执手门锁配件复合模设计 毕业论文.doc

宜宾职业技术学院 毕业设计 题目：执手门锁配件复合模设计 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 模具 1103班 姓 名 指 导 教 师 2012年 10 月 5 日 附表一 宜宾职业技术学院 毕业论文(设计)选题报告 姓名 伍军军 性别 男 学号 201012816 系部 现代制 造系 班级 模具 1103 论文(设计) 题目 执手门锁配件复合模设计 课题来源 生活 课题类别 设计 选做本课题的原因及条件分析： 随着我国模具制造业的不断发展，工业产品生产日益复杂，产品性能和质量也在不断提高， 对冲压技术提出了更高的要求：利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约成本， 从而取得很高的经济效益。而执手门锁配件在生活中有很强的实用性，其模具设计有一定的实 用价值。 由于该零件是冲压生产的一个典型零件，其模具设计具有广泛的实用性。在完成本题目的 过程中,能综合运用和巩固所学专业知识及有关课程的基础理论，培养分析和解决实际问题的能 力，为以后实际工作打下良好的基础。 内容和要求 材料的选择及技术要求的制定，工艺参数的设计与计算，冲压工艺方案的确定，相 关的计算，设计说明书的拟定等。要求： 1、零件图、装配图等图纸折合不少于 1张 0#图纸； 2、绘制的图纸正确、合理、遵从最新的国家标准； 3、独立撰写毕业设计说明书，要求思路清晰、论述充分、语句通顺、格式图表编排 规范，字数不少于 5000字。 指导 教师 意见 （签章） 年 月 日 系部毕业论文（设计）领导小组意见： （签章） 年 月 日 i 执手门锁配件复合模设计 摘 要 通过对制件进行分析、冲压工艺分析以及确定模具的总体结构、计算推件 装置的工艺参数、搭边值等，又确定了该冲压模工作零件的结构形式以及加工 工艺流程，并对所设计的工作零件进行分析说明。采用 cad 软件绘制冲压模具 工作零件的零件图。 关键词：垫片；冲压模；推件装置 ii 目 录 1 绪论 1 2 冲压件工艺分析 2 2.1 材料分析 .2 2.2 尺寸结构 .2 2.3 尺寸精度 .2 3 冲压方案的确定 4 3.1 冲裁工艺方案的确定 .4 3.2 冲裁工艺方法的选择 .4 3.3 冲裁结构的选取 .5 4 模具总体结构的确定 6 4.1 模具类型的选择 .6 4.2 送料方式的选择 .6 4.3 定位方式的选择 .6 4.4 卸料、出件方式的选择 .6 4.5 导向方式的选择 .6 5 工艺参数计算 8 5.1 排样方式的选择 .8 5.1.1 搭边值的确定 9 5.1.2 材料利用率的确定 10 5.2 冲压力的计算 .11 5.1.1 总冲裁力的计算 12 5.1.2 卸料力、推件力的计算 13 5.1.3 总冲压力的计算 14 5.1.4 初选压力机 14 5.1.5 压力中心的确定 14 6 刃口尺寸计算 17 6.1 冲裁间隙确定 .17 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .18 iii 7 主要零部件设计 23 7.1 凹模的设计 .23 7.1.1 凹模外形尺寸计算 23 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择 26 7.1.3 凹模精度与材料的确定 26 7.2 凸模的设计 .26 7.2.1 凸模的结构确定 26 7.2.2 凸模的长度确定 26 7.2.3 凸模材料的确定 27 7.2.4 凸模精度的确定 27 7.3 凸凹模的设计 .27 7.3.1 凸凹模外形尺寸的确定 27 7.3.2 凸凹模壁厚的确定 27 7.3.3 凸凹模洞口类型的选取 28 7.3.4 凸凹模尺寸的设计 28 7.3.5 凸凹模材料的选取 30 7.3.6 凸凹模精度的确定 30 7.4 卸料板的设计 .30 7.4.1 卸料板外型设计 30 7.4.2 卸料板材料的选择 31 7.4.3 卸料板的结构设计 31 7.4.4 卸料板整体精度的确定 31 7.5 固定板的设计 .31 7.5.1 凸模固定板的设计 31 7.5.2 凸凹模固定板的设计 32 7.6 卸料橡胶的设计 .33 7.7 推件块、垫板、推板和推杆的设计 .34 7.7.1 推件块的设计 34 7.7.2 垫板的设计 35 iv 7.7.3 推板的设计 35 7.7.4 推杆的设计 35 7.8 挡料销、导料销、卸料螺钉的选用 .36 7.8.1 挡料销、导料销的选用 36 7.8.2 卸料螺钉的选用 36 7.9 上下模座、模柄、打杆的选用 .36 7.9.1 上下模座的选用 36 7.9.2 模柄的选用 37 7.9.3 打杆的选用 37 7.10 螺钉、销钉的选用 .37 8 冲压设备的校核 .38 8.1 冲压设备的校核 38 8.2 冲压设备的选用 38 9 压力机的选用 .39 10 模具结构简述 .40 结论 41 致谢 42 参考文献 43 附录 44 1 1 绪论 模具材料是模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的 提高，人们对产品的审美观、价值观也不断提高，从而对各类模具产品，无论 是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，因此势必对工模具材料在数 量上、系列上和质量上提出更高的要求。中国的模具材料从无到有，从小到大， 从少到多，直到现在，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都 是伴随着模具制造发展而发展的。 改革开放以来，我国的工业和经济蓬勃发展，以前的手工作坊和落后的生 产方式已经不能满足现代工业的要求，迫切需要寻找另一种更有效率的方式来 适应现代工业。而在现代制造业中，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。于是模具技术及模具工业应 运而生。 在现代工业生产中，60%90%的工业生产需要使用模具来加工。作为一种 高效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装 备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，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， 对操作人员没有很高的技术要求；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，不需进行再次加工；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；容易实现生产自动化的特点。 执手门锁配件是冲压生产的一个典型零件，在生活中有很强的实用性，其 模具设计有一定的实用价值。对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效 益、保证产品质量、节约成本，从而取得很高的经济效益。 2 2 冲压件工艺分析 图 2-1 零件简图 生产批量：大批量； 材料：10 钢； 材料厚度：2mm； 未注公差：it14。 2.1 材料分析 表 2-1 部分碳素钢抗剪性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 （ mpa） 抗拉强度 （ mpa） 屈服点 （ mpa） 伸长率 （ %） 10 260340 290430 210 26 碳素结构钢 15 已退火 270380 335470 230 25 由上表 2-1 可知：10 钢是碳素结构钢，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。 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。零件中有四个圆 孔，孔的最小尺寸为 4mm，满足冲裁最小孔径 dmin2mm 的要求。根据该零件形 状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。 2.3 尺寸精度 该零件上有 5 个尺寸标注了公差要求，由公差等级表查得：其孔的公差要 求都属 it13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸，属 于自由尺寸，按 it14 查表 2-1 得到：80 0-0.74，20 0-0.52，r2 0-0.25。 3 通过查公差等级表，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。 表 2-1 常见零件公差等级表 公差等级 it4 it5 it6 it7 it8 it9 it10 it11 it12 it13 it14 基本尺寸 /mm /m /mm 3 36 610 1018 1830 3050 5080 80120 120180 180250 250315 315400 400500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 4 3 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 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。 5 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。 6 4 模具总体结构的确定 4.1 模具类型的选择 由以上冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，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。 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在 2mm 及以下厚度 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、卸料螺 钉组成弹压装置。 因为工件料厚为 2mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。又因为是倒装 式复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 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：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。 7 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。只能一个方向送料。 （a）下模座 （b）导柱 （c）导套 （d）上模座 图 4-1 导柱模架 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，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。 8 5 工艺参数计算 5.1 排样方式的选择 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小 材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利 用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、 厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案： 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺 寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模 具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最 高。 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，但受条料宽度误差及条料导向误差 的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。 分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图 5-1 和图 5-2 所示两种。 图 5-1 竖排示意图 9 图 5-2 横排示意图 5.1.1 搭边值的确定 排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。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， 搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表取得。 如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知 l50mm，可确定搭边值 a 和 a1，a 取 2.2mm，a1 取 2.0mm，较为合理。 表5-1 搭边a和a 1数值（低碳钢） mm 矩形件边长 l50mm 或圆角 r2t 的工件 材料厚度 t 工件间 a1 沿边 a 0.25 以下 2.8 3.0 0.250.5 2.2 2.5 0.50.8 1.8 2.0 0.81.2 1.5 1.8 1.21.6 1.8 2.0 1.62.0 2.0 2.2 2.02.5 2.2 2.5 2.53.0 2.5 2.8 宽度的确定： 根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧 压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧） ，使条料不至于侧 向窜动，以利于稳定地加工生产。本套模具无导料板为无侧压装置。 故按下式计算： b =（d max+2a1+c） （5-0 - 0 - 1） 式中: b-条料宽度； 10 dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a1-侧搭边值，可参考表 5-1； -条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2； c-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。 表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 mm 材料厚度 t/mm条料宽度 b/mm 01 12 23 35 50 50100 100150 150220 220300 0.4 0.5 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 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 mm 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 b（mm）材料厚度 t（ mm） 180260 260360 360500 500 -0.030 -0.035 -0.040 -0.050 +0.045 +0.050 +0.060 +0.070 由下表 6-3 可查得：按照圆形公差查得磨损系数 =0.75，非圆形件磨损 系数 =0.5。 表 6-3 磨损系数 mm 材料厚度 工件公差 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 非圆形 值 圆形 值 磨损系数 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工作零件刃口尺寸如图6-2，根据以上公式（6-1） 、 （6-2） 、 （6-3） 、 （6-4） 、 （6-5）分别计算工作零件刃口尺寸见表6-4： （a）落料 （b）冲孔 图 6-1 工作零件刃口尺寸 23 表 6-4 工作零件刃口尺寸的计算 尺寸及分类 尺寸转换 计算公式 结果 d 凹 =79.63+00.030 80 800-0.74 d 凸 =79.384 0-0.020 d 凹 =19.74+00.025落料 20 200-0.52 d 凹 =（ dmax-） 凹0 d 凸 =（d max-z min）0凸 d 凸 =19.494 0-0.020 d 凸 =10.1650-0.020 10 10+00.22 d 凹 =10.411+00.020 d 凸 =8.1650-0.020 8 8+00.22 d 凹 =8.411 +00.020 d 凸 =4.1350-0.020 冲孔 4 4+00.18 d 凸 =（d min+） 0凸 d 凹 =（d min+ zmin） 凹0 d 凹 =4.381+00.020 60 600.20 ld=600.025 孔心距 20 200.12 ld=l1/8 ld=200.025 通过上述对工作零件刃口尺寸的计算，落料凹模、凸模的尺寸如图 6-2： （1）落料凹模尺寸 （2）落料凸模尺寸 图 6-2 落料凹模、凸模的尺寸 24 7 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的定位、固定以及总体装配方 法，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，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设 计方法。 7.1 凹模设计 7.1.1 凹模外形的确定 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，如图7-1所示。 凹模各尺寸计算公式如下： 凹模边壁厚 h=kb1 （7- 1） 凹模边壁厚 c=（1.52）h （7- 2） 凹模板边长 l=b 1+2c （7-3） 凹模板边宽 b=b2+2c （7- 4） 式中： b 1-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； 25 k-系数，考虑板料厚度的影响，查表7-1。 表 7-1 系数 k 值 材料厚度 t/mm 材料料宽 s/mm 1 13 36 50 0.300.40 0.350.50 0.450.60 50100 0.200.30 0.220.35 0.300.45 100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30 200 0.100.15 0.120.18 0.150.22 图7-1 凹模外形尺寸的确定 查表7-1得：k=0.3。 根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸： 凹模厚度： h=kb1 =0.380 =24（mm） 根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚： c=（1.52）h =1.524224 =3648（mm） 取凹模边壁厚为40mm。 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。 26 根据公式（7-3）可计算凹模长： l=b1+2c =80+240 =160（mm） 根据公式（7-4）可计算凹模宽： l=b2+2c =20+240 =100（mm） 即：lbh=160mm100mm24mm 查表 7-2 得凹模尺寸为 160mm100mm25mm。 表 7-2 矩形和圆形凹模外形尺寸 mm 矩形凹模的长度和宽度 lb 矩形和圆形凹 模厚度 圆形凹模直径 d 6350、6363 10、12、14、 16、18、20 63 8063、 8080、10063、10080、100100 、12580 12、14、16、 18、20、22 80、100 125100、125125、（140）80、（140）100 14、16、18、 20、22、25 125 （140）125、（140）（140）、 160100、160125 、 160（140）、 200100、200125 16、18、20、 22、25、28 （140） 160160、200（140）、200160、200125 、 250（140 ） 16、20、22、 25、28、32 160 200200、250160、250200、（280）160 18、22、25、 28、32、35 200 250250、（280）200、（280）250、 20、25、28、 32、35、40 250 315250 20、28、32、 35、40、45 （280）、315 凹模外形简图如图 7-2 所示： 27 图 7-2 凹模简图 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择 冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚 度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用 刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。 7.1.3 凹模精度与材料的确定 根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为 it11 级，内型腔精 度为 it7 级，表面粗糙度为 ra3.2um，上下平面的平行度为 0.02，材料选 cr12mov。 7.2 凸模的设计 7.2.1 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。 7.2.2 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7-3所示。 28 图7-3 凸模高度尺寸 凸模高度为： l=h1+h2+（12） （7-5） 式中： h1-凸模固定板厚度，可得：h1=16mm； h2-凹模厚度，可得：h2=25mm； 12-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1mm） 由公式（7-5）得： l=16+25+1=42（mm） 由以上可得凸模简图如图 7-4 所示： 图 7-4 凸模简图 7.2.3 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 cr12mov，热处理 5862hrc。 7.2.4 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 0.02。 29 7.3 凸凹模设计 7.3.1 凸凹模外形尺寸的确定 凸凹模的外形由本套模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。 7.3.2 凸凹模壁厚的确定 凸凹模是复合模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 7-3，正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些。 表 7-3 凸凹模的最小壁厚 材料厚度t/mm 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 最小壁厚mm 1.4 1.8 2.3 2.7 3.2 3.6 4.0 4.4 4.9 5.2 5.8 材料厚t/mm 2.8 3.0 3.2 3.5 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 最小壁厚mm 6.4 6.7 7.1 7.6 8.1 8.5 8.8 9.1 9.4 9.7 10 凸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最小壁厚为 4.9mm，该壁厚为4.9mm即可，本设计中凸凹模的壁厚为6mm，故该凸凹模的侧壁 强度要求足够。 7.3.3 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 7-5 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 30 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 7-5 凸凹模洞口的类型 7.3.4 凸凹模尺寸的设计 凸凹模高度尺寸如图 7-6 所示，计算公式如下： l=h+h1+h2 （7- 6） 式中： h-增加长度（包括凸模进入凸凹模深度，弹性元件安装高度等） ； h1-弹性卸料板厚度； h2-橡胶厚度； h3-凸凹模固定板厚度； 图 7-6 凸凹模高度尺寸 根据公式（7-6）凸凹模高度： l=h+h1+h2+h3 31 =2+20+12+18 =52（mm） 综上所述，结合总体设计中对零件图样的设计，最终确定零件尺寸： 96mm36mm52mm。凸凹模简图如图 7-7 所示： 图 7-7 凸凹模简图 7.3.5 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。cr12mov 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 cr12mov 钢。 7.3.6 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。 7.4 卸料板的设计 7.4.1 卸料板外型设计 在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。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，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 0.15mm。 32 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 160mm100mm25mm，从而可以确定卸料板的尺寸。 查表 7-5，卸料板的厚度为 12mm。 表 7-4 卸料板与凸凹模间隙值 材料厚度 t/mm 0.5 0.51 1 单边间隙 z/mm 0.05 0.1 0.15 表 7-5 固定卸料板厚度 卸料板宽度 冲件厚度 t 50 5080 80125 125200 200 0.8 6 6 8 10 12 0.81.5 6 8 10 12 14 1.53 8 10 12 14 16 卸料板简图如图 7-8 所示： 图 7-8 卸料板简图 7.4.2 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。 33 7.4.3 卸料板的结构设计 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（84.4mm）和搭边值（2mm）确定挡料销和导料销的位置，两个导料销之 间的距离为 20mm。 模具采用的是弹压卸料板、橡胶和卸料螺钉进行卸料。两个卸料螺钉对称 分布，使每个卸料螺钉受力均匀。 7.4.4 卸料板整体精度的确定 卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取 it14 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，所以选取 it11 级，粗糙度为 ra1.6；两 个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为 it7 级， 粗糙度为 ra3.2um。 7.5 固定板的设计 7.5.1 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凸固=（0.60.8）h凹 （7-7） 式中： h凸固-凸模固定板厚度； h凹-凹模厚度。 根据公式（7-7）得凸模固定板厚度为： h凸固=（0.60.8）h凹 =（0.60.8）h凹 凹 =（0.60.8）25 = 1520（mm） 凸模固定板厚度取16mm。凸模固定板简图如图7-9所示： 34 图7-9 凸模固定板简图 7.5.2 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凸凹固 =（0.60.8）h凹 （7-8 ） 式中： h 凸凹固 -凸凹模固定板厚度； h凹 -凹模厚度。 根据公式（7-8）得凸凹模固定板厚度为： h凸凹固 =（0.60.8）h 凹 =（0.60.8）h 凹 =（0.60.8）25 =1520（mm） 凸凹模固定板厚度取20mm。凸凹模固定板简图如图7-10所示： 35 图7-10 凸凹模固定板简图 7.6 卸料橡胶的设计 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 （7-9） 式中： l 工-冲模的工作行程，对冲裁模而言，l 工=t+1； 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（7-9）得： h 自=l 工/（0.250.30）+h 修模 =3/（0.250.30）+（46） =（1012）+（46） =1418 =18（mm） （2）确定 l 预 和 h 装 l 预=（0.10.15）h 自 （7-10） 式中： l 预-橡胶的预压缩量。 根据公式（7-10）得： 36 l 预=（0.10.15）18=1.82.7=2.0（mm） h 装=h 自-l 预 （7-11） 式中： h 装-冲模装配好以后橡胶的高度。 根据公式（7-11）得： h 装=h 自-l 预=18-2=16（mm） （3）确定橡胶橫截面积 a a=f/g （7-12） 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（7-12）得： a=f/g=9885.564/0.40=24713.91（mm 2） 7.7 推件块、垫板、推板和推杆的设计 7.7.1 推件块的设计 推件的目的是将制件从凹模中推出。 推件块结构形式分为： （1）弹性推件装置：一般装在下模，具有压料作用，冲裁件质量好；但推 件力较小。常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中。 （2）刚性推件装置：一般装在上模，利用压力机的力推件，因此推件力大， 推件可靠；但不具有压料作用。常用于倒装式复合模中。 根据本副模具要求，所以采用刚性推件装置。 确定推件块的材料为 45 钢，冲孔凸模与推件块的单边间隙确定为 0.5mm， 保证冲孔凸模能正常运动。推件块简图如图 7-11 所示： 图 7-11 推件块简图 37 7.7.2 垫板的设计 它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压 力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。 垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，查参考文献2中 22.5-17gb/t 7643.3-1994，可得垫板尺寸为160mm100 mm6mm。 7.7.3 推板的设计 根据零件尺寸和自身模具设计加上参照书本标准，最终我们选取的零件尺 寸为：推板的尺寸为 86mm20mm7mm。 推板材料的选择：采用 45 钢作为原材料，热处理硬度 4348hrc。 根据以上确定推板的结构尺寸如图 7-12 所示： 图 7-12 推板简图 7.7.4 推杆的设计 根据上模座、凸模固定板、以及凹模尺寸。我们设计选取的推杆尺寸如下： d=6mm，l=40mm。 推杆材料的选择：用的材料是 45 钢，热处理硬度 4348hrc。 根据以上确定推杆零件简图如图 7-13 所示： 图 7-13 推杆简图 7.8 挡料销、导料销、卸料螺钉的选用 7.8.1 挡料销、导料销的选用 设计挡料销时，应注意以下几点： 38 （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6选用标准 gb/t 7649.10-94 中的 a 型挡料销，作为该模具中 的挡料销和导料销。 选取该模具的挡料销和导料销的直径 d=6mm 的 a 型固定挡料销。 7.8.2 卸料螺钉的选用 根据复合模具典型组合尺寸，查参考文献6得卸料螺钉选择为：圆柱头卸 料螺钉 m1055mmgb/t 7650.5。 7.9 上下模座、模柄、打杆的选用 7.9.1 上下模座的选用 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，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 5mm。而下模座底面与导柱 底面的距离为 14mm。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 10mm 以上。导柱与导套之间采用 h7/h6 的间隙配合，导柱 与导套均采用 20 钢，热处理硬度渗碳深度 0.81.2mm，淬硬 5862hrc。 导柱的直径、长度，查参考文献6得： 导柱：a25 h615028 gb/t2861.1 导套：a38 h78038 gb/t2861.6 模座的的尺寸 l/mmb/mm245mm190mm,上模座的厚度与下模座厚度查 标准分别为 40mm、40mm。 7.9.2 模柄的选用 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 h7/n6 配合，可以保证较高 的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。 39 （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 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。 根据本模具结构，采用带台阶的凸缘式模柄。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。 综合以上，查参考文献2得本模具模柄选用：a32gb/t 7646.3-1994。 7.9.3 打杆的选用 打杆是连接在模柄上，与压力机接触，带动推板和推杆使推件块推料。选 取标准gb/t 2876.1-81，尺寸为10104mm。 7.10 螺钉、销钉的选用 螺钉、销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件，销钉则起定位作用。根 据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用4个m1060mm的螺钉固定，凸凹模固 定板和下模座采用4个m1040mm的螺钉固定，模柄与上模座采用4个m1020mm 的螺钉固定，螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。冲模上的螺钉常用圆柱头 内六角螺钉（gb/t70-1985） 。 销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身承受切应力。销钉采用 两个，多用圆柱销（gb/t119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座、 凸模固定板、垫板和凹模采用1070mm的定位销钉，凸凹模固定板与下模座 采用1050mm的定位销钉。 8 冲压设备的校核与选定 8.1 冲压设备的校核 该模具的闭合高度由以下零件高度相加求得。 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； 40 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+l+h-h =40+40+6+42+52-2 =178（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-