压盖级进模设计及模具设计

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摘要

本次设计的主要内容是压盖的排样方案及模具设计，原排样方案为多工位级进模的纵向单排，因为纵向单排排样时材料会造成大量的浪费，为了增大材料的利用率，本文主要设计了倾斜双排排样方案和倾斜三排排样方案并与纵向单排排样方案的比较，比较得出，纵向单排排列模具最简单，材料轻易加工，但其材料利用率为51%，快要一半的材料华侈掉了，很是的不合理，材料容易加工，但其材料利用率为51%，将近一半的材料浪费掉了，非常的不合理。纵向双排排样模具结构虽然复杂，但其材料利用率达到了76%，材料得到了比较充分的利用，而且制件速度提高了纵向单排排列的二倍，非常适用该厂的现有条件。倾斜三排排列的材料利用率约为78%，其模具结构复杂，模具体积庞大，虽然其利用率是三种排样方案中最大的，但该厂其对冲制设备的要求不能达到标准要求。通过以上三种排样方案的比较，从模具的复杂程度，材料的利用率及原企业的设备条件状况等多方面考虑，选用倾斜双排排列的方案最为合理，不仅符合该厂现有的设备要求，而且材料利用率大大提高，生产成本降低了。 关键字：材料利用率；多工位级进模；倾斜排列

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Abstract

The main content of this design is the layout plan of the gland, the original layout scheme for multiple work position progressive die of vertical single row, due to the vertical single volleys of sample material will cause a lot of waste, in order to improve the utilization rate of materials, this paper designed the tilt double lining sample solutions and three volleys of sample tilt and compared with the vertical single volleys of sample solution, is concluded, the simplest, vertical in-line arrangement mould materials to processing, but the material utilization rate is 51%, nearly half of the waste material, very unreasonable. Vertical double lining sample mould structure complex, but its material utilization rate reached 76%, materials got more fully utilized, and raised longitudinal stamping speed single permutation twice, very applicable to the plant's existing conditions. Tilting three arrange the material utilization of about 78%, its mold structure is complex, the mould bulky, although its utilization is the biggest of the three kinds of layout scheme, but the plant its claim to hedge system equipment can not meet the standard requirements. Through the above three kinds of layout scheme comparison, from the complexity of the mould, the utilization rate of material and the conditions of equipment and other aspects to consider, select tilt double row arrangement scheme is the most reasonable, not only can meet the demands of the plant of the existing equipment, and greatly improve the material utilization ratio, reduce the production cost.

Key words: material utilization; Multi-station progressive die. Tilting arrangement

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目录

摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 1 绪论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 2 工艺性分析 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3工艺设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

3.1纵排单排排列设计 ------------------------------------------------------------------------------------ 4

3.1.1工位的确定 ------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.2搭边 --------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1.3步距与条料宽度 ------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.4材料利用率的计算 --------------------------------------------------------------------------- 5 3.2 倾斜双排排样设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 5

3.2.1倾斜排样角度的确定 ----------------------------------------------------------------------- 5 3.2.2导正孔 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 3.2.3 工位的确定 ----------------------------------------------------------------------------------- 8 3.2.4 材料利用率的计算 -------------------------------------------------------------------------- 9 3.3倾斜三排排样设计 ------------------------------------------------------------------------------------ 9

3.3.1 排样角度的确定 --------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.2 搭边的确定 ---------------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.3 条料宽度和步距的确定 ------------------------------------------------------------------ 9 3.3.4 导正孔 ----------------------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.5 工位的确定 ---------------------------------------------------------------------------------- 10 3.3.6材料利用率的计算 -------------------------------------------------------------------------- 10 3.4 最优方案的选择 ------------------------------------------------------------------------------------- 10 3.5 冲压力与压力中心的计算与压力机的选择 --------------------------------------------------- 11

3.5.1 冲压件受力计算 ---------------------------------------------------------------------------- 11 3.5.2压力中心的计算 ----------------------------------------------------------------------------- 12 3.6压力机的选择 ----------------------------------------------------------------------------------------- 13 4模具设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13

4.1 冲裁凹凸模刃口尺寸 ------------------------------------------------------------------------------- 14 4.2 凹凸模刃口尺寸的计算方法 ---------------------------------------------------------------------- 14 4.3 拉深模 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 15

4.3.1坯料尺寸的确定 ----------------------------------------------------------------------------- 15 4.3.2 凸凹模结构的确定 ------------------------------------------------------------------------- 16 4.4 压印凸模尺寸 --------------------------------------------------------------------------------------- 17 4.5 切口模的设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 17 4.6 凹模尺寸的计算 ------------------------------------------------------------------------------------- 18 4.7其他模具零部件规格 -------------------------------------------------------------------------------- 18 4.8凸模设计------------------------------------------------------------------------------------------------ 19

4.8.1凸模强度的校核 ----------------------------------------------------------------------------- 19

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4.8.2 凸模的总长度计算 ------------------------------------------------------------------------- 19 4.9 模架模座模柄的确定 ------------------------------------------------------------------------------- 21 4.10 其他零件的规格 ------------------------------------------------------------------------------------ 21

4.10.1浮升销 ---------------------------------------------------------------------------------------- 21 4.10.2导正销 ---------------------------------------------------------------------------------------- 22 4.10.3 卸料螺钉和卸料弹簧 -------------------------------------------------------------------- 22 4.10.4压边装置的配置 --------------------------------------------------------------------------- 22 4.10.5 凹模固定及定位零件 -------------------------------------------------------------------- 24 4.11压力机的校核 ---------------------------------------------------------------------------------------- 24 总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29

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1 绪论

多工位级进模是在同一套模具里可以连续完成冲孔，拉深，落料等冲压工序的一套模具，也就是说，被加工材料通过自动送料进入级进模，然后一个工序冲压一次，可以制成一个复杂的制件，只要在一个模具里就可以冲压制成。这就是级进模的最大优点。

级进模加工速度快，加工过程容易，质量好，提高了工厂的经济效益，一般适于大批量生产的零件，是一副效率高，精密度高，寿命高的高效模具 随着科技的发展，模具已经成为各个国家必不可少的工具，我国的大量精密模具都是从国外进口的，可以看出模具的重要性。

本次设计是完成压盖的排样设计，及制作压盖的级进模具设计，设计的重点有有级进模的排样方法，排样方法有多种，如单排排列，双排排列，三排排列，直排排列，斜排排列等方法，一个工件排列方法的不同，可以影响一套模具的生产效益，毕竟生产总成本中，材料的费用占相当一部分。所以，本次设计中主要针对材料利用率进行排样，主要方案有多排，斜排等，多排主要通过材料利用率及工厂现有的设备进行分析，选出最合适的排数；斜排主要研究制件排列的角度，角度的不同，可以影响材料利用率的大小，所以，设计出最合理的角度至关重要，本文中主要通过比较得出最适合的角度。最后进行模具设计，一套完整的级进模具不仅要考虑它的制件精度，还要考虑它的使用年限。

设计中的关键技术问题是，各个构件之间的相互配合，各个构件之间的最适合的配合尺寸，配合方式，使各个构件不发生碰撞，方便灵活，操作平稳。

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2 工艺性分析

该压盖零件为一冲压件，如图1冲压件工程图所示，其结构比较简单，料厚0.7mm ，

外形为菱形的椭圆。中间经浅拉深成型，压印，及冲圆形孔，圆孔直径为6.4mm，同心度为?0.5mm，两端各有一个冲腰圆孔，孔心距52.4±0.5mm。实物图如图2-2，材料为10号碳素结构钢，使用于一般结构和工程金属构件，塑性好，有一定的强度，冲裁性较好，适用于普通冲裁加工。生产批量为大批量生产。 由上可知，主要的冲压工艺有：冲导正孔，冲裁废料，压印，浅拉深成形，冲孔及落料。

一般落料公差等级最后低于IT10级，冲压件公差等级最后低于IT9级

图2-1 冲压件工程图

制造一个工件，其工序包括拉深，冲压，落料，压印，切边等工序，首先要确定的是其排样图，排样图有很多种，根据材料的利用率，模具寿命等多方面的的因素，选出最合理的排样图，一般排样图根据以下条件确定：

a 合理确定工位数 b材料利用率。 c 保证送料步距精度。 d 使模具简单，寿命高。

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e 保证冲裁件质量。

图2-2冲压件实物图

根据材料的利用，排样可分为有废料排样法，少废料排样法，无废料排样法。 其中，无废料排样法可以提供材料的利用率，但用这种方法制成的零件精度不好，零件大多不合格，本次设计的零件为小型零件，为了保证其精度，可以选用有废料排样法。

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3工艺设计

3.1纵排单排排列设计 3.1.1工位的确定

确定工位的方法有好多，冲压件，拉深件等其第一工位一般是冲导正孔，然后是冲孔，之后拉深如图3-1所示，共分五个工位完成。

图3-1 纵排单排排列

第一工位：冲导正孔。 第二工位：冲裁废料。 第三工位：压印。 第四工位：浅拉深成形。 第五工位：冲孔及落料。 3.1.2搭边

工件与工件之间及工件与条料侧边之间的余料叫做搭边。搭边的目的是为了冲出精度更高的制件，保证冲出合格件。

根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。 a=38.6+（3-2）/60.5+(2-4) <1.5

考虑到冲头的强度，每个工件之间的搭边值b=4.2mm； a=2.22mm。 3.1.3步距与条料宽度

（1）步距指条料在模具上每次送进的距离。 步距S=A+M即S=A+b

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S=38.6+4.2=42.8mm （2）条料宽度

由于保证导料板的顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（-e）。 条料宽度B=（D+2a+e）-0e

B=(60.5+2*2.22+0.5)=（65.44）-00.5 3.1.4材料利用率的计算

材料的成本大概占总成本的百分之六十几，所以，材料的合理利用起关键性作用。

计算公式由得：

n=F/bh*100% F 冲裁件面积； b 条料宽度； h 步距。

由cad计算该冲压件面积 F=1450mm2

所以，单排排列的材料利用率n=1450/（65.44*42.8）*100%=51% 3.2 倾斜双排排样设计 3.2.1倾斜排样角度的确定

在倾斜排样时，倾角a的变化引起排样步距b的变化和条宽h的变化。因此，材料的利用率仅仅和倾角a有关。如图3-2。

图3-2 倾斜双排排样模型

材料利用率计算公式如式（3-1）

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（3-1）

其中 n 一个步距内冲件的个数，n=2； A 冲压件的面积，由cad得出A=1420 mm2 b 条料宽度，b=43.22 mm； h 送料步距，h= =84.70 mm。

通过式子（3-1）可以看出，在一个步距内条料的宽度b，冲裁件的数量n，以及步距h和冲裁件的面积F都是a的函数，随着a的改变，各个参数都发生变化，使得毛坯的排样变得极其复杂。所以，可以根据a给定值来计算材料的最大利用。 (1) 搭边

根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。

a值的确定，如图3-4，不考虑倾角a的情况下，送料步距s最大为60.5+ （3-2），条料宽度最小取77.2，所以a值最大计算如下： a<60.5/77.2<1.5 查表3-1得：

a≧2.5; b≧2.5； 考虑到冲头强度，暂时先取取a=b=2.5mm。 (2) 步距与条料宽度 A步距的计算

如图3-4，步距S=2R/cos（90-36-a）+a/cos（90-36-a） =41.1/cos（54-a） B条宽的计算。

几何图如图3-3所示，

由于保证导料板的顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（—e）。

B= 2Ssinacosa+2（R+a） =Ssin（2a）+2（r+a） =Ssin（2a）+43.6

由材料利用率的公式可以看出，条宽B与步距S的乘积越小，材料的利用

率就越高，因此，根据a角度的变化，求出B*S的最小值即可。

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拉深力的计算如式（3-3）

F?KLt?b （3-3） 其中，K为修正因数，可取0.5-0.8

L横截面周边长度，L1=29.3*3.14=92.00 mm；L2=17.4*3.14=54.64 mm。 则P（拉）1=0.8*92*0.7*400=20608.45N； P（拉）2=0.8*54.64*0.7*400=12238.46N。 压印力的计算

Py=Aq

其中 A 压印面垂直投影面积 ； A=(5/2)*(5/2)*3.14=19.5 mm2。 q 单位面积上的校正力 ； q=3000 MPa。 则 Py=19.5*3000=58500 N

则P（总）= 2*（P1+P2+P（切）+ P（冲）+ Px+Pt+ P（拉） + Py）=373260N 3.5.2压力中心的计算

x0=P1x1+P2x2+.。。。+Pnxn / P1+P2+Pn y0=P1y1+P2y2+.。。。+Pnyn / P1+P2+Pn

如图3-8所示，xn为各孔中心距y轴的距离，yn为各孔中心离x轴的距离，数值如下。

计算得x0=54621602 / 373260=146mm y0≈42.35mm+2.1mm =44.45 mm

图 3-8 各压力点的坐标

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3.6压力机的选择

次工件的拉深为浅拉深，所以，压力机的公称压力应该比冲压件的在压力大1.1倍左右即可，根据标准压力机的公称压力得，P=400 kN 根据以上数据可知，压力机选择J23-40。

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4模具设计

4.1 冲裁凹凸模刃口尺寸

设计刃口尺寸时分为落料和冲孔两种来分别设计，设计根据如下。

（1）模具的刃口尺寸公差由零件尺寸公差确定。

（2）以落料凹模尺寸为基准或以冲孔凸模尺寸为基准，并且分别取其冲压件尺寸最小值与最大值。

（3） 凹凸模刃的刃口的尺寸为了保证其精度，主要靠冲压件的公差来确定。要做到即实用又可靠。 4.2 凹凸模刃口尺寸的计算方法

当凹凸模分别加工时要计算出凹凸模各自的刃口尺寸及公差，而且还要在凹凸模的设计图样上进行标注。 根据以上计算原则，如式（4-1）可得 落料时（p67）

??dDd?（Dmax-x?）0

0?(Dmax?x??Zmin)0Dp?（Dd-Zmin） ??p??p （4-1）

Dd 凹模的刃口尺寸，mm；

Dp 凸模的刃口尺寸，mm； Dmax 最大极限尺寸，mm；

△ 冲件的制造公差，mm（若工件为自由尺寸，公差可按IT14级精处理）； Zmin 最小合理间隙；可查表4-4；

δd，δp 凹凸模的制造制造公差，mm，按“入体”原则标注，可按1/4△-1/6△取值。

X 磨损系数，取0.5-1之间，与冲件精度有关，查表4-3可得。

零件尺寸60.5 模具尺寸 Dd1=（60.5-0.5*0.5）+00.125 =60.25 +0 0.125 mm； 零件尺寸19.3 模具尺寸 Dd2=（19.3-0.5*0.5）+00.125 =19.05+00.125 mm；

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零件尺寸3.5 模具尺寸 Dd3=（3.5-0.5*0.5）0

+0.125

=3.25 0

+0.125

mm；

零件尺寸60.5 模具尺寸 Dp1=（60.5-0.049）-00.125 =60.45-00.125 mm； 零件尺寸19.3 模具尺寸 Dp2=（19.3-0.049）-00.125 =19.25-00.125 mm；

零件尺寸3.5 模具尺寸 Dp3=（3.5-0.049）-00.125 =3.45-00.125 mm； 冲孔时如式（4-2）

0dp?（d min?x?）??p

??ddd?（d p?Zmin）（4-2） 0 dd 冲孔时凹模的刃口尺寸，mm； dp 冲孔时凸模的刃口尺寸，mm； dmin 冲孔件最小极限尺寸，mm；

+0.25 +0.25

零件尺寸6.4 模具尺寸dd1=（6.4+0.5*0.5+0.049）mm=6.70 mm； 00+0.25 +0.25 零件尺寸3.6 模具尺寸 dd2=（3.6+0.5*0.5+0.049）mm=3.90 mm； 00

零件尺寸3.0 模具尺寸 dd3=（3+0.5*0.5+0.049）+00.25 mm=3.30+00.25 mm； 零件尺寸6.4 模具尺寸 dp1=（6.4+0.5*0.5）-0.25mm=6.65-0.25 mm； 零件尺寸3.6 模具尺寸dp2=（3.6+0.5*0.5）-00.25 mm=3.85 -00.25mm； 零件尺寸3.0 模具尺寸 dp3=（3+0.5*0.5）-00.25mm=3.25 -00.25 mm； 4.3 拉深模

拉深模主要是将坯料用拉深模加工为自己需要的空心制品。锥形，圆筒形，球形，盒形等薄壁零件都可以用拉深工艺制成。和其他模配合可以加工出各种零件。所以，在各国的生产制造中，拉深工艺是不可小觑的。

圆筒形拉深件是拉深里最简单拉深件，在拉深过程中会出现许多的问题，主要有起皱和拉裂。

在拉深过程中，因为凸缘受切应力的作用，并且材料相对厚度t/D较小时，或者压应力太大时，会使材料起皱。在本次设计中，用压边圈来克服以上工艺缺陷。

拉深件的精度主要有两方面，沿深度方向的精度和直径方向的精度两方面。在一般情况下，拉深件的精度在IT13级以下。 4.3.1坯料尺寸的确定

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毛坯直径计算如（4-3） D??4A （4-3）

式中： A 拉深件表面积，mm.

由工艺设计中CAD得出，工件的表面积Ao=1656 mm2 则D≈46 mm

因为本次制作的零件拉深部分为阶梯形拉深，所以先确定拉深的次数，阶梯形拉深件用式（4-4）计算拉深系数值

h1h2h2d2hn?1dn?1dnh1h2hn?1m?（*?*???*?）/(?????1).. h2h3h3DhnDDh2h3hn

式中 hn —— 各级阶梯的高度，mm;

dn —— 个阶梯的直径，由大到小，mm； D —— 毛坯直径，mm。

如果通过上面计算拉深系数等于或大于同样毛坯一次拉深圆筒形各级（取最小直径）要求的拉深系数，这种阶梯零件可以一次拉深成形，小于的话需要多次拉深。

mj=[(3.6/1.5) * (29.3/46) + 6.4/46] / ( 3.6/1.4 + 1 )=0.48

m1=17.4/46=0.38

因为mj > m1

所以，该阶梯形零件可以一次拉深成形。 4.3.2 凸凹模结构的确定 (1) 凹凸模圆角半径的确定

本次浅拉深采用压边圈，由于料厚很小的浅拉深，所以确定凹凸模圆角半径都为0.3 mm (2) 凹凸模间隙

凸凹模之间的单边间隙称为拉深模间隙。如果间隙过小，就会增大摩擦力，毛坯受到极大的阻力，破坏拉深件，并且模具寿命会降低。如果间隙越开，拉深件会起皱量。

有压料装置的拉深模，凹凸模的单边间隙如式（4-5）

（4-4）

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Z?tmax?Kt （4-5) 凹凸模单边间隙公式：Z=t+Kt 间隙系数K=0.2

则凹凸模单边间隙Z=0.7+0.2*0.7=0.84 mm

凹模尺寸Dd1=（ 32.6 - 0.75 * 0.5 ）+00.06mm=32.56+00.06mm Dd2=（ 30.1 - 0.75*0.5 ）+00.06mm=30.06 +00.06mm Dd3=（ 20.1- 0.75 * 0.5 ）+00.06 mm=20.06 + +00.06mm Dd4=（17.4 - 0.75 * 0.5 ）+00.06 mm=17.36 +00.06 mm

凸模尺寸 Dp2=（ 30.1 - 0.75*0.5 - 2 * 0.84）+00.06 mm=30.88 +00.06 mm Dp4=（17.4 - 0.75 * 0.5 - 2 * 0.84）+00.06 mm=15.68 +00.06 mm Dd?(Dmax?0.75?)??d

0??d (4-6) dd?（dmin?0.4??2Z）0式中 Dd，dd —— 凹模的工作尺寸，mm； Dp，dp —— 凸模的工作尺寸，mm；

Dmax，d min—— 拉深件的最大外形尺寸和最小内形尺寸，mm； Z —— 凹凸模的单边间隙，mm； △ —— 拉深件的公差，mm；

δd，δp —— 凹凸模的制造公差，mm。Δd=0.06;δp=0.035. 拉深凸模的出气孔直径为5 mm。 4.4 压印凸模尺寸

压印模具的作用是借用冲压力使零件表面压上花纹，文字等图形，设计时在 凸模上刻出相反的文字，然后淬火，提高 压印的使用年限。

本次设计的压印时主要是在工件表面压出ＺＴ两个字母，字号为２号字，其凸模为一半径为２．５ｍｍ的圆柱凸模，所以，应该在凸模表面刻出ZT的镜像字。凹模不作设计，主要靠卸料板的压力与凸模的压力，而压出文字。 4.5 切口模的设计

拉深件边缘如果容易出现褶皱，就要在拉深件边缘切口，这样在拉深过程中是有利的，防止了皱褶的缺陷。工序的方法是将板材边缘切成一定形状的口，做到材料和板材分开，也可以切开一部分板材，保留一部分。

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切口的凹模设计为零件的外形凹槽，凹槽的宽度为1.5 mm，两端的腰圆孔半圆处保留不切断，凸模形状根据凹模形状尺寸减去配合公差，配合公差根据试验而定。图凹模如图4-1

图 4-1 切口凹凸模

4.6 凹模尺寸的计算

沿着送料方向上的凹模型孔壁间的最大距离： l=5*43.22+30.25*cos 36=241mm

垂直送料方向上的凹模型孔壁间的最大距离： b=86.45mm；

送料方向的凹模长度为： L=241+2*25=291mm； 垂直送料方向的凹模宽度为： B=86.45+2*40=172.45mm； 凹模厚度为：

H=K1K2(0.1F)ˉ3=1.3*1.25*(0.1*121290）ˉ3 =37.34 mm 式中 F —— 冲裁力，N；

K1 —— 凹模材料修正系数，碳素工具钢K1=1.3； K2 —— 凹模刃口周长修正系数，K2=1.25 。

根据凹模尺寸，初步确定标准凹模轮廓尺寸为L*B*H=315*200*40(mm) 4.7其他模具零部件规格

弹性卸料板：弹性卸料板的外形尺寸一般接近于凹模固定板，其厚度等于凹模板厚的0.6-0.8倍。和凸模配合是，其间隙0.1-0.5mm。为便于卸料，卸料板

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工作平面比凸模刃口端面高出0.3-0.5mm，查表4-10。弹性卸料板的厚度h=30m。 凸模固定板：固定板为矩形，外形尺寸与凹模一样，厚度取凹模厚度的0.6-0.8.配合间隙H7/m6，H取25mm合适. 垫板：垫板的厚度为16 mm，长宽与凹模尺寸一样.

卸料支承板：卸料支承板厚度为10 mm，长和宽与凹模保持一致。 4.8凸模设计

4.8.1凸模强度的校核

对最小凸模校核。

因孔径远远大于材料厚度，所以凸模强度和刚度足够。 根据表4-5计算最小直径d满足的条件： d≧5.2*0.7*255/800=1.2mm显然凸模强度合适。 凸模最大自由长度的校核：

L<=90（3-0.049）/3428.88（-2）=4.6mm

所以去小凸模工作长度为3mm，大凸模工作长度为6mm。

4.8.2 凸模的总长度计算

凸模的长度要根据具体的结构来确定，还要参考凸模修磨量，固定板，卸料板之间的安全距离等因素。

本次设计中，用到的凸模有：冲导正孔凸模，切口凸模，二次浅拉深凸模，二次压边圈兼一次拉深凸模，冲中心孔凸模，冲腰圆孔凸模2个，压印凸模，落料凸模，共八种凸模。 (1) 冲导正孔凸模

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图4-2 冲导正孔凸模尺寸及公差

冲导正孔凸模选用圆形凸模A型，铆接凸模，,技术条件按JB/T763-1994的规定处理。直径d=3.3 mm，材料：9Mn2V，A型面凸模，h为II型，圆凸模，AII 3.3*70，JB/T8057.1-1995，,9Mn2V。其公差如图4-2所示。 (2) 切口凸模

切口凸模横截面如图4-1俯视图，为零件外形除去两端腰圆孔外形，其长度为L=70+0.7+0.8=71.5 mm

其中 70mm —— 凸模固定板厚度，卸料支撑承板厚度，卸料板厚度及凸模固定板与 卸料支撑承板之间的安全距离； 0.7mm —— 材料厚度；

0.8mm —— 切刀在材料以下的长度。 (3) 二次浅拉深凸模

二次浅拉深凸模主要拉深零件中梯形阶梯的小阶梯，拉深凸模长度为L=70+5-0.7=74.3mm。 其中 5mm —— 总拉深高度 (4) 二次压边圈兼一次拉深凸模

二次压边圈兼一次拉深凸模是拉深零件中梯形阶梯中的大阶梯，其长度为二次浅拉深凸模

的长度减去弹性元件的长度再减去二次拉深的高度，即 L=74.3-10-1.4=62.90mm (5) 冲中心孔凸模

冲中心孔凸模的长度为70+5+1=76mm，尺寸及公差参数可参考图4-2。 (6) 冲腰圆孔凸模

冲腰圆孔凸模长度尺寸与冲中心孔凸模相等，L=76 mm。 (7) 压印凸模

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图4-3 压印凸模

如图4-3所示，因为压印是在零外表面一侧，所以压印凸模在凹模板固定，其长度为40+20=60 mm，其中： 40 mm —— 凹模厚度；

20 mm —— 下模座中凸模的长度。 (8) 落料凸模

落料凸模的长度为L=70+5=75 mm 4.9 模架模座模柄的确定

模架主要有滑动导向模架和滚动导向模架两大类，本次模架选用滑动导向模架。根据设计的要求和综合方面的考虑，最后选用对角导柱模架。

凹模周界L=315 mm，B=200 mm，闭合高度H=190-230 mm，GB2851.1，阶梯尺寸。 模柄的确定：模柄主要是把上模固定在压力机滑块上的同时让模具压力中心和滑块的压力中心垂直在一条直线上。

主要通过模具的大小，模架类型，上模结构以及精度等来选用模柄的结构类型。然后再由压力机滑块上的模柄孔尺寸来选取，一般模柄直径与模柄孔直径应相等，长度比模柄孔深小5-10 mm。

模柄安安装形式可分为：压入式模柄，旋入式模柄，凸缘模柄等。 根据压力机型号的要求，选用之间为50mm，进入压力机的深度不超过70mm，所以定为旋入式模柄A50 4.10 其他零件的规格 4.10.1浮升销

在多工位级进模中要求条料在被送进过程中无任何阻碍，所以，在 完成一次冲压后条料需要抬高到一定的高度，防止其它零件对条料的阻碍，能够顺利的进行下一次送料。

多工位级进模中主要用的导料装置有带槽式浮升销，台肩式导料板，以及浮顶装置配合使用的导料装置等。

本次设计中主要用带槽式浮升销，有了浮升销，不仅可以省去导料板，而且方便使用，，采用槽式浮升销时，必须在弹性卸料板对应的位置留有让位孔，工作时浮升销的顶面被让位孔压住，从而使条料从进料的位置送到加工的位置。其计算

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公式如下。

H=t+ (0.6-1.0)； c=1.5-1.3；A=c+(0.3-0.5)；H=h0+(1.3-1.5)；h1=(3-5)t； d=D-(6-10)t；

式中 h——导向槽的高度，mm； c —— 浮升销头部高，mm； A ——让位孔深度，mm； H1——导向槽的深度，mm； t ——料厚，mm。

h=1.5 mm；c=3 mm；A=3.3 mm；H=7mm；d=5 mm；h1=3mm；D=8 mm。

浮升销弹簧：选材料直径d=2mm，弹簧中经D=14mm，试验载荷F=164.9N，总10个。

4.10.2导正销

导正销主要用于级进模中，国家标准的导正销主要有A型结构，导正2-12 mm的孔；B型结构，主要适用10 mm以内的孔；C型结构，主要导正4-12 mm的孔；D型结构，主要用于导正12-50 mm的孔。根据导正孔的大小，最后选用A型导正销。

d=6 mm;d1=3 mm;d2=9 mm;c=2 mm;L=25 mm;l=16 mm。 4.10.3 卸料螺钉和卸料弹簧

用于本次采用弹性卸料装置，所以要用弹性元件，选用弹簧。

卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉M10(JB/T7650.6-94)，螺钉材料为45钢。

根据卸料力Px=2*2940 N 选用四个卸料弹簧（GB/T2089-1994）。

4.10.4压边装置的配置

本次设计中压边圈有两个，如图4-4，其工作原理为

工作原理为压边圈1先压边，然后压边圈2进行浅拉深，所以，压边圈2既有压边作用，又是拉深凸模，最后，拉深凸模再进行浅拉深。 10.4.1 压边圈1及压边圈1的弹性元件 压边圈1的弹性元件为弹性橡皮。

D?(d21.27F/p) （4-7）

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式中 F —— 所需工作压力，N；

P —— 压缩至10%-3%时的单位压力，MPa。

图4-4 压边圈

a橡皮的选用原则是：

最大压缩量为自由高度的百分之四十五，一般在百分之三十五至四十五之间之间，高度用下式进行计算： H=h/(0.25-0.3)

式中 H —— 橡皮自由状态下的高度，mm； h —— 所需工作行程，mm。 b橡皮产生的压力计算公式如下： F=Ap

式中 F —— 压力，N； A —— 橡皮截面面积，mm2；

P —— 橡皮压缩量有关的单位压力。 c压边力的计算 根据表公式Fq=Ap

A 在压边圈下的毛坯投影面积；A=405.6mm2 P 单位压边力 见表4-17， p=3.0； F=3.0*405.6=1216N

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根据以上数据及公式，计算出的橡皮外径D=43.3，为使橡皮1与其它零件的配合及设计需要，橡皮的外径D=43.6 mm。H=17 mm，压缩之后为12 mm。 d 压边圈2及压边圈2上的弹性元件

因为压边圈2及是压边圈，又是拉深凸模，如图4-3所示，其弹性元件应该选聚氨酯橡胶，由于聚氨酯橡胶具有高硬度，高弹性，高强度等特性，在封闭框内收到压力时具有液体静压的特性，各个方向受力相等，所以，当达到一定的单位压力时，封闭的弹性体变形很小时，可以冲压形成零件。拉深工序选用8260,8270,和8280等牌子，压缩量在10%-35%之间。

根据工作行程h=5，则其自由高度h=15mm，压缩之后为10 mm。 图中都为压缩后的尺寸。 4.10.5 凹模固定及定位零件

凹模与下模座固定时用内六角花形圆柱头螺钉-GB 6190-86 ，M80*80,四个圆柱螺钉。定位零件用圆柱销圆柱销 - GB 120-86，10*85，六个圆柱销。 4.11压力机的校核

选择压力机时，压力机的最大装模尺寸300mm必须大于模具的闭合高度，压力机的最小装模尺寸220mm必须小于模具的装模高度。

而本次设计的模具闭合高度为226.70mm，在压力机装模尺寸极值之间，所以符合设计要求。

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图4-5模具总装配

图4-6冲中心孔凸模

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图4-7 拉深凹模

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图4-8 一次压边圈二次拉深凸模

总结

毕业设计以接近尾声了，在这段繁忙而又充实的时间里，让我认识学习的重要性，以及对以后工作提前有了一定的了解。在我们看来，一个简单而又平常的零件竟然成形不易，先经过材料分析，然后进行排样设计，零件如何加工，加工注意事项，模具的设计，模具的寿命，以及零件的精度等多方面。也充分掌握了冲压工艺及模具设计，清楚掌握了零件的排样最优和材料的合理利用。也学会了在图书馆查阅资料的习惯，更懂得了网络的重要性。主要合理的利用网络，我相信网络是我们学习最方便最实用学习工具。此次主要下载的图书资料来源于标准分享网，以及图书馆借阅的图书资料。

模具设计部分主要运用了CAD制图，通过这段时间的绘图，使我学会了熟练运用CAD制图软件，我相信对以后的工作有很大的帮助，

但是也有不足之处，由于个人水平有限，时间的不足，以及查阅图书的不全面，使此次设计有很多不足之处，我希望在未来的时间里，可以花大量的时间由于学习中。

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致谢

本次设计主要是在韩兴瑞老师的指导下顺利的完成了，没有老师艰辛的指导，没有老师的耐心鼓励，就没有本次的毕业设计。在这段时间里，我们毕业设计做的好，老师比我们更高兴。我们毕业设计做的进度慢，老师比我们更着急。而且老师利用双休日帮我们辅导，我觉得我们辛苦，但老师比我们更辛苦，更操心。在老师的鼓励中，我在这段时间坚持认真的做下来了，我真心的谢谢韩老师，您辛苦了。最后，祝老师工作顺利，身体健康。

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参考文献

[1] 何敏红，王树勋，武晓红.压盖级进模排样设计的研究[J].锻压技术，2013,38（03）：115-117

[2] 欧阳波仪.多工位级进模设计标准教程[M].北京：化学工业出版社，2008. [3] 段来根.多工位级进模与冲压自动化[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4] 曹立文，王冬，丁海娟，郭士清.新编实用冲压模具设计手册[M]2007.北京：人民邮电出版社.

[5] 王孝培.实用冲压技术手册[M].北京：机械工业出版社.2001

[6] 武晓红.小 压 盖 级 进 模 排 样 设 计 的 研 究[J].冲模技术，2014,4;19-22 [7] 成虹.多工位精密级进模排样设计的研究[J].模具工业，2000,4:14-16

[8] 曹勇，邓卫国.镇流器冲片双排无废料级进模设计 锻压技术，2011,36（5）：113-116 [9] 何敏红，王树勋支撑架多工位复合级进模设计锻压技术2013,38（1）：137-139. [10] 何敏红，王树勋悬挂件多工位级进模的设计 锻压技术，2012,37（5）：115-117.

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