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1、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54.1 模具类型的选择54.2 送料方式的选择54.3 定位方式的选择54.4 卸料、出件方式的选择54.5 导向方式的选择55 工艺计算75.1 排样方法与原则75.2 确定搭边值75.3 送料步距与条料宽度的计算75.4 材料利用率的计算85.5 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算85.6压力机的选择105.7 尺寸计算原则115.8 凸、凹模刃口尺寸计算126 主要零部件设计146.1 凹模
2、设计146.2 凸模的设计156.3 卸料板的设计166.4 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19摘 要本文结合现有的模具发展技术以及冷冲压技术，针对要设计的盖板零件级进模设计。确定冲压方案后进行带料排样方案的选择与设计，冲裁及弯曲工艺计算。在此基础上制定了零件的加工工艺，正确卸料方式及级进模的总装结构设计，各部分零件设计以及压力机的选择。设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，采用级进模，凹模型孔采用数控线切割机床加工，在设计中我要考虑到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使
3、用场合、外观要求等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以在设计要不断的改进直到符合要求。关键词：级进模 盖板 排样全套图纸，加1538937061 绪论近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为58mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达2
4、5mm 的厚板实现精密冲裁，并可对b 900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或压延毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具
5、（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。2 冲压件工艺分析图2-1 零件简图生产批量：大批量；材料：Q235；材料厚度：2.0mm；2.1 材料分析表2-1 硅钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）Q235已退火380470由上表2-1可知：q235具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.2 零件结构零件结构形状相对简单，无尖角，对冲裁加工较为
6、有利。零件中有2个孔和一个缺口，孔最小尺寸为4.5mm，孔离工件边缘的距离最小为1.5mm。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IT14。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
7、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，
8、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中批量生产。为提高生产率，根据上述方案分析、比较，宜采用级进模冲裁。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
9、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2.0mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。4.5 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
10、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
11、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。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。现工件外形为圆形，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
12、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=2.0mm、侧面a=2.2mm。5.3 送料步距与条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=1406.1mm2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
13、，A37mm条料宽度B：B（65+22.2）mm=69.4mm图5-1 排样图5.4 材料利用率的计算材料利用率5.5 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的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(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=2.0mm； 材料抗剪强度（MPa）。材料为硅钢，由查表，。 根据零件图可算落料轮廓长
14、度L=204.5mm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=2.0mm； 材料抗剪强度（MPa）。由查表，。根据零件图可算冲孔轮廓长度L=66.9(mm)则 2.卸料力的计算=KX 式中 -卸料力（N）； -冲裁力（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 =0.04(156+51)=8.28（KN）3.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
15、的高（mm），t为材料厚度（mm），其中，h=6mm，t=2mm，取n=3，则 =nkT=30.05(156+51)=31(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 =156KN，=51KN，卸料力=8.28KN，推料力=31KN，则:= + +=246.28kN5.6压力机的选择参照设计手册选取公称压力为的压力机，压力机型号为J23-40。表5-1为压力机J23-40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J23-40公称压力/kN400滑块行程/mm120最大倾斜角度30最大闭合高度/mm300闭合高度
16、调节量/mm65垫板尺寸（厚度mm孔径mm）60220模柄孔尺寸（直径mm深度mm）5060工作台尺寸前后480左右5605.7 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
17、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
18、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IT14级精度，x=0.5。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：、属于B类尺寸的有：、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。具体计算如表5-3。表5-3 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计
19、算后尺寸备注A保证双边间隙为0.20-0.26。CCj=(Cmin+0.5)B6 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6.1.1 凹模外形的确定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
20、和冲裁件的最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/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.15
21、0.22查表6-1得：K=0.35。根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.3565=22.75（mm）根据公式（6-2）可计算凹模边壁厚：c=(1.52)H=1.522.75222.75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。6.1.2 凹模刃口结构形式的选择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
22、寸不变。6.1.3 凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，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6.2.1 凸模结构的确定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。6.2.2 凸模材料的确定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T10A，热处理6
23、064HRC。6.2.3 凸模精度的确定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。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/mm0.050.1
24、0.156.4 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
25、下模座、模柄的选用6.5.1 上下模座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：A28h618
26、0 GB/T2861.1 导套：A42H6110 GB/T2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm160mm160mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为45mm、55mm。6.5.2 模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由
27、模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具结构，采用压入式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。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 （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（8-1）得模具的闭合高度为：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h=198（mm）可见该模具的闭合高度在所选模具
28、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J23-40的最大闭合高度为300mm，高度调节量为65，可以使用。7.2 冲压设备的选用根据模具闭合高度、冲裁力等，压力机型号为J23-40，能满足各项要求，因此选取J23-40号压力机。参考文献1 任海东、苏君. 冷冲压工艺与模具设计.郑州：河南科学技术出版社20072 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 Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Fo
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