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汽车变速箱外壳冲压设计

汽车变速箱外壳冲压设计
摘要
随着工业发展，冲压模具的应用越来越广泛。同时由于产品更新换代速度的加快，除了要保证模具设计质量以外，对模具设计效率的要求也越来越高。
为了促进我国冲压模具技术的发展，从计算机技术、先进加工技术及装备、其它新技术与冲压模具等方面分析了我国冲压模具的技术现状。结果表明：经过几十年的发展，我国的冲压模具总量位居世界第三位，加工技术装备基本已与世界先进水平同步。

关键词：汽车；变速箱；外壳；冲压
The auto gearbox casing stamping design
ABSTRACT
With industrial development, stamping dies used more and more widely. At the same time due to the accelerated pace of product replacement, in addition to ensure the quality of the mold design, mold design efficiency also getting higher and higher.
In order to promote the development of China's stamping die, analysis of stamping dies status quo in terms of computer technology, advanced processing technology and equipment, and other new technologies and stamping dies. The results showed that: After decades of development, China's total stamping die ranked third in the world, processing technology and equipment basic sync with the world advanced level.

Key words：auto; gearbox; shell; stamping

目 录
第1章 绪 论 1
1.1 冲压技术的现状 1
1.2 冲压技术的发展趋势 1
1.3 复合模的特点和概况 2
1.4 国内模具CAD技术的未来 2
第2章 汽车变速箱外壳冲压工艺设计 3
2.1汽车变速箱外壳零件工艺分析 3
2.2 汽车变速箱外壳复合模具排样方案设计 4
2.3 汽车变速箱外壳复合模总体结构设计 4
2.4 成型回弹的控制 6
第3章 汽车变速箱外壳展开图计算与分析 6
第4章 汽车变速箱外壳工艺设计 6
4.1 排样设计 6
4.2搭边、条料宽度、步距的计算 7
4.3 材料利用率与压力中心的计算 8
4.4 冲压力的计算 10
4.5 压力机的初步选择 12
第5章 模具主要零件设计 12
5.1 凸、凹模刃口尺寸的分析与计算 12
5.2 凹模的设计 14
5.3 凸模的设计 16
5.4 计算成型凸、凹模工作部分尺寸 17
5.5 凸模固定板的设计 18
5.6 导料板的设计 18
5.7 卸料板设计 18
5.8 垫板设计 19
5.9 聚氨酯橡胶设计 19
5.10 定距、定位装置 19
5.11 模具装配示意图 20
第6章 螺钉与销钉设计 22
总结 23
参考文献 25

3

第1章 绪 论
1.1 冲压技术的现状
冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。20世纪初，美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹，涉及可成形性预估、成形方法的创新，以及成形过程的分析与控制。但在20世纪的大部分时间里，对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学，60年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图（FLD）的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑。
随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。
工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。
1.2 冲压技术的发展趋势
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、PRO/E ngineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
1.3 复合模的特点和概况
复合模是冲压模具的一种，它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化有非常重要的意义。复合模可对一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、成型、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应该选用复合模。它的特点是：冲压生产效率高；操作安全；冲件质量高；模具寿命长；冲压生产总成本较低
1.4 国内模具CAD技术的未来
计算机辅助设计制造(CAD/CAM)系统是利用计算机进行数字和图形信息处理，以实现产品设计、造型和数控加工的自动编程软件，具有知识密集、综合性强、初始投入大的特点。它的普及应用将使产品设计制造和生产的传统模式发生深刻的变化，从而带动制造业技术的快速发展。
在我国，CAD/CAM研究普遍存在着科研水平较高，商品化程度低的特点，很多科研成果不能及时转换为生产力，这样，长期以来进口软件便成为唯一的选择。许多企业上了CAD/CAM项目，有的投资额高达数百万元，购置了当时较为先进的工作站、小型机系统，但现在绝大多数都已束之高阁，造成了大量人力、物力的浪费。究其原因：一是国外CAD/CAM软件和工作站等硬件产品价格昂贵，动辄几万、几十万美金，给企业造成沉重的经济负担；二是软硬件操作复杂，不但要求使用者具有较高的数控加工经验，而且要求具有较高的计算机水平和英语基础，这样的人才十分难得且培训周期长，这些因素使得CAD/CAM技术成为国内制造企业的一块心病。
近年来，情况有了转机。随着改革开放的深入，沿海和内地的一些地区经济活动日益活跃，特别是广东沿海和江南地区产生了一大批中、小型制造企业。由于面对激烈的市场竞争，产品生命周期不断缩短，多品种、小批量生产比例增加，如何缩短产品的设计、制造周期成为这些企业生存的关键。这一批中小型制造企业迫切要求配备功能完备、价格廉宜、学习
简便和技术支持良好的CAD/CAM软件，形成了强大的市场需求。看来，继国产绘图软件全面占领市场之后，高品质、低价位、自主版权的CAD/CAM软件即将大行其道。
第2章 汽车变速箱外壳冲压工艺设计
2.1汽车变速箱外壳零件工艺分析
图2-1所示汽车变速箱外壳外形较复杂,材料为10钢 ,厚度1. 0 mm,生产批量为50 万次。汽车变速箱外壳成形工艺包括冲裁、成型等工序, 此外, 制件上表面不得有划痕,截断面不得有毛刺, 未注尺寸公差为I T12。吃产品需要1次成形较容易,经可行性分析,1个复合模具加1个成型模具和一副冲孔模具1次成型成形, 且每步成型回弹必须严格控制。经计算, 材料在垂直于纤维方向成型半径均大于08 F 钢最小成型半径, 满足成形要求, 但裁料时, 要注意考虑纤维方向, 尽量采取成型方向与材料毛刺方向一致的成型方式,减小毛刺对制件成型质量的影响。

图2-1汽车变速箱外壳

经初步计算，模具工作过程:挡料销定位, 当冲床滑块下行带动上模座使模具闭合时,凸凹模将料挤入凹模完成落料同时冲头将料挤入凸凹模完成冲孔然后冲床滑块上升推料块将凹模的产品推出凹模。成型凸模进入成型凹模,然后冲床滑块上升，完成产品的全部工序。复合模具采用弹性卸料板。成型回弹的控制：控制成型回弹的方法常用补偿法及镦压法。补偿法是在模具相应位置开出一定斜度, 使工件出模后正好符合规定的角度。镦压法是镦压工件成型带, 改变其应力、应变状态, 达到控制成型回弹的目的。在该工件上,成型利用镦压法可达到控
汽车变速箱外壳是一种比较常见的零件，也是多数机械设备中的必要零件，其外形各异，形状复杂，但实际使用目的基本一致，使用数量也较多，成形工艺包括冲裁、成型、切边等，由于其工序较多、生产周期长、材料消耗多、效率低、成本高，不能较好地适应生产发展的需要。
2.2 汽车变速箱外壳复合模具排样方案设计
为降低制造成本, 保证条料送进刚性和稳定性, 减模具工作面积,模具发生故障及返修率, 汽车变速箱外壳采用单排横排排列。U形成型需经90°成型完成。

图2-2 送料方向
2.3 汽车变速箱外壳复合模总体结构设计
汽车变速箱外壳模结构见图2-3。模具工作过程:采用浮沉销作为挡料装置, 当冲床滑块下行带动上模座使模具闭合时,凸凹模具将料挤入凹模，冲头将料挤入凸凹模完整整个落料

图2-3 外壳结构

2.4 成型回弹的控制
控制成型回弹的方法常用补偿法及镦压法。补偿法是在模具相应位置开出一定斜度, 使工件出模后正好符合规定的角度。镦压法是镦压工件成型带, 改变其应力、应变状态, 达到控制成型回弹的目的。在该工件上,成型利用镦压法可达到控

第3章 汽车变速箱外壳展开图计算与分析
成型件的毛坯长度的计算
由于此为r>0.5t的成型件，这类变薄不严重而且断面畸变教轻，可以按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算，即
（3-1）
当零件的成型角为时，则毛坯的展开长度为
（3-2）
式中x—应变中性层位移系数;
r —成型半径（mm）;
t —料厚（mm）;
ｌ—制件各直线段长度（i=1、2 、3；mm）;
L—毛坯的展开长度（mm）;
由文献[1] 查表3-1得，当r/t=1.0时，=0.42，则由式（3-2）得，

L1=86.6mm

第4章 汽车变速箱外壳工艺设计
4.1 排样设计
排样是指冲裁件在条料上的布置方法。合理的排样及选择适当的搭边值，是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。为保证冲裁件的质量及较高的模具寿命，应采用工件周边都留有搭边，这样还可以使条料具有一定的刚度，便于送料。

4.2搭边、条料宽度、步距的计算
4.2.1 确定搭边
搭边指的是排样中相邻工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料。合理选择适当的搭边值是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。
搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高。但过小时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损。为避免这一现象，搭边的最小宽度大约取为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。所以经上述分析，查文献 [1] 表2-13，得到工件间的搭边a = 1.5mm , 侧面搭边a=1.3mm 。
4.2.2 确定条料宽度
查李奇涵主编的《冲压成形工艺与模具设计》P56表3-9，得，a=1.5， =1.8,考虑此制件的特殊性，取a=1.3mm =1.5mm

=（86.6+2X1.3）
=89.6
式中：B——料宽基本尺寸；
——条料宽度方向制件轮廓最大尺寸；
n——侧刃个数；
b——侧刃冲切的料边宽度；
——条料剪切公差，此处查表得=0.5

4.3 材料利用率与压力中心的计算
4.3.1 材料利用率的计算
冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。由文献 [1] 其计算公式如下：
一个进距内的材料利用率 为
（4-4）
式（4-4）中A—冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm）;
n—个进距内冲件数目；
B—条料宽度（mm）;
h—进距（mm）;
得 =63.4%
所以一个进距内的材料利用率为76.8%
4.3.2 压力中心的计算
冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就要使压力中心与模柄轴心线重合。否则冲裁过程中压力机滑块和冲模会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命甚至损坏模具。因此设计冲模时，应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合，若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围。
由于零件为对称图形，故采用解析法求压力中心较为方便。
根据力学定理，诸分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之矩，则有
（4-5）

（4-6）
因为，，，，所以

式中 、、、—各图形的冲裁力（N）；
、、、 —各图形冲裁力的轴坐标（mm）;
、、、—各图形冲裁力的轴坐标（mm）;
、、、 —各图形冲裁周边长度（mm）;
t —板材厚度（mm）;
—材料抗拉强度（MPa）。
因为整个图形除了压窝4处上下不对称，其它地方都是左右上下对称的，图形左右对称，所以压力中心在Y轴上。且这四处，，，在方向的压力中心即为整个图形的压力中心。

即产品的中心。
在实际生产中，可能出现冲模压力中心在加工过程中发生变化的情况，或者由于零件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与压力机滑块中心一致的情况，这时应注意使压力中心的偏差不致超出所选用压力机允许的范围
4.4 冲压力的计算
完成本制件所需的冲压力由冲裁力、成型力及卸料力、翻边力、压窝力组成。
4.4.1 冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。
冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。
由文献 [1] 用平刃口模具冲裁时，冲裁力F（N）可按下式进行计算
（4-7）
式中 L—冲裁件周边长度（mm）;
t —材料厚度（mm）;
—材料抗剪强度（MPa）;
K—系数。（考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3）
一般情况下，材料的，为计算方便，也可用下式计算冲裁力F（N）
（4-8）
式中 —材料的抗拉强度（MPa）。
此制件所需的冲裁力由冲孔力、压窝力、切断力和冲切余料力四部分组成。
查文献 [4] 表1-24 得 =550MPa
落料的冲裁力F冲=1.3X1X421X550=301KN
冲孔的冲裁力计算F冲=1.3X1X67.5X550=48.3KN
所以此制件所需的冲裁力=349.3KN。
4.4.2 卸料力、推件力的计算
无论采用何种刃口冲模，当冲裁工作完成后，由于弹性变形，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿着径向发生弹性收缩，会紧箍在凸模上。而冲裁下来的工件（或废料）径向会扩张，并因要力图恢复弹性穹弯，所以会卡在凹模孔内。为了使冲裁过程连续，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，那卡在凹模孔内的冲件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力。
、是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。要准确计算这些力是困难的，由文献[1]实际生产中常用下列经验公式计算

式中 —系数，查文献 [1]表2-2 卸料力、推件力和顶件力系数，得=0.06，=0.1；
—卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数，一般卡3~5件，取=5。
F卸=0.06X301KN=18KN
F推=0.06X48.3X3KN=8.7KN

所以此制件所需的卸料力、推件力分别为18KN 8.7KN
4.4.3 成型力的计算
为了提高成型件的精度，减小回弹，在板材自由成型的终了阶段，凸模继续下行将成型件压靠在凹模上，其实质是对成型件的圆角和直边进行精压，此为校正成型。此时，成型件受到凸凹模的挤压，成型力急剧增大。由文献 [1] 校正成型力（N）可用下式计算
（4-9）
式中 —单位面积上的校正力（MPa）;
A —校正面垂直投影面积（mm）;
查文献 [1] 表3-2 得=100 MPa ；

所以此制件所需的成型力为。
4.5 压力机的初步选择
查表10-6 开式双柱可倾压力机主要技术规格表，初选压力机型号规格为J23-40，表4-1为J23-10和J23-16两种压力机参数对比。
表4-1 J23-10和J23-16两种型号压力机的参数
第5章 模具主要零件设计
5.1 凸、凹模刃口尺寸的分析与计算
冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸来保证。
由于在冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则：
（1）落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸应比凹模小一个最小合理间隙。
（2）冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制
型号
公称压力/kN
滑块行程/㎜
滑块行程次数/（次/min）
最大闭合高度/㎜
J23-10
400
100
45
330
J23-16
630
130
50
360

最大装模高度/㎜
连杆调节长度/㎜
滑块中心线至床身距离/㎜
床身两立柱间距离/㎜
J23-10
265
65
250
340
J23-16
280
80
260
350

工作台尺寸/㎜
垫板尺寸/㎜
模柄孔尺寸/㎜
最大倾斜角度/（°）
J23-10
前后
460
厚度
65
直径
50
30
左右
700
孔径
220
深度
70
J23-16
前后
480
厚度
80
直径
50
30

左右
710
孔径
250
深度
80

电动机功率/KW
机床外形尺寸/㎜
机床总质量/Kg

前后
左右
高度

J23-10
5.5
1685
1325
2470
3540

J23-16
5.5
1700
1373
2750
4800

件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。
（3）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关
表5-1
系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高2～3级。工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差。
模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。
本论题落料件为了更好的配合、便于加工凸、凹模的加工，采用分别加工方法。根据落料件标准尺寸进行计算，所有未标注公差均按IT14级处理（落料件全尺寸见图2-2）。
由于Zmin=0.1mm，Zmax=0.14 mm，凸、凹模制造公差可取：

磨损系数取：0.5 ，所有尺寸均按入体原则进行标注。计算过程如表5-2：
表5-2 凸、凹模刃口尺寸计算过程
尺寸
计 算 公 式
凹模尺寸
凸模尺寸
R52.3

31.

。
5.2 凹模的设计
5.2.1 凹模各孔口位置尺寸
在凹模中，这类尺寸较多，其基本尺寸可按排样图确定。其制造公差按文献 表2-3冲裁件精度应为IT10级，但此制件送进工步数较多，累积误差较大，会造成凸、凹模间隙不均，影响冲裁质量和模具寿命，故而应将模具制造精度提高。考虑到加工经济性，在送料方向的尺寸按IT7级制造，其他位置尺寸按IT8～IT9级制造，具体尺寸参照凹模零件图
5.2.2 确定凹模刃口形式
由于凹模上直径为4毫米、直径为4.5毫米和侧刃定距的工作形孔形状简单、不易磨损，故采用整体式凹模。而对模具整体凹模上，小型、形状复杂、局部薄弱的工作形孔，往往给机械加工或热处理带来很大的困难，当它局部磨损后又会造成整个凹模的报废。为此，直径为4.5毫米的小工作形孔和翻边工序，可以方便加工、热处理、刃磨，并且当凹模损坏后易于维修更换。
因为此制件形状简单、冲裁件精度要求不高、废料为圆形件，又是向下落的，所以由文献 图5-1采用（e）型刃口形式的凹模。此种凹模刃口的特点是适用于落形状简单规则的料，且刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸基本不变，冲裁薄料时选用。

图5-1 凹模刃口形式
5.2.3 确定凹模厚度H
凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度。由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，首先考虑是在成型工位所要受到的成型力，且由于压窝凸模是固定在凹模，所以要适当增加凹模厚，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，由文献 [2] 凹模的厚度H可按以下经验公式计算
H = Kb （≥15mm） （5-5）
式中 K—考虑坯料厚度影响的系数；
b — 冲裁件最大外形尺寸（mm）；
查文献 [1] 表8-1，得K=0.2；
H= 25mm
考虑到压窝凸模的高度，则H调整为30mm,此凹模用于大批量生产，其厚度要考虑修磨量（5~6mm），所以凹模厚度H为30 mm。
5.2.4 确定凹模周界尺寸L×B
由文献 [2] 表7-6 得凹模最小壁厚为1.6mm。
由文献 [2] 凹模壁厚（刃口到外边缘的距离）可按下列公式确定
C﹦（1.5～2.0）H （≥30mm） （5-6）
C﹦1.5×40 mm﹦60 mm
∴ L=140mm ; B=140 mm 。
5.3 凸模的设计
查文献 [3] 表5-27圆凸模形式和尺寸，选用圆凸模规格为 BⅡ15×83 JB/T8057-1995。
其他形式凸模的长度与直径为4毫米的凸模长度一样都为69毫米。凸模长度确定后一般不需要作强度核算，但因为直径为4.5毫米的凸模比较细小，所以只需要进行抗弯能力和承压能力校核。若其强度达到了要求，则其他凸摸强度都合格。
5.3.1 校核凸模抗弯能力
由文献 [5] 对于圆形凸模的校核公式如下：
（5-7）
式中 —凸模允许的最大自由长度（mm）;
F —该凸模的冲压力（N）；
d —凸模最小直径（mm）；
=（69－24－11）mm=34mm
F =1461.7N

∵ =34mm<=42.4mm
所以凸模抗弯能力合格。
5.3.2 校核凸模承压能力
由文献 [5] 对于圆形凸模的校核公式如下：
（5-8）
式中 —凸模的最小直径（mm）;
t —材料厚度（mm）;
—材料抗剪强度（MPa）;
—凸模材料的许用应力（MPa）;
查文献 [ 2] 表9-17 得=1500 MPa；

∵
所以凸模承压能力合格。
因此直径为4.5毫米的凸模能够满足使用要求。
5.4 计算成型凸、凹模工作部分尺寸
成型凸、凹模工作部分的尺寸，主要是指凸模、凹模的圆角半径和凹模的深度，还有凸、凹模之间的间隙及模具宽度尺寸等。
5.4.1 凸、凹模的圆角半径
凸模的圆角半径应等于成型件内侧的圆角半径r，即。
由文献 [1] 凹模的圆角半径 可知，凹模的圆角半径不宜过小，以免成型时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径应一致，否则在成型时毛坯会发生偏移。

5.4.2 凸、凹模间隙C
对于V形件成型，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大，成型件尺寸和形状不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，且成型力大。由文献 [1] 生产中常按材料性能和厚度选取：
（5-9）
C=0.0525~0.0575mm
凸、凹模间隙取为0.05mm。
5.5 凸模固定板的设计
凸、凹模零件一般通过固定板间接固定在模板上，以节约贵重的模具钢。固定板固定凸模要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此固定板必须有足够的厚度。
由文献 [ 1 ] 可按下列经验公式计算
H=（1～1.5）D （5-11）

为了使固定板能够把凸模固紧得更加牢靠并有良好的垂直度，需增加固定板厚度，所以凸模固定板的厚度取为20mm。
凸模固定板各孔与凸模配合，通常按H7/n6或H7/m6选取，在此选H7/n6配合
5.6 导料板的设计
多工位级进模的导料板直接影响模具冲制的效率和精度。导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在凹模形孔的两侧，并与模具中心线平行。
一般导料板分平直式和带台式两种。平直式多用于低速、手工送料的级进模；带台式多用于高速、自动送料的级进模。
由于此模具采用的是手工送料，所以导料板选用平直式。为了导料准确导料板长度应大于凹模长度，并且在导料板前端的下面装有承料板（又称托料板），托住条料，以便平稳送料。
查文献 表8-3 得导料板厚度H=1.5mm。
5.7 卸料板设计
卸料板主要用来从凸模上卸下条料或废料，卸料板和凸模之间的间隙大小，以不使工件或废料拉进间隙为准。卸料伴除把板料从凸模上卸下外，有时也起压料或凸模导向的作用。
卸料板外形尺寸与凹模外形尺寸一致。卸料板厚度与卸件尺寸及卸料力有关，由文献一般为
（5-12）
式中 H —卸料板厚度（mm）;
—凹模厚度（mm）。

所以卸料板的厚度H修整为16 mm。
5.8 垫板设计
当零件的料厚较大时，冲压中凸模上端面或凹模下端面对模板作用有较大的单位压力，有时可能超过模板的允许抗压应力，此时就应采用垫板。从模具寿命角度考虑，此模具采用上、下两垫板。由文献 [ 1 ] 垫板厚度一般为4～12 mm, 此模具上模垫板取厚度为10mm。
5.9 聚氨酯橡胶设计
聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐油性、耐臭氧、耐辐射等优点，是一般橡胶所不能比拟的。因此此模具选用4个聚氨酯弹性体为卸料橡胶垫。查文献 [4] 表16、表17 得：
聚氨酯弹性体内径d=10.5 mm;
聚氨酯弹性体外径D=32mm；
聚氨酯弹性体厚度H=25mm;
聚氨酯弹性体压缩量F=0.35H=9 mm;
聚氨酯弹性体压缩时的最大外径D=42 mm。
5.10 定距、定位装置
确定合适的定距、定位方式不仅有利于提高冲压件的质量，而且便于操作和确保冲压完全生产。
挡料是材料送进过程中最基本的定距方式。在级进冲压模中一般采用有自动送料方式，也可以用侧刃来进行挡料。这也是大多数的挡料方式。但侧刃定距，增加了条料的宽度，降低了材料的利用率。同时也增加了凹模的冲裁刃口，制模相对的增加了困难。
定位的方式较多，可利用外形或内孔甚至冲制工艺孔来定位。用导正销导正精确定位是模具结构中常见的型式。一般借助冲件上的孔或条料上的工艺也采用定位钉定距。但是由于第每冲一次需把材料从定位钉上脱出后再送至预定位置，这时对产品的变形会有所影响，因此它适用于较薄的冲件材料。为了防止材料在导正过程中的变形，一般相应的位置安有抬料钉和导料块。导料块可以帮助条件从导正销上脱出来，抬料钉可以帮助条料从凹模抬起而送至预定位置。对于采用侧刃和导正销定距定位的级进模，级进模的送料准确程度直接影响冲件的尺寸精度。在侧刃和导正销组合使用时，侧刃作为送料的粗定位，导正销作为精定位。采用导正销导正时，可利用冲件上的孔作导正销孔，也查在条料的合适部位冲制工艺孔作导正用。不论何种方式，导正销应设置在与冲孔凸模邻近的下一个工步上，以便减少送进的积累误差，提高导正精度。两导正销之间应有足够的距离，有利于导正。
5.11 模具装配示意图
根据以上结构设计和计算，可以绘制出模具装配示意图，如图5-2所示。

图5-2 复合模装配示意图

第6章 螺钉与销钉设计
螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。螺钉的数量视被紧固零件的外形尺寸及其受力大小而定，此模具采用8个。螺钉的布置应对称，使紧固的零件受力均衡。此模具上的螺钉采用圆柱头内六角螺钉（GB/T70-1985）。这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在模具内，使模具结构紧凑，外形美观。查文献 [2] 表7-12选用M9规格的螺钉。
螺钉拧入最小深度：采用钢时为螺纹直径的1.5倍。
销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般用两个，多用圆柱销（GB/T119-1986），与零件上的销孔采用过渡配合，其直径与螺钉上的螺纹直径相同。
销钉的最小配合长度是销钉直径的2倍。
总结
通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要求，掌握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，结合模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。
通过本次毕业设计收益匪浅，主要体现在以下几个方面：
1．培养我综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能、提高分析解决实际问题的能力。
2．接受模具设计工程师必须的综合训练，提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力。
3．检验我综合素质与实践能力，是毕业的重要依据。 致谢
在本次毕业设计过程中得到老师和同学的不少帮助，老师和同学帮我解决了很多在设计中遇到的各种问题，在此我向他们表示忠心的感谢。同时，特别感谢指导老师在百忙之中对我的毕业设计逐一作了仔细地审阅，并提出了许多问题和建议，使本次的设计质量得到进一步的提高。感谢指导老师对我的设计课题作出的分析。
参考文献
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[2]王孝培 主编.实用冲压技术手册.北京：机械工业出版社，2001
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