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1、 编码2017-JXSJ专业代码080202-164本科毕业设计一种I型软管夹装配工艺及模具设计学 院商丘工学院专 业机械设计制造及其自动化学 号4113010503学生姓名霍俊豪指导教师管红艳提交日期2017年 5 月 18 日I诚 信 承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日摘要本
2、课题的主要研究内容是对I型软管夹冲压模具的设计，设计包括冲裁件工艺分析、冲压工艺方案的设计以及排样方案的确定和冲压力的计算，同时可以熟悉冲压模的基本结构。这个课题的设计形状相对还是比较简单的，同时也需要从材料、精度、尺寸等方面考虑设计出不同的方案，然后找出一套最适合的方案。我在综合自己今后的工作和发展方向的因素考虑后，在这次毕业设计中我选择了预断、冲孔、折弯这一典型级进模结构进行设计，运用了CAD / CAE / CAM等一系列软件来完成工作，以此来巩固自己的专业知识。根据模具设计的基本步骤，分别进行了分析工艺、计算工艺、设计与计算主要零部件和选择冲压设备，最后对装配图和零件图进行了讨论。关键
3、词：级进模；材料；精度；I型软管夹；工艺方案ABSTRACTThe main content of this project is the design of the stamping die for I-type hose clamps, design including process analysis for blanking, stamping process design and layout scheme and the calculation of blanking force, can also become familiar with the basic structure
4、of stamping die. The subject design shape is quite simple, also from the material, accuracy, size and other considerations to design different scenarios and identify the most appropriate solution.I have integrated in their future work and development direction of consideration, I chose to prejudge a
5、t this graduation, punching, bending the typical progressive die structure design, using a range of software such as CAD/CAE/cam to work, in order to consolidate their knowledge.According to the design of the basic steps, analyzes technology, computing technology, design and calculation of main comp
6、onents and selection of stamping equipment, and finally to discuss the Assembly and part drawingsKeywords: progressive die; material; precision; Type I hose clamp; process Plan目 录1 引 言11.1冲压的基本概念11.2模具工业在当今市场的发展状况和前景11.3冲压工艺的基本种类12 冲压件工艺分析32.1冲压件材料分析32.2冲压件结构工艺性分析32.3模具结构形式和选材42.3.1模具结构形式42.3.2模具原材料
7、选择53 确定冲压工艺方案73.1设计排样图与材料利用率的计算73.11排样分析73.12搭边数值的选取73.2确定排样图93.3材料的规格的选择：93.4材料利用率的计算94 工艺计算104.1冲压工艺力的计算104.1.1冲裁力104.1.2成型部分的成型力计算104.2压力中心的计算：115 凸、凹模间隙的确定及工作部分尺寸的计算125.1冲裁间隙值的确定125.2计算冲裁模刃口的尺寸125.3凸模的设计135.3.1凸模长度计算135.3.2承压应力校验145.3.3抗纵向成型应力的校核145.4成型凸模设计155.4.1确定成型凸、凹模圆角半径及工作部分深度155.4.2落料口大小的
8、确定165.5凹模的设计165.5.1凹模孔口的形式及其主要参数165.5.2确定整体式凹模外形尺寸165.5.3凹模强度校核175.6 卸料装置的设计175.6.1卸料板的设计175.6.2卸料弹簧的设计185.6.3卸料弹簧的有关尺寸计算186 冲压设备的选择196.1冲压设备类型的选196.2确定设备的规格196.3 其它196.4 装配图19结论22致 谢23参考文献2424商丘工学院本科毕业设计1 引 言1.1冲压的基本概念冲压加工是利用专用的冲压设备和已经设计好的模具，对毛坯进行加工的一种方法。冲模是冲压生产的必要条件，与冲压件是相对应的关系，冲压加工有三个元素：金属板、冲模和压力
9、机。冲压出来的零件尺寸大小是由模具来保证的，所以生产的零件尺寸精度比较高、兼容性好、成本低、生产效率高，是其它处理方法不能相比的。1.2模具工业在当今市场的发展状况和前景冲压是21世纪的新型技术将持续快速发展，发展方向也将更加明显，该技术将更加智能化。这将更具有通用性和灵活性，以满足几种类型的生产系统的组合。为了应对市场多样化，个性化需求的发展趋势，以增强对市场变化做出快速反应。由于模具制造的部件的高度复杂性，高度一致性，高生产率和低消耗和能量消耗不是其它制造方法可以相比的。今天，我们的人在电脑，手机，手表，汽车，电子设备上的质量要求越来越高。但是，我国的生产水平还比较低，不能满足产品的质量要
10、求，也就是说模具制造水平还比较低。然而，随着计算机软件技术的发展，CAD / CAE / CAM技术也慢慢成熟，这是目前模具制造业是一个非常重要的变化。可以想象，在不久的将来，在机械制造业的发展中，也将进一步推动模具制造技术朝着科学化，数字化，控制化发展的方向发展。从单一成型到复杂零件的整个制造过程的开发。1.3冲压工艺的基本种类根据材料的变形性能，冲压工艺可分为分离工艺和成型工艺两大类。分离工序也叫冲裁，是指材料受力后，应力超过材料的极限强度，使材料发生剪裂而分离，如落料、冲孔、切边、切断、切口等。成形工艺是指在非压碎条件下，材料受力后，应力超过材料的屈服点，然后获得塑性变形，从而获得所需形
11、状和尺寸的冲压件的步骤；如拉深、翻边、弯曲、胀形、缩口、卷圆、起伏、整形等。通常，冲压材料的厚度是精确和均匀的。材料表面平滑和没有缺陷等。具有良好的塑性，和较高的伸长率和收缩率，这样当材料变形时才能保持较大的变形程度，有利于变形的稳定性和均匀性，提高模具寿命。模具的制造也与冲压部件的成形，精度，成本和寿命有关。模具越精确，结构越满足要求，模具的寿命越长，制造零件的成本越低。因此，模具的设计和制造必须准确，以保持零件加工的高效率。降低制造成本。现在有一些模具零件的设计，如模具底座，模具，导套，导柱等越来越标准化和简单，可以设计一个简单的模具，复合模具，多工位级进模具，快速模具更改设备，减少冲压生
12、产的准备时间和工作量。不同的冲压设备型号其刚度、精度、使用方法也不同，应根据冲压工艺要求，正确选择合适的冲压机。目前，随着科技的发展，我们可以利用计算机程序控制，组成自动冲压生产线，可以提高生产效率。然而，由于生产的特殊性，往往会出现一些安全事故。所以应该在保证安全性的前提下提高生产效率。2 冲压件工艺分析2.1冲压件材料分析冲压工艺的加工是对待加工工件特性的延展。主要体现在工件的结构变化、尺寸、形状以及冲裁的整个过程的控制。冲裁的加工对整个设备的加工质量、材料使用率以及对模具使用的影响等。在一般的冲裁过程中，主要需要考虑的是工件成型的尺寸以及精度方面的影响。选择合理优秀的冲压工艺，能够节省材
13、料、节省时间、获得稳定的高质量的产品等。采用Q235高速钢，是一种不锈钢，加工性能良好但强度较低，屈服强度为195Mpa。性能如表2.1所示:表2.1 Q235的性能材料名称牌号材料状态抗剪（N/mm2）抗拉强度（N/mm2）屈服点s（N/mm2）普通碳素结构钢Q235已退火304370375500235所选择的钢材质优缺点较为显著，一般都能够应用到开关、包装、管夹等设备处。2.2冲压件结构工艺性分析对于冲压的结构设计来说，在结构方面需要尽可能的简单，并且避免较复杂的曲线，以防止对工件精度等方面有影响。同时在结构设计中，应当尽可能的少或者没有废料，提高原材料的利用率，尽最大可能减少浪费。本次设
14、计的工件采用的是两个圆孔并且中间有一段圆弧，结构如图2.1，这种结构非常适合模具的加工以及冲压工艺。根据图示的结构，在工件的边缘以及转弯的地方，需要尽可能的避免过大的角度，最好能够采用圆形进行变化，能够提高模具使用时间，改善加工性能，本次研究的工件如图2.1所示。根据工件图进行分析可以看到，工件的最大宽度是15mm，最高高度是15mm，总体长度是60mm，通过对工件要求达到的特点进行分析，首先需要进行冲压控制然后采用冲孔工序，完成两个直径为6mm孔的加工，最后切断并完成加工。在模具的设计中，在两个孔之间，相对位置不能过短，不然会影响到工件的变形同时导致精度不够。在加工的时候，模具或者边缘的材料
15、会被拉进模具内，从而进一步影响了模具的是用寿命。在精度方面，一般形状和尺寸方面的精度应当低于IT10，表面的粗糙度需要达到3.2m以上。对于一些要求不高的地方，可以达到6.3m。图2.1工件图2.3模具结构形式和选材2.3.1模具结构形式本次毕业设计所考虑的工艺主要有成型、冲孔、切断等。在加工的时候，根据零部件的结构特点以及综合成本方面的考虑，采用了级进模，它的特点如表2.2所示。表2.2 各类模具结构及特点比较比较项目单工序模复合模级进模模具种类无导向有导向零件公差等级低一般等级达到IT10-IT18级等级达到IT10-IT13级零件特点尺寸和厚度不受限制零件尺寸属于中小型、材料较厚尺寸与形
16、状受到模具的强度限制，加工的零件尺寸可以较大，厚度可以达到3mm可以加工形状复杂的零件，零件的厚度在0.2-6mm零件平面度低一般压料冲件的同时可以把工件毛皮整平而且具有良好的剪切断面加工中小型的零件表面平行度不高，高质量的工件需要校准平行度生产效率低较低工件需要手动或机械排除、生产效率比级进模低工序之间可以自动送料，可以机械化排除工件，生产效率高安全性需要采取安全措施需要安全措施比较安全模具制造工作量和成本低比无导向的高一点点冲裁较复杂的零件时比级进模低冲裁简单的零件比复合模低2.3.2模具原材料选择在模具原材料的选择中，需要综合考虑的是成本问题，以及模具本身的组成等，通过最低的经济成本，完
17、成所需要精度要求和质量要求的工件。在冲压生产中，还需要确保整个工件的质量、效率等等，寻求一个最优化的生产方案和材料选择。在模具的结构设计中，需要考虑的关键问题就是如何减少生产的成本。生产的成本包括了材料的费用、模具的费用以及加工的成本等，一般由于模具的特殊性和唯一性，不具有通用性和互换性，所以成本普遍较高。这就需要从其他方面采取措施来降低成本。所以模具的制造价格也是组成整个工件生产中的一个重要部分。对于一些生产量较小以及结构较为简单的模具，为了降低成本，所以一般常见的方法就是通过简化模具的机构以及降低模具的使用寿命和组成材质等方面降低成本。而对于一些大批量的生产，则可以通过使用质量较好的模具，
18、比如合金钢材质等提高模具的使用寿命，虽然一次成本较高，但是由于是大批量的应用，所以成本均摊较低。在模具的选择中，对于其中的部件比如凸模、凹模等都需要根据设计要求进行选择，一般需要考虑如下要求：1、 根据批量的大小选择零部件，对于大批量来说，则需要考虑模具的质量以及使用寿命和工作中所承受的力，能够达到批量或者要求的强度和耐磨性能，常用的材料有Cr12MoV以及YG15等。2、 根据被冲压的原材料以及加工的工艺顺序等选择相关的模具材质，需要考虑硬度、韧性等的差别。3、 需要考虑所需工件是在何种温度下进行冲压工作的。4、 模具的设计以及选择还需要综合考虑目前我国模具的实际情况以及生产状态等。在本次毕
19、业设计中，所研究的工件加工工艺主要是成型然后冲孔、切费边等，并且要求大规模生产，所以模具应该选择较好的材质，确保形状的稳定性，在本次设计中材质选择的就是Cr12MoV，模具经过热处理后硬度能够达到60HRC。3 确定冲压工艺方案3.1设计排样图与材料利用率的计算3.11排样分析排样是工件加工中工序的一种体现，对于板材或者工件的上下料的布置等都影响着整个统一的效率以及生产率。布局的合理性直接影响着模具的设计以及产品的质量等，对生产操作的顺序是否方便得当有着决定性的影响。所以它是一个非常重要的工作。冲压件的生产成本在整个生产工艺中占比较大，达到了六成以上所以通过合理的安排排样能够有效的减少材料的使
20、用量，降低成本。在生产中，成本最直接的体现就是原材料的利用率。所以都需要综合考虑如何提高原料的利用率，减少废边废料的产量。在生产的过程中，产生废料的情况主要分为两种。1、 由于工件的形状构成，以及形状和加工的需要，有时候必须会留有一定的废料，这部分废料称之为结构废料，这是由工件材料等决定的，是必须存在和不可避免的。2、 两个工件之间，在加工工艺以及相互之间的带边和变位的需求的时候，需要对定位孔和边缘进行修复，所以不可避免的都会带来一定的废料。这和冲压的工序结构和整体布局是有关系的。所以在加工效率的提高以及成本的降低方面，对于同一种工件来说，可以从结构、工艺以及排样等多方面综合考虑。根据加工工件
21、的结构以及实际的生产情况，排样的方法主要有以下几种：1、 有废料的排样。这种方法就是根据工件的形状进行切割，在工件之间以及侧边由于工艺的原因都会存在边料，通过裁边变成了废料。2、 少废料排样。沿着工件的部分轮廓线进行冲压以及切割之后，在工件之间或者工件和侧面会存在一小部分的搭边现象。这种搭边的现象能够存在少许的废料。3、 无废料排样。在工件之间和边线之间，通过曲线的切割或者直线的裁边，所产生的废料的利用率非常低，同时能够生产较高质量的产品，对模具来说使用的寿命也比较高。所以这是目前常用的一种方式。对于结构形状都比较简单的工件来说，比较容易选择布局。但是对于结构复杂的零部件来说，确实比较不容易的
22、，一般在设计的时候，都是利用样板把几个比较重点考虑的方案尽心模拟一下，然后根据实际的情况选择较为合理的方案。3.12搭边数值的选取在排样的时候，两个相邻的工件之间以及工件和原料的边缘所预留出来的量叫做搭边。它能够利用这些搭边的作用对定位所产生的微小变化进行补偿，确保能够生产出合格的产品。同时通过搭边的作用，能够确保料条具有一定的刚度，有利于持续送料。对于搭边数值的计算和选择，需要考虑一下几点原因。1、 工件自身的尺寸以及结构形状。2、 工件原材料的厚度以及材料的硬度。3、 所选择的排样的形式，具体根据直、斜或者对排进行决定。4、 送料的方式，对于条状的工件来说，是否有侧压板。5、 挡料的形式，
23、一般包括挡料、导料等。根据参考文献16中表2.9选取搭边值a=1.5mm，a1=1.8mm。在本次设计的时候，采用的是级进模冲压的方式，在设计的时候首先考虑材料的利用率，然后还需要综合考虑如下几点：1、 参考工件的公差等级要求，对于要求等级较高的零部件，在排样的时候要尽可能的缩短工序，减少误差的积累，尽可能的向零误差靠近。2、 对于孔的冲压，如果离边缘较近的话，可以考虑分几步进行完成孔的冲压，确保模具中孔的设计强度。3、 在孔距的设计中，如果对于公差的要求非常严格的话，可以通过一步冲压或者连续的工序加工出来。4、 当凹模的壁厚由于工件的原因较小的话，需要通过特殊的设计提高壁厚的强度，确保能够持
24、续稳定的工作，而所采取的方法一般都是增加一个空的工序。5、 对于复杂的孔或者洞需要尽可能的避免，以免增加模具的复杂性，提高了成本。对于整体结构较为复杂的零部件，可以通过多分几个工序的设计降低模具的复杂程度，都可以降低成本。6、 对于一些小工件，如果结构需求较大的时候，需要尽可能的采用级进模的方法，能够确保工件的长度以及精度。7、 对于工件结构尺寸较大的时候，为了减少模具的尺寸，一般采用复合的加工冲压方法，能够节省模具的尺寸。8、 对于精度、公差等要求都较高的工序，为了减少误差，可以通过一些限位或者特殊的工艺进行定位。9、 在常见的级进模排样中，对于工序的顺序比如翘脚、翻边等，需要通过合理工序的
25、安排，达到对工件的要求精度等。10、 对于一些塑性延展性不好的材料进行冲压的时候，需要通过连续成型的方式进行作业。3.2确定排样图通过对工件的结构设计以及图3.1所设计的工艺设计过程。采用单排样方式，原材料的宽度采用64mm，同时为了确保冲头的强度，减少设计的难度，设计值的尺寸是18mm。为了确保孔距之间的精度，在导向孔的地方就会被切断，并通过成型的校准。这样的排样设计，提高了整个板材原料的利用率，同时在同一个位置有不同的截面，能够消除冲压中所产生的力，整体的设计是合理的。3.1排样图3.3材料的规格的选择：在冲压材料的选择上，一般都是比较常见的金属或者韧性较好的非金属材料，比如一些带钢、板材
26、和高分子材料等。其中板料是应用最为广泛的材料，在成批量次的生产中应用较多。板料的规格根据国家标准进行规定的，在使用的时候可能会产生更多地废料。对于批量生产的钢带，一般带宽都较小，不大于300mm。根据各种材质的不同宽度不相同，长度也根据厚度能够达到几十米甚至几百米等。在冲压的时候使用条料的较多，这是一种从板材上切割下来的，利用率更高。块料一般应用到单个产品的加工，应用较多的就是有色金属的冲压，在应用的过程中，根据材料、尺寸以及要求选择排样和料的种类。3.4材料利用率的计算首先计算在一个工序内的材料的利用率，计算公式如下：=nABh100% （31）公式中A表示工件冲压的面积，包括小孔的尺寸，单
27、位是mm2，n表示在一个进距所完成冲压件的数量，B表示所选择的板料的宽度。h表示进距，单位是毫米，代入各个参数计算可得： =nABh100%=900（1864）100%=78.2%。4 工艺计算4.1冲压工艺力的计算4.1.1冲裁力冲裁力是为了让工件进行分离，在模具的两个模之间产生分离的作用力，它需要克服板材之间的力。它的大小和工件的尺寸、材料的成分、厚度以及相关的力学性能有关系。对于模具设计，需要合理的设计选择模具和相关的设备。而冲裁力是体现设备性能的最直接参数。所选择的冲压力必须大于理论计算的冲裁力，才能够满足冲压的需要。在计算冲裁力的时候，需要紧密的联系理论力学，因为它和材料的厚度、材质
28、以及冲压的轮廓等都有关系，还和被加工件要求的精度等有关系。在计算的时候，首先计算出理论的冲裁力，计算公式如下：F=KLt （41）上述公式中的L表示被冲裁工件的边缘长度，单位是毫米。t表示所选择原板材的厚度，表示所选择材料的抗剪切强度，单位是MPa，K表示一个冲裁系数，它的选择需要考虑到间隙之间的变化，模具的磨损性能以及材料的尺寸变化等，本次设计根据所选择的材料以及加工要求取值为1.3。在根据冲裁力选择设备的时候，为了提高加工的安全性能以及对可能出现的加工工序的变化。所以应当取值计算如下;F=1.3LtLtb （42）公式中的F就表示计算的最大力，对于所选择的材料Q235，它的屈服强度为195
29、MPa，抗剪切强度为156MPa，对于加工直径为6mm的圆孔，计算剪裁力如下： F1=1.3Lt=1.321mm0.6mm156Nmm2=764.15N 切边的冲裁力的计算：F2=1.3Lt=1.352.55mm156Nmm2=10657.14N总冲裁力F总的计算：F总=F1+2F2=764.15+210657.14=22078.43N4.1.2成型部分的成型力计算自由成型阶段所需要的力计算公式如下：F自=CKBt2r+tb （43）公式中的C表示一个成型的系数，它的值和工件的形状等有关系，比如对于V型工件，取值为0.6，对于U型工件取值为0.7，本次设计取值为0.6。K表示工作的安全系数，取
30、值为1.3，t表示原材料的厚度，r表示工件的成型的半径，b则表示所选择工件的极限强度，代入各个参数值计算可得：F自=0.61.320mm1.5mm21mm+1.5mm440Nmm2=6177.6N计算压料力，对于压料力的计算，没有严格系统的公式，一般都是根据自由成型的力的30到80进行选取，如下：Q=0.30.8F自 （44）公式中代入0.8计算可得：0.8F自=0.86177.6N=4942.08N选择压力机所需要的冲压力计算如下：F压力机F自+Q+F总=4942.08+6177.6+22078.43=33198.11N4.2压力中心的计算：模具在工作的时候，有的是一个工作点受力，有的是几个
31、工作点共同受力，这样在冲压的过程中，所有受力点共同作用的中心就是模具的压力中心。在正常的工作情况下，需要确保压力中心和模具的中心线在在一个配合中心，模具才能够正常的工作。不然的话就会冲压的过程中对模具产生弯矩，这就会导致模具受力不均匀而导致变形，边缘的尺寸以及力等都会发生改变，凸模和凹模之间就会磨损不均匀，降低了精度等，对压力机以及模具的使用都缩短了时间，增加了成本。因为工件是中心对称的形状，所以不需要计算其压力中心。5 凸、凹模间隙的确定及工作部分尺寸的计算5.1冲裁间隙值的确定对于凸凹模之间的间隙来说，它对零部件的质量、精度以及模具的使用寿命都有着很大的影响，同时对工作中的冲裁力、切削力等
32、都会起到直接决定性的影响。凸凹模之间的间隙根据工件的精度以及质量要求，查表5.1，选择的最大间隙为0.06mm，最小间隙为0.03mm。表5.1 不同材料的间隙值表（mm）材料厚度08、10、09Mn、Q235杜拉铝、含碳0.3%0.4%的中等硬钢硬钢含碳0.5%0.6%0.70.0640.0920.0420.0560.0490.0630.80.0720.1040.0480.0640.0560.0720.90.0900.1260.0540.0720.0630.0811.00.1000.1400.0600.0800.0700.0901.20.1260.1800.0840.1080.0960.12
33、01.50.1320.2400.1050.1350.1200.1501.750.2200.3200.1260.1620.1140.1802.00.2460.3600.1400.1800.1600.2005.2计算冲裁模刃口的尺寸对于6mm的圆形孔来说，在冲压的时候，通过两个模的配合，在加工的时候应该以凸模作为基准，假定工件的尺寸为A 0+，则Ap=A+x-p0 （51）公式中Ap表示凸模的刃口尺寸，对于p则表示制造的公差。其数值的选择根据表5.2可以得到。表5.2规则形状(圆形、方形件)冲裁时凸模、凹模的制造公差(mm)公称尺寸凸模凹模公称尺寸凸模凹模180.0200.0201802600.0
34、30004518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040在制造中，凹模的尺寸根据凸模进行配合加工，确保相互之间的间隙值范围在0.06mm0.12mm。在工作中来确保间隙一直都是在合理的范围之内，所以需要满足以下关系：p+pZmax-Zmin （52）或取：d=0.6Zmax-Zminp=0.4Zmax-Zmin落料：Dd=Dmax-x0+d （53）DP=D凹-Zmin-0=Dmax-x-Zmin-0上述公式中的Dd就表示凹模的基本
35、尺寸，是配合的关键尺寸。Dmax表示基于间隙等所产生的落料件的最大尺寸。Zmin表示两个模之间所产生的最小间隙，p和d表示凸凹模的上下偏差。X则表示两个模之间的磨损系数，其中的DP表示凸模的基本尺寸，表示加工件的公差。代入计算可得：d=0.6Zmax-Zmin=0.60.04=0.024mmp=0.4Zmax-Zmin=0.40.04=0.016md=4d=0.096mm,P=4P=0.064mm 故： Dd=Dmax-x0+d=400+0.024（mm）DP=D凹-Zmin-0=Dmax-x-Zmin-0=19-0.0080（mm）5.3凸模的设计对于凸模来说，它的设计一般不需要全部进行计算
36、，根据结构设备的特点，所取凸模的高度都一样，所以只需要计算最小的凸模即可，而且如果最小的都能够达到工作要求，那么所有的都能够满足使用要求了。凸模的材质选择Cr12MoV，刀口处经热处理后硬度能够达到58HRC，即使尾部的硬度也能够达到40HRC。凸模一般是通过台阶的形式进行固定，利用凸模将它压入固定板材内，通过基孔制配合方式配合后形成装配的条件以及精度。5.3.1凸模长度计算凸模尺寸的设计和模具是具有直接关系的，是实际的设计计算中根据模具的尺寸进行计算，并且要适当的预留好磨损的量以及配合的量。同时对于凸模的安装尺寸和卸料板之间需要明确距离，避免工作之间的压力干扰，凸模的长度计算公式如（54）所
37、示：L=H1+H2+H3+a （54）上述公式中H1表示凸模固定装置的厚度，H2表示卸料板的尺寸，H3则表示原板材料的尺寸，对于a则表示附加的长度，这个长度主要是考虑在模具工作闭合的时候所需要预留的一个安全控件，根据模具设计的基本参数，H1=20mm， H2=10mm， H3=20mm， a=1mm，凸模进入凹模应取1mm，所以凸模总长度为：L=52mm。对于凸模来说一般所设计的强度都是明显比要求的强度大，因为需要考虑多种工艺，平时只有针对一些特殊的，比如板材较厚的时候才会进行校核，已确认是否满足使用需求。5.3.2承压应力校验对凸模工作中所承受的应力进行校核，低于最小的截面来说所承受的压力必
38、须小于许用应力，计算公式如（55）所示：=FAmin （55）上述公式中，表示凸模截面所承受的压力，F则表说所承受的总压力，A表示凸模中最小的截面积。代入计算可得：=51250126=406.7MPamin5.3.3抗纵向成型应力的校核对成型应力的校核，分为无导向专职和有导向装置两种，计算公式分别为无导向装置Lmax425IF有导向装置Lmax1200IF上述公式中的Lmax表示凸模在工作中所能能够运行的自由度，F则表示凸模所承受的冲裁力，I表示凸模的截面惯性矩。通过俯视可以看到凸模的基本机构成型了工字的形状，所以可以按照此计算截面惯性矩。max=FS*Ib0 （56）可以导出I=FS*max
39、b0式中S*中性轴静矩，S*=b8h2-h02+b02h024max最大剪应力I=FS*maxb0=51250N1.6103MPa26.78232-202+1.522024=161.77.2mm4 故Lmax=21mm1200IF=1200161.772mm451250N=657.3mm计算满足要求。5.4成型凸模设计根据成型的特点以及形状结构尺寸等，可以得到成型凸模的基本尺寸的结构，成型在最高处到最低处的时候成型的边长为2.3mm。在本次设计中采用的是U型模，也就是呈现的对称式结构，通过弹性侧板定做的方式进行定位，能够防止原材料的移动。同时对于U型的结构形状，可以分为向下和向上两种成型的方向
40、。在实际的设计中，需要综合考虑如下问题：1、 在凸模板上必须要安装成型模，对于冲孔机的凸模，需要跟随进行的时候进行定位，通过工序进行成膜。2、 对于向上成型的方式，需要作为一种成型的冲孔的设备，对于模具来说，如果是固定的则会出现压力不足够的情况，对成型的效果会有影响，最大的可能就是确保输送能够平稳进行。在本次设计中，根据模具的特点以及加工的特点，选择了向上性的结构，对于凸模的圆角和凹模的圆角半径是一样的。5.4.1确定成型凸、凹模圆角半径及工作部分深度对于凸凹模的圆角半径的问题，需要考虑成型件所能形成的最小的半径以及对于原材料来说，所能形成的最小半径，对于圆角半径都不小于3mm，但是在模具的凸
41、模和凹模中，圆角的尺寸最好是一致的。圆角的半径一般也和加工尺寸的长度有关，在本次设计中凹模的深度值为14mm，所以选择的圆角半径为4mm。5.4.2落料口大小的确定落料口的尺寸一般都必须大于长型的长度，以方便能够顺利下落。所以根据成品的尺寸，本次设计选择的长度为15mm。5.5凹模的设计5.5.1凹模孔口的形式及其主要参数在本次设计中，由于所要求冲压的工件精度不高，所以采用了直筒型凹模，这种结构加工简单、精度高，强度大。对于冲下来的废料，需要从凹模出下料，所以需要做一个漏料孔，它的尺寸比凹模的孔需要大0.5mm以上，但是也不能超过2mm。5.5.2确定整体式凹模外形尺寸凹模的基本尺寸，需要综合
42、考虑到工作状况以及工作中所承受的力矩，当凹模的尺寸无法满足生产需要的时候，会对模具产生较大的变形，导致加工精度变差甚至出现模具的损坏。所以在设计的时候，凹模的高度以及壁厚的计算公式如下：凹模高度：H=Kb=15mm （57）凹模壁度：C=1.52H30mm （58）上述公式中的b表示凹模所能开到的最大的宽度。对于k来说它的取值如表5.3所示。表5.3系数K值b/mm料厚t/mm0.5123500.30.350.420.5501000.20.220.280.351002000.150.180.20.242000.10.120.150.18根据参数可以查询得到，最大的刃口的尺寸为36mm，则通过查
43、表k值取0.39，则代入计算凹模的高度如下：H=0.3936=14.04mm可取H=25mm则：凹模壁厚：C=1.5220mm=3040mm对于刃口的长度较大，并且加工的原材料硬度较大的时候，为了确保安全以及生产稳定性，一般会增加一个修改系数，本次设计系数取值为1.25，代入可得：H=1.2520=25mm在固定配合上，凹模是利用螺栓进行连接的，所以要求螺栓具有足够的强度满足使用要求。5.5.3凹模强度校核凹模的强度主要是指在切削力的作用下，凹模能够抵挡形变以及出现断裂的程度以及能够承受的最大力，计算公式如下：Hmin=1.5PW （59）式中：Hmin凹模最小厚度，mm；P冲裁力，mm；W许
44、用成型应力。对于Cr12MoV，W=300500 MPaHmin=19.1mm25mm所以取凹模厚度25mm来满足要求。5.6 卸料装置的设计5.6.1卸料板的设计设计时应注意以下几方面：（1）卸料力一般取5%20%,现取冲裁力的10%。F总=F1+2F2=764.15+210657.14=22078.43N （62）（2）卸料板应有足够的刚度、其厚度可按下式计算，即H=(0.81)Hd 式中 H卸料板厚度，mm； Hd凹模板厚度，mm。可取 H=0.8=0.825=20mm材料选取为Cr12MoV。5.6.2卸料弹簧的设计弹簧的弹性卸料装置，一般无强度，但可按标准选用。弹簧选择标准应符合下列要求：压力要足够，即2207.80.5=1104.0NP预0.5P卸/nP预2207.80.54=276N式中 P预
