毕业设计（论文）-S1自行车刹车卡片复合模模具设计

宜宾职业技术学院 毕业设计 自行车刹车卡片复合模模具设计 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 模具 11201 姓 名 孙 雪 萍 学 号 201211625 指 导 教 师 曾 欣 2014 年 9 月 20 日 自行车刹车卡片复合模模具 设计 摘 要 本设计主要介绍了自行车刹车卡片复合模模具设计的过程， 自行车刹车卡片进行了详细的工艺分析 、 确定冲压工艺方案及模具结构形式分 析，后 进行排样设计、压力中心计算、冲裁力计算、工作零件刃口尺寸的计算等，最后通过 AutoCAD绘制 自行车刹车卡片复合模模具装配总图和零件图。 关键词 ： 自行车刹车卡片 ； 复合模 ； 设计 I 目 录 1 绪论 . 1 2 零件工艺分析 . 3 2.1 零件说明 . 3 2.2 材料分析 . 3 2.3 结构分析 . 3 2.4 尺寸精度 . 3 2.5 工艺计算 . 4 3 冲裁方案的确定 . 5 3.1 冲裁工艺方案的确定 . 5 3.2 冲裁工艺方法的选择 . 5 4 模具总体结构的确定 . 7 4.1 模具类型的选择 . 7 4.2 定位方式的选择 . 7 4.3 卸料、出件方式的选择 . 7 4.4 导向方式的选择 . 8 5 工艺参数计算 . 10 5.1 排样方式的选择 . 10 5.1.1 搭边值的确定 . 11 5.1.2 材料利用率的确定 . 12 5.2 冲压力的计算 . 14 5.2.1 总冲裁力的计算 . 14 5.2.2 卸料力、推件力的计算 . 15 5.2.3 总冲压力的计算 . 16 5.2.4 初选压力机 . 16 5.2.5 压力中心的确定 . 17 6 刃口尺寸计算 . 19 6.1 冲裁间隙的确定 . 19 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 . 20 II 7 主要零部件设计 . 25 7.1 凹模设计 . 25 7.1.1 凹模外形的确定 . 25 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择 . 25 7.1.3 凹模精度与材料的确定 . 25 7.2 凸模的设计 . 28 7.2.1 凸模结构的确定 . 28 7.2.2 凸模材料的确定 . 28 7.2.3 凸模精度的确定 . 28 7.2.4 凸模高度的确定 . 28 7.3 凸凹模设计 . 29 7.3.1 凸凹模外形的确定 . 29 7.3.2 凸凹模材料的选取 . 29 7.3.3 凸凹模精度的确定 . 29 7.3.4 凸凹模壁厚的确定 . 29 7.3.5 凸凹模洞口类型的选取 . 30 7.3.6 凸凹模尺寸的设计 . 31 7.4 定位零件的选用 . 32 7.5 卸料装置的选定 . 32 7.5.1 卸料装置的选用 . 32 7.5.2 卸料螺钉的选用 . 32 7.5.3 卸料板外型设计 . 33 7.5.4 卸料板 材料的选择 . 33 7.5.5 卸料板的结构设计 . 33 7.5.6 卸料板整体精度的确定 . 33 7.5.7 卸料橡胶的选用 . 33 7.6 推件装置的选定 . 35 7.6.1 推件块的设计 . 36 7.6.2 推板的选用 . 36 III 7.6.3 推杆的选用 . 37 7.7 上下模座的选用 . 37 7.8 连接及固定零件的选用 . 38 7.8.1 螺钉与销钉的选用 . 38 7.8.2 模柄的选用 . 38 7.8.3 凸模固定板的设计 . 38 7.8.4 凸凹模固定板的设计 . 39 7.8.5 垫板的设计 . 40 8 冲压设备的校核与选定 . 41 8.1 冲压设备的校核 . 41 8.2 冲压设备的选用 . 41 9 压力机的选用 . 42 10 模具结构简述 . 43 结论 . 44 致谢 . 45 参考文献 . 46 附录 . 47 1 1 绪论 模具，作为高效率的生产工具的一种，它是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制造零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，产品质量稳定，具有良好的互换性。操作简单，对操作人员没有很高的技术要求。利用模具批量生产的零件加工费用低，所加工出的零件与制造一次成形。不需进行再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工的、形状比较复杂的零件。 模具工业是国民经济的基础产业，模具工业被称为先进制造技术的重要组成部分，也标志着一个国家的工业水平以及产品开发能力。随着我国模具制造业的不断发展，对冲压 技术也提出了更高的要求，如：提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得更高的经济效益。 在中国人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，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着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，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。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。 汽车发动机活塞垫片 用于自行车的刹车装置，在自行车刹车中起到至关重要的作用，随着自行车的需求量增加，大批量生产已成为一种必然趋势，其模具设计有较强的实用价值。 本设计采用了 CAD 技术 ,加快了冲压模具设计时制图与造型的速度，缩短了不必要的时间，也合理的解释了该模具的工作过程及一些加工时应注意的难点。 2 设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具 结构。 3 2 零件工艺分析 2.1 零件说明 自行车刹车卡片 年产量为 30 万件，采用大批生产，材料采用 Q235，零件厚度为 1.2mm，公差等级为 IT12， 零件如图 2-1 所示： 图 2-1 垫片 零件图 2.2 材料分析 冲裁件材质为： Q235，零件厚度为 1.2mm，属于碳素结构钢，具有良好的冲压性能，适用于要求较高的零件。 2.3 零件分析 该零件的结构相对有些简单，无尖角，属于薄板件，对称结构，比较规则，零件中有 3 个孔，最小尺寸为 6mm,满足冲裁最小孔径 dmin 1.0t=1.2mm,经计算最小孔边距为 7mm。所以，该零件结构满足冲裁的要求。 2.4 尺寸精度 由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求 IT12 查表 2-1 得： 落料尺寸： 0 21.020 , 0 15.010R 0 21.030 ； 冲孔尺寸： 15.0010 , 12.006 ； 中心距： 12.030 。 通过查公差等级表，发现普通冲裁能够满足零件精度要求。 4 表 2-1 常见零件公差等级表 公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸/mm /m /mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 2.5 工艺计算 查表可知： 抗拉强度 ： b=375 460MPa，屈服极限 ： s=235MPa，伸长率 ：=26 31 ，抗剪强度 ： =303 372MPa， 如表 2-2 所示。 表 2-2 部分碳素钢抗剪性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 /MPa 抗拉强度 b/MPa 屈服点s/MPa 伸长率 / 普通碳素钢 Q195 未退火 255 314 315 390 195 28 33 Q235 303 372 375 460 235 26 31 5 3 冲裁方案的确定 3.1 冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。 3.2 冲裁工艺方法的选择 冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。 方案一：先落料，后冲孔。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。 方案三：级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。 其三种工序的性能见表 3-1。 表 3-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能 比较项目 单工序模 复合模 级进模 生产批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 冲压精度 较低 较高 较高 冲压生产率 低，压力机一次行程内只能完成一个工序 较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序 高，压力机在一次行程内能完成多个工序 实现操作机械化自动化的可能性 较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化 制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作 容易，尤其适应于单机上实现自动化 生产通用性 通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产 通用性较差，仅适合于大批量生产 通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产 冲模制造的复杂性和价格 结构简单，制造周期短，价格低 冲裁较复杂零件时，比级进模低 冲裁较简单零件时低于复合模 根据分析结合表 3-1 得出结论： 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。 6 方案二只需一副模具，冲压的形状精度和尺寸容易保证且生产效率也高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造难度较小。 方案三只需一副模具，生产效率很高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模具复杂。 通过对上述三种方案的分析比较，该零件的的几何形状简单，模具制造难度较小，故冲压生产采用方案二为佳。 7 4 模具总体结构的确定 4.1 模具类型的选择 按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表 4-1。 表 4-1 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围 比较项目 正装（顺装 )式复合模 倒装式复合模 结构 凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔 凸模装在下模 凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔 凸模装在上模 优点 冲出的冲件平直度较高 结构较简单 缺点 结构复杂，冲件容易被嵌入边料中 影响操作 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 适用范围 冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛 综上所 述 ，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。由上可得，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。 综上，采用复合模冲压，模具类型为倒装式复合模。 4.2 定位方式的选择 由于本零件给定的尺寸精度都较低，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的 IT12 级进行设计计算。因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。 4.3 卸料、出件方式的选择 刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件 8 冲裁后卸料。当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，单边间隙取（ 0.2 0.5） t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大，材料厚度 大于 2mm的材料。 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在 2mm 及以下厚度的板料，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（ 0.1 0.2） t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。 该工件平直度较高，料厚为 1.2mm 相对较薄，卸料力一般，且由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面 ，故可采用弹性卸料。 4.4 导向方式的选择 方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 方案二：采用后侧式导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较 方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具使用寿命有一定影响。 方案三：采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。 方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。 9 （ a）中间导柱 （ b）后侧导柱 （ c）对角导柱 （ d）四角导柱 （ 1）下模座 （ 2）导柱 （ 3）导套 （ 4）上模座 图 4-1 导柱模架 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。 10 5 工艺参数计算 5.1 排样方式的选择 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案： 方案一：有废料排样。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料 之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样。因受剪裁条料质量和定位误差的影响。其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。但材料利用率稍高。冲模结构简单。 方案三：无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，但对材料利用率最高。 采用少、无废料排样法 ，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。 分析零件形状，排样方式有两种，如图 5-1、 5-2 所示。 图 5-1 横 排示意图 11 图 5-2 纵排示意图 5.1.1 搭边值的确定 排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表取得。 如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知 L 50mm，可确定搭边值 a 和 a1，a 取 1.0mm， a1 取 0.8mm，较为合理。 表 5-1 搭边 a和 a1数值（低碳钢） mm 材料厚度 t 圆形或圆角 r 2t 的工件 工件间 a1 侧面 a 0.25 以下 1.8 2.0 0.25 0.5 1.2 1.5 0.5 0.8 1.0 1.2 0.8 1.2 0.8 1.0 1.2 1.6 1.0 1.2 1.6 2.0 1.2 1.5 宽度的确定： 搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度，同时保证零件质量和送料方便。根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具， 12 侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧），使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。本套模具无导料板为无侧压装置。 故按下式计算： 0m a x0 )2( CaDB（ 5-1） 式中： B-条料宽度 (mm)； Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 (mm)； a-冲裁件之间的搭边值 (mm)；可参考表 5-1； - -条料宽度的单向（负向）偏差 (mm)，见表 5-2； C-导料板与最宽条料之间的间隙 (mm)，其最小值见表 5-3。 表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 mm 条料宽度 B/mm 材料厚度 t/mm 0 1 1 2 2 3 3 5 50 50 100 100 150 150 220 220 300 0.4 0.5 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 表 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 mm 材料厚度t/mm 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 B/mm 2 根据上述纵排、横排两个式子的计算对比，可确定纵排的材料利用率比横排的材料利用率高。本零件选用纵排的排样方式，具体如图 5-3 所示。 图 5-3 排样示意图 14 5.2 冲压力的计算 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 Fp 一般可以按下式计算： LKFPp t（ 5-3） 式中： -材料抗剪强度，见表 2-2（ MPa）； L-冲裁周边总长（ mm）； t-材料厚度（ mm）； 系数 Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动 （ 数值的变化或分布不均 ） 润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数Kp，一般取 1 3。当查不到抗剪强度 时，可以用抗拉强度 b代替 ，而取 Kp=1.3的近似计算法计算。 由于 Q235的力学性能查表 2-2可得：抗剪强度 取 303 372MPa。 的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计 取值的通过查下表确定，材料厚度 t=1.2mm，取 =350MPa。 5.2.1 总冲裁力的计算 由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。 21 FFF 冲 （ 5-4） 式中： F 冲 -总冲裁力； F1-落料时的冲裁力； F2-冲孔时的冲裁力。 冲裁周边的总长（ mm） 落料周长为： L1=3.14210+58+202 =142.8mm 冲孔周长为： L2=23.1432+253.14 =69.08mm 15 落料冲裁力由 KP=1.3， t=1.2， L1=142.8， =350，代入 公式（ 5-3）得： 11 tLKF P =1.31.2142.8350 =77968.8N 冲孔冲裁力由 KP=1.3， t=1.2， L1=69.08， =350，代入 公式（ 5-3）得： 22 tLKF P=1.31.269.08350 =37717.68N 所以可求总冲裁力由 F1=77968.8， F2=37717.68，代入 公式（ 5-4）得： 21 FFF 冲=77968.8+37717.68 =115686.48N 5.2.2 卸料力、推件力的计算 当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料刮下，将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。 模具采用弹性卸料装置和推件结构，凹模型口直壁高度 h=6mm，所需卸料力 F 卸 和推件力 F 推 分别为： 推件力、卸料力计算公式如下： 冲推推 FnKF （ 5-5） 冲卸卸 FKF （ 5-6） 式中： F 推 -推件力； F 卸 -卸料力； F 冲 -冲裁力； K 卸 -卸料力系数，见表 5-5； K 推 -推件力系数，见表 5-5； 16 n-卡在凹模里的工件个数， n=h/t。 表 5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 mm 料厚 /mm K 卸 K 推 K 顶 钢 0.1 0.1 0.5 0.5 2.5 2.5 6.5 6.5 0.065 0.075 0.045 0.055 0.04 0.05 0.03 0.04 0.02 0.02 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝及铝合金 紫铜、黄铜 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 K 推 -推件力系数通过查表 5-5 确定，推件力系数取 K 推 =0.055； 由 F 冲 =115686.48， K 推 =0.055， n=6/1.2，代入 公式 （ 5-5）得： 推件力 冲推推 FnKF =6/1.20.055115686.48 =31813.782N K 卸 -卸料力系数通过查表 5-5 确定，卸料力系数取 K 卸 =0.045； 由 F 冲 =115686.48， K=推 0.045，代入 公式（ 5-6）得： 卸料力 冲卸卸 FKF =0.05115686.48 =5784.324N 5.2.3 总冲压力的计算 推卸冲 FFFF =115686.48+31813.782+5784.324 =153284.586N 5.2.4 初选压力机 压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机。而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母 C，其机身前端及左右均敞开，操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过 2000KW。闭式机左右两侧封闭，机身刚度好，压力机精度高。考虑到零件尺寸较大，在此选闭式单点压力机。根据以上计算数值，查下表 5-6 17 初选压力机为 J23-16 型压力机。 表 5-6 开式单点压力机规格及参数 型号 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 公称压力 /KN 31.5 63 100 160 滑块行程 /mm 25 35 45 55 最大装模高度 /mm 120 150 180 220 装模高度调节量 /mm 25 35 35 45 滑块中心线至床身 距离 /mm 90 110 110 110 滑块底面尺寸/mm 前后 90 左右 100 模柄孔尺寸 /mm 直径 25 30 30 40 深度 40 55 55 60 初选压力机型号 ： J23-16； 公称压力 /KN： 160； 滑块行程 /mm： 55。 5.2.5 压力中心的确定 因为该零件是对称图形，并按照如下式进行计算得： 冲孔： nnnppp xpxpxpx 2122110 （ 5-7） nnnppp ypypypy 2122110 （ 5-8） 冲裁边： nnnlll xlxlxlx 2122110 （ 5-9） nnnlll ylylyly 2122110 （ 5-10） 式中： xi、 yi-冲孔时指各种孔的中心位置；冲裁边时指各线段中心坐标； Pi-冲各孔时所用压力； l2-各线段长度； x0、 y0-压力中心坐标。 18 图 5-4 压力中心图 s=62.84+100.48+108=271.28（ mm） l1=20=62.8 x1=0.3 y1=50 l2=62.8 x2=0 y2=-50 l3=213=26 x3=96 y3=0 l4=40 x4=-16 y4=207.1 l5=40 x5=4 y5=10 l6=31.4 x6=24 y6=0 l7=40 x7=4 y7=-10 l8=20 x8=-16 y8=0 l9=40 x9=-16 y9=147.1 压力中心坐标： 932199332211 / llllxlxlxlxlX =8335.7/700.4 =26.5mm 932199332211 / llllylylylylY =51817.5/700.4 =73.9mm 计算出的压力中心是图中的 O 点，在模柄投影范围内，设计合理。 19 6 刃口尺寸计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。 6.1 冲裁间隙的确定 冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸，如 图 6-1 所示。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响 ,间隙增大可以使冲裁力、卸 料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（ 10 15 ） t 时的磨损最小，模具寿命较高。 图 6-1 冲裁间隙图 由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致 。 所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命达到最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙植。 根据实用间隙表 6-1 查得材料 Q235 的最小双面间隙 Zmin=0.126mm，最大双面间隙 Zmax=0.180mm。 20 表 6-1 冲裁模初始双边间隙值 mm 材料 厚度 08、 10、 35、 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 极小间隙 （ 或无间隙 ） 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时 ， 必须遵循以下原则 ： （ 1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 （ 2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸，凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。 （ 3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。 （ 4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。 21 制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙： （ 1）分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。 （ 2）单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸 模和凹模不能互换。通常落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。 （ 3）模具磨损预留量与工件制造精度有关。 x表示，其中为工件的公差值， x为磨损系数，其值在 0.5 1 之间，根据工件制造精度选取： 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11 IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 我们的制件落料的工件精度为 IT12，冲孔制件为 IT10。由上式可以得出落料磨损系数 x=0.75，冲孔磨损系数为 x=1。 根据上述计算法则，对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系： m inm a x 凹凸 所以，新制造的模具应该保证m inm a x 凹凸 ，否则，模具的初始间隙已超过了允许的变动范围 Zmin Z