汽车覆盖件的模具设计冲孔修边复合模

1、汽车覆盖件的模具设计冲孔修边复合模引言 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。 (一)冲压模具水平状况 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。     表面粗糙度达到

2、ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车

3、覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。 (二)、冲压模具的发展重点与展望 发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。 1、 冲压模具产品发展重点。冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。 汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。 多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高

4、效率和大型、高寿命的级进模。 精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。 2、 冲压模具技术发展重点。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广cad/cae/cam技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具cad、cam技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具cad、cam系统专用化程度。一.汽车覆盖件概述(一)汽车覆盖件的定义汽车覆盖件（简称覆盖件）是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和车身的薄板异形体的表面零件和内部零件而言。载重汽车的车前板和驾驶室、轿车的车前板和车身

5、等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。覆盖件和一般冲压件相比较而言，具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。在覆盖件的冲压工艺设计、模具设计和模具制造工艺上，也具有独自的特点，因此对覆盖件冲模须作一些特殊的问题来研究。覆盖件按其作用和要求可分为外覆盖件、内覆盖件、和骨架件三类。内、外覆盖件是由厚度为0.7 、0.8 、0.9、1mm的08或09a1钢板冲压而成，多数骨架件是由厚度为1、1.2、1.5、2mm的08或09a1钢板冲压而成。(二)覆盖件应满足的条件1良好的表面质量覆盖件特别是外覆盖件的可见表面，不允许有波纹、皱纹、凹痕、擦伤、边缘拉痕及其他破坏表面完美的缺陷。

6、覆盖件上的装饰棱线、装饰肋条，要求清晰、平整、光滑、左右对称及过渡均匀。覆盖件上的装饰棱线在两个件的衔接处应吻合，不允许参差不齐。表面质量对小轿车的覆盖件尤为重要，表面上一些微小的缺陷都会在涂漆后引起的漫反射，而有损外观。2符合要求的几何尺寸和曲面形状覆盖件的形状复杂、立体曲面多，其几何尺寸和曲面形状必须符合图样和主模型（或数字模型）的要求。立体曲面是一种覆盖件本身的立体曲面，是考虑造型上及其美观的需要；另一种是由两个或两个以上相互装配衔接的覆盖件共同构成的。这些衔接和装焊处的立体表面必须一致。覆盖件图只能表示一些主要的投影尺寸，不可能将覆盖件所有相关点的空间位置都表示出来，即使表示了所有相关

7、点的空间位置，也会由于图形乱、尺寸线过多而模糊，难以使用。因此，覆盖件图仅标注出覆盖件的外轮廓和百线（即距离为100的坐标线）交点的尺寸，过渡部分的尺寸则依据主模型决定。3良好的工艺性覆盖件的工艺性，主要表现在覆盖件的冲压性能、焊接装配性能、操作的安全性、材料的利用率和对材料的要求等。覆盖件的冲压性关键在于拉延的可能性和可靠性，而拉延工艺性的好坏主要取决于覆盖件的形状。如果覆盖件能够进行拉延，则对于拉延以后的工序，仅是确定工序数和安排工序之间的先后顺序问题。覆盖件一般都是安排一道工序拉延的，为了实现一次拉延成形，必须将覆盖件上的翻边部分展开，窗口补满，再加上工艺补充部分，拉延成形后在后面的工序

8、内再将工艺补充部分切掉，所以工艺补充部分是工艺上必须的材料消耗。工艺补充部分的多少，首先决定于覆盖件的复杂程度。覆盖件的复杂程度对于材料的性能也有一定的要求，如深度深的、立体曲面复杂的覆盖件，就必须采用性能比较好的深拉延钢板08zf。4有足够的刚性在拉延的过程中，可能会由于材料的塑性变形不够充分，而使覆盖件的一些部位刚性差，受振动后就回产生空洞声。覆盖件刚性的一般检查方法，是用手击其表面，听声音是否一致，声音低则表示该处刚性差。用手按覆盖件，如果发出“乒乓”声，这样的覆盖件是不合格的。如果用这样的覆盖件装配汽车，汽车在行驶的过程中则会发生振动，产生很大的噪声，并会使覆盖件早期损坏。另外，这种塑

9、性变形不够、刚性差的拉延件，在修边以后会产生很大的变形。如果修边以后还需要进行翻边，则可以依靠翻边来改善一些刚性。（三）.覆盖件模具现状及发展1. 覆盖件模具现状我国的模具工业现状，可用四句话概括：把模具工厂从依附于产品的从属地位中解救出来，开始可按行业规划进行管理和发展的时期；模具生产能力有了很大提高，但满足不了国民经济发展的需要；模具制造技术开始了cad/cam的新纪元，但技术水平有待提高，配套技术有待完善；模具技术队伍有很大的发展，但人员素质有待迅速提高。模具工业是一个技术含量很高，应用十分广泛的行业，汽车、家用电器、轻纺、机械和飞机等行业都需要大量的模具，模具是国民经济发展的基础行业，

10、目前，许多工业发达国家，如日本、美国、德国和加拿大等国，把模具工业都作为一个独立的工业体系进行规划和发展，在税收和贷款上采取了倾斜的优惠政策，模具工业的发展速度高于其他行业，他们的模具工业产值已经超过机床行业，模具工业发展促进了各行各业的发展。我国的模具工业起步较低，绝大多数模具厂依附在产品厂内，全国目前6000家模具厂，从业人数约30万人，年销售仅40亿元左右，专业化模具厂仅又00家，商品模具仅占20%，“七五”规划时，我国把模具行业继锻造、铸造、热处理和表面处理之后，提到专业化管理行列，并注入了大量的资金，改造了一批专业化模具厂，还把一批有实力的依附在产品厂内的模具分厂和模具车间推向市场，

11、使我国的模具有了长足的发展。我国模具工业现有水平和需要量的差距，“九五”期间一批改造项目投入后生产总能力也不超过1000万小时，和需求还有较大的缺口，因此模具每年都有很多进口。我国的模具工业技术水平和国外比较，仍存在较大的差距，特别是在大型、精密、复杂和长寿模具方面差距更大。“七五”规划改造的一批厂，起点都较高，数控技术被广泛地应用，但随之而来的是人员显得老化，人员素质急需迅速提高，现有人员的在职培训任务很重，要实现模具技术人员和计算机技术人员的交融，彻底改变专业分割的状态。二.汽车覆盖件的模具设计零件简图：生产批量：大批量材料：08钢材料厚度：1.0mm (一)冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是

12、指工件对加工工艺的适合性，它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等方面。1 冲裁件的结构工艺性用普通冲裁模制的零件，其断面与零件表面并不垂直，并有明显区域性特征。采用合理使用间隙冲裁模冲制的零件，光亮区域约占断面厚度的30%；凹模侧有明显的塌角，凸模侧有高度不小于0.05mm的毛刺；外形有一定程度的拱曲。冲裁件的这种特点是普通冲裁加工条件决定的，选用冲裁工艺时必须考虑零件的这些特征，注意以下问题。（1） 冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。（2） 零件内、外形转角处避免尖角，如无特殊要求，应

13、用r>0.25t的圆角过渡。（3） 零件外形需避免有过长或过窄的悬臂和凹槽。软钢、黄铜等材料，应使其宽度，高碳钢或合金钢等硬质材料应取，如下图所示。（4） 冲裁件上孔与孔之间，孔与零件边缘之间的距离不能过小，以免影响凹模强度和冲裁质量，其距离主要与孔的形状和料厚有关，通常取，如下图所示；弯曲件或拉深件上确定孔的位置时，应使孔壁位于两交接面圆角区之外的部位，以防止冲孔时凸模因受不对称的侧压力作用而啃伤刃口或使小凸模折断；通常取孔壁至零件直壁间的距离，如下图所示。（5） 零件上冲孔的尺寸不宜过小，否则极易损坏冲孔凸模，冲孔的最小尺寸与孔的形状、材料种类和厚度、冲孔凸模工作时是否有导向装置有关

14、。 图. 冲裁件的结构工艺性 图. 弯曲件的冲孔位置该零件的形状简单，是由圆弧和直线组成的。由表可查出，冲裁件内外形所能达到的经济精度为it12it13，孔中心与边缘距离尺寸公差为。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。对于所冲的小，按表查得一般冲孔模具对该种材料可以的最小孔径为，因而孔符合工艺要求。孔其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔修边复合冲裁模进行加工，且一次冲压成形。复合模具结构的优点（1）制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及

15、各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。（2）生产效率高。（3）模具结构紧凑，面积较小。复合模具结构的缺点（1）凸凹模璧厚不能太薄（外形与内形、内形与内形），以免影响强度。（2）凸凹模刃磨有时不方便。尤其是在凸凹模即冲裁，又成形的情况时。如图2中的凸凹模5（如生产批量大，条件许可时，可将凸凹模刃口部分和盛开部分分开设计）。复合模具结构的选用原则综上所述可知，只有当制件精度要求高，生产批量大，表面要求平整时，才选用复合模具结构。（二）模具的压力中心冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与压力机滑块的中心线重合；否则滑块就会承受偏心载荷，使模具

16、歪斜，间隙不均，导致压力机滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低压力机和模具的寿命。所以在设计模具的时候，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具的压力中心与压力机滑块的中心重合。通常利用求平行力系合力作用的方法（合力对某轴之力矩等于个分力对同轴力矩之和），常用解析法确定模具的压力中心。1对称形状的冲裁件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心o点，如下图1（a）、（b）所示。等半径圆弧线段的压力中心，位于任意角2*的角平分线上，且距离圆心为的点上，如下图（c）所示。，角以弧度计算。 图1（a）压力中心（圆形） （b）压力中心（矩形） （c）压力中心（圆弧）2复杂形状冲裁件如下图2（

17、a）所示，其压力中心的确定程序如下。（1）画出冲裁图，既凸模工作刃口轮廓图。（2）任选一坐标系xoy（坐标系的选择应尽量使计算方便）。（3）将冲裁件轮廓分成若干基本线段（直线或圆弧），计算各基本线段的长度、。（4）计算各基本线段的重心c到y轴的距离、以及到x轴的距离y1、y2yn。直线段的重心在线段的中点；圆弧的重心位置计算，如下图2（c）所示。（5）根据“合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和”的力学原理可分别按下列公式求冲模压力中心到x轴和y轴的距离：压力中心到x轴的距离为： （1）压力中心到y轴的距离为：（2）按比例画出零件形状。3多凸模冲裁件如下图3（b）所示，采用复合模将外部轮廓和

18、4个不同形状的孔同时冲出，其冲模压力中心按以下程序进行计算：（1） 选定坐标系xoy（为计算方便，x轴、y轴分别与外轮廓两条边重合）；（2） 分别求出各凸模刃口的周长、及重心坐标、和、；（3） 冲模压力中心到坐标轴的距离可按式（1）、（2）求得。按比例画出零件形状,选定坐标系xoy。如上图所示，下面求出各段长度及各段的重心位置。=210mm =105mm =0mm=210mm =210mm =105mm=296.94mm =105mm =105mm=15.7 mm =15.5 mm =20mm =194.5mm =18mm =194.5 mm =192mm（三）冲裁工艺力冲裁模设计时，为了合理

19、地设计模具及选用设备，必须计算冲裁工艺力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的要求。冲裁工艺力包括冲裁力f、卸料力、推件力、和顶件力 ，如下图所示：1冲裁力平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（n）可按下式计算： 式中：l冲裁件周长（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（mpa）。选择吨位设备时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 式中：材料抗拉强度（mpa）。 2 卸料力的计算式为 式中：f平刃冲裁的冲裁力(n)； 卸料力系数考虑到该模具的设计,其冲裁力的计算如下:（四）冲裁模设计中的有关计算1. 冲裁间隙 （1）冲裁模的凸、凹模刃口部

20、分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用z表示，单面间隙用z/2，如下图所示。从冲裁过程分析中可知，它对仲裁件断面的质量有极大的影响；此外，它还影响模具寿命、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力和冲裁件的尺寸精度，是一个非常重要的工艺参数。 设计模具时一定要选择合理的间隙，才能使冲裁件断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较长。（2）冲裁件合理间隙数值应使冲裁时板料中的上下两剪裂纹重和，正好相交于一条连线上，如下图所示。根据图上的几何关系可得 式中： 单边间隙； 材料厚度；光亮带宽度，即产生裂纹时凸模挤入的深度；产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度；剪裂纹与垂线间的夹角。 图 冲裁间隙图 冲裁件合理间隙由上

21、式可以看出，合理间隙值取决于、等三个因素。由于角度值的变化不大见下表，所以间隙数值主要取决于前两个因素的影响。材料厚度增大，间隙数值应正比地增大，反之亦然。比值是产生剪裂纹时的相对挤入深度，它与材料有关。材料塑性好，光亮带大，间隙数值就小。塑性低的硬脆材料，间隙数值就大些。另外，还与材料的厚度有关，对同一种材料来说，不是一个常数。的数值见下表。例如，薄料冲裁时，光亮带的宽度增大，的比值也大。因此，薄料冲裁的合理间隙要小一些；而厚料的数值小，合理间隙则应取得大一些。*表 b/t与值*材料(b/t)/%t1mmt=12mmt=24mmt>4mm软 钢757070656555504056中硬钢

22、656060555548453545硬 钢50474745443835254综合上述两个因素的影响，可以看出，材料厚度对间隙的综合影响并不是简单的正比关系。所以按材料厚度的百分比来确定合理间隙时，这个百分比应根据材料厚度本身来选取。上述确定间隙的方法可以用来说明材料性能、厚度等几个因素对间隙数值的一些影响，但在实际工作中都采用比较简便的，由实验方法制定的表格来确定合理间隙的数值。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是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，就可以冲出良好的零件。这个范围的最小值成为最小合理间隙，最大值成为最大合理间隙。鉴于模具在使用过程中的磨损使间隙增

23、大，故设计与制造新模具时建议采用较小的合理间隙。考虑到此零件的结构工艺性取：冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。正确的确定凸、凹模刃口部分尺寸是相当重要的。2.尺寸计算原则确定凸、凹模刃口尺寸及制造公差时，需要注意下述原则：（）.落料件尺寸取决于凹模尺寸，冲裁件的尺寸取决于凸模的尺寸。因此，实际落料模时，应先决定凹模尺寸，用见效凸模的尺寸来保证合理间隙；设计冲孔模时，应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。（）.考虑刃口的磨损对冲裁件尺寸的影响。凹模刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲裁件的最小极限尺寸；

24、凸模刃口磨损后尺寸减少，应取接近或等于冲裁件的最大极限尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（）。考虑冲裁件精度与模具精度间的关系。在选择模具制造公差时，既要保证冲裁件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲裁模精度较冲裁件精度高级。3尺寸计算方法由于模具加工和测试方法的不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，基本上可分为两类：（）.凸模和凹模分开加工采用这种方法，要分别标注凸模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。冲孔时，凸、凹模分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式为：工作性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸冲孔表中：、分别为冲孔凸、凹

25、模的刃口尺寸（mm）；、分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）；、分别为落料件外径和冲孔件内径的基本尺寸（mm）；、分别为凸、凹模的制造公差，凸模按it6，凹模按it7，也可以取，；工件的制造公差（mm）；最小合理间隙（mm）；磨损系数，其值在.之间。为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙（），凸模和凹模制造公差必须保证：否则，取，。（2）.凸模与凹模配合加工对于形状复杂或厚度较薄的冲裁件,为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工。用该方法加工凸模或凹模时，在图纸上只需要标注作为基准件的落料凹模或冲孔凸模的尺寸和公差，对于配制的落料凸模或冲孔凹模只标注基本尺寸，并在图纸上注明要保证的间隙

26、。这种加工方法的特点是模具间隙在配制中保证，因此不需要校核，加工基准件时可以适当放宽公差，使加工容易，且尺寸标注简单。目前一般工厂大多采用这种方法，但用此方法制造的各套凸、凹模不能互换。对冲孔采用凸、凹模分开的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：查表得凸、凹模制造公差，校核： ，不满足条件，根据，故： ，查表得因数x=0.5由公式可得：式中：工件公差（mm）； 磨损系数。对外轮廓的修边，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于a类尺寸。零件图中未标注公差的尺寸，查表得，其极限偏差分别为：，,;查表得

27、因数x为：当时，x=0.5 时, 时, 由表得：式中：工件基本尺寸（mm）。（3）.凸模、凹模、凸凹模的结构设计1.凸模的结构设计凸模结构基本类型a. 镶拼式凸模大型零件的落料、冲孔或切边等工序使用的凸模，一般都设计成镶拼式结构，凸模刃口部分用优质工具钢制造，将其用螺栓（与基体配合的结构）、螺钉或销钉直接固定在普通结构钢制造的基体或凸模固定板上。采用镶拼结构不仅可以节省贵重的模具钢材，也避免了大型凸模的锻造、机械加工和热处理的困难。b. 整体式凸模冲裁中、小型零件使用的凸模，一般都设计成整体式。整体式凸模的基本结构形式为阶梯式和直通式两类。阶梯式凸模的固定部分，一般可以设计成圆形、方形或盒形，

28、以便于凸模固定板的配合孔加工，这类凸模的工作部分（非圆形凸模），通常都是采用仿刨削加工制成。直通式一般用数控线切割或成型磨削加工制造。凸模的固定方式a. 直接固定在模座上；b. 用固定板固定，其中，台肩固定适用于固定端形状简单（一般为圆形或盒形），卸料力较大的凸模；铆接适用于卸料力较小的凸模；螺钉从上拉紧的固定形式；锥柄固定适用于较小直径的凸模。 如果凸模的工作端为非圆形，固定端为圆形，则必须考虑防转措施。c. 快换式固定法，适用于小批生产，使用通用模座的凸模或易损凸模。凸模的长度凸模长度l应根据模具的结构确定。采用固定卸料板和导尺时，凸模长度应该为：式中：固定板厚度;卸料板厚度;导尺厚度;附

29、加长度,主要考虑凸模进入凹模的深度(0.51mm)、总修磨量（1015mm） 及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（1520mm ）等因素确定。凸模强度和刚度的校核凸模工作时受到交变载荷的作用，冲裁时受到轴向压缩作用，卸料时受到轴向拉伸作用。由于冲裁时凸模刃口端面承受的轴向压力远大于卸料时受到的拉力，当用小凸模冲裁较厚或较硬的材料时，有可能因受到的压应力超过模具材料的许用压应力而损坏。如果凸模结构的长径比（ l/d）10,又会因为受压失稳而折断。因此在设计或选用细长凸模时，必须对其抗压强度和抗弯刚度进行校核，而用于一般落料或冲孔的凸模无需进行校核。如果是圆形凸模，且计算推件力，则式中

30、：凸模的最小许用直径（）； 凸模的设计直径 （） 积聚在凹模型孔内的零件数； 推件力系数。普通冲裁，模具钢（如、等）的许用压应力，当淬火硬度为hrc5862时，可取凸模的抗压失稳校核细长凸模抗压失稳条件，可以用压杆失稳的欧拉公式确定。求压杆失稳临界载荷的欧拉公式为式中：压杆(凸模)失稳时的临界载荷(n)； 临界载荷作用下，压杆（凸模伸出固定板）的“许应”长度（mm）； 弹性模数，对于模具钢； 凸模最小断面的惯性矩（），圆形凸模，；盒形断面凸模，其中为刃口长度，为刃口的宽度； 与支撑情况有关的长度系数。利用欧拉公式对细长凸模进行校核应附加载荷条件和支撑条件。载荷条件：凸模刃口断面承受的总压力应小

31、于临界载荷，即。为此，引入安全系数，通常取，则可令，由此式可得许用长度的表达式为支撑条件：不同的支撑条件，长度系数是不同的，则许用长度亦不同。长度系数的取值与模具结构和凸模结构形状有关。 凹模的结构设计 凹模孔的结构类型直壁式刃口凹模，刃口强度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不变，对冲裁间隙无明显影响，适合于冲裁形状复杂、精度要求高，已经厚度较大的零件。由于型孔内容易积聚零件或废料，因而推件力大。如果刃口周边有突变的尖角或有窄悬臂伸出，由于应力集中，有可能在角部产生涨裂，因此对凹模和凸模的强度都带来不利的影响。同时由于摩擦力增大，对孔壁的磨损深度增大，故刃磨层较厚，致使凹模的总寿命缩短。阶梯形

32、、直通形适合于复合模或上出件冲裁模。下出件多采用喇叭形直壁式或阶梯形直壁式。 凹模结构基本类型用于冲孔落料的凹模，通常皆选用整体式结构。根据零件形状特征和工位数，凹模外形多为盒形或圆形，由于尺寸较大，一般采用销钉和螺栓紧固在模座上。 凹模的固定方式a.用螺钉、销钉直接固定在模座上，适用于圆形或盒形板状凹模的固定。b.用固定板固定。c.快换凹模的固定。整体式凹模外形尺寸的确定凹模的外形尺寸是指凹模的厚度h、长度a与宽度b（盒形凹模）或厚度h与外径d（圆形凹模）。凹模板的厚度直接关系到模具的使用。厚度过小，影响凹模的强度和刚度；厚度过大，会使模具的体积和闭合的高度增大，从而增加模具的质量。长度与宽

33、度的选择直接与厚度有关，同时也是选择模架外形尺寸的依据。工作时，凹模刃口周边承受冲裁力和弯曲力矩的作用，在刃壁上承受分布不均匀的挤压力作用。因凹模实际受力情况十分复杂，生产中都是按照经验公式，并结合设计者的实际经验确定凹模的外形尺寸。确定凹模外形尺寸的方法有多种。通常都是根据零件的材料厚度和排样图所确定的凹模型孔壁间最大距离为依据，来求凹模的外形尺寸。盒形凹模的外形尺寸。盒形凹模厚度h按如下方法计算：式中： 垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离（mm）； 由和材料厚度决定的凹模厚度系数。凹模壁厚（指凹模刃口与外边缘的距离） 为小凹模：大凹模：垂直于送料方向的凹模宽度为式中系数：边界型孔为圆弧时取

34、2.5；为直线段时取3；复杂形状或有尖角时取4。送料方向的凹模长度为式中：沿送料方向凹模型孔壁间最大距离（mm）； 沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离（mm）。 凹模的强度校核凹模的强度校核主要是校核其厚度。凹模在冲裁力的作用下会产生弯曲，如果凹模厚度不够，就会产生较大的弯曲变形甚至断裂。盒形凹模的强度计算公式如下：式中：f冲裁力(n)； 弯曲应力的计算值； 许应应力（mpa），对于淬火硬度hrc5862的t8a、t10a、cr12mov和gcr15，取300500mpa； h凹模厚度； 凹模最小厚度（mm）； d凹模直径（mm）； 下模座孔的直径（mm）； 下模座长方孔尺寸（mm）。凸

35、模的结构设计冲的孔，其凸模比较细长，应进行压应力和弯曲应力校核，检查危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求，即：最小凸模直径故满足强度要求。根据所设计的模具结构可视为一端固定,另一端铰支,取,故：其中可见，允许的凸模最大自由长度14.27mm满足不了模具的结构尺寸要求，故利用卸料板对凸模加以保护。按式卸料板的厚度大于10mm，即可满足其弯曲强度要求。凹模的结构设计凹模的刃口形式，考虑到本例生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，凹模的外形尺寸，计算如下：凹模强度的校核如下： 故凹模的设计满足结构设计的要求。凸凹模的设计本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和修边凹模以外，必须还有一个凸凹模。凸凹

36、模的结构简图如图所示。校核凸凹模的强度。凸凹模的强度校核主要是校核其厚度h。凹模在冲裁力的作用下会发生弯曲，如果凹模的厚度不够，就会产生较大的弯曲变形甚至断裂。查表得凸凹模的最小壁厚，而实际的最小壁厚为15，故符合强度要求。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双面间隙0.100.13。凸凹模上的孔中心与边缘距离尺寸20、18、15.5的公差，应比零件图上所标的精度高34级，即定为。（五）模具的总体设计及零部件的设计构成冲裁模的零部件可分为工艺构件和辅助构件两部分。冲模零件的分类如下：1工作零件：凸模、凹模及凸凹模等均为工作零件。2定位零件：模具上定位的作用是使零件在模具上能够正确定位。零件

37、在模具中的定位有两个内容：一是在送料方向上的定位，用来控制送料的定位，通常称为挡料。二是在与送料方向垂直方向上的定位，通常成为送进导向。(1)定位板和定位销 单个工件进行冲压加工时,一般采用定位板或定位销定位.其主要形式有两种,一种是用于以工件的外形尺寸定位,另一种是用于以工件的内孔定位.(2)挡料销 挡料销的作用是保证条料送进时有准确的送进距。其结构形式可分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销三种。3常用卸料、出件及压料零、部件（1）卸料板卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。刚性卸料板有封闭式卸料板（适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料）、悬臂式卸料板（适用于窄而长的毛坯）和钩形卸

38、料板（适用于简单的弯曲模和拉深模）三种，刚性卸料板用螺钉和销钉固定在下模上，能承受的卸料力较大，常用于厚板冲压件的卸料。其卸料可靠、安全；但操作不便，生产效率不高。弹性卸料板，其又可分为顺装式卸料板、倒装式卸料板和采用橡胶等弹性元件卸料板，本设计采用的是橡胶弹性元件卸料板。弹性卸料板有敞开的工作间，操作方便，生产效率高，冲压前可对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料。但由于受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小。并且结构复杂，可靠与安全性不如刚性卸料板。（2）推件装置刚性推件装置，其推件力大，推件可靠，但不起压料作用；带有弹性的推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件质量较高，但弹性元件的

39、压力有限，当冲压较厚材料时，推件力量不足或者结构庞大。3导向及支承固定零件（1）.导柱和导套对生产批量大，要求模具寿命高，工件精度较高的冲模，一般采用导柱、导套来保证上、下模的精确导向。导柱、导套的结构形式有滑动和滚动的两种。导柱与导套之间采用间隙配合，根据冲压工序性质、冲压件的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍有不同。例如：对于冲裁件，导柱和导套的配合可根据凸、凹模间隙选择。凸、凹模间隙小于0.3mm时，采用配合；大于0.3mm时，采用配合。拉深厚度为48mm的金属板，采用配合。导柱、导套有国家标准，设计时应尽可能按标准选用。（2）.上、下模座模座分为带导柱和不带导柱的两种，根据生产规模

40、和产品要求确定是否采用带导柱的模座，带导柱标准模座的常用形式及导柱的排列方式可分为：后侧导柱模座；对角导柱模座；中间导柱模座；四导柱模座；后导柱窄形模座；三导柱模座。上下模座已有国家标准，除特殊类型外，尽可能按标准选取。导柱、导套和上下模座装配后组成模架，我国已有部分模架标准。（3）.模柄模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上，常用的模柄形式有：整体式模柄、带台阶的压入式模柄、带螺纹的旋入式模柄、有凸缘的模柄和浮动式模柄，在设计模柄时要注意，模柄长度不得大于冲床滑块里模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔一致。4.模具的闭合高度模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。在确定

41、模具闭合高度之前，应先了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高度是制滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板的厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上、下调节，当滑块在下止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最上位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点位置时，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最小闭合高度。为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大值和最小闭合高度之间，一般可按下式确定：如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度时，可以采用垫板，其厚度为。则关系式见下式：其中，和分别为模具安装在冲床

42、垫板上时，冲床的最大和最小装模高度。2 压力机公称压力的选择冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各工艺力的总和，即 式中：所选压力机的吨位； 冲裁时的总工艺力。 、 、并不是与f同时出现, 计算总工艺力时只加与f同一瞬间出现的力即可。例如：当采用弹压卸料装置和下出件的模具时： 当采用弹压卸料装置和上出件的模具时： 当采用刚性卸料装置和下出件的模具时： 当采用弹压顶件装置的倒装式复合模时： 考虑到压力机的使用安全，选择压力机的吨位时，总工艺力一般不应超过压力机额定吨位的80%。该复合冲裁修边模将凹模及三个小凸模装在上模上，是典型的倒装结构。四个导料销控制条料送进的导向，固定挡料销控制送进的进距

43、。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和卸料橡胶组成。冲制的工件由一个常用的推件橡胶推出。冲孔的废料可以通过凸凹模的内孔从压力机台面孔漏下。根据所设计的凸凹模设计结构、选用中等精度的，大尺寸冲压件的后侧导柱模架，从右想左送料，操作方便。上模架：下模架：导柱：导套：垫板厚度：15凸模固定板的厚度取为：20凹模的厚度已定为：50卸料板厚度：16模具的闭合高度：冲压设备的选择选用开式双柱可倾压力机j23-63工作台尺寸（前后×左右）：570×860公称压力：630kn垫板尺寸（厚度×孔径）：80×350滑块行程：100模柄孔尺寸（直径×

44、;深度）：50×70最大闭合高度：430最大倾斜角：25°滑块行程次数：40封闭高度调节量：80滑块中心线至床身距离：310立柱距离：420工作台尺寸（前后×左右×直径）：310×450×400滑块底面尺寸（前后×左右）：360×400三.模具的安装与维修对于一个模具工厂来说，模具可能是您最大的资金项目投入之一，您一定想使您的模具有更长的使用寿命；对于生产来说，频繁的模具故障可能是您最大的麻烦之一，您一定想使您的模具经一次维修能使用更多的模次。以下提示和建议可能对提高模具寿命，减少模具故障有所帮助。通过对模具的安装

45、、调试及取卸作业进行规范，从而确保设备、人身安全，并稳定生产出合格产品。 适用范围本规范适用于模具的安装、调试及取卸作业。作业要求 序号 作业程序 作业方法 注意事项 1 将滑块下降至下死点a. 将行程选开关切换至“寸动”位置。b. 用“双手按钮”将滑块下降至下死点。操作时注意观察曲轴的角度指示计，以确保滑块在过下死点12度位置停止。 2 查看冲床的装模高度 a. 查看模具的合模高度。b. 把冲床的装模高度调至高出模具的合模高度（如加垫铁，则加上垫铁高度）510mm。如冲床的装模高度低于模具的合模高度或模具高度加垫铁厚度之和，则模具的安装调试时容易将模具损坏。 3 模具安装面的检查、修整及清理

46、 a 要认真清理冲床滑块底面、工作台及模柄孔上的杂质和铁屑。b. 修整工作台及垫铁不平表面。c. 清理模具表面。d. 确认气垫装置。a. 注意工作台表面是否凸凹不平，如不平用油石进行修整。b. 确认模柄固定螺栓是否完好。c, 使用气垫时确认气垫顶杆是否变形，放置位置是否适宜，长度是否适宜，是否夹废料4 模具放置在冲床的工作台上 a. 用适宜的搬运工具搬运模具。b, 滑块提升至上死点，放置模具。c. 确认模具的安装方向、结构、状态等搬运模具时将叉车的叉子放低后搬运模具。 5 模具的安装 a. 模具安装在工台中心，并调整位置、方向。b. 确认垫铁位置。c, 按下电机的“停止”按钮，当行程速度20s

47、pm左右时，利用飞轮的惯性，慢慢下降滑块，将模柄装入滑块的模柄孔中。a. 顺送模具送料方向的中心线与材料的中心线应保持一致。b. 确认模具的落料孔位置，以防被垫铁堵住。并避免垫铁之间跨距过大，造成模具变形。c. 注意利用“寸动”行程操作！ 6 粗调闭合高度 a. 完全松开模柄螺栓。b. 下降滑块，使之靠上上模表面。a. 用手推一推，查模具是否移动。b 必须在下死点进行操作。c. 有刻印、防弹凸台、弯曲、拉深模具必须放件进行调试。 7 固定上模 a. 首先确认模具固定装置。b, 对角固定模具2处或许处。c. 拧紧模柄固定螺栓。a. 应注意确认模具固定螺栓、螺帽及压板有无损坏现象。b. 对超过10

48、0kg的上模，须固定4处。c. 先轻力拧紧模柄固定螺栓后将上模稍稍抬起再次重力以拧紧。 8 确认模具内部状态 a. 清扫模具内部。b, 检查模具各部件。c. 导柱、导套及其他滑动部注油。检查模具各部分有无损坏、磨损、安装错误等异常现象。 9 固定下模 a. 在下死点固定下模。b. 固定好下模后，将滑块提升至上死点。a. 先用手力拧上下模固定螺栓，将滑块运行2-3行程，如无颤动、异常声响等异常现象，则由轻到重，交互拧紧其；固定螺栓。b. 模具的固定螺栓尽量安装在靠近模具侧。c. 模具固定部位下面不能悬空。d. 注意导向部位有无异常声响。 10 精调冲床闭合高度（dh值） a, 根据作业标准书规定

49、的dh值或工件状态适当调整闭合高度。b, 放入纸片，查看模具的合模程度。a. 冲裁模的合模深度以0.2-0.3为宜。b. 调试折弯模、拉深模时注意观察工件表面的压痕、拉痕以及角度、深度、形状的变化。c. 注意确认有无间隙不均、啃模等异常现象。 11 调整挺杆的限位螺钉 滑块提升至上死点，调整限位螺钉使挺杆可靠接触。 a. 注意固定好制动螺钉。b. 检查顶杆、顶料板、顶料销、顶出器是否变形卡住。 12 调整其他加工条件 a, 确认冲压用油及其装置。b. 确认送料间隙、压力、释放时间、送料中心及高度是否适宜。c. 确认气垫压力是否适宜。d. 确认冲压行程速度上否适宜。模具调整工将有关作业要领、注意

50、事项告诉操作者。 13 试模 a. 调模作业应注意确认周边状态慎重进行。b. 调模后作好相关联络工作。3. 将自检合格的试模品提交检验。a. 调试完后需经班长或相关责任者确认；相关责任者给予必要的指导。b. 调模工将有关冲压操作注意事项告诉作业人员。 14 准备量产 a. 试模结束后整理工具及器具。b. 清理试模品。a. 正常作业时，冲床及送料机上禁止散放工具。b. 将作业台上的试模品清理干净。15 卸取模具 a. 清理模具内部废料等杂物。b. 检查模具技术状态。c. 模具动作部位涂油，对长期不使用的模具刃口部位涂防锈油。a. 尤其对大型模具在取卸之前认真加以清理。b. 为了下次生产，检查有无

51、维修之处。如有异常现象立即报告班长。c. 折弯、拉伸模具内保留末件制品。16 把滑块下降至下死点 必须用“双手按钮”将滑块降下死点。17 松开模具固定螺栓 松开上、下模及模柄的固定螺栓。注意完全松开其固定螺栓，防止冲床滑块带起模具，发生事故        参考文献1. 冷冲压模具设计与制造，王秀凤、万良辉主编.北京航空航天大学出版社,20052. 冲模设计应用实例，模具实用技术丛书编委会，机械工业出版社，19993. 4（15033.6382） 作者，h.a.比尔格尔主编.书名机械零件强度手册。出版社：机械工业出版

52、社.19875.（isbn 7-04-009348-0） 作者，纪名刚主编.书名机械设计。出版社：高等教育出版社.20046.（isbn 7-111-06866-1） 作者，黄靖远主编.书名机械设计学。出版社：机械工业出版社.20057.（isbn 7-5609-0198-0/th.24） 作者，谢铁邦主编.书名互换性与技术测量。出版社：华中科技大学出版社.20038.（isbn 7-81045-772-1/th.51） 作者，焦永和主编.书名机械制图。出版社：北京理工大学出版社.20019.（isbn 7-04-003903-6） 作者，刘鸿文主编.书名材料力学第三版.上下册。出版社：高等教

53、育出版社.200210. （isbn 7-111-13169-x） 作者，吴宗泽主编.书名机械零件设计手册。 出版社：机械工业出版社，200311.机械优化设计，孙靖民主编，机械工业出版社，198912.技术制图与机械制图标准实用手册，汪恺、蒋寿伟编著，中国标准出版社，199813. 公差与配合标准手册，中国标准出版社第三编辑部，中国标准出版社，199614.简明机械工程师手册，上、下册。李天元主编，云南科技出版社，198815.机械设计课程设计，席伟光.杨光 李波主编，高等教育出版社。16. （isbn 7-5025-3522-5/th.97） 作者，成大先主编.书名机械设计手册.第四版.一

54、.二.三.四卷。出版社：化学工业出版社.2002附 录general to distribute the mechanical quality key element of the material break up material mechanical quality key element one comprehensive summary of quality problems. break up material mechanical quality key element whether device fabrication and owner confirm and want problem that consider especially. concrete content usually carries on the detailed regulation in the contract enclosure or the technical specification book, confirms and examines the content while confirming in the equipment