支架件的冷冲模设计

摘要
随着工业的不断发展和生产技术水平的不断提高，相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。

在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当大，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、刚度好的冲压件所代替。

摸具的制造与设计考虑到摸具的设计是否能满足工件的工艺性要求，是否能加工出合格的零件，和保证它的使用寿以及后来的存放和维修是否合理等。

可以说，冲压加工已成为现在工业生产的重要手段和发展方向，是提高产品质量，降低生产成本、进行产品更新换代的重要保证。

本课题主要研究车载导航托架的冲裁部分（即：落料冲孔），其零件为实际冲压生产中具有典型性的零件。

通过充分利用所学的冲压知识及相关资料，对零件正确地分析，从而科学地设计出一套经济而又合理的冲压复合模具。

【关键词】冲压、托架、冲裁、落料冲孔、复合模具
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Abstract
With the continuous development of industry and the production technical level unceasing enhancement, quite a number of industrial sectors are more and more cold stamping parts processing products, such as machinery manufacturing, vehicle manufacturing, aerospace, electronics, electrical appliances, light industry, instrumentation, and daily necessities and other industries. In the industrial sector, the ratio of stamping parts is quite big, a lot of the past made of casting, forging, machining method parts, has now been replaced by light weight, good stiffness of stamping. Mould manufacturing and design considering the mould design whether can satisfy the requirement of technology of artifacts, whether can work out qualified parts, and ensure its use life and subsequent storage and maintenance whether reasonable, etc. Stamping processing, as it were, now has become an important means of industrial production and the development direction, is to improve the product quality, reduce production cost, the important guarantee of upgrading the products.
This topic main research navigation blanking part of the bracket (i.e., the blanking punching), its actual stamping parts for the typical parts in production. By making full use of learned knowledge of stamping and relevant data, analyzing the parts correctly, so as to scientifically design a set of economic and reasonable stamping compound die. 【Keywords】stamping、side bracket、blanking、blanking punch 、compound die
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目录
前言 (4)
第一章工艺方案的确定 (5)
1.1产品零件的展开尺寸计算 (5)
1.1.1弯曲件中性层位置的确定 (5)
1.1.2展开尺寸计算公式 (5)
1.1.3零件展开尺寸计算 (5)
1.2冲裁件的工艺性分析 (7)
1.3冲压工艺方案的确定 (8)
1.4排样 (8)
1.4.1排样方式的确定 (8)
1.4.2材料搭边尺寸的确定 (9)
1.4.3条料宽度的确定 (9)
1.4.4 材料的利用率 (9)
1.4.5 排样图 (9)
第二章模具设计计算 (10)
2.1冲裁工艺力的计算 (10)
2.2压力中心的计算 (11)
2.3模刃口尺寸计算 (12)
2.3.1冲裁间隙值的确定 (12)
2.3.2凸、凹模及凸凹模刃口尺寸计算 (12)
第三章模具零部件的设计 (14)
3.1工作零件的设计 (14)
3.1.1凹模的设计 (14)
3.1.2凸模的设计 (15)
3.1.3凸凹模的设计 (15)
3.2定位零件的设计 (15)
3.3卸料装置的设计 (16)
3.3.1卸料板的选择 (16)
3.3.2弹簧的选用与计算 (16)
3.4 模架的选择 (16)
3.5 其他支承零件的设计 (17)
3.6 机床的选择 (17)
谢辞 (18)
参考文献………………………………………………………………
18附录一 (18)
英文原文 (18)
中文翻译 (25)
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第1章绪论
1.1 选题的背景、目的及意义
加入世贸组织后，机械制造业迎来了空前的发展机遇，我国正逐步变成“世界制造中心”。

制造业为了增强竞争能力，提高产品质量和生产效率，改善材料利用率，节约能源，广泛地采用各种模具成形工艺代替传统的切削加工工艺。

目前电子信息、汽车、机械、轻工等工业部门的产品有60%～80%的工件采用模具成形。

在模具成形中，冷冲压具有许多的突出优点，多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密、高效模具品种。

特别是机械、电气、电子、仪表行业的尺寸较小，形状复杂，精度要求较高的金属制件，广泛采用多工位连续模生产。

在现代冲压技术中，发展连续模占有重要地位，特别是对大批量生产的冲压件，尤其应当采用多工位连续模。

多工位连续模与普通模具相比，显著提高了劳动生产率和设备利用率，有高精度的导向和准确的定距系统，生产的制件尺寸精度高，表面质量好。

选择多工位连续模的设计课题是非常具有现实意义的。

1.2 国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果
由于冷冲压有许多突出的优点，因此在机械制造、电子、电器等各行各业中都得到了广泛的应用。

大到汽车的覆盖件，小到钟表及仪器、仪表元件，大多是由冷冲压方法制成的。

目前，采用冷冲压工艺所获得的冲压制品，在现代汽车、拖拉机、电器、电机、仪器、仪表及各种电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。

据粗略统计，在汽车制造业中有60%～70%的零件是采用冲压工艺制成的，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的25%～30%。

在机电及仪器、仪表生产中有60%～70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。

在电子产品中，冷冲压件的数量约占零件总数的85%以上。

在飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产中冲压件所占的比例也相当大。

人们日常生活中用的金属制品，冲压件所占的比例更大，如铝锅、不锈钢餐具、搪瓷盆等都是冷冲压制品。

占世界钢产量60%～70%以上的板材、管材及其它型材，其中大部分是经过冲压制成成品的。

在许多先进的工业国家里，冲压生产和模具生产得到高度的重视，模具工业成为重要的产业部门，而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段。

目前，国内相当多的模具企业普及了计算机绘图，应用各种CAD软件进行模具设计。

我国东风汽车公司模具厂、第一汽车模具中心等都能制造代表当代模具技术水平的汽车覆盖件模具，。

他们在CAD/CAE/CAM技术的运用、加工工艺手段、冲压件质量及模具性能方面，均已达到或接近国际水平。

第一汽车厂模具制造有限公司制造的大红旗轿车左/右前和翼板拉深模和发动机罩外板拉深模均采用了
CAD/CAE/CAM技术及高速铣削加工技术，模具精度高、质量好，基本上达到国际水平。

多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密、高效模具品种。

另外，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁心扭斜和安全保护等功能的铁心精密自动叠片多功能模具。

生产电动机定子、转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可达2um，寿命达到1亿次以上。

用于生产集成电路引线框架的20～
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30工位的连续模，用于生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调散热片的连续模也已达到较高的水平。

在国外，ADP公司的转塔式冲床车间，有9台转塔式冲床，用来生产面板类零件。

通过改进剪切模具，减少磨刀和换模时间，每周可提高冲床生产时间7小时，大大降低了模具成本，提高了生产效率。

我国模具在技术、寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家相比差距相当大，我国模具工业要想在短时间内赶上世界工业发达国家的水平，还需付出许多艰辛的努力。

1.3 对选题的研究设想、研究方法
本课题是设计一个起滑动作用的电气元件，制件尺寸较小，成形工序较多，精度要求较高，适合用多工位连续模加工。

相对单工序模具来说，高效率和优质生产是连续模具的基本优点。

连续模大量减少单工序式操作人力和时间的消耗，消除了每次工序零件定位出现的定位误差，因此其成品质量好，生产效率高，且操作安全。

但是连续模具的制造成本比单工序模高，比较适合中小零件的大批量生产。

首先对零件进行工艺性分析，对零件结构进行工艺性分析是连续模设计的原始依据之一。

工艺分析是否准确，工艺措施是否得当，将直接影响到模具的工作效能和零件的加工质量。

对那些不符合规范要求的工艺难点，寻求解决的基本方法就是“分解法”。

特别对那些从整体上看一次成型有困难，或是一次成型时模具的强度又不允许的工艺难点，通过分解分析之后一般是可以找到解决办法的。

工艺分析的结果应包括:一般工艺分解的顺序，特殊工艺分解的设计过程及具体的技术参数。

为下一步的设计奠定基础。

然后，根据工艺分析的结果确定工步顺序的安排，画出排样图。

工步的顺序安排应满足工艺分解的设计要求；尽可能对称安排被加工要素，以便模具的制作和模具压力中心的控制。

最后，设计模具的总体结构。

1.4 预期结果和意义
多工位连续模的结构设计虽与普通单工序模具有相同之处，但决不只是将多个单工序模具结构简单地拼凑在一起。

连续模有它明显的结构特点，如具有高精度的导向装置，高精度的步距定位装置，自动送料装置，有的还带有自动机构装置来满足某些成形要求，为了使连续模在结构上能适应“高速、自动、精度、安全”的四个基本要求，优化连续模的结构设计是很重要的。

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第2章模具的设计方案
2.1 工件的规格参数
名称：支架
生产批量：大批量
材料：Q235
厚度：t = 0.5
工件简图：图2.1
图2.1工件图
2.2 工件的工艺分析
这里所指的工艺分析，主要是依据冲压工艺本身的工艺规范和特点，分析零件上所有结构要素的形成能否满足其规范要求，并结合连续模本身能进行多工序组合的特点，制定相应的工艺措施。

工艺分析的结果应包括:一般工艺分解的顺序，特殊工艺分解的设计过程及具体的技术参数。

由零件简图中的各尺寸标注来看，该零件尺寸有严格的精度要求；从零件的结构分析，它的加工工艺包括落料，冲孔，成形，弯曲，切断等工序，成形工艺较复杂；采用单工序模生产，工序较多。

2.3 工件的加工工艺方案
加工工艺的方案确定，就是制定合理的工序。

应在各工步上考虑控制步距精度的定位方式，必要时可开设工艺孔来满要求；选择零件的连体位置，成形时要充分考虑连体的送进刚度，同时要为最后一步的零件分离创造便利的条件，防止产生连续加工受阻的情况；如果零件上没有规定冲制方向或明确表面质量要求时，零件的加工方向应选择在既能方便条料送进又能简化模具结构的方向上；在不与工艺分解顺序矛盾的情况下，尽可能将弯曲工步相对集中地安排在最后几个工步之中，以便利条料的送进和模具结构的简化；最后工步数的确定应以模具的强度允许为原则，结合工艺分解步数合理确定。

必要时可以适当增加工步数以满足模具的强度要求或模具结构所需要的空间位置要求。

根据该零件加工工艺可确定以下基本工序：冲φ2.4mm工艺孔、冲R1的突起、冲分离槽、冲成形槽、两翼弯曲和切断。

根据这些基本工序可以拟出三种工艺方案。

方案一、采用单工序模；方案二、弯曲冲孔复合，其余单工序；方案三、采用多工位连续模制造。

比较三种方案，方案一和方案二由于工序较多，且需要手工操作，定位难以达到精度，质量难以保证。

由于该零件尺寸精度要求较高，且生产批量大，为了提高生产效率，保证质量，决定选用设计多工位连续模生产。

2.4 加工工序的确定
方案一：第一工位冲φ2.4mm工艺孔，第二工位冲分离槽，第三工位冲成形槽，第四工位两翼弯曲，第五工位冲R1的突起，第六工位切断。

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方案二：第一工位冲φ2.4mm工艺孔，第二工位冲R1的突起，第三工位冲分离槽，第四工位冲成形槽，第五工位两翼弯曲，第六工位切断。

由于胀形属于局部成形，对材料的变形影响不大，所以根据零件的结构特点，第二方案比较合理。

2.5 模具装配特点
多工位连续模的装配关键是凸模固定板、凹模固定板和卸料镶块固定板上的型孔尺寸和位置精度的协调，要保证多个凸模、凹模或镶块的间隙和位置符合要求。

多工位连续模装配一般采取局部分装，总装组合的方法:即首先化整为零，先装配凹模固定板、凸模固定板和卸料镶块固定板等重要部件，然后再进行模具总装，先装下模部分，后装上模部分，最后调整模具间隙和进距精度。

2.6 本章小结
本章主要对制件进行了工艺分析，制定了加工方案，为模具的结构设计奠定了基础。

经过分析后，制件的冲压成形工艺性良好，适合冲压成形。

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第3章 模具主要工艺参数的计算
3.1 毛坯尺寸的计算
由于胀形属局部变形，所以工件的坯料尺寸按弯曲件计算。

确定中性层曲率半径： xt r +=ρ （3.1） 已知r=0.5 , t=0.5，根据文献[1]，
由r/t = 1 ，可查得x =0.32 5.032.05.0⨯+=ρ
= 0.66
确定中性层长度：
180πρα=
l （3.2） 已知 =α90°，
1809066.0⨯⨯=πl
04.1=mm
由于r ＞0.5t ，该弯曲为有圆角半径的弯曲，
毛坯展开尺寸：
∑∑+=直线
圆弧L l L （3.3）
直线部分长度：
2.71=L mm 7.15.02.22=-=L mm
6.102
7.12.7=⨯+=直线L mm
毛坯尺寸：
68.1204.126.10=⨯+=L mm
3.2 排样图设计
工位排样设计是多工位连续模设计的关键，它不仅关系到材料的经济利用、冲压件的精度、模具制造的难易程度，而且直接关系到模具在各工位冲压时的协调和稳定。

完整的工位排样应包括各种成形工位的布置及送料载体类型的选择。

在设计多工位连续模时，首先要确定排样。

排样包含有定位基准、载体、分型、工位数及工位顺序等内容。

排样是否合理决定了模具的复杂程度、冲压寿命和冲压件的质量，因此排样是多工位连续模设计中的重要环节之一。

每个设计员的思路不可能
完全一致，由此排样也不可能完全相同，但是必须满足以下要求。

能保证冲压件的质量、精度要求；模具有足够强度，能满足冲压寿命要求；模具结构合理，制造及返修工艺性良好；载体选择恰当，尽可能提高材料利用率。

搭边是排样时冲裁件与冲裁件之间（a ）以及冲裁件与条料之间（a1）留下的工艺余料。

根据文献[1]查得，
5.1=a mm ，8.11=a mm
条料宽度：
∆++=12a D B （3.4）
由于制件尺寸较小，为了提高生产效率，一个工位同时冲四件。

考虑到载体大小以及成形工艺，计算条料宽度为：58.6mm
送料步距：
a D A += （3.5）
16=mm
排样图：
图3.1 排样图
3.3 各部分工艺力的计算
（1）冲压力的计算：
第一工位；冲Φ2.4工艺孔
冲裁力
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第 10页 共32 页 F = KLt τ
（3.6）
F —— 冲裁力（N ）；
L —— 冲裁件周长（mm ）；
t —— 板料厚度（mm ）；
τ —— 材料的抗剪强度（MPa ）；
K —— 安全系数。

常取K =1.3。

根据文献[1]查得，
340
=τMPa 3405.04.23.11⨯⨯⨯⨯=π冲F
3.1666=N
由于一个工位冲四件工件，所以第一工位需要的总冲裁力 43.16661⨯=F
2.6665=N
第二工位；压R1突起
冲压力
F = s KLt σ
（3.7） F —— 冲压力（N ）；
L —— 冲裁件周长（mm ）；
t —— 板料厚度（mm ）；
s σ—— 材料的屈服强度（MPa ）；
K —— 安全系数。

常取K =1.3。

根据文献[1]查得，
235=s σMPa
得到 2355.033.12⨯⨯⨯⨯=π冲F
63.1439=N
由于一个工位冲四件工件，所以第二工位需要的总成形力 463.14392⨯=F 52.5758=N
第三工位；冲分离槽
分离槽尺寸如图3.2所示：
图3.2 分离槽
冲裁力
F = KLt τ
（3.6） 得到
340
5.02)122(3.13⨯⨯⨯+⨯=冲F
6188=N
由于一个工位冲四件工件，根据排样图所示，第三工位需要冲五个分离槽，所以第三工位需要的总冲裁力
561883⨯=F 30940
=N
缺少内容
第六工位；切断
冲裁力
F=KLt τ （3.6）
根据排样图所示，切断载体边长为6 mm ；
3405.0263.16⨯⨯⨯⨯=冲F
2652=N
由于一个工位冲四件工件，所以第六工位需要的总冲裁力
426526⨯=F 10608=N
模具共有四个冲裁区，一个成形区，一个弯曲区；
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冲裁区需要的总冲压力
6
431F F F F F +++=冲裁 （3.9）
1060862.37906309402.6665+++= 82.86119=N
成形区需要的总冲压力
2F F =成形
52.5758=N
弯曲区需要的总冲压力
5F F =弯曲
18144=N
工件加工所需的总冲压力为
弯曲
成形冲裁总冲压F F F F ++=
（3.10）
1814452.575882.86119++= 34.110022=N
(2)卸料力的计算
F
K F 卸卸料= （3.11）
F —— 冲裁力（N ）；
卸K —— 卸料力系数；
根据文献[1]查得
05.0=卸K
得到
82.8611905.0⨯=卸料F
99.4305=N
(3.)推件力的计算
F nK F 推推件= （3.12）
F —— 冲裁力（N ）；
推K —— 推件力系数；
n —— 梗塞在凹模内的件数（n=h/t ）；本套模具n = 1。

根据文献[1]查得
065.0=推K
182.86119065.0⨯⨯=推件F
59.6889=N
(4)顶件力的计算
F K F 顶顶件= （3.13）
F —— 冲裁力（N ）；
顶K —— 顶件力系数；
根据文献[1]表3-8查得
08.0=顶K
得到
82.8611908.0⨯=顶件F
59.6889=N
(5)压力机所需总压力的计算
本套模具是采用弹压卸料装置和上出件的模具。

得到
顶件卸料总冲压
F F F
F ++=∑ （3.14）
59.688999.430534.110022++= 92.121271=N
3.4 压力中心的计算
冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。

模具的压力中心必须通过模柄的轴线而和压力机滑块的中心线重合。

否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。

图3.5 压力中心示意图
根据排样图，在Y 轴方向上，冲压刃口呈对称分布，冲压力作用点的Y 轴上。

得到
0=G Y
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在X 轴方向上，根据力学定理，合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和。

因为冲裁力与周边长度成正比。

各冲裁力可分别用冲裁周边长度代替。

得到
∑∑===
+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=n
i i
n
i i
i n
n
n G L
x
L L L L x L x L x L X 1
1212211 （3.15）
根据图3.5，可以得到
10680181443790830940.57586665106082.241181442.201379082.145309402.8957582.4166652.1+++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=
G X 78.133=
3.5 冲压设备的初选
冲压时压力机吨位的确定
顶件卸料总冲压
F F F
F ++=∑
（3.16） 92.121271=N
为了保证冲压力足够大和考虑到以后其它制件生产的可能性，初选压力机吨位为
160kN 。

3.6 本章小结
本章主要对制件的毛坯尺寸进行计算，根据成形工艺设计冲压成形排样图，确定了条料的宽度和送料步距，并计算出冲压所需的冲压力和压力中心，初选了压力机。

通过上面的主要参数的计算，为后面模具的结构设计提供科学精确的数据参考，有利于模具结构的合理设计。

第4章 模具工作部分尺寸的计算
4.1 冲裁区刃口尺寸的计算
1 尺寸计算原则 落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准。

冲孔时，冲孔件的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。

计算公式如下：
落料凸模和凹模工作部分尺寸计算公式：
()凹凹δ
+∆+=0max x D D （4.1）
()0
min 凸凹凸δ--=Z D D （4.2）
冲孔凸模和凹模工作部分尺寸计算公式：
()0
min 凸凸δ-∆+=x d d （4.3）
()凹凸凹δ
++=0min Z d d （4.4）
凹凸、D D —— 分别为落料凸模和凹模的基本尺寸； 凹凸、d d —— 分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸； max D —— 落料件的最大极限尺寸；
min d —— 冲孔件的最小极限尺寸；
∆—— 冲裁件的公差； x —— 磨损系数；
凹凸、δδ—— 分别为凸模和凹模的制造偏差。

2．冲裁间隙计算 根据文献[1]查得， 冲裁模初始双面间隙Z
04.0min =Z mm, 06.0max =Z mm 02.004.006.0min max =-=-Z Z mm
根据文献[1]查得，
冲裁凸，凹模的制造偏差
02.0-=凸δmm, 02.0+=凹δmm
由于，
04.002.002.0=++-=+凹凸δδmm
根据制造模具应该保证
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min Z Z nax -≤+凹凸δδ （4.5）
可以取模具间隙为：
008.002.0%40=⨯=凸δmm
012.002.0%60=⨯=凹δmm
008.0-=凸δmm, 012.0+=凹δmm
3．刃口尺寸计算 （1）冲Φ2.4工艺孔
由于工艺孔是用于条料导正，根据导正销与销孔的配合为H8/d9,
冲孔尺寸φ14
.004.2+ 冲孔
()0
min 凸凸δ-∆+=x d d （4.3）
()凹凸凹δ
++=0min Z d d （4.4）
根据文献[1]查得， 75.0=x
所以
()0
min 凸凸δ-∆+=x d d （4.3）
()0
008.014.075.04.2-⨯+= 0008.0505.2凸-=
()凹凸凹δ
++=0min Z d d （4.4）
()012
.0004.0505.2++=
012
.00545.2+=
（2）冲分离槽
分离槽尺寸如图4.1所示
图4.1 分离槽尺寸
冲槽凸模和凹模工作部分尺寸计算公式：
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()凹凸凹δ
++=0min Z b b （4.9）
凹凸凹凸、、、b b l l —— 分别为冲槽凸模和凹模的基本尺寸；
min min b l 、—— 冲槽的最小极限尺寸；
根据文献[1]查得，
75.0=l x ，1=b x
所以
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
()0
008.027.075.012-⨯+=0008.02025.12-=
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.014.012-⨯+=
0008.014.2-=
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()012
.0004.02025.12++=
012
.002425.12+=
()凹凸凹δ
++=0min Z b b （4.9）
()012
.00
04.014.2++= 012
.0018.2+=
（3）冲成形槽
成形槽Ⅰ尺寸如图4.2所示：
图4.2 成形槽Ⅰ尺寸
冲槽
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()凹凸凹δ
++=0min Z b b 4.9）
根据文献[1]查得， 75.0=l x ，75.0=b x
所以
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
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()0
008.022.075.09-⨯+= 0008.0165.9-=
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.018.075.04-⨯+= 0008.0135.4-=
()
0'
min '凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.018.075.04.4-⨯+= 0008.0535.4-=
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()012
.0004.0165.9++=
012
.00205.9+=
()凹凸凹δ
++=0min Z b b （4.9）
()012
.00
04.0135.4++= 012
.00175.4+=
()
凹凸凹δ++=0min '
'Z b b （4.9）
()012
.00
04.0535.4++= 012
.00575.4+=
成形槽Ⅱ尺寸如图4.3所示： 根据文献[1]查得，
75.0=l x ，75.0=b x
可得，
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
()0
008.022.075.09-⨯+= 0008.0165.9-=
图4.3 成形槽Ⅱ尺寸
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.018.075.04-⨯+= 0008.0135.4-=
()
0'
min '凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.018.075.04-⨯+= 0008.0135.4-=
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()012
.0004.0165.9++=
012
.00205.9+=
()凹凸凹δ
++=0min Z b b （4.9）
()012
.00
04.0135.4++= 012
.00175.4+=
()
凹凸凹δ++=0min '
'Z b b （4.9）
()012
.00
04.0135.4++= 012
.00175.4+=
（4）切断
根据载体大小计算切断尺寸 根据文献[1]查得，
75.0=l x ，75.0=b x 所以
()0
min 凸凸δ-∆+=x l l （4.6）
()0
008.018.075.06-⨯+= 0008.0135.6-=
()0
min 凸凸δ-∆+=x b b （4.8）
()0
008.018.075.05-⨯+= 0008.0135.5-=
()凹凸凹δ
++=0min Z l l （4.7）
()012
.0004.0135.6++=
012
.00175.6+=
()凹凸凹δ
++=0min Z b b （4.9）
()012
.00
04.0135.5++= 012
.00175.5+=
4.4 本章小结
本章主要是对模具工作刃口进行计算，分别确定了冲裁区、弯曲区、成形区的成形刃口尺寸。

刃口淬硬部分要求硬度60～64HRC 。

第5章 模具主要零件及结构设计
5.1 凹模的外形尺寸计算
由于本套模具刃口都是小的工作形孔，所以凹模形式采用镶拼式凹模。

1.凹模板的厚度
()15≥=Kb H （5.1）
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b —— 冲裁区最大外形尺寸； K —— 系数，考虑板厚的影响。

根据图5.5可确定外形尺寸
2.241=b mm
根据文献[1]查得，
1.0=K
Kb H = （5.1）
1.02.241⨯= 12.24=mm
取凹模板厚
25=H mm
2.凹模壁厚
()()40~302~5.1≥=H c （5.2）
取凹模壁厚
50=c mm
3.计算凹模板的外形周界
1002.241+=L 2.341=mm 10078.56+=B 78.156=mm
所以，根据文献[3]查得， 凹模板外形尺寸
400=L mm ，250=B mm
5.2 标准模架的选择
模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成。

模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程的全部载荷。

模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。

上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。

根据制件的结构及成形特点综合考虑，选择使用四导柱模架，其导向的精度与刚度都较好，受力均匀保证制件的成形精度。

导柱、导套磨损均匀且适用于多工位连续模。

由于制件精度要求较高，选择滚动导向模架，导向精度为I 0级。

上、下模座材料选用HT200，导柱、导套选用20钢制造，进行表面渗碳处理后，淬火硬度为58～62HRC 。

根据文献[3]，凹模的周界尺寸为400×250，选用模架尺寸为上模座400×250×50系列。

然后根据所选的模架查参考文献[3]四导柱下模座选择L 1=400mm ，B 1=250mm ，H =60mm 的下模座，查参考文献[3]四导柱上模座选L 1=400mm ，B 1=250mm ，H =50mm 的上模座，各项尺寸及要求按标准查取。

见附录A 。

由于模具属于中型模具，中型模具一般是通过模柄将上模安装在压力机滑块上
的，模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。

本套模具选择压入式模柄，材料选用Q235。

根据参考文献[2]选d =50mm ，L =110mm 的Ⅰ型模柄，见附录B 。

5.3 压力机的确定
由于模具的外形尺寸必须与压力机相适应，模具外形轮廓平面尺寸与压力机的滑块底面尺寸与工作台面尺寸，模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸必须相适应。

模具才能正确地安装和正常的使用。

所以根据所选模架，参考文献[3]，选用开式固定台压力机，其型号规格为J21-25。

主要的技术参数见附录C 。

校核装模高度： 模具工作时的闭合高度H 模具是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。

模具工作时的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。

模具的闭合高度应介于最大装模高度和最小装模高度之间：
510max min -≤≤+H H H 模具 （5.3） 522021510160-≤≤+
故满足要求。

5.4 模板的设计
本设计由于形状复杂凹模采用镶拼结构。

凹模板采用螺钉和销钉固定在下模座上。

凹模型孔轴线与顶面保持平直，凹模底面与顶面应保持平行。

为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为0.8～0.4um,底面与销孔的为0.8～1.6um 。

凹模板材料采用T10A 模具钢，热处理硬度达到60～64HRC 。

凸模固定板是用于固定凸模的，固定板的外形尺寸一般同凹模板大小一样，固定板的型孔与凸模固定部分相适应，型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。

根据本套模具的凸模特点，固定的方法采用两种。

一是将凸模压入固定板内，配合为H7/m6；一是采用粘结固定，便于修理和更换。

材料采用45钢，查标准选板厚为20mm ，要求按参考文献[3]加工。

垫板是装在固定板和上模座或下模座之间，是为了防止冲压时凸模压坏上模座。

根据凹模座的尺寸查取标准板厚。

垫板的材料选择45钢，热处理硬度为43～48HRC 。

选取凹模垫板厚10mm ，凸模垫板厚15mm ，要求按参考文献[3]加工。