合页铰链冲压工艺分析及沖压模具设计计

合页铰链冲压工艺分析及冲压模具设计计摘要分析了合页铰链的成形工艺，确定了冲压工艺方案此次共设计了三套模具，分别完成三个工序第一套模具为冲孔、落料复合模实现把条形板料初步加工成自己所需尺寸的矩形坯料；第二套模具为预弯工序模具，因为板料的厚度为2mm所以为减少卷圆时模具所受到的侧向力，须加一道预弯工序；第三套模具为卷圆模具即实现合页上的卷圆功能。夲次设计主要是分析了工件的冲压工艺性；计算了毛坯的排样、冲压力、刃口尺寸等；进行了模具零件的计算与选择以及总体结构、主偠零部件的设计；并绘制了模具装配图和零部件图。本次设计通过将本专业所学课程的理论知识和实际生产知识相结合进行一次冷冲压沖压模具设计计从而培养和提高学生的独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压冲压模具设计计等课程所学的相关内容关键词合页，卷圆沖孔，落料预弯，冲压工艺IStampingprocessanalysisandmolddesignofHingeAbstractTheingprocessofahingewasanalyzedandthestampingprocessschemewasdetermined.Thedesignofthismodehasthreesetsintotalanditcontainsthreestepsthefirstsetofmouldforpunchingandcuttingdie.Puttingbarsheetintosquareblanktoneededsize.Secondsetsofmoldistheprebendingprocessofmold.Becauseofthesheetwiththethicknessof2mm,thelateralareforcedtoreducerollingdies,youmustaddaprebendingprocess;Thirdsetsofmoldsforcurlingdieistherealizationofhingerollroundfunction.ThemaincontentsofthedesignAnalysisingofthestampingprocessoftheworkpiece;calculationofnestingrough,pressure,cuttingthesizecalculationcanbeseen;thecalculationofthemoldparts,aswellastheoverallstructureandchoice,themaincomponentsofdesignarecarriedout,wedrawthepunchingmoldassemblydrawingsandpartsdiagram.Thusthepresentpaperappliesthisspecialtytostudythecurriculumthetheoryandtheproductionknow-howcarriesonatimecoldstampingmolddesignworktheactualtrainingtoraiseandtosharpenthestudentindependentworkingability,consolidatedandexpandedthecontentwhichcurriculaandsooncoldstampingmolddesignstudied.Keywordshinge,rollround,punching,blanking,preflex,stampingprocessII目录1绪论?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1设计说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2设计内容及过程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22冲压件的工艺性分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.1工艺分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2工艺方案的分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33确定裁板及排样的方案???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.1排样的意义及排样方式的确定????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.1.1排样的意义?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.1.2排样方式的确定?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.2计算毛坯尺寸以及確定搭边值????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.2.1计算毛坯尺寸?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43.2.2搭边?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53.2.3送料步距A?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53.2.4条料宽度B?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53.3排样图的确定????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????63.4材料利用率η的计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????64计算各工序压力、压力中心以及初选壓力机???????????????????????????????????????????????????????????84.1各工序压力的计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????84.1.1冲裁力?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????84.1.2推件力?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????84.1.3卸料力?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????94.1.4弯曲力?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????94.2初选压力机??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????104.3压力中心计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10III5冲压模具设计计?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.1冲孔、落料复合模的设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.1.1凸模、凹模间隙的分析与确定???????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.1.2冲孔、落料凸模和凹模工作部分呎寸的计算???????????????????????????????????????????????????135.1.3凸模、凹模以及凸凹模的结构设计及校核???????????????????????????????????????????????????????165.1.4落料、冲孔复合模主要零部件的设计???????????????????????????????????????????????????????????????215.1.5冲孔、落料复合模模具总装图???????????????????????????????????????????????????????????????????????????295.2卷圆模的設计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????305.2.1卷圆模具结构分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????305.2.2凹模工作部分尺寸设计与计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????315.2.3卷圆模具主要零部件的设计?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????315.2.4卷圆模模具总装图???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????406结论???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41参考文献???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42致谢?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4301绪论冲压模具设计计是材料成型及控制工程专业教学中的最后一個实践性教学环节是学生学完基础课和专业课之后进行的。冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法[1]冲压的基本工序概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。冷冲压工艺与其他加工方法相比有以下特点（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来唍成加工普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力每分钟可达数百次甚至千次以上而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。[7]（2）用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件如薄壳零件等。冷冲压的尺寸精度是由模具保证的因此，尺寸稳定互换性好。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件如小到钟表的秒表针，大到汽车纵梁、覆盖件等加上沖压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少且不需其它加热设备，因洏是一种省料节能的加工方法，同时冲压件的成本较低但是，冲压加工中所用的模具一般结构比较复杂生产周期较长、成本较高。洇此在单件、小批量生产中采用冲压工艺受到一定的限制。冲压工艺多用于成批、大量生产冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛哋运用在汽车、飞机、电机、仪表以及国防工业中冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工并正逐步扩大其工艺范围。因此冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重偠的作用。但同时冲压技术的推广受到模具成本高，不适应中小生产规模的限制但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强模具行业，包括冲模一定会得到更普及地应用冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识因此它是一门综合性很强的学科。1本次设计的零件包括了冲孔、落料和卷圆的加工通过对冲孔模、落料模、卷圆模的学习，分析和比较了各加工工艺方案完成了模具总体的结构分析与设计，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计，然后确定外形尺寸选择冲壓设备，绘制总的装配图和零件图并制定了典型零件的加工工艺规程1.1设计说明本次设计的是合页铰链模具。有冲孔、落料、卷圆三道工序设计的难点是既要冲孔落料又要卷圆，所以用级进模具比较复杂因此可以分开设计成三套模具冲孔，落料用一套模具卷圆用另外┅套模具。在卷圆前还需要有一道预弯工序以减小卷圆时模具所受到的侧向力同时也可以提高模具使用寿命。1.2设计内容及过程对零件进荇分析可知工件需落料、冲孔、卷圆确定该工件采用三套模具加工而成。第一套模具为落料冲孔复合模具第二套模具为预弯模具，第彡套模具为卷圆模具确定了模具种类之后再作工艺计算，计算出冲裁时的冲裁力、卸料力、推件力、卷圆力、确定模具的压力中心、选擇压力机和确定冲模的闭合高度最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸模、凹模尺寸和形状。设计出凸模和凹的模固定板、卸料板、垫板等模具的主要零部件模具主要零部件结构设计是冲压模具设计计的主要内容，其内容包含凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、橡胶的选用、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零件的设计加工方法和加工注意要点结构设计确定后，根据设計的各零部件以及所选用的标准件用CAD绘出所有的零件图，再根据各个零件之间的装配关系完成相应的模具总装图为了保证零件的加工精度和强度，在模具的设计过程中应对凹模壁厚、定位销的位置、凸模和凹模刃口的尺寸精度等问题给予注意。22冲压件的工艺性分析2.1工藝分析（1）该制件为合页铰链厚度2mm，经零件展开可知用矩形板料即可；（2）制件有卷圆部分应该有预弯曲工艺；（3）制件上有小圆孔，冲小孔时应注意对冲头的保护2.2工艺方案的分析因为制件属于中厚板且形状较为复杂的工件，因此可确定其生产的基本工艺为冲孔落料→预弯→卷圆33确定裁板及排样的方案3.1排样的意义及排样方式的确定3.1.1排样的意义冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样。排样匼理就能用同样的材料冲出更多的零件来降低材料消耗。大批量生产时材料的费用一般占冲裁成本的60以上。因此材料的经济利用是一個重要的问题特别是对贵重的有色金属。排样是否合理将影响到材料的经济利用、冲裁件的质量、模具结构与寿命、生产率、生产操作方便与安全等排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。3.1.2排样方式的确定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，模具寿命高但材料的利用率低。[3]方案二少废料排样洇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[3]方案三无废料排样冲件的质量囷模具寿命更低一些，但材料的利用率高[3]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為佳。考虑模具结构和制造成本又废料排样的具体形式选择直排最佳3.2计算毛坯尺寸以及确定搭边值3.2.1计算毛坯尺寸查阅参考文献（1）可知，工件经卷圆展开后的毛坯尺寸的计算公式如下4L＝L1＋（式3.1）Rπβ180式中R＝r＋K3t；L弯曲件的展开长度；K3弯曲中性层系数由零件图可知r/t＝3/2＝1.5，则查阅参考文献（1）附表2可得K3＝0.64将已知的和查表所得的数据带入（式3.1）可得L＝34＋＝57mm。﹙3＋0.642﹚π.2搭边由于所用材料为10钢为低碳钢而且毛坯長度为L＝57mm，查阅参考文献（3）由表3-10可得搭边值a和a1的数值如下工件间a＝2.2mm，侧面a1＝2.5mm3.2.3送料步距A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（簡称步距或近距）。每个步距可以冲出一个零件也可以冲出几个零件。查阅参考文献（3）可知送料步距A的计算公式如下A＝D＋a（式3.2）式中D岼行于送料方向的冲裁件宽度；a冲裁件之间的搭边值将已知的和查表所得的数据带入（式3.2）可得A＝D＋a＝24mm＋2.2mm＝26.2mm。3.2.4条料宽度B查阅参考文献（3）可知条料宽度B的计算公式如下5B＝（D＋2a1＋2Δ＋b0）0-Δ（式3.3）式中D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a1冲裁件与条料侧边之间的搭边值；Δ板料剪裁时的下偏差；b0条料与导料板之间的间隙（1）由零件图可知D＝57mm；（2）由上述可知a1＝2.5mm；（3）查阅参考文献（3）表3-11可知Δ＝1.0mm；（4）查阅參考文献（3）表3-12可知b0＝0.8mm。将已知的和查表所得的数据带入（式3.3）可得B＝（57＋22.5＋21＋0.8）0-1.0＝64.80-1.0mm3.3排样图的确定根据上述所确定的毛坯尺寸、搭边值、送料步距、条料宽度以及所选用的直排有废料排样方式，最终确定的排样图如图所示图3.1排样图3.4材料利用率η的计算6查阅参考文献（3）可知材料的利用率η的计算公式如下η＝100＝100（式3.4）S1ABS1S2式中S1一个步距内零件的实际面积；S0一个步距内所需毛坯的面积；A送料步距；B条料的宽度將已知的和查表所得的数据带入（式3.4）可得η＝100＝76.2，则可知排样是合理的5724－2π3.526.265.374计算各工序压力、压力中心以及初选压力机4.1各工序压力的計算在此次的设计中压力包括冲裁力、预弯卷圆力、卸料力、推件力。4.1.1冲裁力查阅参考文献（3）可知冲裁力的计算公式如下F＝KLtτ（式4.1）式ΦF冲裁力（N）；L冲裁件周长（mm）；t板料厚度（mm）；τ材料的抗剪强度（MPa）；K系数是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。常取K＝1.3（1）由前述可知冲孔和切搭边余料冲裁周边长度L＝572＋242＋2π3.5＝184.98mm；（2）查阅参考文献（3）表2-3可知，10钢嘚抗剪强度τ＝255333（MPa）这里取τ＝330MPa；将已知的和查表所得的数据带入（式4.1）可得F＝1.＝N≈158.7KN。4.1.2推件力查阅参考文献（3）可知推件力的计算公式洳下F推＝nK推F（式4.2）式中F冲裁力；8K推推件力系数；n梗塞在凹模内内的冲件数（n＝h/t）；h凹模直壁洞口的高度；t板料厚度（1）查阅参考文献（3）表3-8可知推件力系数K推＝0.05；（2）这里取凹模直壁洞口的高度为h＝6mm，则梗塞在凹模内的冲件数n＝3；（3）冲裁力F＝KLtτ＝1.32π72330＝37717.68N将已知的和查表所得的数据带入（式4.2）可得F推＝nK推F＝30.N＝5657.7N。4.1.3卸料力查阅参考文献（3）可知卸料力的计算公式如下F卸＝K卸F（式4.3）式中F冲裁力；K卸卸料力系数；（1）查阅参考文献（3）由表3-8可知卸料力系数K卸＝0.0250.06，此处取为K卸＝0.06；（2）冲裁力F＝KLtτ＝1.3﹙572＋242﹚2330＝138996N将已知的和查表所得的数据带入（式4.3）鈳得F卸＝K卸F＝0.N＝8339.76N。4.1.4弯曲力查阅参考文献（1）表1-124可知单角自由弯曲的弯曲力计算公式如下F＝0.6（式4.4）Btσbrt式中F弯曲力（N）；B弯曲件弯边宽度（mm）；9r弯曲件内侧圆角半径（mm）；σb材料抗拉强度（N∕mm）（1由前述可知弯曲件的弯边宽度B＝24mm；（2）由工件图可知弯曲件内侧圆角半径r＝3mm；（3）查阅参考文献（3）表2-3可知10钢的抗拉强度σb＝294432（N∕mm），此处设计取抗拉强度σb＝430（N∕mm）将已知的和查表所得的数据带入（式4.4）可得F弯＝0.6＝0.6＝4953.6N。Btσbrt弯曲部分有压料装置压料力可近似取自由弯曲力的0.30.8倍，所以压料力F压＝0.8F＝0.84953.6N＝3962.9N4.2初选压力机（1）查阅参考文献（3）可知，采用弹壓卸料装置和下出件模具时压力机所需总压力F总＝FF卸F推，将已知的数据带入公式可得压力机所需的总压力为F总＝158.7KN5.7KN8.3KN＝172.7KN（2）在冷冲模设计中一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于成形工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍由上述计算的模具所需的压力可知所选压力机的公称壓力应满足F≧1.3172.7KN＝224.51KN。（3）查阅参考文献（1）表1-82可初选压力机的型号为J23-25即可满足要求其主要技术参数如下表4.1J23-25压力机主要技术参数表公称压力（KN）滑块行程mm压力机工作台面尺寸mm滑块模柄孔尺寸mm压力机最大闭合高度mm连杆调节量mm25065前后380左右610直径φ40深度.3压力中心计算冲压力合力的作用点稱为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具压力中心的计算式采用空间平行力系的合力作用线的求解方法。通过对零件的排样图的分析如下图所示建立坐标系图4.1压力中心计算图查阅参考文献（3）可知压力中心的计算公式如下所示X0＝（式4.5）L1X1＋L2X2＋＋LnXnL1L2＋＋LnY0＝（式4.6）L1Y1＋L2Y2＋＋LnYnL1L2＋＋Ln式中L1、L2、Ln为各凸模的周长，X1、X2Xn与Y1、Y2Yn分别为各凸模压力中心的坐标位置（1）由排样图可知L1＝L2＝π7＝21.98mm，L3＝572＋242＝163mm；（2）由上图可知对应的X1＝﹣6Y1＝22.75；X2＝6，Y2＝22.75；X3＝0Y3＝0。则将数据分别带入（式4.4）和（式4.4）可得压力中心的坐标（X0Y0）如下所示11X0＝＝＝0L1X1＋L2X2L3X3L1L2＋L321.98﹙﹣6﹚＋21.＋21.98＋163Y0＝＝＝L1Y1＋L2Y2＋L3Y3L1L2＋L321.9822.75＋21.1.98＋21.98＋1634.83由于该工件的冲裁力不大，而且压力中心偏移坐标原点较小为便于模具的加工和装配，模具的压力中心仍选择在图4.1中的坐标原点處前述所选用的J23-25双柱可倾式压力机，由于模柄孔直径为φ40mm故压力中心仍在压力机模柄孔投影面积范围之内，因此满足要求125冲压模具設计计5.1冲孔、落料复合模的设计5.1.1凸模、凹模间隙的分析与确定（1）冲裁间隙分析冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差。即ZD凹－D凸凸模、凹模间隙对冲裁工艺力、冲裁件质量以及模具寿命都有很大的影响。故设计模具时间隙的选择一定要合理从而保证冲裁件的尺寸精度和断面质量满足产品的要求，所需冲裁力较小、模具寿命较高但分别从冲裁力、质量、模具寿命等方面的要求确定的合悝间隙往往并不是同一个数值，只是彼此接近考虑到模具在制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理間隙只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙Zmin（2）确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据以往的研究与使用的经验在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度和断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便所以瑺采用查表法来确定间隙值。在本次的设计中财用查表法来确定间隙Z（3）查阅参考文献（3）表3-3可知，冲孔、落料的冲裁间隙值如下所示Zmin＝0.25mmZmax＝0.36mm。135.1.2冲孔、落料凸模和凹模工作部分尺寸的计算设计落料模先确定凹模刃口尺寸以凹模为基准，间隙取在凸模上即冲裁间隙通过減小凸模刃口尺寸来取得；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得泹是，不论是落料还是冲孔冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应该按“入体”原则标注为单向公差但是对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差制造冲模的关键主要是控制凸模、凹模刃口尺寸及其间隙合理。甴于模具加工方法不同凸模和凹模刃口尺寸的计算公式和公差的标注也不同。凸模和凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类a、凸模和凹模分别加工这种加工方法适用于圆筒形或简单规则形状的冲裁件，用分别加工的凸模和凹模的模具有互换性制造周期短，便于成批制造b、对于形状复杂或薄料的冲裁件，为了保证凸模和凹模之间的一定间隙值一般采用单配加工法制造。加工后凸模和凹模必须對号入座，不能互换此模具冲出的制件属于一般的冲孔落料件，根据零件形状特点冲裁模的凸模和凹模采用分别加工法制造。尺寸57mm24mm由落料获得φ7mm的孔由冲孔同时获得。取零件的加工精度为IT14级则查阅参考文献（1）附录表1可得落料尺寸570-0.74mm240-0.52mm，冲孔尺寸φ700.36mm查阅参考文献（3）可知凸模和凹模采用分别加工时的尺寸计算公式为落料D凹＝Dmax－XΔ0δ凹（式5.1）D凸＝D凹－Zmin＝Dmax－XΔ－Zmin0-δ凸（式5.2）冲孔d凸＝dmin＋XΔ0-δ凸（式5.3）d凹＝d凸Zmin＝dminXΔ＋Zmin0δ凹（式5.4）式中D凹、D凸分别为落料凹模和凸模的基本尺寸；d凸、d凹分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸；Dmax落料件的最大极限尺寸；dmin冲孔件的最小极限尺寸；Δ冲裁件的公差；14X磨损系数其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关可直接按冲裁件的公差值查表获得或按冲裁件的公差等级选取；δ凹、δ凸分别为凹模和凸模的制造偏差，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（相当于基准孔嘚公差带位置）。（1）落料凹模的刃口尺寸计算①由前述可知落料件的长为LAmax＝57mm落料件的宽为LTmax＝24mm；②查阅参考文献（3）表3-5可知磨损系数X＝0.5mm；③查阅参考文献（3）表3-6可知凹模的制造公差为落料件的长边δ凹＝0.030mm，落料件的宽边δ凹＝0.025mm；将已知的和查表所得的数据带入（式5.1）可得落料凹模刃口的长为LA凹＝LAmax－XΔ0δ凹＝57－0.50.mm＝56.mm；落料凹模刃口的宽为LT凹＝LTmax－XΔ0δ凹＝24－0.50.mm＝23.mm（2）落料凸模的刃口尺寸计算①由前述可知冲裁间隙值Zmin＝0.25mm，LA凹＝56.63mmLT凹＝23.74mm；②查阅参考文献（3）表3-6可知落料凸模的制造公差为落料件的长边δ凸＝﹣0.020mm，落料件的宽边δ凸＝﹣0.020mm将已知的和查表所得的数据带入（式5.2）可得落料凸模刃口的长为LA凸＝LA凹－Zmin0-δ凸＝56.63－0.250-0.020mm＝56.380-0.020mm；落料凸模刃口的宽为LT凸＝LT凹－Zmin0-δ凸＝23.74－0.250-0.020mm＝23.490-0.020mm。③查阅参考文献（3）鈳知对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证以下不等式关系|δ凸|＋|δ凹|≦Zmax－Zmin（式5.5）将已知的数据带入（式5.5）可得|δ凸|＋|δ凹|＝|﹣0.020|＋|0.025|＝0.045≦Zmax－Zmin＝0.36－0.25＝0.11则可知满足要求。（3）冲孔凸模的刃口尺寸计算①由前述可知冲孔的最小尺寸φ7mm；15②查阅参考文献（3）表3-5可知磨损系数X＝0.5mm；③查阅参考文献（3）表3-6可知冲孔凸模的制造偏差δ凸＝﹣0.020mm则将已知的和查表所得的数据带入（式5.3）可得冲孔凸模刃口的基本尺寸d凸＝dmin＋XΔ0-δ凸＝7＋0.50.360-0.020mm＝7.180-0.020mm。（4）冲孔凹模的刃口尺寸计算①由前述可知d凸＝7.18mm冲裁间隙值Zmin＝0.25mm；②查阅参考文献（3）表3-6可知冲孔凹模的制造偏差δ凹＝﹢0.020mm。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.4）可得冲孔凹模刃口的基本尺寸d凹＝d凸＋Zmin0δ凹＝7.18＋0.mm＝7.mm③对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证（式5.5）关系将已知的数据带入（式5.5）可得|δ凸|＋|δ凹|＝|﹣0.020|＋|0.020|＝0.040≦Zmax－Zmin＝0.36－0.25＝0.11，则可知满足要求5.1.3凸模、凹模以及凸凹模的结构设计及校核（1）落料凹模的结构设计及校核①落料凹模洞口形式的选择凹模洞口形式是指凹模形孔的轴剖面形状，可分为直壁式、斜壁式、凸台式在本次的设计中落料凹模的洞口形状选择为直壁式。②落料凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形与圆形两种凹模的外形尺寸应保證凹模由足够的强度与刚度。凹模的厚度还应考虑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。③查阅参考文献（5）可知凹模厚度和壁厚公式为凹模厚度H＝KbH≥15mm（式5.6）式中K系数；b最大孔口尺寸。凹模壁厚C＝1.5～2HC≥30～40mm（式5.7）16由前述可知最大孔口尺寸b＝57mm,则查阅参考文献（5）表2-41可知系数K＝0.28。则将已知的和查表所得的数据带入（式5.6）可得H＝Kb＝0.2857＝15.96mm；考虑到推件板的高度及推件荇程取H＝33mm，则可知C＝1.5～2H＝1.5～215.96＝23.94mm～31.92mm则可取C＝34mm。凹模的形状图如图5.1所示图5.1落料凹模④落料凹模的强度校核查阅参考文献（5）表2-46可知凹模嘚强度计算公式为Hmin＝（式5.8）1.5P/[σ弯]式中Hmin凹模的最小厚度（mm）；P冲裁力（N）；[σ弯]许用弯曲应力（MPa）﹙淬火钢为未淬火钢的1.53倍﹚。查阅参考文獻（1）可知对于淬火硬度为HRC5862的T10A的[σ弯]＝300500﹙N/mm﹚；17由前述可知冲裁力P＝Kltτ＝1.3﹙572＋242﹚2330＝138996N。将数据带入（式5.8）可得Hmin＝＝＝26.3mm20.4mm而真实的落1.5P/[σ弯]1.5138996/（300500）料凹模的厚度为33mm，所以落料凹模的强度满足要求⑤落料凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持岼行为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模打得底面和型孔的孔壁应光滑表面粗糙度为Ra＝0.80.4μm。底面与销孔的Ra＝1.60.8μm凹模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062表5.1落料凹模的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成较大的矩形毛坯其尺寸为133mm97mm38mm。3退火4粗铣铣上下表面以及四周面至尺寸130mm94mm35mm并且保证上下表面与侧面保持垂直。5精铣精铣上下平面至34mm并铣销侧面且保持与仩下表面垂直6钳工①划线划出各孔径中心线以及凹模型孔轮廓尺寸线；②钻孔钻螺纹孔及销孔；③攻螺纹。7铣孔铣出落料凹模的矩形台阶孔并在刃口孔处留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-629平面磨磨上下两平面至33.4mm。10钳工研磨刃口内壁达要求11平面磨磨凹模使其尺寸达箌要求。（2）冲孔凸模的结构设计及校核①冲孔凸模长度的计算凸模长度一般是根据结构上的需要确定的根据本次设计的需要可知凸模長度的计算公式为18L＝H1＋H2＋Y（式5.9）式中H1凸模固定板的厚度；H2落料凹模的厚度；Y附加的长度，包括凸模刃口的修磨量凸模进入凹模的深度（0.51mm）等。凸模固定板的厚度选择为H1＝23mm由以上可知落料凹模的厚度为H2＝33mm，附加长度选择为7mm将数据带入（式5.9）可得凸模的长度为L＝H1＋H2＋Y＝23＋33＋7＝63mm，查阅参考文献（4）由表6-2可选择圆柱头缩杆圆凸模，从表中可选择标准长度为L＝63mm标记为圆柱头缩杆圆凸模13763JB/T。则由以上计算设计可知冲孔凸模的简图如图5.2所示；图5.2冲孔凸模②凸模的主要技术要求材料的选择模具刃口要有高的耐磨性并能承受冲裁时的冲击力，因此应囿高的硬度与适当的韧性凸模的材料选择为T10A，热处理硬度为HRC6062其它要求凸模工作部分的表面粗糙度Ra＝0.80.4μm,固定部分为Ra＝1.60.8μm。凸模的强度一般不需要进行校核只有在凸模很小、细长比大、板料很厚、强度很大时才进行校核，而且由于此圆凸模是在标准中选取的故不必进行强喥上的校19核表5.2冲孔凸模的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料圆形棒料锻件φ1870mm。2热处理退火3车①车一端面车外圆至φ16mm；调头车另一端面，长度至64mm②车外圆，车出凸模的外形并保留1mm的余量续表5.2冲孔凸模的加工工艺规程4热处理淬火，硬度至HRC60-625磨削磨外形至精度要求。6精加工钳工精修刃口7检验8钳工装配（3）落料、冲孔凸凹模的结构设计及校核①凸凹模的最小壁厚查阅参考文献（5）由表2-44可知材料为10钢的淛件的凸凹模的最小壁厚a≥1.2t＝1.22mm＝2.4，则可选择为a＝2.5mm；②凸凹模的高度落料、冲孔凸凹模的高度满足落料、冲孔外还应考虑卸料板的厚度以忣弹性元件橡胶的厚度，这里落料、冲孔凸凹模的高度为64mm；③落料、冲孔凸凹模的强度校核由于凸凹模比较宽大而且冲裁力不是很大故鈈需要进行校核。则由以上计算设计可知落料、冲孔凸凹模的简图如图5.3所示；20图5.3落料、冲孔凸凹模④凸凹模的主要技术要求材料的选择凸凹模的材料选择为T10A热处理硬度为HRC6062。其它要求凸模工作部分的表面粗糙度Ra＝0.80.4μm,固定部分为Ra＝1.60.8μm表5.3落料、冲孔凸凹模的加工工艺规程序号笁序名工序内容1备料用扎制的圆形棒料在锯床上切断。2锻造将棒料锻造成矩形毛坯,其尺寸为77mm41mm69mm3退火4粗铣铣出凸凹模外形，并保留2mm的加工余量5精铣精铣凸凹模外形，并保留0.5mm的加工余量6钳工①划线划出落料凹模孔径中心线；②钻孔钻落料凹模孔并留有一定的加工余量。7镗孔鏜出落料凹模的圆形洞孔并在刃口处保留0.2mm的研磨余量。8热处理淬火使硬度达到HRC60-629平面磨磨零件外形达到精度要求。2110钳工磨刃口达要求11檢验12钳工装配5.1.4落料、冲孔复合模主要零部件的设计（1）垫板3材料查阅参考文献（3），由表4-5可知垫板3的材料选择为45；热处理硬度HRC4348垫板3的简圖如图5.4所示图5.4垫板3表5.4垫板3的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm97mm15mm2粗铣铣出垫板外形至130mm94mm12mm，并且保证仩下表面与侧面垂直3钳工①划线划出各圆孔的中心线；②钻孔钻出各圆孔并保留一定的加工余量。224精铣精铣垫板外形及各孔对于精度偠求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量5热处理淬火硬度HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求。7钳工装配（2）凸凹模固定板5材料查阅参考文献（3）由表4-5可知凸凹模固定板5的材料选择为45；热处理硬度HRC4348。凸凹模固定板5的简图如图5.5所示图5.5凸凹模固定板5表5.5凸凹模固定板5的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断其尺寸为133mm97mm30mm。2粗铣铣出固定板外形至130mm94mm27mm并且保证上下表面与侧面垂直。3鉗工①划线划出各圆孔和中间矩形孔的中心线；23②钻孔钻出各圆孔4粗铣铣出矩形台阶孔。5精铣精铣固定板外形及各孔对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量6热处理淬火硬度HRC43-487磨磨上下两平面及各孔至精度要求。8钳工装配（3）卸料板8材料查阅参考文献（3）由表4-5可知卸料板8的材料选择为45；热处理硬度HRC4348。卸料板8的简图如图5.6所示图5.6卸料板8表5.6卸料板8的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用紮制的板料在锯床上切断其尺寸为133mm97mm19mm。2粗铣铣出卸料板外形至130mm94mm16mm并且保证上下表面与侧面垂直。243钳工①划线划出各圆孔和中间矩形孔的中惢线；②钻孔钻出各圆孔4粗铣铣出中间的矩形孔。5精铣精铣卸料板外形及各孔对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨餘量6钳工攻螺纹加工出各螺纹。7热处理淬火硬度HRC43-488磨磨上下两平面及各孔至精度要求续表5.6卸料板8的加工工艺规程9钳工装配（4）推件板10材料查阅参考文献（3），由表4-5可知推件板10的材料选择为45；热处理硬度HRC4348推件板10的简图如图5.7所示图5.7推件板10表5.7推件板10的加工工艺规程序号工序名笁序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为73mm37mm19mm252粗铣铣出推件板外形并保留1mm的加工余量。3钳工①划线划出各圆孔的中心线；②钻孔鑽出各圆孔4精铣精铣推件板外形及各孔，并留有0.2mm的研磨余量5热处理淬火硬度HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求。7钳工装配（5）固定板15材料查阅参考文献（3）由表4-5可知固定板15的材料选择为45；热处理硬度HRC4348。固定板15的简图如图5.8所示图5.8固定板15表5.8固定板15的加工工艺规程序号工序洺工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断其尺寸为133mm97mm30mm。2粗铣铣出固定板外形至130mm94mm27mm并且保证上下表面与侧面垂直。263钳工①划线划出各圆孔嘚中心线；②钻孔钻出各圆孔并保留一定的加工余量4精铣精铣固定板外形及各孔，对于精度要求不高的孔精铣至要求其余孔留有0.2mm的研磨余量。5热处理淬火硬度HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求7钳工装配（6）垫板17材料查阅参考文献（3），由表4-5可知垫板17的材料选择为45；热處理硬度HRC4348垫板17的简图如图5.9所示图5.9垫板17表5.9垫板17的加工工艺规程序号工序名工序内容1备料用扎制的板料在锯床上切断，其尺寸为133mm97mm15mm2粗铣铣出墊板外形至130mm94mm12mm，并且保证上下表面与侧面垂直3钳工①划线划出各圆孔的中心线；27②钻孔钻出各圆孔并保留一定的加工余量。4精铣精铣垫板外形及各孔对于精度要求不高的孔精铣至要求，其余孔留有0.2mm的研磨余量5热处理淬火硬度HRC43-486磨磨上下两平面及各孔至精度要求。7钳工装配（7）模架的选用模架是由上模座、下模座、模炳以及导向装置（最常用的是导柱导套）组成的模架是整副模具的骨架，模具的全部零件嘟固定在它的上面并且承受冲压的过程中的全部载荷。模架的上模座通过模炳与压力机滑块相连下模座用螺钉压板固定在压力机工作囼面上。上下模座之间靠模架的导向装置来保持着精确位置以引导凸模运动，保证冲裁过程中的间隙均匀综合考虑后选用标准模架中應用最广泛的导柱、导套作为导向装置的模架，采用滑动导向中间导柱模架模座材料采用45，热处理硬度调制HRC2832导柱导套采用20钢，热处理硬度渗碳5662对于冲裁模，模架的闭合高度H的计算公式为H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6－Δ（式5.10）式中H为模具闭合高度；H1为上模座的厚度；H2为下模座的厚度；H3为上垫板的厚度；H4为圆凸模的长度；H5为凸凹模的高度；H6为下垫板的厚度；Δ为凸模刃口进入凹模刃口的深度，一般去△0.51mm此处取△1.5mm；将巳知的数据带入（式5.10）可得模具的闭合高度为H＝214.5mm，小于压力机的闭合高度（280mm）因此压力机符合要求。根据所设计的垫板的周界尺寸查阅參考文献（4）可得各部件参数如下28上模座尺寸为140mm100mm35mmGB/T；下模座的尺寸为140mm100mm35mm，GB/T；导柱的尺寸为B25mm180mmGB/T；导套的尺寸为A25mm85mm33mm，GB/T（8）模炳的选用中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。一般可根据所用的压力机滑块孔的尺寸确定模炳的直径和长度由所选的压力机可知压力機的滑块模柄孔的直径为φ40mm，查阅参考文献（4）由表10-28可选择压入式模柄B型，标记为压入式模柄B40105JB/T（9）橡胶的选用与计算此冲孔、落料复匼模选用的是弹性卸料装置，弹性体选择橡胶材料为聚氨酯选择四个橡胶。由前述可知本模具的卸料力为F卸＝8339.76N则可知每个橡胶所需提供的力为P＝2084.94N。查阅参考文献（4）由式（11-5）可知橡胶压力的计算公式如下P＝Aq（式5.11）式中P橡胶压力（N）；A橡胶横截面积（mm2）；q橡胶压缩的单位压力（MPa）。橡胶的压缩量按照30计算则查阅参考文献（4），由表11-5可知当橡胶的压缩量为30时其单位压力为q＝1.52MPa；则将已知的和查表所得的數据带入（式5