三相异步电机过渡板复合模具设计学位论文

PAGE三相异步电机过渡板复合模具设计摘要冲压模具结构简单实用，实用方便可靠，生产效率相对较高，本设计完成了对冲压模具的结构和主要零部件的设计。设计内容是从制件的材料、尺寸、几何形状进行工艺性分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是确定模具类型为落料、冲孔复合模，再作工艺计算，计算冲裁力、压力中心和刃口尺寸，初选压力机。当所有的参数计算完后，对模具主要零件的设计和装备技术要求进行分析。设计出主要零部件，再对标准件进行选取。最后确定模具的闭合高度，校核压力机是否合理。在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图和零件图。除以上所说的外，还有工艺分析、UG造型和模具装配。关键词：落料；冲孔；复合模设计；工艺分析；UG造型；模具装配PAGEII目录TOC\o\h\z\u1绪论 12冲裁弯曲件的工艺分析 23确定工艺方案及模具结构形式 43.1冲裁工艺方案的确定 43.2模具总体结构设计 43.3定位方式的选择 53.3.1送进导向方式的选择 53.3.2导料销的选用 53.3.3送料定距方式的选择 63.4橡胶的选用与计算 64卸料、顶件、推件装置的选择 84.1卸料装置的选择 84.2顶件与推件装置的选择 85标准模架和导向零件的选择 95.1标准模架的选择 95.2导向方式的确定 106冲压工艺设计与计算 136.1排样设计与计算 136.1.1搭边值的确定 136.1.2送料步距与条料宽度计算 146.1.3材料利用率的计算 166.1.4画出排样图 186.2冲压力的计算 196.2.1落料力F的计算 196.2.2冲孔力的计算 206.2.3卸料力、推件力的计算 206.2.4总压力的计算 216.2.5压力机的初选 227模具压力中心与计算 238冲裁间隙 259凸模与凹模刃口尺寸的计算 269.1刃口尺寸的计算依据与原则 269.2凸、凹模分开加工时的尺寸计算 2710凹模设计与加工工艺分析 3110.1凹模设计 3110.1.1凹模外形的确定 3110.1.2凹模材料的确定 3410.1.3凹模的固定方式 3410.1.4凹模上各零件位置的确定 3410.2机械加工工艺性分析 3410.3刀具的选择 3510.4机械加工工艺方案的制定 3711凸模设计与加工工艺分析 3911.1凸凹模外形尺寸的确定 3911.2凸凹模材料 4011.3凸凹模的固定方式 4011.4凸凹模的精度确定 4111.5凸凹模机械加工工艺性分析 4111.6刀具的选择 4312压力机的选取 44结论 46致谢 47参考文献 48附录 49附录1 49附录2 50PAGE441绪论在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在机械、电子、航空、航天、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的年代，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品是非常重要的途径之一。现代工业发达的国家对模具工业都十分重视，模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业发达的程度。随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。本设计是复合模的设计，要求对制件件进行冲压工艺的设计，冲模的装配图进行设计，利用电脑设计模具的零件图以及模具部分零件的制造工艺设计等。通过借助资料、手册、图册等设计所需的工具书，在导师的指导下，设计了复合模。2冲裁弯曲件的工艺分析图2-1零件图如图2-1所示零件图。生产批量：大批量；材料：08钢；材料厚度：2mm；制件精度：IT12。（1）材料分析：08钢属于优质碳素结构钢、质量较好、含碳量波动小、性能较稳定，并可通过热处理进行强化；该钢属于低碳钢、强度底、塑性好、具有良好的冷冲压性能和焊接性能，宜于制作各种冷冲压件。（2）零件结构：该零件大小适中，外形简单，对称；制件需要进行冲孔、落料二道基本工序。材料厚度为，其长度,宽度,属于大批量生产，尺寸公差较大，工件结构形状简单对称，无尖角，对冲裁加工交为有利。零件四周有四个对称的孔，孔的尺寸,满足冲裁最小孔径的要求。经计算四周小孔与零件外形制件的最小孔边距为，满足冲裁件最小孔边距的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。（3）本文所设计的冲裁零件三相异步电动机过渡板复合模如图2-1，该冲裁件的材料为08钢，具有较好的可冲压性能。该冲裁件的结构简单，比较适合冲裁，零件图上所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可查参考文献[4]和查参考文献[8]确定冲裁件的公差等级，该零件的公差等级取IT12级确定零件的尺寸公差。亦无其它特殊要求，利用普通冲裁既可达到零件图纸要求。其尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，根据落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。标注公差值可由表2-1差得。（1）经查公差表各长度尺寸公差为：两个孔的位置公差为：表2-1标准公差数值（摘自GB/T1800.3-1998）公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3＞3～6＞6～10＞10～18＞18～30＞30～50＞50～80＞80～120＞120～180＞180～250＞250～315＞315～400＞400～5001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55工件结构形状：制件需要进行冲孔、落料两道基本工序。结论：该制件可以进行冲裁。制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和寿命。3确定工艺方案及模具结构形式3.1冲裁工艺方案的确定根据制件的工艺分析，该工件包括冲孔、落料二个基本工序，按其先后顺序组合，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔-后落料，采用两套单工序模生产；方案二：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产；方案三：冲孔-落料复合冲压，采用复合模生产；分别对以上三种方案进行分析：方案一：单工序模是在压力机一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。优点：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；缺点：工序分散，模具及操作人员多，劳动量大。方案二：级进模（又称为连续模、跳步模）是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模。优点：效率高、操作安全、模具寿命长，易于实现自动化；缺点：结构复杂、制造精度高、周期长、成本高，材料利用率较其它低。方案三：复合模是只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。优点：结构紧凑，生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高；缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高，又因不能如何在同一工作位置上合理地布置几对凸、凹模。通过对上述三种方案的的分析比较，由于该制件属于多异形孔，冲裁较困难，所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。3.2模具总体结构设计复合模分为正装（顺装）式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围如下：正装（顺装）式复合模：凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模。优点：冲出的冲件平直度较高。缺点：结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。适用：冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式复合模：凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。优点：结构较简单。缺点：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。正装式复合模与倒装式复合模两者各有优缺点。正装式较适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。通过对制件的结构分析采用倒装复合模。由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模，因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。3.3定位方式的选择3.3.1送进导向方式的选择送进导向方式有两种，分导料销送进导向和导料板导向。该模具采用的是条料，模具的类型采用的是复合模。在此选择在复合模具中常用的导料销导向，在模具中设两个导料销，并位于条料的同一侧，该模具是从右向左送料，所以导料销装在后侧。导料销的形式有固定式和弹顶式两者，前者用于顺装(正装)式复合模，后者用于倒装式复合模。根据模具的总体结构设计形式，选用的是倒装式复合模，故采用弹顶式导料销。3.3.2导料销的选用设计导料销时，应注意以下几点：（1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。（3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准，避免累积误差。选取该模具的导料销的直径。标记热处理硬度50～54导料销距离公式：（3-1）式中：—导料销工作部位的半径（），得=4；根据公式（3-1）得：3.3.3送料定距方式的选择常见限定条料送进的距离的方式有两种：用挡料销挡住搭边或冲件轮廓以限定条料送进距离的挡料销定距；用侧刃在条料侧边冲切不同形状的缺口，限定条料送进距离的侧刃定距。在此模具中采用挡料销定距，挡料销根据工作特点及作用不同分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。在此模具中采用国家标准的活动挡料销如图3-1所示。活动挡料销的结构简单，制造容易，广泛用于冲制中、小型冲裁件的挡料定距。图3-1活动挡料销简图3.4橡胶的选用与计算在冲裁卸料与出件装置中，常采用的元件是弹簧和橡胶，从该模具的结构考虑选用弹性元件为橡胶。①确定自由高度 =/(0.25~0.30)+（3-2）式中：—冲模的工作行程，=+1；—预留的修模量。根据模具设计寿命一般取4~6mm，取=6mm。=/(0.25~0.30)+=14.3~16mm=16mm②确定和=（0.10~0.15）H自（3-3）=-（3-4）式中：—橡胶的预压缩量；—冲模装配好以后橡皮的高度。=（0.10~0.15）H自=1.43~2.4mm=2mm=-=14mm③确定橡皮横截面积(mm2)=/（3-5）式中：—所需的弹压力（）；—橡皮在预压缩状态下的单位压力；约为0.26~0.50MPa=/=20mm24卸料、顶件、推件装置的选择4.1卸料装置的选择卸料装置有固定（刚性）卸料装置和弹压卸料装置。刚性卸料装置是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。弹压卸料装置是采用弹压卸料板，且弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚小于或等于2以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件(弹簧或橡胶)、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间单边间隙选择（0.1～0.2）t，若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。弹性元件的选择，应满足卸料力和冲模结构的要求。为使卸料可靠，卸料板应高出模具刃口工作面0.3～0.5，材料采用45钢，热处理淬火硬度43～48HRC。因为工件料厚1.5，相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料装置。4.2顶件与推件装置的选择推件和顶件的目的，是将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在下模）。推件力是由压力机的模梁作用，通过一些传力元件将推件力传递到推件板上将制件或废料推出凹模。推板的形状和推板的布置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。推件装置可分为弹性推件装置和刚性推件装置两种。弹性推件装置一般装在下模，具有压料作用，冲件质量好,但推件力较小。常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中；刚性推件装置一般装在上模，利用压力机的推件力，因此，推件力大，推件可靠，但不具有压料作用。常用于倒装式复合模中。综上所述，本设计选用刚性推件装置.它的基本零件有推件块、带肩推杆，通过带肩推杆推动推件块将制件从落料凹模中推出，属于下出件方式。这些零件都已标准化，可从标准中选取。5标准模架和导向零件的选择5.1标准模架的选择模架已经经国家标准化，根据国家标准模架主要有两类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模模架。另一类是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。其中导柱模模架的导向结构形式有滑动导向和滚动导向两种。考虑到零件的精度不是很高，所以采用滑动导向模架，但滑动导向模架的结构形式有六种，分别为对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄形模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架、四导柱模架。分别对这六种部分模架进行比较：（1）中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。（2）后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构。（3）对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。（4）四导柱模架。具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压尺寸较大或者精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该模具采用的是滑动后侧导柱模架即方案二最佳。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，在由冲压工艺分析可知，该零件结构简单，精度要求不是很高，知需一次冲裁即可成型。是通过滑动导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。各尺寸参考JB/T2851.3—1990后侧导柱模架，其结构的简图如图5-1所示。凹模周界L=250mm，B=160mm，闭合高度为200～240mm，I级精度的后侧导柱模架。查表5-1，选择模架规格为：上模座250×160×40（GB/T2855.5—1990）、下模座250×160×45（GB/T2855.6-1990）。表5-1后侧导柱模架规格表凹模周界闭合高度（参考）H零件件号、名称及标准编号1234上模座GB/T2855.5下模座GB/T2855.6导柱GB/T2861.2导套GB/T2861.7LB最小最大数量1122规格250160170210250×160×40250×160×4532×16032×80×45200240190200245250×160×45250×160×55190105×50220265210图5-1后侧导柱模架简图5.2导向方式的确定导向装置有多种形式，常用的两种有导柱导套导向和导板导向两种。前面已经确定模架的形式为后侧导柱模架，所以在此我们选择导柱导套导向。导柱与导套的结构、尺寸一般都是直接由标准中选取，在选用时导柱的长度应保证冲模在最底工作位置时如图5-2，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于(10～15)mm。在最高工作位置时，导柱上端面与导套的下端面的距离不小于(10～20)mm如图5-3，而下模座底面与导柱底面距离为(0.5～1)mm，导柱和导套的配合精度由表5-2查出选择II级。根据标准GB/T2851.3—1990可知模架的闭合高度=200mm，=240mm。选择导柱长度H范围为：200-（10～15）mm≤H≤240-（10～20）mm175mm≤H≤210mm导套长度H范围为：240-200+（10～20）+（10～15）mm≤HH≥60mm由以上计算可选标准导柱导套参数如下：导柱d/mm×L/mmlB/mm为32mm×19060mm（GB/T2861.2-1990）；导套d/mm×L/mm×D/mm为32mm×80mm×45mm（GB/T2861.7-1990）。图5-2导柱和导套结构简图1图5-3导柱和导套结构简图2表5-2导柱、导套配合间隙配合形式导柱直径模架精度等级配合后的过盈量I级II级配合间隙值滑动配合≤18≤0.010≤0.015＞18～30≤0.011≤0.017＞30～50≤0.014≤0.021＞50～80≤0.016≤0.025滚动配合＞18～350.01～0.02导柱和导套的结构是已经标准化，根据国家标准在此选择B型导柱如图5-4所示，B型导柱的结构简单，制造方便。导柱已经确定，根据国家标准确定导套型号，在此选择与B型导柱配套使用的B型导套如图5-5所示。图5-4导柱简图图5-5导套简图模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向来实现。为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方向，采用后侧导柱是由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。6冲压工艺设计与计算6.1排样设计与计算冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三种方案：方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图6-1所示）。图6-1直排排样6.1.1搭边值的确定排样的方法有三种，分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。此零件排样方法采用有废料排样。有废料排样在冲件周边留有搭边（、），采用有废料排样的直对排如图6-1，采用此方法，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。搭边值的合理数值就是保证冲裁件质量、保证模具较长的寿命、保证自动送料时不被拉弯拉断条件下允许的最小值。搭边值的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般来说，板料愈厚，板料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值a与a1也就越大。根据设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有废料直排法。搭边值的选取见表6-1。表6-1常见有废料排样冲裁材料的搭边值材料厚度t手工送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa1至11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-865768776根据材料的厚度，查表6-1，确定搭边值：两工件之间的搭边：；工件与侧面的搭边：。6.1.2送料步距与条料宽度计算选定排样方法与确定搭边值之后，就要计算送料步距与条料宽度，这样才能画出排样图。（1）计算送料步距定义：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲出一个或多个零件。送料步距由公式6-计算。(6-1)式中：D―平行于送料方向的冲裁件长度；―冲裁件之间搭边值。=139.1＋2.0＝141.1模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式,这主要取决于凹模的周界尺寸。如：L＜B时，采用纵向送料方式；L＞B时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，采用横向送料方式。（注：L为送料方向的凹模长度；B为垂直于送料方向的凹模宽度）。（2）计算条料宽度定义：条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度可用公式(公式6-2)计算：(6-2)式中：―条料宽度方向冲裁件最大尺寸；―冲裁件与条料侧边的搭边；―条料宽度的单向偏差（的取值查表6-2）；C1—导尺与最宽条料之间的单面小间隙，其值见表6-3。表6-2条料宽度偏差（）条料宽度条料厚度～11～22～33～50～50-0.4-0.5-0.7-0.950～100-0.5-0.6-0.8-1.0100～150-0.6-0.7-0.9-1.1150～200-0.7-0.8-1.1-1.2220～300-0.8-0.9-1.1-1.3表6-3送料最小间隙C1（）方方式条料料宽b材料厚度无侧压装置时C1有侧压装置时C1100以下100～200200～300100以下100以上0.5～10.50.51581～20.511582～30.511583～40.511584～50.51158经查表可的=-0.6，C1=0.5。即条料宽度为（3）导尺间距离===74.86.1.3材料利用率的计算定义：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的指标。该工件图由多段直线段和四段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点。其计算的周长与面积如下：冲裁零件的周长为：冲裁零件的面积为：F=139.1×30+70×30–30×30+{4×（5×5–）}=5394.5（mm2）在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。衡量排样经济性的重要指标是材料的利用率。根据查模具设计手册选择毛坯的规格为：L×B=1800×750（mm）。送料步距为：=139.1+2=141.1（mm）一个步距内的材料利用率为：n为一个步距内冲件的个数。横裁时的条料数为：=750/75=10可冲10条；每条件数为：=（1800-2.5）/141.1=12.7可冲12件；板料可冲总件数为：10×12=120（件）板料利用率为：=（120×5394.5/1800×750）×100%=47.95%纵裁时的条料数为：=1800/75=24可冲24条；每条件数为：=（750-2.5）/141.1=5.3可冲5件；板料可冲总件数为：24×5=120（件）板料的利用率为：=（120×5394.5/1800×750）×100%=47.95%横裁和纵裁的材料利用率一样，根据选用的后侧导柱模架的结构形式，该零件采用横裁法。6.1.4画出排样图通过以上的计算画出正确的排样图如图6-2所示。图6-2排样图6.2冲压力的计算6.2.1落料力F的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其冲裁力F按公式（6-3）计算：（6-3）式中：—材料抗剪强度（）；—冲裁周边总长（）；—材料厚度（）。系数是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1～3。在此模具中取1.3。的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计的取值通过查表6-4确定，取＝325，其中剪切应力=0.8来计算。材料厚度＝1.5。冲裁周边总长为：由公式（6-3）即冲裁落料力为207.6672KN。6.2.2冲孔力的计算冲孔力由公式（6-3）计算：即冲裁冲孔力为9.552KN。表6-4碳素结构钢的力学性能表材料名称材料牌号材料状态极限强度伸长率屈服强度弹性模量E/MPa抗剪抗拉碳素结构钢05已退火的20023028-05F210-300260-38032-08F220-310280-3903218008260-360300-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-4402921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000006.2.3卸料力、推件力的计算在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力计算公式如下：卸料力：（6-4）推件力：（6-5）式中：—冲裁力（）；—卸料力系数，其值为0.04～0.05（薄料取大值，厚料取小值）；—推料力系数，其值为0.055；—梗塞在凹模内的制件或废料数量（）；—直刃口部分的高（）。卸料力和推料力的系数通过查表6-5确定，卸料力系数取＝0.05，推件力系数取＝0.05。梗塞在凹模内的制件或废料数量取＝h/t=6/1.5=4(mm)。由公式（6-4）得卸料力：由公式（6-5）得推料力：表6-5卸料力、推件力、顶件力系数料厚钢≥～＞～～＞～～＞～～＞～铝及铝合金紫铜、黄铜～～～～注：卸料力系数在冲孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。6.2.4总压力的计算总压力等于该模具中所用压力之和。即：故模具的总压力为226.6758。6.2.5压力机的初选冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机（以Jxx表示其型号）和液压机（以Yxx表示其型号）。常用冷冲压设备的工作原理和特点如表6-6。表6-6常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械式压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘摩擦损坏大，生产率低。适用于中小件的冲压加工，曲柄式压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。生产率高，适用于各类冲压加工。高速压力机工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工为级进模。根据综上所计算的总压力与冷冲压设备的工作原理和特点初选压力机为J23-25。《其表见附录1》7模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定：（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。（7-1）（7-2）、由于该零件是一个属于对称中心零件，所以该零件的压力中心在图形的几何中心处。如图7-1、7-2、7-3所示：图7-1工作图图7-2圆弧重心的确定图7-3压力中心示意图作用点的坐标位置,即为所求模具的压力中心。X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln（4-4）Y0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln（4-5）计算可得压力中心：X0=69.55Y0=35经计算求得模具压力中心的坐标值（69.55，35）在模柄投影范围内，故该模具设计合理。8冲裁间隙模具设计的时候一定要选择合理的间隙，因为它是冲裁件断面质量、尺寸精度能够满足产品要求的有力保证。所需的冲裁力越小，模具寿命越高，但是分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定出来的合理间隙并不是同一个数值，它们知识彼此相近。考虑到制造过程中的偏差以及使用过程中的磨损、生产过程中通常只选择一个合适的范围作为合理见习，只要间隙在这个范围之内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为，最大值称为。考虑到模具在使用过程中的磨损会造成间隙值的增大的情况，所以设计和制造新模具的时候采用最小合理间隙。冲裁件的大小对于冲裁件的断面质量有着极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲件的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦力，而间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可以使凸模侧面以及材料之间的摩擦力减小，并且延缓间隙由于受到制造和装备精度的限制，虽然提高了模具寿命但材料所受的拉应力增大材料容易断裂分离，断面质量不佳，毛刺较大卸料力、顶件力也会相应增大，导致冲裁总压力增大。所以冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。冲裁间隙指冲裁模中凸凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸DT的差值。如图4-3，是设计模具的重要工艺参数。图4-3冲裁间隙根据材料的厚度t=1.5mm和材料08查表查得：最小双面间隙：=0.132mm；最大双面间隙：=0.240mm。9凸模与凹模刃口尺寸的计算9.1刃口尺寸的计算依据与原则（1）在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则：①根据冲孔和落料的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔以凸模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。②根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。③凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由减小凸模尺寸来取得；对于冲孔件，凸模是设计基准，间隙应由增大凹模尺寸来取得。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计凸模和凹模时取初始间隙的最小值Zmin。④凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。而偏差值应按入体方向标注。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口尺寸精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口尺寸精度要求过低（即制造公差过大），则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。制件精度与模具制造精度的关系如表所示。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT7~IT6级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。（2）制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：①分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种加工方法适用于冲裁件形状简单、间隙较大的模具或精密设备加工凸模和凹模的模具。②单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按标准配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。故根据制件的形状及外形尺寸精度、制造公差要求等，选用分别加工法来保证合理间隙。表9-1冲模制造精度与冲裁件精度之间的关系冲模制造精度板料厚度t/mm0.50.81.01.523456781012IT6~IT7IT8IT8IY9IT10IT10IT7~IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14IT149.2凸、凹模分开加工时的尺寸计算根据上述尺寸计算原则，冲裁件的凸模和凹模的尺寸及公差，可以得出下列计算公式:当落料时：当冲孔时：式中：、—分别为落料凹模和凸模的基本尺寸；、—分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸；—落料件的最大极限尺寸；—冲孔件的最小极限尺寸；—冲裁件的公差；X—磨损系数，其值应在0.5—1之间，与冲裁件精度有关。可直接按冲裁件的公差值由表查取或按冲裁件的公差等级选取。、—分别为凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取负向（相当于基准轴的公差带位置），凹模偏差取正向（相当于基准孔的公差带位置）。对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系：+Zmax-Zmin综上述，三相异步电动机过渡板凸凹模刃口尺寸设计如下：由表查得：=0.132mm=0.240mm—=（0.240—0.132）mm=0.108mm（1）冲孔尺寸的凸、凹基本尺寸计算如下：（2）对落料件尺寸的凸凹基本尺寸计算如下：（3）对落料件尺寸的凸、凹基本尺寸计算如下：（4）对落料件尺寸的凹凸基本尺寸计算如下：（5）对落料件尺寸的凹凸基本尺寸计算如下：对于C尺寸磨损后基本不变，基本尺寸为冲裁后的中间尺寸，其公差值对称分布，即有：根据以上的计算结果得出凹模刃口尺寸图：图9-1凹模刃口图表9-2磨损系数Xmm材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差Δ/mm1〈0.160.17～0.35≥0.36〈0.16≥0.161～2〈0.200.21～0.41≥0.42〈0.20≥0.202～4〈0.240.25～0.49≥0.05〈0.24≥0.24〉4〈0.300.31～0.59≥0.60〈0.30≥0.30表9-3凹凸模制造偏差mm材料厚度基本尺寸～10〉10～50〉50～100〉100～150〉150～2000.40.50.60.81.01.21.51.8+0.006+0.006+0.006+0.07+0.008+0.010+0.012+0.015+0.004-0.004-0.004-0.005-0.006-0.007-0.008-0.010+0.006+0.006+0.008+0.008+0.010+0.012+0.015+0.017+0.004-0.004-0.005-0.006-0.007-0.008-0.010-0.012—+0.008+0.008+0.010+0.012+0.015+0.017+0.022—-0.005-0.005-0.007-0.008-0.010-0.012-0.014——+0.010+0.012+0.015+0.017+0.022+0.025——-0.007-0.008-0.010-0.012-0.014-0.017————+0.017+0.022+0.025+0.029————-0.012-0.014-0.017-0.0110凹模设计与加工工艺分析10.1凹模设计10.1.1凹模外形的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。凹模各尺寸计算公式如下：凹模厚度：（）（10-1）凹模边壁厚：（）（10-2）凹模板边长：（10-3）凹模板边宽：（10-4）式中：b1—冲裁件的横向最大外形尺寸；b2—冲裁件的纵向最大外形尺寸；K—系数，考虑板料厚度的影响。表10-1系数值Ks/mm材料厚度t/mm<1>1～3>3～6500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表10-1得：K=0.5凹模厚度：H=0.5×75=37.5（mm）由公式（10-2）可计算凹模边壁厚：=35～45（mm）凹模壁厚取：c=40（mm）表10-2矩形和圆角凹模的外形尺寸矩形凹模的长度和宽度L×B矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250凹模宽度的确定：根据公式（10-2）得：B=b+2c=70+2×40=150(mm)查表10-2取标准取B=250mm。凹模板边长：根据公式（10-3）得：=139.1+2×40=219.1（mm）凹模的长度要考虑导料销发挥的作用，保证送料粗定位精度。查表10-2选取标准L=200（mm）。整体式凹模板的厚度可按如下公式计算：(10-5)式中：—冲裁力（N）。—凹模材料修正系数，合金工具钢K1=1，碳素工具钢取Ｋ１＝1.3。—凹模刃口周边长度修正系数。查表得，凹模刃口周边长度修正系数。表10-3凹模壁厚C条料宽度冲裁件厚度t≤0.8＞0.8～1.5＞1.5～3＞3～5≤40＞40～50＞50～70＞70～90＞90～120＞120～15020～2522～2828～3632～4235～4540～5022～2824～3230～4035～4540～5242～5424～3228～3632～4238～4842～5445～5828～3630～4035～4540～5245～5848～62注：1.冲件料薄时取表中较小值，反之取较大值。2.型孔为圆弧时取小值，为直边时取中值，为尖角时取大值。表10-4凹模刃口周边长度修正系数刃口长度/mm修正系数K2刃口长度/mm修正系数K2＜501150～3001.3750～721.12300～5001.575～1501.25＞5001.6凹模板厚度：凹模轮廓尺寸为：250mm×160mm×41mm。图10-1落料凹模10.1.2凹模材料的确定起落料的作用，该零件在模具上所受力较大，对硬度、强度的要求较高。该零件选择材料为Cr12，Cr12具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，热处理后硬度能达到60～64HRC。它的强度、硬度，能够满足零件的加工要求。10.1.3凹模的固定方式凹模采用销钉和螺钉固定。销钉的数量为两个，其位置按对称分布。螺钉的数量为六个，其位置按对称分布。这样有利于力的均匀分布。10.1.4凹模上各零件位置的确定凹模采用销钉和螺钉固定。由凹模的大小，在标准的典型组合中可以查的销钉的数量为两个,其位置按对称分布。螺钉的数量为六个，其位置按矩形平均分布。这样有利于力的均匀分布，当然也可以根据结构的需求作适当的调整。主要技术要求有：①凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直；②上下平面保持平行，平行度为0.02；③上、下表面粗糙度均在其余为。根据该套模具的结构和压力中心的位置确定了与凸凹模配合的型腔的位置，落料凹模的压力中心与整幅模具的压力中心相重合，最后根据以上设计绘制一张凹模零件图。10.2机械加工工艺性分析（1）零件图的完整性与正确性分析由于加工程序是以准确的坐标点来编制，零件的视图应足够、正确及表达清楚，并符合国家标准，尺寸及有关技术要求应标注齐全，几何元素之间的关系较明确。（2）零件技术要求分析零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂，加工困难，成本提高。附图一中要求最高尺寸公差为0.027mm，该零件最高精度等级为IT8级，被测表面与基准表面之间的平行度公差为0.03mm，表面粗糙度值全部为Ra1.6，数控铣削加工经粗、精加工可达到IT9～IT7级，表面粗糙度可达到Ra3.2～1.6,故比较容易加工，但加工时如果装夹不当极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。（3）尺寸分析零件图上的尺寸标注方法有局部分散标注法、集中标注法和坐标标注法等。对在数控机床上加工的零件，零件图上的尺寸在加工精度能够保证使用性能的前提下，可不必用局部分散标注，应采用集中标注或以同一基准标注，即标注坐标尺寸，这样，既便于编程又有利于设计基准、工艺基准与编程原点的统一。零件图中的尺寸标注采用的是同一基准标注，达到了要求。（4）零件的结构工艺性分析①分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度，虽然数控机床加工精度很高，但对一些特殊情况，就应工艺上充分重视这一问题，应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。该零件的材料是属于08钢，属于不易变形的零件，能够满足要求，对该零件可以进行退火处理等措施来减少或消除变形的影响。②尽量统一零件轮廓内的有关尺寸。若工件的被加工轮廓大，可以采用较大直径的铣刀来加工，且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性能较好。综上所述，在一个零件上，零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，一般来说，即使不能要求完全统一，但也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀的规格与换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。（5）数控加工的定位基准加工中定位基准的确定应注意以下几点：①应采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。②统一的基准可以是工件上已有表面，也可以是辅助基准，工件上最好有合适的孔作为定位基准，若没有，应专门设置工艺孔作为定位基准，称之为辅助基准，工件上如没有合适的辅助基准位置，可考虑采用在毛坯上增加工艺凸台，制出工艺孔或在后续加工工序要加工掉的余量上设置工艺孔，在完成定位加工后再去除的方法。综上，采用增加工艺凸台，铣两个夹持面作为基准，可以一次性装夹而加工完所要加工的表面，没有重复定位，故能保证基准统一。10.3刀具的选择刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期及加快新产品开发等方面有十分重要的作用。国外有资料表明，刀具费用一般占制造成本2.5%-4%，但它却直接影响占制造成本20%的机床费用和38%的人工费用。如果进给速度和切削速度提高15%-20%，则可降低制造成本10%-15%。这说明使用好的刀具会增加成本，但效率提高则会使机床费用和人工费用有很大的降低。应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。表10-5刀具材料特性和用途材料主要特性用途优点高速刚比工具刚硬低速或不连续切削刀具寿命长、加工的表面较平滑硬质合金耐磨损、耐热可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工寿命比一般工具钢高10-20倍表10-6数控加工刀具卡片零件号8零件名称典型零件编制杨力程序号凹模日期2010-9-11工步号刀具号刀具规格、名称刀柄型号长度补偿值半径补偿值1T01φ20立铣刀BT40D02=102T01φ20立铣刀BT40D02=103T02φ16立铣刀BT40D03=6.4T02φ12立铣刀BT40D03=65T03φ7.8麻花钻BT406T04φ5.8麻花钻BT407T05φ3.8麻花钻BT408T06φ9.8麻花钻BT409T07φ8的扩孔钻BT4010T08φ6的扩孔钻BT4011T09φ4的扩孔钻BT40刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性，结合我院实际，采用高速钢刀具加工。刀具材料切削性能的影响也非常重要：例如切削低硬材料时可以使用高速刚刀具，而切削高硬度的材料时就必需用硬质合金刀具如表4-3所示。10.4机械加工工艺方案的制定图10-2落料凹模一般根据零件加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的数控铣削加工方法及加工方案根据零件图样，制定以下加工顺序方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证质量）下面分析两套加工顺序方案进行比较。方案一：铣5mm的夹持面→翻面夹持→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣外轮廓→精铣外轮廓→中心钻定位→钻φ14、φ3的通孔→扩孔至尺寸→攻螺纹线→粗精铣凹模轮廓至尺寸。方案二：铣5mm的夹持面→翻面夹持→粗铣上平面→粗铣外轮廓φ→精铣上平面→精铣外轮廓→中心钻定位→钻φ16通孔→扩孔至尺寸→φ钻φ4通孔扩孔至尺寸→攻螺纹→粗精铣凹模轮廓至尺寸。经考虑方案一能达到加工要求，故选择方案一进行加工。凹模加工工艺过程见表10-7所示。表10-7零件加工工序过程卡片工厂数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号凹模凹模9Mn2V】VV8工序号程序夹具名称夹具编号使用设备车间虎钳KVC650铣削中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1粗铣上平面留余量0.2mmT01Φ20150030012精铣上平面留余量0.2mmT01Φ2025002000.23粗铣外轮廓留余量0.2mmT02Φ1225004502.54精铣外轮廓至尺寸T02Φ1240003600.25中心钻定位T03300406Φ14麻花钻钻孔留余量1mm.T04Φ7.82001007Φ3的麻花钻钻孔留余量1mmT05Φ5.820010010Φ16的扩孔钻扩孔T06Φ820010011φ4的扩孔钻扩孔T07Φ420010012攻螺纹13粗铣凹模轮廓T02Φ121500300114精铣凹模轮廓到尺寸T02Φ1225002000.2表10-8落料凹模加工工艺过程卡序号工序名工序内容1备料锻件（退火状态）：250×160×41mm2粗铣铣六面到尺寸250×160×41mm，注意两大平面与两用标准角尺测量大基本垂直3平面磨磨光两大平面厚度达41mm，并磨两相邻侧面达四面垂直，垂直度0.02mm4钳划线划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸钻孔钻螺纹底孔，销钉底孔，凹模洞口铣刀工作孔绞孔绞销钉孔到要求④攻丝攻螺纹丝到要求5热处理淬火使硬度达60～64HRC6平面磨磨光两大平面，使厚度达41mm7线切割线切割凹模，并留0.01～0.02mm研磨余量8钳研磨凹模内壁侧面达0.8配推件块到要求9钳用垫片层保证凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上模座配作销钉孔10平磨磨凹模板上平面厚度达要求11钳总装配11凸模设计与加工工艺分析11.1凸凹模外形尺寸的确定凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的厚度。凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式与尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。台阶式凸凹模一般采用机械加工，当形状复杂时，成形部分常采用成型磨削。因为该制件形状不是复杂型零件，但有弯曲部分，可以直接用台肩式固定在垫板上，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸凹模的高度是凸模的厚度、卸料板的厚度、凸模进入凸凹模深度，弹性元件安装高度等，外形凸模下部设置1个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模的尺寸计算如下：L=h+h1+h2（11-1）式中：—增加长度（凸模进入凸凹模深度，弹性元件安装高度等）；—凸凹模固定板厚度；—弹性卸料板厚度。根据公式（3-1）得凸凹模高度：L=h+h1+h2=54.5（mm）11.2凸凹模材料模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单且寿命要求不高的凸凹模可选用T8A、T10A等材料；形状复杂且模具有较高寿命要求的凸凹模应选Cr12、Cr12MoV、9Mn2V等制造，要求高寿命、高耐磨性的凸凹模固定板。该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。所以本套模具中凸凹模的材料应选Cr12。热处理60～64HRC。11.3凸凹模的固定方式平面尺寸的比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定。中、小型凸模多采用台见肩、吊装或铆接固定。对于有的小凸模还可以采用粘接固定。对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理和更换。根据弯曲凸模是一个整体，所以台见肩式固定。11.4凸凹模的精度确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT10级，表面粗糙度为Ra0.8um，垂直度为0.04。图11-1凸凹模11.5凸凹模机械加工工艺性分析（1）零件图的完整性与正确性分析由于加工程序是以准确的坐标点来编制，零件的视图应足够、正确及表达清楚，并符合国家标准，尺寸及有关技术要求应标注齐全，几何元素之间的关系较明确。（2）零件技术要求分析零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂，加工困难，成本提高。该零件最高精度等级为IT10级，被测表面与基准表面之间的垂直度公差为0.02mm，表面粗糙度值全部为Ra0.8，数控铣削加工经粗、精加工可达到IT10-IT7级，表面粗糙度可达到Ra0.8-Ra3.2,故比较容易加工，但加工时如果装夹不当极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。（3）凸凹模尺寸分析零件图上的尺寸标注方法有局部分散标注法、集中标注法和坐标标注法等。对在数控机床上加工的零件，零件图上的尺寸在加工精度能够保证使用性能的前提下，可不必用局部分散标注，应采用集中标注或以同一基准标注，即标注坐标尺寸，这样，既便于编程又有利于设计基准、工艺基准与编程原点的统一。零件图中的尺寸标注采用的是同一基准标注，达到了要求。（4）凸凹模的结构工艺性分析①分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度，虽然数控机床加工精度很高，但对一些特殊情况，就应工艺上充分重视这一问题，应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。该零件的材料是属于08钢，属于不易变形的零件，能够满足要求，对该零件可以进行退火处理等措施来减少或消除变形的影响。②尽量统一零件轮廓内的有关尺寸。若工件的被加工轮廓大，可以采用较大直径的铣刀来加工，且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性能较好。综上所述，在一个零件上，零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，一般来说，即使不能要求完全统一，但也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀的规格与换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。（5）数控加工的定位基准加工中定位基准的确定应注意以下几点：应采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。综上，采用增加工艺凸台，铣两个夹持面作为基准，可以一次性装夹而加工完所要加工的表面，没有重复定位，故能保证基准统一。如图11-2：图11-2装夹及定位基准示