汽缸垫汽圈冲压设计

1、汽缸垫汽圈冲压设计第一章 绪 论模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的重要；模具是实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件，压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件和陶瓷件等生产的重要工艺设备。采用模具生产毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。产品的更新换代，技术的日新月异，对模具要求越来越高，模具的使用范围日益广泛。许多工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具的发展水平。因此，模具对国民经济和社会发展将越来越大的作用

2、。模具的类型较多，其中应用最为广泛的是冲压模具，本设计就是一个成形金属板料的冲压模具。通过分析工件的尺寸、形状、材料、用途，进行多种方案的比较，确定一种较为理想、较为合理的设计方案，进行模具的设计。模具设计主要部分是塑性成形。塑性成形技术具有高产、优质、低耗等显著特点，已成为当今先进制造技术的重要发展方向。据国际生产技术协会预测，21世纪，机械制造工业零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式实现。工业部门的广泛需求为塑性成形新工艺、新设备的发展提供了强大的原动力和空前的机遇，金属及非金属材料的塑性成形过程都是在模具型腔中来完成的。因此，模具工业已成为国民经济的重要基础工业。新世纪

3、，科学技术面临着巨大的变革。通过与计算机的紧密结合，数控加工、激光成型、人工智能、材料科学的集成制造等一系列与塑性成形相关联的技术发展速度之快，学科领域交叉之广泛是过去任何时代无法比拟的，塑性成形新工艺和新设备不断地涌现，掌握塑性成形技术的现状和发展趋势，有助于及时研究、推广和应用高新技术，推动塑性成形技术的持续发展。实施塑性成形技术的最终形式就是模具产品，而模具工业发展的关键是模具技术进步，模具技术又涉及多学科的交叉，模具作为一种高附加值和技术密集产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。第二章 冲 压 工 艺第一节 冲压件的工艺分析冲压是通过模具对板材施加压力或拉力

4、，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原料一般为板材或带材，故也称板材冲压。冲压件的工艺性指冲压对冲压工艺的适用性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及质量稳定等要求。一、冲压件的结构工艺性1冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。2冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。如果冲压件有尖角，不仅给冲裁模的制造带来困难，而且模具也容易损坏。3冲裁件凸出或凹入部分

5、宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与狭槽。冲裁件料为高碳钢时，最小宽度b2t；冲裁件材料为黄铜、纯铜、铝、软钢时，b1.5t。对于材料厚度t<1mm时,按t=1mm计算。4冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。5冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a，受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，宜取a2t，并不得小于34mm，必要时可取a=(11.5)t，（t<1mm时按t=1mm计算），但模具寿命因此降低或结构复杂程度增加。6在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的距离不能过小。二、产品样图首先应充分了解产品

6、的使用场合和使用要求。本次模具设计中的冲压件为护圈，用于汽缸垫上，工作环境恶劣，因此，必须具有耐高压、高温、密封等性能。本零件采用0.22mm的黄铜板冲压而成，黄铜板所选的材料是H62，半硬的。其尺寸如图2-1所示：图2-1 零件尺寸冲裁件的精度和毛刺：1精度：冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。精密级是冲压工艺技术所允许的精度，而经济级是可以用较经济的手段达到的精度。本零件结合精密与经济两方面：按IT10级精度来处理工件尺寸公差，应按“入体原则”标注，为单项公差。2毛刺：根据制件的技术要求，应保证毛刺控制在一定的范围内。3精度要求：零件的几何形状与尺寸受到模具结构与强度方面的限制。4钣

7、金件原料的设计：最好能使直边在原料上仍保持为直边，以便用裁剪方法代替昂贵的冲裁模。三、冲压件材料的选择1所用材料：黄铜（H62,半硬的）黄铜的机械性能和耐蚀性能良好，导电、导热性能较高。与紫铜相比，价格低，比重小，色泽好；易于熔铸和加工。黄铜的耐蚀性是它重要使用性能之一。含锌低于15的黄铜，在多种腐蚀介质中有与紫铜完全相似的耐蚀性，但含锌大于15的黄铜特别是（+）黄铜的脱锌腐蚀和内应力腐蚀要较为突出。黄锌的腐蚀目前较为普遍地认为是铜的二次沉淀所致。黄铜在氯、水蒸气、氧等介质和拉应力的共同作用下,导致材料破裂的现象叫应力腐蚀或腐蚀破裂。黄铜的腐蚀破裂既可能是晶间的，也可能是穿晶的，或二者兼有。随

8、着拉应力的增大穿晶腐蚀程度随之增加。应力是腐蚀破裂的必备因素。应力可以是外加负荷，也可以是本身的残余应力。只有拉应力才引起黄铜的腐蚀破裂。防止腐蚀破裂的措施可从消除内应力和减小腐蚀两方面着手。消除内应力最为有效的措施是低温退火（25/1小时）。在-黄铜中加入少量Si（0.5%）可显著降低黄铜的腐蚀破裂倾向。此外，在黄铜中加Ni、Sn和P也有良好的作用。作为护圈应用于汽缸垫上，所承受的应力冲击较大，且工作环境恶劣，需要有较强的抗腐蚀能力。2黄铜的加工性能：-黄铜的塑性好，能较顺利地进行各种冷热加工。黄铜的含锌量不同，脆性温度范围有改变，一般位于200700之间,经中间退火的-黄铜加工率可达70%

9、（板材）。在-黄铜内随着锌含量的增加，b和均有提高，在含3032%Zn时（即出现前）为最大值。随着的增加，塑性急剧下降，所以取3032%Zn为最好。第二节 工艺方案的确定根据图1-1所示的产品样图，冲压件的形状较规则，尺寸较小，圆外形精度要求较高。根据冲压件的生产批量，决定模具的结构形式，选用模具材料。本冲压件要求生产批量较大，所以，应尽可能选择生产率较高的复合模或级进模。通过分析制件的工艺性，确定出四道工序的选择和组合：冲孔、落料、拉深、翻边。方案一：冲孔、翻边、落料.方案二：落料、拉深、冲孔.根据吉田清太6对冲压成形区域的划分和成形区域划分图（图2-2），可以看出，当拉深系数d/D从0增加

10、到1时，胀形、翻边和扩孔工艺转变为拉深。而当翻边系数从0增加到1时，成形工艺有胀形转变为扩孔，而又变为翻边。当冲压件旋转角从360逐渐减到0时，则胀形、拉深工艺或胀形、扩孔和翻边工艺，从封闭成形转变为不封闭成形，最后均转变为弯曲工艺。图2-2 成形区域划分图(吉田清太)拉深系数：m=d/D=14.64/26=0.56根据计算出的拉深系数，参照吉田清太成形区域划分图：确定采用方案二：落料、拉深、冲孔。为确定模具的类型，先分析单工序模、复合模和连续模的特点，如表1所示：表1单工序模、复合模和连续模的特点项目单工序模级进模复合模无导向有导向冲压精度低较低较高，相当于IT10-IT13高，相当于IT8

11、-IT11制件平整度不平整一般不平整，有时要校平因压料较好，制件平整使用高速冲床的可能性只能冲，但不能连冲/适用于高速冲床，速度高达400次/min以上由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲结合方案二，采用落料、拉深、冲孔复合模。落料、拉深、冲孔在一个工位中完成，能够很好地保证冲压件的冲压精度，提高了制件的平整程度，组合了三道工序，并采用一出三的设计结构。这样提高了生产率，使产品的排样能够尽可能大的利用材料。第三节 毛坯尺寸的计算一、毛坯尺寸的确定根据冲压件尺寸和所确定的工艺方案，可知冲压件主要的尺寸确定在拉深的部位。在不变薄的拉深中，材料厚度虽然有变化，但其平均值与毛坯原始厚度十分接近。因此

12、，毛坯展开尺寸可根据毛坯面积等于拉深件面积的原则来确定。由于材料的各向异性以及拉深时金属流动条件的差异，为了保证零件的尺寸，必须留出修边余量，在计算毛坯尺寸时，必须计入修边余量，修边余量的数值可查表4-4。查得：修边余量：=1.8mm故，实体外径为：dt=（18.1+1.8×2）=21.7mm毛坯直径按下式确定：D=（dt24dh3.44dr）1/2 = (21.72+4×14.86×4.3-3.44×14.86×1)1/2=25.988=26mm二、确定拉深次数按h/d=4.3/14.86=0.29；dt/d=21.7/14.86=1.46；

13、t/d=0.22/26=0.85%，根据参考文献1表4-9：第一次拉深的系数H/D=0.450.53大于h/d=0.29，故零件可一次拉深出来。拉深高度：4.3mm。第四节 排 样 图一、排样冲裁件在板料上的布置叫排样，合理的排样充分利用了材料，具有重大意义。排样的经济程度用材料的利用率K来表示：K=(na/Ao)×100%式中：K材料利用率（%）； n条料上生产的冲件数；a每一冲件面积（mm2）； Ao条料面积（mm2）。图2-3 排样图由于冶金工厂供应的板料或卷料，其长度和宽度都有一定标准，因此，排料时还要考虑整块板料的合理利用。排样如图2-3所示。计算得排样的材料利用率：=(n

14、A/Bh)×100%=(9×3.14×132/78.4×3×27.8)×100% =73%二、搭边排样中相邻冲裁件件的余料，或冲裁件与条料间的余料称搭边。搭边用以防止送料发生偏差时，冲出残缺的废品。搭边不能太小，过小的搭边刚性不足，有随凸模进入凹模的趋势，容易使刃口受伤。对于铜，搭边可按参考文献1表2-13查得：工件与工件之间为1.8mm；工件与条料边缘之间为2mm。 第五节 冲裁及间隙的确定一、冲裁 冲裁由凸模和凹模完成，凸模和凹模组成一组刀口，把材料压在中间，凸模逐步靠近凹模，使材料分离。冲裁包括：落料、冲孔、切口、切边、冲缺、剖

15、切、整修等。其中又以冲孔、落料应用最为广泛。整个过程可以分成三个阶段(图2-4所示)。图2-4 冲裁过程1弹性变形阶段(图)：凸模所施加的压力，使材料产生弹性弯曲并略微挤入凹模调口。2塑性变形阶段：材料受力已超过弹性限度（图）。这时凸模挤入材料宽度为b的一圈，同时材料也挤入凹模，由于材料反抗凸模及凹模的挤入，产生弯矩M，在弯矩M作用下材料弯曲，材料各部分的应力状态。3剪切阶段（图）：在图a中，靠近凹模刃边的材料所受应力首先达到最大值(相当于材料抗剪强度)，使凹模刃边材料发生裂缝。但这时凸模刃边的材料还处于塑性状态，因此凸模继续挤入材料。在图b中，这时凸模刃边的材料所受应力也达到了材料抗剪强度，

16、凸模刃边材料也产生剪裂缝，当凸模和凹模单面间隙z/2适当时，从凸模和凹模分别出现的剪裂缝扩展重合而使冲裁件与材料分离。在图c中，凸模继续移动将冲裁件推入凹模。冲裁所得的表面，在冲出孔的上部，有些微圆角（塌角），接着是光亮的切割部分（光面），最后是断裂的毛刺部分（毛面）。在冲裁件或废料上，也有类似的三部分，但其分布位置的上下次序却相反。在冲裁过程中，冲裁力的大小在不断变法。二、间隙1间隙的含义冲裁模的凸模断面，一般都小于凹模孔，凸模和凹模间有适当空隙，称为间隙。双面间隙用“Z”表示，单面间隙用“z/2”表示2。2间隙对冲裁表面质量的影响如图2-4所示，不同间隙下冲裁断面的变化。间隙从型断面至型断

17、面逐步减小。型断面的间隙适中。这种断面分光面和毛面两部分，并带有塌角R及毛刺。毛刺有拉伸应力产生，称为拉毛。毛面部分有斜度。型断面的塌角R较型的有所增加，斜度基本不变，拉毛仍正常。间隙如再扩大(型断面)，则塌角R及斜度显著增加，拉毛也加大，伴随工件变形。型断面的塌角R较型减少，但斜度与型相差无几。由于间隙的缩小，在毛面中间出现光点，毛刺中等，除拉毛外，并有压缩应力产生的挤毛。型断面塌角R极小，几乎没有斜度，有两层相互间隔的光面和毛面，毛刺(拉毛和挤毛)有所增加。3间隙值的选择在图2-5中将冲裁断面分成五种类型。对于各种材料，这五类断面的单面间隙值各有不同。图2-5冲裁间隙间隙的数值，一方面和材

18、料的厚度及性能有密切关系，另一方面也取决于生产条件(工件要求、批量、防止废料随凸模回升等等)，目前还没有准确的理论计算公式。对于间隙的取得可通过查表获得。4选择间隙方向的基本原则(1) 落料时凹模尺寸做成工件要求尺寸，凸模为凹模尺寸减去间隙值。(2) 冲孔时凸模做成工件孔要求尺寸，凹模为凸模尺寸增加间隙值。第三章 冲压力、压力中心计算和冲压设备选择第一节 压力、压力中心的计算一、压力的计算1落料力计算：F1=1.3Lt式中 F1落料力； L工件外轮廓周长；t材料厚度；t=3mm 材料的抗剪强度；=300MPa1L=×d=3.14×26=81.64mmF1=1.3×

19、81.64×0.22×300=7004.7N2 拉深力的计算对于圆筒形件,拉深力可按下式计算:F2=K2dtb式中K2修正系数 查得7：b=380 MPam=0.56 查得1：K2=0.96F2=0.96×3.14×14.64×0.22×380=3689.3N3冲孔力的计算：F3=K3LtF3=1.3××14.64×0.22×300=3944.2N4压边力的计算:拉深压边(压边)压边力为压边面积乘单位压边力。即：F4=AP式中：F4压边力；A压边圈下毛坯的投影面积；P单位压边力(mPa)查得3:

20、单位压边力 P=1.52.0 mPa 取P=1.8 mPa A=(26/3)2-(15/2)2=354.04F4=1.8×354.04=637.27N5卸料力：F5=K5F K5卸料力因数；K5=0.04F51=K5×F1=0.04×7004.7=280.2NF52=K5×F3=0.04×3944.2=157.8N6顶件力：F61=nK6F1=1×0.06×7004.7=420.3N F62=nK6F3=1×0.06×3944.2=236.7N7导料孔：F7=1.3××3×0

21、.22×300=808.2N总压力:：F=(F1+F2+F3+F4+F51+F52+F61+F62)×3+F7×2 =(7004.7+3689.3+3944.2+637.27+280.2+157.8+420.3+236.7)×3+808.2×2 =50727.9N=50.7KN二、压力中心的计算 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。通常利用求平行力系合力作用点的方法确定模具的压力中心。（如图

22、3-1）图3-1求压力中心 根据图3-1可知，取如图所示的坐标系。该冲裁部分在Y轴方向对称，即压力中心在X轴上。只要计算在X轴方向的坐标位置。 冲裁制件的力：16370.5N 冲导正孔的力：808.2N得出在X方向的位置：x=16370.5×(-27.8)+16370.5×41.7+2×808.2×41.7+16370.5×016370.5×3+808.2 ×2x=5.81mm可知压力中心的坐标为(5.81,0)计算机压力中心C语言编程main()float Fa,Fb,X1,X2,X3,Y1,Y2,Y3,Y4,x,y;sc

23、anf("%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f",&Fa,&Fb,&X1,&X2,&X3,&Y1,&Y2,&Y3,&Y4); x=(Fa*X1+Fa*X2+2*Fb*X2+Fa*X3)/(Fa*3+Fb*2); y=(Fa*(Y1-Y2)+Fb*(Y3-Y4)/(Fa*3+Fb*2); printf("x=%f,y=%fn",x,y); 输入：Fa=16370.5，Fb=808.2，X1= -27.8，X2=41.7，X3=0， Y1=24.075，Y2=24.075

24、，Y3=35，Y4=35得出结果x=5.81，y=0编程环境界面如图3-2所示：图3-2编程环境 在实际生产中，可能出现冲模压力中心在加工过程中发生变化的情况，或者由于零件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与压力机滑块中心一致的情况，这时应注意使压力机中心的偏差不致超出所选用的压力机允许的范围。第二节 冲压设备的选择一、冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命和冲件的质量。但是它成本低，具有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件，弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度

25、好、精度高，只能两个方向操作，适于大中型冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠应调，适用于较复杂的大中型冲压件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适于批量生产。液压机没有固定的行程，不会因板材厚度超差而过载，全行程中压力恒定，但压力机的速度低，生产效力低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成形等冲压工作。通过分析，选择开式压力机。二、开式压力机的型号行程大小：应该保证成形零件的取出与毛坯的放进。压力机工作台面的尺寸：应大于冲模的平面尺寸，且还需留有安装固定的余地。闭合高度：所选的压力机的封闭高度应与冲

26、模的封闭高度相适用。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin。设计模具时，模具闭合高度H的数值应满足下式 H5mmHH10mm无特殊情况H应取上限值，最好取在：HH+1/3L。三、冲压力和压力机能的配合关系当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板材的厚度，就冲压件护圈零件而言，施力行程仅4.3mm与整个行程70mm相比显得很小，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和F选取压力机。通常取压力机的名义吨位比F大10%20%。冲压设备的选择时

27、可根据总压力的大小来确定:F压(1.61.8)F总=50.7×1.8=91.3KN所以可以选压力机的公称压力:160KN 2 名 称量 值公 称 压 力 (10KN)16发生公称压力时滑块离下极点距离/mm5滑块行程固定行程/mm70调节行程/mm708标准行程次数(不小于)/(次/min)115最大闭合高度/固定台和可倾/mm220活动台位置最 低/mm300最 高/mm160闭合高度调节量/mm60滑块中心到机身距离/mm160工作台尺寸/mm左 右450前 后300工作台孔尺寸/mm左 右220前 后110直 径160活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离/mm150模

28、柄孔尺寸(直径×深度)/mm30×50工作台板厚度/mm60倾斜角(不小于)/( °)30第四章 模具结构和零部件设计第一节 冲模中各零件的设计分析一套模具根据其复杂程度不同，一般都由数个，数十个甚至更多的零件组成。但无论其复杂程度如何，或是哪一种结构形式，根据模具零件的作用又可以分成五个类型的零件1。1工作零件 是完成冲压工作的零件。如凸模、凹模、凸凹模等。2定位零件 这些零件的作用是保证送料时有良好的导向和控制送料的进距如当料销、定距侧刀、导正销、定位板、导料板、侧压板等。3卸料、推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序完毕后将制件和废料排除，以保证下一次冲压

29、工序顺利进行。如推件器、卸料板、废料切口等。4导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙，提高冲压件的质量。如导柱、导套、导板等。5安装、固定零件 这些零件的作用是使上述四部分零件联结成“整体”，保证各零件间的相对位置，并使模具能安装在压力机上。如上模板、下模板、模柄、固定板、垫板、螺钉、圆柱销等。由此可见，模具设计中，特别是复杂模具，应从这五个方面去识别模具上的各个零件。当然并不是所有模具都必须具备上述五个部分零件。对于试件或小批量生产的情况，为了缩短生产周期、节约成本，可把模具简化成只有工作部分零件；而对于大批量生产，为了提高生产率，除做成包

30、括上述零件的冲模外，甚至还附加自动送，退料装置等。第二节 本模具的结构设计根据制件的工艺性和各方面的要求确定模具的主要部分的结构和尺寸，护圈的生产性质属于大批量生产,采用黄铜。复合模正装和倒装比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求对于薄冲件不能达到平整要求2操作不方便，不安全，孔的废料由打料杆打出操作方便，能装自动拨料装置，孔的废料通过凹模的孔往下漏掉。3废料不会在凸凹模孔内积聚，可减少孔内废料的涨力，有利于凸凹模减小最小壁厚。废料在凹模孔内积聚，凹模要求有较大的壁厚以增加强度。4装凹模的面积较大，有利于复杂冲件用拼块结构。如果凹模较大，可将凹模直接固定省去固定板。由于大批量生产，故可以考

31、虑级进模或复合模，通过对零件形状和工序要求的分析，对级进模来说不适合，因此，在这里采用复合模。复合模的结构形式可采用正装式，由于废料和冲出件都通过顶示器或打料杆推出。所以可以省去清除的工作，且可消除一些安全隐患。在冲裁过程中，板料被凸凹模和弹性顶示器压紧，故冲出的制件较平整，尺寸精度也高，适合于薄料冲裁。护圈通过顶件装置推出；卸料采用弹性卸料系统。由于根据排样图，采用一出三的冲裁方式；所以需要三套冲裁的凸、凹模。在这里除了落料凹模采用整套的形式，其余各冲裁的工作零件均分开做，因此，凸、凹模都没采用镶嵌的形式。第三节 本模具的零件设计一、落料凹模的设计1落料凹模刃口形式2在这里凹模刃口采用图4-

32、1(a)所示的形式(a)(b)图4-1刃口形式 图(a)该形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工作部尺寸不变，但洞口易积存废料或制件，推件力大且磨损大；刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高的制件，对向上出件或出料的且需要压边模具宜采用此刃口形式。图(b)的特点是不易积存废料或制件，对洞口磨损及压力很小，但刃边强度较差，且刃磨后尺寸稍有增大，不过由于它的磨损小，这种增大不会影响模具寿命。一般用于形状较复简单、冲裁件精度不高、制件或废料向下落的情况。本设计采用正装式复合模，制件通过顶件器向上出件，所以采用图（a）所示的刃口形式。2.落料凹模外形和外形的尺寸确定计算原则3：由于凸凹模之间

33、存在间隙，以冲所裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等与凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。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：a. 落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。b. 冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也

34、能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。3.选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度和模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高23级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件一般可按IT10级精度来处理，工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差。根据零件的要求：零件毛坯外圆尺寸为D=26-00.084mm。 根据以上原则，应先确定凹模尺寸，使凹模标称尺

35、寸接近或等于工件的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸保证最小合理间隙。凹模制造偏差取正偏差，凸模取负偏差。 该凹模为圆形凹模，圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，一般按经验方式概略地计算。落料件先确定凹模的尺寸：Dd=(D-X)+0dDp=(Dd-Zmin)-0p =(D-X-Zmin) -0p式中 Dd、DP分别为落料凹、凸模标称尺寸（mm）；D落料件标称尺寸工件制造公差,在此处按IT10级来处理, =0.084mmZmin凸、凹模最小合理间隙(双边)p、d凸、凹模的制造公差(mm),可查表12-10,或取p=/4,d=(1/

36、41/5)；X系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可查表12-11，或按下列关系取：工件精度IT10以上，X=1工件精度IT1113，X=0.75工件精度IT14，X=0.5Dd=(26-0.084X)+00.025(26-0.084) +00.025=25.92+00.025mmDp=( Dd-Zmin)-00.02=25.9-00.02mm 凹模高度：H=Kb(15mm) 凹模壁厚：C(1.52)H C(3040mm) 式中 b冲压件最大外形尺寸；K系数；b=26mm t=0.22mm 可查表2得：K=0.3H=0.3×26=7.8m

37、m又因 H15mm 故取15mm冲裁件形状简单时，壁厚系数取偏小值 C=1.6H=1.6×15=24mm 3040mm考虑到该模具为复合模，根据工厂生产实践总结的一些最小厚度的经验数据，只要刃口间的距离不小于所列的侧壁最小厚度，凹模就有相当的使用寿命。模具最小厚度的数值1.4mm凹模强度校核：按上述方法确定的凹模外形尺寸，可以保证有足够的强度和刚度。一般不再作凹模强度的校核。但是，冲裁模工作时凹模下面的模座或垫板上的孔口较凹模孔口大，使凹模工作时受弯曲。若凹模厚度不够便会产生弯曲变形，故需校核。校核公式为：H1.5F/6Wp(1-2d/3d0)1/2但根据现场经验和有关手册可知，只要

38、凹模板部分取得足够的厚度加上如图4-2的设计形式，强度校核可以省去。图4-2 凹模板二 、凸凹模的设计凸凹模的外圆尺寸（即落料凸模的尺寸）由落料凹模尺寸确定，内腔尺寸即拉深凹模尺寸由制件尺寸确定（因为要保证制件拉深外形）所以拉深凹模尺寸： Dd=(D- 0.75)+0d=(14.6-0.75×0.084)+00.025=14.54+00.025mmDp=(Dd-0.75-Z)-0p=（14.6-0.75×0.84-2×0.015）-00.02=14.5-00.02mm Z双边间隙:Z/2=(11.1)t(即:材料的两倍厚度)；其值为0.44mm凸凹模是用其外表面作

39、为落料凸模，用其内表面作为拉深凹模。因此要求该模内为空心结构，在长度和强度校核方面要根据实际要求来保证。图4-3凸凹模 1.凸凹模长度尺寸计算：凸模长度已有标准可查，一般不要求计算，但选非标准尺寸时，凸模长度应由模具结构尺寸确定。这里需要考虑：凸模固定板厚度h1，卸料板厚度h2，导板厚度h3，凸模进入凹模深度h4。L= h1+h2+h3+h4+h 查表3凸模进入凹模的深度h4的取值：h4=0.52mm2.凸凹模强度校核:凸模长度确定以后一般不需作强度核算，只有当凸模特别细长时，才进行凸模的抗弯能力和承压能力的校核。由于凸凹的结构可知，不需要进行强度校核，所以凸模的承压能力没问题三 、复合凸模、

40、冲孔凹模1.复合凸模：根据零件要求：零件的孔直径d=14.64+00.07 mm根据以上原则，应先确定凸模尺寸，使模具标称尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。模具偏差按“入体原则”标注，各部分配位置见图4-4所示。由于落料凸模除了落料的工作外，还充当拉深凹模，而拉深凹模也以拉深凸模为基准，而拉深凸模也就是冲孔凸模。即：冲孔凸模和拉深凸模复合；落料凸模和拉深凹模复合；落料凸模和冲孔凹模复合。图4-4复合凸模图4-5冲孔凹模 根据拉深凹模，确定拉深凸模尺寸：Dd=(D- 0.75)+0d=(14.6-0.75×0.084)+00.025=14.54+00

41、.025mmDp=(Dd-0.75Z)-0p=（14.60.75×0.842×0.22）-00.02=14.1-00.02mmZ双边间隙:Z/2=(11.1)t(即:材料的两倍厚度)；其值为0.44mm2.冲孔凹模：根据复合凸模尺寸，确定冲孔凹模尺寸(图4-5)：计算公式下：dp=Dp=14.1-00.02mmdd=(d+x+2Zmin)+0d=(14.1+2×0.015)+00.020=14.14+00.020mm四、卸料装置1.打料杆尺寸的确定打料杆打料部位直径尺寸的确定： 根据冲孔凹模尺寸：d=14.14 +00.02 且打料杆与凹模为间隙配合。取公差IT1

42、0级 即值：0.07mm；采用基孔制，取单边间隙：Zmin=0.4mm计算得： d打=14.14-0.4×2=13.34mm ，取d打=13mm 高度取为h打=7mm打料杆杆部位的直径尺寸：d杆=14-2.5-0.4×2=10.7mm，取d杆=10 mm打料杆的尺寸如图4-6:图4-6打料杆 根据打料杆打料部位的尺寸高度和弹簧的自由高度可确定冲孔凹模内腔的长度，从而可确定复合模件(落料凸模、冲孔凹模和拉深凹模的复合)的高度尺寸。标注尺寸如上图2.顶件器、顶杆内形与复合凸模间隙配合，外形与落料凹模内孔限制；与顶杆、橡皮构成弹性顶料系统；顶件器的长度=凹模板的厚度+一定的间隙图

43、4-7顶件器=30+18=48mm 顶杆的长度=下模座厚度+复合凸模厚度+一定的间隙=35+10+10=55mm图4-8顶杆 五、导料系统为了使条料通畅、准确地送进，在连续模中必须使用导料系统，导料系统一般包括：左右导料板、承料板、条料侧压机构、浮顶机构、障碍检出机构等。导料系统直接影响模具冲压的效率和精度。选用导料系统应考虑到冲压的特点、排样图上各工位的安排、冲床速度、送料形式、模具结构特点等因素，并结合卸料装置进行考虑。1.导料板导料板一般沿条料送进方向安装在凹模形孔的两侧，对条料进行导向。导料板按其截面形状可分为平直式和带台式两种，平直式多用于低速、手工送料，且为平面冲裁的连续模；而带台

44、式多用于高速、自动送料，且多为带成型、弯曲的立体冲压的连续模和多工序的复合模。在本模具设计中采用带台式的，以保证条料在浮动送料过程中始终保持在导料板内运动。2.浮顶销设计浮顶销或抬料杆的作用就是将条料提升到一定高度以保证条料顺畅送进(图4-9)。条料浮顶销的设置要求1) 保证条料送进平稳，可靠，浮顶销应均衡对称布置，其露出凹模的高度应当一致。浮顶销之间的间距不宜太大，以免条料波浪送进。2) 当条料分断切除以后，在条料不连续面上应当避免设置浮顶销。3) 在条料薄弱部位应避免设置浮属顶销，以免造成制件变形。4) 条料浮顶销对条料的送料导向是于点接触间断性的，所以对条料的宽度精度和两侧的平直度要求较

45、高，否则会使送料产生较大的误差。3.冲导正孔凸模该凸模细小，损坏形式主要是受压失稳而折断。按安装形式，凸模分为带导向装置和无导向装置两种，如图所示显然图 比图 更容易折断。但考虑得冲裁工艺的需要和冲导正孔所用的冲裁力并不是很大。所以在此次模具设计中采用图4-10所示 的结构作为冲导正孔的凸模。防止凸模失稳破坏，主要计算出图中所示失稳段长度L的值，利用如下公式进行计算。Lmax425（J/F）1/2式中 J-凸模最小横截面的惯性矩；F-冲裁力。前面计算得冲裁力为F图4-8所示，d=3 mm则： Jx=d4/64 =3.14×34/64mm4=3.97L=425（J/F）1/2=425&

46、#215;（3.97/808.2）1/2=29.7mm>13mm所以不需要保护套。4.导正销图4-9抬料杆图4-11导正销图4-10冲导正孔凸模导正销工作部位直径为3mm,导正销制造偏差位3-00.006（按JB/T7647.1-1994制造）。导正销共有两个，直接装在凸凹模固定板上。制造固定板时，导正销的位置偏差不应大于0.005mm。(如图4-11)六、圆柱形螺旋压缩弹簧相关计算公式2：弹簧中径D2/mm：D2=D-d 旋绕比C：C=D2/d支承圈数：两端并圈磨平 n2=22.5mm 总圈数n：n1=n+n2节距t：t1.1d+Fmax/n 自由高度H0/mm：H0=nt+(n0-0

47、.5)d工作高度:H/mm H=H0-F 弹簧变形量F/mm F=8D23nP/Gd4弹簧允许最大工作负荷Pmax/N该弹簧安装于冲孔凹模内的型腔，根据凹模尺寸：d=14.14+00.02可确定弹簧外径为：12或14mm最大允许工作负荷/弹簧每圈变形量=Pmax/fmax根据落料顶件力=236.7N可选Pmax/fmax=262.5/1.02 弹簧线材直径d=2.5mmD=14mm根据公式n=Gd4/8FD23确定弹簧的有效圈数有G=80000mPa F=236.7N D2=11.5mm =6mmn=80000×6×2.54/8×236.7×11.53=

48、6.51mm根据每圈最大压量1.02×6.516mm 满足顶件需要的行程。由于选的弹簧是两端并圈磨平的 n2=22.5 取n=2.5总圈数 n1=n+n2=9.01=9圈节距t/mm t1.1d+Fmax/n=1.1×2.5+6/6.5=2.75+0.923=3.673mm取t=3.7mm两端磨平,弹簧的自由高度:H0=nt+(2.5-0.5)d=6.5×3.7+2×2.5=29.05mm七、辅助装置1模架多工序复合模的模架应具有足够的刚度和强度。复合模的上下模座应选用抗振性良好的材料制造。一般可选用铸钢，在普通压力机上用手工送料的模具，选用钢质模座为宜

49、。在本模具设计中虽然为自动送料，但也采用了钢质模座。工作时模架运动必须平稳，大型模具采用六导柱或四导柱模架。在普通压力机上工作的小型模具，可以选用对角导柱模架。在本模具的设计中，由于为自动送料，为了保证模具的平稳性，因此采用了四导柱模架。根据模架上导柱与导套的配合间隙，将模架分为三级。一级 超精级模架 0.0030.005mm二级 精密级模架 0.0050.010mm三级 普通级模架 0.0130.023mm根据所要求的制件精度和所选的压力机型号以及相关技术参数，在本模具的设计中采用三级（普通模架）模架的导向装置及精度等级和模具的冲裁间隙、零件的精度要求和模具的复杂程度有关。冲裁间隙小于0.0

50、5mm的模具，应选用滚动导向装置。冲裁间隙在0.050.1mm之间时，选用H6/ h5配合模架为宜。冲裁间隙大于0.10mm时，以选用H7/h6 配合模架为宜。模柄应选择压入式的，工作时导柱不许脱离导套。2固定板固定板的主要作用时固定凸模，另外在相应位置安装导正销、弹性卸料装置等。因此固定板应有足够的厚度和耐磨性。固定板厚度可按凸模设计长度的40%选用。一般复合模固定板可选用45钢，淬火硬度4055HRC，精度要求的复合模固定板可选T10A、CrWMn，淬火硬度5256HRC。本模具的固定板采用45钢。3导柱图4-12导向部分根据ISO 9182-2采用D型带法兰的端锁紧导柱；导柱，其主要部分

51、直径d的基本尺寸有12，16，20，25，32，40，50，63，80，100mm,为了防止上模座在行程中脱离导套，导柱要有足够得滑动范围，长度约为180mm,工作直径的表面粗糙度Ra=0.8um,材料为20钢，热处理渗碳深度为0.81.2mm,硬度为HRC5862，D型导柱被锁紧装在上模座孔导套中，在最大闭合高度hmax时，导柱下断面与下导套的上平面距离约为815mm。4导套-1.2mm,硬度为图4-13浮动模柄HRC5862导套分为上下导套分别安装在上模座和下模座孔中，上模座相应孔的直径极限偏差为H7，总长度上导套为49mm，下导套为85mm。导柱、导套配合的精度为H7h6,配合后的间隙值0.025mm。5模柄模柄是连接压力机和模具的重要部件，在选材热处理方面要求都很高。本模具采用浮动模柄图4-13，浮动模柄允许模具在工作过程中有一定浮动值。克服了由于位置不精确而导致的卡死现象。6橡胶冲裁时卸料板的工作行程h2=（t+1）mm=6mm；考虑凸模的修磨量h3=4mm；橡胶的预压量为h1。故橡胶的总压缩量为:H总=h1+h2+h3=h1+（6+4）mm=h1+7m