针槽冲压模设计说明书

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1、摘 要在我们的日常生活中，冲压件随处可见，如不锈钢脸盆，USB接口，指甲刀，夹子等，它与我们生活息息相关，它们都是通过冲压模具制造而成。随着社会的发展，冲压件的形状变得越来越复杂，越来越小，对质量要求也越来越高，一些按传统冲压工艺要多副模具分序冲制的中小型复杂零件，更多地采用多工位级进模成形。级进模具有成型质量好，生产效率高等特点，在冲压成型中占有很重要的低位。本毕设设计是针对日常办公用品的Mini订书机上的针槽来设计其模具，由于该零件较小，包含的成型工序较多，材料厚度较薄，选择级进模来成型该零件。在进行模具设计之前先对该零件进行工艺分析，将工件展开，进行排样设计，排样设计好了之后确定整个模具

2、的结构，对每个工位上的凸模凹模进行具体设计，再进行必要的校核，再对其它零件进行设计，最后再设计零件的加工工艺。按照这个步骤，一般计算一边绘图，逐步完成本次设计。关键字：级进模；排样；冲裁；弯曲；凸、凹模Abstract In our daily life, stamping parts can be seen everywhere, such as metal washbasin, USB interface, nail clippers, clamps, etc, it with our life is closely linked, they are all manufactured by

3、 stamping mould. With the development of society, the shape of the stamping parts is becoming more and more complex, more and more small, the quality requirements are also more and more high, some in the traditional stamping process to mold order punching in small complex parts, more of the multi-po

4、sition progressive die forming. There are molded into a mold level of good quality, high production efficiency, played an important role in stamping forming. This graduation design is to design the stamping mould of Mini stapler nail groove, as the part is small, material is thinner, its suitable to

5、 select the progressive die to forming the parts. In the mould design, at first do the layout design, and then determine the structure of the mould , on each station on the punch of concave modules specific design, and the necessary check, to other parts design, and finally to design machining proce

6、ss of the parts. According to this measure, the general calculation of side drawing, and gradually completed the design.Keywords: progressive die; layout; blanking; bending; cavity and core本科生毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 11.1 级进模的含义 11.2 级进模的特点 11.3 级进模的功能 21.4 级进模的构成 2第二章 冲压件成型工艺分析 3第三章 冲压工艺方案的选择 43.1 单工序模 43

7、.2 复合模 43.2 级进模 4第四章 工件的排样 54.1 工件的展开 54.1.1 展开原理 54.1.2 展开过程 64.2 工件成型工艺设计及工位确定 74.2.1 成型工艺方案设计 74.2.2 确定各工位的内容 74.3 工件的排样 74.3.1 工件的排样方法 84.3.2 工件的排样原则 84.3.3 载体设计 84.3.4 搭边值的确定 94.3.5 排样的步骤 9第五章 冲压力的计算和冲压设备的确定 135.1 冲裁力的计算 135.2 弯曲力的计算 135.3 压凸包力的计算 145.4 卸料力、推料力、顶件力的计算 155.5 冲压设备的选取 165.5.1 设备类型

8、的选择 165.5.2 设备规格的选择 165.6 压力中心的确定 175.6.1 各工位压力中心的计算。 175.6.2 总压力中心的计算。 19第六章 冲裁间隙刃口尺寸的确定 206.1 凸、凹模间隙的确定 206.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 20第七章 模具总体结构和主要零件的设计 227.1 模具总体结构的确定 227.2 模具材料的选取 237.3 工作零件的设计 237.3.1 A、B、E、G凸模的设计 237.3.2 冲孔A、B、E、G凹模的设计 257.3.3 冲裁外形C区、D区及F区的凸模凹模的设计 277.3.4 切断凸、凹模的设计 287.3.5 弯曲凸模和凹模的设计 2

9、87.3.6 压凸包凸、凹模的设计 307.4 带料定位部分的设计 317.4.1 侧刃结构的设计 317.4.2 导正销的设计 327.4.3 托料销的设计 33第八章 模板、模座的设计 348.1 模板、模座厚度的确定 348.2 模板、模座几何尺寸的设计 348.3 模具工作行程 348.4 模具闭合高度 35第九章 导向和限位部分的设计 369.1 外导柱的设计 369.2 内导柱的设计 36第十章 让位孔的设计 37第十一章 卸料组件设计 3811.1 卸料弹簧的选用 3811.2 卸料螺钉的选用 38第十二章 紧固螺钉和定位部分的设计 4012.1 模板、模座之间的紧固 4012.

10、1.1 螺钉数量及大小的确定 4012.1.2 螺钉长度尺寸的确定 4012.2 定位销的设计 4112.3 模柄的设计 41第十三章 模具的工作过程 42第十四章 零件加工及数控程序的编制 4314.1 零件加工工艺 4314.2 数控加工设计 4414.3 数控编程方法 44参 考 文 献 46致 谢 47-iii-大学本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 级进模的含义级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模、顺送模，它是在一副模具内按所加工的零件分为若干个等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。对冲压材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种

11、送进方式，每次送进一个步距。经过逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等一些列的工序。一般来说，无论冲压零件形状如何复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成（但对于特别复杂的工件，有时需要在级进模后加单冲模，才能完成整个工件的生产）。用于级进模加工的材料，都是长条状的板料。材料较厚、生产批量较小时，可以剪成条料；生产批量大时应该选择卷料，卷料可以自动送料，在需要时可以自动收料，可以使用高速冲床自动冲压。级进模对于材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大条料不能送进模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏模具等零件。材

12、料的厚度公差可以查询材料手册或供应商提供的资料，材料宽度公差、材料个导料板间的间隙均可查有关模具设计表格。材料的宽度是由工件展开料和排样方式决定的。级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：（1） 手工送料。常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送进（2） 自动送料器送料，所用的材料一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架（放在距冲床（13）m的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料）、气动送料器有标准的产品可供选用，其送料精度相当高，在模具中一般只需要加导正销导正，不必再设定距装置、收料架（或卷

13、料架，如果冲压的工件不脱离条料，则可以用其收卷起来供进一步加工使用。一般经冲床冲压后，条料已分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。（3） 在模具上附设自制的送料装置，常采用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。1.2 级进模的特点由于级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。级进模有一些特点：（1） 冲压生产效率高。在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成型、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压工序，从而免去了用单工序模具的周转和每次冲压的定位工作，提高了劳动生产率和设备利用率。（2） 操作安全简单。级进模具冲压时操作者不必将手伸入模具的危险

14、区域。对大量生产还采用自动送料机构，模具内有安全监测装置，便于实现机械化和自动化。（3） 模具寿命长。复杂内形、外形和分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲压，工序可分散到若干个工位，同时还可设置空工位，从而改变了凸、凹模受力状态，提高模具强度，延长模具寿命。（4） 产品质量高。（5） 生产成本低。（6） 设计和制造难度大，对经验的依赖性强。1.3 级进模的功能级进模的基本功能是利用一定形状的凸模和凹模在模板上施加一定的作用力，使材料产生分离或塑性变形，从而使毛坯材料转变为产品零件的能力，即“誉”写出产品外形的能力。例如冲裁是冲裁模的基本功能，而使毛坯凸缘材料收缩为杯形件是拉深模的基本功能。实

15、现基本功能的零件称为模具的工作零件。级进模的辅助功能是为支持完成基本功能所必备的功能，主要包括模具零件安装紧固和定位功能；模具导向功能；上料、出件和卸料功能；板料、工序件定位功能；模具刚性和安全保障。1.4 级进模的构成级进模的功能与结构式统一的，功能只有通过一定的结构来实现，而模具的基本结构必须满足功能需要为前提，根据级进模的功能，其基本构成要素和划分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元和紧固单元。如表1.1所列。表1.1 级进模的构成结构单元典型零件工作单元凸模、凹模卸料单元卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧（聚氨酯橡胶）导向单元外导向模架、导柱、导套、导板内导向小导柱、小导套定位单元X向：挡

16、料销、侧刃、导正销；Y向：导料板、侧压装置；Z向：浮料销安装锁固单元上下模座、模柄、凸/凹模固定板、螺钉、圆柱销其他单元承料板、限位板、安全检测装置等第二章 冲压件成型工艺分析本设计中的冲压零件是Mini订书机上的针槽零件，如图2.1所示。零件外形尺寸：长宽高53mm14.5mm13.5mm。材料：10号钢。材料厚度：1.0mm，钢板厚度极限偏差为0.10mm。生产批量：1万件/月。由产品零件图可知，该零件的外形比较规则，左右对称，结构相对简单，需要经过多次冲压才能完成加工，其中包含冲孔，切舌，弯曲，胀形等工序。该零件有两处向内的切舌，两处向外的凸包，四处直角弯曲，弯曲内半径为零，因为材料为塑

17、性很好的10号钢，且板材又不太厚，所以经分析能满足成型工艺的要求（折弯处不会开裂）。图2.1 订书机针槽零件图第三章 冲压工艺方案的选择3.1 单工序模经过分析，此工件要经过落料、冲孔、切舌、压凸包和多次不同方向的弯折等工序，前后需要78副模具，工件需多次定位，定位误差大、精度差，产品质量低，占用设备多，生产效率低。3.2 复合模该工件比较小，孔间间距有的很小，对模具造成很大影响，况且复合模也只能冲裁工件展开料的外形和部分孔，仍然需要大量的单工序模来完成后续工序，没有发挥出复合模的优势。3.2 级进模此零件须采用切废料的排样方法。通过对零件的初步分析可知，要完成该零件的生产，需要经过冲孔、切舌

18、、压凸包、弯曲和最终切断等工序。材料的厚度为1.0mm，由于生产批量不大，选用条料手动送料。由冲裁件结构形状与尺寸可以知道：工件在冲裁外形时要求两个相交边尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径r0.25t，冲裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和过窄的凹槽，要求悬臂和槽长L于宽度b有一定的比例。当材料为高碳钢、合金钢板材时b2t，当材料为软钢、黄铜等软材料时b1.5t，板料厚度小于1mm时按1mm考虑。悬臂与凹槽的长度最大为L5b。冲裁孔与孔之见、孔与冲裁边缘之见的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件质量。通过对工件零件图分析可知，均满足以上要求。由于工件材料是低碳钢，具有良好的弯曲工艺性

19、，在设计中应该考虑到纤维方向，多方向折弯时折弯线与纤维方向角度最好成45；弯曲件的弯曲半径不宜过小或过大，如果弯曲半径过小，则容易弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹影响，弯曲成形角度和圆角半径的精度不容易得到保证；同时，在设计中还应该考虑到弯曲件直边高度不宜过短，即使弯曲半径r=0时，也要使最小直边长度大于1.3t，一般弯曲件直边高度h大于2t。由工件零件图可以知，弯曲工艺满足以上要求。冲压工件的产量为1万件/月，属于中小批量生产；工件外观的最大长度为53mm，宽度为14.5mm，属于小型工件，由于其工序较多，生产效率要求高，因此采用生产效率高的级进模来完成此工件的加工是符合冲压生产要求的。第四

20、章 工件的排样排样是模具设计的核心部分，是级进模设计的重要依据。工件排样图的设计可以确定：模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序；工件的排列方式；模具的步距、条料的宽度和材料利用率；导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排；（基本确定）模具结构。排样图设计的好坏，对模具设计影响很大，因此要设计出多种方案进行比较，选出最合理的方案。在进行排样设计之前，首先需要对工件图进行展开，其过程如下。4.1 工件的展开4.1.1 展开原理材料在弯曲时，一边压缩变形，另外一边会拉伸变形，但在材料弯曲过程中，有一层不发生压缩或拉伸变形，其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。工件展

21、开尺寸的准确性决定于中性层计算得准确性。弯曲展开应注意如下几点：（1） 折弯的形式不同，弯曲的系数也就不同。（2） 同样的弯曲形式，材料不同，弯曲系数也不同。（3） 折弯角度和r值变化，则计算方法也发生变化。在此工件图中，设计要求的弯曲内半径为r=0，即直角折弯，根据参考文献2中式（4-37），弯角部分的补偿长度l0=(r+Kt)/2，当r=0时，l0=Kt/2。根据生产实际经验当料厚 t1.5mm时中性层位置系数K=0.28，料厚1.5mmt3mm时K取0.3。在此设计中t=1.0mm，故中性层位移系数K=0.28，中性层位置Kt=0.281.0=0.28（mm），如图4.1所示。以折弯内侧

22、线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸，补偿尺寸l0=3.140.28/20.44（mm），l0在参考文献2中式（4-38）（0.40.6）t的范围内。当然对于形状复杂的工件，又无经验可借鉴的情况下，在初步确定毛坯长度后，还需反复试弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。图4.1 中性层位置4.1.2 展开过程（1）确定展开基准面，设计中以俯视图为其基准面（图2.1）。（2）以折弯线内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸。如图4.2所示，工件有四处折弯，且都为直角折弯，其补偿尺寸计算得l=0.44mm。图4.2 折弯位置示意图（3）将工件按长度方向和宽度方向对弯曲面进行拉直，加上上面计算得到的补偿量

23、，分别得到长度L和宽度B方向的总尺寸为L(531)6.2=58.2(mm)B (101)0.44(14.52)0.44(101)3.5238.38(mm)展开图尺寸详图如图4.3所示。图4.3 工件展开图4.2 工件成型工艺设计及工位确定由工件的结构形状可以知道，要冲压出该工件需要经过的基本工序为冲孔、切舌、压凸包、弯曲、最终切断（载体与工件分离）等工艺过程。为了方便叙述和在设计中思路清晰，首先将工件各部分的冲裁与弯曲各处按A、B、C进行分区，冲压件分区图如图4.4所示。图4.4 工件冲压部位4.2.1 成型工艺方案设计该工件内外形状较复杂，经过分析，得出最佳成型工艺方案：冲裁转轴孔及导正孔冲

24、裁工件外形C区和D区冲裁E区长条孔，冲裁工件外形F区，G处切舌I处压两凸包，工件前端J处弯曲K处弯曲H处切断分离、出件。经过分析可知，该方案具有模具结构简单，易加工，制造周期短，工件的弯曲精度、平面度、尺寸、外观形状容易得到保证，在设计中设置空工位（有必要时）既有利于调节有效工位数又有利于产品变更时模具的改进设计等优点。4.2.2 确定各工位的内容由上面工艺过程分析可以设计出级进模各有效工位的工序内容。 1工位：冲裁转轴孔A及导正孔B。 2工位：冲裁外形C区、D区。 3工位：冲裁E区两长条孔，冲裁外形F区，G处切舌。 4工位：压制I处两个凸包，弯曲工件前端J处。 5工位：弯曲工件两侧K处。 6

25、工位：载体切断H处取件。4.3 工件的排样在冲压件的成本中，材料的费用占用60%以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料上的布置方法称为排样。衡量排样经济型的指标是材料的利用率。不合理的排样方法会浪费材料，并且还可能影响到工件的质量，影响模具结构的合理性，影响模具的使用寿命、工件的生产效率和模具的成本等技术和经济指标等。排样的常用方法：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。设计中由于工件的外形较为复杂，采用切余料（裁搭边）法，将工件的加工通过分次裁切来完成。通过分次裁切排样法设计加工出来的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的简化、制造和排布等优点。对于该工件，需采用有废料排

26、样，工件的排样的具体过程如下。4.3.1 工件的排样方法工件的排样方法为：可制作冲压件展开毛坯样板（3至5个），在图面上反复试排，综合考虑材料利用率、条料纤维方向等因素，确定初步方案，再在AutoCAD软件中对工件展开图进行排布，在初步排样图中按照冲压工序设计的基本原则，进行冲压工位设计。在排样图的开始端一般安排冲孔、切废料等分离工位，再向另外一端依次安排成型工位，最后安排工件和载体的分离工位。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模因受力不均而折断。在模具上可设计初始挡料针来防止。4.3.2 工件的排样原则（1）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位

27、中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可以在以后工位中每隔2至3个工位设置导正销，本设计工件的精度要求比较高，为了保证工件的精度，每一个工位均设计导正销。在第一工位和最后工位设置两个侧刃用来定距。（2）冲压件上孔数较多，且孔的位置相隔太近时可以分布在不同工位上冲出，但孔的位置不能因后续成型工序而影响变形。对位置要求高的一组孔，应考虑同一工位冲出。（3）为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度，便于产品的变更和保证各成型零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位。数量根据模具的结构要求设定。（4）为了提高材料利用率，在不影响工件使用性能指标的前提下，可以适当地改变工件的形状。（5）排样时应

28、考虑使设计出来的模具使用方便，易维修且安全。（6）模具结构应当尽量简单。（7）保证工件质量和工件对条料纤维方向的要求。4.3.3 载体设计载体是指连续模冲压时，条料内连接工序件并运载其稳定前进的部分材料。从保证载体强度出发，载体宽度远大于搭边宽度。但条料载体强度的强弱，并不能单纯靠增加载体宽度来保证，重要的是要合理选择载体形式。由于被加工件的形状和工序的要求不同，其载体的形式是各不相同的。载体形式主要有双侧载体、单侧载体和中间载体三种。双侧载体是在条料的两侧设计载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间。支架工件富恶化选用双侧载体的条件，因此选择等宽双侧载体。该模具属于冲裁弯曲级进模，根据精度要求

29、应先冲裁部分孔和弯曲部分的外形余料再进行弯曲，然后再冲靠近弯曲部分的孔，最后分离冲下工件。4.3.4 搭边值的确定排样时工件与工件之间以及工件与侧边之间留下的工艺材料，叫做搭边。其作用是补偿定位误差，保证条料强度，以保证在冲裁过程中条料的送料顺畅。搭边应选择适当，过大会造成材料的浪费，过小不利于工件的成型，或者冲裁不出合格的工件。搭边值的大小通常是由经验所确定。查参考文献1表19.1-18得材料厚度t1mm，手工送料，对于非圆形，侧搭边值a=2mm，间隙搭边值b=1.5mm，在级进模设计中料带要设计载体，并且载体的宽度要远大于搭边值的宽度。由于载体的存在，以及考虑到模具制造、凸模强度等多种因数

30、，搭边值将大大增加。搭边值的确定如下： （1）间隙搭边值：间隙搭边是指相邻两个工件之间的间隙，因材料厚度t=1.0mm，按理间隙搭边值b=1.5mm，但由于要设计作为载体，搭边值将增加，为保证工件送进的平稳性，中间载体宽度为5mm，同时为保证冲裁工件外形的凸模的强度，将两工件之间的搭边值定为8.8mm。 （2）侧搭边值的确定：侧搭边是指在级进模中将每个产品沿料宽方向连接起来的部分。按理论料厚t=1.0，侧搭边值a=2mm。为了使料带在送进过程中具有较好的强度，保证带料在冲压过程中送料的顺畅性，同时确保冲裁工件外形的凸模的强度，此外在料宽方向还需要冲裁侧刃，查得侧刃冲掉的料宽为1.5mm，综合以

31、上分析，确定侧搭边值为7.81mm。4.3.5 排样的步骤由工件的外观形状和展开的平面形状可知，排样方式如果将工件设计成直排，材料利用率会比较高，但由于工件在两个相互垂直的方向上都有弯曲，这样必然会有一个弯曲线与板料纤维方向平行。但如果设计成斜排则材料利用率会大大降低，并不利于模具设计。由于该工件时订书机上的一个零件，强度要求不高，而材料的塑性又比较好，即使弯曲线与纤维方向平行也不会发生破坏。因此设计成直排排样。在AutoCAD软件中对工件的展开图进行试排，可以有如图4.5所示两种排列方式。a）b）图4.5 工件的排列方式采用AutoCAD计算出工件展开后实际所需的板料面积为1498.5mm2

32、，经比较，a种排列的材料利用率为53.5%，b种排列的材料利用率为41.4%，显然a中排列的材料利用率高，但a为单侧载体，b为双侧载体，设计好各工位的工序后，得到a、b两排样图如图4.6。a）b）图4.6 排样图对比分析，虽然排样a的材料利用率高，但为单侧载体，而浮顶销只能设在载体一侧，整个条料送进的刚度不够，送进不顺畅，将影响工件的制造精度。而排样b为双侧载体，连接到工件的尾部，条料的刚性好，送进顺畅，同时采用双侧刃定距，条料的送进步距精度高，有利于简化模具结构，保证模具使用寿命。 （1）条料宽度。零件展开宽度Bmax=38.38mm，载体宽度5.5mm，工件宽度方向轮廓最大处废料切除宽度为

33、2.31mm，得到条料的宽度B38.38(5.52.31)254mm。 （2）步距的确定。间隙搭边值通常是根据经验确定的，在不影响产品质量情况下尽量取小些。本设计中，考虑到模具制造和强度方面因素，工件之间的搭边距离按以上分析，载体宽度5mm，外形冲裁最窄处2mm，取工件间搭边值8.8mm，则步距S=工件排样同一水平宽度+8.8=58.2+8.8=67（mm），工件在条料上的布置如图4.5 b）所示。 （3）步距精度的计算。参照参考文献1第336页，多工位级进模步距精度一般按如下经验公式进行估算： （mm）式中 多工位级进模步距对称极限偏差值（mm）； 沿送料方向毛坯轮廓展开尺寸的精度提高三级后

34、的公差值，零件未 标注公差尺寸为一般尺寸，通常取IT12级，按工件长度为58.2mm， 查标准公差值为0.3mm，提高三级后公差值为0.074mm； 级进模工位数，设计中工位数为6； 修正系数根据参考文献1表19.6-1取。其中双面间隙查参考文献2表3-4得Zmin=0.100mm。见后面冲裁间隙的确定。 通过上述一些列的工作，最后得到工件冲压排样图4.7所示。图4.7 排样图 （4）接刀点的确定。工件完整外形的成形需要经过多次分段切除才能完成，各分段点即为工件的接刀点。由冲压工位可知，设计中共有4处接刀点，其中都为圆角接刀，各接刀点的为位置如图4.8所示。为了避免工件在冲裁过程中产生毛刺、带

35、料等不良现象，将接刀点设计为如图4.9所示的形状。 图4.8 工件接刀点位置 图4.9 接刀示意图 （5）凹模凸模刃口形状的确定。由工件展开图可以知道，要完成工件的加工，需要将带料上的余（废）料冲裁掉，各工位冲裁掉余料的外部形状即为凹模、凸模的刃口形状；对于冲孔凸模，展开图中所取得计算值即为凸模刃口的形状尺寸。对于工件内外形状不规则部分的冲裁，其中冲裁凸模。凹模叫做异形凸模或者异形凹模。异形凹模或凸模的刃口形状没有固定的设计标准，在满足工件外形的情况下刃口形状可以自己确定，但必须考虑形状应力求简单，以利于材料的合理利用，同时要避免细长悬臂结构；转角处要尽量避免尖角，尖角处应该用圆弧连接，以避免

36、尖角处因应力集中而使冲模裂开的危险。对于此设计中的材料，其最小圆角半径的选取标准为：落料部分：当圆弧角大于或等于90时，最小圆角半径等于0.25t；当圆弧角小于90时，最小圆角半径等于0.5t。冲孔部分：当圆弧角大于或等于90时，最小圆角半径等于0.3t；当圆弧角小于90时，最小圆角半径等于0.6t。各凹模和凸模的刃口形状如AutoCAD中的排样图档所示。 （6）带料的定位方式。对于条料采用手工送料，选用双侧刃进行粗定位，导正销精确定位相结合的定位方式。 （7）浮顶销的布置。托料（浮顶）销在排样图中分布在不与其他零件发生干涉的情况下，托料销的分布应该尽量均匀，以利于保证条料在冲压时送进顺畅。在

37、本设计中，工件的制造精度要求比较严格，同时工件在料带的纵向尺寸比较大，且料带比较长、送进步距较大，为了使送料顺畅，不发生阻滞现象和在送进过程中料带浮起以及在初次送料时方便，料带双边的第一个托料销设计成长方形，在长度方向的尺寸为20mm，可使料带在此导滑槽内得到更好的导向和方便操作人运送料，第一个托料销与模具边缘之间的距离一般为（520）mm，本设计中取18mm。在方形浮料销后布置若干个圆形浮动导料销，以使冲压过程中条料能过平稳地送进。第五章 冲压力的计算和冲压设备的确定5.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机，设计和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲

38、裁工艺的需求。冲裁力的计算公式为 式中 冲裁力（N）； 材料的抗剪强度（MPa）； 冲裁周边的总长（mm）； 材料的厚度（mm）； 安全系数，是考虑到冲裁模模具刃口的磨损，凸模、凹模之间间隙 的波动，、润滑情况、材料力学性能与公差的变化等因数而设置的 安全系数，一般取1.3。查阅相关手册可以知道，普通碳素结构钢10号钢的抗剪强度b340MPa。在AutoCAD软件中打开排样图，异形孔输入“area”命令，分别点选封闭图形中各线段相接点（即冲裁刃口外形各点），即可计算出冲裁件的周边长度和切废料部分的周边长度，圆孔应输入“list”命令来计算周长。冲裁力计算数据如表5.1所列。表5.1 冲裁力冲压

39、部位冲裁周边长度L/mm所需冲压力F/NA处2个转轴孔3.5mm229724B处2个导正孔4mm25.111094两处侧刃冲裁14059080C区外形 冲裁307.3135827D区外形冲裁50.322233E处2个长条形孔15970278F区外形冲裁8838896G处切舌12.85658H处切断分离52210表2中总冲裁力。5.2 弯曲力的计算影响弯曲力的因素很多，如材料的性能零件外形、弯曲外形、弯曲方法和模具结构等。用理论公式计算不但复杂，而且不一定正确，因此，通常选用经验公式对其进行计算。设计中有6个90的L形弯曲，均属于自由弯曲中的V形弯曲，设计中弯曲力的计算公式为式中 弯曲力（N）；

40、 安全系数，取1.3； 弯曲部分的宽度（mm）； 弯曲件内弯曲半径（mm），在此设计中6处弯曲的内半径都为零； 材料的抗拉强度，工件的材料时普通碳素结构钢10号钢，查有关 手册可知道其抗拉强度为400MPa。设计中弯曲力的计算数据如表5.2所列。表5.2 弯曲力弯曲部位弯曲宽度b/mm内弯曲半径r/mm所需弯曲力F/NI处弯曲1805616J处弯曲92028704G切舌处弯曲5.601747表3中总弯曲力。5.3 压凸包力的计算和冲裁力的影响因素一样，影响压凸包力的因素很多，如材料的性能、零件外形、凸包深度、模具结构等，设计中压凸包力的计算公式为式中 压凸包力（N）； 凸包周长（mm）； 材料

41、的屈服强度（220MPa）； 材料的厚度（mm）； 安全系数，一般取1.3。通过计算得力是沿周长将板料冲达屈服点所需的力。由上式计算得到的压凸包力为在此设计中需要同时完成两个凸包的冲压成型，因此，所需要的冲压力为以上结果的两倍，即总冲凸包力为5.4 卸料力、推料力、顶件力的计算影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确计算是很困难的，实际生产中常用经验公式进行计算：卸料力推料力顶件力式中 冲裁力（N）； 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数，； 凹模洞口的直壁高度（mm）； 材料厚度（mm）； 卸料力、推料力、顶件力系数，料厚为1.0mm的钢板材 料，各系数见表5.3。表5.3 卸料力、推料力

42、、顶件力系数料厚t/mm1.00.050.0550.06因为本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，所以不存在顶件力，卸料力和推料力两项分别计算得：卸料力推料力因此，此设计中所需要的总的冲压力为以上五项数据的总和：5.5 冲压设备的选取5.5.1 设备类型的选择设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法和性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。 （1）根据冲压件的大小进行选择。该工件属于小型件，有一定的精度和刚度，工序有分离和弯曲成型，适合于选用普通开式机械压力机（不宜选用高速压力机）。 （2）根据冲压件的生产批量选择。该工件属于中小批量生产，选用开式机械压力机也合适。 （3）考虑精度和刚

43、度。在选用设备类型时，还应充分注意到设备的精度与刚度。压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较差，则负载终了和卸载时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命。模具的精度也有类似的问题。尤其是在进行校正弯曲、校形及整修这类工艺时更应该选择刚度与精度较高的压力机。在这种情况下，板料的规格（如料厚波动）应该控制更严，否则，因设备过大的刚度和过高的精度反而容易造成模具和设备的超负荷损坏。（4） 考虑生产现场的现有设备。（5） 考虑技术上的先进性。5.5.2 设备规格的选择设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力等进行。从模具往设备上安装并能开始工作

44、的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有一下几个： （1）行程。压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。 （2）装配模具的相关尺寸。压力机的中作台面尺寸应大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台的受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利安放模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出T形槽（与压力机工作台板一样），用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸（直径高度），为两件哈夫式加紧模柄用。 （3）闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下平面至工作台上平面间的开档空间尺寸。这个高度即为冲压操作（主要是装卸模具）

45、的空间高度尺寸。显然冲床的闭合高度要与模具的闭合高度相适应。冲床的最大闭合高度要大于模具的闭合高于，最小闭合高度又要小于模具的闭合高度。 （4）设备吨位。设备吨位代销的选择，首先要以冲压加工工艺所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备，以防万一。例如，某道冲压工序的工艺变形力为Fmax，那么，选择的设备吨位一般大于等于1.3Fmax。从提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备容量有较大的剩余。上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序的实现已经不存在什么问题了。本设计中的针槽冲压件没有拉深，因此不用再考虑压力机的许用力

46、行程曲线。初选压力机：选公称压力为630KN（JB23-63）的标准型开式压力机，压力机的技术参数如表5.4所列。表5.4 JB23-63型开式压力机基本参数项目参数项目参数公称压力/KN630工作台尺寸/mm前后570滑块行程/mm100左右860滑块行程次数/min40工作台孔尺寸/mm前后310最大封闭高度/mm400左右450闭合高度调节量/mm80直径400滑块中心距床身距离/mm310模柄孔尺寸/mm直径50立柱间距/mm420深度70垫板厚度/mm80滑块底面尺寸/mm前后360床身最大可倾角25左右4005.6 压力中心的确定冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心

47、应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲压模具来说，需要使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导和模具导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响工件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，经常出现冲压模具压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲压件的形状特殊，从模具结构角度考虑，不宜于使压力中心与模柄中心线相重合的情况，应该注意压力中心的偏移不致超出压力机允许的范围，即长度方向L/6，宽度方向B/6。由于工件的冲裁和弯曲工序比较多，每道工序的外形复杂，因此可以考虑用解析法进行计算。先分别计算出每个工位的压力中心，然后计算出总的压力中心。

48、5.6.1 各工位压力中心的计算 对于多凸模冲裁时压力中心，根据理论力学，对于平衡力系，合力对轴的力矩等于各分力对同轴力矩之和，总压力中心的计算公式为由于该冲压件为左右对称结构，为了方便计算和测量，各个冲压部位压力中心均以排样图右边侧刃端部线与板料中心线相交的点为原点，向左和向上分别为x和y的正方向其中规则几何图形如圆、折弯的压力中心在其几何中心点上，各个冲压部位的压力中心坐标计算数据如表5.5、表5.6、表5.7所列。表5.5 冲裁区压力中心坐标冲压部位冲裁周边长度L/mm所需冲压力F/NA处2个转轴孔3.5mm2297245.250B处2个导正销4mm25.11109428.250两处侧刃

49、冲裁14059080200.60C区外形 冲裁307.313582789.430D区外形冲裁50.322233124.750E处2个长条形孔15970278162.650F区外形冲裁8838896195.470G处切舌12.85658186.80H处切断分离52210345.50表5.6 弯曲区压力中心坐标弯曲部位弯曲宽度b/mm所需弯曲力F/NI处弯曲185616257.10J处弯曲9228704300.80G切舌处弯曲5.61747186.80表5.7 压凸包中心坐标冲压部位凸包周长L/mm所需冲压力F/NI处两个凸包11.33232220.105.6.2 总压力中心的计算 将上述相关数据

50、代入公式得冲压模的压力中心如图5.1所示。 图5.1 冲裁部位与压力中心位置第六章 冲裁间隙刃口尺寸的确定6.1 凸、凹模间隙的确定 理论及生产实践证明，间隙值的大小，分布均匀与否，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。常用的冲裁间隙确定方法有理论确定法和经验确定法，在现场模具的设计和生产中通常用经验确定模具的冲裁间隙。经验计算公式为式中 Z合理冲裁间隙（mm）； t板料厚度（mm）； m系数，与料厚及材料性质有关，m通常为料厚的百分之几。冲裁间隙系数如表6.1所列。表6.1 冲裁间隙系数材料抗拉强度/MPa间隙类别低碳钢08F、10F、10、20、Q235-A21040

51、061414202025中碳钢45、不锈钢1Cr18Ni9Ti21040071616222230高碳钢T8A、T10A、65Mn210400162424303036由于理论计算法在生产中使用不方便，常用查表法来确定间隙值，通过查参考文献2表3-4得，10号钢在厚度为1.0mm时，。6.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 （1）A是3.5转轴的冲孔凸模，查参考文献1表19.1-9、19.1-10得p=0.020、d=0.020、x=0.75。 （2）B是4.0导正孔的冲孔凸模，查参考文献1表19.1-9、19.1-10得p=0.020、d=0.020、x=0.75。 （3）F是长条孔的冲孔，根据其长度3

52、8.5mm，宽度1.5mm，查参考文献1表19.1-9、19.1-10得长度方向p=0.020、d=0.030、x=0.5，宽度方向p=0.020、d=0.020、x=0.75。 （4）G是切舌处的冲孔凸模，查参考文献1表19.1-9、19.1-10得p=0.020、d=0.020、x=0.75。其他所有的冲裁凸、凹模刃口尺寸可按上述的计算原则进行，在此不再赘述，具体尺寸可见零件图。第七章 模具总体结构和主要零件的设计7.1 模具总体结构的确定级进模的模架设计为七块模板的形式，用内导柱和外导柱相结合的导向方式，模具总体结构图如图7.1所示。图7.1 模具总体结构图级进模主要由上模座1、凸模垫板

53、2、凸模固定板3、卸料板4、凹模板5、凹模垫板6、下模座7等骨架零件和定位零件、紧固零件、工作零件等组成。各模板的固定方式：用内六角螺钉A固定上模座、凸模垫板、凸模固定板；用内六角螺钉B固定下模座、凹模垫板、凹模板。模板的精确定位方式：用定位销D对上模座、凸模固定板进行精确定位；用定位销E对凹模板、下模座进行精确定位。凹模与凸模镶件通常选用内六角紧固螺钉固定，在模具结构比较复杂、结构非常拥挤的时候，在实际中多采用挂钩固定的形式，在加工中，挂钩高度通常为3mm，厚度为（0.51）mm，即可满足强度要求。为了保证导向精度，采用内导柱和外导柱结合的导向方式，同时为了弥补外导柱的导向精度的不足和保证卸

54、料板的导向精度，使上下模合模时更加精确，延长模具使用寿命，内导柱可设计成对卸料板和凹模板同时导向的形式，如图7.1所示的外导柱G和外导套F，内导柱H及内导套I、J。图7.1反映了此模具设计的大体结构及安装布置方式。7.2 模具材料的选取冷冲模材料的选用要根据冲模使用条件进行，若选材不当，即使有很好的热处理，也不能获得优异的性能和高的耐用度。因此选择材料时，必须遵循下述原则：（1） 要选择淬透性良好的材料，这是为了使其在淬火后能获得较均匀表面硬度和应力状态，以避免开裂或变形，这样能保证而成立后外硬内韧；（2） 要选用耐回火性好的材料，由于冷冲模工作时和被加工材料发生强烈的挤压，尤其是加工不锈钢材

55、料时会形成很高的温度，这就要求冲模材料本身要具有较高的耐回火性，也就是在一定温度下保持硬度的能力；（3） 要选择热处理变形小的材料；（4） 要根据产品批量选择冲模材料，生产批量大时，应选用优质合金钢制造；（5） 要根据冲裁精密程度选择材料；（6） 要根据冲模零件作用选择材料。总之，在选用冲模用钢材时，既要考虑材料的性能，又要考虑冲模的成本，两者要综合分析，进行选用。查冲压模具设计指导书，结合经济和用户要求：在此设计中凸模材料选用CrWMn，热处理硬度（5862）HRC；凹模镶件材料选用Cr12MoV，热处理后硬度（5862）HRC。其他工艺辅助零件材料的选用及热处理要求见后面模具设计的内容。7

56、.3 工作零件的设计7.3.1 A、B、E、G凸模的设计A、B、E、G都是冲孔小凸模，通常采用加大固定部分直径、缩短刃口部分的轴向长度的措施来保证小凸模的强度和刚度。当工作部分和固定部分直径相差太大时，可以设计多台阶结构。各台阶过度部分必须用圆弧光滑连接，不允许有刀痕（防止产生刮伤或毛刺）。对于特小的凸模可以采用保护结构。卸料板还必须起到导向作用，以消除侧压力对凸模的影响。（1）A凸模的结构。A为冲制转轴孔的冲孔凸模，冲孔直径3.5mm，冲压原材料的厚度是1.0mm的薄板料，属于中型凸模，由于本设计中的凸模比较长，为提高凸模刚度，延长模具使用寿命，将此凸模设计成加强形式，其刃口尺寸由计算确定。

57、光滑过渡部分圆弧半径取R=5mm，其固定端台阶的高度取5mm，导向部分与模板的配合为H7/h6，材料选用CrWMn，热处理至（5862）HRC。（2）A凸模长度的确定。冷冲模国家标准对凸模的长度已经系列化，长度L（mm）30、32、36、38、40、42、45、48、50、58、60、65、70、80、90、100，其中4065是最常用的，但实际设计汇总不能完全顾虑系列化尺寸，很多时候还需要进行自行设计。凸模长度主要根据凸模结构，并考虑修模量、入模深度、安全距离和装配要求来确定。当按照冲压模具典型组合标准来选用时，可以选取标准长度，否则必须自行计算。凸模高度计算公式为式中 凸模的高度（mm）；

58、 固定板的厚度（mm）； 卸料板厚度（mm）； 材料厚度（mm）； 冲裁中凸模进入凹模的深度（mm）； 冲裁时固定板和卸料板之间的最小安全距离（mm）。 H1值根据料厚来确定，设计中料厚为1.0mm，参考文献1表20.1-8得H1=（0.52）mm，设计中将其定为1mm，即可满足设计要求。H2通常取（1520）mm。考虑凸模的刚度问题所以不宜做得太长，根据实际情况安全距离取10mm（今后刃磨长度也足够了）。则凸模的高度为凸模结构形状如图7.2所示。图7.2 A凸模结构形状（3） A凸模强度和刚度校核。由于凸模头部直径为3.5mm，板料厚度为1mm，而且已做成加强形式，不属于小凸模范畴，凸模的强

59、度和刚度是足够的，没有必要进行校核。B凸模的结构形状与A凸模相似，只是刃口部分尺寸不同，通过计算确定，B凸模的刃口尺寸为。E凸模是冲制长条形孔的，由于孔的宽度较窄，而凸模长度又较长，为保证其强度和刚度，采用加强形式，为便于加工，凸模采用穿插的销钉挂住，其结构形状如图7.3所示。图7.3 E凸模结构形状G凸模是切舌凸模，其头部为D字形，由于头部尺寸较小，为保证其强度和刚度，设计成加强形式。由于切舌是包含冲裁和弯曲的工序，因弯曲凸模要深入凹模一定深度，且弯曲凸模要有圆角，因此该凸模的长度要比冲孔凸模的长，此处设计为67mm，其具体结构形状如图7.4所示。图7.4 切舌凸模J结构形状7.3.2 冲孔

60、A、B、E、G凹模的设计 A、B、E、G都是冲孔小凹模，为了便于维修，这些小凹模全部设计成镶件的形式，凹模镶件的材料选用Cr12MoV，热处理后硬度为（5862）HRC。凹模刃口尺寸也按相应凸模刃口尺寸放大一个双边间隙。镶件为了便于制造，异形凹模内外形状全部采用线切割一次切割成型（先切刃口尺寸，后切外形固定尺寸），线切割的穿丝孔采用电火花穿孔机打孔。（1） 凹模镶件的外形。凹模镶件的形状可根据强度及安装要求来确定，但需要考虑以下方面：凹模镶件的边缘和凹模刃口边缘的距离不小于3mm。镶件的外形各边的交接处要设置R圆角，通常取R=2mm，以方便修模和安装，镶件的四个R角的大小至少有一个和其他三个不一样（或有一处为倒角），以防止镶件装反，的