冷冲压模具工艺设计毕业论文.doc

冷冲压模具工艺设计毕业论文目 录1 绪论12 冲裁件的结构工艺性分析23 冲压工艺方案确定43.1冲裁工艺方案的确定43.1.1冲裁工艺方法的选择43.1.2冲裁顺序的安排53.2片状传动件毛坯总体结构设计63.2.1送料方式的确定63.2.2定位方式的选择63.2.3卸料方式的选择63.2.4导向方式的选择74 排样及材料利用率的确定84.1排样、计算条料宽度及步距地确定84.1.1搭边值的确定84.1.2条料宽度的确定94.1.3排样94.1.4材料的利用率的计算105 冲裁力相关计算125.1 计算冲裁力相关公式125.2冲裁力、卸料力、推件力和总冲压力135.2.1计算冲裁力135.2.2计算卸料力145.2.3计算推料力155.2.4计算总冲裁力156 压力中心的计算177 凸凹模刃口尺寸计算197.1冲裁间隙197.2刃口计算方式217.2.1刃口尺寸计算的基本原则217.2.2对落料的刃口尺寸进行计算227.2.3 对冲孔的刃口尺寸进行计算237.3 冲裁刃口高度248 固定板、垫板的设计258. 1 凸模固定板的设计258. 2 凸凹模固定板的设计258.3 垫板的设计259 固定板、垫板的加工工艺269.1 凸凹模固定板的加工工艺269.1.1 凸凹模固定板的工艺分析269.1.2 加工方法及工艺方案比较279.1.3 有关工艺装备的准备279.1.4 加工路线的拟定299.1.5 工艺过程的制定309.2 凸模固定板的加工工艺309.2.1 凸模固定板的工艺性分析309.2.2 加工方案及工艺方案比较319.2.3 有关工艺装备的准备329.2.4 加工路线的拟定339.2.5 工艺过程的制定349.3 垫板的加工工艺349.3.1 加工方法及工艺方案比较369.3.2 有关工艺装备的准备369.3.3 加工路线的拟定389.3.4 工艺过程的制定3810 压力机的选择4011 模具总装图41总结42致谢43参考文献44附录451 绪论在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在机械、电子、航空、航天、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的年代，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品是非常重要的途径之一。现代工业发达的国家对模具工业都十分重视，模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业发达的程度。随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。数控加工技术在模具制造的应用，它不仅提高了生产效率，降低了劳动强度，还使得一些无法加工的零件变得可以加工。例如：简单的线切割加工时间长，如果不采用数控加工技术，劳动强度就很大；鼠标外壳模具形状不规则，如果不用数控加工，就很难加工且加工精度低，这就说明模具行业已与数控加工密不可分。本设计是作为模具设计与制造专业毕业生，在毕业之前对所学专业知识的一次综合性运用。巩固和扩展自己所学的基本理论和专业知识，综合运用所学知识培养自己的技能分析和解决实际问题的能力，初步形成融技术、管理于一体的大工程意识，培养勇于探索的创新精神和实践能力；培养正确的设计和研究思想、理论联系实际、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；进一步训练和提高课题方案设计、资料查阅、理论计算、计算机使用、文字表达等方面的能力和技巧；通过本次设计能够进一步深入的掌握冲压模具设计与制造技术。2 冲裁件的结构工艺性分析图2-1 零件图如图2-1所示零件图。（1）零件分析该零件的结构简单，外形由圆弧和直线组成的，最小圆角R5，该冲裁件厚度t=0.5mm，此零件内外都无尖角，因此此零件的外形非常符合冲压模具的加工。生产批量：大批量；材料厚度：0.5mm。（2）材料分析该冲裁件的材料20钢，强度、硬度不高，适合要求较高的零件。（3）尺寸精度零件图上的外形尺寸均未标注公差，要求为 IT13级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。（4）冲压工序根据零件图可知零件形状为片状，零件的外形轮廓采用落料。经查表2-1得图2-1中零件各外形尺寸分别为10 0 -0.22 R5 0 -0.22 1.34 0 -0.14 R10 0 -0.33 5 0 -0.18表2-1 标准公差数值（摘自GB/T1800.3-1998）公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm3366101018183030505080801201201801802502503153154004005001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55此零件精度在冲压模具精度内。可以进行冲裁。结论：该制件可以进行冲裁。3 冲压工艺方案确定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。3.1.1冲裁工艺方法的选择根据制件的工艺分析，该冲裁件的基本工序有冲孔、落料两道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产。（2）冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。（3）落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。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。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中批量生产、零件的尺寸较小且结构较复杂，制造相对比较难，为提高生产率，根据上述方案分析、比较、宜采用方案二。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3.1.2冲裁顺序的安排根据制件非工艺分析，其基本工序有落料、弯曲两道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）冲孔落料，单工序模冲压。（2）冲孔、落料，复合模冲压。方案（1）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内。完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（2）属于符合冲裁模，符合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低工人的劳动强度，所以此方案最为合适。根据分析采用方案（2）复合冲裁。复合模分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围如下：正装（顺装）式复合模：凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模。优点：冲出的冲件平直度较高。缺点：结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。适用：冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式复合模：凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。优点：结构较简单。缺点：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。正装式复合模与倒装式复合模两者各有优缺点。正装式较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，但倒装式复合模结构简单，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。通过对制件的结构分析采用倒装复合模。3.2片状传动件毛坯总体结构设计3.2.1送料方式的确定由于零件的生产批量是大批量，及模具类型的确定，合理安排生产可用自动送料方式。3.2.2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。控制条料的送进步距固定挡料销定距。3.2.3卸料方式的选择因为工件料厚为0.5mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料。3.2.4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。方案三：四导柱模架。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：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。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，采用对角导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。4 排样及材料利用率的确定4.1排样、计算条料宽度及步距地确定4.1.1搭边值的确定排样时零件之间以及与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差。保持条料有一定的刚度，以保证零件的质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，同时有可能会影响到送料工作。表4-1 最小搭边值材料厚度t/mm圆件及r2t的工件 矩形工件边长及 L50mm 矩形工件边长及 L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.81.82.00.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.61.01.21.51.81.82.01.6-2.01.21.51.82.02.02.22.0-2.51.51.82.02.22.22.52.5-3.01.82.22.22.52.52.83.0-3.52.22.52.52.82.83.23.5-4.02.52.82.53.23.23.54.0-5.03.03.53.54.04.04.5搭边值通常由经验确定，表4-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表4-1给出了钢搭边值。该制件是多圆弧工件，根据尺寸从表4-1中查出：两制件之间的搭边值a1=2.2（mm）,侧边搭边值a=2.5（mm）。4.1.2条料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑：（1）有侧压装置时条料的宽度；（2）无侧压装置时条料的宽度；（3）有定距侧刃时条料的宽度。 表4-2 条料宽度偏差（mm）条料/mm材料厚度t0500.40.50.70.9501000.50.60.81.0无侧压装置的模具。 条料宽度公式： B=（D+2a） 0 - 公式（4-1）条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为-，见表4-3条料宽度偏差。式中：D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a侧搭边值。查表4-1条料宽度偏差为0.6。根据（4-1）得： B=（D+2a）0 - =（27.32+22.2）0 -0.6 =31.72 0 -0.08（mm）4.1.3排样冲裁件在板料、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。由于设计的零件是多圆弧零件，并且落料时带有半圆形凸缘，所以采用有废料排样。4.1.4材料的利用率的计算 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示： =(A/BS) 公式（4-2）式中：材料利用率（%）；A一个步距内冲裁件的实际面积(mm2)；B板料宽度(mm)；S步距。值越大，说明废料越少，材料利用率就越高。此零件为多圆弧零件，计算冲压件的面积如下：S =3.142.52 +3.14102+11.5520+1/63.1455+2.895-33.142.52 =223.66 mm2 1.横排材料利用率图4-1 横排排样简图查表4-1得a=2.5，a1 =2.2计算一个步距内的材料利用率：=(A/BS)100% =（223.66/2029.52）100% =37.88%2.斜排材料利用率图4-2 斜排排样简图查表4-1得a=2.5，a1 =2.2计算一个步距内的材料利用率根据（4-2）：=(A/BS)100% =（223.66/14.5232.32）100% =47.66%对比分析：横排的材料利用率为37.88%，斜排的材料利用为47.66%。斜排的材料利用率明显高于横排的利用率，因此采用斜排的排样方法。5 冲裁力相关计算5.1 计算冲裁力相关公式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刚才力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp一般可以按以下公式计算： 公式（5-1）式中：材料抗剪强度，见附表（MPa）； L冲裁周边总长（mm）； T材料厚度（mm）。系数Kp是考虑到冲裁模具刃口的磨损，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素而设置的安全系数Kp，一般取1.3。当然查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1的近似计算法计算。根据常用金属冲压材料的力学性能查出20钢的抗拉强度为320440(MPa),取=380(MPa)。表5-1 常见优质碳素钢力学性能表材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度电工用纯铁C0.025DT1、DT2、DT3已退火18023026普通碳素钢Q235未退火3103803804702125240铝L2、L3、L5已退火8075110255080冷作硬化1001201504优质碳素结构钢45已退火44056055070016360影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确地计算是困难的。在实际 生产中常采用经验公式计算： 卸料力 公式（5-2）推料力 公式（5-3）式中：FP冲裁力（N）； K卸料力系数，其值为0.040.05（薄料取大值，厚料取小值）； K1推料力系数，其值为0.055薄料取大值，厚料取小值）； N梗塞在凹模内的制件或废料数量（nh/t）；H直刃口部分的高（mm）；T材料厚度（mm）。5.2冲裁力、卸料力、推件力和总冲压力5.2.1计算冲裁力由于冲裁模具采用钢性卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括：总冲压力；冲裁力；卸料力；推料力。 =+ 公式（5-4）式中： 冲裁力； 卸料力； 推件力。冲裁周边的总长 =23.145+21.34+1/63.1420+210+1/63.1410+3.1435 =116.88（mm） 冲裁力为： =1.30.5116.88380=28869.36(N)表5-2 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mm钢0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.035.2.2计算卸料力= 公式（5-5）查表5-2 得=0.05根据（5-5）得：=0.0528869.361443.47（N）5.2.3计算推料力 = 公式（5-6）查表5-2 得=0.063根（5-6）得：= =0.06328869.36 = 1818.78（N） 5.2.4计算总冲裁力根据（5-4）得： =+=1443.47+1818.78+28869.36 =32131.61（N）常用冷冲压设备的工作原理和特点如表5-3。根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J23-10。表5-3 常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械式压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，不致损坏机件。但飞轮轮缘摩擦损坏大，生产率低。适用于中小件的冲压加工，对于校正、亚印和成形等冲压工序尤为适宜。曲柄式压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。生产率高，适用于各类冲压加工。高速压力机工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工为级进模。6 压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸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。零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以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。，即为所求模具的压力中心。X0 =L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+ Ln 公式（6-1）Y0=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln 公式（6-2）建立直角坐标系如下图：图6-1 工件坐标系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。求得各线段的重心如表6-1：表6-1 各线段重心X1=11.59Y1=11.41X2=14Y2=5.58X3=10.45Y3=0X4=14Y4= -5.58X5=11.59Y5= -11.41X6=3.17Y6= -6.83X7=5.22Y7=0X8=3.17Y8=6.83X9=10Y9=8.66X10=5Y10=0X11=10Y11=-8.66将上述数字代入式（6-1）、（6-2）可得压力中心的坐标：X0=(3.14511.59+1.3414+1/63.142010.45+1.3414+3.14511.59+103.17+1/63.14105.22+103.17+3.14510+3.1455+3.14510)/ (23.145+21.34+1/63.1420+210+1/63.1410+3.1435)=7.43Y0=(3.14511.41+1.345.58+1/63.14200+1.34(-5.58)+3.145(-11.41)+10(-6.83) +1/63.14100+106.83+3.1458.66+3.1450+3.145(-8.66)/ (23.145+21.34+1/63.1420+210+1/63.1410+3.1435)=0因此，实际压力中心在工件中的位置坐标为（7.43，0）7 凸凹模刃口尺寸计算7.1冲裁间隙图7-1 冲裁间隙模具设计的设计的时候一定要选择合理的间隙，因为它是冲裁件断面质量、尺寸精度能够满足产品要求的有力保证。所需的冲裁力越小，模具寿命越高，但是分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定出来的合理间隙并不是同一个数值，它们知识彼此相近。考虑到制造过程中的偏差以及使用过程中的磨损、生产过程中通常只选择一个合适的范围作为合理见习，只要间隙在这个范围之内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为Cmin，最大值称为Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损会造成间隙值的增大的情况，所以设计和制造新模具的时候采用最小合理间隙Cmin。冲裁件的大小对于冲裁件的断面质量有着极其重要的影响，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。冲裁过程中，凸模与被冲件的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦力，而间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可以使凸模侧面以及材料之间的摩擦力减小，并且延缓间隙由于受到制造和装备精度的限制，虽然提高了模具寿命但材料所受的拉应力增大材料容易断裂分离，断面质量不佳，毛刺较大卸料力、顶件力也会相应增大，导致冲裁总压力增大。所以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。表7-1 冲裁模初始用间隙2c（mm）材料厚度08、10、35、09Mn、Q235、16Mn40、5065Mn2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.03.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126冲裁间隙指冲裁模中凸凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。如图7-1，是设计模具的重要工艺参数。 根据实用间隙表7-1查得材料20的最小双面间隙：最大双面间隙：7.2刃口计算方式7.2.1刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸以及制造精度来把保证。正确确定模具刃口尺寸极其制造公差是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践中可以发现：（1）由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的打断尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。.（2）冲裁时，凸、凹模要与冲裁件与废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。由此，在决定模具刃口尺寸极其制造公差时需要考虑下述原则：落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模的基本尺寸应取尺寸公差范围较小的尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能够冲出合格的制件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会是模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口尺寸精度要求过低（即制造公差过大），则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形按国家标准“尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形件，一般可按IT79级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。7.2.2对落料的刃口尺寸进行计算由于模具的加工方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可以分为两种情况。凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。对与该制件应该选用凸模与凹模配合加工方法。对于该工件的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所留的间隙值。这与就不再受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取（精密模具的制造公差可选（46）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙枝很小。而且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸凹模工作部分的尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一个凸模或凹模上会同时存在三种不同磨损性质的尺寸，这时需要区别对待。（1）第一类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸；（2）第二类：凸模或凹模磨损或会减小的尺寸；（3）第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸。如图7-2所示的片状传动件的落料零件刃口简图，计算其凸、凹模的刃口尺寸。考虑零件形状比较复杂，采用配作法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化情况如下, 落料时应以凹模为基准件来配作凸模。图7-2 落料凹模刃口简图表7-2 凹模刃口磨损后尺寸计算代号工件尺寸公式刃口尺寸AR5 0 -0.22R4.835+0。055 0 B1.34 0 -0.141.2+00.035CR10 0 -0.33R9.7525+00.0825D1.34 0 -0.141.2+00.035ER5 0 -0.22R4.835+0。055 0F10 0 -0.229.835+0。055 0GR5 0 -0.22R4.835+0。055 0H10 0 -0.229.835+0。055 0注：； 查表7-2得知： 凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值在（0.0400.060）之间。7.2.3 对冲孔的刃口尺寸进行计算图7-3 冲孔凸模位置如图7-3为制件冲孔的零件图，计算凸、凹模刃口尺寸，按冲孔凸模尺寸公式进行计算。表7-3 凸模刃口磨损后尺寸计算代号工件尺寸公式刃口尺寸A5 0 -0.18 5.135 0 -0.045B5 0 -0.185.135 0 -0.045C5 0 -0.185.135 0 -0.045注：-冲孔凸模尺寸；-工件孔的最小尺寸；x-系数；-工件公差；查表得知： 凹模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值在（0.040.06）之间。 7.3 冲裁刃口高度表7-4 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214查表7-4得出：刃口高度为=68，取=6表7-5 磨损系数X材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.21 0.410.420.200.20240.240.250.490.050.240.2440.300.310.590.600.300.308 固定板、垫板的设计8. 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，根据前面所得结果可知=35（mm）。则厚度： H凸固 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）H凹=（0.60.8）22=13.217.6mm 凸模固定板厚度取14mm。8. 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，根据前面所得结果可知=35则厚度： H凸凹固 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）22 =13.217.6（mm）凸凹模固定板厚度取14mm。8.3 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,根据凹模的尺寸可以得出垫板尺寸为10080mm6mm。9 固定板、垫板的加工工艺9.1 凸凹模固定板的加工工艺9.1.1 凸凹模固定板的工艺分析凸凹模固定板是矩形零件，如图91所示；它在模具中起凸凹模固定作用，保证凸凹模在工作时具有正确的定位。为了保证凸凹模在良好装配后应保证工作零件正确的固定。所以在加工过程中，必须要保证凸凹模固定板的表面粗糙度，达到与凸凹模的配合面之间的要求。材料选用45钢。淬火后能够达到45-50HRC。图9-1 凸凹模固定板构成凸凹模固定板表面是矩形，因此它的主要加工方法是刨、铣。粗加工一般采用一次装夹，铣好平面和轮廓后，再精加。精加工时以一面为基准加工另一面和轮廓，再以加工好的一面为精基准加工另一面同时加工内孔，以保证面与面的配合和孔之间的配合要求。根据凸凹模固定板结构尺寸的技术要求，应选择适当的尺寸作为毛坯尺寸。9.1.2 加工方法及工艺方案比较凸凹模固定板零件的形状比较简单，主要是进行表面和轮廓的加工。加工方法有很多，常用的有刨、磨、铣等。根据零件的尺寸精度与表面粗糙度要求，可将这些方法进行适当的组合。加工方案的选择应根据加工技术的要求，结合工厂的生产条件等具体情况进行。凸凹模固定板加工工艺方案：方案（1）：下料铣上下平面磨平面粗（精）铣内轮廓磨内轮廓粗（精）铣外轮廓钻孔攻螺纹检验。方案（2）：下料粗（精）铣外轮廓铣上下平面粗（精）铣内轮廓磨平面磨内轮廓钻孔攻螺纹检验。方案（3）：下料铣上下平面磨平面钻孔攻螺纹粗（精）铣内轮廓磨内轮廓粗（精）铣外轮廓检验。方案（1）遵循先主后次的加工顺序要求，而方案（2）是先加工次要表面后再加工主要表面，方案（3）却是先加工孔后才洗外轮廓，所以选择方案（1）更能容易保证孔的定位和平面精度要求。9.1.3 有关工艺装备的准备（1）夹具的选择夹具的种类主要分为专用夹具和通用夹具两种。大批量生产情况下，应广泛使用专用夹具；单件小批量生产尽量选择通用夹具，如标准卡盘、平口钳等。由于凸凹模固定板是小批量生产，又是板类零件，所以选择平口虎钳。（2）刀具的选择刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期及加工新产品开发等方面有十分重要的作用。刀具材料切削性能的影响也是非常重要，例如切削低硬材料时可以使用高速刚刀具，而切削高硬度的材料时就必须使用硬质合金刀具如表9-1所示：表9-1 刀具材料特性和用途材料主要特性用途优点高速钢比工具钢硬低速或不连续切削刀具寿命长、加工表面较平滑硬质合金耐磨损、耐热可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工寿命比一般工具钢高1020倍铣削加工，选用铣刀；钻孔加工，选用直径大小合适的钻孔刀具；镗孔加工，选用直径大小合适的镗孔刀具。刀具选择如表9-2：选用20面铣刀加工平面；粗、精铣外轮廓用8立铣刀； 钻孔选用6、7.5和9的钻头。表9-2 凸凹模固定板的加工工艺刀具卡产品名称片状传动件零件名称凸凹模固定板零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀具半径备注1T0120mm面铣刀1上、下平面2T028mm立铣刀1铣内轮廓3T038mm立铣刀1铣外轮廓4T047.5mm钻头1钻M10螺纹孔5T059mm钻头1钻孔7T066mm钻头1钻6的销钉孔编制审核批准共1页第一页（3）量具的选择量具选择的原则：量具的选择主要根据检验要求的标准硬度和生产类型来决定。所选量具能达到的准确度与零件的精度要求相适应。单件小批量生产采用通用量具，大批量生产则采用极限量及高生产量的检验仪器。由于该零件属于小批量生产且要求精度不是很高，所以选择通用夹具。加工时选择游标卡尺和钢板尺。9.1.4 加工路线的拟定加工时一般采用的是一次装夹，如图9-2所示。采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。统一的基准可以是工件上已有表面，也可以是辅助基准，工件上最好有合适的孔作为