本次设计的是复合冲裁模，复合冲裁是在冲床的一次冲压过程中可以同时完成两步或两步以上的工序。该复合冲裁模将落料、冲孔两步工序在一起完成。该模具选取了合理的凸、凹模间隙及最佳的模具设计结构完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点。阐述了零件冲压复合模具的整体结构及其工作过程，为保证冲裁件的质量，指出了复合模具设计和加工注意的要点。该设计思路可扩展应用到其它类似零件的冲裁加工中。

关键词：模具设计；模具加工；冲压；复合冲裁模；模具结构；

Abstrast

In this paper , a compound die is designed .The compound die can produce two parts or more by one punching procedure .It introduce the design and way of fine blanking and chose the blanking clearance between punch and matrix .The best structure is introduced to complish the desire of the making machine.Compared with the traditional dies ,this whole structure and working process of the die were stated,and the main points method can be used to the forming of other similar parts.

Key Word: die design; die manufacturing; stamping; compound die; structure so the structing of die.

摘要1

前言1

1设计题目及要求1

1.1冲压工艺与模具设计的内容及步骤1

1.2 工艺设计2

1.2.1 零件及其冲压工艺分析2

1.2.2 确定工艺方案,主要工艺参数计算3

1.2.3 选择冲压设备3

1.3 模具设计3

1.3.1 模具结构形式的选择与设计3

1.3.2 模具结构参数计算3

1.3.3 绘制模具图3

2 工艺设计4

2.1 零件及其冲压工艺性分析4

2.2 确定工艺方案4

2.2.1 冲裁工序的组合4

2.2.2 冲裁件结构工艺性8

2.3主要参数的计算9

2.3.1冲裁力9

2.3.2 材料的周长和面积10

2.3.3 材料的经济利用11

2.3.4压力中心的计算14

2.4 选择冲压设备21

2.4.1 常用压力机的分类21

2.4.2 压力机类型的选择21

2.4.3 确定设备规格22

3 模具设计24

3.1 冲模的分类24

3.2 冲模零件的分类25

3.3 工作零件26

3.3.1 凹模的设计26

3.3.2凸模长度确定及其强度校核28

3.3.3 冲模刃口尺寸的计算32

3.4 定位零件38

3.5 压料、卸料零件39

3.6 连接与固定零件45

3.6.1 模柄45

3.6.2 上、下模座46

3.7 模具结构形式的确定47

3.8 确定导向方式47

4 模具的装配及工作过程49

4.1模具的装配49

4.2 工作过程49

总结50

致谢51

参考文献52

　　　冲压工艺是塑性件，它主要用于加工板料零件时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。

　　　冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。

　　　利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。

　　　冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可使用。

　　　冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的扎制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。

　　　冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本较低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。现代各先进工业化的国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。

　　　冲压工艺，模具以及冲压设备等正在随着科学技术的发展而不断发展，从总体来看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为以下几个方面：

(1)、冲压成型工艺与理论的研究

　　　成形，近年来，冲压成型工艺有很多的新的发展,特别是精密冲裁，精密剪切，复合材料成形，软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。

　　　由于引入了计算机辅助工程(CAE)冲压成行已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，已实现冲压过程的优化设计。

　　　(2)、冲压加工自动化与柔性化

　　　为了适应大批量、高效率的生产需要,在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。专门配置了机械手或机器人，这不仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且增加了冲压工作和冲压工人的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模、多任务位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统(FMS)，为了适应多品种生产是不断更换模具的需要，已成功地发展了一种快换模系统。现在，量生产方面,.换一副大型冲压模具，仅需6~8分钟即可完成。此外，近年来，集成制造系统（CIMS）也正被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化。

(3)、冲模CAD/CAM

　　　自从美国Die Comp公司与1971年在简单级进模中首先将CAD/CAM技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模CAD/CAM 技术已成为冲压工艺与模具的主要发展方向之一。1978年日本机械工程实验室开发了MEL 系统,采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使CAD开始走向实用化。我国在冲压模具的CAD/CAM方面也取得了重大的进展，上海交通大学在80年代初期开展了大规模的CAD/CAM研究开发工作，目前在上海交通大学已建立了模具CAD/CAM国家工程中心。在华中理工大学建立了模具CAD/CAM国家重点实验室。

　　　由于新技术的应用和引导,模具技术在国民经济中的地位愈来愈大，在一定程度上决定了我国机械制造业在21世纪的市场竞争能力，为此，我们要有足够的认识并采取得力的措施。

　　　冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产综合考虑,选择性各个方面和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构，应使冲压件的生产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能降低冲压件的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计的主要内容及步骤包括：成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全。

此次冲压件是板料，有关板料的冲压介绍如下：

　　板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压。

原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。

　　板料冲压的特点：

（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。

（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。

（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。

（4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。

1.2 工艺设计

　　　1.2.1 零件及其冲压工艺分析

　　根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件/生产批量等因素，分析零件的冲压工艺性能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、供序数目、工序顺序及组合方式等。

工艺参数指制定工艺方案所依据的数据,计算有两种情况,第一种是工艺参数可以计算的比较准确，如零件材料的排样利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二重视工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件的坯料展开尺寸。　　　本次毕业设计让我系统地巩固了大学四年的学习课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。

　　　在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义

　　　这次毕业设计给我提供了一个学习冲压模具设计及制造相关知识的机会，进一步拓宽了我的知识面，同时也给了我一个温习以前所学知识的机会，使我进一步巩固了机械设计等课程的基础知识。本文阐述了模具的特点和发展趋势，也对我所设计的模具进行了详细的分析、计算、说明。通过这次设计，我掌握了模具设计的设计步骤，以及一些设计要点，也学到了许多绘图技巧，对CAD的运用更加熟练，同时对机械行业的前景有了新的了解。所以我觉得这次设计收获很大，我会把经历变成经验的。相信通过亲手设计一套模具，对自己以后的工作会有深远的意义。

参考文献

冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编. 模具设计与制造简明手册. 上海：上海科学技术出版社，2001

王孝培主编. 实用冲压技术手册. 北京：机械工业出版社，2001.3

吴诗主编. 冲压工艺模具设计. 西安：西北工业大学出版社，2001. 9

王孝培. 冲压手册. 北京；机械工业出版社，2002

张英会，刘辉航等主编.弹簧手册. 北京：机械工业出版社，1997.6

王芳主编. 冷冲压模具设计指导. 北京：机械工业出版社，1998

洪慎章，实用冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，2008.1

王树勋，苏树珊主编. 模具实用技术设计综合手册. 广州：华南理工大学出版社，2003.6

9. 吴宗泽主编. 机械设计使用手册. 北京：化学工业出版社，2003.6

10. 张钧主编. 冷冲压模具设计与制造. 西安：西北工业大学出版社，2001.9

11.王孝培主编. 中国模具设计大典. 南昌：江西科学技术出版社，2003.1

冲孔凸模固定板.gif

工件图.gif

落料冲孔复合模上模座.gif

落料冲孔复合模下模座.gif

落料凸模垫板.gif

凸凹模.gif

凸凹模固定板.gif

装配图.gif

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计中期检查表指导教师：郑建新职称：副教授所在院（系）：机械与动力工程学院教研室（研究室）：机制教研室题目板材复合冲裁模模具设计学生姓名崔晓兵专业班级07机制2班学号0720150112一、选题质量：（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）崔晓兵同学这次所选的题名为板材复合冲裁模模具设计，内容涉及到对冲压工艺的分析、计算以及相应的模具设计。这次设计与所学的专业课程紧密联系，符合专业培养目标。在这次的设计工作中，需要对所学的专业知识进行综合地应用，能熟练的应用相关的参考资料，并且能培养查找专业文献的能力。这次的设计所选的题名比较新颖，并且第一次接触这类模具设计，学生要单独去完成，工作量比较大，这能培养同学的自主创新的能力。二、开题报告完成情况：崔晓兵同学的开题报告已经完成。从适合实际工作环境出发，确定了明确的课题设计方向；通过去工厂的实习了解，对冲压模具的结构已经有了一定的认识了解。已经对课题设计进行了分析以及设计计算，并有了突破性的进展。同时对一些相关的参考资料进行了仔细阅读，开题报告完成质量较高。三、阶段性成果：1、本次设计的开题报告已经完成，设计方案已经确定。已经完成了模具排样图的设计以及模具装配图和主要零部件的设计梗概。2、一些设计的零件图已经基本完成，局部的装配图现在已经开始在画了，设计说明书基本完成。3、英文翻译工作已经完成，现在正对一些结构设计进行复核。四、存在主要问题：1、对设计中的强度校核不太清楚，材料力学和理论力学的基础知识不扎实；2、设计当中的一些方案有些不合理，还是需要对一些设计方案进行改进。3、在使用CAD绘图时，有些较常用的指令不熟悉。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语崔晓兵学在毕业设计实习中吃苦耐劳，认真遵守实习工厂的各项规章制度，能够虚心向厂技术部的工程师请教问题，认真地完成毕业实习笔记，广泛收集毕业设计的相关资料。在毕业设计过程中能独立去完成自己的设计工作，虚心请教指导老师在设计当中遇到的困难。毕业设计任务进展顺利。指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业设计开题报告题目名称复合冲裁模模具设计学生姓名专业班级07机制-2班学号一、选题的目的和意义：本课题要求对复合冲裁模模具设计，复合冲裁模是在冲床的一次冲压过程中可以同时完成两步或两步以上的工序。该复合冲裁模将落料、冲孔两步工序在一起完成。该模具选取了合理的凸、凹模间隙及最佳的模具设计结构完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点。阐述了零件冲压复合模具的整体结构及其工作过程，为保证冲裁件的质量，指出了复合模具设计和加工注意的要点。该设计思路可扩展应用到其它类似零件的冲裁加工中。因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。二国内外研究综述： 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为 245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。模具制造在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。改革开放以来，通过技术引进和合资经营，我国的模具制造技术有了长足的进步，少数单位在冲模技术领域采用了CAD,CAM,CAE技术和先进制造技术，显著地缩短了模具设计和制造周期，提高了模具质量，实现了模具工作零件的互换。虽然我国的模具工业和技术得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，随着科学技术的进步、社会经济的快速发张，模具制造技术的应用越来越广泛，模具成形技术及模具设计与制造已成为当代工业生产的重要手段。因此社会上迫切需要各种模具设计师、模具技师等技术人才，未来的中国模具工业和技术的发展空间是巨大的。二、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：1、到图书馆或网上查阅有关冲压模具设计的文献资料,借阅相关书籍,了解国内外相关技术现状、发展趋势；2、对冲裁的零件设计进行分析,确定最佳工艺方案，进行主要工艺参数的计算，并确定压力机的选择； 3、根据对冲裁件的分析计算进行模具设计；4、根据选型和计算尺寸，运用AutoCAD软件绘出模具装配图、部件零件图。三、主要参考文献与资料获得情况：1牟林冲压工艺与模具设计M北京：中国林业出版社，20062杨玉英实用冲压工艺及模具设计手册M北京：机械工业出版社，20053徐慧民模具制造工艺学M北京：北京理工大学出版社，20074翁其金、徐新成冲压工艺及冲模设计机械工业出版社 20045朱伟成,徐成林,宋宝阳,富壮.冲压技术发展趋势J.汽车工艺与材料,2007 6张苇冲压件模具CAD现状与发展J轻型汽车技术，20047刘京华模具识图与制图化学工业出版社 20078洪丽华,陈永禄.中国模具工业现状和模具技术发展趋势J.机电技术，2007 9钟日铭陈忠钰 AutoCAD 2008中文版机械设计基础与实践机械工业 200710 模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例.北京:机械工业出版社.1999四、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）1、第0506周整理相关背景资料,初步选题、提出设计方案;2、第07周开题、系统方案设计及方案论证;3、第0809周模具总体结构设计,模具结构参数计算，完成主要零部件的设计;4、第1013周完成模具装配图、部件零件图的绘制;5、第1314周审查、改进设计，并完成毕业设计说明书撰写、打印、装订;6、第15周准备毕业答辩五、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日 3河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘要本次设计的是复合冲裁模，复合冲裁是在冲床的一次冲压过程中可以同时完成两步或两步以上的工序。该复合冲裁模将落料、冲孔两步工序在一起完成。该模具选取了合理的凸、凹模间隙及最佳的模具设计结构完成工件的加工要求。它具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点。阐述了零件冲压复合模具的整体结构及其工作过程，为保证冲裁件的质量，指出了复合模具设计和加工注意的要点。该设计思路可扩展应用到其它类似零件的冲裁加工中。关键词：模具设计；模具加工；冲压；复合冲裁模；模具结构； Abstrast In this paper , a compound die is designed .The compound die can produce two parts or more by one punching procedure .It introduce the design and way of fine blanking and chose the blanking clearance between punch and matrix .The best structure is introduced to complish the desire of the making machine.Compared with the traditional dies ,this whole structure and working process of the die were stated,and the main points method can be used to the forming of other similar parts.Key Word: die design; die manufacturing; stamping; compound die; structure so the structing of die. 摘要1前言11设计题目及要求11.1冲压工艺与模具设计的内容及步骤11.2 工艺设计21.2.1 零件及其冲压工艺分析21.2.2 确定工艺方案,主要工艺参数计算31.2.3 选择冲压设备31.3 模具设计31.3.1 模具结构形式的选择与设计31.3.2 模具结构参数计算31.3.3 绘制模具图32 工艺设计42.1 零件及其冲压工艺性分析42.2 确定工艺方案42.2.1 冲裁工序的组合42.2.2 冲裁件结构工艺性82.3主要参数的计算92.3.1冲裁力92.3.2 材料的周长和面积102.3.3 材料的经济利用112.3.4压力中心的计算142.4 选择冲压设备212.4.1 常用压力机的分类212.4.2 压力机类型的选择212.4.3 确定设备规格223 模具设计243.1 冲模的分类243.2 冲模零件的分类253.3 工作零件263.3.1 凹模的设计263.3.2凸模长度确定及其强度校核283.3.3 冲模刃口尺寸的计算323.4 定位零件383.5 压料、卸料零件393.6 连接与固定零件453.6.1 模柄453.6.2 上、下模座463.7 模具结构形式的确定473.8 确定导向方式474 模具的装配及工作过程494.1模具的装配494.2 工作过程49总结50致谢51参考文献52前言冲压工艺是塑性件，它主要用于加工板料零件时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可使用。冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的扎制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本较低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。现代各先进工业化的国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。冲压工艺，模具以及冲压设备等正在随着科学技术的发展而不断发展，从总体来看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为以下几个方面： (1)、冲压成型工艺与理论的研究成形，近年来，冲压成型工艺有很多的新的发展,特别是精密冲裁，精密剪切，复合材料成形，软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程(CAE)冲压成行已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，已实现冲压过程的优化设计。 (2)、冲压加工自动化与柔性化为了适应大批量、高效率的生产需要,在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。专门配置了机械手或机器人，这不仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且增加了冲压工作和冲压工人的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模、多任务位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统(FMS)，为了适应多品种生产是不断更换模具的需要，已成功地发展了一种快换模系统。现在，量生产方面,.换一副大型冲压模具，仅需68分钟即可完成。此外，近年来，集成制造系统（CIMS）也正被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化。 (3)、冲模CAD/CAM自从美国Die Comp公司与1971年在简单级进模中首先将CAD/CAM技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模CAD/CAM 技术已成为冲压工艺与模具的主要发展方向之一。1978年日本机械工程实验室开发了MEL 系统,采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使CAD开始走向实用化。我国在冲压模具的CAD/CAM方面也取得了重大的进展，上海交通大学在80年代初期开展了大规模的CAD/CAM研究开发工作，目前在上海交通大学已建立了模具CAD/CAM国家工程中心。在华中理工大学建立了模具CAD/CAM国家重点实验室。由于新技术的应用和引导,模具技术在国民经济中的地位愈来愈大，在一定程度上决定了我国机械制造业在21世纪的市场竞争能力，为此，我们要有足够的认识并采取得力的措施。66 1设计题目及要求原始设计题目如下图所示：图 1冲件零件图1.1冲压工艺与模具设计的内容及步骤冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产综合考虑,选择性各个方面和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构，应使冲压件的生产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能降低冲压件的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计的主要内容及步骤包括：成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全。此次冲压件是板料，有关板料的冲压介绍如下：板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压。原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。板料冲压的特点：（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。（4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。1.2 工艺设计1.2.1 零件及其冲压工艺分析根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件/生产批量等因素，分析零件的冲压工艺性能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、供序数目、工序顺序及组合方式等。工艺参数指制定工艺方案所依据的数据,计算有两种情况,第一种是工艺参数可以计算的比较准确，如零件材料的排样利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二重视工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件的坯料展开尺寸。 1.2.2 确定工艺方案,主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的重点与难点，根据实际情况提出各种可能。 1.2.3 选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的性能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。1.3 模具设计模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。1.3.1 模具结构形式的选择与设计根据拟定的工艺方案，考虑冲压件的形状特点、零件尺寸大小、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求等选定与设计冲模结构形式。1.3.2 模具结构参数计算确定模具结构形式后，计算或校核模具结构上的有关参数，如模具工作部分的几何尺寸、模具零件的强度与刚度、模具运动部件的运动参数、模具与设备之间的安装尺寸，选用和核算弹性组件等。1.3.3 绘制模具图模具图是冲压工艺与模具设计结果的最终体现，该模具图包括制造模具和使用模具的完备信息。2 工艺设计2.1 零件及其冲压工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性。该工件的材料是08F，属于低碳钢。选用08F的冷轧钢板作为原料，钢板尺寸为1500600型号的。这种钢板的冲压性能好，该材料抗剪强度为220310 ，抗拉强度为280390 ，（在下文的计算中抗拉强度取295）由冲裁件图上所标注的尺寸公差可以确定该工件的表面加工精度要求为级，在冲裁中其尺寸公差等级为级，属于普通冲裁。2.2 确定工艺方案工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序组合和工序顺序的安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的冲裁方案。2.2.1 冲裁工序的组合冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，在模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可以完成一个冲裁件。冲裁组合方式的选择根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、形状复杂程度、模具成本等多方面因素来考虑。(1) 生产批量由于模具费用在制件成本种占很大的比例，所以，冲裁件的生产批量在很大程度上决定了冲裁工序的组合程度，即决定所用的模具结构。一般来说，新产品试制与小批量生产，模具制造简单，力求制造快，成本低，采用单工序冲裁，对于中批和大批量生产，模具结构力求完善，要求效率高、寿命长，采用复合冲裁或级进冲裁。(2) 冲裁件尺寸精度复合冲裁所得工件公差等级高，内、外形同轴度一般可达到料，工件较平整，不翘曲。级进冲裁所得工件的尺寸公差等级较复合冲裁低，工件有拱弯、不够平整。但工序冲裁的工件精度最低。(3) 对工件尺寸、形状的适应性复合冲裁可用于各种尺寸的工件。材料厚度一般在以下。但工件上孔与孔之间和孔与边缘之间的距离不能过小。孔边距小于最小合理值时，若采用复合冲裁，则该部位的凸凹模的壁厚因小于最小极限值，易因强度不足而破裂。此时也不宜采用单工序冲裁，因孔边距过小，落料后冲孔时，这些部位会发生外胀和外扭变形，得到不合格的产品，这时宜采用级进冲裁，这样可避免这些缺陷。级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形零件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁要大。但级进冲裁受压力机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件一般为中、小型件。为提高生产效率与材料利用率，常采用多排冲压。级进冲裁时广泛采用多排冲压，但复合冲裁则很少采用。(4) 模具制造、安装调整和成本对复杂性状的工件，采用复合冲裁与采用连续冲裁，模具制造，安装调整较易，成本较低。对简单形状、精度不高的零件，级进冲裁，模具结构较之复合模简单，易于制造。本次模具设计的冲裁工件形状虽然不规则，但结构并不是很复杂。冲孔、落料两道工序即可完成，考虑到冲裁件的定位误差、材料厚度、大批量生产、安装以及成本等因素，决定采用复合冲裁。在此有四种方案可供选择：方案一、落料图2 落料此种方法的优点是：定位误差小，只需要一次定位即可。位置精度高。其缺点是：危险截面强度虽够，但模具制造复杂，难以加工和装配。并且成本比较高。方案二、冲孔、落料图3 冲孔、落料采用落料、冲孔复合模。先冲孔，冲掉阴影部分，再落料。此种方法虽然降低了模具的加工和装配的难度，降低了制造成本。但是冲孔与落料的交界处留有尖角，难以加工和去除，这常常是冲压工艺所不允许的。方案三、冲孔、落料图4 落料、冲孔也还是先冲掉阴影部分，再落料。此种方法虽然也和方案二有着同样的优点，此外比上述方案好的是冲孔与落料的交界处没有尖角，同时还能保证冲孔凸模和落料凹模的足够强度。方案四、冲孔、落料图5 冲孔、落料此种方法是采取冲孔、落料分开加工两道工序，用两套模具。这样很容易产生定位误差，难以保证加工精度。综合考虑上述四种方案，方案三还是比较理想的。在用一套模具能满足加工要求的前提下，尽量不用两套或多套模具来加工。所以，采用方案三为最终方案。2.2.2 冲裁件结构工艺性冲裁件结构工艺性指冲裁件结构、形状、尺寸对冲裁工艺的适应性。主要包括以下几方面：（1）冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于排样时合理利用材料，尽可能提高材料的利用率。（2）冲裁件转角处应尽量避免尖角，以圆角过渡。一般在转角处应有半径R0.25t（t为板厚）的圆角，以减小角部模具的磨损。（3）冲裁件应避免长槽和细长悬臂结构，对孔的最小尺寸及孔距间的最小距离等也都有一定限制。（4）冲裁件的尺寸精度要求应与冲压工艺相适应，其合理经济精度为IT9IT12，较高精度冲裁件可达到IT8IT10。采用整修或精密冲裁等工艺，可使冲裁件精度达到IT6IT7，但成本也相应提高。2.3主要参数的计算2.3.1冲裁力冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抗力，计算冲裁力的目的是为了合理的选择压力机和设计模具。考虑到模具刃口的磨损、凸模和凹模间隙的不均匀、材料性能的波动和材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力比所给公式的冲裁力的值增加30%。如用平刃口模具的冲裁时，按下面的公式进行计算式中冲裁力；冲裁件周长()；材料厚度；材料剪切强度；而实际冲裁力应按下式计算：式中材料的抗拉强度冲孔时的冲裁力落料时的冲裁力卸料力、顶件力冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力；从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫做推件力；逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。卸料力式中冲裁力；顶件力；卸料力、顶件力系数；冲裁时的冲压力为冲裁力、卸料力、顶件力之和，这些力在选择压力机时是否考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。考虑弹性卸料装置卸料力较小，一般用于材料厚度小于1.5的冲裁件。本次模具设计的冲裁件厚度为1.2，冲裁力也不是很大，故采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模。2.3.2 材料的周长和面积周长：面积：图6 面积计算2.3.3 材料的经济利用在冲压生产中，冲裁件在板、条等材料上的布置方法成为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。A 排样设计原则(1)提高材料利用率冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。(2)改善操作性冲裁件排样应使工人操作方便、安全、劳动强度低。一般说来，在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数，在材料利用率相同或相近时，应选用条料宽度及进距小的排样方式。(3)使模具结构简单合理，使用寿命高。(4)保证冲裁件质量。B 排样方式的选择方案一：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。采用少废料、无废料排样时，材料利用率高，不但有利于一次行程获得多个冲裁件，还可以简化模具结构、降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件尺寸及精度不易保证，另外，在有些无废料排样中，冲裁时模具会单面受力，影响模具使用寿命。有废料抖样时冲裁件质量和模具寿命较高，但材料利用率较低。所以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。排样是否合理直接影响到材料的经济利用。工件材料08F的轧制薄钢板，其尺寸为1500 排样方法：采用直排的方法，排列简图及搭边值见下图图7 材料的排样板料，长度方向上可以剪成9块条料，条料边距为1.8。每块条料上排各工件。因此，整个板料上共各工件。评价排样经济性、和理性的指标是材料的利用率，其计算公式如下：式中：冲裁件面积；材料上冲件总数；板料长度；板料宽度；要提高材料的利用率，就必须减少废料的面积，冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料和工艺废料。结构废料由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料，成为结构废料，它决定于工件的形状，一般不能改变。工艺废料工件之间和工件于条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去得料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。材料的利用率：也就是说工艺废料为14% 这是结构废料，是由工件自身的形状结构决定的，是不可避免的。2.3.4压力中心的计算为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心于压力机滑块中心线向重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形，其冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。形状复杂的工件，多凸模冲孔模及连续模的压力中心则用解析法或作图发来确定。本次模具设计工件形状不规则，所以采用解析法来确定冲模的压力中心。计算步骤：1 按比例画出工作部分剖面的轮廓图；在轮廓内外任意距离处，选定坐标轴和；将轮廓线分成若干基本线段，计算各基本线段的长度（途中冲裁力与冲裁线长度成正比，故冲裁线段的长短，即可代表冲裁力的大小）；计算基本线段的中心位置到轴的距离及到轴的距离；根据“对同一轴线的分力之和的力矩等于各分力矩之和”的原理，可按下式求出冲模压力中心到轴和轴的距离到轴的距离：到轴的距离：将工件分成41段，轴在上，y轴在的中心，各段的长度为：如下图8所示：图8 直线的中心在线段的中心点，圆弧的中心重心按下式计算：式中：重心到圆心的距离；弦长；弧长；圆弧半径；于是求得各圆弧的重心如下：均为圆弧，其值相同，为的圆弧，其中 =0mm=2.5mm=5mm=9.5mm=14mm=15.45mm=21.5mm各线段的重心如下：= 3mm = -65mm =-70mm=-75mm=-59mm=-40.45mm=-39mm=27.55mm=25mm=23.5mm=22mm=20.55mm=14.5mm=8.45mm=7mm=8.45mm=16mm=23.55mm=25mm=23.55mm=16mm=8.45mm=7mm=8.45mm=15mm=21.55mm=-35mm=-26mm=-21mm=-24mm=-29.55mm=-31mm=-29.55mm=-21mm=-12.45mm=-11mm=-9.55mm=0mm=9.55mm=11mm=12.45mm=21mm=29.55mm=31mm=21.55mm=23mm=24mm=29.55mm=24mm=25mm=18.5mm=9.45mm=8mm=9.45mm=15.5mm=21.5mm=23mm=24mm=25mm=15mm=5mm=2.5mm=21mm=35mm =39mm=40.45mm=59mm=67.55mm=69mm=67.55mm=61mm=57mm=69mm=81mm=76mm=71mm利用下列两个公式计算工件的压力中心：式1 式22.4 选择冲压设备2.4.1 常用压力机的分类压力机的种类很多,按照不同的观点可以把压力机分成不同的类别.如:按驱动滑块力的种类分机械的、液压的、气动的等；按滑块个数可分为单动的、双动的、三动的等；按驱动滑块的机构的种类又可分为曲轴式、肘杆式、摩擦式；按机身结构形式可分为开式的、闭式的等等。另外还有许多种分类方法，一般按驱动滑块力的种类而把压力机分为机械压力机、液压机。2.4.2 压力机类型的选择压力机类型的选择，主要是根据冲压工艺的性质、生产批量大小、制件的几何形状、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素来确定的。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命和冲件的质量。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作,适于大中型冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块,压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力几适用于大批量生产。液压机没有固定的行程,不会因为板材厚度超差而过载,全行程中压力恒定,但是压力机的速度低、生产效率低.适用于小批量,尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成形等冲压工件。肘杆式精压机刚度大、滑块行程小，在行程末端停留时间长，适用于校正、校平和整形等类冲压工序。2.4.3 确定设备规格(1) 压力机的行程大小，应该能保证成形零件的取出与毛坯的放进，例如拉伸所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。(2) 压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模时,工作台的受力条件也是不利的。(3) 所选压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适应。模具的闭合高度是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离.压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机,其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调节，故压力机有最大闭合高度和最小闭合高度。设计模具时，模具闭合高度的数值应满足下式：无特殊情况应取上限值，即最好取在：,这是为了避免连杆调节过长，螺纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。综合上述，考虑到所设计的冲裁件尺寸不大，精度要求不是很高，所以选择开式曲柄压力机。其参数如下：公称压力/ 250 固定行程/ 80 调节行程/ 80 行程次数/(次/) 100 最大闭合高度/ 250 闭合高度调节量/ 70 工作台尺寸/ 左右 560 前后 200 工作台孔尺寸/ 左右 260 前后 130 直径 180 工作台板厚度/ 70 模柄孔尺寸(直径深度) 50703 模具设计冲压工艺是通过冲压模具来实现的，因此做好模具设计是冲压工艺的一项关键的工作。模具设计主要是确定模具的类型、结构和模具零件的选用、设计与计算等。3.1 冲模的分类冲压件的品种、式样很多，导致冲模的类型多种多样。(1) 按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、整修模、弯曲模、拉深模、成形模等。(2) 按工序组合程度可分为单工序模、级进模和复合模。但工序模：在一副模具中只完成一个工序。如落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模等。级进模：在一次行程中，在一副模具的不同位置上完成不同的工序。因此对工件来说，要经过几个工位即几个行程才能完成。而对模具来说，则每一次行程都能冲出一个制件。所以级进模生产率相当高。复合模：在一次行程中, 在一副模具的同一个位置上,能完成两个以上工序。因此复合模冲压出的制件的精度较高,生产率也高。(3) 按导向方式可分为无导向的开式模。有导向的导板模、导柱模等。(4) 按卸料方式可分为刚性卸料模、弹性卸料模等。(5) 按送料、出件及排除废料的方式可分为手动模、半自动模、自动模等。(6) 按凸、凹模的材料可分为硬质合金模、锌基合金模、薄板模、钢带模、聚氨酯橡胶模等。3.2 冲模零件的分类凡属模具，无论其结构形式如何，一般都是有固定和活动两部分组成、固定部分是用压铁、螺栓等紧固件固定在压力机的工作台面上，称为下模；活动部分一般固定在压力机的滑块上，称为上模；上模随着滑块作上下往复运动，从而进行冲压工作。一套模具根据其复杂程度不同，一般都有数个、数十个甚至更多的零件组成。但无论其复杂程度如何，或是哪一种结构形式,根据模具零件的作用又可以分成五个类型的零件。（1）工作零件是完成冲压工作的零件,如凸模、凹模、凸凹模等。（2）定位零件这些零件的作用是保证送料时有良好的导向和控制送料的进距,如挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、导料板、侧压板等。（3）卸料、推件零件这些零件的作用是保证在冲压工序完毕后将制件和废料排除,以保证下一次冲压工序的顺利进行。如推件器、卸料板、废料切刀等。（4）导向零件这些零件的作用是保证上模与下模相对运动时有精确的导向,使凸模凹模间有均匀的间隙,提高冲压件的质量。如导柱、导套、导板等。（5）支撑、紧固零件这些零件的作用是使上述四部分零件连接成“整体”保证各零件的相对位置,并使模具能安装在压力机上。如上模板、下模板、模柄、固定板、垫板、螺钉、圆柱销等。由此可见,在看模具图时，特别是复杂模具，应从这五个方面去识别模具上的各个零件。因此本次模具设计就从这五个方面着手来设计。3.3 工作零件3.3.1 凹模的设计(1) 凹模的结构形式常见的凹模结构形式有整体式凹模和组合式凹模两种形式。整体式凹模结构,其俯视外形按毛坯和工件形状可做成矩形和圆形,用螺钉和销钉直接固定在模板上。整体式凹模的特点是制造简单,适用于冲制中、小型工件。(2) 凹模的孔口形式凹模的孔口形式通常有以下几种.图a中为直壁形,刃口强度高,刃口磨后孔口尺寸不变,制造方便。一般适用于形状复杂和精度要求较高的制件,对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。图 9 凹模刃口形式图b的特点是不易积存废料和制件,对洞口磨损及压力小,但刃口边强度较差。且刃口磨后尺寸稍有增大,不过由于它的磨损小,这种增大不会影响模具的寿命。一般适用与形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。图c与图b相似,图g用于冲裁薄料和凹模较薄的情况。图e与图a相似,适用于上出件或上料的模具。图f适用于冲裁0.5mm以下的薄料,且凹模不淬火或淬火硬度不高(3540HRC),采用这种形式可用手锤敲打斜面以调整间隙,直到试出满意的冲裁件为止。(3) 凹模外形和尺寸的确定圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂,目前还不能用理论计算方法确定,一般按经验公式概略地计算。凹模高度凹模壁厚式中b冲压件最大外形尺寸K-系数,考虑板材厚度的影响,其值可查表8-1。修磨量取所以由于计算出的冲模压力中心是坐标为(7,12)使得工件在压力中心两侧的长度尺寸分别为82mm,74mm,而压力中心必须在凹模中心,综合考虑,所以整个落料凹模长度查表取落料凹模尺寸 L=315mm； B=200mm 上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理，并在平面支撑下工作的凹模尺寸。冲裁件形状简单时，壁厚系数取最小值，形状复杂取最大值。用于大批量生产下的凹模，其高度应该在计算结果中增加总的修磨量。对于复合模或多刃口凹模，经常遇到刃口间相距很近的问题，此时凹模的强度是否足够，证明这点用理论方法十分复杂,许多工厂根据生产实践总结了一些模壁最小厚度的经验数据，只要凹模刃口间的距离不小于所列的侧壁最小厚度，凹模就有相当的使用寿命。本次设计的模具的模壁最小厚度21.8(模壁最小允许厚度)。3.3.2凸模长度确定及其强度校核（1）凸模长度计算凸模的长度一般是根据结构上的需要确定的，凸模长度式中固定板的厚度(取20mm)_卸料板的厚度(取25mm)_导料板的厚度(取10mm)-附加长度（取20mm，其中修磨量为8mm），它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板的安全距离等。这一尺寸无特殊要求，可取1020mm；凸模长度确定后一般不做强度校核，只有当凸模特别细长时，才进行凸模的抗弯能力和承压能力的校核。冲孔凸模落料凸模长度: A 凸模的校核1) 落料凸模的校核压应力校核当凸模横断面小而冲裁力相当大时，必须对凸模进行抗压强度计算，对于非圆形断面的凸模式中凸模最狭窄处的截面积（mm）； -冲裁力(N)；-凸模材料的许用应力,碳素工具钢淬火后的许用应力为淬火前的1.53倍。式中 L凸模最狭窄处的周长(mm)； t-板料厚度(mm)； -板料抗拉强度(MPa)；而满足因此该落料凸模满足压应力要求落料凸模弯曲应力校核冲裁力凸模的最小面积把凸模形状等效为一个矩形其轴惯矩 ,满足则落料凸模设计合理。2) 冲孔凸模的校核 (分别为三个冲孔凸模的面积)只要冲模3能满足条件冲模1.2也能满足对于冲模3：满足冲孔凸模强度足够。弯曲应力校核对于无导向装置的冲模，须满足式中: _允许的凸模最大自由长度； J_凸模做小横断面的轴惯矩； F_冲裁力；根据式 (*) 式中已知=8.95将上述各式代入(*),则 ,满足所以，冲孔凸模的弯曲应力也满足要求，即凸模设计合理。3.3.3 冲模刃口尺寸的计算1) 模具刃口尺寸精度等级模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的首要因素，模具的合理间隙值也是要靠模具刃口尺寸及其精度来保证。因此，在确定凸、凹模工作部分尺寸及其制造精度时，必须考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损和制造的特点。实践证明，落料件尺寸有凹模刃口尺寸决定；而冲孔件尺寸由凸模刃口尺寸决定.所以，当计算凸、凹模刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑。再生产过程中凸、凹模刃口尺寸又因磨损而发生变化。凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，当设计和制造模具时，取最小合理间隙。(1) 落料时，先确定凹模工作部分尺寸，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内,仍能冲出合格工件。凸模公称尺寸应比凹模公称尺寸小一个最小合理间隙值。(2) 冲孔时，先确定凸模工作部分尺寸，其大小应取接近于或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个最小合理间隙值。(3) 对于落料件一般标注单向负公差.假定工件的公称尺寸为D ，工件公差为，则工件尺寸就是D 。冲孔件的公差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为d ，工件公差为，则冲孔件尺寸为。若公件尺寸标注由正负偏差，则应将正负偏差换算成上述要求的等价的正负公差，若工件没有标注公差，则工件公差按国家标准非配合尺寸的IT14级来处理。2) 凸凹模配合加工时尺寸与公差的确定凸凹模加工方法有两种，一种是分开加工法：一种是配合加工法；分开加工是指凸模与凹模可以分别按各自的图纸加工之最后尺寸。此种方法是用于圆形或形状简单的工件.配合加工法是指先加工凸模(或凹模),然后根据制造好的凸模(或凹模)的实际尺寸，配作凹模(或凸模),在凹模(或凸模)上绣出最小合理间隙值。其方法是把先加工好的凸模(或凹模)作为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配作的凹模(或凸模)只能在图纸上标注相应部分的凸模公称尺寸(或凹模公称尺寸)，注明” 尺寸按凸模(或凹模)配做，每边保证间隙” .这样，基准件的制造公差(或)的大小，就不再受凸、凹模间隙大小的限制,使模具制造容易。一般基准件的制造公差(或)=；形状简单时按IT6级或IT7级公差制造。配合加工法在工厂中广泛采用，适用于形状复杂的冲裁件。 A落料应以凹模为基准,然后配做凸模。模具尺寸磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况(1) 凹模磨损后尺寸增加计算这类尺寸时,先把工件图尺寸化成D这是凹模尺寸按落料凹模公式计算，即 (2) 凹模磨损后尺寸减小计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成。这是凹模尺寸按冲孔凸模公式计算，即 (3) 凹模磨损后尺寸不变计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成的形式。这时凹模尺寸按下式计算，即 L = 或 L = B冲孔应以凸模为基准，然后配做凹模.冲孔凸模磨损后，刃口尺寸变化也有减小、增大、不变三种情况。因此，凸模尺寸也应根据这三种规律分别计算。(1) 凸模磨损后尺寸减小计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成。这是凸模尺寸按冲孔凸模公式计算，即（2）凸模磨损后尺寸增大计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成。这是凸模尺寸按落料凹模公式计算，即（3）凸模磨损后尺寸不变计算这类尺寸时，与落料件计算方法相同，即 ,或 L =冲孔凸模1尺寸及其制造精度凸模磨损后尺寸减小的有：150.2， 140.2，，40.1， 200.2，220.2 工件尺寸/mm 凸模尺寸及公差/mm 150.2化成14.8 140.2化成13.8 40.1化成3.9 200.2化成19.8 220.2化成21.8 凸模磨损后尺寸不变的是：70.14，70.14 70.035冲孔凸模2尺寸及其制造精度凸模磨损后尺寸减小的有：140.2， 160.2， 200.2， 220.2 ， 40.1， 140.2化成13.8 160.2化成15.8 200.2化成19.8 220.2化成21.8 40.1化成3.9 凸模磨损后尺寸不变的是：60.14，60.14 60.035冲孔凸模3尺寸及其制造精度凸模磨损后尺寸减小的有：80.14， 150.2， 200.2， 210.2 ， 40.1， 80.14化成7.86 150.2化成14.8 200.2化成19.8 210.2化成20.8 40.1化成3.9 凸模磨损后尺寸不变的是：60.14，60.14 60.035查间隙表得：，冲孔凹模则按凸模的时及尺寸配做，每边保证间隙0.0350.5mm落料凹磨的尺寸及制造精度凹模磨损后尺寸增大的有：90.14， 290.28， 180.2， 140.16， 80.12， 250.2， 1560.2 ， 90.14转化为9.14 290.28转化为29.28 180.2转化为18.2 140.16转化为14.16 80.12转化为8.12 250.2转化为25.2 1560.2转化为156.2 凹模磨损后尺寸减小的有：140.14， 280.2 140.14转化为13.86 280.2转化为27.8 凹模磨损后尺寸不变的有：360.28， 280.2， 240.2， 50.14，360.28 360.07280.2 280.05240.2 240.0550.14 50.035查间隙表，得：，落料凸模则按凹模的时及尺寸配做，每边保证间隙0.0350.5mm3.4 定位零件定位部分零件的作用是使毛坯(条料或块料)送料时有准确的位置,保证冲出合格制件,不致冲缺而造成浪费。(一) 定位件主要指定位板或定位销，一般用于对单个毛坯的定位。(二) 导料件主要指导料板和侧压板，它对条料或带料送料时起导正作用。(三) 挡料件其作用是给予条料或带料送料时以确定的进距。主要有固定挡料销、活动挡料销、自动挡料销、始用挡料销和定距侧刀等。(1) 固定挡料销结构简单，常用的为圆头形式。当挡料销孔离凹模刃口太近时，挡料销可移离一个进距，以免削弱凹模强度，也可以采用钩形挡料销。 (2) 活动挡料销这种挡料销后端带有弹簧或弹簧片，挡料销能自由活动,这种挡料销常用在带弹性卸料板的结构中，复合模中最常见。(3) 自动挡料销采用这种挡料销送料时，无需将料抬起或后拉，只要冲裁后将料往前推，便能自动挡料，故能连续送料冲压。(4) 始用挡料销有时又称为临时挡料销，用于条料在级进模上冲压时的首次定位。级进模有数各工位，数个工位时往往就需要用使用挡料销。使用挡料销的数目，视级进模的工位数而定。(5)定距侧刀这种装置是以切去条料旁侧少量材料而达到挡料的目的。定距侧刀挡料的缺点是浪费材料，只有在冲制窄而长的制件(进距小于68mm)和某些少、无废料排样,而用别的挡料形式有困难时才用。冲压厚度较薄(0.5mm)的材料而采用级进模时，也经常使用定距侧刀。在设计中采用的是固定挡料销，因为它结构简单，而且能满足要求，且安装方便。考虑到此挡料销在凹模上的安装位置，所以，没能采用活动挡料销，因为活动挡料销有弹簧装置，需要在凹模上挖槽。(四) 导正销导正销多用于级进模中，装在第二工位以后的凸模上。冲压时它先插进已冲好的孔中，以保证内孔与外形相对位置的精度，消除由于送料而引起的误差。但对于薄料(t0.3mm)，导正销插入孔内会使孔边弯曲，不能起到正确的定料作用，此外孔的直径太小(d1.5)mm时导正销易折断，也不宜采用，此时可考虑采用侧刀。此次模具设计，采用了4个定位销将导料板和凹模先固定，以免在安装时板件错位而引起误差。对于上、下模座和固定板、垫板的固定也是分别采用两个定位销定位。本次设计的挡料件是两块导料板，它的作用是对条料送料时起着导正作用。导料板与条料的间隙为1mm。挡料件是两个活动挡料销，这种挡料销常用在弹性卸料板的结构中，且能自由活动。因为距离凹模刃口太近，所以，其中的一个挡料销移离了一个进距，这样避免了削弱凹模的强度。3.5 压料、卸料零件（一）推件装置推件由刚性和弹性两种形式。一般说来弹性推件装置在冲裁时能压住制件，冲出的制件质量较高，但弹性元件的压力有限，当冲裁较厚材料是推件的力量不足或使结构庞大。刚性推件不起压料作用，但推件力大。刚性推件要考虑不应过多地削弱上模板的强度，推件力应尽可能分不均匀。有时也做成刚、弹性结合的形式，能综合两者的优点。（二）卸料装置卸料装置也有刚性（即固定卸料板）和弹性卸料板两种形式。此外废料切刀也是卸料的一种形式。固定卸料板卸料力大，但无压料作用，毛坯材料厚度大于0.8mm以上时多采用。弹性卸料板的卸料力小，但有压料作用，冲裁质量较好，多用于材料厚度小于1.5mm的冲裁薄料。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）和卸料螺钉组成。此结构可装于上模，也可装于下模。本设计采用的是弹性卸料装置。卸料板与落料凸模之间留有0.15mm的间隙。(三)、压边圈采用压边圈可以防止拉深件凸缘部分起皱，装在双动机上的拉深模，凸模装在内滑块上，压边圈装在外滑块上。装在单动机上的拉深模，倒装形式结构可在下面装弹顶器或者利用压力机的气垫，有较大的压边力和压边行程。本次设计中用不到压边圈。（四）、弹簧和橡胶零件弹簧和橡胶零件主要用于卸料、压料或推件等。模具用的弹簧形式很多，可分为圆钢丝螺旋弹簧、方钢丝螺旋弹簧和碟形弹簧等。圆钢丝螺旋弹簧制造方便，应用最广。方钢丝（或矩形钢丝）螺旋弹簧所产生的压力比圆钢丝螺旋弹簧大得多，主要。用于卸料力或压料力较大的模具。在中、小工厂，冲模的弹性零件广泛使用橡胶，其优点是使用十分方便，价格便宜。但是橡胶和油接触，容易被腐蚀损坏。近年来又有使用聚氨酯橡胶作弹性零件的，它比普通的橡胶的力量大，寿命也长，但价格较贵。本次模具设计的卸料装置，因其卸料力不大，而且冲裁件也不厚，故采用的是弹性卸料装置。弹簧的选用:冲模中常用的圆柱螺旋弹簧是用或碳素弹簧钢丝卷制而成的，热处理硬度为，弹簧两端拼紧并磨平。卸料弹簧的选用原则及步骤：1）根据总卸料力估计拟用弹簧的个数，计算出每个弹簧所承受的负荷。即 2）根据大小，从标准中初选弹簧规格，使所选用的弹簧的最大工作负荷大于值，即。3）根据所选某号弹簧的最大工作负荷和最大工作负荷下的总变形量，做出该号弹簧的特性曲线。4）检查弹簧最大允许压缩量，如果满足下列条件，则弹簧选得合适。即式中弹簧预压缩量；卸料板工作行程，一般取料厚+1mm；凸、凹模修磨量，一般取410mm。如果，则必须重新选择弹簧。拟选用四个弹簧，则每个弹簧的负荷为：查表，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为：弹簧特性曲线检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件：故所选弹簧合适。对于落料件采用顶件装置，将其从凹模中顶出。顶件装置是由顶件块、顶杆、聚氨酯橡胶、压板、双头螺柱、六角螺母等组成。之所以采用这种刚性推件装置，是因为刚性顶件装置能满足顶件的要求，而且顶件力大。不选择用弹性卸料装置，一方面是因为没有合适的普通弹簧，另一方面是因为凹模口的空间小，弹簧无法安装。故采用刚性顶件装置。顶件块是根据凹模口的空间位置设计的；顶杆采用带肩顶杆，其材料是45钢。需要热处理。两块压板的厚度均为10mm。直径均为80mm。其材料是45钢。需要热处理。弹性元件选用的是聚氨酯橡胶。可以通过两种方法来选择聚氨酯橡胶，一种是计算，一种是查表。聚氨酯橡胶的计算聚氨酯橡胶可以作为卸料装置、推件装置与压边圈的弹性元件。使用时必须根据已知的橡胶元件尺寸、压缩量计算其压力及选择合适的硬度。聚氨酯橡胶的压缩性能，通常采用形状系数和弹性模量（即-曲线）来描述。形状因素反映橡胶元件的形状与尺寸因素聚氨酯橡胶受压缩的弹性模量随元件的尺寸形状而变化。形状因素为式中弹性元件载荷作用面积，弹性元件自由膨胀总面积，即侧表面积，对圆柱形的形状因素为对矩形的形状因素为式中圆柱形元件的直径，mm；弹性元件的高度，mm；弹性元件的长度，mm；弹性元件的宽度，mm；图3.28位各种硬度的聚氨酯橡胶的形状因数K的近似弹性模量，是由压缩量为10%与35%时的平均值，故有曲线查得的弹性模量是近似值，必须按图3.29给出的修正因数C，以便获得要选取的弹性模量。即根据弹性体在单向应力状态下弹性变形范围内的胡克定律，即弹性模量E为单位面积上的载荷除以相对高度变化值，计算弹性元件承受的载荷P。即式中 P 外载荷或弹性元件的承压作用力，N； F 弹性元件受力作用的面积，mm； H弹性元件的高度，mm；弹性元件的压缩量mm； E弹性元件的弹性模量，Mpa；考虑预压缩量和工作过程的压缩量，最大相对压缩变形量一般不超过35%，最小压缩相对应变一般取10%。用于卸料、推件装置的弹性元件聚氨酯橡胶，其硬度一般用邵氏A7090。聚氨酯橡胶的选用于计算步骤如下；（1）根据所设计的模具空间尺寸，选定聚氨酯橡胶块的形状和尺寸。（2）计算该弹性元件的形状因数。（3）选定某种硬度的橡胶。（4）计算弹性元件在给定的压缩变形下的作用力。如果计算的作用力大于需要值，则满足要求，橡胶硬度选取合适；如果计算的作用力小于需要的值，说明橡胶硬度或尺寸不合适，须重复上述步骤进行计算。（5）最后要校核最大相对压缩变形使其在35%允许范围内，如橡胶块高度H按求出，则此步骤可免。橡胶的另外一种选用方法就是直接查表法。本次设计就是采用了直接查表法来选择聚氨酯橡胶的。橡胶的高度为20mm,外径为60mm，内径为16.5mm。选用橡胶作为弹性元件，一方面是根据零件的需要，另一方面是橡胶价格便宜，易于加工和安装。聚氨酯橡胶又比普通的橡胶的弹性强度大，所以采用聚氨酯橡胶。3.6 连接与固定零件3.6.1 模柄中、小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。通常的模柄形式有：1）压入式模柄，它与上模座孔采用过渡配合，并且加销钉防止转动。对这种模柄的圆柱度与肩台端面圆跳动均有要求，上模座厚度要较大。2）旋入式模柄，通过螺纹与模座连接，用螺丝防松，装卸方便。多用于有导柱的冲模。3）凸模模柄，用34个螺钉固定在上模座的窝孔内多用于较大型的模具上。4）通用模柄，凸模直接装入模柄孔中，由螺钉压紧，便于更换凸模。5）浮动模柄，凹球面模柄与凸球面垫块连接，装入压力机滑块后，允许模柄少许倾斜，可以减少滑块误差对模具导向精度的影响。一般用带有导向装置的高精度的模具，如薄料和硬质合金冲裁模。其缺点是安装时冲模中心很难对正滑块中心，不能纠正滑块与模柄轴心线之间的偏离。除浮动模柄外，其它模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度误差在全长范围内不大于0.05mm。本次设计所采用的模柄是压入式模柄，其形状简单，加工和安装方便。3.6.2 上、下模座上、下模座上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅应有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会降低冲裁寿命。因此，模座要有足够的厚度，一般取为凹模厚度的11.5倍。现已有国家标准，应按标准选取。标准模座由对角导柱上、下模座，后侧导柱上、下模座，中间导柱上、下模柱，滚动导向上、下模座，以及无导柱规定的钢板及铸铁模座。上下模座的导柱、导套、安装孔的轴心线应与基准面垂直，其垂直度误差按如下规定：(1)安装滑动导柱或导套的模座为100：0.01mm。(2)安装滚动导柱或导套的模座为100：0.005mm。在设计中选用的是HT250 的上、下模座。上、下模座厚度分别为45mm,55mm。3.7 模具结构形式的确定复合模是在压

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