摇架压力分配杆冲压模具设计【含CAD图纸、说明书】
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冲压模具设计【
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本科生毕业论文(设计)开题报告 题 目 摇架压力分配杆冲压工艺及模具设计 学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 5年 11 月 10 日论文（设计）题目摇架压力分配杆冲压工艺及模具设计课题目的、意义及相关研究动态：目的: 由于模具工业的重要性,模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床 刀具工业的产值.这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中,在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产,模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键1 。从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的先进的模具工业密切相关2。因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用.此次摇架压力分配杆冲压模具的设计主要是为了解决模具制造周期长，不能适应市场要求，设计和工艺技术落后的问题。通过此产品的设计，提高生产率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本3。意义：近年来,.由于模具技术的迅速发展, 模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视.模具是现代工业生产中重要的工艺装备,他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中,应用极为广泛.我国模具工业总产值中,冲压模具的产值约为50.现代模具技术的发展,在很大程度上依赖于模具标准化的程度,优质模具材料的研究,先进的模具设计和制造技术,专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等,但其中模具设计是至关重要的一个方面. 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对于保证制品质量,缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义.因此德国把模具成为“金属加工中的帝王”,把模具工业视为“关键 工业”,美国把模具成为“美国工业的基石”,把模具工业视为“不可估量其力量的工业”,日本把模具说成“促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为“整个工业发展的秘密” 通过完成此次毕业设计课题，进一步熟悉了解机械产品设计过程，全面复习、巩固机械设计及机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识，并运用所学知识解决实际设计问题，提高分析问题、解决问题的能力。相关研究动态：冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法和生产制造技术。根据文献记载和考古文物证明，我国古代的冲压加工技术走在世界之前，对人类早期文明社会的进步发挥了重要的作用，做出重要贡献1。利用冲压机械和冲压模具进行的现代冲压加工技术，已有近二百年的发展历史。1839年英国成立了Schubler公司，这是早期颇具规模的、现今也是世界上最先进的冲压公司之一2从学科角度上看，到本世纪10年代，冲压加工技术已经从一种从属于机械加工或压力加工艺的地位，发展成为了一门具有自己理论基础的应用技术科学3。俄罗斯（从前苏联时期开始）就有各类冲压技术学校。日本也有冲压工学之说。中国也有冲工艺学、薄板成形理论方面的教材及专著。可以认为这一学科现已形成了比较完整的知识结构系统。冲压技术中冲压模具是制造业的重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝王”、“进入富裕社会的原动力”4等等。国内也将模具工业称为“永不衰亡的工业”、“点铁成金的行业”、“无与伦比的效益放大器”5等等。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。就工程制造而言，进入80、90年代，由于世界各国经济的高速发展和国民生活水准的大大提高，人们对汽车、家用电器、住宅等的需求与日俱增，促进了冲压技术的快速发展，同时也就对模具技术提出了更高的要求。且由于电子计算机技术的广泛而有效的应用，不仅促进了冲压技术的理论深入发展，而且使冲压机械、模具及操作的自动化程度等，都达到了一个更高的阶段。由此我们不难看出，计算机技术在当今模具设计制造中起着尤为关键的作用。现今，冲压加工技术已发展成为了一种先进制造技术。当然，冲压技术(分为分离加工和成形加工两大类)无论从理论上或实践上仍会不断向前发展。国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在6：（1）充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；（2）高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力；（3）快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用； （4）从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产； （5）模具产品专业化，市场定位准确；（6）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；（7）工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、 五轴加工等方面。中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方。因此一直发展缓慢7。1984年成立了中国模具工业协会，1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约6 000家。总产值约30亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具产业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。20世纪90年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CADCAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具CADCAM软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得显著效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的CADCAE系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到了良好的效果。模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。然而，与国际先进水平相比，中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大、交货周期长等方面，模具寿命也只有国际先进水平的50左右，大型、精密、技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具，每年都需要花费大量资金进口。随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工程(CAE)。在计算机辅助设计方面。如今的国内冲压模具企业大部分甩掉了传统的绘图板，摒弃了落后的手工绘图方式。使用最多的是由美国Autodesk公司出品的AutoCAD软件，有些企业还在AutoCAD平台上进行了二次开发(加深圳某台资公司在AutoCAD R13基础上进行专项开发，形成了由十二块模板组成的系列冲压模具)，形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模CAD软件；也有许多企业使用国产的AutoCAD产品(如开目CAD、CAXA等等)。在实际中，充分运用计算机技术发展模具设计、制造将会给企业带来莫大益处。用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。如汽车行业中，外形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也都在不断推动模具工业的发展。文献8中作者认为：在模具设计中标准件和简化符号的运用是提高模具设计效率的重要手段。CAD系统开发的重要内容之一是标准件库的建立。为此作者利用CAD技术开发了冲压模具二维三维标准件图库。利用图库可以高效准确地生成几千个不同类型不同规格模具标准件的二维图符和三维实体图其二维图符功能将给模具的设计工作带来极大的便利提高绘图效率三维实体建模功能不仅有助于模具设计人员直观的观察模具结构还可以将生成的零件三维实体转换到其它的三维CAD / CAM软件中生成数控加工的NC代码用于数控加工同时也方便现代企业内部的数据管理与传输。文献9中，作者针对冲压模具设计中使用大量标准件的特点，在CATIA V5基础上，使用参数化设计方法对标准件建模，建立了标准件库，有效提高了冲压模具设计的效率。文献10中：作者以冲压模具设计系统的开发为目的，详细介绍了利用Pro/E提供的开发工具Pro/ Toolkit,在Visual CH 60上进行编译。从系统菜单、用户对话框的开发、参数化程序的设计，实现了弹出对话框方式的冲压模具标准件的参数化驱动，进一步扩展了ProE二次开发的功能。开发的系统由冲压模具设计、冲压过程模拟、冲压模加工模拟几个模块组成，为设计者提供设计理论和知识的支持。应用开发的冲压模具设计标准系统，可以规范模具设计标准，缩短模具设计周期，提高模具设计质量。该模具可使拉深、底面四角整形、冲底面四个四方孔、翻边、冲侧孔五道工序集于一套模具，使操作方便。节省工时，提高劳动生产率。文献12-13中，作者认为：模块化设计技术可以缩短产品的设计与制造周期，是快速响应设计的核心。作者从冲压模具的模块化设计方法出发，分析了冲压模具的结构和设计特点，论述了基于模块化的冲压模具功能零部件的规划、基于模块化的冲压模具设计过程。最后给出了冲压模具CAD系统的功能结构，并对其具体功能进行了描述。冲压模具CAD系统应用模块化技术可以优化模具的设计与制造，提高模具设计的标准化水平及快速响应能力2-3。课题的主要内容（观点）、创新之处：主要内容： 本课题是摇架压力分配杆落料冲孔弯曲冲压模设计，他融合了冲压成形原理、冲压工艺、冲压模具设计等内容。因此要做好此设计，就必须掌握冲压工艺过程编制、复合模具设计的基本方法。故首先对摇架压力分配杆进行冲压工艺分析，进行设计计算，得出各种参数，合理的选择冲压设备，确定压力机的技术参数。最终确定模具的具体结构。（1）制件工艺分析和工艺方案制定a 、冲裁件的工艺分析：本次毕业设计的零件对冲裁工艺有良好的适应性，故采用冲裁工艺。b 、工艺方案制定：根据毕业设计任务书的要求，本次冲裁工艺方案采用落料冲孔弯曲冲压模。 （2）必要的工艺计算 对冲裁件的尺寸大小，精度要求进行相关计算。（3）模具结构分析与设计； 模具的结构分析与设计包括工作部分，模架，冲模的辅助装置与辅助机构，压力机机构。（4）模具主要零件设计及有关尺寸计算； 模具主要零件设计计算包括工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零件，导向零件，固定零件，紧固及其他零件。 （5）按规定的幅面大小，绘制装配图一张，模具主要工作零件图若干张，（6）撰写设计说明书。设计说明书必须符合学校制定的规范和要求；（7）列出的参考文献；创新之处：CAD/CAE/CAM的实施使设计人员不用在复杂用手工画图，能将更多的精力用于其他创造性的设计上，设计制造效率大大提高。研究方法、设计方案：研究方法:1.认真阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过阅读有关资料、图纸、参观实物和模型，了解设计对象；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。2.对摇架压力分配杆进行尺寸、结构分析及冲压模的设计1）冲压变形分析，对冲压件的结构分析。2）计算模具尺寸。3）冲压模的结构设计。4）选择主要的冲压零部件。3.对冲压件进行排样设计4.绘制工程图纸 1)图纸幅面要求。 2)绘制正确的装配图以及主要零件图。5.撰写相关设计说明书设计方案: 根据零件结构的工艺性并根据零件测绘出的弯曲件图确定最合理的方案、确定总工序数、工序顺序、各工序的加工内容、冲压方向等。根据弯曲件的结构、形状尺寸选择合适的毛坯。对弯曲件展开初步确定毛坯的形状和外形尺寸制定材料消耗定额。选定各个工序的模具结构形式选定毛坯和各工序制件的送、卸料方向和方法.完成期限和预期进度：2015年11月5日到2016年5月17号止.1、毕业设计调研报告阶段：2016年3月10-13日2、毕业设计开题报告阶段：2016年3月25日 起止时间： 2016年3月13日-2015年3月27日3、毕业设计中期检查阶段：2016年4月12日4、毕业论文结题及资格审查：2016年5月14日至2016年5月15日5、毕业设计答辩：2016年5月17日要参考文献与资料：1 Shiou FJ, Chen CH (2003) Determination of optimal ball-burnishingparameters for plastic injection molding steel. Int J Adv Manuf Technol1解汝升. 冲压模具设计与制造技术. 北京：中国标准出版社，19972许发樾. 实用模具设计与制造手册. 北京：机械工业出版社，2001.23. 姜奎华. 冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，2003.64.陈锡栋、周小玉.实用模具技术手册.北京：机械工业出版社，2001.75廖念钊等. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，20016.牟林、胡建华.冲压工艺与模具设计.北京:中国林业出版社；北京大学出版社，2006.87.付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造.北京：化学工业出版社，2005.38.郝海滨.冲压模具简明设计手册.北京：化学工业出版社，2004.11 9.马正元等.冲压工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，1998.510. 许发樾.冲模设计应用实例.北京：机械工业出版社，1999.611.Wilson, F.W.Die design handbook McGraw. 1990.612.王同海、孙胜等.实用冲压设计技术.北京：机械工业出版社，1995.413.王芳.冷冲压模具设计指导.北京：机械工业出版社，1999.1014.李名望.冲压工艺与模具设计.北京：人民邮电出版社，1999.10 16 Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and technology，2004.7指导教师意见： 签名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时 间地 点与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日教研室意见教研室主任签名： 年 月 日摇架压力分配杆冲压模具设计 本科生毕业设计题 目：摇架压力分配杆冲压 模具设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： II目 录中文摘要及关键词III英文摘要及关键词IV第1章 绪言11.1 材料的工艺分析21.2 材料选择31.3 工件结构形状31.4 展开尺寸的计算31.5 尺寸精度4第2章 冲裁工艺方案的确定7第3章 模具总体设计83.1 模具类型的选择83.2 操作与定位方式83.3 卸料、出件方式83.4 确定送料方式93.5 确定导向方式9第4章 模具工艺参数确定94.1 排样设计与计算94.2 搭边值的确定104.3 进距与条料宽度计算104.4 材料利用率的计算12第5章 计算冲压力与压力机的初选135.1 冲裁力Fp的计算135.2 卸料力Fq1的计算145.3 顶件力Fq2的计算145.4 总的冲压力F的计算155.6 压力机的初选15第6章 模具压力中心的确定17第7章 冲裁模间隙的确定187.1 冲裁间隙Z187.2 冲裁间隙分析18第8章 凹、凸模刃口尺寸的计算208.1 刃口尺寸计算的基本原则208.2 刃口尺寸的计算20第9章 主要零部件的设计269.1 工作零件的设计与计算269.2 橡胶的选用329.3 模架及其零件的设计33第10章 校核模具闭合高度及压力机有关参数3610.1 闭合高度的计算3610.2 冲压设备的选定36第11章 模具的总体装配37总结38致谢39参考文献40中文摘要及关键词摘 要：本设计为一摇架压力分配杆的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。关键词：模具 冲裁件 凸模 凹模 凸凹模英文摘要及关键词Abstract：The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.Keywords: mold stamping parts punch die punch and die39第1章 绪言目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺，模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命，效率、加工精度、生产周期等方面与发达国家的模具相比差距相当大。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化，多样化高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂化，高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD），数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。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。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS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，并且成功应用于冲压模的设计中。未来冲压模具的发展趋势:模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90以上的零部件，都要依赖模具成型，在电子产品中，冲压件约占8085；在汽车，农业机械产品中，冲压件约占7580；在轻工产品中，冲压件约占90以上。此外，在航空及航天工业生产中，冲压件也占有很大的比例。在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40左右。而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。1.1 材料的工艺分析冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。工件名称：摇架压力分配杆 工件简图：如图1.1所示 生产批量：大批量 材料：Q235 厚度：1.5mm 工件精度：IT14图1.1工件简图1.2 材料选择根据表1.1，Q235为碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。1.3 工件结构形状工件结构形状相对简单，属轴对称结构，除有一个孔,其余皆为直线，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。1.4 展开尺寸的计算弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的，对于变形程度很小或对尺寸要不高的弯曲件来说，可以近似的认为变形中性层与毛坯的断面中心相重合，这时，中性层的位置为=r+t/2式中 r弯曲件内层的弯曲半径t板料的厚度，而当需要精确的求出弯曲毛坯的展开长度时，就必须精确的求出变形中性层的位置。确定位置之后就可以进行毛坯展开长度的计算了，这需要一个中性层的位移系数，此系数对于弯曲形状及弯曲程度不同，数值也不同，需要根据实际的模具调节展开尺寸。本产品，尺寸没标公差，属于自由公差，可以直接按毛坯的断面中性层尺寸计算， 经过计算 L1=134.5，宽度D=74此尺寸目前是待定，在实际生产时需调节。如图，展开图纸如下图所示：1.5 尺寸精度零件图上所注公差经查标准公差表1.2为IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。查公差表得各尺寸公差：零件外形：134.5mm 、25.4mm 、14mm零件内形：5mm表2.1黑色金属的力学性能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216-304275-3833217708255-353324-4413219618600010F216-333275-4123018610255-333294-4322920619400015F245-363314-4512815265-373333-4712622519800020F275-383333-471262251960002O275-392353-5002524520600025314-432329-5392427519800030353-471441-5882229419700035392-511490-6372031419700040412-530511-6571833320900045432-549539-6861635320000050432-569539-71614373216000表2.2部分标准公差值（GB/T1800.31998）公差等级IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15基本尺寸/m /mm36812183048750.120.180.300.48610915223658900.150.220.360.58101811182743701100.180.270.430.70183013213352841300.210.330.520.843050162539621001600.250.390.621.005080193046741201900.300.460.741.2080120223554871402200.350.540.871.40从表1.1中查出Q235抗拉强度：=275383Mpa抗剪强度：=216304Mpa伸长率： =32%分析其力学性能较好，故选择Q235材料。第2章 冲裁工艺方案的确定该制件的冲裁工序包括落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案：方案一：先冲孔，后落料，然后弯曲。单工序模生产。方案二：冲孔落料复合冲压然后弯曲。复合模生产。方案三：冲孔落料弯曲级进冲压。级进模生产。方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。方案二也只需2副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。通过对上述三种方案的分析比较,采用方案二复合模是比较合理的。第3章 模具总体设计3.1 模具类型的选择经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置的倒装复合模具结构方式。3.2 操作与定位方式一、操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。二、定位方式因为导料销和挡料销结构简单，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，控制送料步距采用固定挡料销。3.3 卸料、出件方式一、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（0.20.5）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、材料厚度大于1.5mm且模具结构为倒装的场合。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单边间隙选择（0.10.2）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。常用作落料模、冲孔模。工件平直度较高，料厚为1.5mm，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。二、出件方式因采用倒装复合模生产，故采用弹性上出件。3.4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机，采用横向送料方式，即由右向左送料。3.5 确定导向方式采用后侧导柱模架。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。第4章 模具工艺参数确定4.1 排样设计与计算冲裁件在板料、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。根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有搭边、少搭边和无搭边排样三种，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。因此有下列三种方案：方案一：有搭边排样 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：少搭边排样 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：无搭边排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图5.1所示）。4.2 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，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。搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表5.1得：两制件之间搭边值a1=2mm侧搭边值a=2.5mm表4.1搭边值和侧边值材料厚度t手动送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa11以下1.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465762.054.3 进距与条料宽度计算一、送料进距A条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。A=D+a1 (5.1)式中D平行于送料方向的冲裁件宽度a1冲裁件之间搭边值模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用纵向送料方式。图4.1排样图二、条料宽度B计算排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。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。有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。图4.2有侧压装置时条料的宽度确定本设计采用的是有侧压装置的模具。所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。其计算公式如下：B=D+2a （5.2）式中B条料宽度基本尺寸；D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸；a侧搭边值，查表5.1；条料下料剪切公差；表4.2剪切公差及条料与导料板之间隙C（mm）条料厚度(mm)条料宽度(mm)1122335CCCC500.40.10.50.20.70.40.90.6501000.50.10.60.20.80.41.00.61001500.0.20.70.30.90.51.10.71502200.70.20.80.31.00.51.20.7根据零件图查表5.2确定剪料公差及条料与导板之间的间隙=0.6。根据公式(5.2)： B=D+2a+c =(25+22.5)=304.4 材料利用率的计算一、计算冲压件面积、周长因为该工件图由多段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点，诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用三维辅助软件可快速准确的计算出面积、周长。取面积F=575.45mm2 周长L=1139.24mm二、计算材料利用率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。 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示：=(nF/AB)100% （5.3）式中材料利用率（%）；n冲裁件的数目；F冲裁件的实际面积(mm2)；包括工件面积与废料面积；B板料宽度(mm)；A送料进距；根据公式(5.3)： =(5374.35/90125)100%47.8%由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。第5章 计算冲压力与压力机的初选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：Fp=Kp Lt =Lt （6.1）式中材料抗剪强度（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，取Kp =1.3。5.1 冲裁力Fp的计算据图5.3可得一个零件内外周边之和L=1139.24mm。查碳素结构钢的力学性能表知：Q235的抗剪强度=216Mpa304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=2mm，则根据公式(6.1)： Fp= Kp Lt=1.321139.24260=59464.43(N)59.5（KN）5.2 卸料力Fq1的计算Fq1=KxFp （6.2）式中Kx卸料力系数，查表6.1取Kx0.05。根据公式（6.2）： Fq1= KxFp=0.0559.5（KN）2.975(KN)表5.1卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKxktKd钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.035.3 顶件力Fq2的计算Fq2= KdFp （6.3）式中Kd顶件力系数。查表6.1得Kd0.06.根据公式（6.3）： Fq2= KdFp =0.0659.5（KN）3.57（KN）5.4 总的冲压力F的计算根据模具结构总的冲压力F=FP+Fq1+Fq2=59.5+2.975+3.57=66.045(KN)选用的压力机公称压力P（1.11.3）F，取系数为1.3，则： P1.3F=1.3x66.045 (KN)=85.86(KN)。5.5 弯曲力的计算本产品属于U形弯曲，由于弯曲虽然是一副模具，定位做成可调接的，所以在计算弯曲力时，需要计算1次，U形弯曲的计算公式如下，弯曲力计算F=0.6KBtt/(R+t) (4-1) F=0.61.3202600/（0.5+2）=7488N =7.488KN式中 F弯曲力（N）；B产品的弯曲的宽度（mm）；材料抗拉强度（MPa）；（550-700 MPa）t材料厚度；(mm)K系数，通常K=1.3；5.6 压力机的初选冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机。表5.2部分常用开式压力机的主要技术参数技术参数单位型号J23-4J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-63J23-100滑块公称压力KN40631001602506301000滑块行程次数次/mm2001601351151007070最大闭合高度mm160170180220250360360闭合高度调节量mm35405060709090立柱间距mm100150180220260250250滑块地面尺寸左右mm100140170200300300前后mm90120150180340340模柄孔尺寸直径mm3050深度mm5070垫块厚度mm35405060708090最大倾斜角453530工作台尺寸左右mm280315360450560630710前后mm180200240300360420480根据冲压力的计算和压力中心的计算，选择开式压力机的型号为J23-10。第6章 模具压力中心的确定模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，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。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了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，冲模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，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。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=0），即为所求模具的压力中心。其中、分别为各冲裁周边长度。按比例画出零件形状，选定坐标系XOY。计算出零件压力中心为（0，0）第7章 冲裁模间隙的确定7.1 冲裁间隙Z指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸DT的差值（如图8.1），是设计模具的重要工艺参数。图7.1冲裁间隙7.2 冲裁间隙分析一、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。二、间隙值的确定凸、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。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。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。根据间隙表8.1查得材料Q235的最小双面间隙Zmin=0.246mm，最大双面间隙Zmax=0.360mm表7.1部分较大间隙的冲裁模具初始双面间隙材料厚度08、10、35、09Mn2、Q23540、5016Mn65MnZ最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大Z最小Z最大小于0.5较小间隙0.50.040.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0921.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2402.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.50.3600.5000.3800.5400.3800.5403.00.4600.6400.4800.6600.4800.6604.00.6400.880注：08钢冲裁皮革、石棉和纸板时，取间隙的25%。第8章 凹、凸模刃口尺寸的计算8.1 刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙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制造公差，是设计冲裁模关键环节。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：1.落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。2.考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。3.确定冲模刃口制造公差时。如果对刃口精度要求过高，增加成本，如果对刃口精度要求过低，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模可按IT11级制造；对于圆形工件按IT6IT7级制造。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，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。8.2 刃口尺寸的计算根据模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算方法分为两种情况。凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。对于该制件应该选用凸模与凹模分开加工方法。凸模与凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙Zmax必须满足下列条件：或者、一、冲孔凸、凹模计算设冲孔尺寸为根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，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。其计算公式为：凸模 dp=(dx)0- p 凹模 dd=(Zmin)0+ d(dXZmin) 0+ d在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距Ld按下式确定：Ld=(Lmin0.5)0.125式中dd冲孔凹模基本尺寸(mm)； dp冲孔凸模基本尺寸(mm)； d冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)； Ld同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)； Lmin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)；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，可查表9.1取值：当工件精度IT10以上，取x=1；当工件精度IT11IT13，取x=0.75；当工件精度IT14，则取x=0.5。表8.1磨损系数X料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30根据图1.1和表9.1查得磨损系数X取0.5，即X=0.5设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，所以凸模： dp =(d+X) 0- p=(4+0.50.30)=4. 15凹模： dd=( dp +Zmin)=(4.15+0.246)=4.396校核: pd=0.011+0.018=0.029mmpdZmaxZmin二、落料凸、凹模计算凹模： Dd=(DX)凸模： Dp=( DdZmin)(DXZmin)式中Dd落料凹模基本尺寸(mm)；Dp落料凸模基本尺寸(mm)；D落料件最大极限尺寸(mm)；r落料件外径公差(mm)；Zmin凸、凹模最小初始双面间隙(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。表9.1取X=0.5。由公差表（1.2）查得：32mm 、25mm 、14mm设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工。所以凹模 32:Dd1=(D1-X)=(32-0.50.62)0+0.018 =31.690+0.018mm 25:Dd1=(D1-X)=(25-0.50.52)0+0.018 =24.740+0.018mm 14:Dd4=(D4-X)=(14-0.50.36)=13.82mm凸模 32:Dp1=(Dd1-Zmin)=(31.69-0.246)=31.444mm25:Dp1=(Dd1-Zmin)=(24.74-0.246)=24.494mm14:Dp4=(Dd4- Zmin)=(13.82-0.246)=13.574mm校核因为 =0.018+0.011=0.029mm=0.013+0.021=0.034mm=0.016+0.025=0.041mm=0.019+0.030=0.049mmZmaxZmin =0.24-0.132=0.108mm(Zmax、Zmin是凸、凹模最大初始双面间隙，查表8-1得Zmax =0.24、Zmin =0.132)满足ZmaxZmin。8.3 弯曲对于U形弯曲件，必须选择适当的间隙值，因为凸凹模间隙小了，摩擦力和弯曲力就大,当间隙过小时，还会使制件直边料厚减薄和出现话痕，同时还降低凹模寿命。若间隙过大，制件回弹量增大，误差增加，从而降低制件精度，所以弯曲模具间隙的大小对制件质量、弯曲力和模具寿命有较大的影响。生产中是根据弯曲件材料的力学性能，材料厚度，制件精度和弯边长度来确定其凸凹模间隙。Z/2=t+nt其中Z/2-弯曲凸凹模的单边间隙 t-材料厚度的基本尺寸 n-间隙系数经查表格， n=0.05凸模及凹模尺寸计算是依据弯曲件的使用要求来确定的。起原则是弯曲件标注外形尺寸时，则以凹模为基准件，间隙放在凸模上。当弯曲件标注的是内尺寸时，是以凸模为基准件，间隙取在凹模上。同时应该注意弯曲件精度，回弹趋势和模具的磨损规律。（1）、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为L d=（Lmax 0.75）凸模尺寸为L p=（Ld Z）（2）、制件标注内尺寸凸模尺寸为L p=（Lmin +0.4） 凹模尺寸为L d=（Lp+Z） 其中 L弯曲件的外形或内尺寸弯曲件的尺寸偏差L d弯曲凹模的基本尺寸L p弯曲凸模的基本尺寸Z凸凹模双面间隙具体计算如下，制件标注外形尺寸，按此公式计算弯曲凹模尺寸为L d=（Lmax 0.75）=18凸模尺寸为L p=（Ld 2Z）=1822=14 第9章 主要零部件的设计9.1 工作零件的设计与计算一、凹模的结构设计和外形尺寸计算1.凹模的结构设计凹模：在冲压过程中与凸模配合直接对冲压制件进行分离或成形的工作零件。凹模洞口的类型如图10.1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，本设计选用c型筒口。图9.1凹模类型2.外形尺寸计算凹模结构分为整体式和镶拼式两大类，本设计凹模采用整体式凹模。凹模厚度： H=Kb(15mm) (10.1)凹模壁厚： C=(1.52)H(30mm) (10.2)凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3)式中b冲裁件的最大外形尺寸；（mm）；K系数，考虑板料厚度的影响（见表10.1）；H凹模厚度；C凹模壁厚；B凹模外形最大尺寸。表9.1系数K的数值b/mm厚度t/mm0.51233500.30.350.420.50.650-1000.20.220.280.350.42100-2000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22根据图1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，则由公式10.1和公式10.2得：凹模厚度： H=Kb=0.25107=26.75mm；凹模壁厚： C=(1.52)H=(1.52)26.75=40.12553.5mm根据表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。根据公式（10.2）： B=b+2C=107+245=197mmL=b+2C=30+245=120mm查表9.2，选取凹模外形尺寸LB=200mm125mm。表9.2矩形和圆形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994)矩形凹模的长度和宽度LB矩形和圆形凹模厚度H6350、636310、12、14、16、18、208063、8080、10063、10080、100100、1258012、14、16、18、20、22125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25140125、140140、160100、160125、160140、200100、20012516、18、20、22、25、28160160、200140、200160、250125、25014016、20、22、25、28、32凹模轮廓尺寸为200mm125mm40mm。二、冲孔凸模的结构设计和外形尺寸计算1.凸模的结构设计因为零件异行，采用线切割方法进行加工，所以采用整体直通式凸模（如图10.3），与凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的标准结构形式与尺寸规格选取。2.凸模外形尺寸计算凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，因为该模具采用的是倒装式复合模，采用的是弹压卸料上出件方式，其总长按相关公式计算：L = H1 + H2 + H + t式中H1凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.840=32mm。H2卸料板厚度查表10.4；t材料的厚度；H冲裁件厚度和凸模进入凸凹模一般410mm。则：L =32+20+6.5+1.5=60mm凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。图9.3冲孔凸模尺寸3.凸模材料的选用模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。形状复杂且寿命要求较高的凸模选用Cr12、Cr12MoV等制造。该凸模材料应选Cr12MoV，热处理5862HRC。三、凸凹模的设计和外形尺寸计算1.凸凹模的结构设计凸凹模是复合冲裁中的主要零件。他的内外边缘均为刃口，内外边缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小限制。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，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。凸凹模的最小壁厚值，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表10.3。表9.3倒装复合模凸凹模的最小壁厚材料厚度mm1.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚a2.73.23.64.04.44.95.25.8由于选用的是倒装式复合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。2.凸凹模的外形尺寸计算其长度可按下式计算：L = h1+h2+h （10.4）式中h1凸凹模固定板厚度；得h1=0.6H凹=0.640=24mm。h2卸料板厚度；查表10.4取15mm。h附加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度）；根据公式（10.4）： L = h1+h2+h=24+15+10=49mm表9.4卸料板厚度冲件厚度tmm卸料板宽度505080801251252002000.866810120.81.5681012141.53810121416四、工作零件材料的选用由于冲模为冷冲模，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、良好的抗粘结能力、可段性、可切削性、可磨削性、热处理工艺性等。由上要求在该模具中冲孔凸模、凸凹模和凹模板的材料选用Cr12MoV钢。Cr12MoV刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度。淬火、回火工艺见表10.5。表10.5 Cr12MoV钢的淬火、回火工艺钢号低淬低回工艺中淬中回工艺高淬高回工艺淬火温度/淬火硬度HRC回火温度/淬火温度/淬火硬度HRC回火温度/淬火温度/淬火硬度HRC回火温度/Cr12MOV9501000626420010306364400108011004060500520五、卸料部分的设计设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，常用的卸料方式有：刚性卸料、弹压卸料板。本设计采用弹压卸料装置，采用弹压卸料装置有一定的装配要求：在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口0.3mm0.5mm,以便顺利卸料。本模具的卸料板仅有卸料作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，取250mm140mm，卸料板的厚度按表10-4选择，卸料板厚度为20mm。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度4348HRC。卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm,螺纹部分为M8.510mm,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。六、定位零件的设计冲模的定位装置零件是用来保证材料的进料正确及在冲模中保持位置的正确性。定位零件的种类很多，主要有导料板、导料销、挡料销、侧刃、导正销和定位板等。由冲压工艺分析可知，该模具的定位零件是采用的是固定挡料销送进定距和固定导料销送进定位如简图9.3所示。1.挡料销的设计常见的挡料销有三种形式。固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。在此选用A型挡料销，作为该模具中的挡料销和导料销。其结构形式和尺寸规格如图9.4和表9.5。选取该模具的挡料销和导料销的直径d8的A型固定挡料销。 活动挡料销 固定挡料销图9.4挡料销表9.5定挡料销尺寸规格表(mm)d(h11)d1(m6)hL基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差60-0.0753+0.008+0.0023880-0.0904+0.012+0.00421010313160-0.1108+0.015+0.0063132010416250-0.13012+0.018+0.00720本模具的设计选用固定挡料销（JB/T7649.10-1994）,材料45，热处理硬度4348HRC。图9.5挡料销固定方式挡料销按图a）方式固定，其尺寸可按下式计算：S1=A-Dp/2+D/2+0.1 （10.5） =A-（Dp -D）/2+0.1式中A步距(mm)； Dp落料凸模直径(mm)； D挡料销头部直径(mm)；根据公式(10.5)： S1=32-(12-8)/2+0.1 =30.1mm2.导料销的设计条料的送料方向是条料靠着一侧的导料板，沿着设计的送料方向导向送进。本设计采用导料销导向，本设计选用固定式。设计时导料销应选两个且位于条料的同侧，从右向左送料时，导料销应装在后侧；从前向后送料时，导料销应装在左侧。综上，定位零件采用一个固定挡料销和单边两个导料销定位，固定挡料销和导料销固定在卸料板上。导料销材料采用45钢制造，热处理硬度4348HRC。七、推件装置的设计推件和顶件的目的，是将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出（凹模在下模）。推件装置可分为弹性推件装置和刚性推件装置两种,弹性推件装置一般装在下模，具有压料作用，冲件质量好,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。刚性推件装置一般装在上模，利用压力机的推件力，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。综上，本设计选用刚性推件装置，的基本零件有推件块、推杆、推板，连接推杆和打杆，这些零件从标准中选取。9.2 橡胶的选用弹性装置主要有弹簧和橡胶两种，因为该模具为复合模具，所以采用橡胶作为卸料板的弹性元件。根据模具安装空间，安装四个圆筒形合成橡胶，设卸料螺钉直径为8mm，橡胶上螺钉孔直径为10mm，则：一、橡胶高度的计算橡胶的自由高度，由下式得： （10.6）式中H自橡胶的自由高度()；h卸料板的工作行程()；H凹模或凹凸模的刃磨量（mm）；一般取410mm；则橡胶高度取42mm。二、橡胶直径的计算 （10.7) （10.8）式中px橡胶的压力，可取等于或大于卸料力()；p与橡胶压缩量的单位压力，查表10.6得1.06；A橡胶截面面积()；d橡胶上螺钉孔直径（mm）；D橡胶的直径()；因为在此模具中采用的是弹压卸料板，所以橡胶在模具中的个数为四个，直径为41的圆筒形橡胶。因为0.5=0.9761.5，所以选橡胶符合要求。橡胶的安装高度： Hd =42-0.142=37.8mm（取38mm）表9.6橡胶压缩量与单位压力关系压缩量/%101520253035单位压力/MPa聚氨酯橡胶1.12.54.25.6合成橡胶0.260.50.741.061.522.19.3 模架及其零件的设计常用的导柱导套式模架，是由上、下模座和导向零件组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置，由导柱、导套的导向来实现。本设计选用后侧导柱模架如图10.6，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，因导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构。图9.6模架一、模架的选用以凹模周界尺寸为依据，根据标准GB/T2851.11990选择模架规格为：200mm125mm40mm（G
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