毕业设计-冯照泽垫片零件的冲裁模具设计

1、北京工业职业技术学院冲压模具毕业设计垫片零件的冲裁模具设计系 部：机电工程系专 业：模具设计与制造班 级：模具1031学生姓名：冯照泽学 号: 20109929123指导老师: 张守英老师2013 年 6 月 23 日目录摘要4第一章 绪论1.1冲压的概念、特点及应用 41.2冲压技术的进步 61.3冲压的基本工序及模具 61.4模具的发展与现状 71.5冷冲压模具及其分类 81.6冲裁 9第二章 冲压工艺方案的制定2.1目的及意义 92.2冲压模具设计任务书 102.3零件的工艺分析 112.3.1结构与尺寸 112.3.2冲裁件材料分析 122.4工艺方案确定 12第三章 冲压模具总体结构

2、设计3.1模具类型 123.2操作与定位方式 133.3卸料与出件方式 133.4模架类型及精度 13第四章 冲压模具工艺与设计计算4.1排样设计与计算 144.1.1排样的概念 144.1.2排样的方法 144.1.3搭边 154.1.4排样设计 15第五章 计算冲压力与压力中心，初选压力机5.1冲裁工艺力 165.1.1冲裁力的计算 175.1.2其他冲裁工艺力的计算 175.2冲压力的计算 185.3压力中心的计算 19第六章凸凹模刃口尺寸及公差的计算6.1冲裁模刃口尺寸的计算 216.1.1凸模与凹模分开加工 216.1.2凸模与凹模配合加工 226.2刃口尺寸及其制造公差 226.3

3、凸凹模间隙的确定 236.4公差的计算 236.5弹性元件计算 25第七章 冲模总装图和主要零件的设计7.1冲模总装图 267.2凹模 317.3凸模 347.4模架 357.5模柄 367.6垫板 36第八章 选择坚固件及定位零件 36第九章 压力机的校核 37第十章 模具主要零件加工工艺规程的编制10.1冲压模具制造技术要求 3810.2加工要求 38设计体会 39参考文献 40摘 要本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、

4、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 关键词：模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模；第一章 绪 论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对

5、材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比

6、，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高

7、。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。冲压加工在现代工业生产中，

8、尤其是大批量生产中应用十分广泛。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。1.2 冲压技术的进步进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压

9、成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃1。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图1-1）。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。                 图1-1 冲压作业方式的进化冲压自动化生产的

10、实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。1.3 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序是指使坯料沿一定的

11、轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序。成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以

12、上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。1.4 模具的发展与现状冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而

13、获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件

14、模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。1.5 冷冲压模具及其分类冷冲压模具多为安装在压力机上的，对放置在内的板料在室温下施加变形力，使其产生变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具。冷冲压是一种先进的材料（金属

15、非金属）加工方法，它是建立在材料塑性变形基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，以获得要求的零件形状、尺寸及精度。冲模主要用于金属及非金属板材的压力加工，其加工方式可分为分离与成形两大类。1.分离工序包括剪切，切断、切槽、切口、切边、落料、冲孔等几大类，其划分依据主要是被加工材料的形态及受力状态。分离工序所加工的板材可以是平面的也可以是立体的，当然也可以加工型材、棒材等。其所用的冲模可通称为冲裁模。其中有代表性的为落料模、孔模、切边模以及包含复合工序的复合模和连续模。落料模通常用来在平板上封闭冲裁出所需零件。冲孔模通常用来在零件上封闭冲夫多余的材料，得到所需要的孔。切边按通常用来在毛坯或零件

16、上冲去多余的边料。其余分离工序各包括有不同个数的冲裁面，均不封闭。2成形工序广义成形工序指利用永久变形特固态坯料制成所需形状和尺寸的制件加工。广义成形除包括狭义成形所合的内容以外还包括其他压力加工*如锻造、轧制、锻压、挤压等。这些压力加工所用模具不在本课程讲授范围之内。狭义成形是指保持作为板坯的板料状态而改变其外观的加工。狭义成形通常包括拉探、胀形、翻边、扩口、缩口等工序弯曲也可以划为成形的一种。冲模除按加工方式划分外，还可按加工工序的组合程度划分单二序模、复合模、级进模以及多工位机床用的传递模。此外，还有一些划分方法，如经济模，自动模，汽车制造业的大、中、小冲模等，不一一列举。1.6 冲 裁

17、冲裁是利用模具使板科产生分离的冲压工序，包括落料与冲孔。它可以制成零件，也可为弯曲、拉延、成形等工序准备毛坯。从板科上冲下所需形状的零件(或毛坯)叫落科。在工件上冲出所需形状的孔(冲去的为废料)叫冲孔。如图I一1的垫圈，即由落科与冲孔两道工序完成。通过生产实践，我们对冲裁工序及其模具结构有了一定的了解，但感性认识上升到理性认识，才能真正了解冲裁过程的本质，更好地制定工艺和设计模具。下面就冲裁变形过程、冲裁件质量、冲裁模刀口尺寸设计及冲裁模结构设计等问题进行分析讨论。第二章 模具设计2.1 目的及意义:本设计是冷冲压工艺及模具设计，结合一个比较简单的冲压零件，综合运用所学课程的理论知识，独立设计

18、出一套冷冲模具，能使学生得到模具设计的初步训练。通过本次设计，进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力。通过模具结构设计，学生在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写技术文件和查阅文献方面受到一次综合训练，增强学生的实际工作能力。积极认真地完成这次实践和锻炼，必将为今后的实际工作打下良好基础。达到所学知识与岗位工作要求相一致。2.2 冲压模具设计任务书设计题目：垫片零件的冲裁模具设计冲压零件图： 冲压件技术要求：1.材料：Q2352.板料厚度t：为3mm3.生产批量：大批量4.未注公差：按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差5.该零件6处尖角需加未注倒角R0.5设

19、计内容： 1.绘制冲压模具总装图1张2.绘制非标准模具零件图3-5张（凸模、凹模、固定板、卸料板）3.编写设计计算说明书1份2.3 零件的工艺分析2.3.1 结构与尺寸垫片零件如上图所示，生产批量大批量，材料为Q235，材料厚度3mm。零件图补标公差后垫片零件图由零件图可知，垫片零件的结构简单，形状对称，零件上凹槽的深度和宽度、孔间距以及孔边距都符合冲压件的工艺要求。 该冲件尺寸精度等级仅为IT14级，用一般冲裁模就能达到，不需要采用精冲或整修等特殊冲裁方式。零件上除50±0.15外，其余尺寸没有标注公差。根据冷冲压模具设计查表1-13冲裁件孔中心距公差，50±0.15符合

20、表中的要求。零件上其它尺寸没有标注公差，按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。综上分析，该零件处尖角需加未注倒角R0.5，其余冲裁工艺性较好，适合冲裁。2.3.2 冲裁件材料分析普通碳素结构钢普板是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以”Q“，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是M Pa，例如Q235表示屈服应力为235MPa的碳素结构钢。

21、2.4 工艺方案确定通过以上对该零件的结构、形状及精度的分析，并结合零件的生产批量，该零件采用单工序落料模就可以完成冲压加工。该零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14级。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一次冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注生成批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销定位，弹性卸料装置，自然落料方式的单工序落料模。第三章 冲压模具总体结构设计零件厚度为3mm、精度要求不高，考虑操作方便，该模具总体结构确定如下：3.1 模具类型在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛

22、用于冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。模具种类很多，根据加工对象和加工工艺可分为：加工金属的模具。包括冲压模 ( 如

23、冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等)、锻模(如模锻模、镦锻模等)以及挤压模和压铸模等。加工非金属和粉末冶金的模具。包括塑料模(如注射模、压塑模和挤塑模等) 、橡胶模和粉末冶金模等。根据结构特点，模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般为单件，小批生产。冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。根据该零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。3.2 操作与定位方式采

24、用导料销今次那个调料边定位，挡料销定步距。零件中批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。3.3 卸料与出件方式采用弹性卸料和漏料出件。3.4 模架类型及精度因为零件左右对称，为方便送料，采用II级模架精度。第四章 冲压模具工艺与设计计算4.1 排样设计与计算4.1.1 排样的概念在冲压产生中，冲压大工件一般采用单个的块料作为毛坯；冲压较小的工件时，为了便于操作和提高生产率，通常采用板料裁成的条料作为毛坯。冲裁件在条料

25、上的布置方法叫排样。排样是否合理直接影响到材料的经济利用。利用率用式表示；式中材料利用率； A0工件的实际面积； A一所用材料面积，包括工件面积和废料面积。 由上式可见，若减少废料面积，就可以提高材料的利用率。而废料又包括：结构废料（难改变）和工艺废料（搭边和余料，可以减少）。在冲压零件的成本中，材料费用一般占60以上。因此设法减少废料，提高材料利用率具有十分重要的经济意义。 4.1.2 排样方法：排样方法可以分为三类：1有废料排样。是指沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边的排样。这种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。2少废料排样。是指工件部分外形冲裁，只

26、有局部有搭边的排样。3无废料排样。是指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无措边的排样。条料与直线或曲线的切断而得到工件。 少、无废料排样的缺点是工件质量较差，模具寿命不高。但这两类排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。注意：排样时，除丁考虑材料利用率外，还要考虑模具结构是否复杂、生产率的高低和操作是否安全和方便等因素。4.1.3 搭 边排样时工件之间及工件与条料侧边之间的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差、保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度便于送料，搭达还可以保护模具刀口，延长其使用寿命。搭边要合理确定：搭边值过大，材料利用率低。措边值过小、在

27、冲裁时会被拉断使工件产生大的毛刺，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，降低模具寿命。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。4.1.4 排样设计该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理。为保证冲裁件的质量,模具寿命和操作方便,采用有搭边、单排排样。排样图根据零件形状及板料厚度，工件按矩形件变长查冷冲压模具设计表1-21，取搭边值a1=2.5mm,冲裁件与条料侧边之间的搭边值a=3.0mm。计算条料的步距： A=134+2.5=36.5mm计算条料宽度： 因为经查冷冲压模具设

28、计表附录18，所以：mm 一个进距内的材料利用率： 其中一个进距内的冲压数目n=1冲压件面积：第五章 计算冲压力与压力中心，初选压力机5.1 冲裁工艺力冲裁工艺力包括分离材料所需的冲裁力以及卸料力、推件力和顶件力。冲裁后冲下的工件(或废料)由于弹性恢复而扩张、会梗塞在凹模洞口内。同样、废料或工件上冲出的孔会因弹性收缩而箍紧在凸模上。冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。计算冲压工艺力的目的是什么呢？就是为合理选择压力机的吨位。（当然选择压力机不仅要考虑吨位，还有工作台，压机结构闭合高度等） 选择压力机时，压力机的公你压力(N)必须大干或等于冲裁时

29、的总压力。5.1.1 冲裁力的计算冲裁力是指在冲裁时材料对模具的最大抵抗力。生产中常用平刀口模具冲裁，其冲裁力可按下式计算；K-安全系数，一般取皮13。它考虑到模具刃口磨损变钝、凸模与凹模间隙不均匀、材料性能柯厚度偏差波动等因素。冲裁高强度材料或厚料和大尺寸工件时，需要的冲裁力较大。如果冲裁超过车间现有压力机的吨位，就必须设法降低冲裁力。1加热冲裁材料在加热状态下剪切强度大大下降，因而可以降低冲裁力。但材料加热后会产生氧化皮，还会产生变形，故此法只适用于厚板或工件表面质量及精度要求不高的工件。2阶梯布置凸模冲裁 在多凸模的冲裁中，将凸模做成不同南度，呈阶梯布布置，可使各个凸模冲裁力的最大值木同

30、时出现。从而降低了总的冲裁力。凸模间的高度差按材料厚度确定：t3mm， ht， t3mm h0.5t。采用阶梯布置凸模时应尽可能对称布置同时应把小凸模做得短一些，大凸模做得长一些，这样可以避免小凸模由于材料流动的侧压力而产生倾斜或折断的现象。3斜刀口模具冲裁平刀口冲裁时，整个刃口平面向对接触板料，而斜刀口模具冲裁时，由于刃口是倾斜的，冲裁时刀口不是同时切入，而是逐步冲切材料，这样相当干减小了冲切断面职。因而笺降低。5.1.2 其他冲裁工艺力的计算影响这些力的因素很多，主要是材料的力学性能和厚度、模具间隙、工件形状和尺寸及润滑条件等。而这些因素的影响规律也很复杂、要精确地从数量上反映这些力的大小

31、是很困难的。所以一般用下列经验公式：=KF 总的冲压工艺力根据实际模具结构具体分析。5.2 冲压力的计算冲裁力：根据零件图可算得一个零件周边长度：L=1162×14+82+17×6+17+14=370（mm）材料厚度 t=3mm材料Q235，查冷冲压模具设计查表1-3可知：=450MPa则： F=370×3×450=500（KN）根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，F总 = F+ FT查冷冲压模具设计式（1-25）可知：卸料力： = F ，=0.03，则：Fx=0.03×500=15KN 推件力：Ft=nK t F 取凹模刃壁垂直部分

32、高度h=8.4mm，t=3mm，n=8.4/t=8.4/3=2.8；取KT =0.004 ，则：FT =2.8×0.04×500=56KN总冲压力：F总 = F+ + FT则F总 =500+15+56=571KN选用的压力机公称压力：取系数为1.1 ，则 P1.1 F总=571×1.1=628.1应选压力机吨位为630 KN，初选压力机型号为J23-63。当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。查冷冲压模具设计从表1-6得到，压力机的主要工艺参数如下：公称压力：630 KN滑块行程：120mm行程次数：70次

33、/分最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：90 mm （最小闭合高度：270 mm）工作台尺寸：前后480 mm,左右710 mm模柄孔尺寸：直径50 mm，深度70 mm工作垫板：厚度90 mm，直径230 mm5.3 压力中心的计算确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系XY：压力中心计算查冷冲压模具设计由式（1-33）和式（1-34）；由于零件左右对称，所以压力中心一定在Y轴上，即X0=0L1=116-2×14=88 Y1=0L2=17×2=34 Y2=8.5L3=17×4=68 Y3=8.5L4=14=44 L5=17=54 L6=82 Y6=

34、34列出电子表：标记LiyiLi yiy0188002348.52893688.557844421.594755427.81501682342788370610316.5计算得到y=16.5压力中心位置第六章 凸凹模刃口尺寸及公差的计算6.1 冲裁模刃口尺寸的计算 模具的刃口尺寸和公差，直接影响到冲裁件的尺寸精度，合理间隙也要靠它来保证。因此，正确地计算模具的刃口尺寸和公差是模具设计小的项十分重要的工作。 在计算刃口尺寸和公差时应遵循以下原则： 1考虑到落料件的尺寸取决于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故设计落料模时，应以凹模为基难，间隙留在凸模上；设计冲孔模时，应以凸模为基准，间隙留

35、在凹橙上。（断面是有锥度的，落料件大端尺寸=凹模尺寸，冲空件小端尺寸=凸模尺寸） 2考虑到磨损会使凹模尺个增大、凸模尺寸减小，为保证模具的寿命，落料凹模的基本尺寸应取靠近或等于工件的最小极限尺寸；冲孔凸模的基本尺寸应取靠近或等于工件的最大极限尺寸，并采用最小合理间隙值。 3选样刃口的制造公差时，应保证工件的精度和合型间隙的要求同时要便于模具制造公差过大，则冲出的件可能不合格，或个能保证合理间隙；过小则模具制造难并使模具成本增加。6.1.1 凸模与凹模分开加工 分开加工：是指凸模与凹模分别按各自的图纸单独加工，模具间隙靠加工出的尺寸保证。因此，要分别计算和标注出凸模、凹模的尺寸和公差。此法适用于

36、圆形或形状简单的工件。 (1)落料模 设落料件尺寸度d，根据上述原则，先确定凹模尺小再减小凸模尺寸以保证合理间隙。落料模的刃口尺寸计算公式如下：(2)冲孔模 设冲孔尺寸为d。(标公差)根据上述计算原则先确定凸模尺寸。再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。冲孔径的刃口尺寸计算公式如下：符号意义：X公差带偏移系数，目的是为避免多数冲裁件都偏向极限尺寸，其值与工件精度有关。公差带偏移系数x可查27，或按下列关系取 工件精度IT10以上:x=1 工件精度IT1113: x=1.75 工件精目IT14:x=0.5凸、凹模分开加工的优点是：凸、凹模具有互换性，便于模具成批加工。凸、凹模分开加工的缺点是：为了保

37、证合理间隙需要较高的模具制造公差等级，模具制造比较困难。6.1.2 凸模与凹模配合加工 对于形状复杂或薄材料工件为了便于模具制造，应采用配合加工。此方法是先加工基准件(落料时为凹模，冲孔时为凸模)，然后根据基淮件的实际尺寸，来配做另一件(落料时为凸模、冲孔时为凸模)，然后根据基淮件的实际尺寸，来配做另一件(落料时为凸模、冲孔时为凹模)，在另一件上修出最小合理间隙值。故采用配合加工时，只需在基准件上标注尺寸和公差，另一件只标注基本尺寸并注明“凸模尺小按凹模实际尺才配制，保证单面间隙”(落料时)；或“凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证单面间隙。”(冲孔时)。配合加工时，基准件的制造公差6f(或久)不

38、再受间隙值的限制，甚至可以适当放大制造公差，故模具比较容易制造。日前一般工厂都采用这种加上方法。基准件的制造公差一般可取A/4对于一些形状复杂的冲裁件出于各部分尺寸性质不同，其磨损规律也不同，故必须具体分析分别计算。6.2 刃口尺寸及其制造公差由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循以下原则：（I）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺

39、寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；（II）冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；（III）凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。6.3 凸凹模间隙的确定凸、凹模间隙对冲裁件质晨、冲裁力、模具寿命都有很大的影响，因此设计模具时定选择个合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量好、所

40、需冲裁小、模具寿命高。但是分别从质量、精度、冲裁力多方面的要求分别确定的合限间隙并不是同个数值，而是彼此接近，同时考虑到模县制造中的偏差及使用中的磨损，故生产中常是选择一个适当的范围为合理间隙，只要间隙落在这个范围内就可以冲出良好制件，这个范围的最小值称最小合理间隙Z min小最大位称最大合理间隙Z max。在最小合理隙Z min时可以得到与板面垂直的断面，而不产生显著的毛刺。在最大间隙Z max”仍能得到满意断面质量：只是个与板面不垂直。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模时要采用最小合理间隙Z min。6.4 公差的计算最大合理间隙，最小合理间隙经查冷冲压模具设计表1-

41、18，查得冲裁模刃口双间隙mm， mm。对工件未注公差可按IT14计算，也可由书附录18查得各尺寸的未注公差。因为零件外形为异行，为便、凹模加工，保证凸、凹模之间的合理间隙，故采用凸、凹模配合加工零件为落料件，落料凹模为基准件，只计算凹模刃口尺寸和公差，凸模刃口尺寸，按凹模的实际尺寸配作。保证凸、凹模之间的间隙在0.4600.640之间。A类尺寸为磨损后变大的尺寸，这类尺寸应按落料凹模尺寸公式(2·2)计算,B类尺寸是磨损后受小的尺人这类尺寸应按冲孔凸模尺寸公式(24)计算；C类尺寸为磨损后不变的尺寸，对这类尺寸，把工件的中间尺寸作为模具的基本尺寸，然后标对称偏差即可凹模磨损后尺寸变

42、大的一类尺寸：凹模磨损后尺寸变小的一类尺寸： ，凹模磨损后尺寸不变的一类尺寸：，注： A1，A2，A3，B1，C1凹模刃口尺寸，mm； A，B，C工件公称尺寸，mm；工件公差，mm； x为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近公差带的中间尺寸而给定的系数，与工件制造精度有关。凹模磨损后尺寸零件尺寸及公差刃口尺寸计算公式磨损系数值x刃口尺寸及公差增大116=(Amax)工作精度IT14取x=0.534R17减小14=(B max+)不变82j=(Cmax+0.5)82±0.025落料凹模刃口尺寸6.5 弹性元件计算 选用聚氨酯橡胶作为弹性原件，已知Fx = 15KN，根据模具安装空间，取圆筒形聚

43、氨酯橡胶6个，每个橡胶承受的预压力为： Fy=Fx/n=15000/6=2500 N取hy=10%h，p=1.1MPa，则橡胶的横截面积为： A=Fy/p=2500/1.1=2272 mm²设卸料螺钉直径为 8 mm，橡胶上螺钉孔直径 d = 10 mm，则有： A = （D² - d²）/4求得橡胶外径： D =为了保证足够的卸料力，取 D=60 mm橡胶的自由高度： =（hx+hm）/0.25 =（4+8）÷0.25=48 mm因为 ，所选橡胶符合要求 。橡胶的安装高度 ：ha = h0hy =48 - 0.1×48=43.2mm第七章 冲

44、模总装图和主要零件的设计7.1 冲模总装图根据以上初定模具总体结构，导料销进行条料边定位，挡料销定步距；采用弹性卸料和漏料出件；采用级精度滑动式后侧导柱模架。 模具工作原理： 材料从右向左横向送入，由导料销18对条料边定位，挡料销19对条料定步距，上模随滑块下行，首先卸料板15压住材料，上模继续下行，聚氨酯橡胶14压缩，凸模8进入凹模16进行冲裁；上模回程，聚氨酯橡胶14回复，将箍在凸模8上的条料卸下，卡在凹模16中的零件下次冲裁时由凸模推下，从下模座通过压机台孔漏出。主视图俯视图明细表总装图7.2 凹模 凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从

45、凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模，由于压力中心即对称中心，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定，所以:根据零件的形状，凹模外形采用矩形。凹模厚度 ： =Kb，且取 15mm，查表K=0.24， =0.24×116=27.84 , 取为30mm凹模壁厚C： C= （1.52） = （1.52）×30=4560，取C为50 mm凹模长 L： L=b+2c=116+2×50=216mm凹模宽 B： B=34+2×50=134 mm所以凹模的外形尺寸为 216×134 ， 凹模零件图如下图所示：凹模凹

46、模7.3 凸模 因为零件为异性，采用线切割加工最为方便，所以采用整体直通式凸模。凸模长度计算：取凸模固定板的厚度 h 为20 mm卸料板厚度 h 为15 mm附加长度 h = hm+1+（43.2-1-1）=4+1+= 46.2 mm（橡胶安装高度43.2 mm）材料厚度t=3 mm则： L= h+ h+t+h=20+15+3+46.2=82.2 mm凸模零件图见下图所示：凸模7.4 模架根据凹模外形尺寸216×134，选取凹模周界为250×160的后侧导柱模架：250×160×200245模具闭合高度与压力机的装模高度关系： Hmax - H-5 H

47、模 Hmin - H + 10已知 ： Hmax = 360 mm ， Hmin = 270 mm ， H = 90 mm模具闭合高度应为： 265 H 模 190模架实际闭合高度为：1 = 50+60+10+82.2+301 = 231.2 mm因为 265 H模 = 231.2 190 ， 满足装模高度要求。 已知工作台尺寸为，初选模架为250×160不能满足模具安装要求。重选模架为250×250，则=45 =55调整模架后的实际模具闭合高度为：1 = 45+55+10+82.2+301 = 221.2 mm265 H模 = 221.2 190，满足装模高度要求。7.5

48、 模柄根据压机模柄孔直径 50 ， 则上模座厚度 45 mm ，选用 模柄 A50×105 。7.6 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm。第八章 选择坚固件及定位零件螺钉规格的选用:由凹模板的厚度可选用M10,在根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M10×55，这里要6个，卸料板的螺钉选用GB 2867-81 M5X100，这里要4个。选取材料为45钢。销钉规格的选用: 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119

49、-8610×60,选取材料为45钢.根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件。挡料销: 固定挡料销 挡料销高度h=5选取材料为45钢,数量为1,查标准GB7649-94。凸模固定板: 凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,厚度为凹模的0.60.8h,h为凹模的厚度。第九章 压力机的校核(1)公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为JD21-63,它的压力为630>628,所以压力得以校核。(2)滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=3,导料板的厚度H=15及凸模冲入凹模的最大深度20,即S1=3+15+2

50、0=38<S=120,所以得以校核。(3)行程次数 行程次数为45/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核。(4)工作台面的尺寸 根据下模座LXB=216×134,且每边留出60100,即L1XB1=316×234,而压力机的工作台面L2XB2=710×480,冲压件和废料从下模漏出,故符合要求,得以校核。(5) 滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为50,模柄孔深度为70,而所选的模柄夹持部分直径为50,长度为105故符合要求,得以校核。(6)闭合高度 由压力机型号知H max=360 M=90 H1=90H min=H maxM=360-90=270(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由式(1-24):( H maxH1)-5 H ( H minH1)+10,得(360100)-5 221.2 (270100) +10即 265221.2190 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核。第十章 模具主要零件加工工艺规程的编制10.1 冲压模具制造技术