机器垫片冲压模具设计

全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： I 机器垫片冲压模具设计 摘 要 现代工业发展中,模具占有举足轻重的地位,由模具生产出的产品具有成本低,效 率高,质量好等优点,因此模具在许多领域得到广泛应用。 该论文介绍了落料、冲孔连续模的设计。文中首先简要概述了冲压模具目前 的发展状况和趋势。接着对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。并按照 冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、 凹模、凸模固定板、垫板、卸料板、导料板、始冲挡料销、导正销等。本论文中 的模具模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机 规格均进行了必要的校核计算。模具的冲孔和落料凸模用相同的固定板固定；冲 孔凹模和落料凹模则采用整体式。导正销单独固定在凸模固定板内，保证了工件 上孔和外形的相对位置准确，提高了加工精度。如此设计出的结构可确保模具工 作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。 关键词：连续模，标准模架，冲压设备，冲孔，落料 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： II Adjusting Washer Blanking Die Design ABSTRACT In the modern industry development, the die holds of the pivotal status, products produced by the dies have advantages of lower cost, higher efficiency better quality and so on, so the die obtains the widespread application in many fields. The progressive blanking and punching dies are designed. This paper has briefly outlined the ramming die development of condition and tendency at present. to the product, has detailed craft analysis and determined the craft plan，the ramming die designs which according to the general step. designed main spare part of this set of die which according to calculated, for example: The punching die, the concave die, the dead plate of, the backing strip, the unload yard lumber, the lead yard lumber, the beginning flush kept off the material to sell, the lead sell and so on .The mould frame used the standard mould frame, selected the appropriate blanking equipment. In this design has carried on the essential examination computation to the work components and the press specification. The punching and blanking punching use the same dead plate to be fixed; The punching die and blanking concave die used the overall dead plate to be fixed，the lead selling fixed in the dead plate of punching die lonely guaranteed on the work piece in the hole and accuracy of the contour relative position, increased the processing precision. So the structure of this design may guarantee the die work movement reliably and request of the ramming product mass production. KEY WORDS: progressive die, standard die carrier, blanking equipment, punching，blanking 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 1 前前 言言 冲压设计包括工艺设计和模具设计两方面内容，它既是冲压生产技术准备工 作的基础，又是组织正式生产的依据。冲压设计的根本目的，是为生产提供技术 上先进可行、经济上相对合理的冲压工艺规程文件和模具制造用图样，以最大限 度地提高工厂企业的技术经济效益。因此冲压设计工作在冲压生产中占有极其重 要的地位。 冲压设计是一项技术性极强的工作，其设计过程实质上是一个综合分析研究 问题、反复地设计计算及修改的创造性劳动。在实际生产中，由于影响、制约冲 压设计的因素繁多，往往给设计工作带来一定的困难。本文作者是在校本科生， 虽然所学专业涉及到该课题的研究，懂得相关设计的理论知识，但是缺乏从事冲 压设计的工作实践与体会。本文是在广泛收集冲压生产经验及有关资料的基础上， 通过深入工厂一线，将冲压设计的基本内容、原则、方法及一般步骤作了简要的 概括介绍。本文通过对机器垫片的实例设计可以使读者了解冲压设计的一般过程， 对初学冲压设计人员有一定的借鉴意义。 本文共分为七章。第一章主要使冲压设计的概述，简要介绍了冲压设计的基 础知识以及当今冲压设计的发展。第二、三章，分别是冲压的工艺设计和模具设 计。第四章列出了几个主要模具零件的制造工艺设计和计算。第五章是模具的结 构设计过程，第六、七章是模具零件的公差配合、形位公差及表面粗糙度要求和 动作过程。最后是本文的结论以及对在学习生活和设计期间对作者支持和帮助的 相关人的感谢。 冲压工艺是一种先进的金属加工方法，它在汽车、电机、电器、仪表、农机、 通讯、化工、轻工、纺织以及航空航天等工业部门中占有非常重要的地位，应用 范围十分广泛。 随着冲压技术的不断进步和冲压生产的迅速发展，对冲压设计工作提出了愈 来愈高的要求。冲压设计是一项技术性很强的工作，其设计过程实质上是再创造 的劳动过程。冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定 位以及冲压设计质量的优劣和好坏，不仅直接影响冲压产品的质量、成本及生产 效率，冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位人员 具有的理论基础、丰富的实践经验、熟练的设计技能和认真负责的工作态度，而 且还要求设计人员能在不断积累总结设计经验的基础上，及时获取最新科学技术 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 2 知识，尽快掌握现代化的设计计算手段。只有这样，冲压设计工作才能适应工业 生产迅速发展的需要。 一、 冲压设计在冲压生产中的地位 冲压设计既是冲压生产准备工作的基础，也是组织正式生产的依据。冲压设 计水平标志着冲压生产工艺的先进性、合理性以及生产成本的经济性，它在很大 程度上反映了工厂的生产技术水平。 生产实践证明，合理的工艺方案的模具结构，不仅为稳定产品质量、降低冲 压成本提供了技术上的保证，而且也为生产的组织与管理创造了有利的条件。反 之，冲压设计的任何失误或差错，都会给生产带来不应有的损失，乃至造成人身、 设备的重大事故。比如，在制定工艺方案时，本来可以合并而且也应该合并的工 序而没有合并，致使工序数量增加，不仅降低了生产效率，而且造成了人力、工 时及设备的浪费，难以满足大批量生产的要求。再如，由于模具结构设计不合理， 而使送料或出件困难，这就为冲压损伤带来了不便，难以保证安全生产的。又如， 在安排工序时，由于没有很好地考虑冲压变形时的金属流动规律，而使工序的安 排不合理，因而导致冲压件产生质量缺陷甚至报废等等。所有这些均说明冲压设 计是一项严谨、细致而复杂的技术工作，它必须经受生产的检验。无疑地，只有 首先保证成功的冲压设计，才有可能谈得上成功的冲压生产。因此，冲压设计作 为冲压生产的技术准备工作，在冲压生产中占据重要地位。 二、 冲压设计的基本内容 冲压设计包括工艺设计和模具设计两个方面的内容。 冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的 类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲 压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写出 冲压工艺卡的综合性的分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性 质、数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定等内容。 因此，冲压工艺设计实质上就是冲压的工艺制定，而表达工艺制定内容的文件就 是冲压工艺规程（即冲压工艺卡） 。 冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、 废料排除诸问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，构思出与冲 压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图的整 个设计绘图过程。概言之，模具设计的实质就是要完全实现工艺设计的内容。而 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 3 模具设计的整个过程，则是在考虑具体生产条件并综合分析研究相应设计要素后， 经过反复构思、修改，直至绘制出模具图样的创造性劳动过程。 在冲压设计中，尽管工艺设计和模具设计的工作性质不同，但两者之间却存 在着相互渗透、相互补充、相互依存的联系。比如在工艺设计过程中，既要考虑 模具结构、模具制造的可行性，又要考虑冲压设备、原材料供应状况等生产条件 的局限性。只有这样，才能制定出技术上先进、经济上合理的最佳工艺规程。而 在模具设计过程中，相应地也必须熟悉有关的工艺设计知识，才能清楚了解工艺 设计的意图，从而构思出合理的模具结构，完成工艺规程规定的模具设计任务。 多年来，我国从事冲压生产的大型工厂，一般是将工艺设计和模具设计分为两个 独立的技术部门，分别完成工艺设计和模具设计任务。而对于中小型工厂，大都 没有明显的技术部门分工，其工艺设计和模具设计一般是在一个技术部门完成的。 但无论怎样，由于设计中涉及的影响因素太多，难以使设计达到尽善尽美、理想 无缺的程度，因此两个设计环节之间允许相互协商、相互补充、相互修订。由此 表明，无论工艺设计者还是模具设计者，要想很好的完成冲压设计工作，要求同 时具备工艺设计和模具设计两个方面的知识及经验技能，这点是尤为重要的。 三、 冲压设计的基本要求 如上所述，作为冲压生产的技术准备工作（为生产提供工艺规程和模具图样） ，冲压设计的模具设计，具有不同的工作性质及内容，因此应提出不同的要求。 1、工艺设计的基本要求 （1） 冲压原材料利用率要高，即材料消耗应尽可能少。 （2） 根据工厂的具体生产条件，制定的工艺方案应技术上先进可行，经 济上合理。 （3） 工序组合方式和工序排列顺序应符合冲压变形规律，能确保冲压出 合格的工件。 （4） 工序数量应尽可能少，生产效率尽可能高。 （5） 制定的工艺规程，应方便工厂的生产组织与管理。 2、模具设计的基本要求 （1）具结构及其尺寸参数应保证能冲压出形状、尺寸、精度均符合图样要 求的零件。 （2）应尽可能简单，制造维修方便，成本低廉。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 4 （3）要坚固耐用，能满足生产批量的要求。 （4）要操作方便，工作安全可行，工人劳动强度要低。 （5）备周期要短。 四、 设计的一般工作程序 在实际生产中，冲压件的形状、尺寸及其精度要求各异，且具体生产条件也 不尽相同，这常给开始从事冲压设计工作的人员带来一定困难。但从另一方面看， 只要遵循冲压变形的基本规律，搞清楚冲压基本工序的各自变形特点，尽管冲压 件的形状、尺寸及精度要求不同，冲压设计的基本原则与方法则还是大同小异的。 冲压的设计工作可以概括为四个阶段，即：产品分析阶段；工艺设计阶段； 草图构思阶段；正式设计阶段。一般情况下可按以下工作程序进行： 1.设计前的准备工作 搜集必要的资料，分析制件的冲压工艺性，应具有是视图完备，技术要求明 确的制件图纸或样本，以及对制件的形状、尺寸大小、精度要求以及装配关系等 有完备的了解；了解制件冲压工艺过程卡，由此研究其前后工序的相互关系和各 工序间必须相互保证的加工工艺要求。同时根据工艺卡规定的工艺方案，确定模 具数量和类型，掌握制件的生产性质，以确定模具结构，是采用简易模具还是采 用比较复杂的复合模或级进模，了解制件材料的性质、尺寸和供应方法；了解压 力机的情况和有关技术规格，根据所选用的设备确定模具的卸料方法和其他辅助 方法；了解制造模具的技术力量，设备条件和加工技巧。为确定模具结构提供依 据；了解最大限度提供模具标准间的可能性，并尽可能多地采用模具标准件，在 研究了解这些资料的基础上，如果发现冲压件的工艺性差，则应在不影响其使用 的情况下，提出便于加工的修改意见，使产品设计，冲压工艺编制，模具设计与 模具制造之间更好地结合，取得更完善的效果。 2、冲压工分艺析 分析产品零件图的冲压工艺性，确定制件在技术和经济上都较为合理的冲压 工艺方案。在技术方面，根据图纸，主要分析冲压件的形状特点，尺寸大小，尺 寸标注方法，精度要求，表面质量要求和材料性能等因素，是否符合冲压工艺要 求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量分析产品成本，阐明采用冲压生产 可取得的经济效益。因此，冲压件的工艺性好与差，主要是在不影响使用要求的 前提下，能否以最简单、最经济的方法冲压出来。 3、模具形式的选择 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 5 第一章 产品图与任务书 制件图如下图 1-1 所示： 图 1-1 机器垫片制件图 该零件为机器垫片，材料中等厚度，主要用于零件之间的连接作用。零件外 形轴对称，有圆弧段，系典型的板料冲裁件，材料为 Q235 钢，板厚 1.2mm。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 6 第二章 零件工艺性分析与工艺方案的确定 工艺分析包括技术和经济两个方面的内容。在技术方面，根据产品图纸，主 要分析该锻造件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合锻 造工艺的要求；在经济方面根据锻件的生产批量，分析产品成本，做到在不影响 零件使用的前提下，用最简单最经济的方法生产出来。 2.1 对冲压件的形状精度分析 本次设计的工件为机器垫片。零件是圆弧和直边部分组成且有对称性，但孔 之间有一定的位置精度要求。零件的形状不是太复杂，精度要求不高。加工起来 相对比较简单。 2.2 对冲压件的经济性分析 所谓经济性，是以最小的耗费取得最大的经济效果。所谓经济性，在锻造 生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品的成本越低， 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 7 说明你设计的模具经济效果越大。 降低制造成本的措施： 一、降低模具费用，是降低成本的有效措施； 二、工艺合理化可以降低模具费、节约加工工时、降低材料费用； 三、多个工件同时加工成形，可使模具费、材料费和加工费降低； 四、冲压过程的自动化及高速化，可以降低加工费用和提高材料利用率； 五、提高材料利用率，降低材料费。 2.3 工艺方按的确定 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以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：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用连续模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产效率较低，难 以满足该零件的年产量要求。方案二只需要一副模具，冲压件的形位精度和 尺寸精度易保证，且生产效率高，但是模具结构较复杂，模具制造困难。方 案三也只需要一副模具，且生产效率高，欲保证冲压件的形位精度，只需在 模具上设置导正销导正，加工比较容易，故符合设计要求。通过上述三种方 案的分析比较，该零件的冲压工艺生产采用方案三为佳。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 8 第三章 冲压工艺计算 3.1 绘制冲裁零件图 设计零件图如图 3-1 所示： 图 3-1 零件图 3.2 排样方式及材料利用率 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 9 根据零件的形状可采用直排的排样方式，排样图如图 3-2 所示弹性卸料 板，并且由冲模设计手册查得 a=2mm a1=1.5mm 则条料宽度： b=55+4=59mm；送料步距为： h=40+1.5=41.5mm 图 3-2 排样图 材料利用率为： （ 3-1）%100 x bh nA （13861.875/2463.2）100 56.27% 式中 A冲裁件面积（包括内形结构废料） ； n一个进距内冲裁件数目； b条料宽度； h进料步距； 条料长度：根据步距为 41.5,取条料长度为 336mm，宽度为 59mm。 3.3 压力中心的确定 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。求压力中心的方法时：采用求空 间平行力系的合力作用点。 为了使模具能够正常又平稳地工作，特别是对于大而复杂的制件，多凸模冲 孔以及级进冲裁时，必须使压力中心通过压力机滑块的中心线。对于带有模柄的 冲裁模，压力中心需通过模柄的轴心线。否则，在冲裁过程中，会产生偏心负荷 弯矩，使得模具歪斜，加快压力机滑块与导轨之间以及模具导向装置的磨损，刃 口迅速变钝（无导向装置时特别突出） ，严重时，会啃刃或造成设备、人身等事 故。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 10 因为该工件是轴对称零件，所以其重心在对称中心线上，计算压力中心时， 仅考虑如图 3-3 所示的 x 方向的值 图 3-3 压力中心 由排样图和零件图可知： 设压力中心为（x0,y0） 建立坐标系分别以左边和下边为 x 轴和 y 轴,则可得 （x1,y1）=(159,495) S1=15.7 （x2,y2）=(159,29.5) S2=15.7 （x3,y3）=(159,9.5) S3=15.7 （x4,y4）= (134,39.5) S4=15.7 （x5,y5）= (134,19.5) S5=15.7 （x6,y6）= (117.5,39.5) S6=63.4 （x7,y7）= (117.5,19.5) S7=63.4 （x8,y8）= (60,29.5 ) S8=67.4 （x9,y9）= (22,29.5) S9=1009.9 x0= 315.7159+215.7134+263.4117.5+67.460+1009.922/515.7 +263.4+67.4+1009.9 =52857.3/1282.6=41.21mm y0=15.749.5+15.729.5+15.79.5+15.739.5+15.719.5/1282.6 =37836.7/1282.6=29.5mm 即压力中心偏向右边大凸模中心。所以将凹模洞口整体向右移动 27mm。 冲裁间隙的选择依据：因冲孔的尺寸精度为 5（冲压手册表 3-4）且材 0.1 0 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 11 料为 Q235，厚度为 1.2mm，公差等级为 IT11，单面间隙选 C=0.096mm，落料时选 IT14 ，则单面间隙选用 C=0.14mm。 3.4 冲裁力计算、设备类型及吨位的确定 3.4.1 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。板料材料为 Q235 钢，查3表 18 取 b =340Mpa F冲裁 冲裁=1.3Ltb （3-2） 其中：F冲裁 冲裁 冲裁力，单位为 N L 冲裁周边，单位为 mm b 材料抗剪强度，单位为 Mpa t 材料厚度，单位为 mm t=1.2mm L=428.452mm F冲裁 冲裁= =1.3428.4521.2340=.94N 查冲模设计手册表 3-22 得 K=0.04 ，卸料力因数， K推=0.055 ，K=0.15 卸卸 K压 （3-3） 冲推推 FnKF =0.045.94=10226.29N FKF 卸卸 =30.055.94=12498.8N 冲推推 FnKF F=0.15.94=34087.64N压 F=F冲裁 冲裁+F推推+F卸卸=56812.73N 总 3.4.2 设备类型的确定 根据所需要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和 精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件的生产，主要应采用开式机 械压力机。为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力（1.21.5） 压 F 的原则选取压力机。参照书末附录 B3 可选取公称压力为 630的开式双柱 总 FKN 可倾压力机，该压力机与模具设计的有关系参数为： F= F冲裁 冲裁+F推推+F卸卸=56812.73N57KN压力机公称压力 总 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 12 表 3-1 初选开式双柱可倾压力机 型号 公称压力（KN）滑块行程 （mm） 滑块行程次数 （min-1） 闭合高度调 节量（mm） 滑块中心线至 床身距离 （mm） 立柱距 离 （mm） JB23-63630568085325450 工作台尺寸 （mm） 工作台孔尺寸 （mm） 垫板尺寸 （mm） 模柄尺寸 （mm） 床身最大可 倾角（） 前后左右前 后 左 右 直 径 厚 度 直 径 直径深度 630900250350270805045 30 根据表 3-1 可得： 图 3-4 开式双柱可倾压力机 Hmax-H1-5mmHHmin-H1+10mm 315-80-5209230-80+10 230209160 所以压力机选用 JB23-63 3.5 凸、凹模工作部分尺寸与公差的计算 3.5.1 冲孔刃口尺寸计算 落料模以落料凹模的刃口尺寸与冲件的尺寸基本一致，凸凹模间隙靠减小凸 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 13 模刃口尺寸得到。 冲孔模以冲孔件凸模刃口尺寸与冲件孔径基本一致，以凸模为基准靠加大凹 模刃口尺寸来获得凸凹模的间隙。 冲裁凸模的选择可根据冲模手册表 3-57，圆形凸模采用 A 型凸模，其形 状如下图所示： 圆形凸模设计形状及尺寸如图 3-5 所示： 图 3-5 圆形凸模 槽形落料凸模的形状如图 3-6 所示： 图 3-6 槽形落料凸模 冲孔小凸模尺寸计算： 基本尺寸5 查冲压工艺学表 3-6 可知， Zmax=0.18 Zmin=0.126 Zmax-Zmin=0.18-0.176=0.054 查冲压工艺学表 2-6 p=+0.02 d=-0.02 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 14 d+p=0.04 Zmax-Zmin=0.054 （3-4） 则冲孔小凸模的尺寸如下： 由冲压工艺学中表 2-7 查得 x=0.75 d p=（d+x）=（5+0.750.1）0-0.02=5.0750-0.02 （3-5） d d=（5.075+0.126）=5.200-0.02 槽形凸模 1 尺寸的计算： 查实用冲压工艺及模具设计手册表 3-6 可得： Zmax=0.18 Zmin=0.126 mm Zmax-Zmin=0.18-0.126=0.054mm 查实用冲压工艺及模具设计手册表 3-13 可得： p=+0.020 d=-0.020 d+p=0.04 Zmax-Zmin=0.054 （3-6） 即合格。 直边部分取+0.3。 槽形凸模尺寸的计算： d p=（d+x）0-p=（5+0.750.1）0-0.02=5.0750-0.02 直边部分取-0.3 由式（3-6）可知： d d=（5.075+0.126）=5.200-0.02 d+p=0.04 Zmax-Zmin=0.054 即合格。 直边部分取+0.3。 3.5.2 落料刃口尺寸计算 冲裁凸模的选择可根据实用冲压工艺及模具设计手册表 3-57，非圆形凸 模采用直通式，其形状如图 3-7 所示： 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 15 图 3-7 落料凸模 落料凸模的尺寸计算如下： D=47.5 X=0.1。 Dd =（D+X）+p0 （3-7） p=+0.030 d=-0.020 d+p=0.05 由实用冲压工艺及模具设计手册表 19-6 查得 Zmin=2（7.01.20/100）=0.168 Zmax=2（10.01.20/100）=0.24 Zmax-Zmin=0.072 由式（3-6）可得： d+p=0.05 Zmax-Zmin 既可以选用。 由公式： Dd =（D-X）+p0 =（15-0.750.1）0+0.03 （3- 8） =14.9250+0.03 直边部分取+0.3 落料凹模的尺寸计算如下：由公式（3-8）得 Dp =（D-X）0-p =（14.925-0.168）0-0.02 =14.7570-0.02 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 16 直边部分取-0.3。 由于 L18mm X=0 所以 p=+0.020 d=-0.020 d+p=0.04Zmax-Zmin=0.072 （3-9） Dd =（D-X）+p0 =（5-0.750）0+0.02=50+0.02 Dd =（D-Zmin）0-0.02 =（5-0.168）0-0.020=4.8320-0.02 第四章 冲压模结构设计 4.1 模具结构草图 构思模具草图时，应着重理解以下方面的问题： 一、 择模具型式: 1、按照设备的装模空间，决定模具的闭合高度。 2、根据工作台或垫板形式、尺寸决定模具的形状或轮廓尺寸。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 17 3、选择上、下模具形式。 4、选择模具的导向形式。 5、确定顶出，卸料装置形式。 6、决定凸、凹模和模座的固定方法。 7、模具的结构形式，应与生产纲领相适应，并符合所用设备的加工范围。 二、 确定模具材料； 三、 模具操作和安全性考虑； 四、 轮廓尺寸； 五、 周期； 六、 论证； 七、 对已有的方案再次修正完善。 由于工件的变形，设计模具时应注意便于出模，考虑加工的方便。其模具的 结构图如图 4-1 所示，主要由上模座、下模座、落料凹模、落料凸模、冲孔凸模、 卸料板、导料板、固定板、垫板等零件组成。 图4-1 模具装配简图 1 上模座 2 螺钉 3 圆柱销 4 凹模 5 弹性卸料板 6 螺旋压缩弹簧 7 凸模固定板 8 垫板 9 导 柱 10 导套 11 上模座 12 螺钉 13 圆柱销 14 卸料螺钉 15 凸模 16 圆柱销 17 凸模 18 模柄 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 18 19 紧定螺钉 20 弹簧 21 导正销 22 凸模 23 侧刃 24 凸模 25 凸模 26 导料板 27 承料板 28 螺钉 29 弹簧侧压装置 30 螺钉 31 始冲挡料销 4.2 模具类型的选择 实际生产中，冲压模具种类很多，结构型式各异，它们都有自身的特点和使 用范围。选择模具类型时，必须综合考虑冲压件的质量要求、生产批量大小、冲 压加工以及冲压设备情况、模具制造能力等生产条件后，再经过全面的分析和比 较，才能最终确定。由此可见，选择模具类型是一项技术性极强的工作。它要求 设计者不仅应对各类模具的性能、特点、使用范围有清楚的了解，而且还应具备 生产条件下灵活处理问题的能力，以使所选的模具类型尽可能合理。 根据冲压件卡锁的形状、尺寸、精度要求和生产批量及生产条件，选择采用 倒 正装式冲孔落料连续模。采用弹性卸料板卸料，而冲孔废料则通过下模漏斗孔 直接漏下，操作比较方便。对角导柱模架。 4.3 凸模的设计 4.3.1 凸模类型的选择 冲裁凸模的选择可根据冲模手册表 3-57，圆形凸模采用 A 型凸模，槽形凸模 采用直通式，具体形式可参考图 3-5 的结构形式。 4.3.2 冲孔凸模长度尺寸的设计 凸模长度的确定：由冲压手册 3-36 式可知 凸模长度应为： L=H1+H2+H3+H4+H （4-1） H1凸模固定板厚度（mm） ； H2卸料板的厚度（mm） ； H3导料板厚度（mm） ； H4凸模进入凹模的深度（mm） ； H附加长度（mm） 。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 19 主要考虑凸模的总修磨量（10-15mm）及模具闭合状态下，卸料板到凸模固 定板之间的安全距离（15-25mm）等因素确定。 则 L=28+18+8+1+20=75mm 4.3.3 凸模强度校核 普通的冲裁凸模的强度是足够的，没有必要进行较核，但当凸模的断面尺寸 很小或者凸模特别细长就必须对凸模进行强度较核。 承压能力的较核 圆形断面凸模承压能力较核的原则是冲裁力必须小于或 等于凸模强度所允许的最大压应力，材料为 9Mn2V。 由实用冲压工艺及模具设计手册式 3-37 可知 dt=dtpd2c/4 （4-2） d/t4/c=4p/c （4-3） 式中 d凸模直径（mm） ； t毛坯料的厚度（mm） ； 毛坯材料的抗剪强度（N/mm2） ； p单位冲裁力（N/mm2） ； c凸模材料的许用压应力（N/mm2） 。 则 d/t=5/1.2=4.17 /c=4350/1000=1.4mm （许用压应力为 1000Mpa，剪强度为 350Mpa） d/t /c （4-4） 所以选用合理。 槽形凸模的较核：材料为 9Mn2V。 对于非圆形的凸模可根据教材中式： AminF/压（mm2） （4-5） Amin非圆形凸模最狭窄处的截面积。压为非圆形凸模材料的许用应力。 由实用冲压工艺及模具设计手册查得材料的许用应力为 1000Mpa。 则 Amin=293 mm2 F/压=/1000=168.912 mm2 Amin=2165.8 mm2F/压= /1000=168.912 mm2 即设计合理。 4.4 凹模的设计 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 20 凹模的形状和尺寸如图 4-2 所示： 图 4-2 凹模 工件的形状比较简单，生产的批量大，因而凸凹模分开制作，可成批制作， 备用模具具有互换性。 4.5 定位、卸料、出件及压料零件的设计 4.5.1 导正销的选用 导正销是标准件，设计模具时按标准件选用即可。 GB 2864.2-81 578 数量 2 4.5.2 卸料零件的设计 设计中使用的是弹性卸料板，用作凸模导向和卸料，适于小孔精密冲压或高 速冲压。弹性卸料板有一定厚度，用螺钉和销钉固定在上模上，能承受的卸料力 较小。弹性卸料板和凸模的单边间隙，一般取 0.1-0.5mm，但不小于 0.05mm。弹 性卸料板厚度与冲裁力大小、卸料尺寸等有关，取 18mm。 设计形状及尺寸如图 4-3 所示： 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 21 图 4-3 卸料板 4.5.3 压料零件的设计 卸料板卸料的同时也起到压料的作用。 4.6 模架的选择 滑动导向模架结构型式如图 4-4 所示： 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 22 图 4-4 模架 单位： 表 4-1 对角导柱的规格 LBHmaxHmin 上下 2501602452004560 4.6.1 导柱和导套 导柱和导套都加工方便，容易装配，是模具行业应用最广的导向装置。导柱 和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，常用 20 号 钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为 HRC60-64，渗碳层深度 0.8-1.2mm。 导柱：选用 A 型导柱，基本尺寸 d1=32mm，d2=35mm, L=190mm。 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 23 R*由制造厂决定 图 4-5 导柱 导套：基本尺寸 d1=32mm，d2=35mm, D1=43 mm,D2=45mm L=100mm，H=40mm R*由制造厂决定 图 4-5 导套 4.7 连接与固定零件的设计 4.7.1 模柄的选用 模柄的选择可根据设计手册表 392，选择压入式模柄，采用模柄与上模座 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 24 压配合并用防转销钉防转。 根据所选择的压力机，其模柄孔尺寸为 50120 mm 查3表 1047，选用压入式模柄，得参数： d=50 mm，D=52mm，D1=61 mm，H=105mm，h=45 mm， d1=8 mm， h1=8 mm 设计形状如下图所示： 图 4-6 模柄 4.7.2 冲孔凸模固定板的设计 凸模固定板主要用于小型凸模、凹模或凸凹模等工作零件的固定。 凸模固定板或凸凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上是一致的。凹 模固定板由 45 号钢制造。由于凸模的尺寸和外形，因此凸模固定板厚度 取 28mm。 设计形状如图 4-6 所示： 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 25 图 4-6 凸模固定板 4.7.3 垫板的设计 垫板的作用，是为了平均分布模板所受的压应力。一般垫板都采用软钢和铸 铁，铸钢等材料，所以本模具中采用 45 钢凸模承压面的压应力按下式计算：冲 压手册式 3-44 压=P/A （4-6） 圆凸模时： 压=4P/D2压 （4-7） 式中 P-冲裁力（N） ； A-承压面的面积（mm2） ； D-圆凸模承压面的直径（mm） ； 压-垫板的许用压应力（MPa） 一般垫板用 45 钢经淬火后磨平，淬火硬度一般为 44-48HRC；尺寸一般与凸 模固定板相同，尺寸为 250160mm，厚度为 10mm， （压-许用压应力查手册表 3-62 为 137-167 MPa，所以取 150 MPa） 。则 冲孔圆形凸模对垫板的压应力： 压=4/3.14152=14344.915000 所以可选用此垫板。落料槽形凸模对垫板的压应力： 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 26 压=/273.398=617.86 所以可选用此垫板。 落料凸模对垫板的压应力： 压=/1606.207=105.16 所以可选用此垫板。 所选垫板的形状和尺寸如图 4-7 所示： 图 4-7 垫板 4.7.4 螺钉、销钉的选用 螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准件选用即可。螺钉用于固定模具 零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中 M6M12mm 的螺钉和 410mm 的销钉最为常用。 凸缘模柄 1 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 612 上 模 座 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1075 2 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 1065 下 模 座 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1065 2 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 865 凹 模 4 个螺钉： GB/T 70.1-2000 M1075 2 个销钉： 销 GB/T119.1-2000 865 卸 料 板 8 个卸螺料钉： GB/T 70.1-2000 M10100 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 27 4.7.5 弹性零件的设计 由于所选弹簧不能满足设计要求，所以要单独设计螺旋压缩弹簧。如下： 设计一圆柱螺旋压缩弹簧，簧丝截面为圆形。已知最小载荷 Fmin=626.63N，Fmax=1253.25N，工作行程为 3.2mm，弹簧类工作，要求弹簧外 径不超过 30mm，端部磨平。 一、根据外径要求，初选 C=5，采用试算法。 由 C=D2/d=（D-d）/d 得 d=6mm。由表 16-2（机械设计）选 C 级中应力弹簧， 由于是类工作条件 B=1570MPa， 表 16-1 查得（机械设计）=0.4B=628MPa 则 K=1.31 （48） 44 14 C C C 615. 0 则 d1.6（KFmaxC/）1/2=5.78mm 故选 d=6mm D2=30mm 二、有效的工作圈数 n 最大变形量： max=h=6.4mm （49） minmax max FF F 表 16-1 得 G=79000MPa n=2.42 （410） 3 max8 max CF dG 则取 3 圈，在加上两端需磨平的两圈。则总圈数取 5 圈。 最大的变形量为 max=13.22mm （411） Gd CnF 3 max8 679000 525125358 3 。 三、节距： 10.1d=0.6 取 1=0.7 P=3.37 （412） 1 max n d 7 . 05 22.136 则 H0=np+1.5d=53.37+1.56=25.85mm 取 H0=28mm。 第五章 模具的动作过程 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 28 连续模的动作过程是：当上模下行时弹性卸料板压紧条料，始冲挡料销第一 次定位，凸模下行完成冲孔工序，同时侧刃切出缺口，之后条料继续送进，废料 由漏料孔出料；当凸模再次下行冲制工件槽部时，始冲挡料销完成第二次定位， 凸模下行冲出工件槽行，同时侧刃完成缺口的落料；当凸模第三次下行时完成落 料过程，始冲档料销定位，定距侧刃定距落料凸模落下完成落料过程，工件由漏 料洞口漏出，紧接着弹性卸料板推动废料并使之落下。上模回升时，零件由弹性 卸料板推下。 此模具结构紧凑，装、拆、修磨方便，操作简便，安全可行，生产效率较高。 第六章 模具的技术条件 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 29 设计模具时，应根据模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选 用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，将不仅直接影响模具的正常工作 和冲压件的质量，而且也影响模具的使用寿命和制造成本。 6.1 表面粗糙度及标准 为了较少金属流经模腔的阻力，降低摩擦和避免发生粘滞现象，模具表面必 须非常光洁，并应对整个模腔进行仔细研究。 表 6-1 模具零件粗糙度 使 用 范 围粗 糙 度配 合 面零 件 部 件 Ra0.2 1.抛光的成形面及 表面 2.精密配合的滑动 面 凸模成形端部，工作面圆角，导柱导 套滑动面 Ra0.4 1.凸模 2.凹模 工作表面，行腔表面、圆角，高精密 导柱和导套的压入面 1.零件的固定和支撑表面凹模夹持固定，尾部端面和非工作不 分；凹模的外表面和上下表面；垫板和垫 块平面；凹模支承的断面及外表面 2. 工作部分滑动表面顶料杆与凹模；环形顶出器与凸模和 凹模一般精度的导柱、导套的滑动表面 3. 密合表面横向分割凹模的接触面 4. 导向表面凸凹模自身导向的滑动面 Ra0.8 5. 过盈配合和过度配合 的紧固表面 凸模与固定套，组合凹模的压配合面 Ra1.6 1.一般配合部位 2.非配合的滑动表 面 模柄表面、销孔 顶杆、打料杆的滑动面，模板，模低 平面 全套设计包括设计说明书+CAD 图纸。购买请联系 qq： 30 3.支承面 6.2 加工精度 6.2.1 尺寸偏差 一、 凸凹模有效部位工作尺寸的极限偏差，按 GB1804-79 规定的 IT7 级， 孔尺寸为，轴尺寸为，长度尺寸为。 7 H 7 h 7 js 二、 模具中配合部位的尺寸，采取基孔制。工作及导向部分，采用七级精 度的第一种间隙配合；滑动部分；紧固部分。 67/h H 89/h H 67/m H 三、 安装尺寸应与机器尺寸规格相吻合，除模柄按与压力机滑块的模柄 11 d 孔配合外，其余轮廓尺寸的极限偏差，按 GB1804-79 规定的 IT14。 四、 模具零件未注明公差要求的自由尺寸的极限配合，按 GB1804-79 规定 的 IT14 级，孔，轴，长。 14 H 14 h 14 js 五、 未注铸造圆角为 R2R5。 6.2.2 形位公差 形位公差应用符号标注在图形上，也可在技术要求中用文字说明。 一、 凸模，凹模，顶料杆和环形卸料器等工作零件，标注同轴度、垂直度 和平行度要求。 二、 非圆形轴对称工作零件，标注对称度要求。 三、 导柱、导套标注圆柱度、直线度和圆跳动度等。 四、 模板和模座平面，垫块和垫板平面，支承平面，标注平行度要求。 五、 模板和模座上的导套和导柱孔，标注同轴度和垂直度要求。 6.2.3 配合要求 模具零件的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用 于模具工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与 模板的配合；过渡配合用于模具工作时其