[毕业设计精品]片状垫片 冲压模毕业设计

1、1 绪 论在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在机械、电子、航空、航天、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的年代，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品是非常重要的途径之一。现代工业发达的国家对模具工业都十分重视，模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业发达的程度。随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。数控加工技术在模具制造的应用，它不仅提高了生产效率，降低了劳动强度，还使得一些无法加工的零件变

2、得可以加工。例如：简单的线切割加工时间长，如果不采用数控加工技术，劳动强度就很大；鼠标外壳模具形状不规则，如果不用数控加工，就很难加工且加工精度低，这就说明模具行业已与数控加工密不可分。本设计是作为模具设计与制造专业毕业生，在毕业之前对所学专业知识的一次综合性运用。巩固和扩展自己所学的基本理论和专业知识，综合运用所学知识培养自己的技能分析和解决实际问题的能力，初步形成融技术、管理于一体的大工程意识，培养勇于探索的创新精神和实践能力；培养正确的设计和研究思想、理论联系实际、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；进一步训练和提高课题方案设计、资料查阅、理论计算、计算机使用、文字表达等方面的能力和

3、技巧；通过本次设计能够进一步深入的掌握冲压模具设计与制造技术。2 冲裁件的结构工艺性分析工件名称：片状垫片生产批量：大批量材料：20钢 工件厚度：1工件精度：it14级零件简图：如图2-1所示 图 2-1 零件图2.1材料选择该冲裁件的材料20钢，为优质碳素钢，具有良好的塑性、焊接性，压力加工性，适合制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。2.2零件结构该冲裁件结构简单，制件需要进行冲两个的孔和一个方形孔，属轴对称图形，落料尺寸为6040，孔的中心与边缘的距离满足要求，可以冲裁。2.3尺寸精度根据零件图上所标注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用普通冲裁完全可以满足要求。结论：经分析该制件可

4、以进行冲裁。由于制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和模具的寿命。从表2-1中查出20钢抗剪强度：=280400mpa抗拉强度：=360510mpa伸长率： =25%屈服强度：=250mpa分析其力学性能较好，故选择20钢材料。表 2-1 碳素结构钢的力学性能表（mpa）材料名称材料牌号材料状态极限强度伸长率屈服强度弹性模量e/mpa抗剪抗拉碳素结构钢05已退火的20023028-05f210-300260-38032-08f220-310280-3903218008260-360330-4503220019000010f220-340280-42030190102

5、60-340300-4402921019800015f250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020f280-890340-480262302000002o280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-700163602040003 冲压工艺方案确定及模具结构的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工

6、艺方案可分为：方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔-落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。级进模生产。结合表3-1分析：方案一：方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。方案二：只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，模具轮廓尺寸较小板料的定位精度比方案三低，制造比方案三简单。方案三：方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，

7、精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。表 3-1 各类模具结构及特点比较比较项目单工序模级进模复合模工件尺寸精度较低一般it11较高一般it9工件形位公差工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差大不太平整，有时要校平，同轴度、对称度及位置度误差大工件平整，同轴度、对称度及位置度较小冲压生产率低，冲床一次行程内只能完成一个工序高、冲床一次行程内完成多个工序较高、冲床一次行程可完成两个以上工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合多共位冲床上实现自动化容易，尤其适合于单机上实现自动化难，工作与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作对材料的要求对条料要求不严，可用边角料

8、对条料或宽度要求严格对条料要求不严，可用边角料生产安全性安全性较差比较安全安全性较差模具制造的难易程度较易，结构简单，制造周期短，价格低形状简单件，比用复合模制造难度低形状复杂件，比用级进模的制造难度低应用通用性好，使用中，小批量生产和大型件大批量生产通用性好，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产通用性差，适合于形状复杂，尺寸不大、精度要求较高件的大批量生产综合以上分析：采用第二种冲孔、落料复合冲裁模作为冲裁工艺方案。4 模具总体结构设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模，因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸

9、料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。4.2定位方式的选择为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用挡料销。4.3卸料、出件方式的选择因为工件料厚1，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。4.4标准模架和导向零件的选择模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。方案一：采用对角导柱模架。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料

10、模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。方案四：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。如图4-1(a) (b) (c) (d)图 4-1 模架类型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，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即方案二最佳，采用后侧导柱模架。5

11、 模具设计工艺计算5.1排样、条料宽度及步距5.1.1排样方法排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响制件的质量、模具的寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。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，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接

12、影响到冲裁件的断面质量。根据设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有废料直排法，直排法可分为两种，如图5-1、图5-2。图 5-1 排样图5-2 排样5.1.2搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表5-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表 5-1 搭边a和a1数值（）材料厚度t手工送料自动送料圆形非

13、圆形往复送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532大于1221.52.523.52.532大于232.5232.543.5大于3432.53.535443大于4543546554根据制件厚度与制件的排样方法查表5-1，搭边值a为2 ，a1为1.5 。5.1.3条料宽度的计算排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。计算条料宽度有三种情况需要考虑：（1）有侧压装置时条料的宽度。（2）无侧压装置时条料的宽度。（3）有定距侧刃时条料的宽度。有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。有侧压条料宽度如图5-3 公式（5-1）式中：条料宽度上偏差为，下偏差为。-冲裁件的最大尺寸。

14、-侧面搭边值。图 5-3 有侧压装置 本设计采用的是无侧压装置的模具如图5-4图 5-4 无侧压装置 条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度公式： b=d+2(a+)+c1 0 - 公式（5-2）步距：a= l+a1 公式（5-3）导尺距离：s=b+ c1 公式（5-4）式中：d为冲裁件垂直于送料方向的尺寸： l零件边长a为侧搭边， 为条料宽度的单向（负向）偏差，见表5-2：c1为导尺于条料宽度之间的单面小间隙，其值见表5-3。表 5-2 条料宽度偏差（）条料/mm材料厚度t-11-22-33-5050-0.4-0.5-0.7-0.950100-0.

15、5-0.6-0.8-1.0表 5-3 送料最小间隙c1 （） 方式 无侧压装置时c1有侧压装置时c1条料宽度b100以下100200200300100以下100以上材料厚度t0.510.50.5158120.51158230.51158340.51158查表5-2可得条料宽度偏差的下偏差（）为查表5-3送料最小间隙可知：c1=0.5根据（5-2）得：b=60+2(2-0.5)+0.50 -0.5 =63.50 -0.5根据（5-3）得：a=40+1.5 =41.5根据（5-4）得：s=43.5+1.5 =455.1.4材料利用率在冲压生产中，排样是否合理直接影响到材料的经济利用。冲压生产的成本

16、中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就是合理利用材料。评价排样经济性，合理性的指标是材料的利用率。材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示：1=（na1/ba） 100% 公式（5-5）式中：a1冲裁面积（） b条料宽度（） a送料步距（）n一个步距内冲件数根据图5-1，式5-5计算得： 1=（11882.32/63.541.5）100%=71.43%根据图5-2，式5-5计算得： 1=（11882.32/43.561.5）100%=70.36%由上述计算可知：排样5-1的材料利用率大于排样5-2的材料利用率，能有效降低成本。故排样5-1最优。6 计算冲压力与压力

17、机的初选6.1计算冲裁力的公式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，其冲裁力一般可以按下式计算： 公式（6-1）式中：-材料抗剪强度；-冲裁周边总长（）；-材料厚度（）；系数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，一般取=1.3。根据常用金属冲压材料的力学性能查表6-1， 20钢抗剪强度为280400,取=350。表 6-1 部分常用冲压材料的力学性能（mpa）材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度

18、普通碳素钢q195未退火2603203204002833200q235未退火3103803804702125240q275未退火4005005006201519280优质碳素结构钢08f已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火2804003604102525045已退火4405605507001636065mn已退火600750124006.2总冲裁力、推件力、卸料力和总冲压力由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括：（1）总冲压力 （2）总冲裁力（3）卸料力（4）推件力6.2.

19、1总冲裁力冲裁总周长为：= 260+240+232+215+23.146 根据（6-1）得： 表 6-2 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜、黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值。6.2.2卸料力 公式（6-2）查表6-2得： 根据（6-2）得：6.2.3推件力 公式（6-3）查

20、表6-1得： =根据（6-3）得： 6.2.4顶件力fd 公式（6-4）查表6-1得： 根据（6-4）得：6.2.5总冲压力f 公式（6-5） 150.914+7.546+8.300+9.055 175.8156.2.6 压力机的初选根据总的冲压力表6-3，初选压力机为：开式可倾压力机j23-25.表 6-3 j23系列开式双柱可倾压力机主要技术参数技术参数代号单位型号j23-3.15j23-6.3j23-10j23-16j23-25j23-35j23-40滑块公称压力pekn31.563100160250350400滑块行程s2535455565100100封闭高度h212015018022

21、0270290330连杆调节量m125303545556065滑块中心线至机身距离c190110130160200200250滑块地面尺寸左右a100140170200250250300前后b90120150180220220260模柄孔尺寸直径d25303040404050深度l40555560606070垫块厚度h130303540506565最大倾斜角a4545453535303030工作台尺寸左右a250310370450560610700前后b1602002403003703804607 模具压力中心与计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，

22、应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定：（1）对称零件的单个冲裁件，冲裁的压力中心为冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布对称时，冲裁的压力中心与零件的对称中心重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。 公式（7-1） 公式（7-2）零件属于多形孔冲裁、冲压模压力中心可以用解析计算法求冲模压力中心。下面用解析法确定与计算模具的压力中心如图7-1： 图 7-1 压力中心图由于图形关于y轴对

23、称，其压力中心一定在y轴上故: y0=0 =（12.594+20200+3418.84+3418.84）（94+200+18.84+18.84） =19.46故求得模具压力中心的坐标值，在模柄投影范围内，设计合理。8 冲裁间隙8.1冲裁间隙z冲裁间隙时指冲裁模中凹模刃口横向尺寸与凸模刃口横向尺寸的差值如图8-1，是设计模具的重要工艺参数。 图 8-1 冲裁间隙8.2 冲裁间隙分析 （1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。（2）间隙对模具寿命的影

24、响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。（3）间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的降低不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力

25、迅速增大。（4）间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，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，考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，在制造新模具时要采用最小合理间隙值，根据间隙表8-1查得：材料20钢的最小双面间隙值为0.10；最大双面间隙值为0.14。 表 8-1 冲裁模初始用间隙2（）材料厚度08、10、20、35、09mn、q23516mn40、5065mn 小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.5

26、6.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401

27、.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000

28、.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1269 刃口尺寸的计算9.1刃口尺寸计算的基本原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件的断面都带有锥度，而在测量和装配中，都以光面的尺寸为基准。落料件的光面，是因凹模刃口挤切材料产生的；而孔的光面，是凸模刃口挤切材料产生的。且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。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）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹

29、模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙过减小凸模刃口尺寸来取得；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。（2）据冲裁模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取近于或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。这样，凸、凹模在磨损到一定程度时，仍能冲出合格零件。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的0.50.1之间。高精度的零件其公差小，故模具磨损留量应尽量用全部公差值。磨损量用表示，其中为冲件的公差，x为磨损系数，其值在0.51之间，与冲裁制造精度有关，可按下列关

30、系选取：零件精度it10以上 =1零件精度it11it13 =0.75零件精度it14 =0.5（3）不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（）。（4）选择模具刃口制造公差时，要考虑零件精度与模具精度的关系，即要保证零件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较零件精度高34级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按it6it7级来选取，对于形状复杂的刃口制造偏差可按零件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的1/8并冠以（正负号）；若零件没有标注公差，则可按it14级取值。（5）零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原

31、则上都应按“入体”原则标注单向公差，所谓“入体”原则是指标注零件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；孔零件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换成单向标注。磨损后无变化的尺寸例外。凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值，但刃口尺寸磨损后不变化的尺寸，制造偏差可取双向偏差。表 9-1 规则形状（圆形、方形）冲裁时凸、凹模的制造公差（）基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差 180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.0503

32、0800.0200.0303605000.0400.060 801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040表 9-2 磨损系数（）料厚()非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.309.2刃口尺寸的计算方法由于模具的加工方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可以分为两种情况。凸模与凹模分开加工和凸模与

33、凹模配合加工。对与该制件应该选用凸模与凹模配合加工方法。对于该工件的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所留的间隙值。根据经验，普通模具的制造公差一般可取（精密模具的制造公差可选（46）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙值很小。而且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸凹模工作部分的尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一个凸模或凹模上会同时存在三种不同磨损性质的尺寸，

34、这时需要区别对待。（1）第一类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸；（2）第二类：凸模或凹模磨损后会减小的尺寸；（3）第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸；9.3计算凸凹模刃口的尺寸凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。（1）凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即 公式（9-1） （2）凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凸模公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，即 公式（9-2）（3）凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为： 公式（9-3）计算刃口尺寸的过程及结果见表9-3：表 9-3 刃口尺寸的计算 基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料540 -0.

35、74z=0.100z=0.140z- z=0.100-0.14=0.04mm制件精度为：it14级，故x=0.5d凹=(dmax-x)d凸=(d凹- z)/4d凹=53.63+0.185 0d凸=53.53 0 -0.185340 -0.62d凹= 33.69+0.155 0d凸=33.59 0 -0.1553 0 -0.250同上制件精度为：it14级，故x=0.75/4d凹= 2.81+0.063 0d凸=2.71 0 -0.065冲孔6+0.300 0同上制件精度为：it14级，故x=0.75d凸=(d+x)d凹=( d凸+ z)/4d凸=6.13 0 -0.075d凹=6.23+0.0

36、75 032+0.620 0制件精度为：it14级，故x=0.5d凸=32.31 0 -0.155d凹=32.41+0.155 015+0.430 0d凸=15.22 0 -0.108d凹=15.32+0.108 0孔边距3 0 -0.250同上x0.75/4lp=3.21 0 -0.0705 0 -0.360x0.5lp=5.18 0 -0.090孔心距48+0.1 -0.1同上x0.5ld=lmin/8/8ld=48+0.025 -0.02510 主要零部件的设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料

37、板、凹模及外形凸模，内孔凸模。这种加工方法可以保证这些零件各个内孔的同轴度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。10.1毛坯种类及材料的选择毛坯种类主要分为型材、锻件、铸件和焊件、冲压等半成品。型材：利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材料，经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯。用于毛坯精度要求高的中、小零件。锻件：经型材下料，再通过锻造获得合理的几何形状和尺寸的零件坯料。用于零件强度较高、形状较简单的零件。铸件：将金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待其冷凝后获得合理的几何形状和尺寸的零件坯料。用于形状复杂的中、小型零件。焊接件：有型材、锻件、铸

38、钢件等焊接组合而成。冲压件：用于形状复杂的板料零件。该零件选用的材料为cr12，属于合金钢，力学性能要求高所以选用锻件。根据零件的外形结构确定，冲孔凸模锻造为棒料，凹模锻造为长方体。凸模、凹模在模具上所受压力较大，需要高强度高硬度的材料，所以合金钢满足其要求。10.2凹模的设计凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形 尺寸来确定的。凹模各尺寸计算公式如下：凹模厚度 公式

39、（10-1） 凹模边壁厚 公式（10-2）凹模边长 l=b1+2c 公式（10-3）凹模板宽 公式（10-4）式中：b1冲裁件的横向最大外形尺寸；b2冲裁件的纵向最大外形尺寸；k系数，考虑板料厚度的影响，查表10-1。表 10-1 系数k值（）材料料宽s/材料厚度t/11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表10-1得：k=0.35根据（10-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度： =0.3560 =

40、21查表10-2取标准厚度为25根据（10-2）凹模壁厚为： =1.521221=31.542取凹模边壁厚为40根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。根据（10-3）可计算凹模长： =60+240 =140根据（10-4）可计算凹模宽： =40+240 =120即：lbh=14012021查表10-2得尺寸为14012525。表 10-2 矩形和圆形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的长度和宽度lb矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、228

41、0、100125100、125125、（140）80、（140）100 14、16、18、20、22、25125（140）125、（140）（140）、160100、160125、160（140）、200100、200125 16、18、20、22、25、2814010.2.1毛坯尺寸的选择落料凹模毛坯采用锻件形式，锻造成长方形。为了便于装夹和数控铣削该毛坯为15013030的板料。10.2.2凹模材料落料凹模的作用是起落料的作用，该零件在模具上所受力较大，对硬度、强度的要求较高。该零件选择材料为cr12， cr12具有更高的淬透性、耐磨性和承载强度，且淬火变形小。它的强度、硬度，能够满足零件

42、的加工要求，因此凹模材料选用cr12，热处理6064hrc.10.2.3凹模的固定方式凹模采用销钉和螺钉固定。销钉的数量为两个，其位置按对称分布。螺钉的数量为四个，其位置按对称分布。这样有利于力的均匀分布。10.2.4凹模上各零件位置的确定本模具采用了两个导料销进行条料的导料。根据条料的宽度（63.5）值确定导料销的位置，由于两个导料销之间的距离必须大于一个步距，所以两个导料销之间的距离为43。根据该套模具的结构和压力中心的位置确定了与凸凹模配合的型腔的位置。落料凹模的压力中心与整幅模具的压力中心相重合。10.2.5凹模精度的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求不高，但凹模要求与凸模的配合能够

43、达到制件的要求。根据以上设计绘制出凹模零件图，如图10-1所示：图 10-1 凹模简图10.2.6工作零件加工工艺分析工作零件加工是指凸、凹模的加工，冲裁属于分离工序，冲裁模凸、凹模带有锋利刃口，凸、凹模之间的间隙较小，其加工具有如下特点：（1）凸、凹模材质一般是工具钢和合金工具钢，热处理后的硬度为5862hrc，凹模比凸模稍硬一些。（2）凸、凹模精度主要根据冲裁件精度的决定，一般尺寸精度在it6it9，工作表面粗糙度在ra=1.60.4；非工作表面粗糙度在ra=3.212.5。（3）凸、凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直（斜刃除外），安装固定部分要符合配合要求；（4）凸、凹模装配后应保证均匀的

44、最小合理间隙。（5）凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和直通凸模加工常用线切割方法。凸模、凹模的加工多属于单件生产，加工顺序一般遵循先粗后精，先面后孔，且工序要适当集中的原则。凸凹模典型的加工工艺路线主要有以下几种形式：（1）备料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工刃口轮廓精加工螺孔、销孔加工淬火与回火研磨与抛光。（2）备料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工螺孔、销孔加工淬火与回火磨削上、下面与基面采用成形磨削进行刃口轮廓精加工研磨与抛光。（3）备料锻造退火毛坯外形加工划线螺孔、销孔

45、、穿丝孔加工淬火与回火磨削上、下面与基准面线切割刃口轮廓钳工修整。此工艺路线主要用于以线切割加工为主要工艺的凸、凹模加工，尤其适用形状复杂、热处理变形大的直通式凸模、凹模零件。10.2.7凹模的加工工艺过程落料凹模采用的材料是cr12，硬度6064hrc。加工工艺过程见表10-3。表 10-3 落料凹模加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成150130302热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6铣铣漏料孔达要求铣床7加工螺孔、销钉孔及穿丝孔按位置加工螺孔、销钉孔及穿丝

46、孔钻床8热处理淬火,回火,保证6064hrc9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床11钳工研光各型孔达要求12检验检验是否到达要求10.3凸凹模的设计凸凹模的内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模的尺寸是与凸模、凹模配作；凸凹模设计成台阶式凸凹模。凸凹模的高度为： 公式（10-5）式中： -增加长度，-凸凹模固定板的厚度，；-弹性卸料板的厚度由此可得出： 10.4凸模的设计10.4.1凸模毛坯形状和尺寸冲孔圆凸模毛坯采用锻件形式，锻造成圆棒。为了便于装夹和数控车削该毛坯50的材料。冲孔方凸模毛坯采用锻件形式，锻造成长方体。为了便于装夹和数控铣削该毛坯尺寸为504030。10.4.2凸模材