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1、屏屏板零件冲压成形工艺及模具设计1 绪 论中国模具发展的现状:改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业中的冲冷加工以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。冷冲压与其它加工方法相比,具有独到之处,所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地釆用冷冲压加工产品零部
2、件，如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所替代。通过冲压加工制造，大大提高了生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛釆用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。国外的模具技术水平:车身制造中的级进冲模发展迅速。 在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型
3、零件和拉伸件。加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约 30% 。但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。凡工业较为发达的国家，对标准化工作都十分重视，因为能给工业带来质量、效率和效益。模具是专用成形工具产品，虽然个性化强，但也是工业产品，所以标准化工作十分重要。模
4、具标准化工作主要包括模具技术标准的制订和执行、模具 标准件的生产和应用以及有关标准的宣传、贯彻和推广等工作。中国模具标准化工作起步较晚，加之宣传、贯彻和推广工作力度小，因此模具标准化落后于生产，更落后于世界上许多工业发达的国家。国外模具发达国家，如日本、美国、德国等，模具标准化工作已有近 100 年的历史，模具标准的制订、模具标准件的生产与供应，已形成了完善的体系。而中国模具标准化工作只是从“全国模具标准化技术委员会”成立以后的 1983 年才开始的。目前中国已有约 2 万家模具生产单位，模具生产有了很大发展，但与工业生产要求相比，尚很不适应，其中一个重要原因就是模具标准化程度和水平不高。级进
5、冲裁模，级进模 (又称连续模、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。整个制件的成形是在级进过程中逐步完成的。级进成形是属工序集中的工艺方法，可使切边、切口、切槽、冲孔、塑性成形、落料等多种工序在一副模具上完成。级进模可分为普通级进模和多工位精密级进模。多工位精密级进模我们将作为一专题在后续章节中讨论。由于用级进模冲压时，冲裁件是依次在几个不同位置上逐步成形的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距。为此，级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模与用侧刃定距的级进模。今后模具的发展方向:未来冲压模具制造技术发展趋势模
6、具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：1、面推广CAD/CAM/CAE技术2、速铣削加工3、具扫描及数字化系统4、火花铣削加工5、高模具标准化程度6、质材料及先进表面处理技术7、模具研磨抛光将自动化、智能化8、具自动加工系统的发展2 总裁件的工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为黄铜62，具有良好的冲压性能，适合总裁。工件结构相对简单，有一个7mm的孔、一个5mm的孔、两个2.5mm的孔和十三个1.5mm孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也要满足要求，最小壁厚为3.5mm(12个1.5mm的孔与55.5mm外
7、圆、两个3.5mm的孔与55.5mm的外圆之间的壁厚)。屏屏板的上面的形状公差为0.2mm。外圆轮廓的尺寸为55.5mm，未注公差均按IT13级精度制造，尺寸精度较低，普通总裁完全能够满足要求。3 冲压工艺方案的确定该工件包括落料和冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。方案二：落料冲孔复合冲压，釆用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。釆用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序、两副模具，成本很高而且生产效率很低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模许用最小壁厚，模具强度较差，制造难度大，
8、并且冲压后成品留在其模具上。在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只是需要一副模具；生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对以上三种方案的分析比较，该工件的冲压生产釆用方案三为佳。4 主要的设计计算4.1 排样方式的确定及其计算屏屏板排样图冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样正确与否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。冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分率叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指标。一个步距内的材料利用率可用下式表示：=72% A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距（值越大，材料的利用率就越高，在冲裁件的
9、成本中材料费用一般占用60%以上）排样进冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边留下的工艺废料叫搭边。搭边虽是废料，但在冲裁工艺中却有很大作用。它补偿了定位误差和剪裁误差，确保冲裁出合格零件。搭边宽度对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边值。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，在冲裁中将被拉断，使冲裁件产生毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁呼不均，损坏模具刃口。根据生产的统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50%以上。在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。无侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减
10、小。为了补偿侧面搭边的减小，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，可按下式计算：条料宽度B =（Dmax + 2a + Z） 导料板间距离A =B + 2a +2Z 式中Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 a侧搭边值条料宽度的单位（负向）偏差；Z导料板与最宽条料之间的间隙；设计级进模，首先要设计条料排样图。屏屏板的形状整体是一个圆盘形的特点，直排材料的利用率最高，所以应釆用直排。如图（2）所示的排样方法，可设计成边料载体的冲压 方式，显著地减少废料。边料载体是利用材料搭边冲出导正工艺孔而形成的载体，实际上这是利用边废料作载体、省料、应用普遍。见参考文献1中表2.5.2 搭边值取工件间a1=1.
11、2mm和侧面a=1.5mm，条料宽度为B=59 mm，步距S=56.7mm，一个步距的材料利用率为=72%。（计算见表1）。见参考文献10板材标准，宜选用9501500的黄铜板，每张黄铜板可剪裁为16张条料（591500），每张条料可冲26个工件，故每张黄铜板的材料利用率为71%。表1 条料的相关计算项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积AA=27.7522418mm查表2.5.2得最小搭边值a1=1.2 mm a=1.5 mm 釆用无侧压置，条料与导料板Cmin间隙Cmin=0.5mm条料宽度BB=55.5+21.5+0.559mm步距SS=55.5+1.256.7mm一个步距的材料利用率=
12、72%4.2 冲压力的计算通常所说的冲裁力是指冲裁力是指冲裁力最大值，这是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算： F= KLtb式中 F冲裁力； L冲裁周边长度； T材料厚度； b材料抗剪强度； K系数系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响面给出的修正系数，一般取K= 1.3 。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸樫上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力称顶件力。卸料力、推件力
13、和顶件力是从冲床、卸料装置中获得的。一般常用下列经验公式计算：卸料力Fx=KxF推件力FT=nKTF顶件力FV=KVF式中 F冲压力； Fx FT FV卸料力、推件力、顶件力系数； N同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。 n =式中 h凹模洞口的直刃壁高度 t板料厚度该模具釆用级进模，拟选择弹性卸料，下出件。冲压力的相关计算见表2。根据计算结果，冲压设备拟选 J2325。(见参考文献5附录) 表2 冲压力的相关计算项目计算项目公式结果备注冲压力冲裁力FF=KLtb=1.32950.162300230224.8 NL=295016mmTb=300 MPa卸料力FxFX=KXF=0.0423022
14、4.89209 N查表2.6.1KT=0.06kX=0.04推件力FTFT=nkTF=40.06230224.855254 Nn=h/t=8/2=4kD=0.06冲裁力总力FZFZ=FX+F+FT=230224.8+9209+55254294687.8N弹性卸料、下出件4.3 压力中心的确定及相关计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲模来说，须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，导致滑块导轨的模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响到制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。冲裁形状对称的冲件时
15、，其压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置按公式：确定复杂形状冲裁件的压力中心和多凸模模具的压力中心，常用解析法和作图法，该设计釆用解析法。计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图（3）所示。在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L4共四组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（0.337，6.07）。有关计算如表（3）所示。(参考文献5中的压力中心的确定及相关计算)表3 压力中心数据表基本要素长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值xyL1=174.27028.35L2=10
16、0.48028.35L3=15.77.515L4=4.713.8813.86合计 295.160.3376.07由以上计算结果可以看出，该项工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点O。若选用J2325冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。凹模型口图4.4 工作零件刃口尺寸的计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁件设计中的一项重要工作。在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生
17、的，而孔的光面是凸模刃口挤切核工业部产生的。故计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行。其原则如下：落料时 因落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），应先确定凹模尺寸，即以凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。冲孔时，因工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小 ，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较小尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸
18、加最小初始间隙。在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工件零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜釆用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口计算就按分开加工的方法来计算,如表4所示(参考文献1和文献6上面的标准公差数值的选定和凸模与凹模刃口尺寸的确定。) 表4 工作零件刃口尺寸的计算尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注落料55.555.5DA=(Dmax-X)DT=(DA-Zmin/2)DA=55.25查表 2.3.3得冲裁双面间隙Zmax=0.16mmZm
19、ax=0.12mm 未注公差均为IT13级精度制造，磨损系数X=0.5，凸凹模IT8级加工制造。校核满AT=（Zmax-Zmax）DT=55.19冲孔1.51.5dT=(dmin+X)dA=( dT+ Zmin/2)0+dT=1.57dA=1.633.53.5dT=3.59dA=3.6577dT=7.11dA=7.1755dT=5.09dA=5.15孔心距4545LA=L/8LA=45R15R15LA=154.5 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表（5），选用的4块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。表（5） 卸料橡胶的设计计算项目公式结果备注卸料板
20、工作行程h工h工=h1+t+h26 mmh1为凸模进卸料板的高度1mm橡胶工作行程H工H工=h工+h修8 mmh修为凸模修模量，取2mm橡胶自由高度H自由H自由=4H工32 mm取H工为H自由的25%橡胶的预压缩量H预H预=15%H自由4.8 mm一般H预=(10%15%)H自由每个橡胶承受的裁荷F1F1=F卸/42302.25 N选用4个圆筒形橡胶橡胶的外径DD=(d2+.27(F1/P)0.568 mmd为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm校核橡胶自由高度H自由0.5H自由/D=0.541.5满足要求P=0.5MPa橡胶的安装高度H安H安=H自由-H预26.8 mmh2为凸模冲裁后进入凹模的
21、深度3mm5 模具的总体设计5.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，釆用级进冲压，所以模具类型为级进模。5.2 定位方式的选择因为该模具釆用的是条料，控制条料的送料方向釆用导料板，无侧压装置。控制条料的送料的送进步距釆用挡料销初定距，导料销精定距，而第一件的冲压位置因为条料长度有一定的余量，可以靠操作工目测来定。5.3 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为2 mm.，相对较薄，卸料力也比较小，故可弹性卸料，又是因为是级进模生产，所以釆用下出件比较便于操作与提高生产效率。5.4 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模釆用中间导柱的导向方式。6 主要零件的结构设计6.1
22、工作零件的结构设计图 4 落料凸模6.1.1 落料凸模凸模长度主要根据模具结构，并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。当按冲模典型组合标准选用时，则可取标准长度，否则应该进行计算。结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，釆用线切割机床加工，2个M6的螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/h5。其中总长度可按公式计算求得： L=h1+h2+t+h=(25+14+2+20)mm=61 mmL凸模长度。（mm）h1凸模固定板厚度（mm）h2卸料板厚度（mm）t板厚 h增加长度 它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度（0.51mm）。凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取1020
23、 mm，具体结构可参见图4所示。具体结构可参见图（4）所示。6.1.2 冲孔凸模冲小孔凸模，所谓小孔，一般系指孔径d小于被冲板料的厚度可直径d1mm的圆孔和面积A1.3t不要校核）。（参考文献5中的凸模的校核）6.1.2.1 凸模最小直径的校核为使弹压卸料板加工方便，取凸模与卸料的双面间隙为0.15mm（不起导向作用）。小凸模dp2纵向总压力P 2； P 2 = P2+Q1冲裁力 P2 = 1.3L t = 1.3dt 推件力 Q1 = nK1P2 = 1.3dtnK1则 P 2 = 1.3dt + 1.3dtnK1 = 1.3dt（1+ nK1）根据公式 Fmax 即 = 则 dmin =
24、= = 1.29 mmDp2 = dd2Zmin =1.63 0.12 =1.51 mm因d p2 1.29 ，所以凸模强度足够（取凹模洞口直径8，取 = 300 MPa。6.1.2.2 凸模最大自由长度的校核 P 2 = 1.3dt（1+ nK1） = 1.33003.141.512(1+40.06) = 4585.88 N 4586 N根据公式 Lmax 普通压力机取K = 1.0 ，卸料板不起导向作用时，取=1、取E=3105；最小惯性矩J=d4/64 0.05d4Lmax = = 12.92 mm由此可知，小凸模工作部分长度不能超过12.95 mm ，现取小凸模工作部分长度为12 mm
25、。6.2 凹模在实际生产中，由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为圆形或矩形的凸模板，在其上面开设所需要的凹模洞口，用螺钉和销钉直接固定在支承件上，它与固定板、垫板和模座等配套使用。凹模釆用螺钉和销钉定位时，要保证螺钉间、螺孔与销孔及螺孔、销孔与凹模刃口壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。凹模釆用整体凹模，各冲裁的凹模孔均釆用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的依据将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按文献1公式2.9.3、2.9.4计算：凹模厚度 H= kb =0.359 =17.7 mm (查表2.9.5得k=0.3)凹模壁厚 c（1.52）H
26、= 26.5535.4 mm 取凹模厚度 H = 20mm，凹模壁厚 C =35mm，凹模宽度 B = b + 2c = (59 +235) =129 mm凹模长度 L取190 mm(送料方向)凹模轮廓尺寸为：19012920 mm，结构如图6所示。图 6 落料凹模6.3 定位零件的设计使用导正销的的目的是消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差，保证孔与外形相对位置公差的要求。导正销主要用于级进模，也可用于单工序模。导正销通常与挡料销配合使用，也可于侧刃配合使用。为了使导正销工作可靠，避免折断，导正销的直径一般应大于2mm，即孔径小于2mm的孔不宜用导正销导正，但可另冲直径大于2mm的工
27、艺孔进行导正。导正销的头部由圆锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成。导正部分的直径和高度尺寸及公差很重要。导正销的基本尺寸可按下式计算： d = dT a d导正销的基本尺寸； dT冲孔凸模直径； a导正销与冲孔凸模直径的差值；导正销的圆柱部分直径按公差与配合标准h6h9制造。高度尺寸一般取（0.50.8）t（t为板料厚度）。落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上两个3.54 mm的孔作为导正孔。3.54 mm导正孔的导正销的结构如图（7）所示。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端右1.5mm ,所以导正销直线部分的长度为1.2 mm 。导正销釆用H7
28、/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔釆用H7/h6配合。(文献10导正销的选用)图 7 导正销起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺栓选用标准件，规格为614。(文献10中的挡料销和螺栓的选用)。6.4 导料板的设计导料板一般设在条料两侧，其结构有两种：一种是国家标准结构，它与卸料板分开制造；另一种是与卸料板制成整体的结构。使条料顺利通过，两导料板间距离应等于条料最大宽度加上一个间隙值（见排样及条料宽度计算）。导料板的高度H取决于挡料方式和板料厚度，以便于送料为原则。导料板的内侧与条料接接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取0.5mm，这样就可以确定了导料板的宽度，导料板的厚度按文
29、献1表2.9.7选择，取导料板的厚度为8mm。（如图8所示）导料板釆用45号钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上，导料板的进料端安装有承料板。图 8 导料板6.5 卸料部件的设计6.5.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板釆用45号钢制造，淬火硬度为4045HRC。6.5.2 卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm ，螺纹部分为M810mm 。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。6.6 模架及其他零件部件设计根据国家标准，模
30、架主要有两大类：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。模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。导柱模模架按导向结构形式分滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精度等级分为I级和II级。各级对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。滚动导向模架的精度等级分为0I和0II级。这些技术条件保证了整个模架具有一定的精度。这是保证冲裁间隙均匀性的前提。有了这一前提，加上工作零件的制造精度的装配精度达到一定的要求，整个模具达到一定的精度就有了基本
31、的保证。该模具釆用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。尽量选用标准模架,而标准模架的型号和规格就决定了上下模座的型号和规格。如果需要自行设计模座，则圆形模座的直径应比凹模直径大3070mm，矩形模座的长度应比凹模板长度大4070mm其宽度可以略大于或等于凹模板的宽度。模座的厚度可参照标准模座确定，一般为凹模厚度的确1.01.5倍，以保证有足够的强度和刚度。对于大型非标准模座，还必须根据实际需要，按铸件工艺要求和铸件结构设计规范进行设计。导柱 d/mmL/mm分别为28160，32160；导柱 d/mmL/mm
32、D/mm 分别为2811542，3211545。上模座厚度H上模取45mm，上模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取25mm，下模座厚度H下模取50mm,那么，该模具的闭合高度： H闭=H上模+H垫+ L+H+H下模h2 =(45106120503)mm= 183mm式中： L凸模长度，L=61mm； H凹模厚度，H=20mm； h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2 =3mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机J2325最大装模高度（220mm），可以使用。模柄，中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是：一要与压力机滑块上的模柄
33、孔正确配合，安装可靠；二要与上模正确而可靠连接。压入式模柄与上模座孔以H7/h6配合并加销钉以防转动主要用于上模座较厚而又没有开设推板孔或上模比较重的场合。另外还有旋入式模柄、凸缘模柄、浮动模柄等。总之选择模柄的结构形式应根据模具大小、上模的具体结构、模具复杂性及模具精度等因素确定。凸模固定板，它的作用是将凸模（凸凹模）连接固定在正确位置上。标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种型式。选用时，根据凸模固定和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的80%。垫板的作用是直接承受凸模的压力，以防止模座被凸模头部压陷，从而影响凸模的正常工作。如果头部端面上的单位面积压力P大于
34、模座材料的许用压力时，就需要在凸模头部支承面上加一块硬度较高的垫板；如果凸模头部端面上的单位面积压力P不大于模座材料的许用压应力时，可以不加垫板。据此，凸模较小面冲裁力较大时，一般需要加垫板；凸模较大的，一般可不加垫板。模座材料的许用压应力见表（6）所示：表6 模座材料的许用压应力模板材料【】/MPa铸铁 HT 250 90140铸钢 ZG 310570 110150通过以上对模具主要零件的结构设计，可以初步确定制造时所用的材料。我们对冷冲模具钢使用性能的基本要求是具有高硬度（5864HRC）和强度，具有高耐磨性，有足够的韧性，热外理变形小，有一定有热硬性。冲裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的韧
35、性；而对材料工艺性能的要求中，由于冷冲模工作零件一般要经过较复杂的制造过程，因而必须具有对各种加工工艺的适应性。对冷冲模具材料的工艺性要求，包括可锻性、加工工艺性、脱碳与氧化的敏感性、淬硬性、淬透性、过热敏感性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。T10A和Cr2碳素工具钢中制造冷冲模的通用钢材。它们淬火后形成表面硬化层，有良好的耐疲劳能力。MnCrWV钢是低变形冷作模具钢，其特性是淬硬性（6164HRC）和淬透性较好，淬火开裂、变形倾向小，主要用于小批量生产中。在我国9Mn2V应用较广，实践证明，它不仅可代替碳素工具钢，而且可代替CrWMn、9SiCr等用以制造板料厚度小于4mm的冲裁模、弯曲模等
36、。Cr12MoV可代替9Mn2V，主要用于大批量生产中。冲模模具所用材料和热处理要求如下所示： 零件名称选用材料牌号热处理硬度（HRC）上下模座HT250模柄Q275导柱T10A6062导套T10A5762凸模固定板Q275卸料板Q275导料板Q275淬火、回火4348挡料销45淬火、回火4348导正销T8淬火、回火5256垫板T10A淬火、回火4348螺钉45头部 淬火、回火4348销钉45淬火、回火4348表 77 模具总装图级进模是一种工位多、效率高的冲模。在一副级进模上，根据冲压件的实际需要，按一定顺序安排了多个冲压工序（在级进模中称为工位）进行连续冲压。它不但可以完成冲裁工序，还可以
37、完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂的复杂冲压件可以在一副模具上完成成形，为高速自动冲压提供了有利条件。由于级进模工位数较多，因而用级进模冲制零件，必需解决条料或带料的准确定位问题，才有可能保证冲压件的质量。通过以上的设计，可得到如图的所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（18个凸模）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式釆用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 该模具总装图是用导正销定距的冲孔落料级进模。上、下模用导板导向。冲孔凸模与落料凸模之间的距离就是送料步距 。材料送进时由活动挡料销进行初定
38、位，由两个装在落料凸模上的导正销进行精定位。导正销与落料凸模的配合为H7h6，其连接应保证在修磨凸模时的装拆方便。导正销头部的形状应有利于在导正时插入已冲的孔，它与孔的配合应略有间隙。为了保证首件的正确定距，在带导正销的级进模中，常采用始用挡料装置。它安装在导板下的导料板中间。在条料冲制首件时，用手推始用挡料销 ，使它从导料板中伸出来抵住条料的前端即可冲第一件上的两个孔。以后各次冲裁由固定挡料销控制送料步距作初定位。 用导正销定距结构简单。当两定位孔间距较大时，定位也较精确。但是它的使用受到一定的限制。当板料太薄 (一般为t0.3mm)或较软的材料，导正时孔边可能有变形，因而不宜采用条料送进时
39、釆用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销，利用条料上两个3.5作导正销进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导料挡作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.02mm。总之，级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困
40、难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。8 冲压设备的选用设备类型选择的主要依据是所完成的冲压工序性质、生产批量、冲压件的尺寸及精度要求、现在设备条件等。中、小型冲压件主要选用开式双柱的机械压力机；大中型冲压件多选用双柱闭式机械压力机。根据冲压工序可分别选用通用压力机、专用压力机。大批量生产时，可选用高速压力机或多工位自动压力机；小批量生产时，尤其大型厚板零件的成形时，可釆用液压机。对于薄板冲裁、精密冲裁，应注意选择刚度和精度高的压力机。压力机技术参数选择主要依据是冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸，并进行必要的校核：冲压总体结构尺寸
41、必须与选用的压力机相适应，即模具的总体平面应该与压力机工作台或垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。通过校核，参考文献5选择开式双柱式可倾压力机J2325足使用要求。其主要参数如下：公称压力： 250 KN 滑块行程：65 mm最大闭合高度： 270 mm 最大装模高度： 220 mm连杆调节长度： 55 mm 最大倾斜角度：30。工作台尺寸（前后左右）：250300 mm垫板尺寸（厚度孔径）：30150 mm模柄孔尺寸：30 mm60 mm 9 模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若釆用线切割加工技术，这些
42、零件的加工就变得相对简单。图所示落料凸模的加工工艺过程如表（8）所示。表（8） 落料凸模加工工艺过程工序名工序名称工序内容工序简图(示意图)1备料将毛坏锻成长方体(5658.468)图8.12热处理退火图8.23刨刨六面,上下两面互为平行，留单边余量为0.5 ，四周均有圆角。4热处理调质5磨平面磨上下两面，互为平行6钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔、安装孔和穿丝孔按位置加工螺钉孔，销钉孔及穿丝孔等8热处理按热处理工艺，淬火回火达到5862HRC9磨平面精磨上、下两平面10线切割按图张要求，轮廓达到尺寸要求图8.311钳工精修全面达到设计要求12检验 图8.1 图8.2 图8.3凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺
