落料、拉深、冲孔复合模设计

一.毕业设计（论文）的主要容及基本要求容：落料、拉深、冲孔复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：大批量要求：要求有摘要（中、英文）、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。。1.工件工艺性分析根据工件图，分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。根据生产批量，决定模具的结构形式、选用材料。分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。确定合理的工艺方案：应有两个以上的工艺方案比较分析。根据工艺分析，确定基本的工序性质。如：落料—拉深根据工艺计算，确定工序数目。根据生产批量和条件（材料、设备、工件精度）冲压工序或连续冲压工序工艺计算（1）计算毛坯尺寸，合理排样，绘排样图，计算材料利用率。（2）计算冲压力，如：冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等以便确定压力机。（3）计算压力中心，防止模具受偏心负荷，受损。（4）计算并确定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、垫板等）外形尺寸及弹性元件的自由高度。（5）确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸。4.模具总体结构设计（1）进行模具结构设计，确定结构件形式和标准。（2）绘制模具总体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。5.选择冲压设备根据工厂现有设备及要完成的冲压工序性质、冲压加工所需的变形力、变形功和模具的闭合高度、轮廓尺寸等因素，选用压力机的型号、规格。6.模具图样设计（1）绘制模具总图.主视图：常取模具的工作位置（闭模状态），采用剖面画法。.俯视图或仰视图：一般是将上模部分（或下模部分）的下模俯视（或上模俯视）可见部分。.侧视图和局部视图等：必要时画。.制件图：常画在图样的右上角，要注明其材料、规格、制件本身的尺寸、公差、技术要求等。.排样图：必须在制件图下面绘制。应标明料宽、步距、搭边值。.技术要求及说明：一般在标题的上面写出该模具的冲压力、模具闭合高度、模具标记所选设备型号等其他要求。.列出零件明细表。（2）绘制非标准零件图：1(8（3），1（3）编写相应技术文件：毕业设计说明书一份，论文字数不少于2万字，用电脑打印。（4）审核按规定时间完成，上缴本课题设计资料进行审核，并答辩。7.利用Solidworks软件完成8个非标件的三维建模。8Danaform二．指定查阅的主要参考文献及说明《实用模具设计与制造手册》，许发樾主编 机械工业2000.10《冲模设计手册》,《冲模设计手册》编写组编注机械工业[3]《实用冲压技术手册》， 王孝培主编 机械工业2001.03《冲压工艺与模具设计》,奎华主编 机械工业1999.1《互换性与技术测量》,廖念创等 计量 1998.02《金属材料及热处理》,工大史美堂主编 科技[7]《冲模图册》,天佑主编 机械工业，1995.10[8]《模具工业》，模具工业杂志编辑部编辑出版[9]《模具技术》，模具技术杂志编辑部编辑出版《冲压模具设计实践》100例，周本凯主编 化学工业 2008.3《模具设计指导》，史铁梁主编 机械工业，2008.4三.进度安排设计（论文）各阶段名称关键疑难问题并分析

起 止 日 期2015.3.2-2015.3.202015.3.21-2015.4.173 撰写论文,完成装配图及零件图2015.4.18-2015.5.154 校对、修改加工论文及图纸2015.5.16-2015.5.265 毕业设计修改及提交，完成答辩2015.5.27-2015.6.21四.毕业设计附图名称：工件图材料技术要求：（1）厚度 材料：08（2）表面质量：平整2.大批量生产摘 要经过对零件工艺性分析确定工艺方案为落料、拉深、冲孔复合模设计，通过对零件的结构、尺寸、精度、材料等分析，确定模具冲压方案为倒装复合模，采用手工送料、四导柱导向方式导向，导料销定位、固定导料销定距，采用弹性卸料方式卸料、利用推杆和推件块构成的刚性推件装置卸料，设计的该模具可以满足使用要求。关键词：落料；拉深；冲孔；倒装复合模ABSTRACTThisarticleisdesignedpunching,blanking,ProgressiveDie,Diepracticalexamplesofrelativelysimplestructure,easytouseandreliable.Stampingdiemainlyofsheetmetalforminghavebeenseparatedorpartsoftheprocessingmethods.Becausetheproductionoflargequantitiesofmoldmanufacturing,moldandstampingproducts toensuredimensionalaccuracyandqualityofproducts,DieDesignandManufactureofthemainmolddesign,takingintoaccounttheworkoftheprocesscanmeettherequirementsofdesign,canbeprocessedintoqualifiedparts,aswellassubsequentmaintenanceandstorage,suchasisreasonable.Inthedesignofthegasketholeaccuracyismoreimportantoutsidetheouterfilletsizeprecision,notonlyhavetoconsidersothatthepartsmadetomeetthejobrequirements,butalsotoensurehislife.thecardorderprocess,non-standardpartsoftheprocessofcardprocessingtechnology.Keywords:Blanking;drawing;punching;flipcompositefilm目录第1章 绪论 错误!未定义书签。课题背景 错误!未定义书签。我国模具工业和技术的发展方向 错误!未定义书签。课题研究的意义 错误!未定义书签。第2章 零件工艺性分析 错误!未定义书签。工艺分析 错误!未定义书签。冲裁工艺方案的确定 错误!未定义书签。模具总体结构设计方案 错误!未定义书签。模具类型的选择 错误!未定义书签。操作与定位方式 错误!未定义书签。模具总体结构设计方案 错误!未定义书签。导向方式的选择 错误!未定义书签。第3章 模具设计工艺计算 错误!未定义书签。排样、计算条料宽度及步距的确定 错误!未定义书签。排样设计与计算 错误!未定义书签。搭边值的确定 错误!未定义书签。送料步距与条料宽度计算 错误!未定义书签。计算材料利用率 错误!未定义书签。第4章 工序力的计算 错误!未定义书签。计算冲裁力的公式 错误!未定义书签。落料力F的的计算 错误!未定义书签。冲顶孔力F冲冲冲侧孔力F冲

的计算 错误!未定义书签。的计算 错误!未定义书签。卸料力和推件力的计算 错误!未定义书签。拉深力的计算 错误!未定义书签。压力中心的确定和初选压力机 错误!未定义书签。确定压力中心 错误!未定义书签。初选压力机 错误!未定义书签。第5章凸模与凹模刃口尺寸的计算 错误!未定义书签。冲裁模刃口尺寸计算的基本原则 错误!未定义书签。冲裁模刃口尺寸的方法 错误!未定义书签。第6章 模具主要工作零部件设计 错误!未定义书签。冲孔凸模的设计 错误!未定义书签。落料凹模的设计 错误!未定义书签。落料拉深凸凹模的设计 错误!未定义书签。拉深冲孔凸凹模的设计 错误!未定义书签。凸模固定板的设计 错误!未定义书签。垫板的设计 错误!未定义书签。斜楔机构的设计 错误!未定义书签。卸料装置的确定 错误!未定义书签。卸料零件 错误!未定义书签。卸料板的设计 错误!未定义书签。卸料螺钉的选用 错误!未定义书签。弹性元件的选用与计算 错误!未定义书签。卸料弹簧的选用 错误!未定义书签。侧滑柱复位弹簧选用 错误!未定义书签。推件装置设计 错误!未定义书签。定位方式的选择 错误!未定义书签。送进导向方式的选择 错误!未定义书签。送料定距方式的选择及材料 错误!未定义书签。8模架及导柱导套的设计 错误!未定义书签。导柱与导套的设计 40模柄及尺寸确定 40第7章 基于Dynaform的拉深验证 错误!未定义书签。第8章 装配图 错误!未定义书签。总结 错误!未定义书签。参考文献 477致 48PAGEPAGE1四川理工学院毕业设计（论文）第1章 绪论课题背景近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国模具企业已普及了二维CAD，为适应模具产品“交货期短”、“精度高”“质量好”和“价格低”的服务要求，并陆续开始使用 UGNX4.0、CAXA、Solidworks、AutoCAD2007、Pro/Engineer等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。UGNX4.0和Solidwork是比较常用的三维机械设计软件，能满足中小型企业模具设计需求。并能大大减少了设计师的工作量，节约了工作时间，提高了工作效率，使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。我国模具工业和技术的发展方向随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具产业已经与世界模具产业密不可分，中国模具在世界中的地位和影响越来越重要。我国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：模具结构日趋大型、精密、复杂，模具寿命日益提高一方面由于成型（形）零件日趋大型化以及高效率生产所要求的一模多腔（模已经达到一模几百腔），发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高），5μm2～3μm1μm以下，这必将促进超精密加工的发展。CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用证明，模具CAD/CAM/CAE技术是当今最合理的模具生产方式，即可用于建模、为数NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型（形）过程的目的，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化的第1章绪论一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和攻效。快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术（RP）是在近两年迅速发展起来的，并向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本低的特点，RPNC技术，有效满足了一些高精度、高寿命模具的生产需求。具体新技术包括快速原型制造新技术在塑料模具中的推广应用80%它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异可以较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率模具标准化及模具标准件的应用将极影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种，发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。开发优质模具材料和先进的表面处理技术70万顿模具钢，有相当一部分需要进口。为了扭转这种工艺手段，不断开发具有特殊使用性能的新型模具材料。高速铣削在模具加工中的推广应用高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普5～10倍）及可加工硬材料等诸多优点，是高精度型腔模具的40000～100000r/min，30～40m/min1～3s，大副度提高了加工效率，Ra≤10μm10μm。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是给汽车、家电行业型腔模具制造方面注入了新四川理工学院毕业设计（论文）的活力。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程随着三坐标测量机、扫描仪等先进测量仪器的应用，现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展。CAD/CAMCAM编程，就可以加工出产品模具。开发成形新工艺和模具，培养新理念和新模式在成形工艺方面，主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另外，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式，主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。此外，大力研发模具的抛光技术和模具制造设备，可进一步改善成型产品的表面质量。课题研究的意义由于该冲压模具的设计包含了产品的工艺分析、模具的结构设计、零部件尺寸的计CAD制图任务等，可以让人更深入的了解整个设计过程。对即将跨入模具行业我们，能完成一个像这样的课题，应该很不错了。这个课题不仅增加了我们对模具设计整体的感性认识，并且充分的考验了我们所学的知识（CAD制图技术）。以便更好的适应这个行业。第2章零件工艺性分析第2章 零件工艺性分析工艺分析2-1图2-1工件图名称：工件图1.材料技术要求：（1）厚度 材料：08（2）表面质量：平整2大批量生产分析如下：1材料名称：优质碳素结构钢牌号：08标准：GB/T699-1988特性及适用围：力学性能：抗拉强度σb(MPa)：330~450抗剪强度

(MPa)：260~360c屈服强度σs(MPa)：200伸长率δ5(％)：≥324PAGEPAGE5四川理工学院毕业设计（论文）断面收缩率ψ(％)：≥60硬度：未热处理≤131HB2面的孔在拉深变形区。3．尺寸精度：零件图上的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，尺寸精度较低，可按IT14级确定工件的公差，普通冲裁完全能满足冲裁要求。冲裁工艺方案的确定Φ50Φ7.5的圆孔。优先通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。确定拉深次数：h38

0.37远小于一次拉深时的相对高度0.71-0.57则可一次拉深成形。d 102也可根据相对厚度查表确定出筒形件（带压边圈）极限拉深系数m=0.53-0.55。而工件拉深系数dD102129.30.79m则可一次拉成。需要进行落料、拉深、冲顶孔、冲侧孔四道基本工序。。可采用以下三种方案：落料、拉深、冲孔、冲侧孔单工序成形落料、拉深复合，冲顶孔，再冲侧孔落料、拉深、冲顶孔、侧孔一次复合这样只需要一套模具即可完成方案（1）模具结构简单，但需要4套模具，工艺流程长，占用设备多，费工费时，且过多的模具投入又将进一步降低企业经济效益。方案（2）需要3套模具，冲侧孔通常需要悬臂冲孔，模具结构较为复杂，制造费用较高。虽效率有所提高但还远远不能满足企业高精度、低成本、高效益的生产和经济要求。为了满足生产要求，对此类带侧孔的可一次拉深成形的圆筒形件可考虑采用一套全新的工艺方案，即方案三。第2章零件工艺性分析模具总体结构设计方案模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压拉深。此制件带有侧孔为了方便斜楔机构的设计宜采用倒装复合模，同时也利于废料排出。操作与定位方式根据零件的生产批量大，采用自动送料机构能够达到批量要求，零件尺寸适中，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件精度，采用四导柱的导向方式；定位方式为导料销（同侧2个）定位，采用固定挡料销定距控制条料的送进步距。模具总体结构设计方案由于冲裁件厚度为1.0mm，相对较薄，卸料力不大，故采用弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。出件方式为下出件方式，由推杆和推件块组成的刚性推件装置推出，冲孔的废料可通过凸凹模的孔从冲床台面孔掉下。导向方式的选择采用四导柱模架，这种模架的刚度好，导向精准。四川理工学院毕业设计（论文）第3章 模具设计工艺计算排样、计算条料宽度及步距的确定排样设计与计算D的尺寸D=d2222Hrr222 22 221012210137.51.7251010.5652.m排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构提高材料利用率（不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状）。排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全。模具结构简单、寿命高。保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。图3-1 排样图根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。7第3章模具设计工艺计算该零件落料件为规则圆形尺寸较大厚度较薄。为了保证加工和设计计算方便，采用直排排样方法，这种排样材料利用率较高，如图3-1所示的排样方法。表3-1 搭边a和a1数低碳钢)搭边值的确定搭边是废料，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。一般来说，搭边值是由经验确定的。考虑：材料的力学性能。塑性好的材料，搭边值要大—边值小一些。材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。工件的形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大。排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。3-1侧搭边值a=1.0(mm)。08钢，所以两制件之间的搭边值为：a=0.8×（1～1.2）=0.8～0.96(mm)1a=0.8(mm)18PAGEPAGE10四川理工学院毕业设计（论文）侧搭边值： a=1.0×（1～1.2）=1.0～1.2(mm)取a=1.0(mm)送料步距与条料宽度计算在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。3-11A=D+a (3-1)11式中 D――平行于送料方向的冲裁件宽度a――冲裁件之间搭边值。1A=D+a1=129.3+0.8=130.1mm计算条料宽度有三种情况需要考虑；①有侧压装置时条料的宽度。②无侧压装置时条料的宽度。③有定距侧刃时条料的宽度。条料宽度表3-2条料宽度偏差（mm）材料厚度t/mmB/mm～1>1～2>2～3～50>50～100>100～150根据模具设计要求和每次能保证顺利冲裁采用无侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料销（两个）送进。B计算3-2B=（D+2a+C）错误!未找到引用源。 (3-2)第3章模具设计工艺计算式中 D――冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a――冲裁件与条料侧边的搭边；C――条料与导料板之间的间隙（即条料的可能摆动量）。经查表3-2和表3-3得△=0.6mm C=0.5mm。B0=（D+2a+C)0 =131.30 mm0.6无 侧 压 装 无 侧 压 装 置材料厚度t/mm条 料 宽 度B/mm100以下100以上~0.5~10.50.51~20.512~30.513~40.514~50.513.1.4计算材料利用率定义：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的指标。一个步距的材料利用率计算公式如下：ABS100% (3-3)式中 A——一个步距冲裁件的实际面积B——条料宽度；S——步距。11四川理工学院毕业设计（论文）A由公式（3-3）得 BS100%00Ar0000r210000BS

76.9PAGEPAGE12第4章工序力的计算第4章 工序力的计算计算冲裁力的公式计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、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，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其总冲裁力F按公式（4-1）计算：PFp=KptLτ （4-1）式中 τ——材料抗剪强度，见附表（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、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或1～3。在此模具中KP1.3。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度τ，Kp=1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3-2＝300MPa。落料力F的的计算落料时的周边长度为：L1=πD=406.2mm落料力由公式（4-1）计算FK落

tL1P1.31.0406.2300158KN冲顶孔力

的计算冲冲裁落料周边总长为L2=d2四川理工学院毕业设计（论文）冲孔力由公式（4-1） F2

KtLP 21.31.05030019.5KN

的计算冲冲孔力由公式（4-1） F3

KP1.37.53003KN斜楔和斜06取50斜楔斜角PF3tan2.5KN故总冲孔力F冲

FF2

P180KN卸料力和推件力的计算在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力计算公式如下：卸料力 FQ

KFP

(4-2)推件力 F nKF (4-3)Q1 1 P式中 F——冲裁力（N）；PKK1n——梗塞在凹模的制件或废料数量（nh/t）；h——直刃口部分的高（mm）。卸料力和推料力的系数通过查表4-1确定，卸料力系数取K＝0.05，推件力系数取K1＝0.055。

第4章工序力的计算梗塞在凹模的制件或废料数量取n＝4由公式（4-2）得卸料力 FQ

KFP0.051809KN由公式（4-3）得推料力 F nKFQ1 1 P40.05518039.6kN表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm0.065～0.0750.10.14＞0.1～0.5 0.045～0.0550.0630.08钢＞0.5～0.25 0.04～0.050.0550.06＞2.5～6.5 0.03～0.040.0450.05＞6.5 0.02～0.030.0250.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.025～0.080.02～0.060.03～0.070.03～0.09拉深力的计算根据公式 FtK1 b1

(4-4)F─拉深力；t─板料厚度；d114四川理工学院毕业设计（论文）─拉深件材料抗拉强度；bK─修正系数1查参考文献【1】表5-18 K=0.331则：F 0.3310240042KN拉压边力的计算根据公式 F （D2d2）qAq （4-5）压 4 0查参考文献【1】表5-30 q2.0～2.5则 F129.32-10222.512.4KN压 4总压力的计算总压力等于该模具中所用压力之和，采用弹性卸料装置下出件的模具时的总压力为：F＝FFFFF总 冲 推 卸 压 拉283N

18039.6912.442283N压力中心的确定和初选压力机确定压力中心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，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。15第4章工序力的计算模具的压力中心，可安以下原则来确定：对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。0，0（x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。图4-1压力中心、L2、L3………LN4-1初选压力机错误!式压力机的型号为J21G-20P630KN1.3F总

367.9KNH2.5h95mm最 大 封 闭 高 度 H=360mm16四川理工学院毕业设计（论文）第5章凸模与凹模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，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。从生产实践中可以发现：端尺寸等于凹模尺寸，冲裁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，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。结果使间隙磨摩愈大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时考虑下述原则：落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差合理间隙值。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），度要求过低（制造公差过大），IT11IT7～IT9上偏差为正，下偏差为零。生产中对普通冲裁件，凹模刃口尺寸制造公差按IT7级精度IT6级精度选取。17第5章凸模与凹模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的方法⑴凸、凹模刃口尺寸的确定原则①考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。因此，落料模应先决定冲孔模应先决定凸模尺寸。用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。②考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。③考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较冲件精度高2~3级。⑵凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸其公式见表5-1表5-1凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式工序性 冲件质 尺寸

凸模尺寸 凹模尺寸落料 DD0

(D

)0minp

D(D)dd 0冲孔 d d0

(d)0p

d (dd

min

)d0表示：D，Dp dd，dp dD，d—分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸， IT6，IT7.p dΔ——制件的制造公差Z—最小合理间隙minX—磨损系数，其值在0.5~1之间。IT10，X=1IT14，X=0.5最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须18四川理工学院毕业设计（论文）+ p d

max

-Zmin⑶凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸对于冲制复杂形状冲件的模具或单件生产的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作部分尺寸计算：其落料件按凹模磨损后尺寸增大（A），减小（B）和不变（C）的规律分三种。冲件按凸模磨损后尺寸减小（B类尺寸），增大（A）和不变（C）根据设计要求确定凸模刃口尺寸并依次为基准配置凹模，按磨损后其尺寸变大，变小，不变。⑷凸、凹模刃口尺寸的计算方法①落料刃口尺寸计算对于落料部分按未注公差IT14级计算，所以落料件尺寸为129.30mm，根据查表得冲裁刃口双面间隙为Zmin＝0.100mm,-1Zmax＝0.140mm.129.3的制造公差查表得＝0.040mm，凹

＝0.030mm+凹 凸

=0.040+0.030mm=0.07mmZmax-Zmin=0.140-0.100mm=0.04mm由于凹

＞Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模配合加工法。磨损系数为x=0.5.则凹凸模刃口尺寸为D =(D-x△）+δ凹凹 0=(129.3-0.5×1)+0.250=128.8+0.250凸模刃口尺寸d

按凹模实际尺寸配制，其双面间隙为0.10～0.14mm为保证模凸具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.10mm配合间隙。②冲顶孔刃口尺寸计算对于500.62的孔，制造公差查表得0对于冲孔部分按未注公差IT14级计算，所以冲孔件尺寸为19PAGEPAGE20第5章凸模与凹模刃口尺寸的计算50mm，50的制造公差查表得＝0.030mm，凹

＝0.020mm+凹 凸

=0.030+0.020mm=0.05mm由于凹

Zmax-Zmin=0.140-0.100mm=0.04mm+＞Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模配合加工法。磨损系数为x=0.5.则凸凸模刃口尺寸为

d =(D+x△）0凸 凸=(50+0.50.62)00.155=50.300.155

按凸模实际尺寸配制，其双面间隙为0.10～0.14mm为保证模凹具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.10mm配合间隙。③冲侧孔刃口尺寸计算对于7.50.36的孔，冲孔部分按未注公差IT14级计算，所以冲孔件尺寸为07.5mm，7.5的制造公差查表得=0.02mm 凹

=0.02mm由 +凹 凸

=0.02+0.02mm=0.04mm即凹

=Zmax-Zmin凸故采用分开加工，则：d=(d+x△)0凸 -δ凸=（7.5+0.5×0.36）0 mm-0。02=7.680 mm-0.09D =（d+x△+Zmin）+δ凹凹 0=（7.5+0.5×0.36+0.10）+0.02mm0四川理工学院毕业设计（论文）=7.78+0.02mm0④拉深刃口尺寸计算对于拉深部分直径1000.87制造公差查表得0δ凹=0.035mm δ凸=0.025mm拉深凸模和凹模的单边间隙查表，按Z/2=（1~1.1）t,取Z=2。则可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸为：d=（D+0.5△）0凸 凸=（100+0.5×0.87）0 mm0.22≈100.440 mm0.22拉深凹模刃口尺寸D 按凹模实际尺寸配制，其双面间隙凹

1mm。第6章模具主要工作零部件设计第6章 模具主要工作零部件设计6.1冲孔凸模的设计①冲孔小凸模采用螺塞固定在落料凹模上，凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时考虑凸模的修模量及固定板、与卸料板之间的安全距离等因素。（a） （b）图6-1 冲孔凸模1在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但是对细长凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。该冲孔凸模的强度校核公式如下：Lt （6-1）k Fk式中 L——冲件轮廓的周长（mmt——冲件材料厚度（mm）；——冲件材料抗剪强度(MP)；aF——接触面积（mm2），取接触宽度为t/2；k——凸模刃口接触应力(MP)；k a2四川理工学院毕业设计（论文）1800(MP。a校核冲孔凸模由于冲件轮廓周长为 23.56mm，冲件材料厚度1mm，接触面积44.18mm2，300MP1800MP。a a由公式（6-1）得：

Ltk1 Fk23.561.030044.18160MP<=1800MPa a经校核冲孔小凸模的强度足够。②冲孔大凸模采用台阶固定在凸模固定板上，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。（a） （b）6-22由公式（6-1）得：

Ltk Fk23第6章模具主要工作零部件设计157.0811963.5024<[]1800MPa经校核冲孔大凸模的强度足够。6.2落料凹模的设计最小壁厚可小些；倒装式复合的凸凹模孔一般积存废料，胀力大，最小壁厚应大些。成6-3（a）（b）图6-3落料凹模24四川理工学院毕业设计（论文）又作为冲孔侧孔凸模的凸模固定板应注意强度是否满足。落料拉深凸凹模的设计最小壁厚可小些；倒装式复合的凸凹模孔一般积存废料，胀力大，最小壁厚应大些。由于选用的是倒装式复合模，所以查下表得：最小壁厚a=2.7mm。表6-3 倒装复合模最小壁厚表1.01.82.05.8最（a） （b）图6-4落料拉深凸凹模由于制件侧壁有一7.5mm21.75mm21.75mm，宽大于孔直径。所设计方孔尺寸为102613.6mm。拉深冲孔凸凹模的设计凸凹模固定在下模座上，采用嵌入式加螺钉固定。25第6章模具主要工作零部件设计拉深高度为38mm，结构上需冲50mm顶孔和7.5mm侧孔。且落料处需做通孔使废料从凸凹模部下落再通过下模座上的孔以排除废料。凸凹模圆角半径：r0.8(Dd)tA10.8(129.3102)14.17取r5mmA1由r(0.7～1.0)rT A1

,取rT1

5mm（a） （b）图6-5拉深冲孔凸凹模凸模固定板的设计此凸凹模带有台阶以便于与落料拉深凸凹模定位，提高模具装配精度。26四川理工学院毕业设计（论文）凸模与凸模固定板之间常采用H7/m6过渡配合，由于材料厚度较薄故板料不宜过厚，取板厚H=15mm台阶高h=5.5mm。（a）（b）6.6垫板的设计

图6-6凸模固定板垫板的定义为，加强模具强度。减轻模具工作时的震动力。另用垫板，目的为：冲头或冲针底部面积过小需用一定强度的垫板以防模板因强度小而出现凹坑，影响模具的寿命和精度。垫板厚度一般为30-10mm。由于制件材料较薄取h=10mm。27第6章模具主要工作零部件设计（a）（b）斜楔机构的设计

图6-7垫板5-55适用围如下。①10106-（a②II区。向上倾斜10～30围，可采用向上倾斜运动的斜楔机构【图6-8（b）】，其中当倾斜角在15～30围时，赢、考虑增设中间斜楔滑块。③III区。向下倾斜10～45围可采用向下倾斜运动的斜楔机构，见【图6-8（c）】。④IV45时，应选择空间斜楔机构斜楔（吊楔），6-8（d）】。28四川理工学院毕业设计（论文）图6-8斜楔的结构形式水平运动的斜楔机构 冲压加工方向为水平或在向上倾斜10或向下倾斜10的即采用水平运动的斜楔机构（图6-9）。图6-9水平运动斜楔分析图①斜楔一开始接触斜楔滑块2时的状态如【图6-9（a）】所示，此时：a.斜楔与斜楔滑块接触面的长度，应大于或等于斜楔工作斜面的15；b.斜楔后挡块5接触面的最小长度应为25mm；c.斜楔与斜楔滑块接触角5060，当冲压行程量不足时，可取45；6080的围适用于斜楔滑块受力很大时。取初始50②已知条件：A.斜楔滑块2的运动距离S; S22mm29第6章模具主要工作零部件设计B.接触角； 50C.斜楔滑块受加工方向的力F。 F=3KN③运动力学分析计算【图6-9（b）、（c）】。斜楔斜角 90=45斜楔垂直运动的距离 S S 22 26.2mm1 tan tan40PFtan2.5KN④水平斜楔机构拉力F

Q F 3.9KNcosFF平衡，即FμGF（a） （b）图6-10侧滑柱式中 μ─滑块面摩擦系数，可取G─斜楔滑块的重量。材料为45钢由SolidWorks建模（图6-10）算得m0.7kgF=mgμ2.8N⑤复位弹簧的弹簧力的计算式中 P─弹簧力；

PKF30PAGEPAGE32四川理工学院毕业设计（论文）KK;F─拉回滑块所需的力。取k=5，则P52.814N卸料装置的确定卸料零件设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。卸料板的设计因为该模具为复合模具，卸料装置采用弹压式卸料板，它既起卸料作用，起压料作用，由于在工作前对板料有预压作用，所得冲裁零件的质量较好，平直度较高。该冲裁件厚度在1.5mm以下的板料，弹压卸料板与弹性元件（弹簧或橡皮）、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1-0.2）t，若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。弹压元件的选择，应满足卸料力和冲模结构的要求。的厚度一般取5～20mm，考虑到材料厚度不大所以取13mm，卸料板的周界尺寸与凹模4-20.01mm表6-1 弹压卸料板与凸模间隙值（mm）材料厚度t/mm材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1单边间隙Z/mm0.050.10.15卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为M8×10mm。卸料螺钉第6章模具主要工作零部件设计1mm时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。弹性元件的选用与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，该簧。这种弹簧已标准化（GB2089-1980），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。冲模常用圆柱螺旋压缩弹簧，一般用65Mn或60Si2Mn等钢丝卷绕而成，两端拼紧并磨平，热处理后硬度一般为43～48HRC。卸料弹簧的选用步骤如下:卸料弹簧的选用①初步确定弹簧个数n一般选2～4个，结构允许时可选6个，但受力不容易均匀。FxnFy=Fx/n(N)=9000/4=2250(N)FyFjFyFj=（1.5-2）Fy。Fj=（1.5～2）Fy=（1.5～2）2250=3375～4500(N)hyhy=Fyhj/Fj(mm)。式中 hj——弹簧极限压缩量（mm）一般取16(mm)；Fj——弹簧极限工作负荷（N）；33四川理工学院毕业设计（论文）Fy——弹簧预压力（N）。hy=Fyhj/Fj=2250×16/4500=8mm⑤检查所选弹簧是否合适，使弹簧工作时的总压缩量h不超过弹簧允许的极限工作负荷下的压缩量hj，即应满足下式：hj≥h=hy+hx+hm式中 hx——卸料板的工作行程（mm），一般可取hx=t+1,t为板料厚度hm——凸模或凸凹模的刃模量，通常可取hm=4～10mm。即 hj≥h=hy+hx+hm=8+2+5=15mm经检查满足下：hj≥h=hy+hx+hm弹簧选取合格。即选择弹簧规格为(D)×(d)×(H)=22×4.0×100，材料热处理硬度 48HRC。侧滑柱复位弹簧选用卸PKF卸

14150164NFyFjFyFj=（1.5-2）FyFj=（1.5～2）Fy=264~328(N)③压缩量要22mm，选取h23.2mmj即选择弹簧规格为(D)×(d)×(H)=12×2.5×45mm，材料：65Mn，热处理硬度 48HRC。压料弹簧的选用拉深过程中压边力为12.4KN，需选用强力弹簧见（表6-2）表6-2强力弹簧使用次数和压缩比的关系第6章模具主要工作零部件设计①确定弹簧个数为4个②单个弹簧所需力F12.443100N③压缩距离为压料块下降高度h=46mm表6-3强力弹簧6-3(D)×(d)×(H)=40×20×150mm；压缩率：4615036.7%；TM红、中载荷。推件装置设计推件的目的，是将制件从凹模中推出来（凹模在上模）作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制件（或废料）四川理工学院毕业设计（论文）推件装置不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而由打杆直接推动推件块。常见的有刚性推件装置如图6-11和弹性推件装置。打杆 2—推板 3—推杆 4—推件图6-11刚性推件装置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，将拉深凹模中的制件卸下。定位方式的选择送进导向方式的选择送进导向方式有两种，分导料销送进导向和导料板导向。该模具采用的是薄料，模具的类型采用的是复合模。在此选择在复合模具中常用的导料销+导料板导向，在模具送料定距方式的选择及材料常见限定条料送进的距离的方式有两种：用挡料销挡住搭边或冲件轮廓以定条料送进距离的挡料销定距；在此模具中采用国家标准的固定挡料销如图所示，而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，靠操作工目测来定。表6-3固定挡料销尺寸规格表(mm)d(h11) d1(m6) h L35基本尺寸极限偏差第6章基本尺寸模具主要工作零部件设计极限偏差603+0.00838-0.075+0.0028100-0.0904+0.012 2+0.004 310131608+0.015 31320-0.11010+0.00616250-0.13012+0.018 4+0.00720图6-12 固定挡料销简图尺寸选择第一个，d 6mm1材料采用45钢制造，热处理硬度42~48HRC。模架及导柱导套的设计上下模座的确定模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否使用带导柱的模36四川理工学院毕业设计（论文）座。置时（闭合状态），15mm。而下模座底面与导柱底面的距离为。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入10mmH7/h620钢，58~62HRC。该模具采用的是滑动导向后侧导柱模架。以凹模周界尺寸为依据查国标(GB/T2855.14-1990)，选择模架规格。上模座：L/mm×B/mm×h/mm=315mm×250mm×60mm。下模座：L/mm×B/mm×h/mm=315mm×250mm×70mm。下垫板厚度取15mm导柱与导套的设计～ ～图6-13导柱和导套结构简图～～～～PAGEPAGE39第6章模具主要工作零部件设计图6-14 导柱和导套结构简图导柱与导套的结构、尺寸一般都是直接按标准选取，选用时导柱的长度应保证冲模6-13(10～15)mm在最高工作位置时，导柱上端面与导套的下端面的距离不小于(10～20)mm6-146-4II由R 45mm选标准导柱导套参数如下导柱：d/mm×L/mm=45mm×335mm；导套:d/mm×L/mm×D/mm=45mm×150mm×58mm；表6-4 导柱、导套配合间隙模架精度等级模架精度等级配合后的过配合形式导柱直径III盈量配合间隙值≤18≤0.010≤0.015＞18～30≤0.011≤0.017滑动配合＞30～50≤0.014≤0.021＞50～80≤0.016≤0.025滚动配合＞18～350.01～0.02模柄及尺寸确定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：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与H7/n6带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，为防止松动，拧入防转螺钉紧固，垂直度四川理工学院毕业设计（论文）较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大的模具。（5）浮动式模柄，它由模柄，球面垫块和连接板组成，这种结构向的精密冲裁。该模具模柄选凸缘式模柄，采用螺钉固定。模柄是连接上模与压力机的零件，在该模具中采用的是冷冲模柄中的通用模柄JB/T7646.3-2008。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。模柄的尺寸是根据所选压力5080mm寸为5068mm。确定模具的闭合高度该模具的闭合高度为

H350mm其它螺钉长度选择标准螺纹与紧固圈》P312表14-2和P315表14-5确定。圆柱销尺寸选用标准根据其定位的零件不同选用不同的长度，圆柱销均为GB/T119.1-2000圆柱销选GB/T119 A8X100四根。冲压设备的选定在第三部分中已经初选冲压设备为开式固定压力机的型号为J21G-20，通过校核，该压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下：630KN滑块行程：120mm。行程次数：50次∕分。第6章模具主要工作零部件设计最大闭合高度：360mm。闭合高度调节：80mm。工作台尺寸（前后×左右）：480mm×710mm。四