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照相机接触片冲压模设计
前言
随着冲压技术的广泛应用和发展，各个工业部门几乎都离不开冲模，尤其是汽车、电器、电机、仪表和日用品工业，其产品质量、生产效率、生产成本及产品更新换代的快慢等，都在很到程度上取决于模具。因此，模具工业是带动各项工业产品发展的先行工业。如何提供更好、更快、更多的模具，是模具工作者共同的重要课题。
冲模结构是冲模的灵魂。它不仅决定了模具的功能，同时也决定了模具的成本和制造周期。一副好的冲模结构，往往凝聚着许多人的智慧和汗水。因此可以说，冲模结构是冲模设计师智慧的结晶。
模具是成型不同形状制品的一种装置。按照制品所采用的原料不同，成形的方法也不同；一般将其分为金属冲压模具，金属压铸模具，塑料模具，橡胶模具，玻璃模具等。
模具在汽车行业，飞机行业，家用电器行业，工程机械、冶金、机床等制造行业中有着极其重要的作用；采用模具生产的毛坯或产品零件，是材料成型的重要形式，模具生产和切削相比具有材料利用率高，能耗低，产品性能好，生产效率高和成本低等显著特点。
从20世纪80年代开始，工业发达国家的模具行业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一种独立的工业部门，其产值已超过了机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展十分迅速，近年来，一直每年以15%左右的速度快速发展，在高校中也专门设置了专门的模具专业，培养出了大批的高级技术人才。
我所设计的是金属冲压模具，产品是经过冷冲压得到的。冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，还可以加工非金属材料和复合材料。
冷冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，如冲压设备操作简便，所得产品尺寸稳定、互换性好等，所以在工业生产中应用十分广泛。通过冲压加工，大大提高了生产效率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压加工工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。
冲模是实现冲压生产的基本条件。它是将材料加工成所需冲件的一种工艺设备。冲模在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无
法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。
模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具行业专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的模架等基础零部件已专业化、商品化。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化水平还是比较低的，先进国家标准化已达70%--80%。
在模具材料及热处理、模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了良好的实际效果，冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢，如65Nb、LD1、CG2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。
冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量等各不相同，因此生产中所采用的冷冲压工艺方法也是多种多样的，概括起来可分为两大类，即分离工序和成形工序。在实际生产中，一般采用组合工序，即把两个以上的单独工序组成一道工序，构成所谓复合、级进、复合—级进的组合工序。本设计就是多工位级进模的设计。
在设计中，深刻的体会到了自己知识的有限，得到了身边同学的热情帮助，尤其是知道老师的大力帮助下才能完成此次毕业设计，在此表示衷心感谢！
本次设计中存在多处不足之处，恳请各位老师指正。

第1章 制件的工艺分析
设计中的冲压制件是照相机中的接触片。其结构见图1.1（或实体）。

图1.1 制件结构图
由制件实体可以知道：制件的外形不规则，需要经过多次冲裁和弯曲才能完成加工，因此采用冲裁加弯曲的工序进行加工。通过对零件的初步分析可知，要完成该制件的生产，需要经过以下工艺：冲孔、弯曲、冲孔、落料工艺。冲压件的精度要求较高，最小的误差要求在±0.01mm以内，平面度要求在±0.3mm以内，制件的厚度为0.25mm，属于薄材料类冲裁。查阅《模具设计手册》，将设计中的材料确定为：不锈钢1Cr18Ni9材料。另外，在设计中还应该考虑到不锈钢材料的冲裁工艺性，以及其纤维方向的特性。由相关资料知：在不锈钢中加入Ni可明显降低刚的冷加工硬化倾向，其原因是可使奥氏体的稳定性增加，减少和消除了冷加工过程中的马氏体转变，降低了冷加工硬化速率，强度降低和塑性提高。当刚中有足够的铬时，在刚的表面易形成非常薄的致密的氧化膜，它可以防止刚进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境会破坏这种膜。故该中材料制作的零件要特别注意它的使用环境，以增加其使用寿命。另：用作压力工的钢材，表面不得有肉眼可见的裂缝、折迭、结疤及夹杂，如有必须清除，清除深度从钢材实际尺寸算起应符合有关规定。如本设计使用的材料尺寸小于100mm，则同截面允许清除的深度为钢材尺寸的8%。清楚宽度不小于深度的5倍，允许有从实际尺寸算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕、麻点、凹坑、凸块及皱纹。所选材料机械性能的一些数据为：=441Mpa =196Mpa =25% =32% E=193 =
冲裁结构的工艺性：（1）冲裁件的形状应能符合材料的合理排样，减少废料。（2）冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。本设计采用的是少废料的排样方式、且模具采用镶拼结构，所以各连接处可以无圆角。（3）冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与狭槽。（4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度有关系。（5）裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不宜过小。本设计中a的值均较小，以至使得模具的结构比较复杂，并在一定程度上影响到模具的使用寿命。（6）冲裁件的精度和毛刺：精度等级按查有关资料取IT8，毛刺高度为30~50m。由制件零件图资料可以知道：制件冲裁工艺满足以上要求，采用精密冲裁时的模具结构复杂，而且模具寿命较低，故本设计中的冲裁采用普通冲裁。
弯曲结构的工艺性：（1）弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹，但也不宜过大，因为过大时，会受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度不宜保证。弯曲半径是指冲件受压弯曲处的内半径。最小弯曲半径是指能成功地进行弯曲的最小弯曲半径。各种材料的最小弯曲半径都可以在相关资料上查得。（2）弯曲件的弯边长度不宜过小，其值应为h>R+2t，当h较小时,弯边在模具上支持的长度过小，不易得到形状标准的零件。该设计零件h值都符合要求。计算见后。（3）对称弯曲件,左右弯曲半径应一致，一保证弯曲过程中受力平衡,防止滑动。该设计零件的弯曲都是对称弯曲。（4）弯曲件的精度：弯曲件的精度与很多因素有关,如弯曲件材料的机械性能和材料的厚度、模具结构和模具精度、工序的多少和工序的先后顺序等等。精度要求较高的弯曲件必须严格控制材料厚度公差。在该设计中所选材料的厚度为标准厚度,故与料厚公差无关，所以选精度等级为精密级IT11。由制件零件图资料可以知道：制件弯曲工艺满足以上要求。
由于制件材料是不锈钢材料，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到其纤维方向，以利于模具的设计与制造，弯曲时折弯线的方向不能够与带料的纤维方向一致，应该垂直带料的纤维方向或者与其纤维方向成一定的角度，最好的角度为成45度。
由于制件属于薄材料冲压加工，带料的厚度为0.2mm，因此对于弯曲半径小于0.2mm的90度角弯曲，在设计中可以将其看作弯曲半径为0mm的弯曲。

第2章 制件的排样
排样是模具设计的核心部分，排样的方式决定了模具结构，凹模的分布等方面内容。
2. 1 制件产品的展开
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，有一层不发生压缩和拉伸变形,其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。中性层示意图如图2-1所示。
其长度等于制件的展开长度。中性层计算公式为：
[θ×2（R+r）×3.14]/360=ρT
上式中θ表示制件弯曲的角度； R表示弯曲半径；ρ表示弯曲系数，由于弯曲 是薄材料弯曲，且弯曲半径小于0.2mm；根据模具设图2-1 中性层示意图 计标准，将其看作弯曲半径 R=0mm的弯曲，对于弯曲半径为0mm的薄材料弯曲，系数ρ取0.4；T表示带料的厚度，设计中为0.25mm；r表示中性层的半径。则可以求得中性层的半径为：
r = 0.255T
设计中制件的中性层半径为：r=0.255×0.25=0.064 mm
2.2 制件的排样和工位确定
2.2.1 排样前的准备
由制件的结构形状以及实体料带可以知道，要冲压出该制件需要的经过的基本工序为：冲孔、弯曲和落料等工艺过程。
在冲压件的成本中，材料的费用占60%以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料或板料上的布置方法称为排样。衡量排样经济性的指标是材料的利用率。不合理的排样方式会浪费材料，并且还可能影响到制件的质量，影响模具的结构设计的合理性；影响模具的使用寿命，制件的生产效率和模具的成本等技术、经济指标等。
材料的利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。机械产品采用低合金高强度刚轧材代替不同碳素钢，可使金属消耗量降低30%；采用冷轧钢板代替热轧钢板可降低材料消耗量25%。
排样的常用方法有：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。
2.2.2 制件件的排样原则
（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，也可以在以后的工位中每隔2至3个工位设置导正销。第三工位根据带料的定位精度，可以设置步距的误送检测装置。结合排样图，考虑到模具的整体布局，在第三工位设置步距的误送检测装置。
（2）冲压件上孔数较多，且孔的位置相隔太近时，可以分布在不同的工位上冲出，但孔的位置不能因后续成形工序而影响变形。对位置要求高的多孔，应考虑同步冲出。
（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形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位。其数量根据模具的结构要求设定。
（4）为了提高材料利用率，在不影响制件使用性能指标的前提下，可以适当的改变制件的形状。
（5）排样时应考虑使设计出来的模具使用方便，劳动强度小且安全。
（6）模具结构应该尽量简单。
（7）保证制件质量和制件对条料纤维方向的要求。
2.2.3 搭边值的确定
排样时制件与制件之间以及制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带料的送料顺畅。搭边应选择适当，过大会造成材料的浪费，过小不利于制件的成形，或者冲裁不出合格的制件。搭边值的大小通常是由经验所确定的。设计中搭边值的确定参照模具设计标准确定。
2.2.4 排样的步骤
（1）由制件制件的外观形状和制件材料的特点，将设计的排样方式设计为斜排方式。在AUTO CAD软件中确定其中心与水平线的角度，经过计算比较可知当其与水平线成45度角时，材料的利用率最高，为12.3%；且由于带料是不锈钢材料，与水平线成45度角刚好满足不锈钢材料纤维方向的要求，同时经比较，这样的排样方式也有利于模具的设计。排样方法见下图2.2.4
（2）条料宽度的确定：条料宽度的计算是在排样方法及搭边值确定后进行的。查阅模具设计标准，制件的搭边值的确定方法如下：搭边值的确定：搭边是指排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。
搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧表面上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。若搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。
搭边值是有经验确定的。查模具设计手册就可得到搭边值。工件与条料侧边之间的距离取1.6mm，工件之间的距离取0.5mm。本设计中的条料无侧压装置，故条料的宽度可按下式计算：式中各字母表示如下图

图2.2.4 无侧压冲裁模
=
式中 B—条料宽度基本尺寸（mm）；
D—垂直于送料方向的工件最大尺寸（mm）；D=20.8mm
a—侧搭边值（mm）；
z—条料与导料板之间的最小间隙（mm）；查资料取0.5mm
△—条料宽度的单向极限偏差（mm）；查资料取0.05mm
有上式可得= 将其最终调整为整数得=
（3） 步矩的确定：间隙搭边值的确定通常是根据经验确定，在不影响产品质
量情况下尽量取小些。在本设计中，制件之间的搭边距离取为0.5mm，则：
步距D=制件的排样宽度+0.5=20+0.5=20.5mm
由排样图可知，步距可以适当的取小些，可以保证冲裁的顺利进行，也有利于材料利用率的提高。取20.5mm。
（4） 带料的定位方式：参照模具设计标准，对于条料的定位方式，采用导料板导正，导正销定位方式。

第3章 凸、凹模刃口尺寸的计算
3.1 冲裁模刃口尺寸计算
3.1.1 尺寸计算原则
模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑如下原则：
(1) 落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸又凸模决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
(2) 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，凸、凹模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格零件。
(3) 由于凸、凹模均要冲裁件或废料发生摩擦，从而导致磨具磨损，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使模具间隙愈用愈大，因此在设计新模具时，凸、凹模间隙应取最小合理间隙。
(4) 确定凸、凹模制造公差时，应考虑到制件的精度要求。如果对凸、凹模刃口精度要求过高（即制造公差过小）会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果精度要求过低，（即制造公差过大），则生产出来的零件可能不合格，或使模具寿命低。零件精度与模具精度的关系可查相关资料得到。本设计中材料厚度为0.25mm，小与0.5mm，故取冲裁见精度为IT8，模具精度（标准公差等级）为IT6。
3.1.2 尺寸的计算方法
由于模具加工和测量方法的不同，凹模和凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，基本上可以分为两类：凸模和凹模分开加工与凸模和凹模配合加工。由于本设计中的制件的材料属于薄料，为了保证凸、凹模间一定的间隙值必须采用配合加工。
凸模和凹模配合加工的方法是先做好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以次为基准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。对于落料先做凹模，并以它作为基准配做凸模；对于冲孔，先做凸模，并以它作为基准配做凹模。因此只需在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注基本尺寸并注明配做所留间隙值，这样凸模极限下偏差和凹模极限上偏差不在受间隙限制。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙很小，而且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。目前一般工厂都采用此种方法。
使用此种方法时，只需计算出基准件的刃口尺寸，配制件上只需标注基本尺寸，不标注偏差，同时要在图样技术要求上注明：配制件刃口尺寸按基准件实际尺寸配制，保证双面间隙值为。
3.1.3 凸、凹模刃口尺寸的计算
在冲孔时，应以凸模为基准件，凸模磨损后尺寸变小，可按下式计算：

在落料时，应以凹模为基准件，凹模磨损后尺寸变大，按下式计算：

式中 —基准件尺寸（mm）;
—相应的工件极限尺寸（mm）；
—系数，查资料取值；在本设计中取0.75或1。
—工件公差（mm）；
—基准件极限偏差（mm）。在本设计中取
凹模刃口尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证双面间隙值为=0.021～0.027mm。
由于本设计中有10多个冲裁工序，详细计算过程记录比较繁琐，故只记录计算结果。各个冲裁凸模刃口尺寸详细见零件图。
3.2 弯曲模工作部分尺寸的计算
弯曲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。对U形件的弯曲模则还有凸、凹模之间的单边间隙模具横向尺寸等。
3.2.1 凸、凹模的圆角半径
（1） 凸模圆角半径r 当r/t较小时，凸模圆角半径即等于弯曲件的内弯半径r，但不应小于弯曲件材料许可的最小圆角半径。弯曲半径是指冲件材料受压弯曲处的内半径。最小弯曲半径指能成功的进行弯曲的最小弯曲半径。不同的材料，最小弯曲半径也不相同。均可在相关资料上查得。1Cr18Ni9的最小弯曲半径根据硬化程度不同最小弯曲半径也不相同。本设计选取该材料的最小弯曲半径为0.5t，即0.5×0.25=0.125mm。
（2） 凹模圆角半径r 实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度t选取，当t<2mm时，r=(3～6)t；当t=2～4mm时，r=(2～3)t；当t>4mm时，r=2t。
凹模圆角半径不能选取过小，以免材料表面擦伤，甚至出现压痕。熬磨两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。在设计中选用最小弯曲半径为4t=4×0.25=1mm。V形件弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径

式中 —凹模底部圆角半径（mm）；
—凸模圆角半径（mm）；
t—弯曲件材料厚度（mm）。
3.2.2 凹模深度
弯曲凹模深度要适当，若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件质量；若过大，则多消耗模具钢材，需较大的压力机行程。弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度的取值可查资料得到，但是由于本设计中的制件的尺寸较小，故深度可取制件的实际尺寸，厚度取凹模的高度。弯曲U形件时，若弯边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于工件的高度。
3.2.3 凸、凹模间隙
弯曲V形件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的，不需要在设计、制造模具时确定。
对于U形件的弯曲，则必须选择适当的间隙。间隙的大小对工件质量和弯曲力有很大的影响。间隙愈小，则弯曲力愈大；间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。间隙过大，则回弹大，降低工件的精度。凸、凹模单边间隙c一般可按下式计算：

式中 c—弯曲模凸、凹模单边间隙（mm）；
t—工件材料厚度（基本尺寸）（mm）；
△ —工件材料厚度的正偏差（mm）；
x—间隙系数。
当工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，取c=t。某些情况，甚至选取略小于材料厚度的负间隙。本设计选取的间隙就是c=t。
3.2.4 凸、凹模工作部分尺寸的计算公式
设计中，对弯曲件的标注形式的不同，则计算公式也有所不同。在本设计中用外形尺寸标注弯曲件，此时应以凹模为基准先确定凹模尺寸，工件为单向偏差，其计算公式如下：
凹模尺寸为
凸模尺寸为
式中 —凹模尺寸（mm）;
—凸模尺寸（mm）;
L—弯曲件基本尺寸（mm）;
△—弯曲件尺寸公差（mm）;
c—凸、凹模之间的单边间隙（mm）;
—凸、凹模制造公差，采用IT8标准公差等级。
由于详细计算过程比较繁琐，所以在这里不进行计算。

第4章 力的计算和冲裁间隙的确定
4.1 力的计算
由制件形状可知，设计中涉及到冲裁力的计算和弯曲力的计算，先分别计算如下：
4.1.1 冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机和设计模具。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。冲裁力的计算公式为：

上式中各字母的含义分别为：
—冲裁力（N）；
—材料的抗剪强度(MPa)；
L—冲裁周边的总长(mm)；
t—材料的厚度(mm)；
过去一般采用仅与材料性质有关的抗剪强度进行计算，实际上冲裁时的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与材料硬化程度，材料相对厚度，凸、凹模相对间隙（）以及冲裁速度有关，可用如下公式：
=（+0.6）
式中各字母的含义分别为：
m—与相对间隙相关的系数；
—材料抗拉强度（MPa）。
考虑到模具刃口的损坏，凸、凹模间隙的波动，材料力学性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30%，即

通过查阅模具设计手册可以知道：不锈钢1Cr18Ni9材料的抗拉强度。在AUTO CAD软件打开排样图，分别选中各冲裁刃口外形尺寸，即可以计算出冲裁件冲孔和落料的周边长度，相关计算如下：

=3.14×（2×0.75+2×1.25）+（11.94+6.23+2.72）+（34.94+24.65）×2+16.54+22.80+23.30+21.01+5.2+14+≈278.50mm
L表示在一次冲裁中模具总的冲裁长度；至分别表示各个冲孔和落料工位的孔的周长。
则总冲裁力：
=278.50×0.25×441≈30702N
4.1.2 弯曲力的计算
4.1.2.1 弯曲过程力—行程曲线

图3.1弯曲过程力—行程曲线
1—弹性弯曲 2—自由弯曲 3—校正性弯曲
在凸、凹模隔着材料吻合以前的弯曲过程称为自由弯曲。凸模继续下压，弯曲力急剧上升，称为校正性弯曲。根据试验，V形弯曲件弯曲过程力与行程的关系如图3.1所示。
4.1.2.2 弯曲力的计算用经验公式
（1） 自由弯曲力：影响弯曲力的因素很多，如材料的性能，零件外形，弯曲方法，模具结构等。用理论公式计算不但复杂，而且不一定正确，因此，通常选用经验公式对其进行计算。设计中有两个90度的V曲，其属于V类弯曲，设计中V曲弯曲力的计算，参照V曲的计算公式进行计算；还有两个U类弯曲，参照U曲的计算公式计算，以及两类弯曲的校正。V曲计算公式为：

U类弯曲的计算公式：

—自由弯曲力（N）；
K—安全系数，在设计中一般取1.3；
B—弯曲部分的宽度(mm)；
t—弯曲件的厚度（mm）；
r—弯曲件的圆角半径（mm） 属于薄材料弯曲，弯曲半径R小于0.2mm，查阅模具设计标准，对于弯曲半径R小于其料厚的薄材料弯曲，科技将其弯曲半径R取为0mm进行设计；
—材料的抗拉强度，制件的材料是1Cr18Ni9材料，查阅模具设计标准，可以知道其抗拉强度为441MPa。
（2） 校正性弯曲力
为了提高弯曲件的精度，减小回弹，在弯曲的终了阶段对弯曲件的圆角及直边进行精压，称为校正性弯曲。校正性弯曲时的弯曲力F可用下式计算：
F=fA
式中 F—校正性弯曲力（N）；
f—单位面积上的校正力（Mpa）查资料取f=40Mpa
A— 校正部分投影面积（）
（3） 设计中弯曲力的计算：
V类弯曲的简略计算如下：

U类弯曲的简略计算如下：

校正性弯曲简略计算如下：

故设计中总的弯曲力为：P弯曲=79.53+1049.49+262.34=1072N
4.1.3 卸料力、推料力的计算
一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力。影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算是困难的，在实际生产中常用下列经验公式进行计算：
卸料力
推料力
式中
F—冲裁力（N）；
n—同时梗塞在凹模内的零件（或废料）数，n=h/t
t—材料厚度（mm）;
h—圆柱形凹模腔口高度（mm）;
—推件力、卸料力系数，查资料取=0.063 =0.055
则有：
卸料力 =14×0.063×30702≈27079N
推料力 =0.055×30702≈1688.60N
本设计所采用的模具结构为弹性卸料装置和下出料方式，所以总冲裁力按下面公式计算：
≈
弯曲中的顶件力F的计算如下：
由经验公式可知F取自由弯曲力的30%～80%，得F≈1358N
通过上面的计算可以知道模具在正常条件下工作所需要压力机提供的压力至少应该为：
F=总冲裁力+弯曲力+顶件力
=
≈N
4.2 压力机公称压力的选取
冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。设计中需要的最小总压力为：F=N 选择的压力机的吨位一般为1.3 F。从设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命之观点出发，要求设备容量有较大剩余。最新观点是使设备留有40%～30%的余量，即只使用设备容量的60%～70%。还有的建议只使用设备容量的50%，即设备的吨位为工艺力的2倍。
根据以上计算结果以及设计要求选择冲床，选择的冲床公称压力为160KN，冲床的调节行程为20～160mm；工作台尺寸左右为1120mm。
压力中心的确定：由冲床的式样可以知道：由于模具在工作时是将整个上模座固定在冲床的滑块上，因此不必进行压力中心的计算。为了方便模具安装在压力机上，可以在上模座上加一个模柄，以起到模具在安装时的定位作用。
4.3 冲裁间隙的确定
凹模、凸模间隙的确定：冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凹模与凸模部分，在垂直冲裁方向的投影尺寸之差，叫做冲裁间隙。冲裁间隙有两种含义：一种是指凹模与凸模间每侧空隙值，称为单面间隙；另外一种指凹模和凸模间两侧间隙之和，称为双面间隙；习惯上常说的间隙是指双面间隙，用符号C表示，单面间隙用Z/2表示。
生产实践证明，间隙值的大小，分布均匀与否，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。凸模和凹模之间的大小可以分为三种基本情况，即间隙合理，间隙过大，间隙过小三种情况。
冲裁间隙的大小对制件断面的影响：间隙合理，材料在分离时，凹模和凸模刃口处裂纹重合，冲裁间隙不是一个绝对值，而是一个数值范围，冲裁间隙在此范围内都可以得到冲裁断面较好的制件。间隙过大，凸模和凹模刃口处的裂纹不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的里边，材料受很大的拉伸，光亮带小，毛刺、塌角及斜度都比较大。间隙过小，裂纹也不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的外边，两条剪裂纹之间的一部分材料随冲裁的继续又被二次剪切和挤压，在断面上形成第二次光亮带，并在中间出现夹层和毛刺。
冲裁间隙对制件尺寸精度的影响：落料和冲孔后，因发生弹性恢复，会影响制件的尺寸精度。冲裁间隙小到一定程度时，由于压缩变形弹性恢复，落料件的尺寸会大于凹模尺寸，而冲出的孔小于凸模。间隙大到一定界限时，由于拉伸变形的弹性恢复，落料尺寸会小于凹模的刃口尺寸，而冲出的孔会大于凸模的刃口尺寸。间隙对于冲孔和落料精度的影响规律是不同的，且和材料的纤维方向有关。
冲裁间隙对冲裁力和模具寿命的影响：间隙大时，冲裁力有一定的程度减小，卸料力和推件力也随之降低。冲裁时，坯料对凹模凸模产生侧压力，并在凸磨与被冲孔之间及凹模与落料件之间均有摩擦力。间隙越小摩擦力和侧压力随之增大。此外，由于在实际的生产中，模具因受到制造误差和装配精度的限制，凸模和凹模不可能绝对的垂直于凹模平面，而间隙的分布也不可能十分均匀。所以，过小的间隙会使凸模和凹模刃口的磨损加剧，使模具的使用寿命下降。而较大的间隙则可以使凸模和凹模侧面与材料间摩擦减小，并且可以减小间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的寿命；但间隙过大 ，坯料弯曲变形相应的增大，使凸模与凹模刃口端面的压应力分布不均匀，容易产生崩刃或塑性变形。因此，过大的刃口间隙对模具的寿命也不利。
冲裁间隙方向的确定原则：冲裁时由于凸模和凹模之间存在间隙，因此落下的料或者冲出的孔均带有锥度，其大端尺寸基本等于凹模尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺寸。测量时也是按冲孔的小端和落料的大端作为基准尺寸。由于在生产中，凸模和凹模都要与冲件或废料产生摩擦，凸模会越变越小，凹模会越来越大，基于这一分析，确定冲裁间隙的原则为：落料时因为制件尺寸随凹模尺寸而定，故间隙应该在减小凸模尺寸发方向取得；冲孔时由于孔的尺寸随凸模尺寸而定，故间隙应该在增大凹模尺寸的方向上取得。考虑到凸模和凹模的磨损，在设计和制造新模具时，取最小合理间隙。
确定冲裁间隙的方法：常用的冲裁间隙确定方法有理论确定法和经验确定法，在现场模具的设计和生产中通常用经验确定模具的冲裁间隙。经验计算公式为：
C=mt
式中，C为合理冲裁间隙，单位为mm；t为板料厚度，单位为mm；m为系数，与料厚及材料性质有关，m通常为料厚的百分之几。

第5章 模具压力中心的确定
一副冲模的的压力中心就是这副冲模各个压力的合力的作用点，一般都指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。对于有模柄的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑，不宜使压力中心与模柄中心线重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选压力机允许的范围。
对于多凸模模具的压力中心，常用下面的方法确定：
（1） 求各个冲裁凸模的冲压力；
（2） 选定平面直角坐标系统，用视察法直观求各个冲裁凸模的压力中心；
（3） 求冲裁以外其它各个凸模的冲压力，这些凸模的压力中心一般可凭视察法确定；
（4） 设整副模架冲模的冲压力分别为P1、P2、P3……Pm，其相应的压力中心坐标分别为（X1、Y1）、（X2、Y2）、（X3、Y3）……（Xm、Ym），则整副冲模的压力中心坐标（X、Y）可按下式求得：
X=（P1X1+P2X2+P3X3+……+PmXm）/(P1+P2+P3+……+Pm)
Y=（P1Y1+P2Y2+P3Y3+……+PmYm）/(P1+P2+P3+……+Pm)
根据上面的压力中心的确定方法计算，但由于详细的计算过程记录比较繁琐，所以只记录计算结果，在本设计中，模具压力的中心坐标是在工步12的V形弯曲作用点向由偏移10.56m处。

第6章 模具主要零件的设计
6.1 模具结构
本模具是一副组合式级进模，共21个工位，其中3个空工位，1个落料工位，9个冲孔工位，其余为弯曲工位，由自动送料机构送料。在第一个工位上冲出两个导正孔，以便后续工位定位导正。
该冲压件结构比较复杂，精度要求高、模具采用了一副主模架、5副子模架。
6.1.1 模具结构组成
为了保证导向精度，采用内导柱和外导柱结合的导向方式。卸料螺钉弹簧组件采用带套筒的结构形式。
模具在工作中需要加润滑油，有利于保证制件的精度，减少毛刺的产生，同时起到延长模具的使用寿命的作用。
一般冲压加工为垂直方向，而当制件的加工方向必须改变是，应采用斜楔结构。斜楔结构的作用是将压力机施压部分的垂直运动转变为制件加工所需要的水平或倾斜方向的运动，以进行该方向上的工序。在本设计中有四处弯曲要求把垂直方向的运动转换为水平方向，所以要用到斜楔结构。
模具整体结构包括上模座、凸模垫板、凸模固定板、卸料板、导料板、承料板、凹模板，凹模垫板，下模座。当然还要有导正装置、检测装置、卸料装置等。
6.1.2 多工位级进模模具的结构特点
与单工序模和复合模相比，级进模的结构具有以下特点：
1） 构成级进模的零件数量多，结构复杂。
2） 模具制造与装备难度大，精度要求高，步距控制精确，且要求刃磨、维修方便。
3） 刚性大。
4） 对有关模具零件材料及热处理要求高。
5） 一般采用导向结构，有时还采用辅助导向结构。
6） 自动化程度高，常设有自动送料、安全检测等机构，以便实现高校自动化。
6.1.3 模具结构设计原则
1） 尽量选用成熟的模具结构或标准结构。
2） 模具要有足够的刚性，以满足精度和寿命要求。
3） 模具应具有良好的加工工艺性。
4） 送料方便，操作简便安全，易于出件。
5） 要考虑废料处理和安全性问题。
6） 模具有关零件之间的安装要准确可靠、连接牢固。
7） 模具结构与现有冲压设备要协调匹配。
8） 模具易损件更维修方便。
6.2 凸模和凹模的设计
6.2.1 凸模、凹模的设计原则
（1） 凸模和凹模要有足够的刚度和强度。
（2） 凸模和凹模安装稳定可靠，且便于更换。
（3） 模具设计为了减小多工位级进模各工位之间步距的累积误差以及确保凸、凹模间的间隙值，在标注凹模、凸模固定板，卸料板等零件中与步距有关的孔位尺寸时，要以凹模第一工位定为坐标原点（尺寸基准）向后标注，不论距离多大，公差均为步距公差。从而保证各凸模安装位置及卸料板各形孔位置与凹模一致。同时还要保证凸模刃口形状、卸料板形孔形状与相应凹模形孔一致。
（4） 废料排除要方便及时，以防损坏模具，可在凸模上设置废料顶杆、高压气杆，以便及时清除废料。
（5） 凸、凹模应具有良好的结构工艺性，以便于制造，热处理，检测及安装。
6.2.2 冲裁凸、凹模的设计
6.2.2.1 凸模的设计
查阅设计标准，凸模分为直通式和加强式两种，直通式凸模加工容易，可用线切割加工；而加强式凸模强度和稳定性较好，可用成形磨削等加工方法。凸模固定方式有：（1）用螺钉固定：（2）用挂钩固定；（3）用带垫圈的紧固螺钉固定；（4）用销钉固定；（5）用镶块和丝堵固定：（6）凸模端部铆合固定等。凸模刃口尺寸的计算公式在上面已经说明，在这里就不进行详细的计算，只是说明凸模的安装等问题。
（1）在本设计中的第一步工序是冲导正孔和冲制件上的孔，共四个孔，