毕业设计（论文）链板片落料冲孔复合模设计

1、摘 要 本文是对垫片的冲孔及其落料及其落料模具的设计，通过对零件图形的结构和生产工艺性的分析，决定采取冲孔和落料在同一道工序完成的复合模。同时考虑到倒装式复合模的冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，故采用倒装式复合模具。 此倒装式复合模具的设计，包含：1、首先对零件的工艺性进行分析，然后选择了几个可行方案，接着对工艺方案进行演算和比较，最终确定采用倒装式复合冲裁模，2、制定工艺流程，选择排样图，对材料的利用率进行计算，3、初步确定冲模结构，包括：（1）模具的具体形式（2）定位装置（3）卸料装置（4）导向零件（5）模架4冲裁力计算5、模具刃口尺寸的计算6、冲裁

2、模具主要零件的设计及计算，包括：（1）落料凹模（2）冲孔凸模（3）凸凹模7、标准零件的设计及计算，包括（1）模架（2）导柱、导套（3）上、下模座（4）卸料螺钉8、其它支撑零件，包括（1）模柄（2）固定板及垫板9、紧固件的选择。关键词：链板片、冲压工艺、倒装复合模全套图纸加153893706Abstract This article is to punching and blanking of gasket and the design of the blanking die, based on the graphic structure and parts in the production

3、of manufacturability analysis, decided to take a process with punching and blanking in the same compound die. At the same time considering the flip chip type compound die of punching waste directly by punching punch from intensive inner hole pushed down, no top device, simple structure, convenient o

4、peration, the flip chip type composite mould is adopted. The flip chip type compound mould design, includes: 1, first of all parts of the manufacturability analysis, and then select several feasible scheme, then the process calculation and comparison, the final determination by flip chip type compou

5、nd blanking die, 2, making process, choose the layout diagram, the material utilization ratio is calculated, 3, preliminary determine the punching die structure, including: (1) the particular form of mould (2) the positioning device (3) discharging device (4) guide elements (5) die set 4 blanking fo

6、rce calculation blade dimension calculation of 6, 5, die blanking die design and calculation of main parts, including: (1) (2) of blanking die punching punch (3) intensive 7, the design and calculation of standard parts, including (1) (2) the guide pin, guide sleeve (3) (4) the upper and lower die s

7、hoe discharging screw 8, other supporting parts, including (1) (2) the handle fixed plate and plate 9, selection of fasteners. Keywords:chain plate, stamping process, flip composite modulus 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc7211 PAGEREF _Toc7211 1 HYPERLINK l _Toc28081 2.冲压件工艺分析 PAGEREF _Toc28081

8、5 HYPERLINK l _Toc16267 3.冲裁方案的确定 PAGEREF _Toc16267 7 HYPERLINK l _Toc24620 4 模具总体结构的确定 PAGEREF _Toc24620 9 HYPERLINK l _Toc16242 5 模具设计工艺计算 PAGEREF _Toc16242 13 HYPERLINK l _Toc4886 5.3 冲压设备的选择 PAGEREF _Toc4886 17 HYPERLINK l _Toc25845 5. 压力中心的确定 PAGEREF _Toc25845 17 HYPERLINK l _Toc25957 冲压设备的校核 P

9、AGEREF _Toc25957 19 HYPERLINK l _Toc11428 .2 刃口尺寸的计算及依据 PAGEREF _Toc11428 20 HYPERLINK l _Toc15656 6 主要零部件设计 PAGEREF _Toc15656 23 HYPERLINK l _Toc22787 6.2 凸模的设计 PAGEREF _Toc22787 24 HYPERLINK l _Toc23719 6.2.1 凸模结构的确定 PAGEREF _Toc23719 24 HYPERLINK l _Toc19918 6.2.2 凸模材料的确定 PAGEREF _Toc19918 25 HYP

10、ERLINK l _Toc16658 6.3 凸凹模的设计 PAGEREF _Toc16658 26 HYPERLINK l _Toc8777 6.3.1 凸凹模外形的确定 PAGEREF _Toc8777 26 HYPERLINK l _Toc24591 6.3.3 凸凹模精度的确定 PAGEREF _Toc24591 27 HYPERLINK l _Toc2860 6.3.4 凸凹模壁厚的确定 PAGEREF _Toc2860 27 HYPERLINK l _Toc627 6.4 卸料装置的选用 PAGEREF _Toc627 28 HYPERLINK l _Toc246 6.4.1 卸料

11、装置的选用 PAGEREF _Toc246 28 HYPERLINK l _Toc11737 6.4.2 卸料板外型的设计 PAGEREF _Toc11737 28 HYPERLINK l _Toc28059 6.4.3 卸料板材料的选择 PAGEREF _Toc28059 30 HYPERLINK l _Toc23556 6.4.5 卸料板整体精度的确定 PAGEREF _Toc23556 30 HYPERLINK l _Toc17649 6.5 卸料橡胶的选用 PAGEREF _Toc17649 30 HYPERLINK l _Toc30244 6.6 固定板的设计 PAGEREF _To

12、c30244 31 HYPERLINK l _Toc17741 6.6.1 凸模固定板的设计 PAGEREF _Toc17741 31 HYPERLINK l _Toc31610 6.6.2 凸凹模固定板的设计 PAGEREF _Toc31610 32 HYPERLINK l _Toc18983 6.7 垫板的设计 PAGEREF _Toc18983 32 HYPERLINK l _Toc13812 6.8 上下模座、模柄、打杆的选用 PAGEREF _Toc13812 33 HYPERLINK l _Toc10432 6.8.1 上下模座的选用 PAGEREF _Toc10432 33 HY

13、PERLINK l _Toc13486 6.8.2 模柄的选用 PAGEREF _Toc13486 33 HYPERLINK l _Toc3875 结论 PAGEREF _Toc3875 35 HYPERLINK l _Toc17277 致谢 PAGEREF _Toc17277 37 HYPERLINK l _Toc24561 参考文献 PAGEREF _Toc24561 39当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 1、模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化模具

14、产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，这就要求发展超精加工。2、多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合模具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 3、热流道模具在塑料模具

15、中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 4、模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成

16、规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好

17、、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。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普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE

18、技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应该一步扩大CAE技术

19、的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一

20、次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)

21、成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。本文主要讲解了链板片落料冲孔模的加工制造过程，步骤分为：1、冲压件工艺分析2、冲裁方案的确定3、模具总体结构的确定4、模具设计工艺计算5、模具设计工艺计算6、主要零部件设计。本文计算过程严谨、图片丰富，详细的讲述了一个链板片落料复合模的加工过程，详细易懂。但由于作者水平有限再加之时间仓促，本文还有诸多值得商榷之处，欢迎各位老师给与宝贵意见。2.冲压件工艺分析 垫片年产量为20万件，采用大批量生产，材料为10钢，厚度为mm，未

22、注公差为IT14。零件如图2-1所示：图2-1 垫片零件简图2.1 材料分析由下表2-1可知：10钢具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称材料状态抗剪强度/MPa10已退火300-360 2.2 零件结构零件结构形状相对简单，无尖角，对冲裁加工较为有利。凸、凹模允许的最小壁厚mm，小于最小孔边距5mm。所以，用倒装式复合模冲压这个零件。2.3 尺寸精度由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求IT14查表2-2得：属于A类尺寸的有： 属于B类尺寸的有： 通过查公差等级表2-2，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。 表2-2

23、 常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm33661010181830305050808012012018018025025031531540040050034456781012141618204568911131518202325276899131619222529323640101215182125303540465257631418222733394654637281899725303643526274871001151301401554048587084100120140160185210230250

24、6075901101301601902202502903203604003.冲裁方案的确定3.1 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其三种工序的性能见表3-1：表3-1

25、 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进

26、模低冲裁较简单零件时低于复合模复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。由于零件的生产要求的是大批量生产、零件的尺寸较小，制造相对比较难，为提高生产率，根据上述方案分析、比较，宜采用复合模冲裁。3.3 冲裁结构的选取按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表3-2：表3-2 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围比较项目正装（顺装）式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度

27、较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点、缺点及适用范围的分析比较，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸

28、件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。 4 模具总体结构的确定4.1 模具类型的选择按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表4-1。表4-1 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围比较项目表正装(顺装)式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材

29、质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。由以上冲压工艺分析可知，采用

30、复合模冲压，模具类型为倒装式复合模。4.2 送料方式的选择由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。4.3 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销，无侧压装置。控制条料的送进布局采用挡料销定距。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。4.4 卸料、出件方式的选择刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。0.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大，材料厚度大于2mm的材

31、料。0.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。工件平直度较高，料厚为mm相对较薄，卸料力不大，由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，且弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.5 导向方式的选择方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧式导柱模架。由于前面和左右

32、不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具使用寿命有一定影响。方案三：采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。（a） （b） （c） （d）（a）中间导柱模架 （b）后侧导柱模架 （c）对角导柱模架 （d）四角导柱模架图4-1 导柱模架根据以上方案比较并结合图4-1中模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不

33、受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。5 模具设计工艺计算 排样设计由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。 确定搭边值搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，

34、合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。选择工件间搭边值a=3mm、侧面a=3mm。 送料步距与条料宽度的计算采用直对排的排样方案，如图5-1所示。送料步距A：送料步距的大小应为条料上冲裁件的对应点之间的距离，每次冲1个零件的步距按式： A宽a1，A24+327mm 条料宽度B： B：B长+2a=（60+23）mm=66mm图5-1 排样图冲压件的毛坯面积2 材料

35、利用率的计算材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，他是衡量合理利用材料的经济性指标，一个步距内的材料利用率计算式为：式中，A为一个步距内冲裁件的实际面积，B为条料宽度,S为步距,即每次条料送进模具的距离。所以计算得加工该零件的材料利用率如下：5.2 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的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Fp一般可以按下式计算： （5-3）式中：-材料抗剪强度，见表5-4（MPa）； L-冲裁周边总长（mm）； T-材料厚度（mm）；系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模

36、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。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1.3的近似计算法计算。的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计取值的通过查表5-1确定，材料厚度mm，取360Mpa。表5-1 不锈钢抗剪性能材料名称材料状态抗剪强度（Mpa）10已退火300-360计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：式中 FP冲裁力（N）； L冲裁周边长度（mm）；

37、 t冲裁料厚(mm)； b 抗剪强度（MPa）； （1）落料力计算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=mm； 材料抗剪强度（MPa）。材料为10钢，由查表，。 根据零件图可算落料轮廓长度L=mm 则 （2）冲孔力式中 冲孔力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=mm； 材料抗剪强度（MPa）。 由查表， 。根据零件图可算冲孔轮廓长度 L=(mm) 则 2. 落料时的卸料力的计算=KX 式中 卸料力（N）； 落料力（N）KX 4。 则=KX 427=（KN）3. 冲孔时的推件力的计算 =nkT式中 推料力（N）； K1

38、推料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，其值 为0.05； n 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），t为材料厚度（mm），其中，h=4mm，t=mm，取n=8，则 =nkT=80.0512=(KN)冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和= + +式中：冲裁力 =27KN，=12KN，卸料力=KN，推料力=KN，则:= + +=kN5.3 冲压设备的选择5. 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时所有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，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导

39、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。冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。因为该零件的左右、上下基本对称，所以该零件的对称中心就是该零件的压力中心，并且在柄投影范围内，设计合理。冲压设备的选用根据模具闭合高度、冲裁力等，压力机型号为J23-16，能满足各项要求，因此选取J23-16号压力机。计算得总冲压力是KN，所选压力机的公称压力必须大于或等

40、于总冲压力。所以选用公称压力为160KN的机械压力机。压力机主要参数经查冲模设计手册、冲压模具设计师手册、冲压手册得表5-6。表5-2 J23系列开式可倾压力机主要技术参数技术参数型号J23-J23-J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-63滑块公称压力63100160250350400630滑块行程2535455565100100120封闭高度120150180220270290330360连杆调节量2530354555606570滑块中心线至机身距离90110130160200200250300滑块地面尺寸左右100140170200250250300300前

41、后90120150180220220260260模柄孔尺寸直径2530304040405050深度4055556060607080垫块厚度3030354050656590最大倾斜角4545353530303030工作台尺寸左右250310370450560610700710前后160200240300370380460480 冲压设备的校核该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求的。该模具闭合高度：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h （8-1）式中： L-冲孔凸模长度； H-凸凹模厚度； h-冲孔凸模冲裁后进入凸凹模的深度h=2mm。根据公式（8-1）得模具的闭合高度为：H闭=H上+H下+H垫

42、+L+H-h =195（mm）可见该模具的闭合高度在所选模具闭合高度之间，则该模架可以使用，该模具的闭合高度小于所选压力机型号为J23-16的最大闭合高度为220mm，可以使用。刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺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，是设计冲裁模主要任务之一。.1 冲裁间隙的确定根据实用间隙表5-1查得材料不锈钢的最小双面间隙Zmin=0.04mm，最大双面间隙Zmax=0.06mm。表5-1 冲裁模初始双边间隙值材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZm

43、inZmaxZminZmaxZminZmax极小间隙(或无间隙).2 刃口尺寸的计算及依据在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则：（1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凹模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凹模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。（3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。（4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁

44、件的尺寸精度相适应。制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：（1）分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。（2）单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。根据上述计算法则，对于采用配合加

45、工的方法： （1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸AAj=(Amax-x) （2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第一类尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸第一类尺寸CCj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上 x=1工件精度 工件精度 因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按IT14级精度，x=0.5。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：属于B类尺寸的有：属于C类尺寸的有：注：凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸第一类尺寸A。凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸第二类尺寸B。凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C。其中，x为磨损系数。具体计算如表5-

46、2。表5-2 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注落料保证双边间隙为0.04-0.06。冲孔中心距Cj=(Cmin+)6 主要零部件设计虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。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，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无测压装置。下面分别介绍各个零部件的设计方法。6.1 凹模的设计凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、

47、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，如图71所示。 凹模各尺寸计算公式如下： 凹模厚度 （6-1）凹模边壁厚 （6-2）凹模板边长 （6-3）凹模板边宽 （6-4） 式中： b1-冲裁件的横向最大外形尺寸； b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸； K-系数，考虑板料厚度的影响，查表6-1。表6-1 系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm113365050100100200200查表6-根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸：=0.360=18(mm)根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚：C =(1.52)H=(1.52)18=2736(mm)取凹模边

48、壁厚c=35mm选凹模尺寸为140mm120mm25mm6.2 凸模的设计6.2.1 凸模结构的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。6.2.2 凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12，热处理5862HRC。6.2.3 凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um，同轴度为0.0

49、2。6.2.4 凸模高度的确定因为该制件形状不是很复杂，所以将冲孔模设计成台阶式凸模。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模与附加长度的总和，如图6-3所示。图6-1 凸模高度尺寸凸模高度为：L=h1+h2+附加长度 (6-5) 式中： h1-凸模固定板厚度，可得： h1=18mm； h2-凹模厚度，可得： h2=25mm；附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。（附加长度取1mm）由公式(7-5)得： L=18+25+1=44(mm)由以上可得凸模简图如图6-2所示：图6-2 凸模6.3 凸凹模的设计6.3.1 凸凹模外形的确定凸凹模的外形由本套模

50、具所设计的零件图样外形确定。凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。6.3.2 凸凹模材料的选取由于冲模为复合模，所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。Cr12刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度和承载强度，且淬火变形小。为满足以上要求，在该模具中凸凹模材料选用Cr12钢。6.3.3 凸凹模精度的确定零件精度：由于该零件为工作零件，起主要成型的作用，对精度要求较高，外形精度公差为IT7。6.3.4 凸凹模壁厚的确定凸凹模是复合模

51、中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒型刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大一些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验数据确定，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表6-3。正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些。表6-3 凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm最小壁厚mm材料厚t/mm最小壁厚mm10凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃口

52、最小壁厚为mm，该壁厚为mm即可，本设计中凸凹模的壁厚为7mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。6.3.5 凸凹模洞口类型的选取本设计采用的是倒装式复合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要设计凸凹模洞口类型，排出积存废料。凸凹模洞口的类型如图6-3所示，其中a、b、c型为直筒式刃口凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料的聚集而增大了推件力和凸凹模的涨裂力，给凸、凸凹模的强度都带来了不利影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是锥筒式刃口，在凸凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨

53、后刃口径向尺寸略有增大。综上所述，本设计选用a型洞口。(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)锥筒式 (e)锥形式图6-3 凸凹模洞口的类型6.4 卸料装置的选用6.4.1 卸料装置的选用弹性卸料装置由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。弹性卸料起导向作用时，卸料板与凸模按H7/h6配合制造，但其间隙应比凸、凹间隙小，此时，凸模与固定板以H7/h6配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便顺利卸料。6.4.2 卸料板外型的设计在冲压工艺分析中已经选择了卸料装置为弹性卸料，采用卸料板卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，

54、卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凸凹模的间隙值由表7-4确定，取0.1mm。卸料板的厚度查表7-5，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸140mm150mm25mm，从而确定卸料板的尺寸。查表6-5卸料板厚度为14mm。表6-4 卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm0.511单边间隙Z/mm表6-5 固定卸料板厚度冲件厚度t卸料板宽度2006681012681012141.53810121416卸料板如图6-4所示。图6-4 卸料板6.4.3 卸料板材料的选择卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是45钢。45钢是优质碳素结构钢，它的质量较好，含碳

55、量（0.45%）波动小，性能较稳定。经过热处理（调质）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。6.4.4 卸料板结构的设计 卸料板与凸凹模应该是间隙配合，要保证单边间隙为0.15mm。本套模具采用了一个挡料销和两个导料销进行条料的定位和导料。根据条料的宽度（94.4mm）和搭边值（2.2mm）确定挡料销和导料销的位置，由于两个导料销之间的距离必须大于一个步距，所以两个导料销之间的距离为52mm。模具采用的是弹压卸料板、弹簧和卸料螺钉进行卸料。四个卸料螺钉对称分布，使每个卸料螺钉受力均匀。6.4.5 卸料板整体精度的确定 卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选IT1

56、4级，粗糙度为Ra3.2；而内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选IT11级，粗糙度为Ra1.6；四个螺纹孔和挡料销、导料销有定位作用，所以精度要求要高一些为IT7级，粗糙度为 Ra3.2。6.5 卸料橡胶的选用 在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑模具的结构，该模具采用的弹性元件为橡胶。橡胶允许承受的负载较大，占据空间尺寸较小，安装调整较方便灵活，而且成本低，是中小型冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件。卸料橡胶的选用与计算步骤： （1）确定自由高度H自H自=L工/(0.250.30)+h修模 （6-7）式中： L工-冲模的工作行程，对冲裁模而言，L工=t+1；

57、 h修模-预留的修模量，根据模具设计寿命一般取46 mm。根据公式（7-7）得： H自=L工/（0.250.30）+h修模 =3/（0.250.30）+（46） =（6.78）+（46） =1418 =18（mm） （2）确定L预和H装L预=（0.10.15）H自 （6-8） 式中：L预-橡胶的预压缩量。根据公式（7-7）得： L预=（mm）H装=H自-L预 （6-9）（3）确定橡胶橫截面积AA=F/g （6-10） 式中： F-所需的弹压力（F=9885.564N）；g-橡胶在预压缩状态下的单位压力： g=0.260.50MPa。根据公式（7-10）得：A=F/g=17264.988/0.5

58、=34529.976（mm2）6.6 固定板的设计6.6.1 凸模固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸模固定板的厚度： H=（0.60.8）H （6-11）式中： H-凸模固定板厚度； H-凹模厚度；根据公式（7-11）得凸凹模厚度为：H =（0.60.8）H =（0.60.8）25=1520mm凸模固定板厚度取18mm。6.6.2 凸凹模固定板的设计 凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度，使凸凹模与卸料版、下模座、垫板更好的定位。凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸凹模固定板的厚度为： H =（0.60.8）H （6-12）式中： H凸凹固-凸凹模固定板厚度； H凹-凹模厚度；根据公式（7-12）得凸凹模固定板厚度为：H =（0.60.8）H