汽车备轮架加固板冲压模设计

1、1 绪论1.1 我国模具发展的过程振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基 础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通 信等产品中， 60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、 高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具 又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、 上百倍。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产 值已超过机床工业，从 1997 年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术

2、水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因 为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。鉴于模具工业的重 要性，在 1989年 3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机 械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。 1997 年以来，又相继把 模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和 鼓励外商投资产业目录 。经国务院批准，从 1997年到 2000 年，对 80多家国有专业 模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。现在，应该引起我们特别注意的是， 1999年 8 月 20日党中

3、央和国务院发布的关 于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定中，明确提出了高新技术产业领域。 决 定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数 字化电子产品等方面，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的 高新技术产业。决定还指出：要加强传统产业的技术升级，注重电子信息等技术与传 统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。 1999年 7 月，国家计委和科学技术部 发布了当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南 （ 目录 ） ，指南中列入了 电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工 技术及成套设备、汽车关键

4、零部件等。例如，采用快速原型制造技术和设备，用分层实 体堆积等方法，可以将复杂的 CAD模型转化为实物，使模具和产品的设计、评价与制造 周期大大缩短，企业就能快速抢占市场，取得竞争优势。1.2 我国冲压模具企业技术现状及发展趋势1.2.1 现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来， 模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展， 模具工业企业的所有制成分也发生了巨大 变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波 和黄岩地区的“模具之乡” ，广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、 康家等集团纷纷建立了自己的模具制造

5、中心；中外合资和外商独资的模具企业已有几千 家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们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。而模具制造是整个链条中最基础的要素之 一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造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。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力量，将技术进步视为企业发展的重 要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/engineer 、I-DEAS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow 、C-Flow、DYNAFOR、M等 CAE软件，并成 功用于模的设

6、计中。虽然中国模具工业在过去 10 多年中取得了令人瞩目的发展， 但许多方面与工业发达 国家相比仍有较大的差距。例如：精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低； CAD/CAE/CAM技术的普及率不高； 许多先进的模具技术应用不够广泛等等， 致使相当一部 分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬 殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。 在采用 CAD/CAM/CAE/CAP等P技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性， 还是技术 水平上都存在很大的差距。 在应用 CAD技术设计模具方面， 仅有约 10%的模具在设计中采

7、 用了 CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走； 在应用 CAE进行模具方案设计和分析计 算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用CAM技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备（包括近 10 多年来引进的先进 设备）或因计算机制式（ IBM 微机及其兼容机、 HP工作站等）不同，或因字节差异、运 算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有 5%左右的模具制造设备近年来 才开展这项工作；在应用 CAPP技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行 大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸 成型技术、表面

8、处理技术等方面的 CAD/CAM技术应用在我国才刚起步。计算机辅助技术 的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模 具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、 钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简 陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了 不少先进的模具加工设备， 但过于分散， 或不配套，利用率一般仅有 25%左右，设备的一 些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、 知识结构层次高的复合型

9、人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。 1980 年以前从业的技术人员和技术 工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而 80 年代以后从业的人员，专业知识、 经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素 质水平下降，而且人才结构也出现了新的断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术 水平难以提高。1.2.2 未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、“精度高”、“质量好”、“价格低” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（1）全面推广 CAD/CAM/CA

10、技E 术模具 CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步， 普及 CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM/CA培E 训的技术服务 的力度；进一步扩大 CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE技术 跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使 虚拟成为可能。（2）高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光 洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小的优点。高速铣削加工技 术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造

11、注入了新的活力。目前它已向更高的 敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3) 模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸 多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的 数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、 不同格式的 CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托 车、家电等行业得到成功应用， 相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4) 电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极 加工型腔的新技术， 它是有高

12、速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 ( 像数控铣 一样) ，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5) 提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高， 估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30% 左右。国外发达国家一般为 80%左右。(6) 优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具 热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向 是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉

13、积 (TiN 、TiC 等)、等 离子喷涂等技术。(7) 模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动 化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋 势。(8) 模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定 位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监 测控制系统。42 工艺方案的确定2.2.1 冲压工件的工艺分析 工件名称：汽车备轮架加固板 生产批量： 大批量 厚 度： 4mm 材 料： 08A 材料碳素结构钢 08A

14、的力学性能见表 2-1表 2-1 08A 的力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度延伸率屈服强度/MPa/MPa/MPa碳素结构 钢08A退火25533327541032196从图 2-1 为汽车备轮架加固板二维零件图看，主要存在以下几点要注意的问题：1. 零件内、外形转角部都以圆角过渡，便于模具加工；2. 零件最小孔径 ?11 满足最小孔径条件；3. 加固板上顶板中两个 ?11 孔与左边距仅相距 3.5mm，在设计模具结构时应加以注 意；4. 冲裁时可满足 ?21 的公差要求；5. 各孔中心距之间无公差要求， 孔中心与边缘距离尺寸也无公差要求；6. 弯曲角为 90，无公差要求。 通过上

15、述工艺分析可知，该零件为普通厚板弯曲件，尺寸精度不高，主要是轮廓成形问题，属大量生产，因此可用冲压方法生产。图 2-1 汽车备轮架加固板二维零件图由 Pro/EINGINEER 4.0 可以得到汽车备轮架加固板三维零件图。图 2-2 汽车备轮架加固板三维零件图2.2.2 工艺方案的确定 根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三种。组合起来有以下几种方案：（1）落料弯曲冲孔，单工序冲压。（2）落料冲孔弯曲，单工序冲压。（3）切边弯曲冲孔，单件复合冲压。（4）切边（落料）冲孔弯曲，单件复合冲压。冲孔时：冲底部两个直径 11 孔、一个直径 21孔和两个腰形孔，其余六个直径 11孔转削加工。

16、方案（ 1）、（2）属于单工序冲压，由于此制件生产批量较大，生产效率低，不宜采 用。方案（ 3）由于先弯曲，造成冲孔时非常不方便，增加了模具的制造难度，故不宜采 用。方案（4）加工零件时较为容易， 且效率较高，故此方案最为合适。3 模具结构形式的确定模具结构主要包括定位零件、导向零件、卸料与推（顶）件装置和连接与固定零件因本制件形状较大，且材料较厚，故采用固定挡料销定位，利用挡料销的定位面抵 住板料的前搭边。利用导料销纵向送料，板料沿着导料销的一侧导向送进，以免送偏。考虑到材料的厚度，采用刚性卸料装置和刚性推件装置。 本制件为大批量生产，同时，为保证冲裁件精度，采用对角导柱滑动导向模架。以 保

17、证精确定位，提高冲压件质量及模具寿命。图 3-1 落料冲孔装配图1. 下模架 2. 导柱 3. 导套 4. 上模架 5. 凸模固定板 6. 冲孔凸模一 7. 冲孔凸模二 8. 冲孔凸模三9. 模柄 10. 圆柱销 11. 六角螺栓 12. 凸模 13. 落料板 14. 挡料销 15. 凹模 16. 导料板4 工艺设计4.1 计算毛坯尺寸板料弯曲时，中性层长度是不变的，因此根据变形前后中性层长度不变的原则来确 定弯曲件毛坯展开的长度和尺寸。由于弯曲变形程度、弯曲方法、弯曲件形状及标注方 法等不同，故计算方法略有不同，主要有概算法、外侧尺寸加算法和内侧尺寸加算法三 种。本设计中采用概算法，弯曲件分

18、为直边和弯曲两部分，以其中性层长度之和可求得 弯曲件展开长度，但弯曲部分的中性层要考虑位移。查冲压工艺学 1的公式 2-8 可知该零件的毛坯展开尺寸可按下式计算：L l1 l2(r t)180式中 : L 弯曲件展开长度， mm;l1， l 2 弯曲件直边长， mm；r 弯曲件弯曲半径， mm；层位移系数， 查冲压工艺学 1 表 5-6 得 =0.33 ；弯曲件的弯曲带中心角，为 90；t板料厚度， mm， t=4mm。求宽度方向展开尺寸时，由图 2-1 可知： l1=116-（ r+t ）=116-（ 5+4）=107mml2 =140-2 (r+t )=122mmL =2l1+l2+3.1

19、4 90180(5 0.33 4)=355.8mm=214+122+1.57 6.2 2图 4-1 加固板毛坯尺寸考虑到弯曲是板料纤维的伸长， 经过试压修正， 实际毛坯尺寸取 L =355mm。同理，可计算出其他部位尺寸， 最后得出如图 4-1 所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。4.2 确定排样方案排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边 值，是降低成本和保证制件质量及模具寿命的有效措施。从本制件零件图上分析可知，该零件形状比较复杂，孔、槽较多，只能采用有废料 排料，由此形成的设计废料占了很大的比例，要控制和提高材料的利用率，唯有从降低 工艺废料百分比入手，采用合理的

20、排样方法才能降低废料的比例。考虑到此为大批量生 产，结合冲压生产率，冲模耐用度，冲模结构应尽量简单和操作方便，安全等因素，提 出以下几种方案：10图 4-2 排样图图 4-3 排样图从节约材料，减少模具制造难度方面考虑，采用方案一。由冲压工艺学1表3-12 可查得该零件冲裁时的最小搭边值如下：工件间 a=3mm， 侧面 b=3.5mm。考虑到实际情况，取 a=b=5mm。由此可知，条料宽 B=355+2b=365m，m单件制件所需材料长 L=253+a=258m。m查实用冲压模具设计手册 2 表 4-1 ，选板料规格为 1600mm 1500mm 4mm，每块可剪365mm 258mm 4mm

21、规格条料 24块，材料剪裁利用率达 94.2%。4.3 计算材料利用率排样的目的是为了在保证制件质量的前提下，合理利用原材料。衡量排样经济性、 合理性的指标是材料的利用率。由冲压工艺学 1 可查得材料利用率计算公式如下：A0 100%A式中: A0 得到制件的总面积 ,mm2；11A 一个步距的条料面积（ L B）， mm2 由制件毛坯图等参考资料可计算出： =64%4.4 计算冲压力完成本制件所需的冲压力由冲裁力、 弯曲力、推料力和卸料力组成4.4.1 冲裁力 F 冲冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须得数据。在冲裁过程中，冲 裁力的大小是不断变化的， 冲裁力是指板料作用在凸模上

22、的最大抗力。此制件的冲裁力由冲孔力、切边力、切断力三部分组成。采用普通平刃刀口冲裁： 由冲压工艺学 1 可知冲裁力的计算公式如下：F 冲 = KLt式中: K 系数，取 1.3 ；L 冲裁件周长， mm； 材料抗剪强度，MPa，查实用冲压模具设计手册 2表4-12 取 =300MPa；t 材料厚度， t=4mm。 制件周长 L 由外周长 L1 和内孔周长 L2 组成：L L1 L2L1 355 70 2 62 2 157 2 240 40 2 45 2 4L2 8 3.14 11 3.14 21 2 3.14 14 2 2 52L 355 240 748 657 2000mm由上述数据可求得制

23、件冲裁力如下：12F冲 = 1.3 2000 300 4 =3120KN4.4.2 弯曲力 F 弯弯曲力是指弯曲工件完成预定形状时需要压力机施加的压力，是设计冲压工艺和选 择设备的依据之一。弯曲力不仅与板料材质、板料厚度、弯曲几何参数和凸、凹模间隙 有关，而且与弯曲方式关系密切。由于影响因数众多而难以精确计算，故常采用经验公 式或简化公式计算，总的来说，分为自由弯曲力计算和校正弯曲力计算两类。本设计中完成此制件的加工，一共需要两次弯曲：（1）压弯加固板的顶部和底部；（2）压弯加固板的两侧部。 为保证制件弯曲质量，有效控制回弹，采用校正弯曲。由冲压工艺学 1 查得校正弯曲力的计算公式如下：F弯

24、=AP 式中：A工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积mm2；P 单位校正力， MPa，查冲压工艺学 1 表 5-9 取 P=60MPa。由上式和制件零件图可求得：F 弯 1= A1P60 50 106.5 54 62 2 1040.76KNF 弯 2= A2P2 6049 106.521461362.18KNF 弯 3= A3P1360 146 142 1243.92KNF 弯 = F 弯 1+ F 弯 2+ F 弯 3=3646.86 KN4.4.3 卸料力 F 卸和推料力 F 推由于冲裁时材料的弹性变形及摩擦，在一般冲裁条件下，冲裁后材料将发生弹性恢 复，使落料件或冲孔废料梗塞在

25、凹模上，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续 进行，需要一定的卸料力和推料力将工件或废料顶出。由冲压工艺学 1 可得卸料力和推料力计算公式如下：卸料力： F 卸=K卸 F冲推料力： F 推= n K 推F 冲式中：K卸、K推系数，查冲压工艺学 1表 3-13 得 K推=0.045、K卸=0.035；n 同时卡在凸模洞孔的件数，一般卡 3-5 件，本设计中取 3解得：F 卸= 0.035 3120=109.2kNF 推= 3 0.045 3120=421.2KN由上述数据可求得总的公称压力 F 为：F= F 冲 + F 弯+F 卸+F 推 =7297.26 KN4.5 压力机的选择查冲压工艺

26、学 1表1-83 闭式单点压力机技术规格（部分）参数，初选公称压力 为 8000KN的压力机，型号为 JA31-630B。4.6 计算压力中心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 使冲模的压力中心通过模柄轴线与压力机滑块中心重合，从而保证模具的使用寿命和制 件的加工质量。14本设计中，制件采用单件冲压，冲压件图形本身左右对称，故采用解释法求压力中 心较为方便，如图 4-4 所示。图 4-4 解释法求压力中心因为左右对称，所以 XG =0，只需求 YG 。 由冲压工艺学 1 可查得压力中心计算公式如下：Y1F1 Y2F2 Y3F3 Y4F4 Y5F5 Y6F6

27、YGF1 F2 F3 F4 F5 F6=133.16 133mm4.7 计算冲裁模凸、凹模刃口尺寸冲裁模凸、凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关，加工方法基本分为凸模与凹模分 开加工和凸模与凹模配作加工两类。本制件形状较为复杂，材料较厚，所以采用配作加 工法加工凸、凹模。4.7.1 冲孔刃口尺寸加工凸、凹模时，以冲 ?21 孔的凸模为基准件，图样上只需标注基准件的尺寸及公 差，配作件仅标注基本尺寸，注明与基准件配作及应保证的间隙值。由冲压工艺学 1 表 可得冲孔时凸模与凹模配作加工工作部分尺寸和公差计 算公式如下：d p d pdd dZmin 0 d15式中： dp、 dd 冲孔凸、凹模基本尺寸

28、， mmd 基准件基本尺寸， mm；为 21mm； 制件制造公差， mm；查冲压工艺学 1表3-15 取 =0.30mm；Z min 最小合理间隙， mm；查冲压工艺学 表 2-12 取 Z min =0.640mm； 因数；查冲压工艺学 1表 3-15 取 =0.5；p、 d 凸、凹模的制造公差，查冲压工艺学 1表3-16 取 p =0.020； d =0.025 。由上述数据可求得：00dp 21 0.5 0.30 0.020 21.15 0.020 mm0.025 0.025dd 21 0.5 0.30 0.640 021.7900.025mm4.7.2 切边和切断刃口尺寸 在切边和切断

29、工序中，凸、凹模在四个方向与板料作用并使之分离，从制件毛坯图 可知，该工序为落料工序，尺寸 a、 b为落料尺寸。为使计算简单，直接取 a和 b 为凸模 基本尺寸。(1) 切断刃口尺寸：Ap a Zmin p05 0.5 0.30 0.640 0.0204.2100.020 mmdAd a 05 0.5 0.30 00.0254.8500.025 mm162）切边刃口尺寸：0Bp b Zmin p 05 0.5 0.30 0.640 00.02004.21 0.020mmBdb 0 d0.0255 0.5 0.30 00.0254.850mm5 模具结构设计本制件加工过程中需要冲裁模和弯曲模两类

30、模具5.1 冲裁模结构设计冲裁模是冲压生产所用的主要工艺装备。冲裁模结构的合理性和先进性，对冲裁件 的质量与精度、冲裁加工的生产率与经济效应、模具的使用寿命与操作安全等都有着密 切的关系。冲模的工作零件（包括凸模、凹模及凸凹模）又称成形零件，是直接完成冲裁工序 的关键零件5.1.1 凸模的结构设计 凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一，凸模本身按其作用又可分为工作部分（即 刃口）和固定部分。查冲压工艺及冲模设计 17 选择如下图所示的凸模结构简图。17图 5-1 冲孔凸模结构简图图 5-2 冲孔凸模结构简图18图 5-3 孔凸模结构简图参阅冲压工艺学 1 可得凸模长度计算公式如下：L h1 h2

31、 h3 h式中： L 凸模长度， mm；h1 凸模固定板厚度， mm；查冲压工艺学 1 表 1-300 取 h1 =30mm；h2 卸料板厚度， mm；查冲压工艺学 表 1-300 取 h2 =30mm；h3 导板厚度， mm；查冲压工艺学 1 表 1-300 取 h 3 =12mm；h 附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与 卸料板的安全距离等。一般取 15mm20mm，本设计取 h =20mm。L 30 30 12 20 92mm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。但本制件板料厚度较大，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

32、满足强度19要求。（1）压应力的校核查冲压工艺学 1 可知圆形凸模按下式进行压应力校核：式中：4tddmindmin 凸模最小直径， mm；t 料厚， mm； t =4mm；材料的抗剪强度， MPa；255 MPa 333 MPa；凸模材料的许用压应力， MPa；1800MPa2000 MPa解得：dmin 2.96mm该制件最小的孔为 ?11，显然圆形凸模压应力强度符合条件。（2）稳定性校核凸模的抗失稳定能力，根据模具结构特点，可分为无导向装置和有导向装置凸模两 种情况，本设计中为有导向装置凸模查冲压工艺学 1 可知其计算公式如下：max270d2F20式中： Lmax 允许的凸模最大自由长

33、度， mmd 凸模最小直径， mm； 11mm； F 冲裁力， F =3120N。 解得： Lmax 140.8mm。显然，凸模的长度符合稳定性要求。5.1.2 凹模的结构设计凹模的结构形式较多 , 按外形可分为标准圆凹模和板状凹模，按结构分为整体式和 镶拼式，按刃口形式也有平刃和斜刃锥形刃口凹模，冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修摸量较小。但刃口强度较 低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件 的冲裁。当 t 2.5mm时，刃口锥角 a=15； 2.5 6mm时 a=30；当采用电火花加工凹 模时， a=4 20筒形或锥形凹模。刃口强度较高，修磨后刃口尺

34、寸不变。但孔口容易积存工件或废 料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当t 3501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.30222000.100.120.150.180.22解得： Hd 0.22 355 78mm ；c 75mm。凹模板长度 L 为：L=355（步进距） +2c=505mm。凹模板宽度 B 为：B=258 （料宽） +2c=408mm。查实用冲压模具设计手册 2表 5-7 选 LB=500500规格滑动导向对角模具模架。5.1.3 凸凹模的结构设计凸凹模式复合模中的关键零件，凸凹模工作端的内外缘均为

35、刃口，一般内缘与凹模 刃口结构形式相同，外缘与凸模刃口结构形式相同，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的 尺寸，所以当冲件孔边距离较小时必须考虑凸凹模的强度。凹凸模的最小壁厚与冲模的 结构有关，一般可由经验数据决定。不积聚废料的凸凹模的最小壁厚；对于黑色金属和 硬材料约为工件料厚的 1.5 倍，单但不小于 0.7mm；对于有色材料与软材料约等于工件料 厚，但不小于 0.5mm。本设计中，凸凹模尺寸满足最小壁厚条件， 具体形状和尺寸见模具 装配图。5.2 定位零件的设计模具上定位零件的作用是使毛胚或半成品在模具上能够正确定位。根据毛坯形状、 尺寸及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式，常见的定位零件

36、有：挡料销、定位 板、导正销、侧刃和导料尺等。本设计中采用挡料销定位，挡料销材料为 T7，硬度为 50-55HRC 。作用：是控制板 料的送进距离分类：（1）固定挡料销（2）活动挡料销：活动挡料销隐蔽式活动挡料销临时挡料销在这里我们采用如图 5-1 所示圆头固定挡料销来定位， 导料板送料23图 5-1 圆头固定挡料销5.3 导向零件的设计在大批量生产中为了便于装模或在精度要求较高的情况下，模具都采用导向装置， 以保证精确定位，提高冲件质量及模具寿命。导向装置设计的注意事项：1. 与导套应该在凸模工作钱或压料板接触到工件前充分闭合，并且此时应该保证导柱上端距上模座上平面留有 10mm15mm的间

37、隙；2. 导柱、导套与上、下模板装配后，应该保证导柱与下模座的下平面、导套上端与 上模座的上平面均留 2m3m的间隙；3. 对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或者位 置应有所不同；4. 当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向压 力；5 导套应该开排气孔以排除空气。本设计中，采用滑动导柱、导套进行导向，如图 5-2 中 a、b 图所示。在这里我们选 用图 5-2 中 a 图所示形式。24图 5-2 滑动式导柱、导套的安装尺寸示意图5.4 卸料与推件装置的设计卸料装置和推件装置有刚性（即固定卸料板）和弹性两种形式。此外废料切刀也是 卸料的

38、一种形式。固定卸料板方式卸料力大，但无压料作用，毛坯材料厚度大于 0.8mm以上时采用弹性卸料板方式卸料力小，但有压料作用，冲裁质量较好，多用于薄板。对于卸料 力要求较大，卸料板与凹模间又要求有较大的空间位置时，可采用刚弹性相结合的卸料 装置。本设计中，采用刚性卸料装置和刚性推件装置。查表 5-2 可知 H0 固定卸料板厚度（ mm）h=18mm故固定卸料板选择 500mm 500mm 18mm规格。表 5-2 卸料板的厚度冲件料厚 t卸料板宽度50508080125125200200H0H0H0H0H0H0H0H0H0H0250.868610812101412160.8 1.56108121

39、014121614181.538-10-12-14-16-34.510-12-14-16-18-4.512-14-16-18-20-6 总结通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专 业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和 提高自己的独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲 压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件 的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力， 熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了

40、提 高。在我国，绝大多数机械、电器制造厂商都拥有这种设备，随着生产力的提高，旧的 生产设备将会被新的生产设备所淘汰。而对于企业来说旧设备的淘汰将是一种损失。通 过改造，提高了生产力，也节约了生产成本。我们知道冲压加工一般是大批量生产冲压 模具在机械生产中占有及其重要的作用，它是机械学与材料学的统一。模具加工本身就 是一种生产力较高的生产方式，加上自动化设备的模具加工更进一步地提高了它的生产 力。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体 会了学以致用、享受自己劳动成果的喜悦心情，而且从中发现自己平时学习的不足和薄 弱环节，从而加以弥补。总之，对我们学生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生 产第一线的技术行业工作、技术管理工作将有非常大的帮助。加强了冲压模具方面知识 的学习，作为本人的专业我知道冲压模具在当今生产的重要意义。而经过这一次设计，26 我加强了冲压学、冲压加工工艺以及材料学的理解。而更重要的是本人力求创新，把大 学所学知识综合起来，用计算机语言、传感器技术、微机原理、微型计算机接口技术、 电子电路、液压气动结合起来完成这一设计，这使得