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1、联板零件级进冲裁模设计摘 要：在本设计中，我的题目是联板的冲压模具设计。首先拿到工件后，我们需要进行分析，连接片的外形比较简单，属于一般结构外形。外形依靠落料完成，冲孔依靠冲孔工序来完成，通过这个模具的设计，将是对我大学学习的一个重要的考核。设计过程中，首先我们要对联板的结构性、材料进行分析，选择合适的方式进行生产。材料的分析来确定工件是否适合生产。之后要通过工件的厚度来确定工件排样图的搭边，然后计算排样图的材料利用率。然后是刃口计算。模具刃口计算后，就是模具的结构设计，凹模外形的设计比较重要，因为后面的零件设计都要以凹模为基准，确定了凹模尺寸之后，其他零件的尺寸就确定了，最后选择模架等一系列
2、标准件，最终完成模具的设计。摘要须简洁扼要，不可出现大量的我，我们等字样，因为设计一定是你做的，大家都明白。要写出本设计的主要内容，特点等关键词：级进模；冲压工艺；模具设计Stamping process die design of the combined plateAbstract: in this design, my topic is the stamping die design. First, we need to carry on the analysis, the shape of the connecting piece is relatively simple, which
3、 belongs to the general structure. The shape depends on blanking, punching process to complete through the punching process, through the design of this mold, it will be an important assessment of my university study.In the process of designing, we should first analyze the structure and material of t
4、he board, select the appropriate way to produce. Material analysis to determine whether the workpiece is suitable for production. After going through the thickness of the workpiece to determine the layout of the bridge, and then calculate the layout of the material utilization rate. Then the calcula
5、tion of cutting edge. Die cutting edge calculation is mold structure design, die shape design is more important, because the rear part design should be to die as a benchmark to determine the size of die, dimensions of other parts is determined. Finally choose to mold a series of standard parts, the
6、mold design.不要写中文的英语，英文摘要应符合英语的写作习惯，分好主、谓、宾语。首字母要大写！我们大家不是英语高手，尽量用简单句吧，把语法写正确了，把意思表达清楚Key words: progressive die; stamping technology; die design目 录摘 要I1 绪论12 冲压件工艺分析22.1 材料分析22.2 零件结构22.3 尺寸精度23 冲裁方案的确定33.1 冲裁工艺方案的确定33.2 冲裁工艺方法的选择34 模具总体结构的确定44.1 模具类型的选择44.2 送料方式的选择44.3 定位方式的选择44.4 卸料、出件方式的选择44.5 导
7、向方式的选择45 工艺计算65.1 排样方法与原则65.2 确定搭边值65.3 送料步距与条料宽度的计算65.4 材料利用率的计算75.5 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算75.6压力机的选择95.7 尺寸计算原则105.8 凸、凹模刃口尺寸计算106 主要零部件设计136.1 凹模设计136.2 凸模的设计156.3 卸料板的设计156.4 固定板的设计166.5 上下模座、模柄的选用167 冲压设备的校核与选定187.1 冲压设备的校核187.2 冲压设备的选用18参考文献191 绪论最近这几年，冲压过程中的技术不断呈上升趋势，尤其像一些高精度的工艺的快速发展高精度的工艺是什么工艺？太
8、宽泛，使冲压件的精度更加准确，大大提高了生产率，使冲压工艺提高到了一个新的发展水平，有着高质量。几年前的精密冲压，主要是指平面部分的精冲，现在，除了精冲是精密弯曲，轧制，冲压等，可以形成复杂的零件的精密三维。过去精密冲裁只适用于薄料中，现在的精密冲裁可适用的板厚达到二十五毫米之多，对于一些高强度合金材料我们也照样可以采用精冲。当然，不单单是精密冲裁，像很多复合成形，超塑性成形，电磁成形都在快速的发展，所以未来模具产业前景是一片光明。但有时候产品的淘汰率高，光使用之前要用书面语的冲压小设备是无法满足产品批量小、更换速度快等要求的，所以得使用一些通用组合模具、数控冲孔设备等，这才使得冲压生产适合大
9、批量生产，而且也适用于小批量生产。材料性能在不断改进，从而使成形能力和使用效果也有所改善，之前的材料相对来说有点“笨重”，各方面性能也不突出，现在随着很多新技术的发展，质量轻、结构强度高的材料已不是问题了，像一些高强度板材的研发成功，对于像很多应用到这种技术的汽车构件来说，提高的不单单是性能，效益，也更加环保、轻便。2 冲压件工艺分析图2-1 零件简图生产批量：中等批量；材料：10钢；材料厚度：0.8mm；2.1 材料分析表2-1 抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）钢10已退火340450由上表2-1可知：10钢具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评
10、比均适合冲裁加工。2.2 零件结构零件结构形状相对简单，为矩形结构，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有2个圆孔，1个异形孔，最小尺寸为2.5mm，两边还有两个缺口，孔离工件边缘以及孔之间的距离最小为5mm。根据该零件形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。2.3 尺寸精度零件图的技术要求中，未注公差等级按IT13。又因该冲件结构简单、基本对称、尺寸不大。从零件的形状、尺寸标注及生产批量等分析均符合冲裁的工艺要求。3 冲裁方案的确定3.1 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.2 冲裁工艺方法的选择冲
11、裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其三种工序的性能见表3-1：表3-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作
12、机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模生产要求大批量生产。为提高生产率，根据上述方案分析、比较，由于孔之间距离较近，而且具有两个凹槽，所以采用级进模冲裁。4 模具总体结构的确定4.1 模具类型的选择由以上冲压工艺分析可知，采用级进模生产。4.2 送料方式的选择由
13、于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。4.3 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进布局采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠初始挡料销来定。4.4 卸料、出件方式的选择刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。因为工件料厚为0.8mm，卸料力一般，为保证工件的平整度。可采用弹性卸料装置。4
14、.5 导向方式的选择方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。 （a） （b） （c） （d）图4-1 导柱模架（a）中间
15、导柱模架 （b）后侧导柱模架 （c）对角导柱模架 （d）四导柱模架根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳，采用后侧导柱模架，由右向左送料。5 工艺计算5.1 排样方法与原则由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形
16、式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为矩形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。5.2 确定搭边值搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。由查表得工件间搭边值a=1.5mm、侧面a=2mm。5.3 送料步距与条
17、料宽度的计算采用直排的排样方案，如图3-1所示：用cad测量工具测量冲压件的毛坯面积：A=768.5mm2送料步距A：送料步距的大小应为条料上冲裁件的对应点之间的距离，每次冲一个零件的步距按式：ADa1，A19.5mm条料宽度B：B48.5mm图5-1 排样图5.4 材料利用率的计算材料利用率=100%=100%=81.26%5.5 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算压力中心计算？计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：式中 FP-冲裁力（N）； L-冲裁周边长度（mm）； t-冲裁料厚
18、(mm)； b- 抗剪强度（MPa）；（1）落料力计算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=0.8mm； 材料抗剪强度（MPa）。由查表，。 根据零件图可算落料轮廓长度L =138mm则 （2）冲孔力式中 冲孔力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=0.8mm； 材料抗剪强度（MPa）。由查表，。根据零件图可算冲孔轮廓长度L=50.63mm则 2. 落料时的卸料力的计算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，P57其值为0.030.04，取K=0.04。则=KX
19、 =0.0437.54=1.05（KN）3. 冲孔时的推件力的计算 =nkT 式中 -推料力（N）； K1-推料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，其值为0.05；n- 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），t为材料厚度（mm），其中，h=6mm，t=0.8mm，取n=8，则 =nkT=80.0513.77=5.51(KN)冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 = + +式中：冲裁力 =37.54KN，=13.77KN，卸料力=1.05KN，推料力=5.51KN，则:= + +=57.87(KN)5.6 压力机的选择参照设计手册选取公称压力
20、为的压力机，压力机型号为J23-10。表5-1为压力机J23-10技术参数：（冲压模具简明设计手册表13.10，P389）表5-1 压力机参数型 号J23-10公称压力/kN100滑块行程/mm100最大倾斜角度30最大闭合高度/mm220闭合高度调节量/mm50垫板尺寸（厚度mm孔径mm）50220模柄孔尺寸（直径mm深度mm）4060工作台尺寸前后310左右4805.7 尺寸计算原则1） 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2） 考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺
21、寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，在凸，凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3) 确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级5.8 凸、凹模刃口尺寸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，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图
22、样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸AAj=(Amax-x)（2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸-第一类尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸-第一类尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5可知工件尺寸按IT13级精度，x=0.75。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：44.50-0.62
23、，180-0.52属于B类尺寸的有：4.50+0.16、80+0.36、2.50+0.25、50+0.30、380+0.62属于C类尺寸的有：注：凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸第一类尺寸A。凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸第二类尺寸B。凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C。其中，x为磨损系数，公差等级按IT14，选择x为0.5。具体计算如表5-1。表5-1 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注落料44.50-0.62凸凹模尺寸中落料凸模刃口尺寸与落料凹模尺寸配作，冲孔凹模刃口尺寸与冲孔凸模刃口尺寸配作，保证双边间隙为0.10-0.13。180-0.5250+0.3038
24、0+0.62冲孔4.50+0.1680+0.362.50+0.25中心距Cj=(Cmin+)6 主要零部件设计虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。6.1 凹模设计凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。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
25、大外形尺寸来确定的。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚 H=Kb1 （6-1）凹模边壁厚 c=(1.52)H （6-2）凹模板边长 L=b1+2c （6-3）凹模板边宽 B=b2+2c （6-4）式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸； b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸； K-系数，考虑板料厚度的影响，查表6-1。表6-1 系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.40.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表6
26、-1得：K=0.4。根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.445=18（mm）根据公式（6-2）可计算凹模边壁厚：c=(1.52)H=1.518218=2736（mm）取凹模边壁厚为40mm。取凹模厚度为30mm。根据凹模厚度和边壁厚，同时结合模具设计的实际需要，可确定凹模板的长、宽的尺寸。取整后，即：LBH=160mm140mm30mm。凹模图如下图所示：图6-1 凹模图冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。根据凹模作
27、为工作零件，其精度要求较高，外形精度为IT11级，内型腔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um，上下平面的平行度为0.02，材料选Cr12。6.2 凸模的设计凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12，热处理6064HRC。根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表面粗糙度为Ra0.8um。图6
28、-2 冲孔凸模6.3 卸料板的设计在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凸凹模的间隙值由表6-3确定，取0.1mm。卸料板的厚度选为10mm，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸160mm140mm30mm，从而可以确定卸料板的尺寸160mm140mm17mm。表6-3 卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm0.50.511单边间隙Z/mm0.050.10.156.4 固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好
29、的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度，使凸凹模与下模座、下垫板更好的定位。凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则固定板的厚度： H固=（0.60.8）H凹 （6-5）式中： H固-固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式（7-7）得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都为：H固=（0.60.8）H凹=（0.60.8）H凹=（0.60.8）30=1824（mm） 取厚度为20mm。 ？6.5 上下模座、模柄的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方
30、便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离25mm。而下模座底面与导柱底面的距离为15mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：A28h6180 GB/T2861.1 导套：A42H6110 GB/T2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm160mm160mm,上模座的厚度与
31、下模座厚度查标准分别为45mm、55mm。7 冲压设备的校核与选定7.1 冲压设备的校核该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求的。该模具闭合高度： H闭=H上+H下+H垫+L+H-h 公式编排要规范 （7-1） 式中：L-冲孔凸模长度； H-凸凹模厚度； h-冲孔凸模冲裁后进入凸凹模的深度h=1mm。根据公式（7-1）得模具的闭合高度为：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h=198（mm）公式编排要规范可见该模具的闭合高度在所选模具闭合高度之间，则该模架可以使用，该模具的闭合高度小于所选压力机型号为J23-16的最大闭合高度为220mm，高度调节量为50，可以使用。7.2 冲压设备的选用根据模
32、具闭合高度、冲裁力等，压力机型号为J23-16，能满足各项要求，因此选取J23-16号压力机。参考文献1 肖祥芷主编.中国模具设计大典第三卷.南昌M：江西科学技术出版社20032 王丽霞、愈佳芝.计算机绘图.郑州：河南科学技术出版社20063 刘家平.机械制图.郑州：河南科学技术出版社20064 洪慎章编著.实用冲压工艺及模具设计M.北京机械工业出版社. 20085 黄云清.公差配合与测量技术.北京：机械工业出版社2007.1 6 李云程 模具制造工艺学.北京：机械工业出版社 2007.17 孙凤勤.冲压与塑压设备.北京：机械工业出版社 2007.88 吴兆祥.模具材料及表面处理.北京：机械工
33、业出版社 2008.2 9 成虹.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社 2006.710 杨玉英，崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社2005.111 彭建生.模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社2005.712 Mehrdad Ghatrehnaby,Behrooz Arezoo.Automatic strip layout design in progressive diesJ.Journal of Intelligent Manufacturing,2012,233:13 S. Kumar,R.Singh.Automation of strip-layout design for sheet metal work onprogressivediJ.JournalofMaterialsProcessinTech.,2008,1951-3.参考文献要按格式
