=r=0.2mm，且大于最小弯曲半径rmin，Q235的最小弯曲半径为0.5t即1mm，明显满足要求。为了保证零件的表面质量，防止凸模下落过程中对零件表面造成严重划伤，应对凸模的圆角半径进行适当设计，凸模圆角半径与凹模保持一致，5.3冲裁力工序力的计算冲裁力是指冲裁所需要的压力，将板料在厚度方向分离开所需的剪切力。冲裁力的大小关系到压力机的选取与模具的强度与使用寿命。经查询Q235的抗剪强度τb=360MP侧刃冲裁力：Fc0=KL0tτb=1.3×（75+2）×2×第三工位冲裁力：Fc11=KL11tτb=1.3×（8×π+16）Fc12=KLtτb=1.3×（3×π+6+30）×2×Fc13=KLtτb=1.3×（181.17-23）×2×2×图5-1周长查询结果Fig.5-1PerimeterqueryresultFc1=Fc11+Fc11+Fc13=第四工位冲裁力：Fc2=KLtτb=1.3×（209.119-23-6）×2×2×360/1000=337.2图5-2周长查询结果Fig.5-2Perimeterqueryresult第七工位冲裁力：Fc3=KLtτb=1.3×（226.682-23.9+4.089×2）×2×360/1000=197.5图5-3周长查询结果Fig.5-3Perimeterqueryresult此时总冲裁力为：Fc=Fc0+Fc1+Fc2+F可见总冲裁力较大，需要的压力机较大，模具承受的压力较大，应当采用适当措施减小冲裁力。为了降低冲裁力可将所有凸模分为两组，将冲裁力错开，即第一工位与第二工位的凸模设为同一高度，其余凸模设为另一高度，两组凸模的高度相差2mm。从而避免所有凸模的最大冲裁力同时出现，降低总的冲裁力。第一工位与第二工位的冲裁力之和最大，因此修改后的总冲裁力为：Fc=Fc1+Fc2=795.4计算卸料力：Fx==0.05×795.4kN=39.77（kN）卸料力系数Kx取推件力：Ft==0.055×795.4kN=43.75（kN）推件力系数Kt取冲裁工序力为：F=Fc+F5.4弯曲力计算弯曲力的大小受到诸多因素的影响，例如毛坯的材料的加工性能，毛坯的尺寸大小，凸凹模间隙，凸凹模弯曲半径等等，要想精确地计算十分困难，计算起来十分复杂，因此在普通的生产过程中，常用经验公式来计算弯曲力。暖气托架的精度要求不高，弯曲方式采用自由弯曲即可满足要求。第三工位弯曲力计算该零件弯曲部分形状为U形件弯曲，弯曲方式为自由弯曲。一次可采用公式：FZ=0.6kbt2R安全系数k取1.3，弯曲件宽度b为16mm，厚度t为2mm，Q235的抗拉强度Rm为370-500MPa,取400MPa，弯曲半径r为0.2mm。得FZ1=9.1（第四工位弯曲力计算：FZ=安全系数k取1.3，弯曲件弯曲部分宽度b为18mm，厚度t为2mm，Q235的抗拉强度Rm为370-500MPa,取400MPa，弯曲半径（内角半径）r为0.2mm得FZ2=10.2（kN总弯曲力：Fw=FZ1+FZ2=19.3级进模所需总的压力为：F=Fc+Fw=795.4+19.3=814.7（5.5压力中心的计算模具的压力中心是所有冲压力的中心，计算出整个模具的压力中心有助于我们对模具结构进行布局。曲柄压力机的滑块的中心应当与整个模具的压力中心重合，确保冲压行程平稳顺滑。如果压力中心与滑块中心存在一定的偏距，在冲裁时很有可能会发生偏斜，进而导致制件的精度受到影响，无法加工出合格的零件，甚至会损坏模具，造成财产损失与操作人员的危险。根据排样图可知，由于排样方式为交错双列排样，使每个工位上的刃口都呈中心对称结构，所以每个工位的压力中心都在该工位的对称中心上，总的压力中心位于凹模的中心线上，因此该模具的压力中心可用理论力学知识求解，由于弯曲力相对于冲裁力极小，可忽略不计，仅计算冲裁压力中心即可。图5-4压力中心Fig.5-4Pressurecenterxc=Fc3yc6压力机的选取压力机是提供所有冲裁、弯曲力的动力来源，因此压力机必须提供足够的压力能够完成材料的分离与弯曲。压力机的公称压力应当大于冲裁力与弯曲力之和，但压力机的压力过大会影响模具的强度与寿命，因此应当选择合适规格的压力机。选择合适的压力机能够节约生产成本，提高资源利用率，保证模具可以顺利制造出合格的零件。因此压力机的选择对于一套模具来说是至关重要的。在选择压力机的规格时，应当根据冲裁工序力的大小来选择，压力机的公称压力应不小于冲裁工序力的1.2倍，所以压力机的压力：Fp≥1.2Fc，即对于弯曲工序力，压力机的公称压力应不小于弯曲工序力的1.3倍，所以压力机压力：Fp≥1.3Fw，即因此选用规格型号为J23-100的压力机。表6-1压力机技术参数Tab.6-1Technicalparameterofcrankpress型号公称压力/kN公称力行程/mm最大装模高度/mm滑块行程/mmJ23-1001000104001407模具主要零件的设计7.1冲裁凹模的设计凹模厚度：Ha=K30.1FK:修正系数。查《凹模厚度修正系数表》取1.37，Ha=1.37×30.1×795400=凹模有三种不同的结构：1）整体式凹模。凹模形式为一个整体，所有的刃口在同一块凹模板上，加工时在一整块模具钢上切割出所有的轮廓。因为凹模是一个整体，所以模具强度高，精度好。但是由于整个凹模板都采用模具钢，材料成本比较贵，而且加工起来费时费力，增加了模具的制造成本。在模具的使用过程中一旦发生磨损或损坏，整块模板都无法正常使用，需要对整个凹模板进行更换，就造成整体式凹模的成本很高。大多数用在精度要求比较高的加工场合。2）组合式凹模。组合式凹模由工作部分与非工作部分组成。工作部分也就是受到冲裁力作用的部分采用模具钢制造，非工作部分不需要承受冲裁力，只起到固定凹模的作用，可以用普通材料制造，这时的非工作部分就是凹模固定板。组合式相对于整体式凹模制造成本更加低廉，发生磨损损坏之后只需要更换无法使用的凹模部分，维修成本低。但精度略有下降。3）镶拼式凹模。凹模的型腔由多个部分组成。因为不用一次加工出凹模的整体，而是分别对各个部分进行加工，所以模具零件易于加工，制造成本低，而且维修起来十分方便，发生磨损损坏之后只需要更换无法使用的凹模部分。但是模具的精度较低，对于模具的装配有很高的要求。结合暖气托架的结构与形状不是十分复杂，及排样设计的方案决定了凹模尺寸较低大，受加工制造成本及凹模制造难度的影响，综合考虑，采用组合式凹模最为合适。凹模的刃口形式可分为三种：直筒式，锥形刃口，凸台式。直筒式刃口与凹模上端面垂直，加工起来十分方便，刃口为直角，因此强度比较高，而且修磨之后刃口尺寸不会发生太大变化。缺点是冲裁掉的废料有可能会堆积在凹模刃口内，需要一定的推件力才能保证废料能够顺利落下；锥形刃口的刃口呈锐角，上窄下宽。刃口厚度薄且存在锥形尖角，在冲压过程中容易因为自身强度不够而产生磨损损坏，修磨刃口的话容易导致尺寸产生较大变化；凸台式的刃口在侧面为斜面的凸台上，凹模的淬火硬度较低，一般为35~40HRC，所以不适合用来承受较大的冲压力，只能用来冲裁厚度不超过0.3mm的零件。装配时可以通过捶打凸台斜面来调整间隙，不断调整测试直到冲压出的零件达到要求合格为止。暖气托架的零件厚度为2mm，材料为Q235，冲裁力也较大，凸台刃口式的凹模不适合该零件的加工，而从凹模强度及使用寿命来考虑，锥形刃口显然不如直筒式的刃口，因此采用直筒式的刃口更加合理。凹模的固定方法有许多，有直接与下模座用螺钉和定位销固定的，有与凹模固定板采用过盈配合固定的，也有用凸台式的带肩凹模与凹模固定板压紧而固定的。为了便于模具的制造，将暖气托架的凹模分为两部分，第一部分形状较为规则为矩形，可以采用用凹模固定板将带肩凹模压紧在凹模垫板上的固定方案来固定凹模。如下图7-1所示。另一部分凹模形状受到模具本身固有结构限制，形状不是规则的矩形，不能用带肩凹模的形式固定，因此将凹模做为直筒型，利用螺钉与长定位销穿过凹模垫板将凹模完全固定。如图7-2。图7-1组合式凹模Fig.7-1Modulardie图7-2组合式凹模Fig.7-1Modulardie凹模固定板宽度的确定：B=工件宽+2c2=175+144=319mm取凹模固定板长度确定：L=工件长+送料步距+2c1=450+180=7.2冲裁凸模的设计凸模的形式有很多，从形状上分有圆形、非圆形，从结构上可分为整体式、组合式、镶拼式。从暖气托架的形状结构可以看出，所有的凸模刃口都不是圆形，均为非圆形的凸模。直通式的凸模其固定部分与刃口的形状一致，而暖气托架的形状复杂，凸模刃口的形状轮廓与制件的轮廓基本一致，复杂的外形给加工制造带来困难，提高了制造成本。因此凸模采用台阶式凸模，如图6.2。固定部分采用较为规则的形状，只有刃口部分比较复杂，使得凸模的强度得到一定的保障。采用台阶式凸模不仅降低了凸模的加工制造难度，降低了生产成本，而且使得凸模固定板的加工变得更加简单，缩短了模具的制造周期。图7-3台阶式凸模Fig.7-3Stappunch凸模长度的计算：凸模的长度可以根据模具的具体结构计算，根据模具的凸模固定板厚度，弹性卸料板厚度，板料的厚度等，将凸模的长度分为两组一组为126mm，另一组为128mm。凸模与上模座之间设置垫板，增加强度。凸模的材料和技术要求：凸模常用的材料有：T10A、9Mn2V、Cr12等冷作模具钢。热处理要求达到58~62HRC，尾部回火至40~50HRC。7.3定位装置的选用定位的第一要素就是精确。模具中条料的定位精确与否直接关系到成型制件的精度与质量，能否连续冲裁出合格的零件。采用合理的定位方案可以提高加工精度，确保加工质量。条料的定位需要在横向与纵向方向将条料限制在正确的位置，条料的纵向定位作用是确保条料按照预定的送料进距每次送进一个工位的距离，条料的横向定位作用是确保条料沿着正确的方向前进。条料的定位装置有挡料销、导料销、导料板、定距侧刃等。在级进模中一般使用固定挡料销和始用挡料销控制条料的纵向定位，其中始用挡料销的作用是在级进模开始冲裁时阻挡条料前端。始用挡料销安装在导料板内，开始冲裁时需要用手将挡料销按下，使挡料销伸出导料板，对条料进行初始定位。导正销的作用是定位工件内孔与外形的相对位置，导正销通过插入导正孔来使条料处于正确的位置，保证冲裁时冲出的孔或者切断的轮廓保持正确的位置关系。定距侧刃一般使用的场合是在级进模中代替导正销进行定位，侧刃的长度等于送料进距。侧刃定位的精度不如导正销，但是可以采用双侧刃布置来提高定位精度。导料板负责引导条料沿着正确的方向送进。一般分为整体式和分离式两种级进模中的定位方式一般挡料销、导正销和导料板配合定位，或者用定距侧刃与导料板配合进行定位，采用后者定位的话可以不设置挡料销与导正销，简化模具的结构，降低模具制造成本，因为暖气托架不是要求精度很高的零件，采用定距侧刃与导料板共同定位可以满足要求。导料板的厚度设置为35mm，大于条料浮顶机构将条料顶起的高度与暖气托架的厚度之和，并留出一定的距离。7.4卸料装置的设计因为级进模的凸模位于上半模，冲裁后在凸模离开板料的过程中，需要采用一些措施使板料从凸模上脱离下来，接着进行下一道工序的加工，因此需要设计相应的卸料装置。卸料装置根据卸料的方式可分为刚性卸料装置与弹性卸料装置。刚性卸料装置采用刚性固定的方式用螺钉直接固定在凹模板上，在凸模与凹模分离时直接留下条料，刚性卸料，卸料可靠。弹性卸料装置则是利用弹簧或者橡胶块的弹力将条料从凸模上顶下，弹性卸料方式可以另外起到压料的作用，可以提高精度。因此选用弹性卸料方案。卸料板需要起到弹压条料的作用，因此应在结构上让出导料板的位置，让卸料板可以在冲压时对条料施加足够的压力。卸料板安装在上模座上，考虑刚性与稳定性厚度取20mm，用弹簧与芯轴做弹性元件。弹簧自由长度为90mm，预压缩14mm。压缩后的弹力为14×273×6=22kN，最大弹力30×273×6=42.7kn大于卸料力，可以完成卸料。7.5浮顶机构的设计条料在前进过程中在弯曲工位被凸模向下顶弯，使被折弯的部分对零件前往下一工位的运动造成干涉，为使冲压能连续进行，在本套模具中设计浮顶装置对零件进行顶出凹模，使半成品零件能够浮起足够的高度顺利通过各加工工序。为此设计两排浮顶销，使用弹簧做弹性元件。向下冲压时，浮顶销在卸料板的压力下压缩浮顶弹簧下沉，不影响冲压过程，上模复位时，浮顶机构在弹簧的弹力下将条料顶出足够高度，条料被送往下一工位。如此循环工作，保证了冲压过程的连续。弹簧自由长度为80mm，预压缩10mm。压缩后的弹簧的支撑力为0.9×10×14=126N，条料的重力为0.63×0.32×0.002×7.85×10=31.7N。足够将条料顶起7.6标准模架的选取模架是模具结构的固定框架，模具的工作部分，卸料装置等都通过螺钉或销固定在模架上。滚动导向模架通过内部的滚珠在导柱上移动，行程稳定，能够实现较为精确的导向，适于加工精密型的零件；滑动导向模架的运动方式为滑动，目前大多数的模具用的都是滑动模架。模架的种类有很多，有对角导柱，中间导柱，后侧导柱与四角导柱。结合本设计情况，凹模固定板的长度为630mm，宽度为320mm，选用四角导柱比较合适，选用其他导柱形式可能会导致整个模具刚性不够，受力情况不均匀等问题。因此四角导柱模架的性能最为合适。查《冲模滑动导向模架》标准（GB/T2851—2008），选取模架规格为：滑动导向模架四导柱模架630×400×320~360。上模座630×400×65GB/T2855.1—2008；下模座630×400×80GB/T2855.2—2008；导柱C50×340；导套A50×200×63。7.7送料装置采用滚轮送料机将送料机与冲床联机，工作过程为先将预先设定的送料长度输入送料机PLC中，在受到送料信号后，输出信号到伺服放大器，，伺服放大器控制电机运转，电机运转的度数由编码器反馈到伺服放大器，二者配合完成设定的送料长度传送。当冲床的滑块到达上死点时，送料机收到送料信号，将条料向前输75mm，然后松开滚轮，开始冲压，冲压结束，上模抬起，送料机送料。循环动作，完成冲压过程。7.8模具的闭合高度该模具的闭合高度为：H闭=H凸：弯曲凸模的长度H凸=136h：弯曲凸模深入凹模的长度h=14（mm）图7-4模具结构主视图Fig.7-3Mainviewofmoldstructure图7-5模具结构俯视图Fig.7-3Topviewofmoldstructure8技术经济分析在制造业中，产品的技术含量与经济性一般是背道而驰的，技术含量越高，要求寿命越长，越精密复杂的模具，它的经济性一定是十分昂贵的，而成本低廉，制造简单的模具往往会伴随着加工精度低，使用寿命短甚至是零件的合格率都难以得到保证。我们应该追求的是低成本高效益的设计方案，制造方案。要达到这个目的，我们就需要尽量降低模具的制造成本与加工难度，但生产一套模具是以能够完成加工任务为主要目的的，因此制定设计方案