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上垫板.dwg
上模座.dwg
下垫板.dwg
下模座.dwg
全部图纸.dwg
冲孔凸模.dwg
凸凹模.dwg
凸凹模固定板.dwg
凸模固定板.dwg
凹模.dwg
卸料板.dwg
工件图-弹簧卡片落料冲孔复合模设计.dwg
装配图.dwg
设计说明书.doc
弹簧卡片落料冲孔复合模设计
摘 要
结合弹簧卡片零件的特点，具体进行零件的工艺分析、冲裁工艺的确定、模具总体结构的确定、工艺参数计算、主要零部件设计、标准零件的选用、压力机的选择和校核，该模具设计主要是解决零件中孔的冲裁、模具结构的确定、如何进行模具的制造及冲裁方案选定、模具主要零件的设计等。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压模具设计提供依据。
关键词：冲压；落料冲孔模；弹簧卡片；复合模；设计
目 录
1 绪论 1
2 冲压件工艺分析 2
2.1 工件的材料分析 2
2.2 零件结构 3
2.3 工件的尺寸精度 3
3 冲裁工艺方案的确定 4
3.1 冲裁工序组合的选择 4
3.2 确定冲压工艺方案 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 7
4.4 卸料、出件方式的选择 7
4.5 导向方式的选择 7
5 工艺参数计算 9
5.1 排样及材料的利用率 9
5.1.1 排样方式的选择 9
5.1.2 搭边值的确定 9
5.1.3 材料利用率的计算 10
5.2 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 12
5.3 压力中心的计算 14
5.4 模具刃口的尺寸和公差的确定 16
5.4.1 冲裁间隙的确定 16
5.4.2 凸、凹模刃口尺寸计算 16
6 主要零部件设计 22
6.1 凹模设计 22
6.1.1 凹模外形的确定 22
6.1.2 凹模刃口结构形式的选择 23
6.1.3 凹模精度与材料的确定 24
6.2 凸模的设计 24
6.2.1 凸模结构的确定 24
6.2.2 凸模高度的确定 24
6.2.3 凸模材料的确定 25
6.2.4 凸模精度的确定 25
6.3 凸凹模设计 26
6.3.1 凸凹模外形尺寸的确定 26
6.3.2 凸凹模壁厚的确定 26
6.3.3 凸凹模洞口类型的选取 26
6.3.4 凸凹模尺寸的设计 27
6.3.5 凸凹模材料的选取 28
6.3.6 凸凹模精度的确定 28
6.4 卸料板的设计 29
6.4.1 卸料板外型设计 29
6.4.2 卸料板材料的选择 29
6.4.3 卸料板的结构设计 30
6.4.4 卸料板整体精度的确定 30
6.5 固定板的设计 30
6.6 卸料橡胶的设计 31
6.7 挡料销、导料销的选用 32
6.8 上下模座、模柄、打杆的选用 32
6.8.1 上下模座的选用 32
6.8.2 模柄的选用 32
6.8.3 打杆的选用 33
6.9 螺钉、销钉的选用 33
7 压力机的选择 34
8 冲压设备的校核与选定 35
8.1 冲压设备的校核 35
8.2 冲压设备的选用 35
9 模具工作过程分析 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
附录 40
零件图A 40
装配图B 40
- 内容简介：
-
业论文(设计)选题报告论文(设计)题目弹簧卡片冲压模具设计课题来源 自拟 课题类别 设计类选做本课题的原因及条件分析：原因:弹簧卡片模具设计运用到大学几年所学到的相关知识，主要涉及到模具总体设计，主要部件计算,模具总装图，模具辅助零件设计，模具的装配等；通过本次设计能加深并巩固已学的专业知识和技能能提高分析和解决问题的能力；同时也能检验我专业知识和实践能力。条件：此次模具设计，涉及到机械制图 、 机械制造基础 、 冲压模具设计与制造 、零件检测技术 、 CAD/CAM 、 机械设计基础及弹簧卡片相关知识的综合运用。在这次毕业设计中能加深并巩固已学专业知识，同时提高分析和解决问题的能力。因此，我们申请此课题，望指导老师及系领导批准。内容和要求内容：收集相关资料，对弹簧卡片零件进行分析，确定弹簧卡片冲压模具设计方案；对落料、冲孔成型零件（凸模、凹模）进行结构设计；对落料、冲孔成型零件相关参数进行设计计算；绘制成型零件的零件图和模具辅助零件图；编写设计说明书、绘制模具装配图。要求：毕业设计做到结构合理、参数准确、图纸符合国家标准，冷冲压机构设计符合国家标准 GB/2875规定。设计做到立论正确，论述充分，结构严谨合理，文字通顺，专业用语准确，书写工整规范指导教师意见 签名： 年 月 日系部毕业论文（设计）领导小组意见：（签章） 年 月 日 弹簧卡片落料冲孔复合模设计摘 要结合弹簧卡片零件的特点，具体进行零件的工艺分析、冲裁工艺的确定、模具总体结构的确定、工艺参数计算、主要零部件设计、标准零件的选用、压力机的选择和校核，该模具设计主要是解决零件中孔的冲裁、模具结构的确定、如何进行模具的制造及冲裁方案选定、模具主要零件的设计等。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压模具设计提供依据。关键词：冲压；落料冲孔模；弹簧卡片；复合模；设计I目 录1 绪论 .12 冲压件工艺分析 .22.1 工件的材料分析 .22.2 零件结构 .32.3 工件的尺寸精度 .33 冲裁工艺方案的确定 .43.1 冲裁工序组合的选择 .43.2 确定冲压工艺方案 .54 模具总体结构的确定 .64.1 模具类型的选择 .64.2 送料方式的选择 .64.3 定位方式的选择 .74.4 卸料、出件方式的选择 .74.5 导向方式的选择 .75 工艺参数计算 .95.1 排样及材料的利用率 .95.1.1 排样 方式的选择 .95.1.2 搭边值的确定 .95.1.3 材料利用率的计算 .105.2 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 .125.3 压力中心的计算 .145.4 模具刃口的尺寸和公 差的确定 .165.4.1 冲裁间隙的确定 .165.4.2 凸、凹模刃口尺寸计算 .166 主要零部件设计 .226.1 凹模设计 .226.1.1 凹模外形的确定 .226.1.2 凹模刃口结构形式的选择 .23II6.1.3 凹模精度与材料的确定 .246.2 凸模的设计 .246.2.1 凸模结构的确定 .246.2.2 凸模高度的确定 .246.2.3 凸模材料的确定 .256.2.4 凸模精度的确定 .256.3 凸凹模设计 .266.3.1 凸凹模外形尺寸的确定 .266.3.2 凸凹模壁厚的确定 .266.3.3 凸凹模洞口类型的选取 .266.3.4 凸凹模尺寸的设计 .276.3.5 凸凹模材料的选取 .286.3.6 凸凹模精度的确定 .286.4 卸料板的设计 .296.4.1 卸料板外型设计 .296.4.2 卸料板材料的选择 .296.4.3 卸料板的结构设计 .306.4.4 卸料板整体精度的确定 .306.5 固定板的设计 .306.6 卸料橡胶的设计 .316.7 挡料销、导料销的选用 .326.8 上下模座、模柄、打杆的选用 .326.8.1 上下模座的选用 .326.8.2 模柄的 选用 .326.8.3 打杆的选用 .336.9 螺钉、销钉的选用 .337 压力机的选择 .348 冲压设备的校核与选定 .358.1 冲压设备的校核 .35III8.2 冲压设备的选用 .359 模具工作过 程分析 .36结论 .37致 谢 .38参考文献 .39附录 .40零件图 A.40装配图 B .4001 绪论模具材料是模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高，人们对产品的审美观、价值观也不断提高，从而对各类模具产品，无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，因此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更高的要求。中国的模具材料从无到有，从小到大，从少到多，直到现在，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都是伴随着模具制造发展而发展的。 改革开放以来，我国的工业和经济蓬勃发展，以前的手工作坊和落后的生产方式已经不能满足现代工业的要求，迫切需要寻找另一种更有效率的方式来适应现代工业。而在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量、高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。于是模具技术及模具工业应运而生。在现代工业生产中，60%90%的工业生产需要使用模具来加工。作为一种高效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再次加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产自动化的特点。本次设计的冲裁件是弹簧卡片，其模具设计有一定的实用价值。对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得很高的经济效益。12 冲压件工艺分析图 2-1 工件图零件图，如图 2-1 所示。生产批量：50 万件；材料：65Mn；材料厚度：1mm；零件精度：IT12 级。2.1 工件的材料分析表 2-1 部分碳素钢抗剪性能工件为弹簧卡片，如图 2-1 所示。材料为 65Mn，厚度为 1mm。65Mn，锰提高淬透性，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，采用等温淬火后硬度:4045H RC。材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度（ Mpa） 抗拉强度（ Mpa） 屈服点（ Mpa） 伸长率（%）10 260340 290430 210 26碳素结构钢 65Mn 已退火 600 750 400 1222.2 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 。 对于所冲小孔 2，一般冲孔模对 65Mn 这种材料可以冲压的最小孔径为1.5t，t=1mm，因而该小孔符合工艺要求。其它尺寸标注、生产批量等情mind况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲裁模进行加工。2.3 工件的尺寸精度该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。该零件上尺寸对于未注公差尺寸，属于自由尺寸，按 IT12 查表 2-2 得到：零件外形尺寸： mm、 mm、 mm。012.65R025.74018.3零件内形尺寸：、 mm、 mm、 mm、 mm。0.1212.0612.04.6.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 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 /mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.5533 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和经济技术分析的基础上，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。3.1 冲裁工序组合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的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。43.2 确定冲压工艺方案改零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合模冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一结构模具简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，制造容易模具寿命长,难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二最佳，即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品。54 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 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。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为倒装式复合模的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。64.3 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。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，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。因为工件料厚为 1mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。又因为是倒装式复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。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。只能一个方向送料。7（a）下模座 （b）导柱 （c）导套 （d）上模座图 4-1 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，采用中间导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。送料平稳，能满足工件成型的要求。即方案四中间导柱模架最佳。85 工艺参数计算5.1 排样及材料的利用率5.1.1 排样方式的选择由于产量大，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。现零件外形见图 2-1 左边 为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。5.1.2 搭 边 值 的 确 定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，合理间隙不易破坏，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 5-1 得工件间搭边值 a =2mm、侧面 a=2.5mm。1表 5-1 搭边值查询非圆形工件材料厚度 t工件间 a1 沿边 a0.5 以下 2.8 3.01.0 2.0 2.51.02.0 2.0 2.22.02.5 2.2 2.52.53.0 2.5 2.895.1.3 材料利用率的计算采用直排的排排样方案，如图 5-1 所示：计算冲压件的毛坯面积(用 AutoCAD 系统工具测面积)：S 304mm2送料步距 A：送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，每次只冲一个零件的步距按式：A=D+ a （5-11）A11.3213.3mm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。本套模具无导料板为无侧压装置。故按下式计算：B =（D max+2a+C） 0 - 0 - (5-2)式中: B 条料宽度；Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a侧搭边值，可参考表 5-1；条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-3；C导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-2。表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙条料宽度B/mm 材料厚度 t/mm01 12 23 3550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.310表 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表材料厚度t（ mm） 无侧压装置 有侧压装置条料宽度 B（mm）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 0.150.2222查表6-1 得：K=0.3。根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：23H=Kb2=0.440.7=16.28（mm）取凹模厚度为20mm。根据公式（6-2）可计算凹模边壁厚：c=(1.52)H=1.516.28216.28=24.4232.56（mm）根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。由于工件尺寸都不是整数，为了凹模设计加工的方便，凹模壁厚选择25到32之间的数据，最终确定：LBH=104mm72mm20mm凹模外形简图如图 6-1 所示：图 6-1 凹模简图6.1.2 凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，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，所以采用24刃口为锥形式，该类型凹模内不易积存废料，刃口内壁磨损较慢。6.1.3 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 IT11 级，内型腔精度为 IT7 级，表面粗糙度为 Ra3.2um，上下平面的平行度为 0.02，材料选Cr12。6.2 凸模的设计6.2.1 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。6.2.2 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柱状式凸模。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。凸模高度为：L=h1+h2+（12） (6-3) 式中:h1凸模固定板厚度，可得：h1=15mm；h2凹模厚度，可得：h2=20mm；12附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，铆接的长度（附加长度取 1mm） 。由公式(6-3)得： L=15+20+1=36(mm)由以上可得凸模简图如图 6-2 所示：25图 6-2 凸模简图6.2.3 凸模材料的确定冷作模具常用冷作模具钢：Crl2 型钢包括 Cr12、Cr12MoV 等，这类钢的淬透性及耐磨性好，热处理变形小，常用于大型冷作模具。其中 Crl2MoV 钢除耐磨性不及 Cr12 钢外，强度、韧性都较好，应用最广。尺寸较小的冷作模具可选用低合金冷作模具钢 CrWMn 等，也可采用刃具钢 9SiCr 或轴承钢 GCr15。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） 抗拉强度（ Mpa） 屈服点（ Mpa） 伸长率（%）Cr12 260340 290430 210 26冷作模具钢 Cr12MoV 已退火 600 750 400 12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 是冷作模具钢，淬火温度 1000，回火 200，硬度可达HRC60 以上。由于硬度高，耐磨性好，可做冷冲模。6.2.4 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 Ra0.8um。266.3 凸凹模设计6.3.1 凸凹模外形尺寸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。6.3.2 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。由于凸凹模采用的锥形刃口，不积聚废料，最小壁厚可以采用以下公式计算，公式见【冲模设计应用实例P46，公式 2-27】 。冲裁硬材料：m=1.5t （6-4）当凹模中积聚废料时：m3t冲裁软材料：mt因为该凹模没有积聚废料并且为冲裁65Mn硬材料，所以根据公式 6-4计算，该模具的的最小壁厚为1.5t，即1.5mm，有工件可知本设计中凸凹模的壁厚为2.33mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。 6.3.3 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 6-6 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27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。e 为锥形刃口，刃口磨损后修模量较大，但废料很容易通过。综上所述，本设计选用 e 型洞口，方便废料通过。(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)锥筒式 (e)锥形式图 6-5 凸凹模洞口的类型6.3.4 凸凹模尺寸的设计凸凹模高度尺寸如图 6-6 所示，计算公式如下：L=h+h1+h2 +h3 （6-4）式中：h增加长度（凸模进入凸凹模深度等） ；h1弹性卸料板厚度；h2橡胶高度；h3凸凹模固定板。28图 6-6 凸凹模高度尺寸根据公式（6-4）凸凹模高度： L=h+h1+h2 +h3 =2+10+20+15=47(mm)综上所述，结合总体设计中对零件图样的设计，最终确定零件尺寸：45mm15mm47mm。凸凹模简图如图 6-7 所示：图 6-7 凸凹模简图6.3.5 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29凸凹模材料选用 Cr12 钢。6.3.6 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。6.4 卸料板的设计6.4.1 卸料板外型设计在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。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 6-3 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 104mm72mm10mm，从而可以确定卸料板的尺寸。表 6-3 卸料板与凸凹模间隙值材料厚度 t/mm 0.5 0.51 1单边间隙 Z/mm 0.05 0.1 0.15卸料板简图如图 6-8 所示：图 6-8 卸料板简图306.4.2 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。6.4.3 卸料板的结构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。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。6.4.4 卸料板整体精度的确定卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取 IT12 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，所以选取 IT11 级。粗糙度为 Ra1.6，两个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为 IT7 级。粗糙度为 Ra3.2。6.5 固定板的设计固定板有凸模固定板和凸凹莫固定板。凸模与凸模固定板的配合，凸凹模和凸凹模固定板的配合都按 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： =（0.60.8） （6-凸 固H凹H5）式中： 凸模固定板 厚度；凸 固凹模厚度。凹根据公式（6-5）得凸模固定板厚度为：=（0.60.8）凸 固H凹H31=（0.6 0.8） 凹H=（0.6 0.8） 20= 12 16（mm ） 固定板厚度都取15mm，长宽尺寸和凹模外形之处一致。6.6 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算，选用的 4 块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料橡胶的设计计算：（1）料板工作行程 ：工h21ht工 1m4式中： 凸模凹进卸料板的高度取为1ht工件厚度取 m凸模冲裁后进入凹模的深度取2 2（2）橡胶工作行程 ：工H修hI34m7式中： 凸模修模量，取修h3（3）橡胶自由高度 ：自 由工自 由 H4728一般情况下取 为 H 自由的 25%工（4）橡胶预压缩量 ：预自 由预 %1528m.4(5）每个橡胶承受的载荷 ：F选用 4 个圆筒形橡胶故41卸/80N45（6）橡胶的外径 ：D./27.1PFdm20式中： 为圆筒形橡胶的内径，取 为 ；d32Pp510（7）校核橡胶自由高度 ：自 由H看看是否满足此不等式./.D自 由3028自 由 9满足条件。(8)橡胶的安装高度 ：24安H6.7 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 GB2866.11-1981 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 d4mm 的 A 型固定挡料销。6.8 上下模座、模柄、打杆的选用6.8.1 上下模座的选用本模具采用中间导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态） ，导柱上端面与上模座顶面的距离 11mm。而下模座底面与导柱底面的距离为 10mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用 H7/r6 的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用 H7/r6 的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套 10mm 以上。导柱与导套之间采用 H7/r6 的间隙配合，导柱与导套均采用 20 钢，热处理硬度渗碳深度 0.81.2mm，淬硬5862HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：A20 h615020 GB/T2861.1 33导套：A32 H66532 GB/T2861.6模座的的尺寸 L/mmB/mm180mm150mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为 30mm、40mm。6.8.2 模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（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，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，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，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具
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