本科毕业论文---单方机拨卡支架冲压模设计.doc

湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目单方机拨卡支架冲压模设计作者 学院机电工程学院专业材料成型及控制工程学号 指导教师 二一二 年 五月 三十日摘 要金属板料冲压是一种在工业生产中应用广泛的加工方法。随着现代各行各业突飞猛进的发展，金属件的结构复杂，精度高，需求量多，加上对生产的安全性、操作的方便性，加工的经济性等要求也日益提高，采用单工位模具已经无法满足生产的需要，许多制造商均采用多工位级进模进行生产。因此，多工位级进模在国内外模具制造业中应用日趋广泛。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种模具，是当代所有模具中冲压功能最多、结构最复杂、生产效率和自动化程度最高的一种冲模。在多工位级进模结构设计过程中，首先必须设计级进模的总装结构，然后再在此基础上进行模具其他零部件的设计。本论文分析了单方机拨卡支架的工艺性,介绍了多工位级进模总体结构设计，对工件进行了展开计算，确定了工件加工成型的工艺方案和排样方案,对模具进行了工艺计算，根据计算结果进行了凸模、凹模、垫板、导料板、卸料板、镶块等主要零部件的设计，还根据各标准对模具中用到的其他标准件，如模架、导柱导套等，进行了选择与设计。实践证明：该模具结构合理、可靠,并能保证产品质量,对此类零件的级进模设计有参考价值。关键字：级进模；排样；冲裁；弯曲AbstractSheet metal stamping is a widely used method in industrial production. With the rapid development of modern businesses，the structure of the metal pieces becomes more and more complex. The metal pieces also need to have high accuracy. At the same time, the demands of the production security, the ease of operation, the economy of processing are increasing. Single-stage molds cant meet the the needs of production. Many manufacturers use the multi-position progressive die in production. Therefore, Multi-position Progressive Dies are used increasingly widespread in the die manufacturing at home and abroad. Multi-position Progressive Die is developed basing on the general progressive die. It has the most pressing function, the most complex structure, productivity and the highest degree of automation. In the design of the multi-position progressive die, we must design the assembly structure of the progressive die. And then, we design other components of it. In this page, I analyzed the manufacturability of the bracket of transmission fork used in Digital Single Lens Reflex, as well as design of the overall structure. I also did the calculation of the workpiece, determined the workpieces forming process and the nesting program and did a calculation of the mold process. After that, I designed the die in all aspects. The application shows that the die is feasible and reliable in structure and can ensure the quality of the products. Keywords: progressive die; layout design; blanking; bending湖南科技大学本科生毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 11.1 引言 11.2 级进模功能、特点及构成 11.3 多工位级进模现状及发展 3 1.4主要研究内容 5第二章 冲压件成型工艺分析7 第三章 冲压工艺方案的选择 9 3.1 单工序模 9 3.2 复合模 9 3.2 级进模 9 第四章 工件的排样10 4.1 工件的展开 10 4.1.1 展开原理 10 4.1.2 展开过程 11 4.2 工件成型工艺设计及工位确定 12 4.2.1 成型工艺方案设计 12 4.2.2 确定各工位的内容 12 4.3 工件的排样 13 4.3.1 工件的排样方法 13 4.3.2 工件的排样原则 134.3.3 载体设计 14 4.3.4 搭边值的确定 14 4.3.5 排样的步骤 15 第五章 冲压力的计算和冲压设备的确定18 5.1 冲裁力的计算 18 5.2 弯曲力的计算 18 5.3 压凸包力的计算 19 5.4 卸料力、推料力、顶件力的计算 205.5 冲压设备的选取 21 5.5.1 设备类型的选择 21 5.5.2 设备规格的选择 21 5.6 压力中心的确定 225.6.1 各工位压力中心的计算 23 5.6.2 总压力中心的计算 24 第六章 冲裁间隙刃口尺寸的确定 25 6.1 凸、凹模间隙的确定 256.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 25第七章 模具总体结构和主要零件的设计 277.1 模具总体结构的确定 277.2 模具材料的选取 28 7.3 工作零件的设计 287.3.1冲孔凸模的设计 28 7.3.2 冲孔凹模的设计 307.3.3 冲裁外形B区、C区、D及F区的凸模凹模的设计 307.3.4 切断凸、凹模的设计 32 7.3.5 弯曲凸模和凹模的设计 32 7.3.6 压凸包凸、凹模的设计 34 7.4 带料定位部分的设计 35 7.4.1 导正销的设计 35 7.4.2 托料销的设计 36第八章 模板、模座的设计 38 8.1 模板、模座厚度的确定 388.2 模板、模座几何尺寸的设计 38 8.3 模具工作行程 38 8.4 模具闭合高度 39 第九章 导向和限位部分的设计 40 9.1 外导柱的设计 40 9.2 内导柱的设计 40 第十章 送料机构与出件方式 41 第十一章 卸料组件设计 42 11.1 卸料弹簧的选用 42 11.2 卸料螺钉的选用 42 第十二章 紧固螺钉和定位部分的设计 4412.1 模板、模座之间的紧固 4412.1.1 螺钉数量及大小的确定 44 12.1.2 螺钉长度尺寸的确定 44 12.2 定位销的设计 45 12.3 模柄的设计 45第十三章 模具的工作过程 46 参 考 文 献 47 致 谢 48 -iii-湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 引言金属板料冷冲压是一种在工业生产中应用广泛的加工方法。随着市场竞争日趋加剧产品质量不断提高，对生产的安全性、操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视，模具工业被认为是国民经济的基础工业，国际模具协会认为：模具是进入富裕社会的原动力。级进模作为现代冲压生产的先进模具，能够在一副模具内完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、披探、立体成形以及装配等复杂工序，具有生产效率高、操作安全可靠、可以加工复杂零件等特点而受到普遍的重视，应用也日益广泛1。冲压模具是冷冲压工艺必不可少的工艺装备。冲压模具设计得好坏、水平高低，将直接影刚产品质量、成本、生产效率与操作者的安全。多工位级进模是冲压模具的一种。它是在一副模具内按所需加工的制件的冲压工艺分成若干个等距离工位，在每个工位上设置定的冲压工序，完成零件的某部分冲制工作。被加工材料(条料或带料)经逐个工位的冲制后，便能得到所需要的冲压件。这样，一个比较复杂的冲压零件只需用一副多工位级进模就可冲制完成。般地说，多工位级进模能连续完成冲裁、弯曲、拉深等工艺。所以，无论冲压件的形状如何复杂，冲压工序怎样多，均可以用一副多工位级进模来冲制完成。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进程进行冲制。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模结构比较复杂，制造技术要求高，成本相对也就高，同时对冲压设备和板料也有相应的要求，所以其使用受到一定的限制，其中模具结构设计得合理与否也是一个重要原因。因此模具设计者需要考虑的内容很多，尤其是级进模条科排样图的设计，对模具各部分结构的考虑等都是十分重要的模具设计人员在进行设计前必须对被冲压的工件进行全面的分析，然后结合模具结构特点和加工工艺性来确定冲件的冲压变形工艺过程。在设计前后同使用部门、制造部门结合进行分析、研究设计方案，才能保证获得基本上成功的设计。多工位级进模一般比较适用于材料厚度较薄的中小尺寸冲件，并有足够的生产批量。对大尺寸或较厚材料，由于受冲压设备条件的限制和厚料变形时各工步间的相互影响比较难于掌握，因而冲件的精度就很难保证。1.2 级进模功能、特点及构成级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模、顺送模，它是在一副模具内按所加工的零件分为若干个等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。对冲压材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送进方式，每次送进一个步距。经过逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等一些列的工序。一般来说，无论冲压零件形状如何复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成（但对于特别复杂的工件，有时需要在级进模后加单冲模，才能完成整个工件的生产）。用于级进模加工的材料，都是长条状的板料。材料较厚、生产批量较小时，可以剪成条料；生产批量大时应该选择卷料，卷料可以自动送料，在需要时可以自动收料，可以使用高速冲床自动冲压。级进模对于材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大条料不能送进模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏模具等零件。材料的厚度公差可以查询材料手册或供应商提供的资料，材料宽度公差、材料个导料板间的间隙均可查有关模具设计表格。材料的宽度是由工件展开料和排样方式决定的。级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：（1） 手工送料。常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送进（2） 自动送料器送料，所用的材料一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架（放在距冲床（13）m的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料）、气动送料器有标准的产品可供选用，其送料精度相当高，在模具中一般只需要加导正销导正，不必再设定距装置、收料架（或卷料架，如果冲压的工件不脱离条料，则可以用其收卷起来供进一步加工使用。一般经冲床冲压后，条料已分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。（3） 在模具上附设自制的送料装置，常采用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。功能：级进模的基本功能是利用一定形状的凸模和凹模在模板上施加一定的作用力，使材料产生分离或塑性变形，从而使毛坯材料转变为产品零件的能力，即“誉”写出产品外形的能力。例如冲裁是冲裁模的基本功能，而使毛坯凸缘材料收缩为杯形件是拉深模的基本功能。实现基本功能的零件称为模具的工作零件。级进模的辅助功能是为支持完成基本功能所必备的功能，主要包括模具零件安装紧固和定位功能；模具导向功能；上料、出件和卸料功能；板料、工序件定位功能；模具刚性和安全保障。特点：由于级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。级进模有一些特点：（1） 冲压生产效率高。在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成型、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压工序，从而免去了用单工序模具的周转和每次冲压的定位工作，提高了劳动生产率和设备利用率。（2） 操作安全简单。级进模具冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产还采用自动送料机构，模具内有安全监测装置，便于实现机械化和自动化。（3） 模具寿命长。复杂内形、外形和分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲压，工序可分散到若干个工位，同时还可设置空工位，从而改变了凸、凹模受力状态，提高模具强度，延长模具寿命。（4） 产品质量高。（5） 生产成本低。（6） 设计和制造难度大，对经验的依赖性强。构成：级进模的功能与结构式统一的，功能只有通过一定的结构来实现，而模具的基本结构必须满足功能需要为前提，根据级进模的功能，其基本构成要素和划分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元和紧固单元。如表1.1所列。表1.1 级进模的构成结构单元典型零件工作单元凸模、凹模卸料单元卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧（聚氨酯橡胶）导向单元外导向模架、导柱、导套、导板内导向小导柱、小导套定位单元X向：挡料销、侧刃、导正销；Y向：导料板、侧压装置；Z向：浮料销安装锁固单元上下模座、模柄、凸/凹模固定板、螺钉、圆柱销其他单元承料板、限位板、安全检测装置等1.3 多工位级进模现状及发展 在工业生产中许多机械零件普遍采用模具冲压成形的工艺方法，有效地保证了产品的质量，提高了劳动生产率，并使操作技术简单化，而且还能省料、节能，可以获得显著的经济效益。据不完全统计2，冲压件在电子产品中占80一85，在汽车、农业机械产品中占75一80，在轻工业产品中占90以上，航天航空工业中冲压件也占很大的比例。特别是人类生活越来越富裕的今天，工厂自动化、办公自动化、家庭自动化已走向现实，要推动新的产业革命向更深入、更高阶段发展冲压成形工艺及模具是不可缺少的重要的推动力之一。由此可见，冲压成形工艺与模具在国民经济中的作用和意义是十分重要的。出于种种历史原因、我国模具工业与当前工业发展还很不适应。无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方向，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争能力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅下降之势，并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶，体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲技术也得到广泛应用。我国模具行业的技术迅速提高，模具国产化已经取得十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用。多工位级进模是当代所有模具中冲压功能最多、结构最复杂、生产效率和自动化程度最高的一种冲模。由于采用高硬度硬质合金等材料制造模具和采用先进的精密加工技术，多工位级进模也是使用寿命最长和模具精度很高的一种精密模具。随着现代各行各业突飞猛进，小型金属件，如铰链垫片，需求量多，结构复杂，精度高，采用单工位模具已经无法满足生产的需要，许多制造商均采用多工位级进模进行生产。因此多工位级进模在国内外模具制造业中应用日趋广泛，得到了模具设计制造者的重视。长期以来，我国的多工位级进模的制造和使用，和其他工业一样，有很大进步，但与先进国家相比，仍有不小差距，许多精密、复杂的级进模要靠进口，所以，优先发展多工位级进模在“十一五”规划中被列为重点之一3。多工位级进模发展的背景主要是由于： （1）电子技术的发展与发达，特别是集成电路的出现，使产品趋向于小型化。其零件多由薄的金属板材构成，在大量生产中，适宜采用多工位级进模。 （2）精密加工机床的发展，如座标磨床、精密线切割机床等，赋予多工位级进模的加工以可靠的手段。（3）高速精密冲床的出现，使用多工位级进模更能充分地发挥冲压制品的效益。多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： （1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序，显著提高了劳动生产率和设备利用率。 （2）在级进模中不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。 （3）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 （4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。 （5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。 （6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。1.4主要研究内容 多工位级进模结构比较复杂，造价高，制造周期较长，因此在设计多工位级进模时应当持恢重态度。根据设计任务书的要求以及对零件图的分析，确定了主要研究内容如下：1、产品的展开计算 读懂产品图后，首先对零件进行展开计算，冲件的平面几何展开主要是确定该工件的冲裁的内、外形状以及具休的冲裁尺寸。在零件尺寸中，有一般自由尺寸，也应注有公差要求的配合尺寸或关键尺寸。因此在计算其展开尺寸时，不能直接取名义尺寸进行计算，必须根据工件标出的公差带方向，结合工件弯曲或拉伸处由于材料厚度偏差、上下模之间的间隙以及弯曲或拉伸方式等而产生的拉长因素而确定模具的最终弯曲或拉伸尺寸。2、拨卡支架级进模排样设计 对零件进行工艺分析后，进行排样。设计排样图的过程，就是确定模具结构的过程。在进行排样设计时，要从全局进行详尽的考虑，不能受限于局部结构，而且还要多注意细节。在保证条料能顺利送进和稳定生产的前提下，应尽量减少料宽和步距，以降低成本。3、工艺计算 通过对模具的工艺计算，来确定模具中各主要部件的尺寸参数，选择压力机，确定压力中心，为以后的设计做好准备。4、拨卡支架多工位级进模结构设计 （1）模具总体结构设计：进行模具设计时，首先要根据已经确定好的加工工艺和排样设计，设计出模具的装配图，再设计每个零件图。 （2）镶块设计：根据垫片需求和前面的工艺计算，对冲裁凸模、凹模、镶块等进行设计。（3）模板设计：标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、上模座、下模座。其中卸料板、固定板、凹模板是关键的3块模板，也是级进模必不可少的。固定板起着固定凸模的作用；卸料板主要起卸料、导向、压料3个作用；凹模板既可以充当凹模刃口，也可以在其上镶拼凹模镶块。 （4）其它零件设计：在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。如：导正销、浮动送料钉、抬料块和顶杆等。5、弯曲回弹的控制控制弯曲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。镦压法是镦压工件弯曲带,改变其应力、应变状态,达到控制弯曲回弹的目的。该工件90直角弯曲用镦压法可达到控制弯曲回弹的目的, 45弯曲应进行先补偿再镦压,效果更好。第二章 冲压件成型工艺分析本设计中的冲压零件是单方机上的拨卡支架零件，如图2.1所示。图2-1所示拨卡支架零件的材料为Q195,厚度0.7mm,生产批量为100万,其外形尺寸的回弹在级进模中较难控制。成形工艺包括冲裁、弯曲、卷圆、切断等工序。设计时，应注意以下几点5-7：（1）着重解决拨卡支架的弯曲及卷圆成形,经计算,材料在垂直于轧制方向和平行于轧制方向最小弯曲半径均满足要求。（2）3孔的孔壁与周边距仅为4mm，设计模具时应加以注意。（3）工件头部的卷圆成铰链及尾部90直角弯曲为非对称弯曲，要控制回弹,最后弯曲需经过试模调整。（4）工件较小，且生产批量较大，考虑到安全因素及生产效率，采用下落件的方式。（5）批量较大，应重视模具材料和结构的选择，保证模具寿命。（6）应保证各工位凸、凹模动作行程的稳妥连贯，工件定位准确。图2.1 单方机拨卡支架零件图第三章 冲压工艺方案的选择3.1 单工序模经过分析，此工件要经过落料、冲孔、切舌、压凸包和多次不同方向的弯曲等工序，前后需要78副模具，工件需多次定位，定位误差大、精度差，产品质量低，占用设备多，生产效率低。3.2 复合模该工件比较小，孔间间距有的很小，对模具造成很大影响，况且复合模也只能冲裁工件展开料的外形和部分孔，仍然需要大量的单工序模来完成后续工序，没有发挥出复合模的优势。3.2 级进模此零件须采用切废料的排样方法。通过对零件的初步分析可知，要完成该零件的生产，需要经过冲孔、切舌、压凸包、弯曲和最终切断等工序。材料的厚度为0.7mm，由于生产批量较大，选用机器自动送料。由冲裁件结构形状与尺寸可以知道：工件在冲裁外形时要求两个相交边尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径r0.25t，冲裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和过窄的凹槽，要求悬臂和槽长L于宽度b有一定的比例。当材料为高碳钢、合金钢板材时b2t，当材料为软钢、黄铜等软材料时b1.5t，板料厚度小于1mm时按1mm考虑。悬臂与凹槽的长度最大为L5b。冲裁孔与孔之见、孔与冲裁边缘之见的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件质量。通过对工件零件图分析可知，均满足以上要求。由于工件材料是优质碳素结构钢，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到纤维方向，多方向折弯时折弯线与纤维方向角度最好成45；弯曲件的弯曲半径不宜过小或过大，如果弯曲半径过小，则容易弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹影响，弯曲成形角度和圆角半径的精度不容易得到保证；同时，在设计中还应该考虑到弯曲件直边高度不宜过短，即使弯曲半径r=0时，也要使最小直边长度大于1.3t，一般弯曲件直边高度h大于2t。由工件零件图可以知，弯曲工艺满足以上要求。冲压工件的产量为1万件/月，属于中小批量生产；工件外观的最大长度为37mm，宽度为21mm，属于小型工件，由于其工序较多，生产效率要求高，因此采用生产效率高的级进模来完成此工件的加工是符合冲压生产要求的。第四章 工件的排样排样设计是多工位级进模设计的关键之一。排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工、装配和维修。根据工件的工艺分析，其基本工序有冲裁、弯曲、切断三种。在进行排样设计之前，首先需要对工件图进行展开，其过程如下。4.1 工件的展开4.1.1 展开原理材料在弯曲时，一边压缩变形，另外一边会拉伸变形，但在材料弯曲过程中，有一层不发生压缩或拉伸变形，其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。工件展开尺寸的准确性决定于中性层计算得准确性。弯曲展开应注意如下几点：（1） 折弯的形式不同，弯曲的系数也就不同。（2） 同样的弯曲形式，材料不同，弯曲系数也不同。（3） 折弯角度和r值变化，则计算方法也发生变化。在此工件图中，设计要求的弯曲内半径为r=0，即直角折弯，根据参考文献2中式（4-37），弯角部分的补偿长度l0=(r+Kt)/2，当r=0时，l0=Kt/2。根据生产实际经验当料厚 t1.5mm时中性层位置系数K=0.28，料厚1.5mmt3mm时K取0.3。在此设计中t=0.7mm，故中性层位移系数K=0.28，中性层位置Kt=0.280.7=0.2（mm），如图4.1所示。以折弯内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸，补偿尺寸l0=3.140.2/20.31（mm），l0在参考文献2中式（4-38）（0.30.6）t的范围内。当然对于形状复杂的工件，又无经验可借鉴的情况下，在初步确定毛坯长度后，还需反复试弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。图4.1 中性层位置4.1.2 展开过程（1）确定展开基准面，设计中以俯视图为其基准面（图2.1）。（2）以折弯线内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸。如图4.2所示，工件有五处折弯，分别为直角折弯及卷圆，其补偿尺寸计算得l=0.31mm。图4.2 折弯位置示意图（3）将工件按长度方向和宽度方向对弯曲面进行拉直，加上上面计算得到的补偿量，分别得到长度L的总尺寸为L25.36.2=31.5(mm)展开图尺寸详图如图4.3所示。图4.3 工件展开图4.2 工件成型工艺设计及工位确定由工件的结构形状可以知道，要冲压出该工件需要经过的基本工序为冲孔、切舌、压凸包、弯曲、最终切断（载体与工件分离）等工艺过程。为了方便叙述和在设计中思路清晰，首先将工件各部分的冲裁与弯曲各处按A、B、C进行分区，冲压件分区图如图4.4所示。图4.4 工件冲压部位4.2.1 成型工艺方案设计该工件内外形状较复杂，经过分析，得出最佳成型工艺方案：冲裁导正孔A区和反E形B区冲裁工件外形C区和U形槽D区冲裁工件外形F区及压凸包E部位H处弯曲G处弯曲卷圆I处切断分离、出件。经过分析可知，该方案具有模具结构简单，易加工，制造周期短，工件的弯曲精度、平面度、尺寸、外观形状容易得到保证，在设计中设置空工位（有必要时）既有利于调节有效工位数又有利于产品变更时模具的改进设计等优点。4.2.2 确定各工位的内容由上面工艺过程分析可以设计出级进模各有效工位的工序内容。 1工位：冲裁导正孔A和工件外形反E形B区。 2工位：冲裁外形C区、U形槽D区。 3工位：冲裁外形F区，压制E处凸包。 4工位：空工位（检查调整）。 5工位：G处U形槽内弯舌6工位：（弯曲）H处预弯。7工位：（弯曲）H处二次弯曲。8工位：（卷圆）G处预弯。9工位：（卷圆）G处二次压弯。10工位：（卷圆）G处最终压弯。4.3 工件的排样在冲压件的成本中，材料的费用占用60%以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料上的布置方法称为排样。衡量排样经济型的指标是材料的利用率。不合理的排样方法会浪费材料，并且还可能影响到工件的质量，影响模具结构的合理性，影响模具的使用寿命、工件的生产效率和模具的成本等技术和经济指标等。排样的常用方法：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。设计中由于工件的外形较为复杂，采用切余料（裁搭边）法，将工件的加工通过分次裁切来完成。通过分次裁切排样法设计加工出来的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的简化、制造和排布等优点。对于该工件，需采用有废料排样，工件的排样的具体过程如下。4.3.1 工件的排样方法工件的排样方法为：可制作冲压件展开毛坯样板（3至5个），在图面上反复试排，综合考虑材料利用率、条料纤维方向等因素，确定初步方案，再在AutoCAD软件中对工件展开图进行排布，在初步排样图中按照冲压工序设计的基本原则，进行冲压工位设计。在排样图的开始端一般安排冲孔、切废料等分离工位，再向另外一端依次安排成型工位，最后安排工件和载体的分离工位。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模因受力不均而折断。在模具上可设计初始挡料针来防止。4.3.2 工件的排样原则（1）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可以在以后工位中每隔2至3个工位设置导正销，本设计工件的精度要求比较高，为了保证工件的精度，每一个工位均设计导正销。在第一工位和最后工位设置两个侧刃用来定距。（2）冲压件上孔数较多，且孔的位置相隔太近时可以分布在不同工位上冲出，但孔的位置不能因后续成型工序而影响变形。对位置要求高的一组孔，应考虑同一工位冲出。（3）为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度，便于产品的变更和保证各成型零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位。数量根据模具的结构要求设定。（4）为了提高材料利用率，在不影响工件使用性能指标的前提下，可以适当地改变工件的形状。（5）排样时应考虑使设计出来的模具使用方便，易维修且安全。（6）模具结构应当尽量简单。（7）保证工件质量和工件对条料纤维方向的要求。4.3.3 载体设计载体是指连续模冲压时，条料内连接工序件并运载其稳定前进的部分材料。从保证载体强度出发，载体宽度远大于搭边宽度。但条料载体强度的强弱，并不能单纯靠增加载体宽度来保证，重要的是要合理选择载体形式。由于被加工件的形状和工序的要求不同，其载体的形式是各不相同的。载体形式主要有双侧载体、单侧载体和中间载体三种。双侧载体是在条料的两侧设计载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间。支架工件富恶化选用双侧载体的条件，因此选择等宽双侧载体。该模具属于冲裁弯曲级进模，根据精度要求应先冲裁部分孔和弯曲部分的外形余料再进行弯曲，然后再冲靠近弯曲部分的孔，最后分离冲下工件。4.3.4 搭边值的确定排样时工件与工件之间以及工件与侧边之间留下的工艺材料，叫做搭边。其作用是补偿定位误差，保证条料强度，以保证在冲裁过程中条料的送料顺畅。搭边应选择适当，过大会造成材料的浪费，过小不利于工件的成型，或者冲裁不出合格的工件。搭边值的大小通常是由经验所确定。查参考文献1表19.1-18得材料厚度t1mm，机器自动送料，对于非圆形，侧搭边值a=2mm，间隙搭边值b=1.5mm，在级进模设计中料带要设计载体，并且载体的宽度要远大于搭边值的宽度。由于载体的存在，以及考虑到模具制造、凸模强度等多种因数，搭边值将大大增加。搭边值的确定如下： （1）间隙搭边值：间隙搭边是指相邻两个工件之间的间隙，因材料厚度t=0.7mm，理论间隙搭边值b=1.5mm，但由于工件工序复杂，排样过紧密凸凹模加工、安装及工作精度不易于保证，所以中间载体宽度为2mm，同时为保证冲裁工件外形的凸模的强度，将两工件之间的搭边值定为3mm。 （2）侧搭边值的确定：侧搭边是指在级进模中将每个产品沿料宽方向连接起来的部分。按理论料厚t=0.7mm，侧搭边值a=2mm。为了使料带在送进过程中具有较好的强度，保证带料在冲压过程中送料的顺畅性，同时确保冲裁工件外形的凸模的强度，综合以上分析，确定侧搭边值为6mm。4.3.5 排样的步骤由工件的外观形状和展开的平面形状可知，排样方式如果将工件设计成直排，材料利用率会比较高，且弯曲线与板料纤维方向平行，因此设计成直排排样。在AutoCAD软件中对工件的展开图进行试排，可以有如图4.5所示两种排列方式。a）b）图4.5 工件的排列方式采用AutoCAD计算出工件展开后实际所需的板料面积为704.5mm2，经比较，a种排列的材料利用率为42.7%，b种排列的材料利用率为57.3%，显然b中排列的材料利用率高。设计好各工位的工序后，得到a、b两排样图如图4.6。a）b）图4.6 排样图对比分析，排样b的材料利用率高，且为双侧载体，条料的刚性好，送进顺畅，同时方便浮顶放置及定距，条料的送进步距精度高，有利于简化模具结构，保证模具使用寿命。 （1）条料宽度。零件展开宽度Bmax=37mm，载体宽度3mm。条料的宽度B37(33)249mm。 （2）步距的确定。间隙搭边值通常是根据经验确定的，在不影响产品质量情况下尽量取小些。本设计中，考虑到模具制造和强度方面因素，工件之间的搭边距离按以上分析，载体宽度3mm，外形冲裁最窄处3mm，取工件间搭边值6mm，则步距S= 27.5（mm），工件在条料上的布置如图4.5 b）所示。 （3）步距精度的计算。参照参考文献1第336页，多工位级进模步距精度一般按如下经验公式进行估算： （mm）式中 多工位级进模步距对称极限偏差值（mm）； 沿送料方向毛坯轮廓展开尺寸的精度提高三级后的公差值，零件未 标注公差尺寸为一般尺寸，通常取IT12级，按工件长度为58.2mm， 查标准公差值为0.3mm，提高三级后公差值为0.074mm； 级进模工位数，设计中工位数为6； 修正系数根据参考文献1表19.6-1取。其中双面间隙查参考文献2表3-4得Zmin=0.100mm。见后面冲裁间隙的确定。 通过上述一些列的工作，最后得到工件冲压排样图4.7所示。图4.7 排样图 （4）接刀点的确定。为了避免工件在冲裁过程中产生毛刺、带料等不良现象，将接刀点设计为如图4.9所示的形状。 图4.8 接刀示意图 （5）凹模凸模刃口形状的确定。由工件展开图可以知道，要完成工件的加工，需要将带料上的余（废）料冲裁掉，各工位冲裁掉余料的外部形状即为凹模、凸模的刃口形状；对于冲孔凸模，展开图中所取得计算值即为凸模刃口的形状尺寸。对于工件内外形状不规则部分的冲裁，其中冲裁凸模。凹模叫做异形凸模或者异形凹模。异形凹模或凸模的刃口形状没有固定的设计标准，在满足工件外形的情况下刃口形状可以自己确定，但必须考虑形状应力求简单，以利于材料的合理利用，同时要避免细长悬臂结构；转角处要尽量避免尖角，尖角处应该用圆弧连接，以避免尖角处因应力集中而使冲模裂开的危险。对于此设计中的材料，其最小圆角半径的选取标准为：落料部分：当圆弧角大于或等于90时，最小圆角半径等