模具设计与制造方案概述

模具设计与制造方案
材料：Q235钢
一、冲压件工艺性分析
工件有冲孔、内孔翻边、落料三个工序。

材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通总裁即可满足要求。

二、冲压工序方案的确定
工件包括三个基本工序，这里采用级进模生产。

级进模生产只需
一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。

三、主要设计计算
1.排样方式的确定及其计算.
因工件的形状较为复杂，排样采用直
排。

搭边值取1.5和1.8，送料采用导轨形式
得料宽为:
B＝（L max+2a+2b）=110mm+3.6mm+4mm=117.6mm
注：b—板料进入导轨宽度。

A—搭边余量。

L max—条料宽度方向(
冲裁件的最大尺寸。

)步距27.9mm，一个步距的材料利用率＝
A/B S⨯100%＝（1020.5/3375）%＝30.4%（A一个冲裁伯的面积；
B—条料宽度；S—步距。

）
2.冲压力的计算
模具采用级进模，选择弹性卸料、下出件。

冲裁力：F＝F落+F冲＝KL tτ（L－零件总的周长，包括零件外轮廓和内孔。

）F＝KL tτ＝1.3⨯350.25⨯1⨯380＝173023.5N
卸料力：F X＝K X F=0.04⨯173023.5=6921N
冲压工艺总力：F Z＝F+F X＝173023.5N+6921N＝179944.5N
落料所需冲裁力：F落＝KL落tτ＝271.2⨯1⨯380＝133972.8N
落料部分所需卸料力：F X
落＝K X F落＝0.04⨯133972.8N＝5359N
冲孔所需冲裁力：F孔＝KL孔tτ＝79.05⨯1⨯380＝39050.7N
冲孔部分所需卸料力：F X
孔＝K X F孔＝0.04⨯39050.7N＝1562N 3.翻边工艺的分析及翻边力的计算
由零件图可以反应出内孔的翻边为变薄翻边，且是在平板料上的
翻边。

由图上给出的尺寸可知预冲孔的大小未知，因而要判断预
冲孔的大小。

4.工作零件刃口尺寸计算
零件采用自由公差因而可取公差值为IT14根据材料及板厚查得冲裁间隙Z min=0.100mm,Zmax=0.140mm.各工作零件的刃口尺寸计算如下：
冲孔凸模与凹模尺寸的计算
1）计算56mm⨯16mm孔的凸模与凹模刃口尺寸：
冲孔时：d T=(d min+ X∆)0-δT d A=(d T+Z min)0+δA
查得56mm的∆=0.74 δT=δA=0.185 X∆=0.370尺寸转换为
560+0.74得：d T=(56+0.37)0-δT＝56.370-0.185mm
d A=(56.37+0.100)0+δA＝56.470+0.185mm
查得12mm的∆=0.43 δT=δA=0.110 X∆=0.220尺寸转换为160+0.43得：d T=(12+0.220)0-δT＝12.220-0.110mm
d A=(12.22+0.100) 0+δA＝12.320+0.110 mm
2）计算7mm⨯2mm孔的凸模与凹模尺寸：
查得7mm 的∆=0.360 δT=δA=0.090 X∆=0.180 尺寸转换
70+0.360得：d T=(7+0.180)0-δT＝7.180-0.090mm
d A=(7.18+0.100)0+δA＝7.28 0+0.090mm
查得2mm的∆=0.25 δT=δA=0.060 X∆=0.130尺寸转换为
20+0.060得：d T=(2+0.130)0-δT＝2.130-0.060mm
d A=(2.13+0.100)0+δA＝2.230+0.060mm
3）计算φ2.5孔的凸模与凹模尺寸：
查得φ2.5孔的∆=0.25 δT=+0.008 δA=－0.006 X=0.75尺寸转换为φ2.500.25得：d T=(2.5+0.25⨯0.75)0-δT＝2.6880-0.080mm
d A=(2.688+0.100)0+δA＝2.7880+0.060mm
落料凸模与凹模尺寸的计算
落时：D A=(D max－X∆)0+δA D T=(D A－Z min)0-δT
首先判断凸模与凹模的加工方法，根据对零件的分析，易采用配作法加。

因为是落料所以取凹模作为基准件进行加工
其次判断哪些尺寸是受落料模影响的，从图中可以看出受落料模影响的尺寸主要有：R62.5、7.0、9.0、26.9、2.9。

查得7mm 的∆=0.360 δT=δA=0.090 X∆=0.180 尺寸转换
70-0.360得：D A=(7-0.180)0+δA＝6.820+0.090mm
D T=(6.82-0.100) 0-δT＝6.72 0-0.090mm
查得9.0mm 的∆=0.360 δT=δA=0.090 X∆=0.180 尺寸转换
90-0.360得：D A=(9-0.180) 0+δA＝8.820+0.090mm
D T=(8.82-0.100)0-δT＝8.72 0-0.090mm
查得26.9mm 的∆=0.520 δT=δA=0.130 X∆=0.260 尺寸转换
26.900.52得：D A=(26.9-0.26)0-δT＝26.630+0.130mm
D T=(26.63-0.100)0+δA＝26.53 0-0.130
查得2.9mm 的∆=0.250 δT=δA=0.060 X∆=0.130 尺寸转换
2.90-0.250得：D A=(2.9-0.130)0+δA＝2.770+0.060mm
D T=(2.77-0.100) 0-δT＝2.67 0-0.060mm
查得R62.5mm的∆=0.74 δT=+0.008 δA=－0.006 X∆=0.130 尺寸转换R62.50-0.740得：D A=(62.5-)0+δA＝62.770+0.060mm
D T=(2.77-0.100) 0-δT＝62.67 0-0.060mm
5.卸料弹簧的设计
根据模具安装位置先4个弹簧，每个弹簧的预压力为F 预＝F X /n(N) (n －为弹簧的个数，这里n 取4。

)弹簧在F 0作用下的预压缩量∆H 0F 0/F 2∆H 2，根据上面对各工序的卸料力的计算，取其中最大的那个F X 进行弹簧预压力的计算。

得：F 预＝（5359/4）N ＝1340N
因需要的负荷较大,而安装位置受到限制,不易采用普通弹簧。

因而可采用弹力大的强力弹簧h 预=Fj
hj F 预 四、 模具的总体设计
1. 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以选择的模具类型为冲孔—翻边—落料级进模。

2. 因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，送进步距采用导正销控制。

3. 卸料、出件方式的选择
因工件料厚为1mm ，相对较薄模具采用弹性卸料，采用弹性元件为弹簧，它与卸料杆配合使用实现卸料的过程。

4. 导向方式的选择
为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。

5．φ2.5的冲孔凸模强度的钢度校核
由于φ2.5冲孔凸模与材料厚度相近，故要验证其钢度，则
小凸模d的纵向总压力p,
p=p1+q1
冲裁力p=ltσ
推件力Q=NKP=1.3 ltσK
根椐公式：
P∑
F≥
A
即πdd/4≥σπdt(1+nk)/ []σ
d≥4σπt(1+nk) / []σ
＝4x420x3.14x1x(1+5x0.055)/1350
≈6.7mm
所以强度符合要求。

翻边的计算：
查表可得该材料的最小拉深系数k=0.5
所以由公式d＝kD
＝7.1X0.5
≈3.5mm
故可以一次成形。

五、主要零件的结构设计
工件采用的是级进冲裁，考虑到模具的价格较贵和更换的方便，凹模做成组合式。

由于工件上孔较多且大小不一致，其中还有一些是小孔，因而在设计凸模的结构时考虑到其强度和钢性我们将凸模做成阶梯式的，且尺寸较大的凸模
在长度方向上要大于小尺寸凸模一个t的值。

（这样，各凸模冲裁力的最大峰值不同时出现从而达到降低冲裁力的目的。

）
1.凸模长度方向的尺寸计算
凸模的长度L＝h1+h2+t+h (L—凸模长度,h1凸模固定板厚度,h2卸料板厚度,h增加长度，t—材料厚度。

)
2.模架及其他零部件的选用
垫板尺寸L⨯B⨯H＝250mm⨯200mm⨯8mm
导柱d/mm⨯L/mm=φ32⨯190
导套d/mm⨯L/mm⨯D/mm=φ32⨯105⨯45
该模具的闭合高度:
H闭＝H上模+H垫+L+H+H下模-h2=(50+8+45+25+50-3)mm=165.5mm, 六、模具总装图
通过以上设计分析，可得到模具总装图。

模具上模主要由上模板、垫板、凸模固定板及卸料板等组成。

卸料方式采用弹性卸料，以弹簧作为弹性元件。

下模部分主要由下模座、凹模板、导料板等组成。

条料送进时采用导正销进行定距，，从而保证了送料的精度。