毕业设计（论文）-门套固定连接片冲压复合模设计.docx

南京工程学院课程设计 摘 要本设计主要介绍了门套固定连接片冲孔、落料复合模设计的全过程。通过对支板进行了详细的工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式，然后进行模具总体设计，再进行参数计算与选择。在设计过程中除了编写设计说明书外，还采用CAD软件完成模具装配图和非标准零件图的绘制。关键词：门套固定连接片;冲压模具;设计 III南京工程学院课程设计目 录1 绪论12 冲压件工艺分析32.1 材料分析32.2 零件结构32.3 尺寸精度33 冲裁方案的确定53.1 冲裁工艺方案的确定53.2 冲裁工艺方法的选择53.3 冲裁结构的选取64 模具总体结构的确定74.1 模具类型的选择74.2 送料方式的选择74.3 定位方式的选择74.4 卸料、出件方式的选择84.5 导向方式的选择85 模具设计工艺计算105.1 排样方式的选择105.1.1 搭边值和条料宽度确定115.1.2 材料的经济利用率125.2 冲裁力的计算135.3 冲压设备的选择156 刃口尺寸的计算176.1 冲裁间隙的确176.2 刃口尺寸的计算及依据187 主要零部件设计217.1 凹模的设计217.2 凸模的设计237.2.1 凸模结构的确定237.2.2 凸模材料的确定237.2.3 凸模精度的确定237.2.4 凸模高度的确定237.3 凸凹模的设计247.3.1 凸凹模外形的确定247.3.2 凸凹模材料的选取247.3.3 凸凹模精度的确定257.3.4 凸凹模壁厚的确定257.3.5 凸凹模洞口类型的选取257.4 卸料装置的选用267.4.1 卸料装置的选用267.4.2 卸料板外型的设计267.4.3 卸料板材料的选择277.4.4 卸料板结构的设计277.4.5 卸料板整体精度的确定287.5 卸料橡胶的选用287.6 固定板的设计297.6.1 凸模固定板的设计297.6.2 凸凹模固定板的设计307.7 垫板的设计317.8 挡料销、导料销、卸料螺钉的选用317.8.1 挡料销、导料销的选用317.8.2 卸料螺钉的选用327.9 上下模座、模柄、打杆的选用327.9.1 上下模座的选用327.9.2 模柄的选用327.9.3 螺钉、销钉的选用338 冲压设备的校核348.1 冲压设备的校核348.2 冲压设备的选用34总 结35致 谢36参考文献371 绪论冷冲模课程设计是一个重要的专业实训环节， 学生通过对金属制件进行冲压或弯曲成形工艺与冷冲模具的综合性分析设计训练，要求达到以下目的： 1. 通过课程设计帮助学生具体运用和巩固冷冲压工艺与模具设计课程及相关课程的理论知识，了解冷冲模具设计的一般方法和程序。 2. 训练学生查阅相关技术资料（如模具设计与制造简明手册 冷冲模结构图册等），使学生能够熟练的运用有关技术资料，熟悉有关国家标准、规范，使用经验、数据，进行估 算等方面接受全面的训练。 掌握冷冲模设计的基本程序和方法，综合运用冷冲压工艺与模具设计及相关专业课 程的知识，并按照相关的技术规范进行冲压模具设计的基本技能训练，为今后在实际工程设计中打好基础。362 冲压件工艺分析门套固定连接片年产量为20万件，采用大批量生产，材料为Q235钢，厚度为1.8mm，未注公差为IT14。零件如图2-1所示：图2-1零件简图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碳素结构钢08已退火300360Q235303372Q275392490由上表2-1可知：Q235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。凸、凹模允许的最小壁厚2.7mm，小于最小孔边距5.3mm。所以，用倒装式复合模冲压这个零件。2.3 尺寸精度由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求IT14查表2-2得：属于A类尺寸的有：46-0.50、36-0.50、R6-0.300 ；属于B类尺寸的有： 60+0.1、R600.30 ；属于C类尺寸的有： 240.2、120.2 ；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2-2 常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.553 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。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。 4 模具总体结构的确定4.1 模具类型的选择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4-1。表4-1 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表正装(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。倒装式冷冲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。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。当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，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2mm的材料。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，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。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。工件平直度较高，料厚为1.8mm相对较薄，卸料力不大，由于弹性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状态，且弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。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：采用后侧式导柱模架。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对模具使用寿命有一定影响。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。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。（a） （b） （c） （d）图4-1 导柱模架（a）中间导柱模架 （b）后侧导柱模架 （c）对角导柱模架 （d）四角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。5 模具设计工艺计算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、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，所以采用方案二。分析零件的形状，应采用单直排的排样方式，零件的排样方式如图5-1所示。图5-1 示意图5.1.1 搭边值和条料宽度确定（1）搭边值的确定搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。由材料的性能、厚度和形状可确定搭边值。两工件之间的搭边：a1=1.8mm工件与侧面的搭边： a=2.0mm（2）条料宽度的确定根据模具的结构不同，可分为有测压装置的模具和无测压装置的模具，测压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从条料侧面压紧），使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。由于本套模具设计时有冲孔凸模起定位作用，落料尺寸要求不高，所以选用无侧压装置。 故按以下公式计算： （5-1）式中：B-条料宽度； D-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a-侧搭边值，参照表5-1得：a=2.0mm； -条料宽度的单向（负向）偏差，参照表5-2得：=0.5mm；C-导料板与最宽条料之间的间隙， 参照表5-3得：C=0.5mm；表5-2 剪切条料宽度偏差条料/mm材料厚度t011223350500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.70.70.91.1表5-3 导料板与条料之间的最小间隙C材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度B条料宽度B100以下100200200300100以下100以上0.50.50.51580.510.50.5158120.511582381158340.51158所以根据以上理论数据由公式（5-1）得出：条料宽度：(46+4+0.5) 0-0.5050.50-0.50送料步距A：送料步距的大小应为条料上冲裁件的对应点之间的距离，每次冲1个零件的步距按式：ADa1，A36+1.837.8mm。5.1.2 材料的经济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利用率，它是衡量合理利用率材料的经济性指标。一个步距内的材料利可用下式表示用率： （5-2）式中：A-一个步距内冲裁件的实际面积； B-条料宽度； S-步距。计算冲压件的面积： A=1285.92mm2根据公式（5-2）得一个步距的材料利用率为：=100%=1285.92mm250.5mm29.8mm100%85.4%最终选用排样图如图5-2所示：图5-2 排样示意图5.2 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：式中 FP-冲裁力（N）； L-冲裁周边长度（mm）； t-冲裁料厚(mm)； b- 抗剪强度（MPa）；（1）落料力计算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=1.8mm； 材料抗剪强度（MPa）。材料为Q235钢，由查表，。 根据零件图可算落料轮廓长度L=139.1mm则 F落=139.1mm1.8mm360MPa90.1KN（2）冲孔力式中 冲孔力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=1.8mm； 材料抗剪强度（MPa）。由查表，。根据零件图可算冲孔轮廓长度L=37.7(mm)则 F冲孔=37.7mm1.8mm360MPa24.4KN 2. 落料时的卸料力的计算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，P57其值为0.030.04，取K=0.04。则=KX =0.0490.1KN3.6（KN）3. 冲孔时的推件力的计算 F推 =nKTS 式中 -推料力（N）； K1-推料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，其值为0.05；n- 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），t为材料厚度（mm），其中，h=5mm，t=1.8mm，取n=3，则 =nkT=30.053.600.54(KN)冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 = + +式中：冲裁力 =90.1KN，=24.4KN，卸料力=3.6KN，推料力=0.54KN，则:= + +=118.64kN5.3 冲压设备的选择计算得总冲压力是118.641KN，所选压力机的公称压力必须大于或等于总冲压力的1.3倍。所以选用公称压力为160KN的机械压力机J23-16。压力机主要参数经查冲模设计手册、冲压模具设计师手册、冲压手册得表5-4。表5-4 J23系列开式可倾压力机主要技术参数技术参数型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-63滑块公称压力31.563100160250350400630滑块行程2535455565100100120封闭高度120150180220270290330360连杆调节量2530354555606570滑块中心线至机身距离90110130160200200250300滑块地面尺寸左右100140170200250250300300前后90120150180220220260260模柄孔尺寸直径2530304040405050深度4055556060607080垫块厚度3030354050656590最大倾斜角4545353530303030工作台尺寸左右250310370450560610700710前后1602002403003703804604806 刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值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其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。6.1 冲裁间隙的确冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸，如图6-1所示。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。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响。间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（10%15%）t时的磨损最小，模具寿命较高。图6-1冲裁间隙图由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致，所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙值。根据实用间隙表6-1查得材料Q235钢的最小双面间隙Zmin=0.22mm，最大双面间隙Zmax=0.32mm。 表6-1 冲裁模初始双边间隙值 mm材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙(或无间隙)0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的计算及依据凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸AAj=(Amax-x)（2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸-第一类尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸-第一类尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5根据工件尺寸公差判断，已标注尺寸为IT13级精度，x=0.75。未注公差按IT14查表，x=0.5。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：46-0.50、36-0.50、R6-0.300 ；属于B类尺寸的有： 60+0.1、R600.30 ；属于C类尺寸的有： 240.2、120.2 ；注：凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸第一类尺寸A。凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸第二类尺寸B。凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C。其中，x为磨损系数。具体计算如表6-1。表6-1 工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注落料46-0.5045.750+0.13双边间隙为0.22 -0.32。36-0.5035.750+0.13R6-0.300R5.850+0.08R600.30R6.15-0.080冲孔60+0.16.05-0.030中心距离240.2Cj=(Cmin+)240.2120.2120.27 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用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，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，无测压装置。下面分别介绍各个零部件的设计方法。7.1 凹模的设计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71所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模厚度 （7-1）凹模边壁厚 （7-2） 凹模板边长 （7-3）凹模板边宽 （7-4） 式中： b1-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； K-系数，考虑板料厚度的影响，查表7-1。表7-1 系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.4根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸：=0.3546=16.1(mm)根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚：C =(1.52)H =(1.52)16.1 =24.1532.2(mm)取凹模边壁厚c=30mm选用凹模尺寸为100mm100mm20mm凹模图如图7-1所示：图7-1 凹模图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Cr12，热处理5862HRC。7.2.3 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。7.2.4 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7-2所示。图7-2 凸模高度尺寸凸模高度为： L=h1+h2+附加长度 (7-5)式中：h1-凸模固定板厚度，可得：h1=15mm；h2-凹模厚度，可得：h2=20mm；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=15+20+1=36(mm)由以上可得凸模简图如图7-2所示： 图7-3 凸模图 7.3 凸凹模的设计7.3.1 凸凹模外形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。Cr12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Cr12钢。7.3.3 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。7.3.4 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/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.710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4.4mm，该壁厚为4.4mm即可，本设计中凸凹模的壁厚为大于8mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。7.3.5 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7-4 凸凹模洞口的类型7.4 卸料装置的选用7.4.1 卸料装置的选用弹性卸料装置由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。弹性卸料起导向作用时，卸料板与凸模按H7/h6配合制造，但其间隙应比凸、凹间隙小，此时，凸模与固定板以H7/h6配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便顺利卸料。7.4.2 卸料板外型的设计在冲压工艺分析中已经选择了卸料装置为弹性卸料，采用卸料板卸料。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。卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸100mm100mm12mm，从而确定卸料板的尺寸。选择卸料板厚度为12mm。 表7-4 卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm0.50.511单边间隙Z/mm0.050.10.15卸料板如图所示：图7-5 卸料板7.4.3 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。7.4.4 卸料板结构的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。根据条料的宽度（41mm）和搭边值（1.5mm）确定挡料销和导料销的位置，由于两个导料销之间的距离必须大于一个步距，所以两个导料销之间的距离为38mm。模具采用的是弹压卸料板、弹簧和卸料螺钉进行卸料。四个卸料螺钉对称分布，使每个卸料螺钉受力均匀。7.4.5 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IT11级，粗糙度为Ra1.6；四个螺纹孔和挡料销、导料销有定位作用，所以精度要求要高一些为IT7级，粗糙度为 Ra3.2。7.5 卸料橡胶的选用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 （7-7）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（7-7）得： H自=L工/（0.250.30）+h修模 =3/（0.250.30）+（46）=（6.78）+（46） =1418=18（mm）（2）确定L预和H装 L预=（0.10.15）H自 （7-8）式中：L预-橡胶的预压缩量。根据公式（7-7）得： L预=(0.10.15)18=1.82.7=2.0（mm） H装=H自-L预 （7-9） （3）确定橡胶橫截面积A A=F/g （7-10） 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（7-10）得：A=F/g=17264.988/0.5=34529.976（mm2）7.6 固定板的设计7.6.1 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=（0.60.8）H （7-11）式中：H-凸模固定板厚度； H-凹模厚度；根据公式（7-11）得凸凹模厚度为： H =（0.60.8）H=（0.60.8）20=1216mm 凸模固定板厚度取15mm。凸模固定板如图所示：图7-10 凸模固定板7.6.2 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 =（0.60.8）H （7-12）式中：H凸凹固-凸凹模固定板厚度； H凹-凹模厚度；根据公式（7-12）得凸凹模固定板厚度为： H =（0.60.8）H=（0.60.8）H=（0.60.8）20= 1216mm凸凹模固定板厚度取15mm，如图所示：图7-11 凸凹模固定板简图7.7 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，需在凸模端部与模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取310mm，查参考文献冲压模具设计与制造 22.5-17JB/T7643.3-1994，垫板尺寸为100mm100mm8mm。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：（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。在此选用机械行业标准GB/T7649.10-94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