匙卷钩件多工位级进模设计

匙卷钩件多工位级进模设计学院航空航天工程学部专业飞行器制造工程（钣金与模具）班级-学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2012年6月摘要本设计采用多工位级进模进行设计匙卷钩件制件。本文着重论述了制件的工艺性分析；排样图的设计及确定；工艺参数的相关计算；模具结构的选取及校核；压力机的选择；模具经济分析以及典型模具的加工工艺性分析等。本制件采用多工位级进模进行设计。该模具共分九个工位，第一个工位进行导正销孔的冲裁，第二工位进行翻边预冲孔的冲裁，第三个工位进行切边，第四、五、六、七、八工位进行弯曲，其中第八个工位还进行圆孔翻边，第九个工位进行零件的落料。由于弯曲工序的需要，需在凹模上设置浮顶器，以便顶出弯曲部分的制件往前送料。同时也要在相应工位的凹模板和卸料板上开设相应的躲避槽。为了保证冲裁精度和模具的稳定性，需在卸料板上设置小导柱、小导套。采用这种加工方法，大大地提高了生产率，降低了劳动力，而且步距精准，维修方便，制件精度高。关键词：级进模；躲避槽；翻边；卸料板Thedesignofthekeyhookpiecemulti-positionprogressivedieAbstractThisdesignusesamulti-positionprogressivedietodesignhookkeyparts.Thisarticlefocusesontheanalysisoftheprocessoftheworkpiece;layoutdiagramofthedesignanddetermination;calculationoftheprocessparameters;moldstructuretoselectandcheck;thechoiceofthepress;moldofeconomicanalysis;aswellasthetypicalmoldmachiningprocessanalysis.Theworkpieceisdesignedbyusingamulti-positionprogressivedie.Themoldisdividedintoninestations.Thefirststationistopunchapinhole,thesecondstationistopre-punchingbeforeflanging,thethirdstationistotrim,thefourth,fifth,sixth,seventh,eighthstationaretobend,meanwhiletheeighthstationistoflangethehole,theninthstationistoblank.Thefloatingroofisneededtosetinthediebecauseoftheprocessofbending,inordertofeedtheworkpieceforward.Meanwhileitisneededtosettheescapespaceinthedieboardorinthedischargeboardinthecorrespondingposition.Inordertoensurethepunchingaccuracyandthestabilityofthemold,itisrequiredtosetupsmallguidepostsandguidesleeveinthedischargeboard.Itimprovestheproductivitygreatly,reducesthelaborandhasthecharacteristicsofprecisestep,easymaintainandhighprecisepartsbyusingthemulti-positionprogressivedie. Keywords:progressivedie;escapespace;flange;dischargeboard目录TOC\t"标题_谢辞及参考文献,1,标题_附录,1,第2级标题,2,第3级标题,3,第1级标题,1"第1章绪论 1第2章零件的冲压工艺性分析 32.1冲压件的工艺分析 32.2工艺方案的确定 4第3章毛坯尺寸的计算及方案的确定 53.1制件弯曲部分的展开尺寸 53.2翻边预制孔直径 53.3排样图的设计及材料利用率 63.3.1排样方案 63.3.2排样图的确定 83.3.3确定工位数 83.3.4送料方式 83.3.5步距精度的计算 93.3.6定距方式的确定 9第4章工艺计算 104.1各工位力的计算 104.1.1第一个工位各个力的计算 104.1.2第二个工位各个力的计算 114.1.3第三个工位各个力的计算 114.1.4第八个工位各个力的计算 124.1.5第九个工位各个力的计算 124.2压力中心的计算 124.3凹模周界的确定 13第5章模具零件的工作部分计算 145.1冲裁部分的尺寸计算 145.1.1预制孔凸、凹模刃口尺寸计算 145.1.2切边凸、凹模刃口尺寸计算 155.1.3落料凸、凹模刃口尺寸计算 165.2圆孔翻边凸、凹模刃口尺寸计算 205.3弯曲凸、凹模型面尺寸计算 20第6章模具结构设计与强度校核 216.1.凸模的设计 226.1.1圆形凸模的设计 226.1.2异形凸模的设计 226.1.3弯曲凸模的设计 226.2凹模的设计与校核； 236.2.1凹模的强度校核 236.2.2紧固件尺寸计算 256.2.3弯曲凹模的设计 256.2.4弯曲回弹角的计算 256.3导料装置的设计 256.3.1导料板的设计 266.3.2浮顶器的设计 266.4卸料板的设计 266.4.1卸料板的结构形式 266.4.2材料的选择和板厚的确定 276.5固定板的设计 276.5.1板厚的确定 276.5.2固定板的结构形式 276.5.3固定板的材料选取 276.6垫板的设计与校核 276.6.1垫板的材料选取 276.6.2垫板的强度校核 286.7模架的选取 286.8弹性元件的选取 286.8.1卸料弹簧的选取 286.8.2浮顶器弹簧的选取 306.9卸料螺钉的选择 316.10模具闭合高度的计算 31第7章压力机选择 327.1压力机类型的确定 327.2压力机的选择 327.3冲模闭合高度校核 33第8章模具的价格估算 348.1影响价格的因素 348.2模具价格的估算 348.2.1原料费 358.2.2模具价格 36第9章凹模板加工工艺 37结论 38参考文献 39致谢 40第1章绪论随着现代工业的迅速发展，冲压技术得到了越来越广泛的应用，尤其在汽车、电器、电机、仪表和日用品工业中，冲压生产占有极其重要的地位。冲模是冲压生产不可缺少的重要工艺装备，是直接影响产品质量、生产效率、生产成本和产品更新换代快慢的重要因素。随着冲压技术的不断进步和发展，对冲模的要求不仅是需求量大大增加了，而且对冲模的功能、质量、成本、寿命和生产周期等，也提出了更高的要求，以适应生产发展的需要。冲压模具简称冲模，作为特殊的冲压工艺装备，它借助压力机将被冲的材料，主要是金属或非金属板料，放入凸、凹模之间，在压力机的作用下，使材料产生分离和成形加工。级进模是按冲压工序组合程度的不同被划分出来的。级进模是多工序冲压模具中的一种，也是结构最为复杂、冲压工序集合程度和功效最高的一种先进冲压模具。级进模又称跳步模、连续模、多工位级进模。指模具上沿被冲原材料的直线送进方向，一副模具内具有至少两个或两个以上工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上冲压工序（每一工位一般情况下，只完成一个工序，也有在一个工位上同时完成两个工序的，如冲孔落料复合工序工位）的冲压模具，常见的冲压工序有冲孔（圆孔、方孔、异形孔、窄缝、窄槽等）、压弯、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于冲件各不相同，所完成的冲压工序和工位数就因件而异，也各不相同。需三道以上工序才能完成零件冲压时，将这些工序按一定步距排列在条料上，将条料按步距作间歇移动，在一台压力机内，用一套模具完成这些工序的冲模称为多工位级进模。仅有两道冲压工序（未计算侧刃定距切边工序）的级进模通常称为连续模。冲成一个零件时，条料所需移动的步数即为该级进模的工位数或工步数。原则上级进模在每一工位完成零件的一道工序，此时工位数等于该零件被冲出所需的工序数。由上可知，级进模冲制头一个工件时，条料所需移动该模具的工位数之后（冲床也需相应地冲这么多次），才能完成整个零件的冲制。但由于模具的每个工位在完成头一个零件的相应工序时，模具的其他工位在同一冲次内也完成了后续零件的相应工序。因此，当头一个零件被冲出后冲床每再冲一次就会完成一个完整的零件。级进模有手动送料和装有自动送料装置的多工位连续送料这两种形式，但通常情况下指的是后者。级进模的结构，就其各工位而言与单工序模相同（可做成组装于同一模架内的并排式、单元式、磨削拼块组装式、整体式等），但由于它是把加工机械的动作和条料按步距的移动调整至正确的同步状态，所以在模具工作时，各工序都能在同一时间内完成。即使在高速情况下也不会使连续的动作失准。多工位级进模还包含有另一种类型—自动传递模。它虽然也是用一台压力机（带有若干可独立调整闭合高度的工位），每冲一次，完成一件需多道工序才能完成的零件，但其所冲制的零件不是通过条料的连接而是以独立的形式进行工位间的自动传递（用机械手），所用的模具类似于单工序模具，独立安置于各工位上—在一台压力机内而不是在一套模具内形成多个冲压工位。级进模最大特点是在一副模具上，能完成一个冲件的全部加工。一般情况下，对于中小件，无论其形状的复杂程度如何，只要合理地进行工艺分析与工序分解，将不同工序分布在不同的工位上完成，就能达到将多工序集合在一副模具上，实现采用多工位级进模冲压零件的目的。当配上自动送料装置和使用高速压力机以后，能进行自动、高速冲压生产、效率很高[6]。第2章零件的冲压工艺分析2.1冲压件的工艺分析该卷圆件外形尺寸的圆度在级进模中较难控制，材料为10#，厚度为0.8mm，生产批量为30万次，如图1-1所示。成形工艺包括冲裁、弯曲、圆孔翻边等工序。设计上，着重解决卷圆弯曲成形，经计算，材料在垂直于纤维方向和平行于纤维方向最小弯曲半径均满足要求。卷圆弯曲成形经过小弧形弯曲、90°弧形弯曲、90°反向直角弯曲、90°弧形向下压弯成180°弧形弯曲、360°弧形弯曲、最后卷圆校形弯曲。其中90°反向直角弯曲和90°弧形向下压弯成180°弧形弯曲在同一工步完成。360°弧形弯曲到最后卷圆校形弯曲须经过试模调整。在第三步90°弧形弯曲中，为避免由于此步制件弯曲回弹干涉下一步180°弧形弯曲，必须对此步制件弯曲回弹严格控制，通过加大弯曲角和在弯曲凸模上增加炖压带措施，来解决可能发生的弯曲回弹干涉问题。对其他工步制件弯曲回弹，经计算回弹角未超出制件公差要求，但考虑实际中冲压各种复杂因数，设计中都不同程度地缩小了弯曲凸凹模圆角半径，严格控制弯曲回弹造成的制件形变[2]。t=0.8mm材料：10#生产批量：30万件图2.1匙卷圆零件图2.2工艺方案的确定考虑到该制件所需的工序较多，可先确定如下方案：方案一：采用单工序模具进行制件的生产。方案二：采用多套复合模进行制件的生产。方案三：采用多工位级进模进行制件的生产。方案一的特点是化整为零，将原先很复杂的工件形状分为多道工序进行操作，能保证各个部位的尺寸精度，而且单工序模具的设计比较简单，冲压力减小可以有效地解决冲压设备吨位不足的问题。但是多工序进行生产零件，生产效率较低与本零件的生产批量大相矛盾，此外，该方案在生产过程中，加大了冲压工人劳动强度。方案二的特点是采用复合模可减少较多的工序，同时能保证较高的制件精度，模具结构紧凑而且模具占地面积较小，但是由于该制件所需弯曲为卷圆弯曲而且还有翻边工序等一系列的工序，采用复合模降低了生产率，从经济角度考虑不合适。方案三的特点是能一次性进行零件的生产，大大提高了生产率，降低了劳动力，而且步距精确，准修方便，适合中小型零件大批量生产。缺点是模具结构复杂，装配难度大，精度要求高等。综上所述，考虑到实际生产中经济效益所占的比重，所以选取方案三比较合适。第3章毛坯尺寸计算及方案的确定3.1制件弯曲部分的展开尺寸卷圆展开尺寸计算公式如下：L=1.5π（r+xt）+L1+L2+L3（式3.1）其中：L1、L2、L3为中性层的弧长尺寸，如图3.1所示。X—中性层位移系数图3.1卷圆简图查[10]表3-1，可知，r/t=3.2/0.8=4,则x=0.5表3-1卷圆时中性层位移系数Xr/t0.50.60.70.80.91.01.11.2x0.720.700.690.670.650.630.610.59r/t1.31.41.51.61.82.02.5≥3.0x0.570.560.550.540.530.520.510.50L3=12.5mm,L1=θ×7.2=2.65688π,L2=θ×2.4=0.88562π则L=1.5π（r+xt）+L1+L2+L3≈40.6mm3.2翻边预制孔直径d0=D-2(H-0.43r-0.72t)（式3.2）式中：D—翻边直径（按中线计）D=6.8mm;H—翻边高度（mm）,H=2.8mm;r—竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.0mm;t—料厚（mm），t=0.8mm.则d0=6.8-2×(2.8-0.43×1-0.72×0.8)=3.212mm一次翻边系数公式如下：Kf=d0最大翻边高度Hmax=d2则Hmax=0.5×7.6×（1-0.42263）+0.43+0.72×0.8=3.2mm>H=2.8mm所以能一次翻边成功。3.3排样图的设计及材料利用率3.3.1排样方案根据制件特点，现拟定三套方案如下：方案一：横排，如图3.2所示。方案二：双排，如图3.3所示。方案三：斜排，如图3.4所示。图3.2横排示意图图3.3双排示意图图3.4斜排示意图3.3.2排样图的确定根据[10]可知材料利用率的公式如下：（式3.5）式中，A——一个冲裁件的面积n——一个步距内的冲件数量B——条料宽度h——步距B=2×1.5+76.6=79.6mmh=23mm则方案一横排的材料利用率为：η方案二双排的材料利用率为：η方案三斜排的材料利用率为：η综合考虑：上述三个方案中，双排的利用率最高。但由于双排和斜排排列会使弯曲凸模发生结构干涉问题，同时人为地增加了设计和制造成本，考虑到实际生产，横排不仅降低了制造成本，保证了条料送进刚性和稳定性，减少级进模模具工作面积，减少了级进模模具发生故障及返修概率，所以采用横排排列最佳。3.3.3确定工位数第一工位冲导正销孔；第二工位冲预制孔；第三工位切边；第四工位小弧弯曲；第五工位90°弯曲；第六工位90°反向弯曲和90°弧形向下压弯成180°弧形弯曲；第七工位350°弧形弯曲；第八工位校行弯曲和圆孔翻边；第九工位切断。故整个工位数为9个工位。3.3.4送料方式本套级进模采用自动送料装置，简化了模具结构。3.3.5步距精度的计算影响步距精度的因素很多，归纳起来主要有：冲件的精度的等级、形状复杂程度、冲件材质和厚度，模具的工位数；冲制时条料的送进方式和定距形式等。据实践得经验公式：（式3.6）式中：——多工位级进模步距对称偏差差值；——冲件沿件条料送进方向最大轮廓基本尺寸（展开后）精度提高三级后的实际公差值。n——模具设计的工位数；k——修正系数。所以δ3.3.6定距方式的确定模具结构采用自动送料机构，并直接利用导料板进行初定位，用导正销进行精定位。第4章工艺计算4.1各工位力的计算4.1.1第一个工位各个力的计算查[4]可知10#的抗剪强度为τ=260~340Mpa,抗拉强度为σb=335Mpa,屈服强度σs冲导正销孔的冲裁力计算如下：F冲1=1.3Ltτ（式式中：F冲1—冲裁力（L—工件内轮廓周长（mm）;t—材料厚度（mm）,t=0.8mm;τ—材料抗剪强度（Mpa），τ=300Mpa.L=2πR=12.57mmF冲卸料系数Kx，推料系数Kt，顶件系数表4-1系数Kx、Kt、tKKK<0.50.02~0.040.0450.05>0.5~2.50.04~0.050.0550.06>2.50.05~0.080.0650.07查[1]表4-1可知：卸料力：F卸料1=推料力：F推料1=n顶件力：F顶件1=4.1.2第二个工位各个力的计算冲预制孔时的冲裁力：F冲其中：L=2×2πR=20.11mm则F冲卸料力：F卸料2=推料力：F推料2=n顶件力：F顶件2=4.1.3第三个工位各个力的计算切边时的冲裁力：F冲其中：L=28.1×2+5=61.2mm则F冲卸料力：F卸料3=推料力：F推料3=n顶件力：F顶件3=4.1.4第八个工位各个力的计算有预制孔的圆孔翻边计算公式如下：P=1.1π×tσs式中：P——翻孔力（N）σs——屈服点（Mpad——翻孔直径（mm）D0——预制孔直径（mmt——材料厚度，t=0.8mm则P=1.1π×0.8×210×（6.8-3.2）4.1.5第九个工位各个力的计算落料时的冲裁力：F冲其中：L=12.5×2+6+4+4+8+8+8+6×22则F冲卸料力：F卸料4=推料力：F推料4=n顶件力：F顶件4=4.2压力中心的计算压力中心计算公式如下：（式4.3）（式4.4）则X=Y=3921.84压力中心原点选取如图4.1，同时压力中心如图所示。图4.1压力中心示意图4.3凹模周界的确定冲裁周长L=121.9mm冲裁力P=38032.8NH理=0.256L考虑刃磨量，刃口厚度h=6，则H实边宽：W2=1.5×H宽度尺寸:(45+37.5)×2=165mm(34.6+37.5)×2=144.2mm长度尺寸：（95.4+37.5）×2=266mm(88.6+37.5)×2=252.2mm所以凹模周界尺寸为266mm×165mm×25mm凹模周界圆整后取周界尺寸为315mm×200mm×25mm第5章模具零件的工作部分计算5.1冲裁部分的尺寸计算工作尺寸是冲压件尺寸在冲切型面的反映，是确定凸、凹模工作尺寸时的主要根据，冲件尺寸分为：外形尺寸Ａ，内形尺寸Ｂ，位置尺寸Ｈ。外形尺寸的上偏差与内形尺寸的下偏差均为零，长度尺寸应正负偏差对称分布。尺寸类型不同，则在加工模具中形成而又难以修复的超差的方向不同。冲压时磨损的方向也不同。冲压件的外形尺寸反映在模具上则是内形尺寸，其不易弥补的超差和磨损则使工件尺寸加大；冲件的内形尺寸则反之；冲件的长度尺寸与模具相应的尺寸一致，一般不随磨损而改变。公差取值方向的这种规定，有利于避免加工中产生不易修复的超差；而避免磨损超差则需在模具尺寸取值时解决。基准型面工作尺寸计算公式：冲件外形尺寸为，型面工作尺寸为冲件内形尺寸为，型面工作尺寸为冲件长度尺寸为，型面工作尺寸为5.1.1预制孔凸、凹模刃口尺寸计算3.20+0.3为冲孔尺寸，基准型面在凸模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凸模尺寸b取δ=0.02t=0.016mm,∴凸模尺寸为3.43凹模尺寸为b表5-1落料、冲孔模刃口始用间隙材料名称45T8、T7、(退火)磷青铜(硬)铍青铜(硬)10、15、20、冷轧钢带、30钢板H62、H68(硬)LY12(硬铝)硅钢片Q215、Q23508、10、15H62、H68(半硬)纯铜(硬)磷青铜(软)铍青铜(软)H62、H68(软)纯铜(软)、防锈铝、LF21、LF2、软铝L2～L6LY12(退火)铜母线铝母线力学性能HBS≥190b≥600MPaHBS=140～190b=400～600MPaHBS=70～140b=300～400MPaHBS≦190b≦300MPa厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*--*--0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*--0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.100.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.185.1.2切边凸、凹模刃口尺寸计算5-0.30为落料尺寸，基准型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸为4.78凸模尺寸为a28.1-0.520为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸为27.71凸模尺寸为a5.1.3落料凸、凹模刃口尺寸计算图5.1落料各尺寸示意图落料各刃口尺寸计算如下：23-0.520为落料尺寸，基准型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸为22.61凸模尺寸为a12-0.430为落料尺寸，基准型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸为11.68凸模尺寸为a5-0.30为落料尺寸，基准型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸为4.78凸模尺寸为a40.6-0.620为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸为40.14凸模尺寸为a16-0.430为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸为15.68凸模尺寸为a36-0.620为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸为35.54凸模尺寸为a11-0.430为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸为10.68凸模尺寸为a4±0.016为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于该尺寸为不变尺寸，∴凹模尺寸为4±0.016凸模尺寸为3.9±0.0162±0.016为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于该尺寸为不变尺寸，∴凹模尺寸为2±0.016凸模尺寸为1.9±0.0168±0.016为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于该尺寸为不变尺寸，∴凹模尺寸为8±0.016凸模尺寸为7.9±0.01611±0.016为落料尺寸，基准型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于该尺寸为不变尺寸，∴凹模尺寸为11±0.016凸模尺寸为10.9±0.0165.2圆孔翻边凸、凹模刃口尺寸计算圆孔翻边凸、凹模单面间隙如下表5-2。表5-2翻边凸、凹模单面间隙（单位：mm）材料厚度平坯料翻边拉深后翻边材料厚度平坯料翻边拉深后翻边0.30.25—1.00.850.750.50.45—1.21.000.900.70.60—1.51.301.100.80.700.602.01.701.5查表5-2可知，当t=0.8mm时，翻边凸、凹模间隙为0.7mm。圆孔翻边凸模的形状选为球面凸模，刃口尺寸为4.4-0.030mm，凹模配单面间隙为5.3弯曲凸、凹模型面尺寸计算判断弯曲类型：σsrrp=r=0.8mm,凸、凹模间隙C=t，则凹模尺寸为1.6第6章模具结构设计和强度校核6.1凸模的设计6.1.1圆形凸模的设计1、冲孔的尺寸为∅3.2mm，为了加强凸模强度，凸模非工作部分的直径做成直径较大的多级形式，刃口部分尺寸已经确定其余尺寸见零件图，固定方式采用配合，这种形式稳定可靠。2、材料选择：冲裁形状简单，但生产批量大，所以选择，淬硬HRC58~62。3、凸模的长度确定，屈服应力校核：L=（式6.1）式中——固定板高度mm——卸料板高度mm——垫板的高度mm——工作行程，取1.2mmh——附加高度，它包括凸模的修模量，凸模固定板与卸料板垫板的安全高度。一般取h=10~20mm。故L=20+28+1.2+10+10=69.2mm核算凸模强度的公式如下：σk=2τ1-式中：σk——凸模刃口接触应力（Mpa[σ]——凸模材料许用压应力（Mpa）；τ——冲件材料抗剪强度（Mpa）；t——冲件材料厚度（mm）；d——凸模或冲孔直径（mm）。σ所以凸模强度符合要求。6.1.2异形凸模的设计1、异形凸模（包括矩形凸模）均采用直通式，其工作形状与安装部分形状基本相同，这样的异形凸模工艺性好加工精度高，装卸方便，只是面积太小的形孔凸模采用台阶式，以保证工作部分的强度。凸模与凸模固定板采取H7/m6配合，大面积异形凸模采用销钉固定在凸模固定板上。其中切边工位凸模是三面冲裁。具体结构见装配图及零件图。2、材料选择，因为冲裁形状较复杂，生产量较大，所以采用，淬硬HRC58~62。3、凸模的长度确定，与圆形凸模一致，都为69.2mm。6.1.3弯曲凸模的设计 第三个工位到第八个工位分为5个部分的弯曲，因为每一个工位的弯曲形状简单，弯曲力不大，凸模材料选用Cr12MoV，淬硬HRC58~62。在每一工位的凹模对应位置开躲避槽，以防止弯曲后的制件被重新压回。由于弯曲力较小，所以不必校核。具体尺寸和结构见装配图及相关零件图。6.2凹模的设计与校核图6.1凹模板结构示意图对于多工位级进模，凹模型孔优先选用镶块形式，更换方便，也不会因为形孔局部制造误差而导致整个凹模板的报废。但是镶块式凹模必须保证每一进距尺寸的精度要求，在制造过程中，进距尺寸精度是依靠装配时的修配调整来达到的，这给凹模的修配带来麻烦。因此对于该制件，形孔形状并不复杂，若采用整体式凹模，安装方便，坚固性较好，定位也较容易，由此本凹模采用整体式，用螺钉和销钉将凹模固定在下模座上。6.2.1凹模的强度校核由于冲裁形状复杂，批量大，t≤0.8mm，故选凹模板材料为Cr12MoV,HRC58~62。冲模设计时，对于凹模的强度，一般只核算其受弯曲应力时的最小厚度，计算公式如下：σ弯=1.5FH式中：F——冲裁力（N）；H——凹模厚度（mm）；[σ弯]——其中[σ弯]查[4]表6-1可知，[σ表6-1冲模主要材料的最大许用应力（单位：Mpa）材料名称及牌号许用应力拉伸压缩弯曲剪切Q195、Q235、25108~147118~157127~15798~137Q275、45、50127~157137~167167~177118~147铸钢ZG270~500ZG310~570—108~147118~14788~118铸铁HT200、HT250—88~13734~4425~34T7A、T8A硬度54~58HRC—539~785353~490—T10A、Cr12MoV、GCr15硬度52~60HRC245981~1569294~490—Q275硬度52~60HRC—294~392196~275—20（表面渗碳）硬度86~92HB—245~294——65Mn硬度43~48HRC——490~785—则σ所以凹模强度符合要求。6.2.2紧固件尺寸计算紧固件直径：d≈H理3=由此螺钉选用M12，GB70-76；圆柱销A12，GB119-76；紧固件长度：L>1.5d=18mm。紧固件位置及数量：距边尺寸，取1.5d=18mm螺孔间距：315-2×18=279mm由于螺孔间距过大，故取一排四个螺钉，螺孔间距分别为99mm和81mm。销孔中心距螺孔中心15mm，分别成斜对称布置，共安放4个销钉。此外，在凹模板还要开与导料板的紧固螺钉孔和销钉孔，故螺钉孔14个，销钉孔6个。6.2.3弯曲凹模的设计在弯曲相应的工位处应开设浮顶器，将料抬起，以保证正常送料。具体尺寸及结构见装配图和零件图。6.2.4弯曲回弹角的选取查手册可知，第一次弯曲回弹角取2°，第二次弯曲回弹角取1.5°，第三次弯曲回弹角取0.5°，第四次弯曲回弹角取2.5°。6.3导料装置的设计本级进模的导料装置为主要为导料板，同时由于制件存在弯曲工序，因此必须使用浮顶器抬起送料，从而浮顶器也起到了导料的作用。6.3.1导料板的设计导料板有分离式和整体式两种形式，而后者应与固定卸料板做成一体。根据本模具特点，采用分离式，即前后两块导料板，分别使用2根沉头螺钉固定在凹模板上。又因为凹模板外侧要开设承料板，所以在每块导料板上必须加装两根螺钉以固定承料板。考虑制件的浮顶高度h=12mm，选择H导材料选用Q235A。6.3.2浮顶器的设计作为导料用途的浮顶器，首先要保证浮顶高度。本制件弯曲工序要求的浮顶高度至少为8mm。浮顶高度12mm已经够用。为此将浮顶器设计成带凸台的，浮顶过程中由下模座限位。其次就是浮顶器需要频繁与料接触，为保证制件的表面质量，浮顶器上表面表面粗糙度为0.4。在凹模板上的适当位置拟开设16处浮顶器孔，呈对称布置。浮顶器与凹模板之间没有配合要求。材料选用45#钢，淬火硬度HRC53~58。6.4卸料板的设计6.4.1卸料板的结构形式选用弹压式T形卸料板，它通过卸料螺钉、弹簧安装在模具上，凸台部分再冲压时进入两导料板之间，凸台与导料板之间有适当的间隙取0.5mm。卸料板各工作形孔与凹模同心考虑，由于卸料板又起到了压料的作用，故必须加上辅助导向装置即小导柱，导套。导套与卸料板之间采用H7/h6过度配合，卸料板与各凸模配合均为间隙配合，因此各工作形孔要有良好的光洁度，具体结构及尺寸见零件图。6.4.2材料的选择及板厚的确定多工位级进模的卸料板应具有较好的耐磨性能，并且要有必要的强度，以防止再长久的受力状态下产生变形，所以材料选45#钢，进行淬火处理，得到硬度HRC45~50。弹性卸料板的厚度选取可参考下表。表6-2弹性卸料板的厚度H冲件料厚t卸料板宽度B≤5050~8080~125125~200>200≤0.88101214160.8~1.51012141618由于卸料板宽度为200mm，可初选卸料板厚度为14mm，考虑到T形卸料板一部分与导料板相固定，可适当加大卸料板，取H=28mm。6.5固定板的设计6.5.1板厚的确定固定板要装全部的凸模、导正钉、小导柱等，并使它们正常稳定的工作，要求固定板有足够的强度和刚性。查找相关的手册，根据凹模周界尺寸为315×200×25可选取固定板板厚为20mm。6.5.2固定板的结构形式选用整体式，整个模具做成一块，这种形式的凸模固定板的优点是制造简单，容易达到精度要求，但在使用中调整不便。6.5.3固定板的材料选取固定板要有良好的耐磨性和强度，选用45#钢淬火硬度HRC28~32。6.6垫板的设计与校核6.6.1垫板的材料选取上下垫板以及中间垫板采用45#钢，淬火硬度HRC43~48。6.6.2垫板的强度校核σ压=FA式中：F——冲裁力（N）；A——承压面积（mm2[σ压]——[σ压]查表6-1可知，[σ压所以垫板强度满足要求。6.7模架的选取根据凹模周界选用标准四导柱模架，规格如下：凹模周界315×200×25上模座315×200×55GB/T2855.2-2008下模座315×200×45GB/T2855.1-2008导柱Φ35×194GB/T6861.1-1990导套Φ50×109GB/T6861.6-19906.8弹性元件的选取6.8.1卸料弹簧的选取卸料力：：F卸料1=176.48NF卸料3=859.25N所以F=176.48+282.34+859.25+1711.48=3029.55N由于卸料力大，空间结构等原因，初选8根弹簧。则每根弹簧分担的卸料力为：F故选用弹簧的规格如下：弹簧外径D=Φ25mm钢丝直径d=Φ4mm弹簧自由高度H0=75mm节距最大工作负荷下的总变形量F2最大工作负荷下的单圈变形量f=2.16mm最大工作负荷P2=590N有效圈数校核弹簧最大允许压缩量，公式如下：F2≥h预式中：h预——弹簧预压缩量（mmh工作——卸料板工作行程，一般取料厚+1mm(mm)h修磨——凸、凹模修磨量，一般取4~10mm则，弹簧的预压缩量：h预弹簧的工作行程：h工作弹簧的修磨量：h修所以，h预+h工作弹簧安装孔尺寸的确定可按下表选取。表6-3弹簧安装孔尺寸弹簧外径D6~1010~1515~2020~2525~30>30安装孔内径D2D+1D+1D+1D+1D+1D+1孔底厚度3571013136.8.2浮顶器弹簧的选取顶件力：F顶件1=235.31NF顶件3=1145.66N所以，F顶件总=F顶件1+F顶件=235.31+376.46+1145.66+2281.97=4039.4N由于浮顶器共设有16个，故每根弹簧分担的力为:F故选取方钢丝螺旋弹簧的工作参数如下：弹簧外径：D=15mm钢丝剖面边宽：a=3mm节距：t=4mm最大工作负荷：P2最大工作负荷下的单圈：f=0.70mm有效圈数：n=19校核弹簧最大允许压缩量，公式如下：F2≥h预式中：h预——弹簧预压缩量（mmh工作——料厚+1mm(mm)h修磨——凹模修磨量（mm则，弹簧的预压缩量：h预弹簧的工作行程：h工作弹簧的修磨量：h修所以，h预+h工作6.9卸料螺钉的选取材料选取45#钢，热处理HRC35~40。螺钉选取M10，螺钉长度L=6+17+20+20+10+10+17=100mm6.10模具闭合高度计算冲模的闭合高度，是指冲模处于闭合状态（工作行程最低点）时，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。模具闭合高度计算公式如下：H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+式中：h1——上模板厚度（mmh2——上垫板厚度（mmh3——凸模固定板厚度（mmh4——限位行程（mmh5——中间垫板厚度（mmh6——卸料板厚度（mmh7——凹模板厚度（mmh8——下垫板厚度（mmh9——下模板厚度（mmH=45+10+20+10+10+28.8+25+10+55=213.8mm。第7章压力机的选择7.1压力机类型的确定根据该制件的精度要求和完成工序的工艺性质，拟选用开式曲柄压力机。虽然开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和冲裁件的质量，但是它具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点。7.2压力机的选择由于级进模的特点，为防止设备超载，可按以下公式确定压力机的公称压力。F压=（1.6~1.8）F总（式其中：F总=F冲1+F冲=3921.84+6274.32+19094.4+38032.8=67.32kN则，F压=（1.6~1.8）×67.32=107.72~所以选取曲柄开式压力机，型号为J23-16，主要参数如下:公称压力/kN：160滑块行程：55mm闭合高度：175~220mm模柄孔尺寸：Φ30×50工作台台面尺寸：前后300mm、左右450mm模柄选用压入式模柄，材料为Q235A。7.3冲模闭合高度校核冲模设计时，必须使冲模的闭合高度与压力机的闭合高度相适应，通常应满足下列关系式：(Hmax-5)≥H≥(Hmin式中：Hmax——压力机的最大闭合高度（mmHmin——压力机的最小闭合高度（mmH——冲模的闭合高度（mm）。H=213.8mm所以，220-5≥213.8≥175+10,满足要求。故压力机可用。因为模柄夹持部分的直径和高度必须与滑块的模柄孔相适应，模柄直径与模柄孔直径相等，模柄的高度应小与模柄孔的深度，一般可取5~10mm。对照模柄尺寸和模柄孔径，故模柄可以用压力机的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等一系列问题。第8章模具的价格估算所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果，也就是生产中的“最小最大”原则，在冲压生产中，保证产品质量，完成产品产量，品种计划前提下，产品成本降低，说明企业经济效果越大。对每一种有一定技术要求的冲压件，可选用各种不同的加工方案，如不同的模具结构形式和不同的模具模具材料与制模方法等。方案不同，工件的成本则不一样，作为生产厂家，总希望工件的生产成本最低，以获得最高的经济效益，所以，在评价一个技术方案是否先进，是否合理时，除要考查该方案可行性外，还应该考虑该方案的经济效益情况，即应该进行技术－经济效益分析。8.1影响价格的因素主要从以下几方面考虑价格：1、原材料：模架大部分用的HT200，垫板，固定板，卸料板，凹模板等多数用45号钢，只有要求耐磨的凸模用Cr12MoV，这样，模具材料比较便宜。2、加工费：在设计排样图时，已经考虑到了模具加工时的工艺性，采用橫排。所以这样就使大部分零件用车，铣，刨，磨等简单手段就能加工出来。只有凹模等几块板的型腔用线切割加工，这样降低了模具的加工费用。3、模具的寿命：在排样图时，采用橫排，使凹模，凸模都避免出现尖角，这样，就降低了模具的磨损，提高了模具的使用寿命。8.2模具价格的估算模具价格由下列各项组成：模具价格=材料费+设计费+加工费与利润+试模费+包装运输费+增值税式中，材料费（包括材料和标准件）约占模具总费用的30%；设计费约占模具总费用的5%；加工费（包括管理费）与利润占模具总费用的40%~50%；试模费，大中型模具可控制在3%左右，小型精密模具可控制在5%左右；包装运输费可按实际计算或3%计算；增值税占模具总价格的17%。8.2.1原料费垫板45#钢V=315×200×10×3=1890cm3ρ=7.85g/则m=ρV=7.85×1890=14836.5g凸模固定板45#钢V=315×200×20=1260cm3ρ=7.85g/则m=ρV=7.85×1260=9891g卸料板45#钢V=315×200×28=1764cm3ρ=7.85g/则m=ρV=7.85×1764=13847.4g凹模板45#钢V=315×200×25=1575cm3ρ=7.85g/则m=ρV=7.85×1575=12363.75g上模座HT200V=315×200×55=3465cm3ρ=7.2g/则m=ρV=7.2×3465=24948g下模座HT200V=315×200×45=2835cm3ρ=7.2g/则m=ρV=7.2×2835=20412g则，这几块板的总质量为m总=96.3kg翻边凸模体积：V≈π×4.52×75≈4.77cm落料凸模体积：V≈23×77×69≈100cm切边凸模体积：V≈5×28.1×69≈9.69cm弯曲凸模1体积：V≈5×33.1×69≈11.42cm弯曲凸模2体积：V≈5×14.1×69≈4.86cm弯曲凸模3和4体积：V≈2×5×22×69≈15.18cm则这几个凸模的总体积：V总=总质量：m总=ρV=8.3×145.92标准件螺钉、销钉、模柄等估价为2000元。45#钢单价为50000/吨，则板的估价为48150元。Cr12MoV单价为25000/吨，则各个凸模估价为30000元则材料总价为80150元。8.2.2模具价格由上述公式可算出模具价格为267167元。第9章凹模板加工工艺凹模板外形尺寸为315×200×25，材料为45#钢。加工工艺如下表。表9-1凹模板加工工艺工序工种工序内容设备1下料下锻料，320×205×30，材料45钢2热处理退火3刨削刨六面，留单面磨削余量0.5mm。龙门刨床4磨削磨上下两平面和相邻两侧面，留单面余量0.3mm万能工具磨床5钳工画出异形凹模孔及躲避槽，并钻孔8个∅12mm，4个∅12mm，22个∅6mm，2个∅5mm以及8个∅4mm，钻出销孔和穿丝孔。坐标镗床6钳工钻螺纹底孔并攻丝7热处理淬硬HRC28~328磨削磨上下两平面及四周平面至321×200×25万能工具磨床9线切割割出凹模异形孔和躲避孔线切割机床10钳工沿线切割异形孔及其他孔至