毕业设计（论文）-电动机主极冲片倒装冲裁模设计.doc

吉吉林林化化工工学学院院 毕毕业业设设计计（论论文文） 中文题目中文题目 外文题目外文题目 性性 质质: : 毕业设计毕业设计 毕业论文毕业论文 教教 学学 院院 专业班级专业班级 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 指导教师指导教师 年年 月月 日日 ii 电动机主极冲片倒装冲裁模设计电动机主极冲片倒装冲裁模设计 a motor-flip-stamping die design 学生学号： 04410233 学生姓名： 专业班级： 机自 0402 指导教师： 起止日期： 2008.3.212008.6.25 吉 林 化 工 学 院 jilin institute of chemical technology 吉林化工学院毕业设计（论文） 1 目 录 目 录 摘 要 abstract . 1.绪论.4 1.1冲压模具发展现状.4 1.2当前冲压模具发展呈现的三大特点.5 1.3本次设计的意义.6 2.模具的结构形式的确定.8 2.1冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定8 2.1.1材料分析.8 2.1.2冲裁件的结构工艺性.8 2.2 模具简图11 2.3 排样图的设计及材料利用率的计算11 2.3搭边的选取.12 2.3.4 材料利用率计算.17 2.4 冲裁工艺力的计算18 2.4.1冲裁力的计算.18 2.4.2冲压压力中心.21 2.5冲压设备类型的选择.21 2.6确定设备的规格.19 3.冲裁模工作部分设计计算.24 3.1冲裁间隙.24 3.1.1对冲裁件质量的响.24 3.1.2 对模具寿命的影响.25 3.1.3 对冲裁力、卸料力的影响.26 3.2合理间隙的选用.26 3.3 模具刃口尺寸的计算.28 3.3.1冲孔部分刃口设计计算.29 3.3.2落料部分刃口设计计算.30 4.主要零部件设计32 4.1凹模的设计.32 4.1.1凹模的选择.32 4.1.2落料凹模外形和尺寸的确定.33 4.1.3落料凹模强度校验.34 4.1.4凸凹模外形和尺寸的确定.34 4.1.5孔心距的计算. 33 4.2冲孔凸模. 36 4.2.1冲孔凸模的固定形式.36 吉林化工学院毕业设计（论文） 2 4.2.2冲孔凸模长度的确定.36 4.2.3冲小孔凸模强度校核.36 4.2.4 冲孔凸模的结构38 5.标准件的选择36 5.1模架及模柄的选择.36 5.2凸模固定板及垫板的选择.37 5.3 导料销的选择.38 5.4模具闭合高度的校核.38 5.5 导柱、导套的选择.39 5.6推杆的选择.39 5.7挡料销的选择.40 5.8螺钉及销钉的选择.40 6.模具图的绘制.41 结 论.42 参考文献. 43 吉林化工学院毕业设计（论文） 3 摘 要 本次设计了一套冲孔落料的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析， 经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算， 确定压力机的型号。分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。获得 要设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在设计说明书中第 一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的 意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排 样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部 分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后是主要零部件的设计和标准件的选 择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。 通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 本次设计阐述了冲压倒装冲裁模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运 行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。 关键字关键字：冲压；倒装冲裁；复合模；模具结构 吉林化工学院毕业设计（论文） 4 abstract this design carries on blanking , the piercing progressive dies design.the article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.it has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.according to general step which the press die designs, calculated and has designed on this set of mold main spare part, for example: the punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.the die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment.in the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification.in addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.the mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap cenveniently; the piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.this structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production. key words: dies；inverted blanking dies ；compound dies ；mold structure spress mold；standard die sets；press equipment；examinatton；piercing ；blanking 吉林化工学院毕业设计（论文） 5 第一章 绪 论 汽车举升机是现代汽车维修作业中必不可少的设备，它的主要作用就是为发动 机、底盘、变速器等养护和维修提供方便。举升机的从上世纪 20 年代开始使用，发 展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有 链条传动，液压传动，气压传动等。本章就从举升机的产生、发展以及制造工艺等 方面进行简单的介绍。 1.1 冲压模具的发展现状冲压模具的发展现状 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设 备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展 方向如下。 (1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究 非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究 及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机 技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形 过程的计算机模拟技术，即利用有限元（fem）等有值分析方法模拟金属的塑性成 形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的 质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。 这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种 压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、 软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压 新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围， 目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 it1617 级；用液体、橡胶、 聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的 材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能 效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板 料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一 次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突 出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲 面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形 设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料 的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无 模多点成形系统以 cad/cam/cae 技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的 自动化成形。 (2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发 展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高 效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料 吉林化工学院毕业设计（论文） 6 及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模 具 cad/cam 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批 量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模 等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代 冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米，多功能级 进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制 造出达到国际水平的精度达 2 5 微米，进距精度 23 微米，总寿命达 1 亿次。我 国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面 已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、 功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比 还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化 技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技 术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、 数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以 及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为 1500040000r/min）,加工精度一般 可达 10 微米，最好的表面粗糙度 ra1 微米） ，而且与传统切削加工相比具有温升 低（工件只升高 3 摄氏度） 、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理 选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60hrc）加工；电火花铣削加工（又称电火 花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样） ， 因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的 edscan8e 电火花铣削 加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、cad/cam 集成系统、在线自动测量系 统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的 发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目 前切割速度已达到 300mm /min,加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达 ra=010.2 2 微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹 坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的 发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装 置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测 成为可能。此外，激光快速成形技术（rpm）与树脂浇注技术在快速经济制模技术 中得到了成功的应用。利用 rpm 技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂 喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“m- rpms-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快 速成形工艺（分层实体制造 ssm 和熔融挤压成形 mem）的系统，它基于“模块化 技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 cad/cam 加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂 冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高 效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的 吉林化工学院毕业设计（论文） 7 需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速 和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提 高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机 中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高 精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片， 并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压力为 250kn 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次/min 以上。在 多功能压力机方面，日本田公司生产的 2000kn“冲压中心”采用 cnc 控制，只需 5min 时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 cnc 金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 410 倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换 代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产 的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力 机、激光切割和成形机、cnc 万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在 国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（fmc）和冲压柔性制造 系统（fms）代表了冲压生产新的发展趋势。fms 系统以数控冲压设备为主体，包 括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算 机控制，车间实现 24 小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种 冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。 (4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小 批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因 此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化， 从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家 模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零 件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高， 分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化 制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂 家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模 具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在 40%以下） ，标准件的品 种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问 题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 吉林化工学院毕业设计（论文） 8 第 2 章 模具的结构形式的确定 2.1 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定 2.1.1 工艺分析工艺分析 图 2-1 零件图 如图 2.1 所示工件只有落料和冲孔两道工序。材料为 10#钢板，厚度为 1.5mm， 工件的结构看似复杂，其实外形关于 y 轴基本对称。有一个长为 38.88高为 25.8 1 . 0 0 的矩形孔，最小壁厚为 7mm，完全可以以满足设计要求。工件要求毛刺高度不 084 . 0 0 大于 0.05mm，精度可取 it9 级,采用普通冲裁即可。 2.1.2 方案确定方案确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级近模生产。 方案三：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满 足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也 能满足要求。但是比简单你模具制造麻烦。成本也高。方案三也只需一副模具，工 吉林化工学院毕业设计（论文） 9 件的精度及生产效率都较高，且由工件最小壁厚为 7mm 远大于凹凸模许用最小壁 厚 3.2mm。该模具与级进模具相比制造简单；与简单工序模具相比可以满足精度及 大批量生产的要求。 通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。零件结构 的工艺性分析：该零件形状简单，结构符合冲裁工艺性要求。只需要一次落料即可， 故采用复合倒装模具进行加工。 2.22.2 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 复合模有两种结构形式，正装式和倒装式复合模。考虑到工件成形后，如何脱 模方便。正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，给取出工件带来不 变。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一推出装置，借助模具的复 合力就可以轻松的将工件给卸下来。这样即能提高生产率又能保证安全。如凸凹模 较大，可直接将凹凸模固定在底座上从而省去固定板。综上考虑，该套模具采用倒 装式复合模更加合理。即凹模在上、下面采用一凸凹模与之配合。 2.32.3 定位方式的选择定位方式的选择 由于该套模具设计的是工人送料，所以必须采用挡料装置用以保持冲件轮廓的 完整和适量的搭边。采用圆柱挡料销因为其结构简单，使用方便。 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。采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。而第一件的冲压位置因为条料有一定 的余量，可以操作工人目测来确定。 2.4 卸料卸料.出件方式的选择出件方式的选择 根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较方便.因为工件料厚为 1.5mm，推件力不是太大，用弹性装置取出工件完全满足要求。因此，采用弹性卸 料方式。 2.5 导向方式的选择导向方式的选择 为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装调试，模具须使用导向装置。常 用导向装置有导板式和导柱式。导向模要比无导向模的精度，寿命，使用安装，操 作安全方面要好一些。一般适用于形状较简单尺寸不大的冲压件。 冲压加工零件形状复杂时，导板加工困难，为了避免热处理变形，现场不进行 热处理，所以其耐磨性能差，实际上很难达到和保持可靠与稳定的导向精度。因此， 实际生产中常采用导柱，导套的方式导向。 2.6 材料分析材料分析 由表 1-3 可得，10#钢板，抗剪强度 =255mpa，断后伸长率 35%，此材料具有 良好的塑性级较高的弹性，冲裁性较好，可以冲裁加工。 2.7 冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性 零件结构的工艺性分析：该零件形状简单，结构符合冲裁工艺性要求。 冲孔的最小尺寸与孔的形状，板材力学性能有关，因受凸模强度的限制，孔的尺寸 吉林化工学院毕业设计（论文） 10 不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等。根据冲 压模具设计简明手册p7 表 2-2 可查得圆形孔最小值为： d=1.3t=1.3x1.5=1.95mm4 所以满足工艺性要求。冲裁件孔与孔之间:孔与边缘之 间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约,其值不应过小,一般要求 a2t，但不 得小于 3-4mm 必要时可取 a=(1-5)t。 所以由冲件图可知:a=7.52x1.5=3 满足要求 吉林化工学院毕业设计（论文） 11 第三章 主要设计计算 3.1 排样图的设计及计算排样图的设计及计算 3.1.1 排样方法的确定排样方法的确定 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。根据工件的形状，确定采 用无废料排样的方法是不可能做到的；但能够采用有废料和少废料的排样方法.。经 过多次排样计算粗画排样图，如图 3-1 所示： 图 3-1 排样草图 3.1.2 确定搭边值确定搭边值 根据料厚 1.5 mm，查表可得最小的搭边值： 工件间：mm 侧面：2.5mm 由于工件在冲压过程中，必须两边设置压边值。故工件侧面可取 3mm。由此可 确定条料步距： 步距：67.7 mm 宽度：266.7+3+3=272.7mm 吉林化工学院毕业设计（论文） 12 3.1.3 画出排样图画出排样图 图 3-2 排样图 3.2 冲裁压力的计算冲裁压力的计算 3.2.1 冲压力的计算冲压力的计算 该倒装复合冲裁模具，采用弹性卸料和下料方式。冲裁力的大小，主要与材料 的性质，厚度和冲件分离的轮廓长度有关。工件图及其尺寸见图 3-3: 材料的抗剪强度，可查表得出:。 2 380 mm n 1.落料力 =t=680.06 1.5=387.6 1 f 1 l380n 3 10 =(23+9.1+9.8) 1 l06.68020042.5184.572262352 2.冲孔力 =t=128.36 2 f 2 ln 3 10 2 . 733805 . 1 =+25.8) 2 l38.38(36.1282 吉林化工学院毕业设计（论文） 13 图 3-3 工件图 3.2.2 落料时卸料力落料时卸料力 = 缷 f 缷 k 1 f 查表得: =0.025 缷 k 故 = 缷 fn 33 109.7)n10 6 . 387025 . 0 ( 3.2.3 冲孔时的推件力冲孔时的推件力 图 3-4 柱形刃口 吉林化工学院毕业设计（论文） 14 2 nfkf 推推 取如图 3-4 所示的凹模刃口尺寸，h=10mm，则 n=h/t=10/1.57 个 查表得：05 . 0 推 k 故 nnf 33 10 6 . 25)10 2 . 7305 . 0 7( 推 总冲压力：= 推缷总 fffff 21 nn 33 101 .49610) 6 . 257 . 9 2 . 736 .387( 3.3 冲裁压力中心的确定冲裁压力中心的确定 冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要 与冲床滑块的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均， 从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设 计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压 力中心与冲床滑块中心重合。 零件如图 3-3 所示，左右对称(即 x 方向)。要解决的是 y 轴法相的压力中心的 问题。根据与牵引电机厂工程师的论证，针对此零件得出完全可以避免繁琐的计算 压力中心的过程。可以凭借经验法找到压力中心，经验证,完全是切实可行的，寻找 压力中心的经验法现述如下： 如图 3-5 压力中心示图 如图 3-5 所示，此零件关于 x 轴对称，y 轴方向可以把零件下沿的 a.b 两点连 吉林化工学院毕业设计（论文） 15 接起来可以测得从零件上沿至此直线的垂直距离为 72.17mm，因此可以近似得到水 平中心线距离零件上沿 36mm，由此，零件中心可以确定。 3.4 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算 3.4.1 冲裁间隙冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的尺寸之差。单边间隙用 z/2 表示， 双边间隙用 z 表示。如图 3-6 所示。 图 3-6 冲裁间隙 1. 间隙对冲裁力的影响： 试验证实，随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚 度的 5一 20范围内时冲裁力的降低不超过 5一 l0。因此，在正常情况下， 间隙对冲裁力的影响不是很大。 2. 间隙对卸料力、推件力的影响： 间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减 小。一般当单面间隙增大到材料厚度的 15一 25时，卸料力几乎降到零。但间 隙继续增大会时毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。 3. 合理间隙值的确定： 间隙的选取要使冲裁达到较好的断面质量、较高的尺寸精度，较小的冲裁力， 较高的模具寿命。合理间隙指一个范围值，最大合理间隙，最小合理间隙。间隙的 确定是综合考虑上述各个因素的影响，选择一个适当的问隙范围作为合理间隙。其 上限为最大合理闻隙，下限为最小合理间隙，即合理间隙指的是一个范围值。在其 体设计模具时，根据工件和生产上的具体要求可按下列原则进行选取： (l)当工件的断面质量没有严格要求时，为了提高模具寿命和减小冲裁力，可以选择 较大间隙值。 (2)当工件断面质量及制造公差要求较高时应选择较小间隙值。 (3)计算冲裁模刃口尺寸时,考虑到模具在使用过程中的磨损会使刃口间隙增大,应当 吉林化工学院毕业设计（论文） 16 按 zmin 值来计算。 4. 确定合理间隙的方法： 常用的方法：计算法、经验法、查表法。 3.4.2 刃口加工方法的确定刃口加工方法的确定 1. 凹凸模刃口尺寸计算原则： 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下列原则： （1）落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时，以凹模为基准，间隙取 在凸模上；考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公 差范围的较小尺寸；设计冲孔时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围的较大 尺寸。这样，在凸、凹磨损到一定的程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模 间隙则取最小合理间隙值。 （2）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口尺寸精度 要求过高（即制造公差过小） ，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果 对刃口尺寸精度要求过低（即制造精度公差过大） ，则生产出来的制件可能不合格， 会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合 尺寸的公差数值”it14 级处理，冲模则可按 it11 级制造；对于圆形件，一般可按 it7it6j 级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料 件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 b载荷 q 的作用 线到上平板左铰支点 m 的水平距离。 2. 凸模与凹模配合加工 凸、凹模制造有两种方法：分开加工和配合加工。因配合加工容易保证间隙， 还可放大模具的制造公差，故目前工厂一般使用这种方法。采用配合加工法，必须 对冲裁件的尺寸磨损类型加以判断，以选择相应的计算公式进行计算。模具刃口尺 寸磨损后变化有 3 种情况：减小、增大或不变。要自动地判断出模具刃口尺寸的磨 损类型，就需要对冲裁件几何形状进行分析。在冲裁模中，一般落料尺寸以凹模为 准、冲孔尺寸以凸模为准，根据凹模磨损后向外扩展，凸模磨损后向内缩小的特点， 计算出凹模外等距线、凸模内等距线，可得到偏移后的几何图形。 配合加工方法是：先按零件的尺寸和公差，计算出冲孔凸模或落料凹模的尺寸， 并制造出来，然后以此为基准件，配置冲孔熬凹模或落料凸模，只需要保证最小间 隙即可。其计算方法如下： 1) 落料:设计零件尺寸为，则 _ d 凹 凹 )(xdd 式中： -落料凹模刃口尺寸 凹 d (mm)； 吉林化工学院毕业设计（论文） 17 -凸模刃口尺寸(mm)，按凹模尺寸配置,留双边间隙 ； 凸 d min z -落料凹模制造公差,取值 /4； 凹 -零件公差(mm)； x-磨损系数。 2)冲孔:设零件尺寸为 ,则 d 凹 凹凸 )x(dd 式中： - -落料凹模刃口尺寸(mm)； 凸 d -凸模刃口尺寸(mm),按凹模尺寸配置,留双边间隙 ； 凹 d min z -落料凹模制造公差,取值 /4； 凸 -零件公差(mm)； x-磨损系数。 配制法的特点是：模具的最小间隙在配制中得到保证，因此不需要用公式+ 凸 -来进行校核，从而可以放宽基准件的制造公差，使其加工简单容易。 凹 max z min z 由此，图纸上只需标注基准件的尺寸及其公差，配合件仅注基本尺寸，并注明与基 准件配制及应保证的间隙值。 3.4.3 刃口尺寸的确定刃口尺寸的确定 根据零件形状，为保证冲裁间隙及模具加工制造的方便，须采用配合加工法。 把模具尺寸划分成三种并分别计算。 吉林化工学院毕业设计（论文） 18 图 3-7 零件图 如图所示，可分别以冲孔和落料两种情况考虑。 1. 冲孔: 冲孔时应以凸模为基准件配作凹模，分析凸模刃口尺寸得到两尺寸 均为在刃口磨损后减小的尺寸，记作，以公式： 084 . 0 0 1 . 0 0 8 . 2538 和 凸凸和21 bb 进行计算.其中： 0 4 )( xbb凸 -工件的制造公差(mm) x-因数,由表查出此处均取 1. 故 = 0 4 1 )( xbb凸 0 025 . 0 38 0 02 . 0 0 4 2 88.25)( xbb 凸 2. 落料 落料以凹模为基准件配做凹模，未标注公差的尺寸按 it9 级精度选取，此凹模 尺寸分类如图 3-8 所示： c2 a4c1 a2 a1 a5 a1 c3 图 3-8 落料凹模尺寸分类 1) 凹模磨损后，尺寸增大，可以按公式计算凹模尺寸， 51 aa 4 0 )( xaa凹 其中： -工件的制造公差(mm) x-因数,由表查出此处均取 1. 未标注公差的尺寸可由标准公差数值表选配公差,尺寸整理如下： 吉林化工学院毕业设计（论文） 19 0 063 . 0 5 0 043 . 0 4 0 13 . 0 3 0 115 . 0 2 0 2 . 01 20,5 . 9, 7 . 266, 1 . 238,200 aaaaa 故，凹模尺寸计算如下： =, 4 011 )( xaa凹 05 . 0 0 4 2 . 0 0 85.199)2 . 01200( = 4 022 )( xaa 凹 028 . 0 0 4 115 . 0 0 238)115 . 0 1 1 . 238( =， 4 033 )( xaa 凹 03 . 0 0 4 043 . 0 0 6 . 266)13 . 0 1 7 . 266( =, 4 042 )( xaa 凹 01 . 0 0 4 043 . 0 0 5 . 9)043 . 0 15 . 9( =. 4 052 )( xaa 凹 015 . 0 0 4 063 . 0 0 20)063 . 0 120( 2) 凹模磨损后,尺寸 b 减小.由标准公差数值表为尺寸 b 配公差后为 13 . 0 0 64.269 可按公式计算凹模尺寸(其中:x,可取值 1)。 0 4 )( xbb凹 0 4 )( xbb凹 0 03 . 0 0 4 72.269)13 . 0 164.269( 3) 凹模磨损后，尺寸不变，尺寸公差化作的形式,，则可按公式 31 cc c 计算此类凹模尺寸，其中： 4 cc凹 -工件的制造公差(mm); 未标注公差的尺寸可由标注公差数值表选配公差,尺寸整理如下： 故,凹模尺寸计算如下：115 . 0 201,073 . 0 3 . 42,063 . 0 20 321 acc 015 . 0 20 4 063 . 0 20 4 1 1 cc 凹 018 . 0 3 . 42 4 072 . 0 3 . 42 4 2 2 cc 凹 028 . 0 201 4 115 . 0 201 4 3 3 cc 凹 吉林化工学院毕业设计（论文） 20 第四章第四章 主要零部件的设计主要零部件的设计 4.1 工作零部件的结构设计工作零部件的结构设计 4.1.1 落料凹模落料凹模 凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成型，安排凹模在 模架上的位置时，要依据压力中心的数据，尽量保证压力中心与模柄中心重合。其 轮廓尺寸计算如下： 1. 凹模厚度: 凹模厚度可按经验公式 h=kb 进行计算，其中： b-凹模孔的最大宽度(mm),此处为 266.7mm; k-因数,由料厚及孔宽度 b 决定,由表查得此处 k 取 0.13; h-凹模厚度(mm); c-凹模壁厚,由公式 c=1.3h 计算. h=kb=0.13mmmm35 6 . 34 7 . 266 c=1.3h=40 6 . 343 . 1 由以上计算,取凹模厚度 h=35mm 壁厚 c=40mm 3. 凹模长度,宽度: 由以上计算得到的凹模壁厚及零件尺寸可确定模具宽度和长度,其计算结果如下: 凹模长度:mmcbb 7 . 346402 7 . 2662 凹模宽度:(送料方向)mmcl17.15280217.7221 根据工件图样,在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下,取凹模长度为 350mm,宽度为 150mm,所以凹模轮廓尺寸为详见下图mmmmmm35150350 4-1 所示: 4. 卸料板 卸料板在无特殊要求的情况下,壁厚可取 10-20mm,针对此模具此处取厚度为 15mm.上卸料板的外形尺寸与冲裁件相同,下卸料板外形尺寸为: .mmmmmm35150350 吉林化工学院毕业设计（论文） 21 图 4-1 凹模大体尺寸 4.1.2 冲孔凸模冲孔凸模 冲孔凸模采用固定板固定于上托,其结构如图 4-2 所示,凸模与固定板紧密配合,上 端带台肩,以防拉下.上托的厚度根据经验公式 h=0.7h 托 mm25357 . 0 凹 凸模的长度是固定板厚度与凹模厚度之和,凸模在冲裁时进入凸凹不的深度由安 装模具的工人能由需求适当调配.因此凸模长度为: mm603525 凸 l 由于该凸模不属于细长类型且为卸料板导向凸模,不易变形弯曲.由此判定凸模强 度足够,不须进行强度计算. 图 4-2 凸模的固定形式 吉林化工学院毕业设计（论文） 22 4.2 定位零件的设计定位零件的设计 结合本套模具的具体结构,考虑到工件的形状,设置三组的回带式档料销其分8 布如图 4-4 所示,位于下卸料板上面的一组档料销起定距作用;位于左侧 图 的两组档料销起定位作用.档料销采用压缩弹簧的结构,在开模时,弹簧恢复弹力把档 料销顶起,使它处于工作状态,三组相配合起到准确定位的作用. 吉林化工学院毕业设计（论文） 23 4.3 卸料部件的设计卸料部件的设计 凹模内卸料板主要作用使:冲裁时夹紧材料,时间反压力;提供冲孔凸模的导向保 护;顶出工件.卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同,尺寸前边已计算,厚度取 15mm, 材料为 q235a,它采用 4 个打料销钉固定,其分布如图 图 4-5 上卸料板结构 4-5 所示.四个销钉分布于卸料板的边缘,在开模时,使顶杆的卸料力均匀传递到零件上, 使其顺利脱离凹模. 4-4 模架及其它零部件的设计模架及其它零部件的设计 本套模具采用标准模架结构,其中标准件由模架,上模座,下模座,导柱,导套,模柄等.现 列出其中有必要的说明的标准件. b 吉林化工学院毕业设计（论文） 24 图 4-6 上托剖试图 图 4-7 底座俯视图 上托和底座均是铸造件且大体尺寸相仿,如图 4-7 表示他们的大体轮廓尺寸.区别 有两点:其一,厚度不 同,上托由于有打料机构和安装有 模柄,要比底座后一些,其内部 结构及具体尺寸如图 4-6 所示.其二,在冲压过程中,会长生大量气体,上托比底座多了 一条排气的沟槽位置与结构如图 4-7 所示 a 向.其目的是为了排除气体,延长模具使 用寿命. a 图 4-8 导柱与导套 模具的上下两部分利用导柱,导套的滑动配合导向.虽然导柱会加大模具轮廓尺寸,使 模具变重,制造工艺复杂,增加模具成本.但用导柱导向提高了模具的精度,寿命,可靠性, 并且安装方便.导柱,导套的具体尺寸如图 4-8 所示: 吉林化工学院毕业设计（论文） 25 导柱:d/mm l/mm 为18540 导套:d/mm l/mm d/mm 为5510041 a 本模具是小型模具,故应采用模柄固定.这种固定方法工作可靠,装换冲模方便,但 必须保证上模座顶面与压力机滑块下平面紧贴.模柄采用固定式,大体尺寸如图 4-9 所 示.采用四个 m10 的内角螺栓固定,而并非均布,按图 4-9 所示螺钉分布,可以保证模柄 固定到上托且不会影响与之相距较近的推板. 4.5 模具总装图模具总装图 吉林化工学院毕业设计（论文） 26 4-10 装配图图 由上述各步计算得的数据及确定的工艺方案,便可得到模具的转配草图.如图 4-10 所示,模具分上下两部分.上部分主要由凹模 8,凸模 13,固定板 9,上托 10,模柄 15 组成; 下部分主要由凸凹模 3,下缷料板 7,底座 1 组成.上下两部分通过导柱,导套滑动配合导 向.复合模结构上的特点是既是落料凸模又是冲孔凹模的所谓凸凹模.利用复合模能够 在模具的同一部位上同时完成制件的落料和冲孔工序,从而保证冲裁件的内空与外径 的相对位置精度和平整性;生产效率也高;而且条料定位精度的要求比连续模低.模具 轮廓尺寸也比连续模小. 模具的上模采用刚性推件装置,通过推杆 16,推板 17,打料销钉 18,推动上卸料板 12,顶出制件.另外,该模具采用 3 组固定档料销 4 控制条料的送进方向及步进距离. 4.5.1 模具的闭合高度模具的闭合高度 模具闭合高度 h 可结合上图 4-10 由下式算出: hhhhhhh 109831 =65+40+35+25+80+1.5=246.5mm 其中各参数如图 4-10 所示部分: -底座厚度,65mm 1 h -凹凸模厚度,40mm 3 h -凹模厚度,35mm 8 h -固定板厚度,25mm 9 h -上托厚度,1,5mm 10 h 4.5.2 冲压设备的选择冲压设备的选择 压力机的选择,应从零件冲裁力,模具的最大闭合高度,模柄外径,上托和底座的轮 廓尺寸综合考虑.考虑到凸凹模刃口的磨损,模具间隙的波动