防油垫片冲压模设计.doc

宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 题目：防油垫片冲压模设计题目：防油垫片冲压模设计 系系 部部 现代制造工程系现代制造工程系 专专 业业 名名 称称 模具设计与制造模具设计与制造 班班 级级 模模 具具 11041104 班班 姓姓 名名 袁袁 丹丹 丹丹 指指 导导 教教 师师 郭郭 容容 20122012 年年 1010 月月 3030 日日 i 防油垫片落料冲孔复合模设计 摘 要 冲压模具结构简单实用，使用方便可靠，根据防油垫片的几何形状要求、 材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用复合模冲压，这样有 利于提高生产效率，模具设计和制造也相对简单。分析该零件的排样形式得出 材料利用率，画排样图。计算冲裁力、压力中心和刃口尺寸，再进行总体设计。 当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，主要零件的设计和装配技术要求 进行分析。设计出主要零部件，再对标准件进行选取与加工制造。最后选择压 力机，校核压力机是否合理。在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的 装配图和零件图。 关键词：防油垫片；复合模具；总体设计 ii 目目 录录 1 绪论1 2 冲裁件的结构工艺性分析2 3 确定工艺方案及模具的结构形式4 4 模具总体结构设计5 4.1 模具类型的选择.5 4.2 定位方式的选择.5 4.3 卸料、出件方式的选择.5 4.4 标准模架和导向零件的选择.5 5 模具设计工艺计算7 5.1 计算毛坯尺寸.7 5.2 排样、计算条料宽度及步距的确定.7 5.2.1 搭边值的确定.7 5.2.2 条料宽度的确定.8 5.2.3 导料销的选用.9 5.2.4 排样方法.10 5.2.5 材料利用率.11 6 冲裁力相关的计算13 6.1 计算冲裁力的公式.13 6.2 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力.14 6.2.1 计算总冲裁力14 6.2.2 计算卸料力15 6.2.3 计算推料力15 6.2.4 计算总冲压力16 7 模具压力中心与计算17 8 冲裁间隙18 8.1 冲裁间隙分析.18 8.1.1 间隙对冲裁件尺寸精度的影响18 8.1.2 间隙对模具寿命的影响18 iii 8.1.3 间隙对冲裁工艺力的影响18 8.1.4 间隙值的确定19 8.2 刃口尺寸的计算方法.19 8.2.1 冲孔20 8.2.2 落料21 9 主要零部件的设计23 9.1 工作零件的结构设计.23 9.1.1 凹模的设计23 9.1.2 凸凹模的设计24 9.1.3 圆形凸模的设计25 9.2 卸料部分的设计.25 9.2.1 卸料板的设计25 9.3 定位零件的设计.26 9.4 模架及其它零件的设计.26 9.4.1 上下模座26 9.4.2 垫板27 9.4.3 模柄27 9.4.4 模具的闭合高度28 10 卸料橡胶的设计29 11 模具总装图31 12 压力机的选择32 总结33 致谢34 参考文献35 附录37 附录 a 圆凸模的加工工艺过程卡.36 附录 b 落料凹模的加工工艺过程卡.36 附录 c 冲裁模初始用间隙 2c（） 37mm 附录 d j23 系列开式可倾压力机主要技术参数38 1 1 绪论绪论 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的 劳动度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。改革开放以来，随着国民经 济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在 现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展， 加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量， 高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产 上采取专用设备生产的方式。模具作为效率的生产工具的一种，是当今工业生 产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用冲压模具生产制品和零件，具有生 产效率高，表面质量好，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑 加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有较高的 技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以 一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较 复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。 本模具结构简单实用，使用方便可靠，根据紧固垫片的几何形状要求、材 料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的结构，采用复合模冲压，这样有利 于提高生产效率，模具设计和制造也相对简单。 2 2 冲裁件的结构工艺性分析冲裁件的结构工艺性分析 图图 2-1 工件图工件图 （1）结构：零件大小适中，外形简单，制件需要进行落料、冲孔二道基本 工序。 （2）材料：q235 塑性可锻性及冲压性能好，常用作焊接结构件和冲压件 （3）材料厚度：2；mm （4）公差：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按 it14 级 确定工件尺寸的公差 。亦无其他特殊要求，利用普 0 74 . 0 60 0 18 . 0 10 0 52 . 0 20 0 52 . 0 30 通冲裁既可达到零件图纸要求。 （5）生产批量：大批量。 3 表表 2-1 标准公差数值标准公差数值 公差等级it12it 13it 14it 15it 16it 17it 18 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 表表 2-2 年产量与生产类型的关系年产量与生产类型的关系 同类零件的年产量（件） 生产类型 轻型零件（零件质量100kg） 中型零件（零 件质量 1002000kg） 重型零件 （零件质量 2000kg） 单件生产100105 小批100500102005100 中批5005000 200500 100300 成批 生产 大批500050000 5005000 3001000 大量生产5000050001000 结论：由表 2-1 可得出零件是轻型零件，制件可以进行冲裁，制件要大批 量生产，应重视模具材料和结构，保证模具的复杂程度和寿命。 4 3 确定工艺方案及模具的结构形式确定工艺方案及模具的结构形式 根据制件的工艺分析，该工件包括落料、冲孔二个基本工序，按其先后顺 序组合，可以有以下三种工艺方案： 方案一：落料-冲孔，采用单工序模生产； 方案二：落料-冲孔，采用级进模生产； 方案三：落料-冲孔，采用复合模生产； 方案一单工序模是在压力机一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。优 点：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；缺点：工序分散，模 具及操作人员多，劳动量大。 方案二级进模（又称为连续模、跳步模）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冲模。优点：效率高、操作 安全、模具寿命长，易于实现自动化；缺点：结构复杂、制造精度高、周期长、 成本高，材料利用率较其它低。 方案三复合模是只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位同时 完成两道或两道以上冲压工序的模具。优点：结构紧凑，生产率高，冲裁件的 内孔与外缘的相对位置精度高；缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高。 通过对上述三种方案的的综合分析比较，采用方案三可以使内孔和外轮廓 的相对位置精度得到保证和条料的定位简单，并且生产节奏紧凑节约生产空间 还能使生产效率得到提高，所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。 5 4 模具总体结构设计模具总体结构设计 4.1 模具类型的选择模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模， 因其结构简单、又可以使废料直接又凸模从凸凹模内孔推出并且卸料可靠、便 于操作、并为机械化出件提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。 4.2 定位方式的选择定位方式的选择 为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正 确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零 件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率 等进行选择。 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。控制条料的 送进步距采用活动挡料销。 4.3 卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在 2及以下mm 的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。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。卸料板与凸模之间单边间隙选择 （0.10.2）t， 若弹压卸料板还需对凸模起导向作用时，二者的配合间隙应小 于冲裁间隙。弹性元件的选择，应满足卸料力和冲模结构的要求。为使卸料可 靠，卸料板应高出模具刃口工作面 0.30.5，材料采用 45 钢，热处理淬火mm 硬度 4348。hrc 因为工件料厚 2，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的mm 选择可采用弹性卸料装置卸料。 4.4 标准模架和导向零件的选择标准模架和导向零件的选择 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的 全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。 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 6 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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但 是不能使用浮动模柄。 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。 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、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即 方案二最佳。 7 5 模具设计工艺计算模具设计工艺计算 5.1 计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸 根据图 2-1 得：工件的尺寸（） 。6877mm 5.2 排样、计算条料宽度及步距的确定排样、计算条料宽度及步距的确定 5.2.1 搭边值的确定搭边值的确定 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，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响 送料工作。 搭边值通常由经验确定，表 5-1 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表表 5-1 搭边搭边 a 和和 a1 数值数值 圆件及 r2t 的工件 矩形工件边长 l50mm 矩形工件边长 l50 或 r2t 的工件mm 材料厚度 工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a 0.25 0.250.5 0.50.8 0.81.2 1.21.6 1.62.0 2.02.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 4.05.0 5.012 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 根据制件厚度与制件的排样方法可以查表 5-1 得，搭边值工件间 a1 为 1.2 ，沿边 a 为 1.5。mmmm 8 5.2.2 条料宽度的确定条料宽度的确定 条料宽度公式： 公式（5- 0 )a2( db 1） 式中： 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，； d mmd77 侧搭边值，；amma5 . 1 其中条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差，见表 5-2 条料宽度偏差。 表表 5-2 条料宽度偏差条料宽度偏差 材料厚度 条料宽度 b/mm 11223 0500.40.50.7 501000.50.60.8 1001500.60.70.9 查表 5-2 可得条料宽度偏差的下偏差（）为。 mm6 . 0 根据公式（5-1）得： 0 6 . 0 80bmm 条料的宽度确定后，进而就可以确定导料板间距离。 表表 4-3 导料板与条料之间的最小间隙导料板与条料之间的最小间隙 zmin 有 侧 压 装 置 条 料 宽 度 b/mm材料厚度 t/mm 100 以下100 以上 0.5 0.51 12 23 34 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 导料板间距离公式： 9 =+z=+2+ 公式（5-abdaz 2） 导料板与条料之间的最小间隙（）zmm 查表 4-3 得 z=5，由公式 5-2 可得：mm =+2+adaz =77+21.5+5 =85（）mm 5.2.3 导料销的选用导料销的选用 设计导料销时，应注意以下几点： （1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。 （2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。 （3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一 位基准，避免累积误差。 查参考文献10冲压模具设计手册可知该模具导料销的直径为，mmd6 长，适用，且材料为 45 钢，采用热处理 4348hrc。mm1088699gb 导料销距离公式： 公式（5-3）rba2/ 式中： 导料销工作部位的半径（） ，得=5； r mmrmm 根据公式（5-2）得： 0 6 . 0 25.45 amm 10 图图5-1 导料销导料销 11 5.2.4 排样方法排样方法 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响制件的质量、模具的寿命、 制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。 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，排样又可以分为直排、斜排、对排、混 合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制 件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料 导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因 模具单面受力（单边切断时） ，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且 也直接影响到冲裁件的断面质量。 根据我设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有 废料直排法如下图所示。 图图 5-2 竖排示意图竖排示意图 12 图图 5-3 横排示意图横排示意图 5.2.5 材料利用率材料利用率 材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 表示： 公式（5-4）%100)(lbna 式中： 材料利用率（） ；% 冲裁件的数目（=1） ；nn 冲裁件的实际面积（ 2） ； amm b板料宽度（b=80.5 ） ；mm 步距（ =78.2 ） 。llmm 计算冲压件的面积： =2（10 25 2）+（3015 ）2a =471+2119.5 =2590.5（ 2） mm 竖排条料宽度计算： b=77+21.5+0.5 =80.5（）mm 横排条料宽度计算： b=68+21.5+0.5 13 =71.5（）mm 步距的计算： =77+1.2l =78.2（）mm 根据公式（5-3）得： 竖排： %725.52100%) 2 .78.5/8059021 ( 横排： %408.41100%) 2 .69.5/7159021 ( 由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。工艺废料的多少 决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材 料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 因, 所以该零件采用竖排法。如图 5-5 所示： 横竖 图图 5-5 排排样样图图 14 6 冲裁力相关的计算冲裁力相关的计算 6.1 计算冲裁力的公式计算冲裁力的公式 计算冲裁力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 冲裁力一般可以按下式计算： p f 公式（6-1）tlkf pp 式中： 材料抗剪强度（） ；mpa 冲裁周边总长（） ；lmm 材料厚度（） ；tmm 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 p k 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。 p k p k 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 q235 抗剪强度为 303372,mpa 取=350。mpa 表表 6-1 部分常用冲压材料的力学性能部分常用冲压材料的力学性能 材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度屈服强度 q195未退火2553143154390195 q235未退火303372375460235普通碳素钢 q275未退火392490490610275 08f已退火230310275380180 08已退火260360215410200 10已退火260340295430210 优质碳素结 构钢 20已退火280400355500250 15 45已退火440560530685360 16 6.2 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括： （1）总冲压力 f （2）总冲裁力 p f （3）卸料力 q f （4）推料力 1q f 6.2.1 总冲裁力总冲裁力 p f 公式（6-2）)( 2121 lltkfff pp 式中： 落料时的冲裁力； 1 f 冲孔时的冲裁力； 2 f 落料周长（） ； 1 lmm 冲孔周长（） 。 2 lmm 计算其冲裁周边的长（）：mm 落料周长为： =60+202 1 l 471mm 冲孔周长为： =30+102 2 l 157mm 落料冲裁力为： =kptl1 1 f =1.32471304 =372278.4（）n 冲孔冲裁力为： 17 =kptl2 2 f =1.32157304 =124092.8（）n 所以可求总冲裁力为： =+ p f 1 f 2 f =372278.4+124092.8 =496.3712（）kn 表表 6-2 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mmkxktkd 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值注：对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值 6.2.2 计算卸料力计算卸料力 q f 公式（6-3） pxq fkf 查表 6-2 得： 05 . 0 x k 根据公式（6-3）得： =0.04496.3712=19.85 q fkn 6.2.3 计算推料力计算推料力 1q f 公式（6-4） ptq fnkf 1 查表 6-1 得： 55 . 0 t k n-根塞在凹模内的制件或度料数量（=6/2=3）thn/ 18 根据公式（6-4）得： 35.725kn 1 q f 6.2.4 计算总冲压力计算总冲压力f 公式（6-5 1qqp ffff ） =496.3712+19.85+35.2575knknkn =551.4787kn 根据总冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机 j23-63（参数见附录 4） 。 19 7 模具压力中心与计算模具压力中心与计算 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 冲模和压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。模具的压力中心，可按以下 原则来确定： （1）对称零件的单个冲裁件，冲裁的压力中心为冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布对称时，冲裁的压力中心与零件的对称中心重合。 （3）各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求 出合力作用点的坐标位置 0，0（x=0,y=13.5） ，即为所求模具的压力中心。 公式（7-1） nnno lllxlxlxlx 212211 / 公式（7-2） nnno lllylylyly 212211 / 零件属于形状属于 x 方向 y 不对称的工件，所以工件的压力中心为 x=0y=13.5 nnno lllylylyly 212211 / 103.14/(10+30)3.14 13.5 图图 7-1 零件图零件图 20 8 冲裁间隙冲裁间隙 8.1 冲裁间隙分析冲裁间隙分析 根据 jb/z271-86 规定，冲裁间隙是指凸、凹模刃口间隙的距离，用符号 c 表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断面质 量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲 裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非 常重要的工艺参数。 8.1.1 间隙对冲裁件尺寸精度的影响间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小， 则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏 差，二是模具本身的制造偏差。 8.1.2 间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的 因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦， 而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模 具寿命极为不利。 而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制 造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 8.1.3 间隙对冲裁工艺力的影响间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁 力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的 520%左右时， 冲裁力的降低不超过 510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大 后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力，当单边间隙达到材料厚度的 1525%左 右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、 顶件力迅速增大。 21 8.1.4 间隙值的确定间隙值的确定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都 有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断 面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质 量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是 彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、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 zmin，最大值称为最大合理间隙 zmax。考 虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小 合理间隙值 zmin。 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于 尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸 精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙 值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。 经验公式； 软材料： t1，c=(3%4%)tmm t=13，c=(5%8%)tmm t=35，c=(8%1%)tmm 硬材料： t1，c=(4%5%)tmm t=13，c=(6%8%)tmm t=38，c=(8%13%)tmm 根据分析冲裁模间隙采用查表法确定，查冲裁模初使用间隙（见附录 3） 得 zmin=0.246,zmax=0.360 8.2 刃口尺寸的计算方法刃口尺寸的计算方法 由于模具的加工方法不同，凸、凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差 的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为两种方法：1、凸、凹模分开加工， 主要用于圆形或简单形状制件；2、凸、凹模配合加工，主要用于形状复杂或薄 22 板制件。由于该制件形状简单，选择凸、凹模分开加工。 23 8.2.1 冲孔冲孔 设冲孔尺寸为 0 d ，根据以上原则，冲孔时以凸模为设计基准，首先确定 凸模刃口尺寸，使凸模基本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 zmin。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。 其计算公式 8-1 如下： p d （ d x） 0 p 公式（8-1） d d （ p d 2zmin) d 0 （ d x 2zmin) d 0 在同一工步中冲出制件两个以上孔时， 凹模型孔中心距按公式 8-2 确定 ： d l （ min l 0.5)0.125 公式（8-2） 式中 d d 冲孔凹模基本尺寸()；mm p d 冲孔凸模基本尺寸()；mm d 冲孔件孔的最小极限尺寸()；mm d l 同一工步中凹模孔距基本尺寸()；mm min l 制件孔距最小极限尺寸()；mm 冲孔件孔径公差()；mm zmin 凸、凹模最小初始双面间隙()；mm p 凸模下偏差，可按 it6 选用()；mm d凹模上偏差，可按 it7 选用()；mm x磨损系数，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，查表 8-1 得。 zmin=0.246 zmax=0.360 则 zmax -zmin=0.114 所以冲孔 10： p d =（100. 750.43） 0 020 . 0 =10.3225 0 020 . 0 mm d d =（10.32250.246) 020 . 0 0 24 =10.5685 020 . 0 0 mm 校核 p dzmax zmin p d=0.0200.020=0.004=0.114mm 所以冲孔凸、凹模刃口尺寸 p d =10.3225， d d =10.5685 0 020 . 0 020 . 0 0 冲孔 30： p d =（300.50.62） 0 020 . 0 =31.31 0 020 . 0 d d =（300.50.62+0.246) 025 . 0 0 = 30.556 025 . 0 0 校核 p dzmax zmin p d=0.020+0.025=0.0450.114mm 所以冲孔凸、凹模刃口尺寸 p d =31.31 ， d d = 30.556 0 011 . 0 01 . 0 0 8.2.2 落料落料 d d （ d x） d 0 公式（8-3 ） p d （ d d zmin) 0 p （ d xzmin) 0 p d d 落料凹模基本尺寸()；mm p d 落料凸模基本尺寸()；mm d落料件最大极限尺寸()；mm 落料件外径公差()；mm zmin凸、凹模最小初始双面间隙()；mm p 凸模刃口尺寸制造偏差； d凹模刃口尺寸制造偏差； 所以落料 60： d d =（600.50.74） 020 . 0 0 25 =59.63 020 . 0 0 p d = (59.630.36) 0 030 . 0 =59.27 0 030 . 0 校核 p d=0.020+0.030=0.050.114 所以落料凸、凹模刃口尺寸 d d =59.63、59.27 020 . 0 0 0 030 . 0 落料 20： d d =（200.50.62） 025 . 0 0 =19.69 025 . 0 0 p d =(19.690.246) 0 020 . 0 =19.444 0 020 . 0 校核 p d=0.020+0.025=0.0450.114 所以落料凸、凹模刃口尺寸 d d =19.69、19.444 025 . 0 0 0 020 . 0 表表 8-1 磨损系数磨损系数 x 非圆形圆形 10.750.50.750.5料厚 t()mm 工件公差/mm 1 12 24 4 0.16 0.20 0.24 0.30 0.170.35 0.210.41 0.250.49 0.310.59 0.36 0.42 0.50 0.60 0.16 0.20 0.24 0.30 0.16 0.20 0.24 0.30 26 9 主要零部件的设计主要零部件的设计 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，本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料板、 凹模及外形凸模，内孔凸模。这种加工方法可以保证这些零件各个内孔的同轴 度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。 9.1 工作零件的结构设计工作零件的结构设计 9.1.1 凹模的设计凹模的设计 凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模 在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。 模具的外形尺寸如下： （1）模具厚度的确定公式为： 公式（9-1kbh ） 式中： 系数值，考虑板料厚度的影响；k 冲裁件的最大外形尺寸；b 查表 9-1 得： 25 . 0 k 7725 . 0 h mm.2591 查表 9-2 取。mmh20 （2）模具壁厚的确定公式为： 公式（9-2hc25 . 1 ） =1.520220 mm4030 凹模壁厚取：。 mmc30 （3）凹模长度的确定公式为： 公式（9-3）cbl2 27 =77+230 =137 mm 凹模宽度 =l+2c 公式（9-4）b =68+230 =128 mm 凹模的长度要考虑导料销发挥的作用，保证送料粗定位精度。 根据/2855.6-1990 取标准=160（送料方向） 。gb bmm 凹模轮廓尺寸为：； mmmmmm30160160 凹模材料选用12，热处理 5862。crhrc 表表 9-2 矩形和圆形凹模的外形尺寸（矩形和圆形凹模的外形尺寸（gb2858-81） 矩形凹模的宽度和长度 bl 矩形和圆形凹模厚度 h 6350 636310、12、14、16、18、20 8063、8080、10063、10080、1001 00、12580 12、14、16、18、20、22 125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25 140125、140140、160100、160125 160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28 160160、200140、200160、250125 、250140 16、20、22、25、28、32 200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35 250 250、280200、280250、31520020、25、28、32、35、40 31525020、28、32、35、40、45 9.1.2 凸凹模的设计凸凹模的设计 凸凹模的内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度， 凸凹模应有一定的壁厚。 凸凹模的尺寸是与凸模、凹模配作；凸凹模设计成台阶式凸凹模。 为了固定凸凹模在凸凹模下部作有台阶： 凸凹模的高度为： 公式（9-5）2 321 hhhh 式中： 卸料板的厚度，由标准得：； 1 hmmh18 1 28 橡胶的厚度，由计算得：； 2 hmmh22 2 凸凹模台阶的厚度，由标准得：； 3 hmmh10 3 由此可得出：h182210248。mm 9.1.3 圆形凸模的设计圆形凸模的设计 将冲孔凸模设计成圆凸模，圆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。凸模的高度是凸模固定板的厚度、导料板 厚度、卸料板厚度的总和。 外形凸模长度为： =+h2+t+h（1520） 公式（9-l 1 hmm 6） 凸模固定板厚度；（标准为 20） 1 hmm 弹压卸料板厚度；查表 10.3-1 得=18 2 h 2 hmm 材料厚度 2tmm 附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.50.1）及凸h 模固定板与卸料板间的安全距离（1020）。 =20+18+2+20l =60 mm 9.2 卸料部分的设计卸料部分的设计 9.2.1 卸料板的设计卸料板的设计 本模具卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表 9-3 选择，卸料板厚度为 18。卸料板采用 45 钢制造，热处理淬火硬度 4548mm ，卸料板标记：16016018。hrcmmmmmm 表表 9-3 弹性卸料板厚度弹性卸料板厚度 卸料板宽度 冲件厚度 t 50508080125125200200250 1810121416 29 11.51012141618 1.521214161820 卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 12,螺纹部分为 m1275,mmmm 卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧 后，应使卸料螺板超出凸模端面 0.5,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装mm 垫片来调整。 9.3 定位零件的设计定位零件的设计 定位零件采用固定挡料销对条料送进时的首次定位，使用时用手压住挡料 销。采用固定挡料销对条料送进时第 2 次定位，送料时，需要人工抬起条料送 进。并将挡料销套入下一个孔中，向前抵住搭边而定位，挡料销固定部分的直 径应小于工作部分的直径很多，固定部分的直径选为 6，工作部分的直径选mm 为 12，这样可以不削弱卸料板的强度。并且制造简单、使用方便。固定挡mm 料销固定在卸料板上，使用于带固定挡料板的冲裁。固定挡料销的位置可以由 公式确定。 公式（9-7）1 . 02/ 0 dxdce 式中： 送料步距；c 在送料方向上工件的尺寸；d 压力中心； 0 x 挡料销头部直径；d 根据公式（9-7）得： 1 . 02/12 5 . 1377 2 . 78e mm 8 . 20 即固定挡料销的位置在距离压力中心处，采用 45 钢制造，热处理 8 . 20mm 硬度，查标准选 的固定挡料销。hrc4843a36108111.2866gb 9.4 模架及其它零件的设计模架及其它零件的设计 9.4.1 上下模座上下模座 30 本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、 导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应 保证上模座最底位置时（闭合状态） ，导柱上端面与上模座顶面的距离 15。mm 而下模座底面与导柱底面的距离为 5。导柱的下部与下模座导柱孔采用mm h7/r6 的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用 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导套 10以上。导柱与导套之间采用mm h7/h6 的间隙配合，导柱与导套均采用钢，采用调质后表面热处理渗碳深度20 ，淬硬。mm2 . 18 . 0hrc6258 导柱的直径、长度，按iso9182-2:9182选取。 导柱：分别为:mmlmmd/35130622hb 导套：分别为:mmdmmlmmd/4880722hb 9.4.2 垫板垫板 首先以承压面较小的凸模进行承压力计算，以判断是否采用垫板 af / =496.3712kn/6060（15/2）2（6/2）24 =496.3712kn/2590.5 2 mm =191mpa 查冲压模具手册10得 ht200 的许用应力由于则mpa14090 p p 需要用垫板 模座的的尺寸为,上模座的厚度为，上mmbmml/mmmm 16016040mm 垫板厚度取 10;下模座厚度为 45，上固定板厚度取 16。mmmmmm 9.4.3 模柄模柄 模柄的作用是将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，它与模座安装孔用配合，可以保证较6/7 mh 高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。 （3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较 31 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，使用与较大是模 具。 （5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过 球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导 向的紧密冲裁。 本模具采用带台阶的压入式模柄。 在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与 模柄孔径一致。 查标准标记：、按选取、材料选用。7050a19947653/tjb235q 防转销：、按选取、材料选用 45 钢。78122000 1 . 119/tgb 防转销：防止模柄与上模座相对转动的定位销。 9.4.4 模具的闭合高度模具的闭合高度 模具的闭合高度为： 公式（9-8 21 hhhlhhh 下模上模闭 ） =+10+60+20+45140mmmmmmmmmmmm mm174 式中： 凸模长度，；l60lmm 凹模厚度，；h20hmm 垫板厚度，； 1 h20hmm 凸模冲裁后进入凹模的深度，。 2 h1 2 hmm 可见该模具闭合高度小于所选压力机 j23-63 的最大装模高度（270）可mm 以使用。 32 10 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计 10.1 橡胶的设计与选用橡胶的设计与选用 在冲裁模卸料于出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具结构， 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，安装调整方便灵活，而且 成本低，是常用弹性元件。 选择橡胶时应主要确定其自由高度预压缩量及截面积，其计算公式及步骤 可由以下决定： （1）确定自由高度 自 h h自=(3.5 4.0)s工作 式中：s工作冲模的工作行程（mm） ，对冲裁模而言，s工作=t+1+s修模； s修模预留的修模量，根据模具设计寿命一般取 46；mm h自= (3.5 4.0)(t+1+s修模 ) （10-1 ） =(3.5 4.0)2+1(46) =(3.5 4.0)(79) =24.528 =30 （2）确定 h装高度 h装=(0 .85 0.9) h自 （10- 2） =20.825 25.2 式中：冲模装配好以后橡胶的高度，取 h装=22 mm 装 h （3）橡胶允许的总压缩量 h1=(0.35 0.45)h自 （10- 3） =10.5 13.5 33 式中：h1橡胶允许的总压缩量； （4）橡胶预压缩量 h2=(0.10 0.15)h自 （10- 4） =3 4.5 式中： h2橡胶预压缩量； （5）确定橡胶横截面积（）a 2 mm a=f/ （10-p 5） 式中：所需的弹压力（=500） ；ffkn 橡胶在预压缩状态下的单位压力选取 p=2.1mpa；由于我们选择了 4p 个卸料橡胶所以； a=a/4=f/6g =59524（） 2 mm 34 11 模具总装图模具总装图 通过以上的设计，可得到模具总装图。模具的上模部分由上模座、凸模、 凸模固定板及凹模板等组成。上模座、凸模固定板、及落料凹模用 4 个 m12 螺 钉和 2 个12 圆柱销固定。 螺钉选取：m1260的标准件，采用 45 钢。mm 圆柱销选取：2 个1265的标准件，采用 45 钢。mm 下模部分由下模座、卸料板、凸凹模组成。下模座、卸料板、凸凹模用 4 个 m12 的螺钉和 2 个12 的圆柱销固定。 冲孔废料由漏料孔漏出。 35 12 压力机的选择压力机的选择 通过校核，该冲裁件所需的总冲压力为 551.4787，选择开式双柱可倾kn 压力机 j23-63 能够满足使用要求。其主要技术参数如下： 公称压力：630；kn 滑块行程：120；mm 最大闭合高度：450；mm 作台尺寸（前后左右）：710480；mmmm 模