自行车垫片模具设计

PAGEPAGE45摘要本文介绍了自行车垫片模具设计的全过程。首先对自行车垫片进行了工艺分析、冲压工艺计算、模具总体方案的设计。确定了冲模的结构形式及非标准件的工艺过程，并对设计的模具进行了分析和说明。本套模具采用AutoCAD软件绘制了冲压模具的二维装配图和非标准零件图。关键词：冲压模具；设计；工艺过程目录绪论 11冲裁件工艺分析 21.1冲裁件的形状分析 31.2冲裁件的尺寸分析 31.3冲裁件的材料选择 31.4冲裁件的精度和断面质量 32冲裁工艺方案确定 42.1冲压工序性质的确定 42.2冲压工序数量的确定 42.3工序组合方式的确定 43模具结构类型的确定 53.1正、倒装结构的选择 53.2定位方式 53.3卸料出件方式 53.3.1卸料方式 53.3.2出件方式 53.4确定送料方式 63.5确定导向方式 64模具工艺计算 84.1排样与计算 84.1.1初排样 84.1.2搭边值的确定 84.1.3条料宽度的确定 94.1.4计算材料利用率 104.2冲压力的计算 124.2.1冲裁力的计算 124.2.2卸料力、推件力、总压力的计算 134.3模具压力中心的确定 155刃口尺寸计算 165.1冲裁间隙的确定 165.2刃口尺寸计算的基本原则 165.3模具刃口尺寸的计算方法 175.4配作加工刃口尺寸计算 175.5刃口尺寸计算 176主要零部件结构设计 206.1凹模的设计 206.1.1凹模的外形结构形式 206.1.2凹模刃口的结构形式 206.1.3凹模刃口轮廓尺寸计算 216.2凸模的设计 236.2.1凸模结构形式 236.2.2凸模尺寸计算 236.3凸凹模的设计 246.4卸料零件设计 256.4.1卸料板的设计 256.4.2弹性元件的设计与计算 256.5刚性推件装置 276.6定位零件设计 287其他零部件设计 297.1模架设计 297.2导向装置设计 297.3模柄设计 307.4固定板、垫板及螺钉选择 308模具的闭合高度与压力机的关系 319模具总装图 32总结 33致谢 34参考文献 35绪论在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在机械、电子、航空、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业及日常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的年代，要使产品不断的降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品是非常重要的途径之一。现代工业发达的国家对模具工业都十分重视，模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业发达的程度，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国师的指导下完成民经济的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。本模具设计是冷冲压模具中的倒装复合模设计，要求对制件件进行冲压工艺的分析，冲模的结构图进行设计，利用软件设计模具的零件图、模具的总装配的实体造型以及模具零件的制造工艺设计等，通过借助于资料、书籍、手册等设计必须的工具书，在指导老排气管垫片倒装复合模具设计。1冲裁件的工艺分析冲裁件的工艺性，是指冲裁对冲压工艺的适应性,即冲裁件的结构、形状、尺寸、及公差等技术要求是否符合冲裁加工的要求。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。1.1冲裁件的形状分析图1-1自行车垫片零件图由零件图1-1可知：冲裁件的内、外形转角处都无尖角,无特殊要求；冲裁件孔与边缘之间的距离都满足孔边距的最小数值，孔与边缘的最小距离，由表可知孔与边缘的最小距离都大于最小孔边距，所以外形上是符合普通冲裁。表冲裁件的最小孔边距冲裁材料分开冲同时冲分开冲同时冲硬钢1.3~1.52~2.31.3+0.1黄铜、软钢0.9~1.01.4~1.50.5+0.1紫铜、铝、锌0.75~0.81.1~1.20.2+0.2夹板、夹布胶板0.7~0.750.9~1.00.11.2冲裁件的尺寸分析零件图如所示，该制件图形状简单，其主要尺寸直径尺寸、，零件厚度为1mm。1.3冲裁件材料选择该零件主要用于坐垫的部位，所承受的力和弯曲强度不是很高。因此零件材料碳素结构钢Q235，Q235的综合力学性能好，具有较高的强度、耐高温、良好的塑性和韧性。Q235一般用于制造性能要求不高，不需做热处理的机械零件和结构件，可用于冲孔落料的制件。1.4冲裁件的精度和断面质量本文所设计的冲裁零件自行车垫片如图，该冲裁件的材料为Q235，具有较好的可冲压性能。该冲裁件的结构简单，比较适合冲裁，零件图上所有尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸，它是符合普通冲压生产的经济等级。可经查公差表其值查表知：、。表标准公差数值公差等级IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18基本尺寸/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm>6-100.150.220.360.580.901.502.20>10-180.180.270.430.701.101.802.70>18-300.210.330.520.841.302.103.30>30-500.250.390.621.001.602.503.90>50-800.300.460.741.201.903.004.60>80-1200.350.540.871.402.203.505.40由于制件没有什么特殊要求，只需去除毛刺就可以了。总之，通过以上分析该制件满足普通冲压生产。2冲压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。2.1冲压工序性质的确定工序性质是指成形零件所需的工序种类。由零件图知该制件的工序性质是冲孔、落料。2.2冲压工序数量的确定根据制件的工艺分析，其基本工序有冲孔、落料一道基本工序。2.3工序组合方式的确定制件冲裁工序分为单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁三种。由零件图可得如下几种方案：⑴落料—冲孔；单工序模冲压。⑵冲孔—落料；连续模冲压。⑶冲孔—落料；复合模冲压。方案（1）属于单工序冲裁模，单工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较小。而这种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（2）属于级进冲裁模，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。由于制件的结构尺寸小，厚度小，易变形，精度难以保证。因此，不宜采用该方案。方案（3）属于复合冲裁模，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。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，精度又得到保证。所以此方案最为合适。其三种工序的性能见表2-1。表2-1单工序冲裁、级进冲裁和冷冲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的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，比级进模低冲裁较简单零件时低于冷冲模完成因此，该制件采用复合冲压生产最为合理。3模具结构类型的确定模具结构类型的确定主要包括正、倒装结构，定位方式，卸料、出件方式、送料方式，导向方式的选择。3.1正、倒装结构的选择表3-1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。3.2定位方式定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。由于毛坯选择的是条料，所以可以采用挡料进行送料方向的定位，采用导料销进行垂直方向的导料。因为导料销和活动挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用活动挡料销，活动挡料销通常安装安装在倒装复合模的弹压卸料板上。3.3卸料、出件方式3.3.1卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：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。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2—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、冲裁板料较厚、平直要求不高的冲裁件。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于1.5mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的双边间隙选择0.1—0.工件平直度较高，料厚为1mm3.3.2出件方式该模具是采用倒装复合模，所以采用刚性推件装置，其特点推件力大，工作可靠，应用十分广泛。在该模具中的推件装置的零件只需要打杆和推件块，在冲压结束后通过打杆直接推动推件块，将凹模中的冲件卸下。3.4确定送料方式该零件是属于大批量生产，并且模具的类型确定为倒装式复合冲裁模，合理安排生产可采用前后自动送料方式。3.5确定导向方式方案一：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：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，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，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。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，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。单只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱的导向方式，即方案二为最佳方案，根据国标GB/T2855.6-1990画出示意图如图所示。图模架示意图4模具工艺计算4.1排样与计算4.1.1初排样因为该制件图结构简单，故只有一种排样方案：如图4—14.1.2搭边值的确定排样时零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。一般来说，板材愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，搭边值与也就越大。搭边值选取见表。表常见的冲裁材料的搭边值mm材料厚度t手动送料自动送料圆形非圆形往复送料-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注：1.冲非金属材料(皮革、纸板、石棉板等)时，搭边值应乘1.5-2。2.有侧刃的搭边、根据表4-1中查出，两制件之间的搭边值=1.5（mm）,侧搭边值=1.5(mm)。4.1.3条料宽度的确定根据模具结构的确定，模具采用的是倒装复合模结构，所以条料宽度采用无压侧冲裁计算，计算公式如下：式中D—冲裁件垂直于送料方向的尺寸；—侧搭边的最小值，见表；Δ—条料宽度的单向(负向)偏差，见表4、4；—导尺与最宽条料之间的单面小间隙，其值见表4。根据表、、、查出、、。方案一：排样的条料宽度根据公式得：表4-2条料宽度偏差条料宽度材料厚度~0.5>0.5~1>1~220>20~30>30~50-0.05-0.08-0.10-0.08-0.10-0.15-0.10-0.15-0.20表4-3条料宽度偏差条料宽度材料厚度~11~22~33~50~5050~100100~150150~220220~300-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-0.9-1.0-1.1-1.2-1.3表4-4送料最小间隙方式无侧压装置时有侧压装置时条料宽度100以下100~200200~300100以下100以上材料厚度0.5~10.511581~20.511582~30.511583~40.511584~50.511584.1.4计算材料利用率由于该零件为规则图形，计算面积可用公式：根据公式可计算得：A=3.14*20*20=1256mm利用率公式：式中—冲裁件面积；—条料宽度；—送料步距；—一个步距内冲裁件数。方案一排样的送料步距为：一个步距内的材料利用率为：根据公式根据方案一画出排样图如图所示。 图4-1排样图4.2冲压力的计算根据模具采用了刚性推件方式和弹性卸料结构得出本模具冲压力主要包括冲裁力、卸料力和推件力。4.2.1冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力一般按下式计算：式中L—冲裁件承受剪切的周长长度(mm);t—冲裁件的厚度(mm);—材料抗剪强度(mm);系数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，一般取1.3。根据图排气管垫片零件图求得周长根据表查得235的抗剪强度为304~37(MPa)，取τ=350(MPa)再根据公式求得:表常用冲压材料的力学性能表材料名称材料牌号材料状态极限强度伸长率屈服强度弹性模量E/MPa抗剪抗拉碳素结构钢Q235已退火的304-373432-46121-2523505F210-300260-38032-08F220-310280-390321808260-360330-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-4402921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000002O280-400360-5102525021000025320-440400-5502428020200030360-480450-6002230020100035400-520500-6502032020100040420-520520-6701834021350045440-560550-70016360204000不锈钢1Cr13已退火的314-372392-461214122060001Cr13Mo314-392392-490204412060001Cr17Ni8451-511569-628351961960004.2.2卸料力、推件力、总压力的计算一般按以下公式计算：卸料力推件力总冲压力(总压力包括冲裁力、卸料力、推件力)式中—梗塞在凹模内的制件或废料数量（）；—直刃口部分的高（mm）；—为卸料力系数(其值查表)；—为推件力系数(其值查表)。所以总冲压力压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果查表拟选压力机为J。表J23系列开式可轻压力机主要参数技术参数代号单位型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40滑块公称压力PeKN31.563100160250350400滑块行程Smm2535455565100100封闭高度H2mm120150180220270290330连杆调节量M1mm25303545556065滑块中心线至机身距离C1mm90110130160200200200滑块地面尺寸左右amm100140170200250250300前后bmm90120150180220220260模柄孔尺寸直径dmm25303040404050深度1mm40555560606070垫块厚度H1mm30303540506565最大倾斜角。45453535303030工作台尺寸左右amm250310370450560610700前后bmm160200240300370380460表卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm钢≤0.1﹥0.1~0.5﹥0.5~2.5﹥2.5~6.5﹥6.50.065~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.094.3模具压力中心的确定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。本模具中压力中心如图，由于制件是对称性的，所以冲裁件的几何压力中心是O点。图几何压力中心示意图5刃口尺寸计算5.1冲裁间隙的确定冲裁间隙是影响冲裁工序的重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸。由于冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等有极其重要影响，所以一定要选择合理的冲裁间隙。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，最大值称为最大合理间隙，在实际生产中，合理间隙的数值是由实验方法所制定的表格确定的。根据表查得Q235的最小双边间隙，最大双边间隙。表冲裁模初始双边间隙值材料厚度08、10、35、Q295、Q235AQ34565Mn小于极小间隙(或者无间隙)0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.90.0900.1260.0900.1260.0900.1231.00.1000.1400.1000.1400.1000.1401.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3205.2刃口尺寸计算的基本原则根据变形基理，在确定模具刃口尺寸及制造公差时，需遵循下述原则：⑴根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。⑵根据凸、凹模的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸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最大极限尺寸。⑶凸模和凹模之间应保证有合理间隙。⑷凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。5.3模具刃口尺寸的计算方法（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）配作法。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，本套模具选用分别加工法。5.4分别加工刃口尺寸计算方法对于采用分别加工的凸模和凹模应保证下述关系：│δ凸│＋│δ凹│≤Zmax－Zmin否则，模具的初始间隙已超过了允许的变动范围Zmin~Zmax，影响模具使用寿命。本套模具采用分别加工法进行加工。5.5刃口尺寸计算(1)落料件尺寸的基本计算公式为:=(Dmax－χ△)=(－Zmin)=(Dmax－χ△－Zmin)注：、分别为落料凸模和凹模的基本尺寸。Dmax-落料件的最大极限尺寸。△-冲裁件公差。χ-磨损系数。、-分别为凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取值负向，凹模偏差取正向。尺寸R20mm取精度等级为IT14级。查表1-2得工件制造公差0.62，查表5-3磨损系数X=0.5，查表5-2凸凹模最小间隙最大间隙，凸模制造公差=-0.020mm,凹模制造公差=0.030mm。将以上各值代入││＋││≤Zmax－Zmin校验是否成立，经校验不等式不成立，则、的取值为：≤0.4（Zmax－Zmin）=0.016mm≤0.6(Zmax－Zmin)=0.024mm可按上式计算工作零件刃口尺寸：即=(Dmax－χ△)=39.92mm=(－Zmin)=39.82mm冲孔的基本公式为：=(dmin+χ△)=(+)=(+χ△+)式中、-分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸。dmin-冲孔件的最小极限尺寸。△-冲裁件公差。χ-磨损系数。、分别为凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取值负向，凹模偏差取正向。尺寸R10mm，查表1-2工件制造公差0.52，凹模制造公差=0.025mm，凸模制造公差=0.020mm。经验算不等式││＋││≤Zmax－Zmin不满足则≤0.4(Zmax－Zmin)=0.016mm≤0.6(Zmax－Zmin)=0.024mm可按上式计算：=(dmin+χ△)=20.080mm=(+Zmin)=20.18mm表5-2规则形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差mm公称尺寸凸模偏差凹模偏差公称尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹≤18＞18~30＞30~80＞80~120＞120~180－0.020－0.020－0.020－0.025－0.030＋0.020＋0.025＋0.030＋0.035＋0.040＞180~260＞260~360＞360~500＞500－0.030－0.035－0.040－0.050＋0.045＋0.050＋0.060＋0.070表5-3磨损系数mm材料厚度工件公差△11~22~4＞4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨损系数非圆形χ值圆形χ值10.750.50.750.5（a）（b）图6-2工作零件刃口尺寸（a）落料（b）冲孔表5-25矩形和圆形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的长度和宽度L×B矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×12512、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、（140）×80、（140）×10014、16、18、20、22、25125（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45（280）、3156主要零部件结构设计本模具主要零部件包括：工作零件(凸模、凹模、凸凹模)、定位零件(挡料销、导料销)、卸料零件(卸料装置、推件装置)。6.1凹模的设计6.1.1凹模的外形结构形式凹模采用板状凹模，如图所示：图凹模板尺寸简图6.1.2凹模外形的确定由于冲裁形状较为简单，因此凹模的刃口形式选用直筒形刃口如简图所示：图凹模刃口形式简图凹模轮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、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。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/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22图6-1凹模外形尺寸的确定查表6-1得：K=0.3根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1=0.4×43.9=17.56mm查表6-2取标准厚度为16mm。根据公式（6-3）可计算凹模边壁厚：C=（1.5～2）H=（≥26.34～35.12)mm取凹模边壁厚为30mm。根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。根据公式（6-3）可计算凹模长：=43.9+2×30=103.9mm根据公式（6-4）可计算凹模宽：=43.9+2×30=103.9mm即：L×B×h=103.9mm×103.9mm×17.56mm查表6-2得尺寸为125mm×125mm×18mm。表6-2矩形和圆形凹模外形尺寸（mm）矩形凹模的长度和宽度L×B矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径63×50、63×6310、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×12512、14、16、18、20、2280、100125×100、125×125、（140）×80、（140）×10014、16、18、20、22、25125（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250315×25020、28、32、35、40、45（280）、315表凹模壁厚条料宽度冲件材料厚度﹥0.8~1.5﹥1.5~3﹥3~540﹥40~50﹥50~70﹥70~90﹥90~120﹥120~15020~5022~2828~3632~4235~4540~5022~2824~3230~4035~4540~5242~5424~2328~3632~4238~4842~5445~5828~3630~4035~4540~5245~5848~62注：1.冲件料薄时取表中较小值，反之取较大值。2.型孔为圆弧时取小值，为直边时取中值，为尖角时取大值。根据上述求得凹模周界尺寸，再根据查表把凹模周界调整为。表复合模矩形薄凹模典型组合尺寸凹模周界125(140)160200125凸凹模长度4452配用模架闭合高度最小140180最大165220孔距952201241645513060909555垫板厚度件数16固定板厚11418凹模厚度12534卸料板厚度11214固定板厚度11620根据上述条件，画出板状凹模图图凹模板尺寸图6.2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。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式与尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。台阶式凸模一般采用机械加工，当形状复杂时，成形部分常采用成型磨削。对于圆形凸模，GB2863-81的冷冲模标准已制订出这类的凸模的标准结构形式与尺寸规格。设计时可按国家选择。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，台阶式凸模采用数控车床加工。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。图圆形凸模简图非圆形凸模如图所示：图非圆形凸模简图6.2.2凸模长度的确定凸模尺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、落料凹模的总和。凸模长度为：L=H1+h+（1~2）mm（6-3）式中：H1-凸模固定板厚度；H1=14mmh-落料凹模的厚度；h=25mm(1~2)-附加长度。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2mm）根据公式（7-5）得凸模长度为：L=H1+h+（1~2）=14+25+2=41mm冲孔凸模的长度为41mm。图圆形凸模图图非圆形凸模图6.3凸凹模的设计凸凹模的高度由表复合模矩形薄凹模典型组合尺寸查得。凸凹模内外缘制件的壁厚是由冲件孔边距决定的，所以冲件时必须考虑孔边距才能保证凸凹模的强度，凸凹模的最小壁厚一般按经验数据确定：倒装式复合模可查表可知：表倒装复合模凸凹模的最小壁厚材料厚度最小壁厚0.10.80.1510.21.20.41.40.51.60.61.80.72.00.82.30.92.512.71.23.21.43.61.53.81.64由于制件厚度=查表的出最小壁厚为2.7,制件的最小壁厚为，因此满足最小壁厚。6.4卸料零件设计本模具采用倒装复合模结构，为了方便卸料采用弹性卸料装，弹压卸料装置的基本零件包括卸料板、弹性元件、卸料螺钉等。6.4.1卸料板的设计根据表可知卸料板的厚度为宽度为，卸料板图如：图卸料板简图6-9弹性卸料纵向送料典型组合尺寸凹模周界125(140)160200125凸模长度4858配用模架闭合高度最小120180最大150220孔距952201241645513060909555垫板厚度件数16固定板厚11618卸料板厚度114146.4.2弹性元件、卸料螺钉的设计计算在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶。考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。弹簧的选择与计算在卸料装置中，常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化（GB/T2089—1994），设计时根基所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。卸料弹簧的选择与计算步骤如下：⑴为保证卸料正常工作，在非状态下，弹簧应该预压，其与压力应大于等于单个弹簧承受的卸料力，即式中—弹簧的预压力，;—卸料力，；—弹簧数量。按照公式：⑵根据预压力预选弹簧规格，选择时应使弹簧的工作压力大于预压力，一般可取： 查有关弹簧规格，初选弹簧的规格为：、、、圈、、、。⑶计算弹簧极限在预压力作用下的预压缩量，根据虎克定律有： 式中—弹簧极限压缩量；—弹簧极限工作负荷；—弹簧预压力。按照公式：⑷弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即式中—总压缩量；—卸料板的工作行程，一般可取，为板料厚度；—凸模或凹模的刃磨量，一般可取。按照公式：⑸校核。根据上述关系，则满足。卸料螺钉已经标准化根据国标JB/T选取了M8的卸料螺钉。6.5刚性推件装置一般刚性推件装置用得较多，它由打杆、推板、连接推杆和推件块组成，如简图所示：图刚性推件装置简图1—打杆2—推板3—连接推杆4—推件块6.6定位零件设计为了保证模具正常工作和冲出合格的冲裁件，必须保证工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是横向定位；二是纵向定位。横向定位采用导料销，纵向定位采用活动挡料销。导料销的结构与挡料销相同，它们制造简单、使用方便，通常安装在倒装复合模的弹性卸料板上。因此符合本模具结构类型的内容活动挡料销如图所示：图活动挡料销示意图材料：Q235，热处理硬度43~45HRC;标记示例：直径,长度的弹簧弹顶挡料销；弹簧弹顶挡料销。7其它零部件设计本模具的其它零部件主要包括：模架、导向装置(导柱、导套)、模柄、固定板、垫板级螺钉。7.1模架设计模架已经经国家标准化，根据国家标准模架主要有两类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模模架。另一类是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。其中导柱模模架的导向结构形式有滑动导向和滚动导向两种。考虑到零件的精度不是很高，所以采用滑动导向模架，但滑动导向模架的结构形式有六种，分别为对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄形模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架、四导柱模架。在此选择后侧导柱模架，后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，在由冲压工艺分析可知，该零件结构简单，精度要求不是很高，只需一次冲裁即可成型。所以选择后侧导柱模架。该模具以凹模周界尺寸为依据查《冲压模具设计指导》P106表4-6，选择模架规格。上模座：L/mm×B/mm×h/mm=125mm×12530mm下模座：L/mm×