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I目目 录录1 绪论.12 冲压件工艺分析.22.1 材料分析.22.2 尺寸结构.22.3 尺寸精度.23 冲压方案的确定.43.1 冲裁工艺方案的确定.43.2 冲裁工艺方法的选择.43.3 冲裁结构的选取.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.64.4 卸料、出件方式的选择.64.5 导向方式的选择.65 工艺参数计算.85.1 排样方式的选择.85.1.1 搭边值的确定 .95.1.2 材料利用率的确定 .105.2 冲压力的计算.115.2.1 总冲裁力的计算 .125.2.2 卸料力、推件力的计算 .135.2.3 总冲压力的计算 .145.2.4 初选压力机 .145.2.5 压力中心的确定 .156 刃口尺寸计算.176.1 冲裁间隙确定.176.2 刃口尺寸的计算及依据与法则.18 II7 主要零部件设计.237.1 凹模的设计.237.1.1 凹模外形的确定 .237.1.2 凹模刃口结构形式的选择 .237.1.3 凹模精度与材料的确定 .237.2 凸模的设计.267.2.1 凸模的结构确定 .267.2.2 凸模的材料确定 .267.2.3 凸模精度的确定 .267.2.4 凸模高度的确定 .267.3 凸凹模的设计.277.3.1 凸凹模外形的确定 .277.3.2 凸凹模材料的确定 .277.3.3 凸凹模精度的确定 .287.3.4 凸凹模壁厚的确定 .287.3.5 凸凹模洞口类型的选取 .287.3.6 凸凹模尺寸的设计 .297.4 定位零件的选用.307.4.1 挡料销、导料销的选用.307.5 卸料装置的选定.307.5.1 卸料装置的选用 .307.5.2 卸料螺钉的选用 .317.5.3 卸料板外型设计.317.5.4 卸料板材料的选用.317.5.5 卸料板结构的设计 .317.5.6 卸料板整体精度的确定.327.5.7 卸料橡胶的选用 .327.6 推件装置的选定.347.6.1 推件块的设计 .34 III7.6.2 推板的选用.347.6.3 推杆的选用.357.7 上下模座的选用 .357.7.1 上下模座的选定 .357.8 连接及固定零件的选用 .367.8.1 螺钉与销钉的选用.367.8.2 模柄的选用.367.8.3 凸模固定板的设计 .377.8.4 凸凹模固定板的设计 .377.8.5 垫板的设计 .388 冲压设备的校核.398.1 冲压设备的校核.398.2 冲压设备的选用.399 压力机的选用.4010 模具结构简述.4111 结论.42致谢.43参考文献.44附录.4511 1 绪论绪论模具，作为高效率的生产工具的一种，它是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制造零件，具有生产效率高，可实现高速大批量生产；节约原材料，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造一次成形。不需进行再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工的、形状比较复杂的零件。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。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产效率、使用寿命。还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚模具的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具基础知识和应用是设计者进行模具设计的前提。门锁垫片是冲压生产的一个典型零件，在生活中有很强的实用性，其模具设计有一定的实用价值。对于该制件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，从而取得较高的经济效益。22 2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析图图 2-12-1 门锁垫片零件简图门锁垫片零件简图工件名称：门锁垫片生产批量：大批量；材料：10 钢；材料厚度：2mm；未注公差：IT12。2.12.1 材料分析材料分析表表 2-12-1 部分碳素钢抗剪性能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（%）1026034029043021026碳素结构钢15已退火27038033547023025由上表 2-1 可知：10 钢是碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.22.2 零件结构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零件结构简单，对冲裁加工较为有利。零件包括两个 15 的孔、两个 6 的螺钉孔、一个12mm20mm 长方形的孔，孔的最小尺寸为 6mm，满足冲裁最小孔径dmin1.0t=2mm 的要求。最小壁厚大于 5mm 满足许用壁厚要求（两孔之间，大孔与小孔之间、孔与矩长方形之间、孔与边缘之间的壁厚） ，零件的结构满足冲裁要求。2.32.3 尺寸精度尺寸精度该零件由公差等级表查得：其孔的公差要求都属 IT11，所以普通冲裁可以3达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸，属于自由尺寸，按 IT12 查表 2-1 得到： 100-0.15、 120+0.18、12.50-0.18、200.21、250-0.21、300.21、350-0.25、370-0.25、450-0.25、600.3、1200-0.35。通过查公差等级表，该零件冲裁工艺性能较好，能够满足普通冲裁零件精度要求。表表 2-12-1 常见零件公差等级表常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.5543 3 冲裁方案的确定冲裁方案的确定3.13.1 冲裁工艺方案的确定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。3.23.2 冲裁工艺方法的选择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。方案一：先落料，后冲孔。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。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。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。方案三：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。表表 3-13-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能单工序冲裁、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根据分析结合表 3-1 得出结论：方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该零件的年产量要求。5方案二只需一副模具，冲压的形状精度和尺寸容易保证且生产效率也高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造难度较小。方案三只需一副模具，生产效率很高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模具复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案二为佳。3.3 冲裁结构的冲裁结构的选取选取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 3-2。表表 3-23-2 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围正装式复合模、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。倒装式冷冲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。64 4 模具总体结构的确定模具总体结构的确定4.14.1 模具类型的选择模具类型的选择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。4.24.2 送料方式的选择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的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。4.34.3 定位方式的定位方式的选择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。4.44.4 卸料、出件方式的选择卸料、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。当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大，材料厚度大于 2mm 的材料。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，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。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。工件平直度较高，料厚为 2mm 相对较薄，卸料力不大，由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，且弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.5 导向方式的选择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。7方案二：采用后侧式导柱模架。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对模具使用寿命有一定影响。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。（a） （b） （c） （d）图图 4-14-1 导柱模架导柱模架（a）下模座 （b）导柱 （c）导套 （d）上模座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，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案二最佳。85 5 工艺参数计算工艺参数计算5.15.1 排样排样方式的选择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：纵排、横排、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。因此有下列三种方案：方案一：有废料排样。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样。因受剪裁条料质量和定位误差的影响。其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。但材料利用率稍高。冲模结构简单。方案三：无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件，但对材料利用率最高。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，故应采用方案一。分析零件形状，应采用单纵排的排样方式，零件可能的排样方式有图 5-1和图 5-2 所示两种。图图 5-15-1 纵排示意图纵排示意图9图图 5-25-2 横排示意图横排示意图5.1.15.1.1 搭边值的确定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 取 2.2mm，a1取 2.0mm，较为合理。表表5-15-1 搭边搭边a a和和a a1 1数值（低碳钢）数值（低碳钢） mmmm矩形件边长 L50mm 或圆角 r2t 的工件材料厚度 t工件间 a1沿边 a0.25 以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.8宽度的确定：搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度，同时保证零件质量和送料方便。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：10 B0-=（DMAX+2a）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； a-冲裁件之间的搭边值；可参考表 5-1；-条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2；C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。 表表 5-25-2 剪料公差及条料与导料板之间隙剪料公差及条料与导料板之间隙 mmmm材料厚度 t/mm条料宽度B/mm0112233550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3 表表 5-35-3 有侧压装置和无侧压装置对照表有侧压装置和无侧压装置对照表 mmmm无侧压装置有侧压装置条料宽度 B（mm）材料厚度t（mm）1001002002003001802602603603605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070由下表 6-3 可查得：按照圆形公差查得磨损系数 x=0.75，非圆形件磨损系数 x=0.5。 表表 6-36-3 磨损系数磨损系数 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 值圆形 值磨损系数10.750.50.750.5工作零件刃口尺寸如图6-1，根据以上公式（6-1） 、 （6-2） 、 （6-3） 、 （6-4） 、（6-5）分别计算工作零件刃口尺寸见表6-4。 （a） （b）图图 6-16-1 工作零件刃口尺寸工作零件刃口尺寸（a）落料 （b）冲孔表表 6-46-4 工作零件刃口尺寸的计算工作零件刃口尺寸的计算尺寸及分类尺寸转换计算公式结果D凹=119.740+0.08落料1201200-0.35D凹=(Dmax-)凹0 D凸=119.4940+0.0823D凹=24.8420+0.0525250-0.21 D凸=24.8420+0.0254D凹=44.8130+0.06D凸=44.812918645450-0.25D凹=34.8130+0.0635350-0.25D凸=34.8129186D凹=36.8130+0.0637370-0.25 D凸=(Dmax-Zmin)0凸D凸=36.8129186 d凸=5.910-0.0366+00.12 d凹=6.270-0.03d凸=11.8650-0.041212+00.18 d凹=12.2250-0.04D凸=14.9650-0.04冲孔15150+0.18d凸=(dmin+) 0凸d凹=( dmin+ Zmin)凹0 d凹=15.3250-0.0460600.20Ld=600.02520200.12Ld=200.025孔心距30200.15Ld=L1/8Ld=300.025通过上述对工作零件刃口尺寸的计算，落料凹模、凸模的尺寸如图 6-2。（1）（2）图图 6-26-2 落料凹模、凸模的尺寸落料凹模、凸模的尺寸（1）落料凹模尺寸 （2）落料凸模尺寸 247 7 主要零部件设计主要零部件设计 虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以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，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。7.17.1 凹模设计凹模设计7.1.17.1.1 凹模外形的确定凹模外形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。7.1.27.1.2 凹模刃口结构形式的选择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，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。7.1.37.1.3 凹模精度与材料的确定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25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Cr12MoV。图图7-17-1 凹模外形尺寸的确定凹模外形尺寸的确定凹模各尺寸计算公式如下： 凹模边壁厚 H=Kb1 （7-1） 凹模边壁厚 c=(1.52)H （7-2） 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。表表 7-17-1 系数系数 K K 值值材料厚度 t/mm材料料宽 s/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30262000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.2。根据公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb1 =0.2120 =24（mm）根据公式（7-2）可计算凹模边壁厚：c=(1.52)H =(1.52)24 =3648（mm）取凹模边壁厚为40mm。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 =120+240 =200（mm）根据公式（7-4）可计算凹模宽： L=b2+2c =37+240=117（mm） 即：LBH=200mm117mm24mm查表 7-2 得凹模尺寸为 200mm125mm25mm。 表表 7-27-2 矩形和圆形凹模外形尺寸矩形和圆形凹模外形尺寸 mm矩形凹模的长度和宽度 LB矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径d6350、6363 10、12、14、16、18、20638063、8080、10063、10080、100100、12580 12、14、16、18、20、2280、10027125100、125125、（140）80、（140）100 14、16、18、20、22、25125（140）125、（140）（140）、160100、160125、160（140）、200100、200125 16、18、20、22、25、28（140）160160、200（140）、200160、200125、250（140） 16、20、22、25、28、32160200200、250160、250200、（280）160 18、22、25、28、32、35200250250、（280）200、（280）250、 20、25、28、32、35、40250315250 20、28、32、35、40、45（280）、315 凹模外形简图如图 7-2 所示:图图 7-27-2 凹模简图凹模简图7.27.2 凸模的设计凸模的设计7.2.17.2.1 凸模凸模结构的确定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，28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。7.2.27.2.2 凸模材料的确定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 5862HRC。7.2.37.2.3 凸模精度的确定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 Ra1.6um，同轴度为 0.02。7.2.47.2.4 凸模高度的确定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。图图7-37-3 凸模高度尺寸凸模高度尺寸凸模高度为： L=h1+h2+（12） (7-5) 式中: h1-凸模固定板厚度，可得：h1=16mm；h2-凹模厚度，可得：h2=24mm；12-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。 （附加长度取1mm）由公式(7-5)得： L=16+24+1=42(mm)29由以上可得凸模简图如图 7-4 所示： 图图 7-47-4 凸模简图凸模简图7.37.3 凸凹模设计凸凹模设计7.3.17.3.1 凸凹模外形尺寸的确定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。7.3.27.3.2 凸凹模材料的选取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。Cr12MoV 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，在该模具中凸凹模材料选用 Cr12MoV 钢。7.3.37.3.3 凸凹模精度的确定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。7.3.47.3.4 凸凹模壁厚的确定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。30凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验数据确定，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表 7-3。正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些。表表 7-37-3 凸凹模的最小壁厚凸凹模的最小壁厚材料厚度t/mm0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚mm1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚t/mm2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚mm6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.710凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为4.9mm，该壁厚为4.9mm即可，本设计中凸凹模的壁厚为6mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。 7.3.57.3.5 凸凹模洞口类型的选取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 7-5 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。综上所述，本设计选用 a 型洞口。 (a) (b) (c) (d) (e)图图 7-57-5 凸凹模洞口的类型凸凹模洞口的类型(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)锥筒式 (e)锥形式317.3.67.3.6 凸凹模尺寸的设计凸凹模尺寸的设计凸凹模高度尺寸如图 7-6 所示，计算公式如下： L=h+h1+h2 （7-6）式中： h-增加长度（包括凸模进入凸凹模深度，弹性元件安装高度等） ；h1-凸凹模固定板厚度； h2-弹性卸料板厚度； h3-凸凹模板厚度；图图 7-67-6 凸凹模高度尺寸凸凹模高度尺寸根据公式（7-6）凸凹模高度： L=h+h1+h2+h3=2+20+12+20=54(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：136mm53mm54mm。凸凹模简图如图 7-7 所示：32图图 7-77-7 凸凹模简图凸凹模简图7.4 定位零件的选用定位零件的选用7.4.17.4.1 挡料销、导料销的选用挡料销、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 GB/T7649.10-94 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 d6mm 的 A 型固定挡料销。7.5 卸料装置的选定卸料装置的选定7.5.17.5.1 卸料装置的选用卸料装置的选用 弹性卸料装置由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。如图 7-8 所示：弹性卸料起导向作用时，卸料板与凸模按 H7/h6 配合制造，但其间隙应比凸、凹间隙小，此时，凸模与固定板以 H7/h6 配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工件零件刃口 0.30.5mm，以便顺利卸料。弹性卸料装置简图如图 7-8 所示：33图图 7-87-8 弹压卸料装置简图弹压卸料装置简图1-卸料板；2-弹性元件；3-卸料螺钉7.5.27.5.2 卸料螺钉的选用卸料螺钉的选用根据复合模具典型组合尺寸查得卸料螺钉选择为：圆柱头卸料螺M1260mm JB/T7650.5。7.5.37.5.3 卸料板外型设计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 7-4 确定，取0.15mm。7.5.47.5.4 卸料板材料的选择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。7.5.57.5.5 卸料板的结构设计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。表表 7-47-4 卸料板与凸凹模间隙值卸料板与凸凹模间隙值材料厚度 t/mm0.50.511单边间隙 Z/mm0.050.10.15经查表 7-4 得凸凹模的单边间隙符合条件。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。根据条34料的宽（120mm）和搭边值（2mm）确定挡料销和导料销的位置，两个导料销之间的距离为 20mm。模具采用的是弹压卸料板、橡胶和卸料螺钉进行卸料。两个卸料螺钉对称分布，使每个卸料螺钉受力均匀。7.5.67.5.6 卸料板整体精度的确定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。7.5.77.5.7 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑模具的结构，该模具采用的弹性元件为橡胶。橡胶允许承受的负载较大，占据空间尺寸较小，安装调整较方便灵活，而且成本低，是中小型冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件。卸料橡胶的选用与计算步骤： （1）确定自由高度 H自 H自=L工/(0.250.30)+h修模 （7-7）式中： L工-冲模的工作行程，对冲裁模而言，L工=t+1； h修模-预留的修模量，根据模具设计寿命一般取 46 mm。根据公式（7-7）得： H自=L工/（0.250.30）+h修模 =3/（0.250.30）+（46） =（1012）+（46） =1418=16（mm）（2）确定 L预和 H装 L预=（0.10.15）H自 （7-8）式中： L预-橡胶的预压缩量。根据公式（7-8）得： 35 L预=(0.10.15)18=1.82.7=2.0（mm） H装=H自-L预 （7-9）式中： H装-冲模装配好以后橡胶的高度。根据公式（7-9）得： H装=H自-L预=18-2=16（mm） （3）确定橡胶橫截面积 A A=F/g （7-10）式中： F-所需的弹压力（F=9885.564N） ；g-橡胶在预压缩状态下的单位压力：g=0.260.50MPa。根据公式（7-10）得：A=F/g=9885.564/0.40=24713.91（mm2）综上所述，结合卸料板的厚度查表 7-5，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸 200mm125mm25mm，从而可以确定卸料板的尺寸。查表 7-5，卸料板的厚度为 12mm。表表 7-57-5 固定卸料板厚度固定卸料板厚度2000.866810120.81.5681012141.53810121416卸料板简图如图 7-9 所示：36图图 7-97-9 卸料板简图卸料板简图7.67.6 推件装置的选定推件装置的选定7.6.17.6.1 推件块的设计推件块的设计推件的目的是将制件从凹模中推出。推件块结构形式分为：（1）弹性推件装置：一般装在下模，具有压料作用，冲裁件质量好；但推件力较小。常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中。（2）刚性推件装置：一般装在上模，利用压力机的力推件，因此推件力大，推件可靠；但不具有压料作用。常用于倒装式复合模中。根据本副模具要求，所以采用刚性推件装置。确定推件块的材料为 45 钢，冲孔凸模与推件块的单边间隙确定为 0.5mm，保证冲孔凸模能正常运动。推件块简图如图 7-10 所示：图图 7-107-10 推件块简图推件块简图7.6.27.6.2 推板的设计推板的设计根据零件尺寸和自身模具设计加上参照书本标准，最终我们选取的零件尺寸为：推板的尺寸为 130 mm37 mm7 mm。推板材料的选择：采用 45 钢作为原材料，热处理硬度 4348HRC。根据以上确定推板的结构尺寸如图 7-11 所示：37图图 7-117-11 推板简图推板简图7.6.37.6.3 推杆的推杆的设计设计根据上模座、凸模固定板、以及凹模尺寸。我们设计选取的推杆尺寸如下：D=6mm，L=40mm。推杆材料的选择：用的材料是 45 钢，热处理硬度 4348HRC。根据以上确定推杆零件简图如图 7-12 所示：图图 7-12 推杆简图推杆简图7.77.7 上下模座的选用上下模座的选用7.7.7.7.1 1 上下模座的选用上下模座的选用本模具采用后侧导柱、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 5mm。而下模座底面与导柱底面的距离为 14mm。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：A28 h615028 GB/T2861.1 导套：A38 H68038 GB/2861.638模座的的尺寸 L/mmB/mm200mm125mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为 45mm、45mm。7.8 连接及固定零件的选用连接及固定零件的选用7.8.17.8.1 螺钉与销钉的选用螺钉与销钉的选用冲模中广泛使用内六角螺钉（紧固可靠、螺钉头部不外露）和圆柱销钉。中、小型模具通用M6M12的螺钉和420的销钉。一起使用时，销钉公称直径可取与螺钉的螺纹规格数值相同或小一个规格。根据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用4个M1270mm的螺钉固定，凸凹模固定板和下模座采用4个M1255mm的螺钉固定，模柄与上模座采用4个M1240mm的螺钉固定，螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉（GB/T70-1985） 。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身承受切应力。销钉采用两个，多用圆柱销（GB/T119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座、凸模固定板、垫板和凹模采用1285mm的定位销钉，凸凹模固定板与下模座采用1260mm的定位销钉。7.8.27.8.2 模柄的选用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。根据本模具结构，采用带台阶的凸缘式模柄。在设计模柄时模柄长度不得39大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。综合以上，本模具模柄选用：A32 JB/T7646.3-1994。7.8.37.8.3 凸模固定板的设计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。则凸模固定板的厚度： H凸固=（0.60.8）H凹 （7-11）式中： H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式（7-11）得凸模固定板厚度为： H凸固=（0.60.8）H凹=（0.60.8）H凹=（0.60.8）25= 1520（mm） 凸模固定板厚度取16mm。凸模固定板简图如图7-13所示：图图7-137-13凸模固定板简图凸模固定板简图407.8.47.8.4 凸凹模固定板的设计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。则凸凹模固定板的厚度为： H凸凹固=（0.60.8）H凹 （7-12）式中： H凸凹固-凸凹模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根据公式（7-12）得凸凹模固定板厚度为： H凸凹固=（0.60.8）H凹=（0.60.8）H凹=（0.60.8）25=1520（mm）凸凹模固定板厚度取20mm。凸凹模固定板简图如图7-14所示：图图7-147-14 凸凹模固定板简图凸凹模固定板简图7.8.57.8.5 垫板的设计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，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。41垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，查参考文献中国模具设计大典：第3卷 冲压模具设计22.5-17JB/T7643.3-1994，可得垫板尺寸为200 mm125 mm5 mm。8 8 冲压设备的校核与选定冲压设备的校核与选定8.18.1 冲压设备的校核冲压设备的校核该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求的。该模具闭合高度： H闭=H上+H下+H垫+L+H-h （8-1） 式中： L-冲孔凸模长度；H-凸凹模厚度；h-冲孔凸模冲裁后进入凸凹模的深度 h=2mm。
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