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冲压
模具设计
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!【包含文件如下】【冲压模具设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat
全部图纸.dwg
凹模.dwg
工件图.dwg
装配图.dwg
设计说明书.doc
目 录
1 前言 1
1.1冷冲压模具概述和发展 1
1.2当前模具的技术水平 1
2 冲压件工艺分析 2
2.1 工件材料分析 2
2.2 工件结构形状分析 3
3 冲压工艺方案确定 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
4 模具总体结构 5
4.1 模具类型的选择 5
4.2 定位方式的选择 5
4.3 送料方式的确定 5
4.4 出件方式的确定 5
4.5模架结构和导向装置的选择 5
5 工艺参数计算 7
5.1 排样方式的选择 7
5.1.1 搭边值的确定 8
5.1.2 材料利用率的计算 9
5.2 冲压力的计算 10
5.2.1 冲裁力的计算 10
5.2.2 卸料力计算 10
5.2.3 总冲压力的计算 11
5.2.4 初选压力机 11
5.2.5 压力中心的确定 12
6 刃口尺寸的计算 14
6.1 冲裁间隙的确定 14
6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 16
7 主要零部件设计 20
7.1 凹模设计 20
7.1.1 凹模刃口结构形式的选择 20
7.1.2 凹模精度与材料的确定 20
7.1.3 凹模外形尺寸的确定 21
7.2 凸模的设计 23
7.2.1 凸模结构的确定 23
7.2.2 凸模高度、长度的确定 23
7.2.3 凸模材料的确定 24
7.2.4 凸模精度的确定 24
7.3 卸料装置的设计 24
7.3.1 卸料板的外形设计 24
7.3.2 卸料板材料的选择 25
7.3.3 卸料板的结构设计 25
7.3.4 卸料板整体精度的确定 25
7.3.5 弹性元件的设计 25
7.3.6 卸料螺钉的选用 26
7.4 凸模固定板的设计 26
7.5 导向零件的设计 26
7.5.1 垫板的设计 26
7.6 模柄的选用 28
8 冲压设备的校核与选定 30
8.1 冲压设备的校核 30
8.2 冲压设备的选用 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
1 前言
1.1冷冲压模具概述和发展
在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲压模具是一种特殊的工艺装备,与冲压件有“一模一样”的关系,且没有通用性，是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，其功能和作用、设计与制造方法和手法决定了冲压模具是技术密集、高附加值型产品。冲压成形加工特点：低耗、高效、低成本、“一模一样”、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等一系列的优点，模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。
- 内容简介：
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目 录1 前言 .11.1 冷冲压模具概述和发展 .11.2 当前模具的技术水平 .12 冲压件工艺分析 .22.1 工件材料分析 .22.2 工件结构形状分析 .33 冲压工艺方案确定 .43.1 冲裁工艺方案的确定 .43.2 冲裁工艺方法的选择 .44 模具总体结构 .54.1 模具类型的选择 .54.2 定位方式的选择 .54.3 送料方式的确定 .54.4 出件方式的确定 .54.5 模架结构和导向装置的选择 .55 工艺参数计算 .75.1 排样方式的选择 .75.1.1 搭边值的确定 .85.1.2 材料利用率的计算 .95.2 冲压力的计算 .105.2.1 冲裁力的计算 .105.2.2 卸料力计算 .105.2.3 总冲压力的计算 .115.2.4 初选压力机 .115.2.5 压力中心的确定 .126 刃口尺寸的计算 .146.1 冲裁间隙的确定 .146.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .167 主要零部件设计 .207.1 凹模设计 .207.1.1 凹模刃口结构形式的选择 .207.1.2 凹模精度与材料的确定 .207.1.3 凹模外形尺寸的确定 .217.2 凸模的设计 .237.2.1 凸模结构的确定 .237.2.2 凸模高度、长度的确定 .237.2.3 凸模材料的确定 .247.2.4 凸模精度的确定 .247.3 卸料装置的设计 .247.3.1 卸料板的外形设计 .247.3.2 卸料板材料的选择 .257.3.3 卸料板的结构设计 .257.3.4 卸料板整体精度的确定 .257.3.5 弹性元件的设计 .257.3.6 卸料螺钉的选用 .267.4 凸模固定板的设计 .267.5 导向零件的设计 .267.5.1 垫板的设计 .267.6 模柄的选用 .288 冲压设备的校核与选定 .308.1 冲压设备的校核 .308.2 冲压设备的选用 .30结 论 .31致 谢 .32参考文献 .3311 前言1.1 冷冲压模具概述和发展在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲压模具是一种特殊的工艺装备,与冲压件有“一模一样” 的关系,且没有通用性，是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，其功能和作用、设计与制造方法和手法决定了冲压模具是技术密集、高附加值型产品。冲压成形加工特点：低耗、高效、低成本、 “一模一样”、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等一系列的优点，模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。1.2 当前模具的技术水平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、Solid Edge、Solid works、Optris 和 MAGMASOFT 等软件，并成功应用于冲压模的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。22 冲压件工艺分析图 2-1 工件尺寸图工件名称： 工件简图：如图 2-1；生产批量：大批量；材料：Q235；材料厚度：1.5mm；精度等级：IT14 。工件表面质量：工件表面无毛刺、压痕、拉裂、油污等不良现象2.1 工件材料分析材料名称：碳素结构钢；材料牌号：Q235；材料状态：已退火；抗剪强度：310-380Mpa ；抗拉强度：440-470Mpa ；屈服点：240Mpa；伸长率：21-25%32.2 工件结构形状分析冲裁件是由圆、圆弧与直线组成，结构简单。孔的边距冲裁件孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小，否则冲裁件的质量不能保证，会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形。43 冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺方案的确定冲裁件工艺是指冲裁件冲裁件对冲裁工艺的适应性，模具设计前应该先结合工件的尺寸公差、结构工艺，材料等分析计算确定工艺方案再进行模具设计与制造，所以模具的设计要建立在工件的工艺的基础上来确定方案。冲裁工艺方案从尺寸精度、图纸技术要求、工件外观质量、工件材料力学性能及生产批量开始，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工序的性能。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。（1）根据生产批量来确定，一般来说和试剂生产采用单工序模具，中、大批量生产采用复合模具或级进模具。（2）根据冲裁件的尺寸精度等级来确定，复合模具冲裁裁件尺寸精度等级较高，避免了多次单工序的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，冲裁件比较平整。（3）根据工件的结构的复杂程度，生产批量，模具的性能，级进模具可以将复杂多工艺的工件在一副模具上分步完成，避免了多单工序定位和模具设计的周转，且模具运行速度快、生产效率高，但模具结构比较复杂设计和制造周期长。因为该冲裁件的精度要求满足 IT14 级，生产批量 8 万件，由于工件的工艺性质和形状结构简单，生产批量小，尺寸精度要求较低，采用单工序冲裁即可满足要求。工序分别为先冲裁落料，再冲孔，最后弯曲成型。根据老师布置的课程设计任务，设计一副单工序落料模具。54 模具总体结构4.1 模具类型的选择在上述的工艺分析方案中确定使用单工序冲裁模具，复单工序模具结构简单，模具制造耗材少，设计制造周期短，综合模具成本低。4.2 定位方式的选择因把该冲裁件的落料工艺作为第一工序，通过模具的凸、凹模冲裁分离即可完成冲裁件的外形，所以不需要再设计精确地导正定位装置，为了方便生产中送料和精准的确定步距，在模具送料方向上设计挡料销，为了防止送料过程中条料发生偏移，设置了导料板精确导料。4.3 送料方式的确定因单工序冲裁模具对冲压设备的要求不高，工件成产批量小，因工件材料厚度为 1.5mm，条料通常为板材，为了进一步的提高经济效益，冲裁件的生产加工将采用手工送料的方式。4.4 出件方式的确定单工序模具中，通常把凸模装配固定于模具的上模部分，凹模装配固定于模具的下模部分，在压力机的作用下，凸模施加压力，通过凸凹模刃口使材料分离，冲裁落料的半成品件从模具下端漏出。4.5 模架结构和导向装置的选择模架的外形尺寸主要由凹模周界尺寸决定，凹模周界尺寸主要由冲裁件的外形尺寸来决定。模架分为标准模架和自制模架，标准模架无需设计，在市场上可以采购，标准模架使用材料为铸铁，经过热处理，具备一定得硬度和强度；自制模架个根据凹模的尺寸和实际的安装方式来设计，自制模架采用的材料为45 钢，无需热处理，模架具有一定的韧性，对力的疏散效果好。标准模架结构可分为：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。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。6四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，以及大量生产用的自动冲压模架。中间导柱模架，导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高生产效率，模具寿命和工件质量以及工件尺寸精度，采用中间式导柱模架，模具导向性能好，精度高。图 4-1 导柱模架75 工艺参数计算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、对直排、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。因此考虑以下三种方案：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、尺寸精度、模具寿命更低一些，但材料利用率最高。为了综合考虑排样条料的强度，模具寿命和尺寸精度，决定采用有废料的排样方案。图 5-1 排样示意图85.1.1 搭边值的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表 5-1 取得。如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知 L50mm ，可确定搭边值 a 和a1，a 的最小值取 1.8mm，a1 最小值取 2mm。表5-2 搭边a和a 1数值（低碳钢） （mm） 圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r 2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.51.81.21.00.81.01.21.51.82.22.01.51.21.01.21.51.82.22.52.21.81.51.21.51.82.02.22.52.52.01.81.51.82.52.22.52.82.82.21.81.51.82.02.22.52.83.02.52.01.82.02.22.52.83.2根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧） ，使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。侧压装置适用于工件材料厚度较小的模具，在这次工件的模具设计中，工件材料厚度 1mm，无需测压装置，只需导料板横向导料即可。故按公式 5-1 计算：B =（D max+2a1+C） 0 - 0 - （5-1） 式中：B-条料宽度；Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a1-侧搭边值，可参考表 5-2；-条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-3；B9C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-4。表 5-3 剪料公差及条料与导料板之间隙 （mm）材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 01 12 23 3550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表 5-4 有侧压装置和无侧压装置对照表 （mm ）无侧压装置 有侧压装置条料宽度 B（mm）材料厚度t（ mm）100 100200 200300 100 10000.50.511223340.50.50.50.50.50.50.5111111115555588888所以根据以上理论数据由公式 5-1 得出条料宽度为：B =（D max+2a1+C）0 - 0 - =200+2+2+0.8204.8 -00.6因结合实际生产条料备料方便，条料宽度尽量取整数值，所以条料宽度取205mm。5.1.2 材料利用率的计算关于材料利用率，可用公式 5-2 表示：=A/BS100% （5-2）式中， A-一个步距内冲裁件的实际面；10B-条料宽度； S-步距。由图 5-1、图 5-2 和公式 5-2 得：A=18854.9mm2=A/BS100% =18854.9（121.8205）100%75.5%5.2 冲压力的计算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 Fp 一般可以按公式 5-3 计算：Fp=KptL （5-3） 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（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13。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度 b代替，而取Kp取1.3的近似计算法计算。由于材料名称和材料代号查材料的力学性能表格可得20钢的抗剪强度为380MPa。5.2.1 冲裁力的计算冲裁力由公式 5-3 得：F 冲裁 =KptL2=1.31.5708.5380=525KN5.2.2 卸料力计算当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹11模内，或因弹性收缩而会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料卸下。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力，卸料力计算公式如下：F 卸 = K 卸 F 冲 （5-4）式中， F 卸 -卸料力；F 冲 -冲裁力；K 卸 -卸料力系数，见表 5-5；表 5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 （mm ） 料厚/mm K 卸 K 推 K 顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03注：卸料力系数 K 卸 在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。K 卸 卸料力系数通过查表 5-4 确定，卸料力系数取 K 卸 0.04，由公式 5-5 得：F 卸 = K 卸 F 冲=0.0552526.25KN5.2.3 总冲压力的计算由于冲裁模具采用弹压卸料装置，固总的冲压力包括：F= F 冲 +F 卸 （5-6）=525+26.25=551.25KN5.2.4 初选压力机压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母 C，其操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过2000KW。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高。12考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查下表 5-6 初选压力机为 J23-63 型压力机。表 5-6 开式压力机规格及参数型号 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63公称压力/KN 160 250 350 400 630滑块行程/mm 55 65 100 100 130最大闭合高度/mm 220 270 290 330 360闭合高度调节/mm 45 55 60 65 80滑块中心线至床身距离/mm160 200 200 250 265前后 180 220 220 260 280滑块底面尺寸/mm 左右 200 250 250 300 480工作台板厚度/mm 40 50 290 65 80直径 40 40 40 50 50模柄孔尺寸 /mm 深度 60 60 60 70 805.2.5 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时多个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，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。解析法的计算依据是：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（X 0，Y 0） ，即为所求模具的压力中心。该件的压力中心计算如下：13X0（L 1X1+L2X2+L nXn）（L 1+L2+Ln） （5-6） Y0（L 1Y1+ L 2Y2+L nYn）（L 1+ L 2+L n） （5-7）式中：X 0-压力中心的横坐标； Y0-压力中心的纵坐标；L-冲裁件轮廓尺寸；X-各线段重心的横坐标；Y-各线段重心的纵坐标。分析本制件图，外轮廓为轴对称和中心对称，所以模具压力中心的工件的几何中心。146 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 冲裁间隙的确定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，如图6-1。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁模具设计的一个重要工艺参数，对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大的影响。冲裁间隙还影响着冲裁件的尺寸精度。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，精度越高。间隙过大，会使落料件尺寸小于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，冲裁力也会慢慢下降，卸料力、推件力或顶件力都将随之下降。间隙过小，会使落料件尺寸大于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸，冲裁力也会增大，会使模具刃口磨损加剧，还会产生凸凹模胀裂，小凸模折断，凸模和凸凹模相15互啃刃等异常损坏。由此可见，我们在确定冲裁间隙时，一定要有一个合理的范围作为间隙值，当然我们在设计时要采用最小合理间隙。由表6-1可知，Z min=0.132mm Zmax=0.240mm。图 6-1 冲裁间隙 表 6-1 部分冲裁模初始双边间隙值 08、10、 、20、35、09Mn、Q23516Mn 40、50 65Mn材料厚度Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax小于 0.5 极小间隙( 或无间隙)0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126162.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.4006.2 刃口尺寸的计算及依据与法则冲裁件的尺寸精度主要决定于凸、凹模刃口尺寸及公差，模具的合理间隙也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。其计算方法是：（1）因为冲出的孔，落下的料都有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模刃口尺寸，而冲孔的小端尺寸等于凸模刃口尺寸。（2）在测量与使用中，冲孔能测量到小端尺寸，落料件能测量大端尺寸。（3）从产品的使用性能看，孔必须控制最小端尺寸，落料的外形尺寸要控制最大端尺寸。（4）凸、凹模的设计原则冲孔时，设计计算以凸模为准，间隙放大在凹模刃口上。落料时，设计计算以凹模为准，间隙缩小在凸模刃口上。（5）考虑磨损（名义尺寸）冲孔时，凹模越磨越小，凸模设计应取制件尺寸公差范围内移大尺寸。落料时，凹模越磨越大，凹模设计应取制件尺寸公差范围内移小尺寸。（6）凸、凹模刃口的制造公差制件上未注公差，非圆形件按 级精度，模具比其高 2-3 精度即 级14IT12IT或 级，圆形件按 - 级精度，凸模和凹模刃口尺寸的计算与加工方法1IT6I7有关，有分开加工和配合加工，分开加工是指凸模和凹模分别按各自图样上标17注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保证。其可以凸、凹模具有互换性，便于成批制造，但受冲裁间隙的限制，要求凸、凹模的制造公差较小，主要适用于简单规则形状（圆形、方形或矩形）的冲件。配合加工是指先按图样设计制造其中一件（冲孔先做好凸模，落料先做好凹模） ，再以此件做为基准件，以基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙，图纸上只要在基准件上标注尺寸和公差，根据公式 6-1 得： 凸 凹 ZmaxZ min （6-1）所以，新制造的模具应该保证 凸 凹 Z minZmax，否则，模具的初始间隙已超过了允许的变动范围 ZminZ max，影响模具使用寿命。本套模具采用分别加工法进行加工。分开加工时计算公式如下：冲孔凸模尺寸： （6-0min凸凸xd2）冲孔凹模尺寸： （6-凸0mininZ3）落料凸模寸： （6-0凸inmax凸D4）落料凹模尺寸： （6-凸0ax5）孔距尺寸： （6-1/8Ld6）其中： ， -分别为落料凸、凹模基本尺寸；凸D， -分别为冲孔凸、凹模基本尺寸；d-冲孔件孔的最小极限尺寸；min-落料件最大极限尺寸；axD18， -分别为凹模上偏差，可按 IT7，凸模下偏差，可按 IT6；凸-制造公差；-磨损系数，其值在 0.51 之间。x该制件的最小双边间隙为 Zmin 为 0.132mm，最大双边间隙 Zmax 为0.240mm，则有 Zmax- Zmin=0.108。根据零件图尺寸公差：200 0-1.15mm,600.37，60 0+0.74， 1200-0.07；查表 6-3 得 x 为 0.5。 校核，为了保证初始间隙值小于最大合理间隙值 ，需满足公式 6-1：max（6-in凸Z1）根据公式 6-1 计算知： ，满足公 6-114.02.01.m8.0要求。落料凸模根据公式 6-4 有：0凸minmax凸ZDD 凸 1=（2000.51.150.108 ） 0-0.02=199.3170-0.02mmD 凸 2=（600.50.37 0.108） 0-0.02=59.7070-0.02mmD 凸 3=（600.50.74 0.108） 0-0.02=59.5220-0.02mmD 凸 4=（1200.50.07 0.108） 0-0.02=119.8570-0.02mm落料根据公式 6-5 有：凹凹0maxDD 凹 1=（2000.51.15） 0+0.02=199.4250+0.02mm19D 凹 2=（600.50.37） 0+0.02=59.8150+0.02mmD 凹 3=（600.50.74） 0+0.02=59.4750+0.02mmD 凹 4=（1200.50.07） 0+0.02=119.9650+0.02mm表 6-2 简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差 (mm)公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040 180260 260360 3605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070表 6-3 磨损系数 （mm ）材料厚度 工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30非圆形 x 值 圆形 x 值磨损系数1 0.75 0.5 0.75 0.520（a ）落料 （b）冲孔图图6-2 工作零件刃口尺寸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有很多不同的，但组成模具的零件种类可以说是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可将他分为非标准件和标准件两类。模具标准化是缩短模具制造周期的有效办法，是应用模具 CAD/CAM 技术的前提，是模具工业化和现代化的生产基础，所以在模具设计与制造过程中，必须推广和优先使用国家标准。虽然相关行业标准虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度有很多不同的，但组成模具的零件种类可以说是基本相同的，根据21它们在模具中的功用和特点，可以将他们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的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，采用导料板送进定位，无侧压装置。7.1 凹模设计7.1.1 凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直壁式、斜壁式和台阶式两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，为了保证凹模具有一定的强度，所以采用刃口为直壁式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变，装配如图 7-1 所示。图 7-1 凹模7.1.2 凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为 IT12 级，内型腔精度为 IT12 级，表面粗糙度为 Ra3.2um，上下平面的平行度为 0.02，材料选Cr12MoV。7.1.3 凹模外形尺寸的确定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：凹模壁厚 H=Kb1 （15mm） （7-1） 凹模边壁厚 c=（1.52）H（30-40 ） （7-222） 凹模板边长 L=b1+2c （7-3）凹模板边宽 B=b2+2c （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 值材料厚度 t/mm材料料宽 s/mm1 13 3650 0.300.40 0.350.50 0.450.6050100 0.200.30 0.220.35 0.300.45100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30200 0.100.15 0.120.18 0.150.22查表7-1 得：K=0.35根据公式7-1 可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H= Kb1=0.22200=44mm因工件冲裁尺寸和冲裁力较大，为了提高模具性能和凹模刃口磨损的修磨，凹模厚度确定为45mm根据公式7-2 可计算凹模边壁厚：C=（1.52）H=1.545245=6690mm23根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。根据公式7-3 可计算凹模长：L=b1+2c=200+266=332mm根据公式7-4 可计算凹模宽： L=b2+2c=120+266=252mm 结合工件的尺寸和模具紧固件的装配位置，凹模周界尺寸为320mm240mm45mm。图 7-3 凹模尺寸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。因为该工件形状简单，接凸模24的安装方式，所以将落料凸模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，固定于凸模固定板，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2 凸模高度、长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7-3所示。图7-4 凸模高度尺寸凸模高度为：L=h1+h2+ h3+ h4（2-4） （7-5） 式中: h1-凸模固定板厚度， 25mm；h2-凹模厚度， 45mm；h3-卸料板高度，20mmh4-橡胶闭合高度:20025-附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。由公式7-5得： L=25+20+20+3=68mm257.2.3 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 Cr12MoV，热处理 5458HRC。7.2.4 凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精
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