精密冲裁模毕业设计

1、摘摘 要要 本课题的名字叫精密冲裁模设计，本设计在学习了普通冲压知识的基础上，设计 了在精冲压力机上进行工作的落料冲孔复合精冲模具。分析了垫片的工艺性，对几种 不同工艺方案进行分析，从而确定最佳方案，设计了垫片复合模的的排样方案。在把 普通冲裁和精密冲裁做简单比较，介绍了精密冲裁模的设计要点：由于精冲件尺寸精 度高、断面垂直度良好，为使制件质量得到保证，重点设计了凸凹模、凹模、冲孔凸 模、反压板，其提供的压边力和反压力与冲裁力为材料的塑性变形状态；此外，小间 隙也是精密冲裁模设计的一个要点。 关键词：垫片，复合模，精冲 abstract this topic is the name of th

2、e mould design of precise blanking。the present design reports the compound fine blanking that contain blanking and punching, the basis of which is the knowledge about general blanking. the design in fine stamping pressure machine of dropping material compound fine stamping mould punching. analysis o

3、f the technology of the gasket, several different technology analysis to determine the optimal scheme, design the gasket composite modulus of the layout scheme. firstly, i compare the ordinary with the fine blanking simply, then, the key points in designing the fine blanking die were introduced. as

4、the parts obtained from the fine blanking have more precise size, good degree of vertical cross-section, in order to get part with high quality, the key design die and punch, concave die, punching the punch, the linking piece, which provide the forces make the materials under the three non-uniform c

5、ompressive stress, as a result, the material is always in a pure shear plastic deformation state during the processing of fine blanking; in addition, the smaller gap is also a key point. key words: gear gasket piece, compound die, fine blanking. 目录目录 摘摘 要要.i abstract.ii 插图清单插图清单.v 插表清单插表清单.vi 引引 言言.

6、- 1 - 第第 1 章章 绪绪 论论.- 2 - 1.1 课题研究的主要内容及意义.- 2 - 1.2 精密冲裁模具的发展状况.- 2 - 1.3 精密冲裁的发展趋势.- 2 - 第第 2 章章 成形工艺分析和工艺方案的确定成形工艺分析和工艺方案的确定.- 4 - 2.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择.- 4 - 2.2 零件的工艺性分析.- 4 - 2.3 确定工艺方案.- 6 - 第第 3 章章 排样排样.- 7 - 3.1 排样的意义.- 7 - 3.2 材料利用率.- 7 - 3.3 排样的形式.- 7 - 3.4 搭边和搭边值的确定.- 7 - 3.5 零件排样.- 8 -

7、第第 4 章章 精冲工艺力的计算精冲工艺力的计算.- 11 - 4.1 精冲冲裁力.- 11 - 4.2 压边力.- 11 - 4.3 反压力.- 12 - 4.4 精冲总压力.- 12 - 4.5 卸料力和顶件力.- 12 - 第第 5 章章 模具刃口尺寸的计算模具刃口尺寸的计算.- 14 - 5.1 凸、凹模间隙.- 14 - 5.2 凸、凹模刃口尺寸.- 14 - 第第 6 章章 压力中心的计算压力中心的计算.- 19 - 6.1 简单几何图形的压力中心的位置.- 19 - 6.2 计算压力中心的步骤.- 19 - 6.3 垫片零件压力中心的计算.- 20 - 第第 7 章章 压力机的选

8、择及校核压力机的选择及校核.- 22 - 7.1 精冲压力机的选择.- 22 - 7.2 压力机的校核.- 22 - 第第 8 章章 精冲模具的设计精冲模具的设计.- 24 - 8.1 冲孔凸模及强度校核.- 24 - 8.2 凸凹模及强度校核.- 25 - 8.3 上模座与下模座.- 27 - 8.4 冲孔凸模固定板.- 28 - 8.5 凹模.- 29 - 8.6 导柱与导套.- 29 - 结论与展望结论与展望.- 31 - 致致 谢谢.- 33 - 参考文献参考文献.- 34 - 附录附录 a 外文文献及其译文外文文献及其译文.- 35 - 附录附录 b 参考文献的题录和摘要参考文献的题

9、录和摘要.- 49 - 插图清单插图清单 插表清单插表清单 引引 言言 精冲技术是冲压技术发展的一个新领域，是先进的工艺方法之一。它的出现，从 根本上改变了金属板料加工的工艺链。精冲不仅是一种部分和全部代替铸、锻、粉末 冶金和机加工工艺的方法，而且是一种高质量、高效率和高附加值的加工工艺。 精密冲裁技术是自 20 世纪 20 年代在欧洲发明以来，已经历了 80 多年的历程，是 为厚板制造领域最重要的精密塑性成形方式之一。 我国的精冲模具技术在”十一五”期间取得了长足的进步,并在精冲工艺、材料、精 冲压力机、模架、模具和润滑等方面取得了一系列的科研成果。 但是，我国的精冲模具与国际先进水平相比，

10、仍然有很大的差据：目前精冲企业 普遍规模小、资源分散、生产率较低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方 面具备了一定的开发能力，但在复杂精冲模具，特别是精冲复合成形模具的开发方面 仍然缺乏经验，进口模具依然占有较大比重。 我的这次毕业设计的课题是精密冲裁模设计，毕业设计不仅是大学四年所学知识 的总结，同时也是我们能力的一次考验，这对我们以后的学习、工作和生活均有很大 的帮助。本次毕业设计的主要目的是巩固平时学习的理论知识，加深对模具设计方面 知识的理解，同时独立系统的完成一项设计工作，熟悉模具设计的一般步骤，熟悉相 关的设计规范、手册以及标准，把所学的知识和现实实际有机合理的联系起来。 本

11、次设计从冲压工艺性分析到模具设计是一个完整的设计过程，通过毕业设计巩 固了以前所学知识，熟悉运用机械设计规范和零件标准，初步掌握模具设计的基本方 法与步骤，了解模具的具体结构，进一步提高和训练绘图技巧，包括使用计算机绘制 机械图及有关结构计算。 在设计过程中应注意的问题是模具结构的设计及各种标准件的选用。落料、冲孔 复合模的设计主要解决以下问题：工艺计算，凸、凹模和凸凹模设计，模具闭合高度， 各种标准件的选用，冲压设备选择等。 在本次毕业设计中我的指导老师在百忙之中，倾注了大量时间和精力，给予了莫 大的帮助，还有我得到我的同学们很多的修改意见和建议，在此表示衷心感谢。 由于毕业设计时间较仓促，

12、工作量较大，涉及的知识面较广，加之设计经验有限， 不妥之处在所难免，敬请各位评审老师批评指正。 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题研究的主要内容及意义 本课题要求对给定零件进行精密冲裁模设计：包括对给定零件进行工艺分析并确 定工艺方案；模具的结构设计及相关工艺计算；模具零部件的设计；绘制模具装配图 和非标准件的零件图和编写设计说明书等。通过该课题的训练，可让我们巩固平时所 学的理论知识，同时加深对模具设计方面知识的理解，熟悉模具设计的一般步骤，能 让我们掌握中等复杂程度零件冲压模具设计的一般方法、精密冲裁与普通冲裁的区别， 并学会对已有设计资料的使用，把我们所学的知识和现实实际有机合理的

13、联系起来， 可对其以后从事类似的工作有一定的指导意义。 1.2 精密冲裁模具的发展状况 近年来，我国的模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的 所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也 得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛 起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资 和外商独资的模具企业现已有几千家。 精密冲裁技术是自 20 世纪 20 年代在欧洲发明以来，已经历了 80 多年的历程，是 为厚板制造领域最重要的精密塑性成形方式之一。精密冲裁属于无屑加工技术，是在 普通冲

14、压技术基础上发展起来的一种精密冲裁方法，简称精冲 。它能在一次冲压行程 中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁翘曲小且互换性好的 优质精冲 零件， 并以较低的成本达到产品质量的改善。 我国的精冲模具技术在”十一五”期间取得了长足的进步,并在精冲工艺、材料、精 冲压力机、模架、模具和润滑等方面取得了一系列的科研成果。除了国有专业模具厂 外，截至到目前为止，我国有二十多个省市都拥有专业精冲生产设备，并且已有若干 个省市形成了自主精冲模具开发示范基地：广东的中外合资和外商独资模具企业现有 很多，乡镇企业也快速崛起；江苏昆山建成了模具工业群；浙江黄岩被誉为“模具之乡” 等等。中国模具的“珠江三角洲

15、、长江三角洲和以成都和重庆为代表的西部模具”三足 鼎立局面也已然形成。并且金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属冲裁。另外，自 主开发的级进复合精冲模、传递模和模块化模具在国内精冲模具中的比例显著提高， 特别是面向汽车传动系统的复杂零件的级进复合精冲模，基本实现国产化。针对精冲 成形过程的有限元数值技术、精冲模具结构优化技术、精冲模具智能设计与知识库技 术等研究、开发和应用，提升和充实了我国精冲模具的内涵。 但是，我国的精冲模具与国际先进水平相比，仍然有很大的差据：目前精冲企业 普遍规模小、资源分散、生产率较低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方 面具备了一定的开发能力，但在复杂精冲模具，

16、特别是精冲复合成形模具的开发方面 仍然缺乏经验，进口模具依然占有较大比重。 1.3 精密冲裁的发展趋势 随着我国经济的快速发展，在未来的模具发展中，模具技术的发展应该为适应模 具产品“交货期短”、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展 如下几项： 1、全面推广 cad/cam/cae 技术 模具 cad/cam/cae 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展 和进步，普及 cad/cam/cae 技术的条件已基本成熟，各企业将加大cad/cam 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大cae 技术的应用范围。计算机和网络的 发展正使 cad/cam/ca

17、e 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为 可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 2、高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表 面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣 削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前 它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3、模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需 的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装 在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据

18、采集、自动生成各种不同数控系统 的加工程序、不同格式的 cad 数据，用于模具制造业的 “逆向工程”。模具扫描系 统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大 的作用。 4、电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型 电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样 )，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领 域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将 得到发展。 5、提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标

19、准件使用覆盖率已达 到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 6、优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的 发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积 (tin、tic 等)、等离子喷涂等技术。 7、模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究 自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要 的发展趋势。 8、模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目

20、标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随 行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统； 有质量监测控制系统。 第第 2 章章 成形工艺分析和工艺方案的确定成形工艺分析和工艺方案的确定 2.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择 冲压工序基本分为以下两大类： 第一类是材料受外力后应力超过其强度极限，使材料发生剪裂或局部剪裂。诸如： 板料的剪裂、剪截、冲孔、落料、切口、整修、裁切、冲口等多种作业形式，但均属 于分离工序；第二类是材料受到外力应力超过其屈服极限，使材料经塑性变形后成一 定的形状。诸如：弯曲、缩口、卷边、扭转、拉伸、起伏成形、体积冲压等变形方式， 但

21、均属于变形工序。将上述两个以上的单工序连续冲压与复合在一套模具上冲压便构 成连续冲压与复合冲压工序。 上述各种冲压变形工序所用的模具，虽然结构千变万化，但仍然可按冲压过程的 动作特征，主要结构特点以及完成的工艺作业类别，将其划分为以下几大类： 1、单工序冲模 这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一次冲压工艺工序。一般均以其完成的 冲压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模；只进行一次弯曲的称为 弯曲模。 2、连续模（亦称多工序连续模） 这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个 以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为：多工位连 续

22、冲裁模、多工位连续复合模两种。连续模只有冲裁工位的，即只进行切口、落料等 属于冲裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业 外，还有拉深或弯曲、成形；包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。 3、复合模 该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步， 根据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两 种。只完成冲裁作业的复合模，最常见的是冲孔-落料复合模。如果连续诸工位中，除 了冲裁作业外，还有拉深或弯曲、成形任意或一个以上变形工步的复合模，通常称其 为综合式复合模、多工位连续式复合模。 2.2 零件的工艺性分析 冲裁

23、件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。而所谓冲裁工艺性好是指能用 普通冲裁的方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁 件。 1、零件材料的分析 工件材料为 20 钢，属于优质碳素结构钢。20 钢的主要化学成分为（%）为 c：0.170.24；si：0.170.37；mn：0.350.65；p0.035；s0.035；ni0.30；gr0.25 ；cu0.25。 材料的屈服强度和抗拉强度查表 1-1 得为：抗拉强度为 360510mpa；屈服强度不 小于 250mpa；抗剪强度为 280400mpa；延伸率为 25%。 表 1-1 材料力学性能 1 材料名称牌号材料状态

24、 抗剪强度 mpa/ 抗拉强度 mpa b/ 伸长率 %/ 10 屈服强度 mpa s / 优质碳素结构 钢 20已退火28040036051025250 2、零件的结构分析 垫片零件图如图 1-1 所示。材料：20 钢，零件厚度：2mm，模具精度：未注公差 尺寸按 it14 级精度制造，图中未注圆角半径均为 r1。 图 1-1 垫片 从零件图结构分析，冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡， 以便于模具的加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。而圆角 半径 r 最小值由表 1-2 知：落料时 20 钢的最小圆角半径为 0.25t，即 0.5mm，而由图 可知 r

25、=1.0mm，故符合条件。 表 1-2 冲裁最小圆角半径表 (mm) 2 零件种类黄铜、铝合金钢软钢备注 交角900.18t0.35t0.25t0.25 落料 交角0.5 交角900.20t0.45t0.3t0.3 冲孔 交角0.6 同时，冲裁件要尽量避免过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽的宽度也不宜过小， 应使它们的最小宽度；故对于该零件来说，即，而图中凹槽宽tb5 . 1mmb325 . 1 度为 1.8mm，故此零件是不适宜用普通冲裁进行冲压。而在精密冲裁中，凹槽的最小 宽度为，孔径，凹槽长度，即：；tb6 . 0 min td6 . 0 min al15 max mmb2 . 126 .

26、 0 min ；，由图形可知，mmd2 . 126 . 0 min mml30215 max mmb8 . 1mmd10 ，均满足要求，符合精冲条件，而由于该零件技术要求为未注公差均按 it14mml9 级精度制造，精度要求不是很高，精密冲裁完全可以满足精度要求，故此零件可以用 精冲完成。 2.3 确定工艺方案 1、根据工件的形状，尺寸精度及表面粗糙度要求，可知精冲模各工序的精度均能 满足，可以使用冷冲进行零件加工，且冷冲压工序包括：冲孔，落料。 2、工序顺序，由于该工件的特点，可以作出下列顺序：落料、冲孔。根据以上工 序，可以作出以下工艺方案： 方案一：落料、冲孔。分别采用单工序模生产。 方

27、案二：落料-冲孔采用复合模生产。 方案三：落料-冲孔采用级进模生产。 对以上三种方案进行比较，可以看出： 方案一，分别在二副精冲模具中完成落料和冲孔，有利于降低冲裁力和提高模具 寿命，同时模具结构比较简单，制造的周期短，价格低，较易实现自动化，但冲压的 精度一般较低，生产率较低，只适合于小批量生产。 方案二，落料、冲孔只需一副精冲模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证， 同时冲压精度较高，但是模具结构较方案一复杂，模具制造也相对较困难，但生产率 高，适合零件的大批量生产。 方案三，落料、冲孔也只需一副精冲模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍 差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置精确

28、的定位装置，故模具制造、安 装较复合模复杂。 通过以上的方案分析及零件图上的技术要求，可以看出，在大批量生产条件下， 选用方案二是比较合理的。采用这种冲压方案，从模具的结构和寿命考虑，有利于降 低冲裁力，提高模具的使用寿命，而且效率高，此种方案最合适。方案一只适合于小 批量生产故不符合技术要求条件；方案三虽然也适合大批量生产，但在复合模与级进 模均符合生产条件的情况下，一般选用复合模，因为与复合模相比，级进模增加了工 序，同时也增加了模具的整体长度，还要设计精确的定位装置，故方案二较合理，选 用方案二。 第第 3 章章 排样排样 3.1 排样的意义 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫做排样

29、。同一零件可以采用不同的排 样排样形式，排样方式不同，材料利用率不同。大批量生产时，在冲裁件的成本中， 材料费用一般占 60%以上，因此，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有 色金属。同时排样要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以用车间生产条件和 原材料状况等。 总之，排样是冲裁模设计中的一项极其重要的工作。排样方案对材料利用率、冲 裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。 3.2 材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率。它是衡量合理利用材 料的经济指标，一个步距内的材料利用率可用下式表示： 1 (2-1)%100 1 1 sb a 式中 一个

30、步距内冲裁件的实际面积(mm)； 1 a 条料宽度(mm)；b 步距(mm)。s 3.3 排样的形式 根据条料的合理利用情况，排样的形式可分为 3 种，即有废料排样、少废料排样 和无废料排样。 1、有废料排样。沿冲裁件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存 在有搭料废边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利 用率低。 2、少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之 间留有搭边。因此，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，冲裁结构简单。 3、无废料排样。冲件与冲件之

31、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。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高中。另外， 当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。 3.4 搭边和搭边值的确定 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的主 要作用有： 1、补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 2、增加条料的刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 3、避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。 而影响搭边值的主要因素有： 1、材料的力学性能：硬材料的搭边值可小一些，软、脆材料的搭边值要大一些； 2、材料厚度：材料趆

32、厚，搭边值也越大； 3、冲裁件的形状与尺寸：零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些； 4、卸料方式：弹性卸料比刚性缷料的搭边值小一些； 5、送料及挡料方式：用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距 比用挡料销定位的搭边小一些。 搭边值的确定： 由文献3知：两工件间的最小搭边值；工件侧面最小搭边值。mma5 . 4mma3 1 3.5 零件排样 垫片的零件图如图 1-1 所示：该零件的面积。 2 584mma 排样类型： 图 2-1 排样方案一 由图 2-1 开可知：；。将此数据代入公式 2-1 得：mmb 5 . 39mms 5 . 36 。%40 1 图 2-2 排样方案二

33、由图 2-2 可知：；。将此数据代入公式 2-1 得：。mmb38mms38%41 1 图 2-3 排样方案三 由图 2-3 可知：；。将此数据代入公式 2-1 得：。mmb 5 . 74mms76%40 1 图 2-4 排样方案四 由图 2-4 可知：；。将此数代入公式 2-1 得：mmb 5 . 77mms 5 . 36 。%41 1 由以上四种排样方案分析比较得：排样方案二较合理。材料利用率相对来说较高， 结构单，精度较高，同时也可提高模具寿命。故此零件的排样方案选用方案二。 第第 4 章章 精冲工艺力的计算精冲工艺力的计算 精冲是在三向受压状态下进行冲裁的，所以必须对各个压力分别进行计

34、算，在求 出精冲所需要的总压力，从而选择合适的精冲机。如图 3.1 所示： 4.1 精冲冲裁力 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随着凸模进入材料的深度。冲 裁力的大小取决于零件内外周边的总长度、材料的厚度和材料的强度极限。可按经 1 f 验公式计算： (3-1) b ltff 11 式中 系数，取决于材料的屈强比，其值为 0.60.9，常取 0.9； 1 f 剪切周边的总长(mm)；l 材料的厚度(mm)；t 材料的强度极限(mpa)。 b 由图 1-1 和技术要求知： ；。9 . 0 1 fmml495.172mmt2mpa b 400 将以上数据代入公式 3-1 得： nf12

35、4196 1 4.2 压边力 齿圈压板压力的大小对于保证工件剪切面质量，降低冲压力和提高模具寿命都有 密切关系。同时作用在齿圈压板上的压边力主要有三个作用： 1、防止剪切区以外的材料在剪切过程中随着凸模流动； 2、夹持材料，在精冲过程中使材料始终和冲裁方向垂直而不翘起； 3、在变形区建立三向受压的应力状态。 压边力的大小可按经验公式计算： (3-2) b lhff 22 式中 系数，常取 4； 2 f 齿圈齿高(mm)。h 当材料厚度为 2mm，时，由文献2得 h=0.5mm。， ab mp4004 2 f ，。mml495.172 ab mp400 将以上数据代入公式 3-2 得： nf11

36、2876 2 4.3 反压力 顶也器的反压力过小会影响工件的尺寸精度、平面度、剪切面的质量，加大工件 的塌角，反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的使用寿命。一般反压力可按经 3 f 验公式计算： (3-3) 13 2 . 0 ff 由公式 3-1 知：nf124196 1 将以上数据代入公式 3-3 得： nf24839 3 4.4 精冲总压力 选用压力机吨位时，若为专用精冲压力机，应以精冲冲裁力为依据。若为普通 1 f 压力机，则以总压力为依据。总压力的计算公式为：ff (3-4) 321 ffff 由公式 3-1、3-2、3-3 知:；。nf124196 1 nf112876 2 nf2

37、4839 3 将以上数据代入公式 3-4 得： nf261911 4.5 卸料力和顶件力 精冲完毕，在滑块回程过程中要完成卸料和顶件。压边圈将废料从凸模上卸下， 反压板将工件从凹模内顶出。卸料力和顶件力分别按以下经验公式计算： (3-5) 14 )%105(ff (3-6) 15 )%105(ff 由公式 3-1 知：。nf124196 1 将上面数据代入公式 3-5 和 3-6 得： nf)12426200( 4 nf)12426200( 5 第第 5 章章 模具刃口尺寸的计算模具刃口尺寸的计算 5.1 凸、凹模间隙 精冲间隙主要取决于材料厚度，同时也和工件外形、材料有关，软材料应该选取 略

38、大值，硬材料选略小的值，由表 4-1 知：当材料厚度为 2mm 时，内形孔径，mmd10 即时：外形间隙：为材料厚度的 1%；内形间隙：为材料厚度的 1%。td5 表 4-1 凸模和凹模的双面相对间隙%)100/(tz 4 内形间隙材料厚度(mm)外形间隙 d5t 0.52.5%2%1% 12.5%2%1% 22.5%1%0.5% 32%1%0.5% 41.7%0.75%0.5% 6 1% 1.7%0.5%0.5% 5.2 凸、凹模刃口尺寸 精冲模刃口尺寸的计算与普通冲裁刃口尺寸计算基本相同。落料件以凹模为基准， 冲孔件以凸模为基准，采用修配法加工，不同的是精冲后工件外形和内孔一般约有 的收缩

39、量。因此，落料凹模和冲孔凸模应比工件要求的尺寸大mm01 . 0 005 . 0 。mm01 . 0 005 . 0 设计模具刃口尺寸时，应考虑模具磨损对零件尺寸的影响。模具磨损对零件尺寸 的影响分为三类，如图 4-1 所示： 图 4-1 模具磨损对零件尺寸的影响 1、随着模具刃口的磨损零件尺寸逐渐增大，如图 4-1 中尺寸 a。 2、随着模具刃口的磨损零件尺寸逐渐减少，如图 4-1 中尺寸 b。 3、模具刃口磨损对零件尺寸基本无影响，如图 4-1 中尺寸 c。 为了提高模具寿命，确定模具刃口尺寸时，应考虑在保证精冲件尺寸公差的前提 下，使模具刃口具有较多的磨损储备量。为此，对于上述第一类情况

40、，应使新模具的 刃口尺寸接近零件的下限尺寸，即取刃口的名义尺寸为： (4-1) 4 min la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 对于上述第二类情况，应使新模具的刃口尺寸接近零件的上限尺寸，即取刃口的 名义尺寸为： (4-2) 4 max lb 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 对于上述第三类情况，应使新模具的刃口尺寸等于零件的平均尺寸，即取刃口的 名义尺寸为： (4-3) 2 minmax ll c 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的下限尺寸(mm)。minl 1、落料 精冲件的外形尺寸取决于凹模，此时间隙应该取在凸模上。

41、随着凹模的磨损零件 尺寸逐渐增大，应按上述第一类情况确定，精冲凹模刃口的尺寸 a 为： (4-4) 4 0 min 4 la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 如果零件外形上有内凹的部分，则该处零件尺寸将随着凹模的磨损而逐渐减少， 属于第二类情况，此处精冲凹模刃口的尺寸 b 为: (4-5) 0 4 max 4 lb 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 2、冲孔 精冲件的内形尺寸取决于凸模，此时间隙应取在凹模上。随着凸模的磨损零件尺 寸逐渐减小，属于上述第二类情况，因此精冲凸模的尺寸 b 应确定为： (4-6) 0 4 max 4 lb 式

42、中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 如果零件内形上有凸出的部分，则该处零件尺寸将随着凸模的磨损而增大，属于 第一类情况，此时精冲凸模刃口尺寸 a 为： (4-7) 4 0 min 4 la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 垫片零件图如图 1-1 所示： it14 级公差数值可由下表 4-2 查得： 表 4-2 it14 级公差数值 4 m l公差值 3250 36300 610360 1020430 3040620 由图 1-1 可知：落料时，图中所标尺寸除了 1.8mm 的尺寸为随着模具刃口的磨损 零件尺寸逐渐减小外，其于尺寸均为随着模具

43、刃口的磨损零件尺寸逐渐增大。故各落 料刃口尺寸可按公式 4-4 和公式 4-5 计算： 当 l=33.5 时，=32.88，。 min l62 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： (mm) 155 . 0 0 5 . 33 04.33 l 由于精冲后工件外形和内孔一般约有 0.005mm0.01mm 的收缩量，故落料凹模和 冲孔凸模应比工件要求尺寸大 0.0050.01mm。 故： (mm) 155 . 0 0 5 . 33 05.33 l 当 l=11.5 时，。07.11 min l43 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 108 . 0 0 5 . 11 18.11

44、即： mml 108 . 0 0 5 . 11 19.11 当 l=32 时，。38.31 min l62 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 155 . 0 032 54.31 即： mml 155 . 0 032 55.31 当 l=4 时，。7 . 3 min l3 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 075 . 0 04 78 . 3 即： mml 075 . 0 04 79 . 3 当 l=9 时，。64 . 8 min l36 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 09 . 0 09 73 . 8 即： mml 09 . 0 09 74 .

45、8 当 l=8.5 时，。14 . 8 min l36 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 09. 0 05 . 8 23. 8 即： mml 09 . 0 05 . 8 24 . 8 当 l=4.6 时，。3 . 4 min l3 . 0 将上述数值代入公式 4-4 得： mml 075 . 0 06 . 4 38 . 4 即： mml 075 . 0 06 . 4 39 . 4 当 l=1.8 时，。05 . 2 max l25 . 0 将上述数值代入公式 4-5 得： mml 0 063 . 0 8 . 1 99 . 1 即： mml 0 063 . 0 8 . 1 00

46、. 2 其中，凸模按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值 z，由表 4-1 知：z=0.02mm。 由图 4-2 知：冲孔时，随着凸模的磨损零件尺寸是逐渐减小的，故冲孔时，刃口 尺寸可按公式 4-6 计算： 当 l=10 时，。043.10 max l43 . 0 将上述数值代入公式 4-6 得： mml 0 106 . 0 10 32.10 即： mml 0 106. 010 33.10 凹模按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值 z，由表 4-1 知：z=0.02mm。 第第 6 章章 压力中心的计算压力中心的计算 压力中心即工件内外形廓上冲裁力的合力中心。应尽可能使冲裁力的压力中心和 压力机滑块

47、的压力中心一致，否则，两个不重合力将产生一个附加的力矩，影响导向 精度和增加模具和压力机的磨损，虽然新型的精冲压力机的导轨都有承受一定偏心载 荷的能力，但是，作为设计精冲模具的一项原则，仍应考虑压力中心的重合。 工件内外形廓冲裁力的合力，是由工件形廓各线段重心位置所决定的，而各线段 的重心是已知的，利用解析法和图解法即可求得合力中心。 5 6.1 简单几何图形的压力中心的位置 1、对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2、冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3、冲裁圆弧线段时，其压力中心位置，按下公式计算： (5-1)brsry/ sin180 式中 b弧长； 圆心角一半

48、； r圆弧半径。 6.2 计算压力中心的步骤 计算压力中心的步骤如下： 1、按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置。 2、选择坐标系 x,y。坐标轴位置选择适当可使计算简化，应尽量把坐标原点取在某一 刃口的压力中心，或使坐标轴线尽量多的通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最 好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。 3、分别计算凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置和。 n xxx, 21 n yyy, 21 4、分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力或每一个凸模刃口轮廓的周长 n fff， 21 。 n lll, 21 5、对于平行力系，冲裁力的合力等于各力的代数和，即。 n ffff 21 6、根据力学定理，

49、合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之代数和，则可得压力中 心坐标计算公式。 00, y x (5-2) n i i n i ii n nn n nn l xl lll xlxlxl fff xfxfxf x 1 1 21 2211 21 2211 0 (5-3) n i i n i ii n nn n nn l yl lll ylylyl fff yfyfyf y 1 1 21 2211 21 2211 0 6.3 垫片零件压力中心的计算 垫片零件图形如图 5-1 所示： 图 5-1 压力中心的位置图 由图 5-1 和公式 5-1 算得各线段和圆弧的质心分别如下： (-16,5.75) 1

50、l 5 . 11 1 l (-12.914,-5.414) =13.345 2 l 2 l (-4.75,-8.5) =5.5 3 l 3 l (-2,-13) =9 4 l 4 l (0,-17.5) =4 5 l 5 l (2,-13) =9 6 l 6 l (-9,-8.5) =14 7 l 7 l (16,4.25) =8.5 8 l 8 l (16,1.4) =2.8 9 l 9 l (12,2.8) =8 10 l 10 l (7.576,3.7) =3.14 11 l 11 l (12,4.6) =8 12 l 12 l (16,8.05) =6.9 13 l 13 l (9,1

51、1.5) =14 14 l 14 l (2,13.75) =4.5 15 l 15 l (0,16) =4 16 l 16 l (-2,13.75) =4.5 17 l 17 l (-9,11.5) =14 18 l 18 l 将上述数据代入公式 5-2 和 5-3 得此零件的压力中心坐标为：(0.01,0.88)。 由于压力中心坐标(0.11,0.88)与原点坐标相差很小，故可视此压力中心与坐标 原点重合。 第第 7 章章 压力机的选择及校核压力机的选择及校核 7.1 精冲压力机的选择 精冲压力机是实现精冲工艺技术的专用设备。它的基本特点是：三向力作用； 独立可调；滑块导向和换向精度高，机床

52、结构刚性好，有自动化条件，安全可靠。 选精冲机的型号为：y26-100，其主要参数如表 6-1 所示： 表 6-1 y26-100 型精冲压力机主要技术参数 3 型号 数据 单位y26-100 总力kn1000 压边力kn0350 反压力kn0150 行程次数次/min最大 30 工作行程mm最大 50 冲裁速度mm/s614 闭合高度mm170235 材料最大厚度mm8 材料最大宽度mm150 动力kw22 重量t10 7.2 压力机的校核 冲模结构的外形尺寸必须与所选的压力机相适应。冲模的闭合高度是指模具在最 低工作位置时，上模座的上顶面与下模座的下底面间的距离 h。压力的装模高度是指 滑

53、块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上端面间的距离。而装模高度是可调的，当 连杆调至最短时为压力机的最大装模高度；连杆调至最长时为最小装模高度。 max h min h 冲模的闭合高度应介于最大装模高度及最小装模高度之间，一般取： (6-1) 105 1min1max hhhhh 式中 压力机最大的闭合高度(mm)； max h 压力机最小的闭合高度(mm)； min h 压力机垫板厚度(mm)； 1 h h模具的闭合高度(mm)。 当模具的闭合高度大于压力机的最大闭合高度时，模具无法在压力机上安装，冲 模不能在该机床上使用，必须选取其他压力机。当模具的闭合高度小于压力机的最小 闭合高度时，可以

54、在压力机上再加垫板来使用。 本次设计中各零件的厚度如下： 1、下模座的厚度为：95mm； 2、上模座的厚度为：95mm； 3、凸模座的厚度为：40mm； 4、凸凹模固守板的厚度为：30mm； 5、齿圈压板的厚度为：30mm； 6、凹模的厚度为：45mm； 7、凸凹模的厚度为：64.5mm； 8、顶件器的厚度为：25mm； 9、顶板的厚度为：15mm； 10、冲孔凸模固定板的厚度为：20mm； 11、冲孔凸模座的厚度为：40mm； 12、压力机垫板厚度为：20 mm。 冲孔落料复合模的闭合高度为 210mm，由表 6-1 知，压力机的闭合高度为： ；，满足公式 6-1，故模具的闭合高度符合条件。

55、170 min h235 max h 由公式 3-2、3-3、3-4 知：；。而又由nf261911nf112876 2 nf24839 3 表 6-1 知：；。故：总力、压边力、nf1000000nf350000 2 nf150000 3 反压力均符合要求。 因此，此压力机 第第 8 章章 精冲模具的设计精冲模具的设计 精冲模具是一种特殊结构的冲模，与普通型式的复合模结构类似，但与普通型式 的复合模具相比较，精冲模具有以下特点： 1、有 v 形环压边圈，材料在压边圈和凹模，反压板和凸模的来持下实现冲裁，工 艺要求压边力和反压力大于卸料力和顶件力，以足以在变形区建立三向不均压应力状 态的要求，

56、因此精冲模具受力比普通冲模大，刚性要求更高。 2、凸模和凹模之间的间隙小，大约是料厚的 1%，而普通冲模的间隙约为料厚的 5%10%。 3、冲裁完毕模具开启时，反压板将工件从凹模内顶出，压边圈将废料从凸模上卸 下，中另外需要顶件和卸料装置。 由于上出料，凸凹模孔的深度不需要通过凸凹模整个的高度，可使凸凹模和模座更坚固。 8.1 冲孔凸模及强度校核 冲孔凸模材料为：cr12mov，属于高铬工具钢，这类钢的最大特点是淬火变形小、 淬透性好、耐磨性高。精冲模具的凸模、凹模、压边圈、反压板等关键零件均采用 cr12mov，其化学成分(%)为：c：1.341.70；si；mn； %40 . 0 %40

57、. 0 gr：11.0012.50；mo：0.400.60；v：0.150.30。 7 冲孔凸模形状及尺寸如图 7.1 所示： 图 7.1 冲孔凸模 冲孔凸模校核： 精冲时，作用在冲孔凸模上的力有反压力和顶件力。冲孔凸模单位面积上所 3 f 5 f 受的载荷是由平均压力来计算的，即： m p (7-1) a ff pm 53 式中：单位压力 m p 2 /mmn a凸模的断面积 2 mm 凸模断面积： 222 5 . 78514 . 3 mmra 由公式 3-3 和 3-6 知：nfnf1000024839 53 ； 将以上数据代入公式 7-1 得： 2 /38.44mmnpm 冲孔凸模的安全

58、系数： (7-2) m d p n 2 . 0 式中： 凸模的镦粗屈服极限 2 . 0d 2 /mmn 单位压力 m p 2 /mmn 由公式 7-1 知：； 2 /38.44mmnpm 2 2 . 0 /2100mmn d 将上述数据代入公式 7-2 知： n=4.73 因 n1，故冲孔凸模安全无损。 8.2 凸凹模及强度校核 凸凹模形状及尺寸如图 7-2 所示： 图 7-2 凸凹模 凸凹模强度校核： 精冲时，作用在凸模上的力有冲裁力和反压力。凸凹模单位面积上所受载荷，以 1 f 3 f 平均压力来计算。即： 1m p (7-2) 1 31 1 a ff pm 其中：凸凹模断面积，由公式 3

59、-1 和 3-3 知：；584 1 a 2 mmnf124196 1 。nf24839 3 将以上数据代入公式 7-2 知： 2 1 /197.255mmnpm 凸凹模校核： 凸凹模安全系数： (7-3) 1 2 . 0 m d p n 将以上数据代入公式 7-3 知： n=8.23 因 n1，故凸凹模强度符合要求。 8.3 上模座与下模座 上、下模座的材料为 45 钢，硬度为：调质 26hrc30hrc。 上模座形状及尺寸如图 7-3 所示： 图 7-3 上模座 下模座的形状及尺寸如图 7-4 所示： 图 7-4 下模座 8.4 冲孔凸模固定板 冲孔凸模固定板材料为,是一种不含铬元素的冷作模

60、具钢，它常代替含vmn29 铬钢种而用于制造顶杆、定位销、传力杆及垫板等零件，钢含碳量（质量vmn29 分数）为 0.85%0.95%，淬火后硬度高，有一定数量的过剩碳化物，以增加钢的耐 磨性，钢中锰能提高淬透性，钒能形成十分稳定的硬度又非常高的钒碳化物，阻碍 晶料长大，降低过热敏感性。 6 冲孔凸模固定板的形状及尺寸如图 7-5 所示： 图 7-5 冲孔凸模固定板 8.5 凹模 凹模的壁厚和厚度均比普通冲裁大，以增加刚性。凹模的厚度一般取值为 4555mm,凹模壁厚一般取值为 3540mm。当料厚 t5mm 时，壁厚取增值。 凹模形状及尺寸如图 7-6 所示： 图 7-6 凹模 8.6 导柱