毕业设计（论文）-Φ60圆形垫片冲孔落料连续模设计（全套图纸）.pdf

60 冲孔、落料连续模设计 1 1 前言 1.1 冷冲压模具的背景与现状及发展趋势 1.1.1 背景与现状 改革开放以来，我国模具工业有了很大发展，并正在从模具制造大国向模具制造强 国迈进。模具作为现代制造业的总要工艺装备，被广泛应用于电子、电器、汽车、拖拉 机、航天、航空、军工、及日用工业品中。模具，尤其是现代高档模具，使人们的生活 变得丰富多彩。人们日常生活接触到的如汽车、电视机、计算机、电话、手机、手表、 空调、电冰箱、照相机、厨房用品等大多都要靠模具成形，因而模具设计与制造水平的 高低，会直接影响到现代工业的发展和进步。冷冲模具是各种模具中所占比例最大、应 用最广的一种，特别是随着电子信息技术、汽车、家用电器的迅速发展，冷冲压工艺理 论与制造技术的发展， 以及计算机技术的发展， 冷冲模具设计与制造发生了根本的变革。 很复杂的冲压件，都可以用高效、高精度、高寿命多工位级进模或传递冲压模冲压来制 造1。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产， 从无到有发展迅速。 而我国模具工业在近20年历来发展更是迅速， 模具及模具加工设备市场需求潜力巨大， 发展前景广阔。随着工业的发展，工业产品的品种、数量越来越多，对产品质量和外观 的要求，更是日趋精美、华丽。所以改革开放 20 多年以来，我国已成为使用各类模具 的大国。 其中,其中汽车摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具需 求总量的 60%以上。但是，我国模具生产水平和能力，与国外相比差距颇大，造成 20 世纪 90 年代模具进口量占全国模具销售总额的 1/3 以上，达 6 亿10 亿美元2。 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为 我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发 展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十 60 冲孔、落料连续模设计 2 分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模 具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模 具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大 提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方 面也会取得较大发展3。 1.1.2 发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品 “交货期短” 、“精度高” 、“质量好” 、“价格低” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1）全面推广CAD/CAM/CAE技术； 2)模具扫描及数字化系统； 3)模具制造方面； 4)提高模具标准化程度； 5)优质材料及先进表面处理技术； 6)开发和引进新装备； 7)冷冲压基本原理的研究。 1.2 冷冲压概述 冷冲压又称板料冲压，是压力加工中的先进方法之一。它是常温下利用冲模在压力 机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件 加工方法，而冷冲模则是冷冲压加工中所用的工艺装备。 由于冷冲压加工出的产品主要是由模具保证的，因此，具有质量稳定、操作简便、 生产效率高、 易于实现机械化与自动化等诸多优点。 基于此， 冷冲压加工在机械、 电子、 航宇、航天等行业得到广泛的应用。 根据冷冲压加工变形的性质来看，可划分为分离工序和变形工序两大类。 分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓线相互分离，它主要包括冲孔、落料、切 断、切边、剖切、切舌等工序。 变形工序是在材料不产生破坏的前提下，使毛坯发生塑性变形，形成所需的形状及 尺寸的制件，它包括弯曲、卷圆（又称卷边） 、拉深、变薄拉深、翻边、局部成形、胀 形、缩口、冷挤压等工序。 在诸多的变形工序中，根据其冲压成形工艺过程的力学特点，又可划分为伸长类成 形工艺、压缩类成型工艺两大类。 伸长类成形工艺即是成形过程中受到的最大主应力为拉应力， 与最大拉应力相对应 的主导的强制变形是正应变的成形工艺。主要有：翻边、胀形、扩口、弯曲（外层） 。 压缩类成形工艺即是成形过程中受到的最大主应力为压应力， 与最大压应力相对应 60 冲孔、落料连续模设计 3 的主导的强制变形时是负应变的成形工艺。主要有：弯曲（内层） 、拉深、压缩4 。 1.2.1 冷冲压模具作业的基本特点 （1）生产效率高 单位时间内完成的零件数量或工艺内容较一般方式高出数倍，甚至成百上千倍，而 且冷冲压工艺还可以在一套模具上采用一模多件、 多工艺内容组合加工的方式进一步提 高生产效率。 （2）产品质量稳定、互换性好 采用冷冲压模具成形产品，影响产品质量变化的因素少，危害程度低。有的因素可 以采取恰当的措施来加以纠正，使产品的质量控制在理想的范围之内。产品质量的稳定 就可以有效保证其互换性。良好的互换性是流水线大批量生产的基本保证，同时也有利 于产品的维修、更换。 （3）材料利用率高 通过不同的排样方式，例如：交叉、斜向、多排、混合、套裁，甚至无废料排样的 方式，可以有效提高材料的利用率，降低产品的材料成本。 （4）材料无需加热 一般情况下，进行冲压作业时，材料不需加热。这样不但可以节约能源，减少加热 设备和场地占用，还可避免因加热带来的制品表面氧化、烧伤及变形带来的形状尺寸不 稳定，也可以防止因温度升高给模具带来的不利影响。 （5）冲件力学性能得到提高 受冷作硬化现象的影响，冲件表面组织紧密，硬度及耐磨性增加，冲件的强度和刚 性也有所提高。 （6）适应范围广 适合冲压成形的产品很多。能解决许多一般机械加工无法或难以完成的加工内容， 尤其对于一些薄、软、难、怪、微型的零件，或非金属材料零件的加工成形，冷冲压成 形几乎是唯一的加工成形方法。 （7）操作简单、工人劳动强度低 产品的成形过程及基本质量大多由模具和冲压设备来保证， 操作时的基本动作都是 一样的，而且不受产品复杂程度的影响，对操作工也没有过高的技术要求，经短期的岗 位培训，即可上岗操作2。 1.2.2 冲模的分类 （1）按冲压工序不同 可分为落料、冲孔模、弯曲模、拉深模、冷挤压模等。 （2）按工序组合方式 60 冲孔、落料连续模设计 4 按工序组合方式，冷冲模有单工序冲模、复合模和级进模等。 （3）按冲模导向方式分类 按冲模导向方式分为无导向冲模、导柱模和导板模。无导向冲模又称敞开模，多用 于单工序冲压、生产批量较小或冲压件精度要求低的情况。上、下模的相对位置由压力 机来保证。 导柱模是上、下模之间用导柱和导套来保证其相对位置精度。一般由二导柱的和四 导柱的布排方式。使用滚动导向的模架制造可比滑动导向模架提供更高的导向精度。 导柱、导套导向的模架制造技术的成熟和标准冲压模架供应的市场商品化，使导柱 模得到广泛得应用。大批量冲压生产现场多使用导柱模，有利于生产组织和操作安全。 用导板导向得模具有两种形式，一种使用导板（兼作卸料板）直接为凸模导向，对小孔 冲模，可以同时保护小凸模。也可以将导板导向与导柱导向连用。固定导板模一般适用 于材料厚大于 0.5mm 得单工序落料、冲孔和多工序跳步冲孔、落料和连续拉深等冲压 工序。使用导板导向得另一种形式用于大型覆盖件拉深模、整形模等。 （4）按送料方式分 按送料方式可分为手工料模，半自动化冲模和自动冲模。 （5）按使用模具材料分 按使用模具材料分得不同，可分为金属冲模和非金属冲模两类。非金属冲模主要有 橡胶模和塑料（树脂）冲模。按生产适应性分根据不同生产规模得需求，可分为普通冲 模和专用冲模两种形式。通用冲模有组合中目，普通弯曲模等。一般生产中使用的冲模 多为专用冲模，即一副模具只冲压某一种或几种零件。 1.3冲裁工艺简介 1.3.1 概述 冲裁是从条料、带料或半成品上沿规定轮廓分离版聊所使用的模具，通常是指落料 模和冲孔模。根据冲制零件尺寸、精度要求的不同，可分为普通冲裁模和精密冲裁 模。 在已成形的工序坯件上，按设计规定的方向、位置要求，冲切一定数量和形状、大 小不同的孔就是冲孔。直接从坯料上冲切分离出外形零件的工艺方式就是落料。本模具 采用冷冲压形式。 1.3.2 工艺性 冲裁件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适合性， 它是从冲压加工角度对产品设 计提出的工艺要求。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿 命长，产品质量稳定，操作简单等方面。 60 冲孔、落料连续模设计 5 1.3.3 形状和尺寸的确定 （1）冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。 （2）零件内、外形转角处避免尖角，如无特殊要求，应用R0.25t的圆角过度。 （3）零件外形需避免有过长或过窄的悬臂和凹槽。软钢、黄铜等材料，应使其宽度 b1.5t 高碳钢或合金钢等硬质材料应取b2t。 （4）冲裁件上孔与孔之间，孔与零件边缘之间的距离不能过小，以免影响凹模强度 和冲裁质量， 其距离主要与孔的形状和料厚有关， 通常取c1.5t， ct。 本设计中t=2mm， 所以取：冲裁件与边界之间的搭边值a=3mm，冲裁件与冲裁件之间的搭边值a=3mm。 （5）零件上冲孔的尺寸不宜过小，否则极易损坏冲孔凸模，冲孔的最小尺寸与孔的 形状、材料种类和厚度、冲孔凸模工作时是否有导向装置有关，无导向凸模的最小冲孔 尺寸可查相关的国家标准取得，有导向装置的凸模，因可提高凸模工作的稳定性，最小 冲孔尺寸较前者小5。 1.4 课题的设计任务 本次毕业设计的冲压件是一个圆周均布三个腰形孔，中心一圆孔的圆形垫片。材料 为 10 钢，要求大批量生产，具体尺寸如图 1- 1 所示。先查阅相关资料进行分析整理， 进行详细的机械设计计算，最后进行相关强度校核。 图图 1- 1 工件图工件图 60 冲孔、落料连续模设计 6 该零件形状简单，并且加工精度要求不高，采用冲压加工可以满足精度要求。其他 尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求，故决定采用冲孔，落料连续模进 行加工，且一次冲压成形。 冲压工艺设计是针对具体的冲压零件，首先从其生产批量、形状结构、尺寸精度、 材料等方面入手，进行冲压工艺性审查，必要时提出修改意见；然后根据具体的生产条 件，并综合分析研究各方面的影响因素，制定出技术经济性好的冲压工艺方案。其设计 流程如图 1- 2 所示。 它主要包括冲压件的工艺分析和冲压工艺方案制定两大方面的内容。 一般按以下步骤进行： （1） 收集并分析有关设计的原始资料 （2） 产品零件的冲压工艺性分析与审查 （3） 制定冲压工艺方案 （4） 选择模具类型 （5） 选择冲压设备 冲压技术包括冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的内容不 同，但三者之间都存在着相互关联、相互影响和相互依存的联系。冷冲模设计与制造必 须根据企业和产品生产批量的实际情况进行全面考虑，寻求最佳经济性。 模架选择 1 后侧导柱模架 2 四导柱模架 3 中间导柱模架 4 对角导柱模架 导向选择 1 滑动导柱导向 2 滚动导柱导向 模具结构确定 必要工艺计算 1 排样及条料利用 率 2 压力中心的确定 3 凹凸模刃口尺寸 的计算 4 工作零件的结构 及尺寸设计 确定工艺方案 零件工艺分析 修改图样 零件图样与技术条件 60 冲孔、落料连续模设计 7 1- 2 冲压模具设计流程图冲压模具设计流程图 2 冲裁工艺分析及设计 2.1 零件的工艺分析 工件为图 2- 1 所示的落料件，材料为 10 钢，材料厚度 2mm，生产批量为大批量， 精度等级要求不高于 T13，工艺性分析内容如下： 60 冲孔、落料连续模设计 8 图图 工件图工件图 2.1.1 冲裁件的材料分析 在选用冲压所需的原材料时，应该要满足冲压件的各项使用要求，同时还必须考虑 到适合于由冲压过程中变形的性质及程度所得出的工艺要求。用于变形工序的材料，必 须有足够的塑性和韧性，良好的弯曲性能和拉伸性能。由于塑性好，则允许的变形程度 就大，可以减少工序及中间退火次数。至于用于分离工序的材料，则并不需要很好的塑 性。10钢为普通碳素结构钢，其力学性能：抗剪强度 260340MPa,抗拉强度 = 300440MPa ，屈服强度 =210MPa，伸长率 =29%，断面收缩率 =55%，弹性 模量 E=1.98x10 MPa，具有良好的具有较好的冲裁成形性能。 2.1.2 冲裁件的结构工艺分析 零件结构简单，一个圆周均布三个腰形孔，中心一圆孔的圆形垫片。冲裁件的中心 孔径d=20，满足冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小的条件，另外 腰形孔的宽度=50.7x2=1.4。冲孔件上孔与孔，孔与边缘之间的距离不能过小，以避免 工件变形， 模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命。 显然， 孔153.1t=3.1x2=6.2, 孔边距(11.5)t=23。该冲压件结构满足要求。 2.1.3 精度分析： 对于未注公差尺寸按IT14精度等级，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。由以 上分析可知，该零件可以用普通落料的加工方法制得。 2.2 排样设计 图图 2- 2 排样图排样图 冲裁件与边界之间的搭边：a=3mm；冲裁件与冲裁件之间的搭边：a=3mm； 60 冲孔、落料连续模设计 9 步距为 63mm；冲裁件厚度 t=2mm； 条料宽度：mmB 0 5 . 0 0 66 = 确定后排样图如图 2- 2 所示。一个步距内材料利用率为： %68 46366 6060 x = = x BS A （2- 1） 查板材标准，宜选用 2020mm1030mm 的钢板，每张钢板可剪裁成 15 张条料 （2020mm66mm） ，每张钢板可冲 32 个工件，则每张钢板利用率为： %68 4662020 606014. 332 = = x xx BS nA （2- 2） 2.3 冲裁力, 卸料力、推件力和顶件力初选压力机 冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁工艺力。压力机的 吨位必须大于所计算的冲裁工艺力，以适应冲裁间隙的要求。冲裁工艺力包括冲裁力、 卸料力、推件力和顶件力。 垫圈外圆落料力：F1 = Dt = x60 x2x400N = 150720N (查的 10 钢的 = 300440MPa 取 = 400MPa。) （2- 3） 垫圈冲孔力：F2 = dt = x20 x2x400N = 50240N （2- 4） 由表 2- 26查得K卸= 0.04，K推= 0.055，K顶= 0.06；由表查得取凹模刃口高度 h = 8mm,故在凹模内同时存有冲孔废料的个数n = 8 2 = 4 个 卸料力：F = K卸F1 = 0.04X150720N = 6029N （2- 5） 推料力：F = nK推F2 = 4x0.055x50240N = 11053N （2- 6） 总力： F总= F + F + F + F =(150720+50240+6029+11053)N （2- 7） =218042N 初选 250kN 压力机，压力机技术参数见表 9- 36。 2.4 确定模具的压力中心 冲裁模的压力中心是指冲裁力合力作用点。在设计冲裁模时，其压力中心要与冲床 模块中心相重合，否则冲压模具在工作中就会产生偏弯矩，使冲压模具发生歪斜，从而 加速冲压模具导向机构的不均匀磨损，冲裁间隙得不到保证，刃口迅速变钝，将直接影 60 冲孔、落料连续模设计 10 响冲裁件的的质量和模具的使用寿命，同时冲床导轨与滑块之间也发生异常磨损。冲裁 模的压力中心的确定，对大型复杂冲压模具，无导柱模具，多凸模冲孔及多工序连续模 冲裁尤为重要。对称形状的零件其压力中心位于刃口轮廓图形的几何中心上7。如图： 图图 2- 3 压力中心示意图压力中心示意图 2.5 凹模，凸模刃口尺寸公差计算及冲裁模间隙 生产中冲裁件的尺寸精度主要靠凸凹模刃口尺寸精度决定的。 模具的合理间隙也是 也是靠凸凹模刃口尺寸及其公差来实现和保护的。 确定凸凹模刃口尺寸及其公差必须遵 循以下原则： 1)由于剪切面是凸凹模的侧面与材料接触并挤光而得到的光滑面，所以落料件的 外形尺寸等于凹模的内径尺寸，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。故落料莫应以 凹模为设计基准，再按间隙值确定凸模尺寸；冲孔莫应以凸模为设计基准，再按间隙值 确定凹模尺寸。 2)凸凹模在冲裁过程中有磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸 磨损使落料尺寸变大。 为了保证冲裁件的尺寸精度要求， 并尽可能提高模具的使用寿命， 设计落料模时， 凹模刃口的基本尺寸 （设计尺寸） 应取接近或等于制件的最小极限尺寸； 设计冲孔凸模时，其刃口基本尺寸应取接近或等于制件孔的最大极限尺寸；并分别按最 小合理间隙分别制造，或配作相应的凸模，凹模。这样才能保证凸凹模磨损到一定程度 后仍能冲裁出合格的零件。 3)凸凹模刃口尺寸的精度应以能保证制件的精度要求为准，保证合理的间隙值，保 证模具具有一定的使用寿命。一般冲压模具精度较制件精度高 23 级。若零件没有标注 公差，则对于非圆形件按 IT14 级来处理，圆形件一般可按 IT10 级来处理，制件尺寸应 按“入体”原则标注为单向公差6。 60 冲孔、落料连续模设计 11 图图 2- 4 间隙设计示意图间隙设计示意图 （1） 落料。 = ( ) = (60.5 0.5 0.5) . = 60.25 . （2- 8） = ( ) = ( ) = (60.5 0.5 0.5 0.36) . = 59.89 . （2- 9） (2)冲孔。 = ( + ) =（19.5 + 0.5 0.5) . =19.75 . mm （2- 10） = ( + ) = ( + + ) （2- 11） = (19.5 + 0.5 0.5 + 0.36) . ) = 20.11 . mm = ( + ) =（4.5 + 0.42 0.5) . =4.71 . mm （2- 12） = ( + ) = ( + + ) （2- 13） =（4.5 + 0.42 0.5 + 0.36) . = (5.07 ) . 试（2- 8）至（2- 13）中： D ，D 落料凸凹模刃口尺寸，mm; d , d 中心圆孔冲孔凸凹模刃口尺寸，mm; 60 冲孔、落料连续模设计 12 d , d 腰形孔孔冲孔凸凹模刃口尺寸，mm; 制件公差，mm; , 凸凹模制造公差，mm（对于落料 = 0.02mm； = 0.03mm，对于冲孔 = 0.02mm, = 0.025）; x磨损系数，见表 2- 1,圆形孔取 x=0.5，非圆形孔 x=0.42。 Z ，Z 为冲模双面间隙，查表分别为 0.36 和 0.5。 + =(0.02+0.03)mm=0.05mm 满足 - =0.5- 0.36=0.14mm + 故凸凹模采取分别制造的方法。 表表 2- 1 冲裁间隙选择冲裁间隙选择 材料厚度 t(mm) 非圆形 圆形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差（mm） 4 0.30 0.310.59 0.60 0.30 0.30 3.冲孔、落料连续模的工作原理 本设计采用挡料装置 34 与固定挡料销 6、导正销 14 配套，构成其送料定位系统， 送进原材料至各工位定位。不仅保证每个工位送料进距准确，还要保证落料与冲孔具有 良好的同轴度。始用挡料装置 34 亦称临时挡料销，控制每根条料首先冲孔而后落料， 使每根条料首件不会出现不冲孔就落料而产生废品。因为冲压零件的长度 L=60mm，使 用条料宽度达 66mm,为使送进条料不产生偏斜，故采用两个固定挡料销。送料时，条料 必须抬起越过固定挡料销， 用待落料的搭边， 挡在固定挡料销挡料圆柱面上， 限距定位。 落料凸模上的导正销在上模下行时，先插入在第一工位冲出的中心孔中，对送进条料精 确校准定位，消除两个工位可能出现的同轴度偏差后，进行落料。采用板材条料冲压， 条料长度在 2000mm 左右， 没换一条新料都必须使用一次， 由手压推出的始用挡料装置， 为其首件第一工位送料进距定位。此后每冲裁一件，都必须抬起条料送进，并使送进条 料挡在固定挡料销一侧，才能开始冲压。 60 冲孔、落料连续模设计 图图 图图3- 1冲孔、落料连续模的整体结构冲孔、落料连续模的整体结构 图图3- 2工作原理局部示意图工作原理局部示意图 13 60 冲孔、落料连续模设计 14 4 模具设计计算 4.1 卸料弹簧选择 根据卸料力 6029N 采用 8 个弹簧，此时每个弹簧担负的卸料力为 754N.冲裁时卸料 板的工作行程： = ( + 1) = 3.5 （4- 1） 考虑凸模修模量h3= 5mm;弹簧的与压缩量为h1；故弹簧的总压缩量为： 总 = 1+ 2+ 3=1+ 8.5 （4- 2） 考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h1时就有 754N 的压力。初选弹簧丝直径 d=6mm,弹簧中经D2= 32mm;工作极限负载荷Fj= 1390N；自由高度h0= 65mm;工作极 限负载下变形量hj= 19.3mm。该弹簧在预压量h1时，卸压力达 754N，即： 1= 1 = 754 1390 19.3 = 10.5 （4- 3） 故 总 =（10.5 + 8.5）= 19 能满足要求。弹簧装配高度： 装= 0 1= (65 10.5) =54.5mm （4- 4） 根据凸凹模及弹簧，卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为 153mmx140mm， 厚度为 11mm。 4.2凸模设计 4.2.1 凸模的结构形式 由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦不同，所以在 实际生产中使用的凸模结构形式很多。其结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带 护套式等；截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等。凸模的固定方法有直 接固定、固定板固定、快换式固定法等。 在厚板料上冲孔时，为避免凸模在冲裁时折断，可在凸模外加装保护套。为了节约 优质材料，降低模具成本，凸模的基体部分可采用普通钢如 45 钢，仅在工作刃口部分 采用模具钢如 Cr12、T10A 制造。本设计中凸模基体选择的材料是 Cr12MoV,工作刃口 部分采用 Cr12 制造。 4.2.2 凸模的固定形式 60 冲孔、落料连续模设计 15 1）直接固定在模座上。 2）用固定板固定。如下图所示： 图图 4- 1 用固定板固定的凸模用固定板固定的凸模 图 4- 1 中： a)为台肩固定，适用于固定端形状简单（一般为圆形或方形） ，卸料力较大的凸模； b)为铆接，适用于卸料力较小的凸模；c) 为用螺钉从上拉紧的固定形式；d)锥柄固定， 适合于较小直径的凸模。 3）快换式固定法。适用于小批量生产，使用通用模座的凸模或易损凸模。如图 4- 2 所示。 图图 4- 2 快换式固定法快换式固定法 综上所述，本设计采用台肩式固定法。 4.2.3 凸模的长度计算 凸模长度 L 尺寸应根据模具的具体结构，并考虑修磨、固定板与卸料板之间的安全 距离、装配等的需要来确定。当采用固定卸料板和导料板时，其凸模长度按下式计算： HHHHL+= 321 （4- 5） 式（4- 5）中： 60 冲孔、落料连续模设计 16 L：凸模长度，mm； 1 H： 卸料板厚度， 1 H=Hd)0 . 18 . 0(mm，Hd = (1.52)H,H = kb = 0.28x60 = 16.8(k 查表取0.28，b为凹模的最大孔径)，所以H1=24mm； 2 H：导尺的厚度，取 5mm； 3 H ：凸模固定板厚度，它取决于冲件的厚度 t，一般在冲制 t1.5mm 的板料时，H 为 1520mm；单 t=1.52.5mm 时，则 H 为 2025mm； H ：为附加长度，主要考虑凸模进入凹模深度（0.51mm） 、总修模（1015mm） 及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（1520mm）等因素确定。 综上，本设计取凸模长度： L= 1+2+3+ =70mm。 （4- 6） 图图 4- 3 落料凸模落料凸模 4.3 凹模的设计 60 冲孔、落料连续模设计 17 4.3.1 凹模的型孔结构形式 凹模的型孔结构形式通常有如图 4- 4 所示的几种。 图图 4- 4 凹模型孔结构形式凹模型孔结构形式 图 4- 4 中： a） 、e）为直壁形，刃口强度高，刃磨后空口尺寸不变，制造方便。但是在孔口内 于 积存工件或废料，增大了凹模的胀力、推件力和孔壁的磨损；磨损后每次的修磨量大， 模具的总寿命较低。此外，凹模磨损后孔口可能成倒锥，使冲成的工件或废料反跳到凹 模表面上，造成操作困难。直壁形孔口 凹模适用于冲裁精度较高、厚度较大的工件。 对于上顶出工件 （或废料） 的模具也采用此种孔口形式。 a） 适用于圆形或矩形工件； e） 适用于形状复杂的工件。b） 、c） 、d）的孔口为锥形，孔口内不易于积存工件或废料， 孔壁所受的胀力、摩擦力小，所以凹模的磨损及每次的饿刃磨量小。但刃口强度较低， 且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单，精度要求不高和较薄的冲裁件。 c）适用于较复杂的冲裁加件；d）用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。f）为凸台式凹 模，适用于冲裁软而薄的金属与非金属材料，这种材料一般不淬火或淬火强度不高，可 以用手锤敲打凸台斜面以调整模具间隙，直到试冲出满意的冲压件为止。凹模孔型的直 壁高度 h、斜度角 和 与工件的材料厚度和加工方法有关10。 4.3.2 凹模的结构形式 用于冲孔落料的凹模，通常皆选用整体式结构，根据零件形状特征和工位数，凹模 外形多为盘形或圆形，由于尺寸较大，一般采用销钉和螺栓紧固在模座上。 60 冲孔、落料连续模设计 18 冲小孔或型孔易损的凹模，为便于加工，易于更换和刃磨，可在整体凹模的举报或 凹模固定板的指定位置，压入外形为圆柱形的整体镶块，成为镶套式凹模。镶套式凹模 的主要结构形式有：平面式，嵌入式，压入式和斜楔式。 本设计中凹模为整体式，其基体选择的材料是 Cr12MoV,工作刃口部分采用 Cr12 制 造。 4.3.3 凹模的固定形式 1）用螺钉、销钉直接固定在模座上，适用于圆形或盒形板状凹模的固定。 2）用固定板固定，凹模与固定板采用过渡配合 H7/n6，多用于圆凹模的固定。 3）快换凹模的固定法。 综上所述，本设计采用固定板固定法。 4.3.4 凹模的外形尺寸计算 凹模外形尺寸是指凹模的厚度 H、长度 A、与宽度 B 或厚度与外径 D。凹模板的厚 度直接关系到模具的使用。厚度过小，影响凹模的强度和刚度；厚度过大，会使模具的 体积和闭合高度增大，从而增加模具的质量。长度与宽度的选择直接与厚度相关，同时 也是选择模架外形尺寸的依据。 确定凹模外形尺寸的方法有很多种， 通常都是根据工件的材料厚度和排样图所确定的 凹模型孔壁间距离最大值为依据，来求凹模的外形尺寸。本设计为圆形凹模，其厚度 C 按下式计算： 1 )25 . 1 (KbH =(1.52)x0.28x60=(25.233.6)mm （4- 7） 式（4- 7）中： H ：圆形凹模厚度，mm,通常 mmH8 ； 1 b：b 为凹模的最大孔径，mm； K ：由 1 b和材料厚度t决定的凹模厚度系数，可查表取得； 所以，本设计取大凹模厚度 C 为（25.233.6）mm，小凹模厚度 C 为（6.7211.2） 。 凹模固定板设计图如下图所示： 60 冲孔、落料连续模设计 4.4 模架选择 4.41 模架 冲压模具主要由固定模板的模架和一定数量的模板组成 形式不同，有冲压模具滑动导向模架 模架、冲压模具滑动导向钢板模架 构形式，按导柱在模座上固定位置的不同 中间导柱模架（GB/T 2851.5- 1990 （GB/T 2851.1- 1990） ；模架由上模座 4.42 模座 必须十分重视上、下模座的强度和刚度 （1） 尽量选用标准模架， 而标准模架的形式和规格就决定了上 规格。圆形模座的直径比凹模板直径大 4070mm；宽度可以略大或等于凹模板的宽度 凹模固定板尺寸： LxB=(126+82+45 （2） 所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应 并进行必要的校核。 （3） 模座的材料：HT200、 （4） 模座的上、下表面的平行度公差一般 （5） 上下模座的导套、导柱安装孔中心距精度在 图图4- 5 凹模固定板设计图凹模固定板设计图 冲压模具主要由固定模板的模架和一定数量的模板组成。 依据我国国家标准按导向 冲压模具滑动导向模架、冲压模具滚动导向模架、冲压模具滑动导向钢板 冲压模具滑动导向钢板模架、冲压模具导板模模架。冲压模具滑动导向模架的结 按导柱在模座上固定位置的不同，可分为后侧导柱模架（GB/T 2851.3 1990） 、四导柱模架（GB/T 2852.3- 1990） 、对角导柱模架 模架由上模座、下模座、导柱、导套四个部分组成7。 下模座的强度和刚度。需要注意一下几点： 而标准模架的形式和规格就决定了上、 下模座的形式和 圆形模座的直径比凹模板直径大 3070mm；矩形模座的长度比凹模板长度大 宽度可以略大或等于凹模板的宽度；厚度为凹模板厚度的 1.01.5 45)x(120+10+10)253mm x140mm 所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应 、HT250、Q255、ZG35、ZG45 等。选用 HT200 下表面的平行度公差一般 4 级。 导柱安装孔中心距精度在0.02mm 以下；安装滑动式导 19 依据我国国家标准按导向 冲压模具滑动导向钢板 冲压模具滑动导向模架的结 GB/T 2851.3- 1990） 、 对角导柱模架 。 下模座的形式和 矩形模座的长度比凹模板长度大 1.01.5 倍。所以 （4- 8） 所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应， HT200。 安装滑动式导 60 冲孔、落料连续模设计 20 柱和导套时，其轴线与模座的上、下平面垂直度公差为 4 级。 （6） 模座的上、下表面粗糙度为 R =3.20.8m7。 4.43 导柱和导套零件导向装置 导柱和导套的配合间隙：必须小于冲裁间隙。 冲裁间隙小的一般应按 H6/h5 配合；间隙较大的应按 H6/h6 配合。 采用 H7/r6 压入模座的安装孔。 材料：20 钢。 表面渗碳，淬火硬度 5862HRC。 滚珠导向：无间隙（过盈）导向，精度高，寿命长。 按 GB2861.2- 81 选 d=25mm,其中导柱长度有 110180mm,模具闭合高度H =199mm， 选最长导柱 l=180mm。 按GB2861.2- 81选d=35mm导套， 其中长度有80、 85、 90、 95mm， 可选较大的90mm。 4.5 卸料方式 模具的卸料方式有刚性卸料和弹性卸料两大类，也称固定卸料装置弹性卸料装置， 其中固定卸料装置一般是将卸料板和导料板做成一体，主要功能从凸模上卸下条料，常 用于板料较厚、较硬、精度要求不高、冲裁力较大的落料模；弹性卸料装置是通过卸料 板与弹性元件 （弹簧或橡皮） 的互相配合作用来进行卸料的， 功能是从凸模上卸下条料； 这种装置在在冲压时既可以卸料又可以压料， 特别适于在薄料或制件要求平整的复合膜 上使用。此种卸料方式常采用卸料螺钉和弹性元件、卸料板组合的方式。本设计采用后 者8。 4.6 模柄 模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块。常见的模柄形式有： （1）整体式模柄。模柄与上模座做成整体，用于小型模具上。 （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，使用于各种中小模具。 （3）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 直度精度较差，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，适用于较大的模具。 (5)浮动式模柄。它由模柄、球面垫块和接板组成。这种结构可以通过球面垫块消除 冲床导轨误差对冲压模具导向精度的影响。适用于有滚珠导柱、导套导向的精密冲压模 60 冲孔、落料连续模设计 21