毕业设计（论文）-T型圆孔连接片倒装复合模设计

T 型圆孔连接片复合模具设计 摘 要 本文是对连接片的冲孔及其落料模具的设计，通过对零件图形的结构和生产工艺性的分析，决定采取冲孔和落料在同一道工序完成的复合模，同时考虑到倒装式复合模的冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，故选用倒装式复合模具。 关键词： 冲孔；落料 ； 倒装式；复合模 I 目 录 1 绪论 . 1 2 冲压件工艺分析 . 3 2.1 材料分析 . 2 2.2 零件结构 . 2 2.3 尺寸精度 . 2 3 冲裁方案的确定 . 4 3.1 冲裁工艺方案的确定 . 4 3.2 冲裁工艺方法的选择 . 4 3.3 冲裁结构的选取 . 5 4 模具总体结构的确定 . 6 4.1 模具类型的选择 . 6 4.2 送料方式的选择 . 6 4.3 定位方式的选择 . 6 4.4 卸料、出件方式的选择 . 6 4.5 导向方式的选择 . 7 5 模具设计工艺计算 . 9 5.1 排样设计 . 9 5.1.1 确定搭边值 . 9 5.1.2 送料步距与条料宽度的计算 . 9 5.1.3 材料利用率的计算 . 10 5.2 冲裁力的计算 . 10 5.3 冲压设备的选择 . 12 5.4 压力中心的确定 . 13 6 刃口尺寸的计算 . 15 6.1 冲裁间隙 . 16 6.2 刃口尺寸的计算及依据 . 17 7 主要零部件设计 . 20 II 7.1 凹模的设计 . 20 7.1.1 凹模外形的确定 . 错误 !未定义书签。 7.1.2 凹模外形尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 7.2 凸模的设计 . 22 7.2.1 凸模结构的确定 . 22 7.2.2 凸模材料的确定 . 22 7.2.3 凸模精度的确定 . 22 7.2.4 凸模高度的确定 . 22 7.3 凸凹模的设计 . 23 7.3.1 凸凹模外形的确定 . 24 7.3.2 凸凹模材料的选取 . 24 7.3.3 凸凹模精度的确定 . 24 7.3.4 凸凹模壁厚的确定 . 24 7.3.5 凸凹模洞口类型的选取 . 25 7.4 卸料装置的选用 . 25 7.4.1 卸料装置的选用 . 25 7.4.2 卸料板外型的设计 . 25 7.4.3 卸料板材料的选择 . 26 7.4.4 卸料板结构的设计 . 27 7.4.5 卸料板整体精度的确定 . 27 7.5 卸料橡胶的选用 . 27 7.6 固定板的设计 . 28 7.6.1 凸模固定板的设计 . 28 7.6.2 凸凹模固定板的设计 . 29 7.7 垫板的设计 . 30 7.8 挡料销、导料销、卸料螺钉的选用 . 31 7.8.1 挡料销、导料销的选用 . 31 7.8.2 卸料螺钉的选用 . 31 7.9 上下模座、模柄、打杆的选用 . 31 7.9.1 上下模座的选用 . 31 III 7.9.2 模柄的选用 . 31 7.9.3 螺钉、销钉的选用 . 32 8 冲压设备的校核 . 33 8.1 冲压设备的校核 . 33 8.2 冲压设备的选用 . 33 结论 . 35 致谢 . 34 参考文献 . 36 1 1 绪论 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔 (塑封模已达到一模几百腔 )使模具日趋大型化。 随着零件微型化，以及模具结构发展的要求 (如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高 )精密模具精度已由原来的 5m提高到 2 3m，今后有些模具加工精度公差要求在 1m以下，这就要求发展超精加工。 新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准， 并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20% 30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化 物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积 (TiN、 TiC 等 )、等离子喷涂等技术。 2 2 冲压件工艺分析 T 型圆孔连接片 年产量为 20 万件，采用大批生产 ，材料为 Q235，厚度为 1mm，未注公差为 IT14，未注倒角 R2。 零件如图 2-1 所示： 图 2-1 T 型圆孔连接片零件简图 2.1 材料分析 表 2-1 部分碳素钢抗剪性能 材料名称 材料状态 抗剪强度/MPa Q235 已退火 310 380 Q195 未退火 303 372 由上表 2-1 可知： Q235 具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。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4.5mm，小于最小孔边距 5mm。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 落料 尺寸的有： 00.6250 、 00.5220 、 36.0010 3 属于中心尺寸的有： 62.031 属于 冲孔 尺寸的有： 0.2008 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 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸 /mm /m /mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 结论：该冲裁件的材料 Q235，具有较好的冲压性能，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。适合冲裁加工。 4 3 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。 5 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。 6 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 3-2。 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（ 0.2 0.5） 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。 7 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（ 0.1 0.2） 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 1mm 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） 下模座 （ b） 导柱 （ c） 导套 （ d） 上模座 1-下模座 ； 2-导柱 ； 3-导套 ； 4-上模座 图 4-1 导柱模架 8 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。 9 5 模具设计工艺计算 5.1 排样 设计 由于产量 大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。 5.1.1 确定搭边值 搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口 双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。由查表得工件间搭边值 a1 =1.5mm、侧面 a=1.8mm。 5.1.2 送料步距与条料宽度的计算 采用直对排的排样方案，如图 3-1 所示： 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： 1aWA ， A 40+1.5 41.5mm 条料宽度 B： aLB 2 =（ 50+21.8） mm=53.6mm 图 5-1 排样图 10 冲压件的毛坯面积 的计算，利用 cad 测量得面积为 1400mm2。 5.1.3 材料利用率的计算 材料利用率 %100 BA S(5-1) 由 S=1400， A=53.6， B=41.5，代入公式得： %100 BA S %1 0 05.416.53 14 00 %9.62 5.2 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的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 Fp一般可以按下式计算： tLKFPp (5-2) 式中： -材料抗剪强度（ MPa）； L-冲裁周边总长（ mm）； T-材料厚度（ mm）； Kp-考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 Kp，一般取 1 3。当查不到抗剪强度 时，可以用抗拉强度 b代替 ，而取Kp=1.3的近似计算法计算。 -取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计取值 的通过查下表确定，材料厚度 t 1mm，取 360Mpa。 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： LtFP (5-3) 式中 ： FP-冲裁力（ N）； 11 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 LtF 落(5-4) 式中 ： F 落 -落料力（ N）； L-工件外轮廓周长（ mm）； t-材料厚度（ mm） ； -材料抗剪强度（ MPa） ; 由 L=144.5mm， t=1mm， =360MPa，代入公式（ 5-4）得： LtF 落 =144.5 1 360 52KN （ 2）冲孔力 LtF 冲孔式中 ： 冲孔F-冲孔力 （ N）； L-工件外轮廓周长（ mm）； T-材料厚度（ mm）， t=1mm； -材料抗剪强度（ MPa）。由查表， 360MPa 。 根据零件图可算冲孔轮廓 长度 L=66(mm) 则 6 6 1 3 6 0 2 3 . 8F m m m m M P a k N 冲 孔（ 3） 落料时的卸料力的计算 落卸 FKF X 式 中 ： 卸F -卸料力（ N）； 落F-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 0.03 12 0.04，取 K=0.04。 则 落卸 FKF X=0.0452 =2.1KN （ 4） 冲孔时的推件力的计算 冲推 FnKF T式中 ： 推F-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=6mm， t=1mm，取 n=6， 则 冲推 FnKF T=60.0523.8 =7.14KN 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 推卸冲孔落总 FFFFF 式中： 冲裁力落F=52KN，冲孔F=23.8KN，卸料力 卸F =2.1KN，推料力 推F =7.14KN 则 推卸冲孔落总 FFFFF =85.04kN 5.3 冲压设备的选择 计算得总冲压力是 85.04KN，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。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 5-1。 13 表 5-1 J23 系列开式可倾压力机主要技术参数 技术参数 型号 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63 滑块公称 压力 31.5 63 100 160 250 350 400 630 滑块行程 25 35 45 55 65 100 100 120 封闭高度 120 150 180 220 270 290 330 360 连杆调节量 25 30 35 45 55 60 65 70 滑块中心线至机身距离 90 110 130 160 200 200 250 300 滑块地面尺寸 左右 100 140 170 200 250 250 300 300 前后 90 120 150 180 220 220 260 260 模柄孔尺寸 直径 25 30 30 40 40 40 50 50 深度 40 55 55 60 60 60 70 80 垫块厚度 30 30 35 40 50 65 65 90 最大倾斜角 45 45 35 35 30 30 30 30 工作台尺寸 左右 250 310 370 450 560 610 700 710 前后 160 200 240 300 370 380 460 480 5.4 压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时所有冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作， 应使模具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，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件 14 加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （ 1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心 ； （ 2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合 ； （ 3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计 算 法求出冲模压力中心 。 nnno LLLXLXLXLX 212211 / nnno LLLYLYLYLY 212211 / 下面用解析法确定与计算模具的压力中心： 图 5-2 压力中心 (1)按比例画出凸模刃口的轮廓形状，选坐标 XOY。如图 7-1 所示。 (2)把刃口轮廓分为 7 段，并确定各段长度，具体数值列于下表 5-1 中。 (3)工件关于 y 轴对称，只需计算 y 坐标。 15 表 5-2 落料件的压力中心计算数据 线段长度（ mm） y L1=20 L2=40 L3=30 L4=40 L5=50 L6=50.26 L7=25.13 -23 -13 -3 7 17 7 -13 落料凸模的压力中心坐标： LnLLL nY nYLYLYn . . . ./. . . . 212211 =0.65 故得模具压力中心的坐标值为（ 0， 0.65）。在模柄投影范围内，设计合理。 16 6 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 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 的最小双面间隙 Zmin=0.1mm，最大双面间隙 Zmax=0.14mm。 17 表 6-1 冲裁模初始双边间隙值 mm 材料 厚度 08、 10、 35、 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 极小间隙 (或无间隙 ) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 .3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的计算及依据 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则 ： （ 1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凹模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙 ； （ 2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凹模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸 ； （ 3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙 ； （ 4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应 。 制造模具时常用以下两 种方法来保证合理间隙： （ 1）分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须 18 把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具 ； （ 2）单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复 杂、间隙较小的模具。 根据上述计算法则，对于采用 配合加工的方法： （ 1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸 -落料 尺寸 410max xAAj （ 2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸 -冲孔 尺寸 041max xBBj（ 3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸 -中心距 尺寸 811/2m i nCCj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 因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按 IT14 级精度， x=0.5。 在所有的尺寸中， 属于 落料 尺寸的有： 00.6250、 00.5220 属于 冲孔 尺寸的有： 0.2008 属于 中心距尺寸的有： 62.031 注： 凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸 -落料 尺寸 凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸 -冲孔 尺寸 凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸 -中心距尺寸 其中， x 为磨损系数。 具体计算如表 5-2。 19 表 5-2 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 00.6250 )4/1(0)m a x( xAAj 0.16049.63 保证双边间隙为0.10 00.5220 13.0074.19 36.0010 15.0045.9 冲孔 0.2008 0 )4/1()m in( xBBj 00.058.1 中心距 62.031 811/2m i nCCj31 0.075 20 7 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。 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 7-1所示。 凹模各尺寸计算公式如下： 凹模厚度 1KbH （ 7-1） 凹模边壁厚 Hc )25.1( （ 7-2） 凹模板边长 cbL 21 （ 7-3） 凹模板边宽 cbB 22（ 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/mm 1 1 3 3 6 50 0.30 0.40 0.35 0.50 0.45 0.60 50 100 0.20 0.30 0.22 0.35 0.30 0.45 100 200 0.15 0.20 0.18 0.22 0.22 0.30 200 0.10 0.15 0.12 0.18 0.15 0.22 查表 7-1得： K=0.4 公式（ 7-1）可计算落料凹模板的尺寸： 1KbH =0.450 21 =20mm 代入 公式 （ 7-2）可计算凹模边壁厚： C =(1.5 2)H =(1.5 2)20 =30 40mm 取凹模边壁厚 c=40mm。 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板长、宽的尺寸。 代入 公式（ 7-3）可计算凹模长： cbL 21 =50+240 =130mm 代入公式 （ 7-4）可计算凹模宽： cbL 22 =40+240 =120mm 即 ： mmmmmmHBL 20120140 查表 7-2得 选 凹模尺寸为 140mm120mm25mm 表 7-2 矩形和圆形凹模外形尺寸 mm 矩 形凹模的长度和宽度 LB 矩形和圆形 凹模厚度 圆形凹模直径 d 6350、 6363 10、 12、 14、16、 18、 20 63 8063、 8080、 10063、 10080、 100100、 12580 12、 14、 16、18、 20、 22 80、 100 125100、 125125、 14080、 140120 14、 16、 18、20、 22、 25 125 140125、 140140、 160100、 160125、 160140、200100、 200125 16、 18、 20、22、 25、 30 140 160160、 200140、 200160、 200125、 250140 16、 20、 22、25、 28、 32 160 200200、 250160、 250200、 280160 18、 22、 25、28、 32、 35 200 250250、 280200、 280250 20、 25、 28、32、 35、 40 250 22 凹模图如图 7-2所示： 图 7-2 凹模简图 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 58 62HRC。 7.2.3 凸模精度的确定