托板冲孔落料复合模的设计毕业设计说明书

-学士学位毕业设计托板冲压模具的设计学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师：所 在 学 院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化2013 年 5 月垦大学本科毕业设计摘要本课题为托板冲孔落料复合模的设计，本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠。本套模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握冲压模具设计的基本技能的目的。首先，对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公差来进行精确计算。关键字：复合模；冲压工艺；模具设计；冲孔落料垦大学本科毕业设计IAbstractThe topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and practical, easy to use and is reliable. This mold is not primarily designed to complex design, but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice, in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design.First of all, do a thorough analysis for the parts, which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the accurate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation.Keyword: Nitrides; composite modulus; stamping process; mold design; punching blanking; 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计II目录摘要 .IAbstract.II前言 .VI1 绪论 .- 1 -1.1 冲压模具发展简史、优势、种类 .- 1 -1.2 模具的发展现状与前景 .- 3 -2 工艺方案分析及确定 .- 5 -2.1 零件的工艺分析 .- 5 -2.2 工艺方案的确定 .- 6 -2.3 冲裁件的排样 .- 6 -3 工艺设计与计算 .- 10 -3.1 冲压力与压力中心的计算 .- 10 -3.2 压力中心的确定 .- 11 -3.3 冲裁间隙 .- 12 -3.4 凸模凹模刃口尺寸计算 .- 13 -4 模具零件及结构的详细设计 .- 16 -4.1 模具零件的组成和分类 .- 16 -4.2 复合模的结构分析 .- 16 -4.3 复合模工作零部件详细设计 .- 16 -4.4 其他模具结构零件 .- 21 -4.5 模架的选择 .- 24 -4.6 冲压设备的选用 .- 25 -5 装配图 .- 26 -6 模具三维装配图 .- 27 -7 模具的使用及维护 .- 27 -7.1 模具的使用 .- 28 -7.2 模具维护方式 .- 28 -总结 .- 29 -参考文献 .- 30 -致谢 .- 31 -附录 .- 32 -黑龙江八一农垦大学本科毕业设计III前言冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。现代工业产品的生产对模具要求越来越高，模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠人工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密集，更多的依靠各种高效、高精密的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进制造技术，已成为技术密集型的综合加工技术。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本文托板落料、冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明.垦大学本科毕业设计- 0 -1 绪论 1.1 冲压模具发展简史、优势、种类1.1.1 冲压模具发展简史1953 年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该汽车厂于 1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于 20 世纪 60 年代开始生产精冲模具。走过漫长的发展道路，目前我国已形成约 300 多亿元冲压模具的生产能力。形成了如浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ；广东一些大集团公司和乡镇企业迅速崛起，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具的生产和设计已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。在国际竞争的局势下，我过的模具工业得到飞速的发展，很多的专门模具研究中心不断的建立起来，模具结构和钢材的研究取得了显著的成就，但还是存在很大的差距。 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率。1.1.2 冲压模具的优势成批与大量生产的各类机电与家电产品零部件及半成品坯件，都需要大量、不同种类的模具进行加工。其中，约 65%的零件要用各种金属板、条、带卷料，冲成个种形状复杂、精度高、用其他加工方法无法完成的板料冲压零件，所使用黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 1 -的冷冲模种类繁多，结构各异而又千变万化。冲压加工在技术上有以下优势：(1）在压力机滑块上下往复的简单冲击下，使用的冲模可以冲制其他加工方法难以制造的、形状复杂的冲压零件。(2)板料冲压零件质量轻，刚度大，承载能力强，长期使用不变形，是各类机电与家电产品结构轻型化，取代笨重铸、锻及切削加工零部件的首选。因而对冲模数量的需求日益增多，冲模结构的复杂程度和冲压工艺水平日益提升。(3）冲压零件的一致性好，互换性强，尺寸和形位精度高，一般只需局部甚至不再进行切削加工，即可进行产品的装配。(4）便于实现冲压过程机械化、自动化及组建 CNC 连续作业生产线。当设计与使用自动冲模时也可实现单机自动化作业。(5）现代冲压高技术的大力推广与实施，可对各种复杂形状冲压零件，用多工位连续形成，实现安全生产，达到优质、高产、低能耗。1.1.3 冲压模具的种类按照冲模适用冲压零件生产性质（投产批量大小） 、结构复杂及制模费用大小、冲压精度高低，可将冲模大致划分如下几类：（1）制造经济的简易冲模 适用于新产品样式与批式，需要单件、小批量生产的冲压零件所使用各种简易结构，用新材料与新工艺及简易制模方法制造的经济、简易冲模。其制模工艺简便，制模周期短，造价低，但模具使用寿命也低。（2）万能通用冲模与组合冲模 使用中小批量、多品种生产低精度冲压零件。万能通用冲模可一模多用；组合冲模是备有多种工作元件，按需要随时组合成个种冲模，将冲压零件分解成多工序，加工用多套组合冲模冲制。（3）普通全钢冲模 适用于成批和大批量生产各种冲压零件，是应用广泛的标准结构与非标准结构的全钢材质普通冲压用模具。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 2 -（4）精冲模 用于各种精冲工艺专用的精冲模具。（5）大型、特种、高精度与高寿命冲模 适用于大量生产的汽车覆盖件冲模、高精度硅钢片硬质合金模等。1.2 模具的发展现状与前景(1)中国模具行业发展现状鉴于模具作为包括机床工具、汽车制造、食品包装等在内的机械行业中机械基础件产业，以及电工电器、电子及信息行业的支持产业，在发展先进生产力当中，处于非常关键并服务全行业的地位，其发展对产业配套能力的提升和促进产业聚集优势的形成将起到重要作用。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，国内已能生产精度达 2 微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160 个，寿命 12 亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、6.5 公斤大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。 (2)冲压模具行业遇到的问题和解决方法阻力一：机械化、自动化程度低美国 680 条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250 条生产线有 32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 5-10 倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 3 -突破点：加速技术改造阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱。突破点：走专业化道路阻力三：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点：走产、学、研联合之路黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 4 -2 工艺方案分析及确定托板零件图图 2-1 零件图2.1 零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲裁出来，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是确定冲裁工艺实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析如下： 1 材料：该冲裁材料为 08F 钢是优质碳素结构钢，具有较好的可冲压性。2 零件结构：该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。3 尺寸精度：只有孔心距精度要求较高故采用 IT11 级，其余均采用 13 级。2.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 5 -顺序等。确定合理的冲裁工艺方案，应进行全面的工艺分析与研究，比较其综合的经济技术效果。选择一个最佳的合理冲压工艺方案。该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下 3 种 3 工艺方案： （1）先落料，后冲孔，采用单工序模生产。（2）落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。（3）冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案（1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足大批量的生产要求。方案（2）和方案（3）对于该零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，为更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以采用倒装复合模结构及弹性卸料方式2.3 冲裁件的排样排样的是否合理，将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命，因此排样在冲压件的前期准备工作中十分重要。排样可分为以下 3 种： 有废料排样 少废料排样 无废料排样对于 3 种排样的分析：有废料排样对冲压件的尺寸有保证，冲出的产品质量较好，而且模具寿命较高，但它的材料利用率较低，增高了产品的生产成本，用于形状复杂、尺寸精度要求较高的零件。少废料排样的材料利用率较高，用于形状简单、尺寸精度要求不高的零件。无废料排样用于形状结构简单、尺寸精度要求不高的零件，但不易操作加工。本托板零件的形状结构简单、尺寸精度要求不高，本应选用无废料排样，但由于无废料排样难以保证零件的尺寸精度，而且 无废料排样本身就难以实现，因此本托板的排样方案应选择少废料排样。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 6 -2.3.1 材料利用率全进距 = 100%LBnAA 为单个冲件表面积n 为板料最多冲件个数B 为条料宽度L 为条料长度2.3.2 搭边托板横排：图 2-1 托板横排制造107 页可知，圆形或圆角 r2t 的工件，a1=1.2 a=1.5托板竖排：黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 7 -图 2-2 托板竖排根据冲压模具及设备107 页可知，圆形或圆角 r2t 的工件，a1=1.2 a=1.54.条料的宽度 B，采用初级定位B1= Dmax+2a=30+1.52=33B2= Dmax+2a=58+1.52=61 查冲压模具及设备31 页 t=2mm 时，选用长为2200mm，宽为 1000mm 的冷轧钢板。查冲压模具及设备表 4-19 得，条料宽度偏差B1 =3300.2B2 0=63 0.6根据材料利用率公式= 100%LBnA托板竖排材料利用率= 100%=65.1%20146.38托板横排材料利用率黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 8 -= 100%=61.5%20146.35 竖 横，应选托板竖排为最终排样方案。导料销与条料之间的最小间隙 Zmin，查冲压模具及设备表 420，知Z=0.5mm，所以 Bo=B+Z=61mm+0.5mm=61.5mm黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 9 -3 工艺设计与计算3.1 冲压力与压力中心的计算3.1.1 冲裁方式当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁的结构形式，并影响冲裁的质量。3.1.2 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=A (3.1)式中：A 为剪切断面面积. 为板料的抗剪强度。考虑到刃口磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为 1.3,于是在生产冲裁力便可按下式计算：F=1.3LT (3.2)式中： L冲裁的总长度（mm）：T板料厚度（mm）：板料的抗剪强度（Mpa） 。经查资料取 =250Mpa . 冲压力 P=P 冲裁+P 卸+P 顶（或 P 推）冲裁力 P1=KLtb=1.3（3.1416+382+142+42+3.1414l）2250=135300N黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 10 -卸料力 F 卸=P1K 卸=1353000.05=67663N顶料力 P 顶=P1K 顶=1353000.06=8119.N推件力 P 推=P1nK 顶=1353000.0555=37207.5NP 冲=P1+P 卸+P 推=135300+6766+37207.5=179273.5NP 冲=( P1+P 卸+P 推)0.8=224091N材料种类 板料厚度mm0.1 0.065-0.075 0.10.1-0.5 0.045-0.055 0.630.5-2.5 0.04-0.05 0.552.5-6.5 0.03-0.04 0.45钢6.5 0.02-0.03 0.253.2 压力中心的确定冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常、平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机的滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴心线重合。否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常的磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲裁件质量和模具寿命，甚至损坏模具。因此，黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 11 -设计冲模时应正确计算出冲模时的压力中心，并使压力中心与模柄轴心线重合，若因冲裁件的形状特殊，从模具的结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。3.3 冲裁间隙冲裁模凹、凸模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用 C 表示，单面间隙为 C/2。冲裁间隙的大小对冲裁件质量的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙是冲裁模具设计中的一个很重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的间隙，使冲裁件的断面质量较好，所需的冲裁力较小，模具寿命较高。但分别按质量、精度、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙值并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是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，就可以冲出良好的零件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。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应采用最小合理间隙。根据以上分析，可从表 2 中选取 Z = 0.246mm ，Z = 0.360mmminmax表 2 冲裁间隙的数值08、10、35、Q295、Q235AQ345 40、50 65Mn材料厚度t Z minZ axZ minZ axZ minZ axZ minZ ax0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.0600.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.0921.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.1261.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 12 -1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.2402.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.3803.4 凸模 凹模刃口尺寸计算3.4.1 冲裁摸刃口尺寸计算的原则冲裁模刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模刃口尺寸是指凸模与凹模直径（对圆形件而言）尺寸，并按“入体”原则标注。确定凹凸模刃口尺寸及公差必须遵循以下的原则：落料时应以凹模为基准，先确定凹模，再确定凸模。冲孔时应以凸模为基准，先确定凸模，再确定凹模。凹模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近下限值。凸模的刃口尺寸在设计时，其基本尺寸应靠近上限值。模具的设计精度应比冲件的精度高 23 级。2）冲裁模具刃口尺寸的计算A、凹凸模分开制作B、凹凸模配合制作本托板的外形尺寸简单，且为复合模，因此采用凹凸模配合制作。形由落料获得，43.5 由冲孔获得，所以落料以凹模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸计算如下： 冲孔（43.5）查表得： Z =0.246mm Z =0.360mm ,则minmaxZ -Z =0.360mm-0.246mm=0.114mmaxi由表查得：3.5 为 IT13 级，取 x=0.75，凸模和凹模分别按 IT6 和 IT7 级加工制黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 13 -造，则：d =(d +x) (3.5)pmin0pd =(d +x) =(3.5+0.75x0.18) mm=3.635 mmip 08.08.d =(d +Z ) pmind0d =(d +Z ) =(3.635+0.246) mm=3.881 mmpmind0012.12.0校核： + Z -Zdaxmin0.008+0.012 0.360-0.246故满足间隙公差条件。 落料(外形)冲裁件外形属落料件，选凹模为设计基准件，按配制加工方法，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际按间隙需要配制。根据图 4 所示，凹模磨损后变大的尺寸有 58 38 30 R8046.039.03.02.刃口尺寸计算公式：La=(L +x) （3.7）maxd0L =(L -Z )TAind查表：对于以上要计算的尺寸，其磨损系数均为 x=0.75，所以： L =(58-0.75 0.46) mm=57.66 mm1A025.025.L =(57.66-0.246) mm=57.414 mmT016.016.L =(38-0.75 0.39) mm=37.744 mm2A25.25.L =(37.414-0.246) mm=37.498 mmT016.016.L =(30-0.75 0.33) mm=29.752 mm3A25.02.0黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 14 -L =(29.752-0.246)m m=29.506 mm3T013.013.D =(8-0.75 0.22) mm=7.835 mm1A5.05.0D =(7.835-0.246) mm=7.598 mmT9.9.孔距尺寸 L =L =14 0.27=13.96D81黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 15 -4 模具零件及结构的详细设计4.1 模具零件的组成和分类模具设计，实质上就是模具结构的设计（选择）和模具零部件的设计（选择） 。模具的组成：（1）工作零件：凸模、凹模；（2）定位零件：导料板、挡料销；（3）卸料与推（顶）件装置；弹性和刚性；（4）导向装置：无导向模；导板模；导柱导套模；（5）固定与联接零件：模架；4.2 复合模的结构分析条料在复合模中进行冲裁时，一次定位就可以完成冲裁件的内外形尺寸，故冲裁件的内外形的位置尺寸精度高，生产效率高，适合位置精度高、生产批量大的冲裁件选用。但是这种模具结构复杂，制造困难，周期长，再则冲孔凸模插入凹模深度较大，加剧了冲孔凸模和凹凸模的磨损而降低其使用寿命。另外，当冲裁件内外形尺寸相差较小时也不宜选用复合模。复合模的结构特点之一是具有一个落料凸模又作为冲孔凹模的凹凸模。按落料凹模安装位置不同，又有倒装复合模与正装复合模之分。一般冲孔落料复合模多采用倒装结构，落料拉伸复合模采用正装结构；中小尺寸制件的单工序落料模或冲孔模采用正装结构。4.3 复合模工作零部件详细设计各种结构的冲裁模，一般都是由工作零件（包括凸模、凹模） 、定位零件（包括档料销、导尺等） 、卸料零件（如卸料板） 、导向零件（如导柱、导套）和安装固定零件（包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销）等五种基本零件组成。冲模零件已制定出国家标准供模具设计使用。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 16 -4.3.1 凸模(1) 凸模结构设计原则： 精确定位； 防止拔出； 防止转动；(2) 凸模的结构形式与固定方法圆形凸模 （如下图所示）:强度刚性较好，装配修磨方便；与凸模固定板配合部分按过渡配合制造；台肩保证工作时凸模不被拉出。 (3) 凸模的强度校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。但是由于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。（4）冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲四个3.5mm 的孔的凸模结构如下图：图 4-1 冲孔凸模（5）凸模长度计算黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 17 -凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构来确定，同时还要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。冲孔凸模尺寸：L 凸= + + =20+20+3mm=50mm其中：L-凸模长度-凸模固定板厚度-卸料板厚度-附加长度，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之间的安全距离等。一般取 =310mm。4.3.2 凹模(1)凹模刃口的结构类型：几种常见的凹模刃口形状如下图所示:图 4-2 凹模刃口形状直壁刃口：a 刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；b 凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时，刃口直壁部分磨损较快；c 用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件；斜壁刃口：a 刃口强度较差，修磨后刃口尺寸略有增大；b 凹模内不易积存废料或冲裁件，刃口内壁磨损较慢；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 18 -c 用于冲裁形状简单、精度要求不高的零件；(2)凹模外形尺寸凹模厚度的确定：H=Kb（15mm） （4.1）H =0.26x60=15.6mm其中 K 查表 4，利用插值法得 K=0.26凹模边缘壁厚 C(1.52）H （4.2）C=（1.52）x15.6mm=（23.431.2）mm，实取 C=30mm凹模边长 L=b+2C=60+2 30=125mm查标准 JBT6743.1-94;凹模宽 125mm因此确定凹模外形尺寸为 120 125 20mm,将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为 125 125 20mm表 4 凹模厚度系数 KS材料厚度 t1 250 0.35 0.4250-100 0.22 0.28黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 19 -图 4-3 凹模4.3.3 凸凹模尺寸凸凹模长度： L=H1+H2+h=25+10+53=88mm其中 H1:凸凹模固定板厚度；H2:卸料板厚度 h:增加高度（包括凸凹模进入凹模的深度，弹性元件安装高度） 。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 20 -图 4-4 凸凹模4.4 其他模具结构零件4.4.1 其他模具结构零件根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模特点，查 JB/T2885.1-94,确定其他模具结构零件，如下表所示：表 4.1 模具主要零件尺寸序号 名称 长 x 宽 x 高 材料 数量1 垫板 125 125 1045 钢 12 凹模固定板 125 125 20 T8A 1黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 21 -3 卸料板 125 125 1045 钢 14 凸模固定板 125 125 20 T8A 14.4.2 定位、导正方式的选择模具上定位零件的作用是使毛坯在模具上能够正确定位。在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向，零件属于导料装置。在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距，零件属于挡料装置。为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。4.4.3 卸料与出件装置的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一冲压后，把冲裁件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲裁件或废料从凸模上卸下称为卸料，把冲裁件或废料从凹模中卸下称为出件。（1）卸料装置按卸料方式分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般按在下模的凹模上。固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，但冲压时坯料得不到压紧，因此常用于冲裁坯料较厚、卸料力大、平直度要求不太高的冲裁件。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的 0.60.8 倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲裁件的厚度确定一般取 0.10.3mm。卸料螺钉一般采用标准的阶梯型螺钉，其数量按卸料板形状与大小确定，卸料板为圆形时常用 34 个，为矩黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 22 -形时一般用 46 个。卸料螺钉的直径根据模具大小可选 812mm，各卸料螺钉的长度应一致，以保证装配后卸料板水平和卸料均匀。弹性卸料装置可装于上模或下模，依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料卸料力不太大，但冲压时可兼起压料作用，故可用于冲裁薄料及平面度要求较高的冲裁件。（2）出件装置的作用是从凹模内卸下冲裁件或废料。规定把装在上模内的出件装置称为推件装置，装在下模内的出件装置称为顶件装置。推件装置有刚性推件装置和弹性推件装置两种。刚性推件装置的推件力大，工作可靠，所以应用十分广泛。弹性推件装置是以安装在上模内的弹性元件的弹力来代替打杆给予推件块的推件力。它主要适用于板料较薄且平直度要求高的冲裁件。因为工件料厚为 2mm，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为复合模生产，所以采用的出件比较便于操作与提高生产效率。4.4.5 橡胶的选用（1）选用橡胶的三原则 为保证卸料正常工作，在非工作状态下，橡胶应该预压，其预压力 Fy 应该大于等于卸料力。即FyFxFy橡胶的预压力（N）Fx卸料力（N ）为了保证橡胶不过早失效其允许的最大压缩量不应超过自由高度的 45%。即H1=（0.35-0.45）H0H1橡胶的极限压缩量（mm）H0橡胶的自由高度（mm）橡胶的预压为自由度的（10%-15%） （mm）黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 23 -H2卸料板的工作行程（mm）H2=t+1=3H3凸模或凹模的刃磨量（mm） ，通常取 hm=410mm。这次取刃磨量为 5。（2）卸料弹簧的选用及计算1）初定橡胶个数 n=4，则每个橡胶的预压力为FyFx/n=6766/41692N橡胶的外径 D=（d+1.27 （Fy/p） ）0.5 d 为圆筒形橡胶的内径取 d=60橡胶的自由高度0.5H0/D1.5橡胶的安装高度 H 安= H0-H 预取整 H 安=50mm4.5 模架的选择模架是上、下模座与导向零件的组合体。模架已经标准化标准冲模模架主要有两大类：一类是上下模座和导柱、导套组成的导料模模架；另一类是由弹压导板、下模座和导柱、导套组成的导板模模架。（1）导柱模模架按其导向结构分为滑动导向模架和滚动导向模架两种。因滑动导向模架导柱、导套结构简单，加工与装配方便，故应用最广泛；滚动导向模架中导向精度高，使用寿命较长，但结构复杂，制造成本也高，主要用于精密冲模、硬质合金冲模，高高素质冲模及其他精密冲模上。（2）导板模模架有对角导柱弹压导板模架和中间导柱弹压导板模架两种。其主要特点是：导板对凸模起导向作用，并与下模座以导柱、导套为导向构成整体架构；凸模与固定板是间隙配合而不是过渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量，这样的结构形式可以起保护凸模的作用。所以，根据模具零件结构尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 24 -JB/T2855.5-94 选取中间导柱 125 125 标准模架一副。上模座厚度取 40mm，下模座厚度取 50mm。导柱 d/mmL/mm 为 20190，导套 d/mmL/mmD/mm 为287035。4.6 冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信 任程度来推断。根据总的冲裁力、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等，故选压力机型号为J23-25 开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其技术规格如下：公称压力： 250KN滑块行程： 65mm滑块行程次数： 80 次/min最大的封闭高度为： 270mm连杆调节长度： 55mm工作台尺寸前后; 前后 370mm 左右 560mm黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 25 -5 装配图图 5-1 模具总装配图黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 26 -6.模具三维装配图图 6-1 模具三维图黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 27 -7 模具的使用及维护 7.1 模具的使用模具安装在型号 J23-25 开式固定台压力机最大闭合高度为 280mm 的开式双柱可倾压力机：1、安装前江模具安装表面清理干净，确认模具正确安装在机床上。2、安装后空合模数次将模具闭合高度，使用合理的垫块高度，调整模具为最佳冲压高度。3、模具使用过程中应充分保证工作人员的活动范围。4、在冲裁过程中若发现有异常声音时应立即停止运行机床，排除故障后方可继续使用。5、冲裁过程一段时间后应及时清理模具凸凹模上的毛刺，防止积瘤的产生。6、所有工件冲裁完成后应江模具从压力机上卸下，按模具维护说明书正确有效防止。7.2 模具维护方式1、按总装图正确装配模具。2、按所选压力机安装模具并保证压力中心与模具中心重合。3、打开磨具确认模具型面无异物，确定挡料销、导料板的位置正确。4、运行压力机空合模数次，保证正确运动和定位。5 按模具设计参数调试模具并生产。6、在冲裁过程中时刻检查肥料是否排放顺畅，若出现堵塞情况应立即停止机床，对废料进行排除。7、模具使用人员应站立在模具工作台面前端的两侧。8、模具使用时应经常检查模具的工作台面和工作刃口，清楚材料的积瘤，排除在不正确使用过程中的废料，以免产生废料张模。9、使用完毕后应该压料面，型面应出去材料积瘤。10、按照每生产 30005000 件后，按上述模具保养以延长使用寿命。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 28 -总结通过这次毕业设计，把先修课程（机械制图，机械制造，机械设计，冷冲压与塑料成型机械，模具工艺学，模具材料与热处理，冷冲压模具设计资料与指导，冷冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固发展，初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础，树立正确的设计思路在这短短的十几天里，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书。学到很多原本学到的但不是很懂的知识，为以后工作打下结实的基础。垦大学本科毕业设计- 29 -参考文献1 王章忠.材料科学基础M.北京:机械工业出版社,2005.2 曹立文，王冬，丁海娟，郭士清.新编实用冲压模具设计手册M.北京:人民邮电出版社,2007.3 郝斌海.冲压模具简明设计手册M.北京:化学工业出版社,2004.4 刘建超，张宝忠.冲压模具设计与制造M.北京:高等教育出版社,2010.5 王伯平.互换性与测量技术基础M.第三版，北京:机械工业出版社,2005.6 高军，李熹平，修大鹏.冲压模具标准件选用与设计指南M.北京:化学工业出版社,2007.7 翁其金.冷冲压技术M.北京:机械工业出版社,2000.8 陈孝康，等.实用模具技术手册M.北京:中国轻工业出版社,2001.9 骆志斌.模具工实用技术手册M.南京:江苏科学技术出版社,10王孝培主编.冲压手册.北京:机械工业出版社,1988 年11刘建超等主编.冲压模具设计与制造.北京:高等教育出版社,2004 年12邓明主编.实用模具设计简明手册. 北京:机械工业出版社, 2006 年13王树勋等主编.典型模具结构图册.广州:华南理工大学出版社,2005 年14郑大中等主编.模具结构图册. 北京:机械工业出版社, 1998 年15 王章忠.材料科学基础M.北京:机械工业出版社,2005.黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 30 -致谢首先感谢我的导师代洪庆老师，本论文是在我的导师代洪庆老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。他那循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。从课题的选择到全文的构思以及的最终完成，代洪庆都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向代洪庆致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时还感谢机械教研室的全体老师，没有你们的传道授业，就没有我们的今天的成就。 最后感谢我的母校黑龙江八一农垦大学，是她给我提供了大学四年的学习机会，使我在学到文化知识和专业技能的同时结识了众多的良师益友，这些将是我一生中一笔宝贵的财富黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 31 -附录冲压模具概述冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 。冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： 根据工艺性质分类 （1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲