模具设计与制造毕业论文

1、宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 题目：垫片级进模具设计与题目：垫片级进模具设计与 UG 造型造型 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 模具 1075 班 姓 名 学 号 指 导 教 师 2009 年 9 月 20 日 垫片级进模具设计与 UG 造型 摘 要 本文以垫片级进模设计为主要内容，其中包含冲压件工艺分析、工艺方案及 模具类型的确定、排样设计、冲压力与压力中心计算、工作零件刃口尺寸计算、工 作零件结构尺寸、其它模具零件结构尺寸、冲床选用、模具总装配图。能综合运用 我在所学的模具设计方面的知识，培养我在设计和 UG 造型方面的能力。能通过自 己所学的

2、知识与实践相结合，设计出一套完整的模具。 关键词：垫片；级进模；模具设计；UG 造型 目目 录录 1 绪 论 .6 2 冲裁件的结构工艺性分析 .7 3 冲压工艺方案的确定 .8 4 排样设计 .8 4.1 搭边值、条料宽度与导料板间距离的确定 .8 4.1.1 搭边值的确定 .9 4.1.2 条料宽度的确定 .9 4.1.3 导料板间距离的确定 .10 4.2 排样方法 .11 4.3 材料利用率 .12 5 模具总体设计 .13 5.1 模具类型的选择.14 5.2 定位方式的选择 .14 5.3 卸料、出件方式的选择 .14 5.4 导向方式的选择 .14 6 冲裁力相关的计算 .14

3、6.1 计算冲裁力的公式 .14 6.2 总冲裁力、卸料力 .15 6.3 计算总冲裁力 .15 7 模具压力中心的确定与计算 .16 8 冲裁间隙 .17 9 凸模与凹模刃口尺寸的计算 .19 9.1 刃口尺寸计算的基本原则 .19 9.2 刃口尺寸的计算方法 .20 9.3 计算凸凹模刃口的尺寸 .20 9.3.1 凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸 .20 9.3.2 对冲孔的刃口尺寸进行计算 .21 9.3.3 对冲孔的刃口尺寸进行计算 .22 10 主要零部件的设计 .23 10.1 工作零件的结构设计.23 10.1.1 外形凸模的设计 .23 10.1.2 内孔凸模

4、设计 .24 10.1.3 凹模的设计 .24 10.2 导料板的设计 .26 10.3 卸料板的设计 .27 10.4 定位零件的设计 .27 10.5 模架及其它零件的设计 .28 10.6 模柄的尺寸确定 .29 10.7 其它螺钉与销钉长度选择 .29 11 压力机的选择 .30 结论 .31 致谢 .32 参考文献 .33 1 绪绪 论论 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加， 更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和 多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方 面朝着大批量，高效率生产的方

5、向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多 效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是 工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产 效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；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件可以一次成形，不需进行再加工；能 制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自 动化的特点。 2 冲裁件的结构工艺性分析冲裁件的结构工艺性分析 由零件图 21 可知，该冲压件有落料和冲孔两

6、个工序，外形简单、精度要求 不高。 材料为 Q235：具有良好的塑性、焊接性、可锻性及良好的冲压性能，常用来 制造焊接结构件和冲压件。 尺寸精度：按公差 IT12 查出来的: ,尺寸精度较低， 0 18 . 0 50 0 18 . 0 10 0 15 . 0 9 0 25 . 0 30 普通冲裁完全能够满足要求。 图图 21 零件图零件图 生产批量：大批量材料生产批量：大批量材料 Q235 厚度：厚度：t=1mm 公差等级：公差等级： IT12 3 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一 ：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 方

7、案二：冲孔-落料复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 （1）方案一方案一 单工序冲裁模指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。该模具结 构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的 要求。 （2）方案二方案二 复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的 模具。该模具只需要一副模具，工件的精度及生产效率都很高，但工件最小壁厚 3.5mm 接近凸凹模许用最小壁厚 3.2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压 后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。 （3）方案三方案三 级

8、进模（又称为连续模、跳步模）：是指压力机在一次行程中，依次在模具几 个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。它也只需要在一副模具内可以完成 多道不同的工序，可包括冲裁、弯曲、拉深等，具有比复合更好的生产效率。它的 制件和废料均可以实现自然漏料，所以操作安全、方便，易于实现自动化。难以保 证制件内、外相对位置的准确性因此制件精度不高。 通过对上述三种方案的的分析比较，因为该制件的精度要求不高，用于大批量 生产。所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。 4 排样设排样设计计 4.1搭边值、条料宽度与导料板间距离的确定搭边值、条料宽度与导料板间距离的确定 4.1.1 搭边值的确定搭边值的确定 排样时零

9、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 时还有拉入凸、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，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 根据制件厚度与制件的排样方法可以查表 41 得；搭边值工件间 a 为 0.8mm 沿边 a1 为 1.0mm。 表表 41 搭边搭边 a 和和 a1 数值数值 圆件及 r2t 的工件矩形工件边长 L50mm矩形工件边长 L50mm 或 r2t 的工件 材料厚

10、度 工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a 0.25 0.250.5 0.50.8 0.81.2 1.21.6 1.62.0 2.02.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 4.05.0 5.012 1.8 1.2 1.0 0.8 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2

11、.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 4.1.2 条料宽度的确定条料宽度的确定 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度和进距也就可以设计出。 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。 条料宽度公式： B=(D+2a) （4- 0 - 1） 其中条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差为。 D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。 a

12、侧搭边值。 表表 42 剪料公差及条料与导料板之间隙剪料公差及条料与导料板之间隙（mm） 材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm1122335 50 50100 100150 150220 220300 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 D 取值由设计条料宽度方向冲裁件的最大尺寸为 48（mm） 侧搭边值 a 可以从表 41 中查出为 1（mm)。 故带入条料宽度公式得； B= 0 05 . 0 ) 1250( =（mm） 0 05 . 0 52 查表 42 中，可得条料宽度偏差

13、下偏差为-0.5（mm） 4.1.3 导料板间距离的确定导料板间距离的确定 条料的宽度确定后，进而就可以确定导料板间距离。 表表 43 导料板与条料之间的最小间隙导料板与条料之间的最小间隙 Zmin（mm） 有 侧 压 装 置 条 料 宽 度 B/mm材料厚度 t/mm 100 以下100 以上 0.5 0.51 12 23 34 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 导料板间距离公式： A=B+Z=D+2a+Z （4-2） Z导料板与条料之间的最小间隙（mm） 查表 43 得 Z=5mm A=D+2a+Z =50+21+5 =57（mm） 4.2 排样方法排样方法 根据材料经济利用程度，排

14、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，排样有可以分为直排、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，而且也直接影响到冲 裁件的断面质量。 根据我设计模具制件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用直 排式排样法。如图 41 和 图 42 所示。 图图 41 排样图排样图 图图 42

15、排样图排样图 4.3 材料利用率材料利用率 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 表示： =（nA1/hB）100% （4- 3） 式中 材料利用率（%）； n 冲裁件的数目； A1 冲裁件的实际面积（mm2）； B 板料宽度（mm）； h进距 计算冲压件的面积： A1=5018-（334-3.149） =892.26（mm2） 条料宽度计算： B =50+21 =52（mm） 进距的计算： H =18+0.8 =18.8（mm） 一个进距的材料利用率： =（nA1/hB）100% =（1892.26/5218.8） 100% =72.723% 值越大，材料的利用率就

16、越高，废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余 量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理 排样，减少工艺废料。 所选板料的规格为：110002000。 方案一：当选用纵裁裁板时，所能裁剪条料的个数最多为 20 个，由于生产误 差最多只能裁剪出 19 条，一个条料内所能冲出的制件个数最多为 99 个，则整张板 料所能冲出的总制件的个数为 1881 个，则整张板料的利用率为： =（72.7231999）/100% =65.574% 方案二：当选用横裁裁板时，所能裁剪条料的个数最多为 40 个，由于生产误 差最多只能裁剪出 39 条，一个条料内所能冲出的制件个数最多为

17、49 个，则整张板 料所能冲出的总制件的个数为 1911 个，则整张板料的利用率为： =（72.7233949）/100% =70.125% 经比较方案二利用率更高，故选用方案二整板的利用率为：69.487% 经分析比较选用图 42 排样方法。 5 模具总体设计模具总体设计 5.1 模具类型的选择模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 5.2 定位方式的选择定位方式的选择 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，有侧压装置。控 制条料的送进步距采用始用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因 为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。

18、5.3 卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择 因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 5.4 导向方式的选择导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用四角导柱的导向 方式。 6 冲裁力相关的计算冲裁力相关的计算 6.1 计算冲裁力的公式计算冲裁力的公式 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 F p 一般可以按下式计算： Fp=KptL （6- 1） 式中 材料抗剪强度，见附表（MPa）； L冲裁周边总长（mm）； t材料厚度（mm）; 系

19、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 13。当查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度 b 代替 ，而取 Kp=1 的近似计算法计算。 由于材料 Q235 钢无法查到其抗剪强度 ，故取起抗拉强度 b 代替抗剪强度 ，查表可知 b=450（MPa）。 6.2 总冲裁力、卸料力总冲裁力、卸料力 由于冲裁模具采用刚性卸料装置和自然落料方式。 F总冲压力 Fp总冲裁力 FQ卸料力 FQ1推料力 FQ2顶件力 6.3 计算总冲裁力计算总冲裁力 Fp=F1+F2 （6-2） F1落料时的冲

20、裁力。 F2冲孔时的冲裁力。 冲裁周边的总长（mm） 落料周长为： L1=50+50+18+18-64+93.14 =140.26（mm） 冲孔周长为： L2=2d =23.1410 =62.8（mm） 落料冲裁力为： F1=KptL1 =11140.26450 =63117 （N） 冲孔冲裁力为： F2=KptL2 =1162.8450 =28260（N） 所以可求总冲裁力为： Fp =F1+F2 =63117+28260 =91337（N） 7 模具压力中心的确定与计算模具压力中心的确定与计算 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，应使模具的压力中

21、心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力 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。 30 9 25 40 10 图图 71 压力中心分析压力中心分析 计算公式为： （7-1） n i Pi n i iPi PnPp nPnPP F xF FFF xFxFxF x 1 1 21 2211 0 （7-2） n i Pi n i iPi PnPp nPnPP F yF FFF yFyFyF y 1 1 21 2211 0 所以 282602826063117 23028260963117 0 x 783.20 2826028260

22、52425 25631174028260928260 0 y 162.18 所以求得模具压力中心的坐标值为（20.783，18.162） 。 8 冲裁间隙冲裁间隙 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，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方 面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差 及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这 个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 Cmin， 最大值称为最大合理间隙 Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间

23、隙增大，故 设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Cmin。 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影 响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。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，间隙越小，模具作用的压应力越大， 摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减 小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现 间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 根据实用间隙表 81 查得材料 Q235 的最小双面间隙 2Cmin=0.100mm，最 大双

24、面间隙 2Cmax=0.140mm。 表表 81 冲裁模初始用间隙冲裁模初始用间隙 2c（mm） 08、10、35、 09Mn、Q235 16Mn40、5065Mn材料 厚度 2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax 小于 0.5 极小间隙 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

25、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

26、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

27、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 9 凸模与凹模刃口尺寸的计算凸模与凹模刃口尺寸的计算 9.1 刃口尺寸计算的基本原则刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具合理的间隙值模具刃 口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，是设计冲裁模的主 要任务之一。 模具刃口的制造精度与工件的尺寸精度和加工方法有关，若采用分别标注尺寸 和分别加工的方法制造凸模和凹模的刃口尺寸时，凸模

28、和凹模的制造公差1和 2必须满足不等式t+a Zmax-Zmin。因为凹模为孔，公差取单向正 值；凸模为轴，公差取单向负值。生产中对普通冲裁件，凹模刃口尺寸制造公差按 IT7 级精度选取；凸模刃口尺寸公差按 IT6 级精度选取。若采用配合方法加工时， 凹模或凸模刃口尺寸的制造公差可按制件的尺寸精度提高三四级取值，也可以按 下表 91 选取。 表表 91 冲裁模刃口制造精度与制件精度关系冲裁模刃口制造精度与制件精度关系 板料厚度 t （mm） 制件精度 刃口制造精度0.50.81.01.52.03.04.05.06.0 IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10/ IT7IT8/IT9IT1

29、0IT10IT10IT12IT12/ IT9/IT12IT12IT12IT12IT12IT14 9.2 刃口尺寸的计算方法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

30、并注明配做所留的间隙值。这 p 与 d 就 不再受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取 =/4（精密模具的制 造公差可选 46m）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙枝很小。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，这时需要区别对待。 第一类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸； 第二类：凸模或凹模磨损或会减小的尺寸； 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计算凸凹模刃口的尺寸 9.3.1 凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸

31、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 Aa=（Amax-x） （9-1） + A 0 (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 Ba=（Bmax+x） （9-2） 0 - A (3)凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为 Ca=（Cmax+0.5）0.5A。 为了方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种情况： 工件尺寸为 C时 + 0 Ca=（C+0.5） 0.5A 工件尺寸为 C时 - 0 Ca=（C-0.5） 0.5A 工件尺寸为 C时 Ca=CA 式中 Aa、Ba

32、、Ca相应的凹模刃口尺寸； Amax工件的最大极限尺寸； Bmin工件的最小极限尺寸； C工件的基本尺寸； 工件公差； x系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔 时偏向最大尺寸），x 值在 0.51 之间，与工件精度有关可查表 92 或按下面关系 选取。 工件精度 IT10以上 x=1 工件精度 IT11IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 A、0.5A、A凹模制造偏差，通常取 A=/4。 表表 92 系数系数 x 非圆形圆形 10.750.50.750.5料厚 t(mm) 工件公差/mm 1 12 24 4 0.16 0.20 0.24 0.30 0

33、.170.35 0.210.41 0.250.49 0.310.59 0.36 0.42 0.50 0.60 0.16 0.20 0.24 0.30 0.16 0.20 0.24 0.30 9.3.2 对冲孔的刃口尺寸进行计算对冲孔的刃口尺寸进行计算 如图 91 所示的止动件的落料凹模零件图，计算凸、凹模的刃口尺寸。考 虑到零件形状比较复杂，采用配作法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化有三种 情况, 落料时应以凹模为基准件来配作凸模。 图图 91 落料凹模工作部分落料凹模工作部分 按国家标准 IT8 级公差要求处理，查公差表得：50+0.039 0.000 18+0.027 0.000 凹模磨

34、损后变大的尺寸：A1a、A2a。 刃口尺寸计算公式： Aa=（Amax-x） （9-3） + A 0 工件精度均为 IT12 级、查表 92 得：x1=x2=x3=0.75 A1a=(50.039-0.750.16）+00.250.16 =49.919+00.04 A2a=（18.027-0.750.16）+00.250.16 =17.907+00.04 查表 81 得：Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm 凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值在（0.1000.140）mm 之 间。 R5 R5 30 图图 92 冲孔凸模冲孔凸模 9.3.3 对冲孔的刃口尺寸进行计算对

35、冲孔的刃口尺寸进行计算 如图 92 为制件冲孔的零件图，计算凸、凹模刃口尺寸。 冲孔凸模安 IT8 查得：10+0.027 0.000 凸模磨损后变小的尺寸，按冲孔凸模尺寸公式进行计算 bT=（bmin+x） （-T=/4） （9-4） 0 - T bT冲孔凸模尺寸 bmin工件孔的最小尺寸 x系数 工件公差 查表 92 得 x=0.75 b2T=（10+0.750.027）-00.250.027 =10.02025-00.00675 查表 81 得 Zmin=0.100（mm） Zmax=0.140（mm） 凹模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值在（0.1000.140）mm 之 间

36、。 10 主要零部件的设计主要零部件的设计 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 工作零件的结构设计工作零件的结构设计 10.1.1 外形凸模的设计外形凸模的设计 因为该制件形状复杂，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分 和固定部分的形状做成一样，直通式凸模采用线切割机床加工。可以直接用 2 个 M8 的螺钉固定在垫板上，凸模与凸模固定板的配合按 H

37、7/m6。外形凸模的高度是 凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚度的总和，外形凸模下部设置 1 个 导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为： L=H1+H2+H3（1520）mm （10-1） H1凸模固定板厚度；得 H1=0.8H凹=0.825=20mm（标准为 20mm） H2固定卸料板厚度；查表 10.31 得 H2=14mm H3导料板厚度；查表 10.21 得 H3=6mm （1520）附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固 定板与卸料板间的安全距离。（附加长度取 30） L=6+14+20+30 =70mm 导正销的尺寸如附图。导正销的直线部分应为（

38、0.50.8）t ，导正销伸入定位 孔是，板料应处于自由状态。在手工送料时，板料以由挡料销粗定位，导正销将工 件导正的过程的将板料向后拉回约 0.2mm。必须在卸料板压紧板料之前完成导正。 所以导正销直线部分的长度为： L导 导=0.81.5=1.2mm 在外形凸模的底部钻安装导正销，采用 H7/r6 的配合，为防止其脱落，在凸模 上打横向孔，用销钉固定导正销。 10.1.2 内孔凸模设计内孔凸模设计 因为内孔凸模是圆凸摸，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定 板采用 H7/r6 配合。凸模长度与外形凸模长度相等为 70mm。凸模材料应选 T10A， 热处理 5860HRC，凸模与卸

39、料板之间的间隙见表 101 查得凸模与卸料板的间隙 选为 0.035mm。 表表 101 凸模与卸料板、导柱与导套的间隙凸模与卸料板、导柱与导套的间隙 序号 模具冲裁间隙 Z 卸料板与凸模间隙 Z1 辅助小导柱与小导 套间隙 Z2 10.0150.0250.0050.007约为 0.003 20.0250.050.0070.015约为 0.006 30.050.100.0150.025约为 0.01 40.100.150.0250.035约为 0.02 10.1.3 凹模的设计凹模的设计 凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模 架上位置时，要依据计算压力中心的数据

40、，将压力中心与模柄中心重合。模具的外 形尺寸如下： 模具厚度的确定公式为： H=Kb （10-2） 式中： K系数值，考虑板料厚度的影响； b 冲裁件的最大外形尺寸； 表表 102 系数值系数值 K 材料厚度 t/mm s/mm 1336 50100 100200 200 0.300.40 0.200.30 0.150.20 0.100.15 0.350.50 0.220.35 0.180.22 0.120.18 0.450.60 0.300.45 0.220.30 0.150.22 查表 102 得：K=0.35 H=0.35 =22.75 mm 查表 103 取标准 H=25mm 模具壁厚

41、的确定公式为： C=（1.52)H （10-3） =1.522.75222.75 =34.12545.5（mm） 凹模壁厚取 C=40mm 凹模长度的确定公式为： L=b+2C （10-4） =65+240 =145（mm） 查表 103 取标准取 B=160mm 凹模宽度的确定公式为： B=步距+工件宽+2C （10-5） =22+20+240 =122（mm） 凹模的长度要考虑导料板发挥的作用，保证送料粗定位精度。查表查表 103 取标准 L=160mm。 凹模轮廓尺寸为 160mm160mm25mm。凹模材料选用 T10A，热处理 6062HRC。 表表 103 矩形和圆形凹模的外形尺寸

42、矩形和圆形凹模的外形尺寸（GB285881） 矩形凹模的宽度和长度 BL 矩形和圆形凹模厚度 H 6350 636310、12、14、16、18、20 8063、8080、10063、10080、100100、12 580 12、14、16、18120、22 125100、125125、14080、14080、14、16、18、20、22、25 140125、140140、160100、160125、1601 40、200100、200125 16、18、20、22、25、28 160160、200140、200160、250125、2501 40、 16、20、22、25、28、32 200

43、200、250160、250200、280160 、18、22、25、28、32、35 250 250、280200、280250、315200、20、25、28、32、35、40 315250、20、28、32、35、40、45 10.2 导料板的设计导料板的设计 导料板的工作侧壁设计成平直的，导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平， 导板间距为 99mm。这样就确定了导料板的宽度了，导料板宽度则为 45mm。导料 板的厚度按表 104 选择，应为 6mm。导料板用螺钉固定在凹模上。导料板用 45 钢制作，热处理硬度 4045HRC。导料板的进端安装承料板，承料板的厚度与导料 板的厚度相等。

44、入口设计成 1 处 5的斜角，长为 20mm。 表表 104 导料板厚度导料板厚度 导料板宽度 冲件厚度 t 送进材料抬起送进材料不抬起 200200 12 23 34 4 6 8 10 6 8 10 12 3 4 6 8 4 6 6 8 10.3 卸料板的设计卸料板的设计 本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对内孔凸模起保护 作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表 105 选择， 卸料板厚度为 10mm。卸料板与 2 个凸模的间隙以在凸模设计中确定了为 0.035。 卸料板上设置了 4 个螺钉。卸料板采用 45 钢制造，热处理淬火硬度 4045HRC。

45、表表 105 固定卸料板厚度固定卸料板厚度 卸料板宽度 冲件厚度 t 200 0.86681012 0.81.568101214 1.53810121416 10.4 定位零件的设计定位零件的设计 定位零件采用始用挡料销对条料送进时的首次定位，使用时用手压住挡料销， 条料定位后，在弹簧的作用下挡料销自动退出。 采用固定挡料销对条料送进时第 2 次定位，送料时，需要人工抬起条料送进。 并将挡料销套入下一个孔中，向前抵住搭边而定位，挡料销固定部分的直径应小于 工作部分的直径很多，固定部分的直径选为 4mm，工作部分的直径选为 12mm， 这样可以不削弱凹模的强度。并且制造简单、使用方便。固定挡料销

46、固定在凹模上， 使用于带固定挡料板的冲裁。设计导正销的级进模时，挡料销的位置应保证导正销 在导正条料过程中条料活动的可能。固定挡料销的位置可以由公式确定。 e=c-D/2+d/2+0.1 （10-6） 式中： c送料步距； D落料凸模直径； d挡料销头部直径； 0 .1导正销往前推的活动余量； e=22-20/2+12/2+0.1 =23.1（mm） 即固定挡料销的位置在距导正销 23.1mm 处。采用 45 钢制造，热处理硬度 4348HRC。 10.5 模架及其它零件的设计模架及其它零件的设计 本模具采用滑动导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套 都是圆柱形的，其加工方便，

47、可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应保证上模 座最底位置时（闭合状态） ，导柱上端面与上模座顶面的距离 15mm。而下模座底 面与导柱底面的距离为 5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用 R7/h5 的过盈配合, 导套的外径与上模座导套孔采用 R7/h5 的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时 导柱一定要进入导套 10mm 以上。导柱与导套之间采用 H7/h6 的间隙配合，导柱 与导套均采用 20 钢，热处理硬度渗碳淬硬 5660HRC。 导柱的直径、长度，按标准选取。 导柱：d/mmL/mm 为 32160； 导套：d/mmL/mmDmm 为 3210545 模座的的尺寸 L/mmB/mm

48、为 200mm315mm。 模座的厚度应为凹模厚度的 1.52 倍上模座的厚度为 50，上垫板厚度取 10， 固定板厚度取 20，下模座的厚度为 60mm。那么该模具的闭合高度为： H 闭=H 上模+H 垫+L+H+H 下模-h2 （10- 7） =（50+10+60+25+60-3）mm =203（mm） 式中： L凸模长度，L=60 H凹模厚度，H=25 h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=3 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J2325 的最大装模高度（220mm）可以 使用。 10.6 模柄的尺寸确定模柄的尺寸确定 中、小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。模柄的结构形式很

49、多；主要有以下几种： （1）旋人式模柄，通过螺纹与上模板连接，为防止松动，拧入防转螺钉固紧。 这种结构的模柄，装卸方便，多用于有导柱的小型冲模。 （2）压入式模柄，它与模板安装孔的配合采用 H7/m6 过渡配合，并用销钉防 止转动，适用于模板较厚的中、小型模具。 （3）凸缘模柄，用 3 个或 4 个螺钉固定在上模板的窝孔内。多用于较大型模 具。 （4）浮动模柄，它由模柄、球面垫块和接头等零件组成。这种结构可以通过 球面垫块消除压力机滑块导向精度不足所产生的导向误差。适用于需精确导向且导 向装置在工作中始终不脱开的精密冲模，如硬质合金模、精冲模。 在该模具中采用压入式模柄 JB/T7646.1-

50、94。模柄的尺寸是根据所选压力机模 柄孔尺寸来确定，根据所选压力机的模柄孔直径为 A50105，由此可得模柄的尺 寸为 A50105。 10.7 其它螺钉与销钉长度选择其它螺钉与销钉长度选择 螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。一般按经验选用。对于中、 小型模具，螺钉的尺寸可根据凹模厚度参考表 10-6 选用。螺钉的数量采用 4 个。 螺钉的布置应对称，使紧固的零件受力均衡。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉 （GBT70 一 1985）。这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在凹模内，使模具结构紧 凑，外形美观。 表表 10-6 螺钉的选用螺钉的选用 凹模厚/mm131319192525323

51、5 螺钉规格/mmM4，M5M5，M6M6，M8M8，M10M10，M12 螺钉选取：M1060mm 的标准件。采用 45 钢，热处理淬火硬度 4348HRC。 圆柱销选取：1070mm 的标准件。采用 45 钢，热处理淬火硬度 4348HRC。 下模部分由下模座、凹模板等组成。下模座、凹模板用 4 个 M10 的螺钉和 4 个 10 的圆柱销固定。 螺钉选取：M1070mm 的标准件。采用 45 钢，热处理淬火硬度 4348HRC。 圆柱销选取：1070mm 的标准件。采用 45 钢，热处理淬火硬度 4348HRC。 冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 11 压力机的选择压力机的选择 模座的厚

52、度应为凹模厚度的 1.52 倍上模座的厚度为 40 mm，上垫板厚度取 10 mm，固定板厚度取 20 mm，下模座的厚度为 40mm。那么该模具的闭合高度为： H 闭=H 上模+H 垫+L+H+H 下模-h2 =（40+10+40+25+60-3)mm =172（mm） 式中： L凸模长度，L=60 mm H凹模厚度，H=25 mm h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=3 mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J2325 的最大装模高度（220mm)可以 使用。 通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为.016N，选择开式双柱可倾压力机 J23 25 能够满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压

53、力：250KN 滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 最大装模高度；220mm 作台尺寸（前后左右）：370mm560mm 垫板尺寸（厚度孔径）：50mm200mm 模柄孔尺寸：50mm70mm 最大倾角高度：30 结论结论 通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获的实践 经验，在老师和同学的帮助下，独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通 过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了进一步更深刻的认识，也认识 到了自己的不足之处。到此时才深刻地体会到，以前所学的专业知识的重要性，而且都 是模具设计与制造最基础、最根本的知识。此设计为以后学习打下

54、了坚实的基础。 本次毕业设计历时三个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上 的冲压件的冲压性能的分析计算，对结构的分析，对形状的分析等，通过不断地分析计 算，对要进行设计的止动件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产 中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直 到模具总装配图的绘制，历时近两个月左右。在这段时间里，进行了大量的计算：从材 料利用率的计算，到工序压力的计算，到工作部分刃口尺寸的计算及公差的计算，到各 种零件结构尺寸的计算以及强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍，因此 从某种意义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取 有价值信息的能力。 总之通过本次毕业设计的锻炼，我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深 刻的认识和掌握。使我接受了一个数控模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感 谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认真地做完这次毕业设计的，但是由于水平 有限，错误和不足之处再所难免，恳请各位导师、教授批评指正，不胜感激。 致谢致谢 时光荏苒，如白驹过隙，随着毕业论文的结尾，短暂而又充实的三年大专生