多孔盖板零件冲孔模设计机械设计

1、贵阳学院毕业设计本科毕业设计（论文）多孔盖板零件冲孔模设计 系 部： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 20 年 月 日多孔盖板零件冲孔模设计摘要本课题为多孔盖板零件冲孔模设计，待冲零件为有一定深度的盖板件，底部要冲8个孔，故采用垂直冲孔模。根据工件的具体形状，决定用弹簧卸料板卸料，卸料板在冲裁时还起到导向和预压的作用。工件厚度2mm，所需冲裁力不大，因此一次性完成盖板零件的冲孔。模具类型应为单工序的冲裁模。工件尺寸公差未注，选IT14级。工件为小批量生产，为降低成本，除凸模、凸模固定板、弹性卸料板、定位板和凹模自行设计外，其余零件均选用标准件。零件需要冲直径为4mm和6m

2、m的小孔，冲裁凸模设计成阶梯型来提高凸模的抗弯和抗压性，并进行凸模的强度校核。考虑到模具结构和成本，凹模设计成整体式。本次设计的主要内容：工件工艺分析；冲压工艺方案选定；模具凸凹模刃口尺寸计算；模具模架选用；压力机选用；模具总体结构设计和模具总装图绘制；主要零部件设计和绘制；设计说明书撰写。 关键词：多孔盖板零件,冲孔模,模架,校核AbstractThis topic for porous plate punching mould parts design, to be blunt parts for a certain depth of a cover, and the bottom eig

3、ht holes, so using vertical punching die. According to the specific shape, decided to use spring stripper plate unloading, in the stripper plate cutting also plays when orientation and the preloading role. The 2 mm thickness, the cutting force is not large, so the completion at cover plate punching

4、parts. Mould types should be run die single process. The dimension tolerance not note, choose IT14 level. Workpiece as small batch production, in order to reduce the cost, in addition to the punch, the punch fixed board, elastic stripper plate, positioning board and concave die design by outside, th

5、e rest are chosen standard parts. Parts need to be blunt for 4 mm in diameter and 6 mm holes and the cutting of the punch into a ladder to improve the design of the punch and the bending strength of resistance, and the intensity of the punch. Considering the mould structure and cost, concave die des

6、ign into integral. The main content of this design: the process analysis; Stamping process program selected; Die and punch mould blade size calculation; Mould formwork choose; Press choose; The structural design and die mold assembly chart drawing; The design of the key parts and draw; The design sp

7、ecification writing.Keywords: porous cover plate part,punching die,formwork,check目录摘要AbstractII目录III1 绪论11.1 中国模具的发展和现状11.2 模具的分类21.2.1 冷冲压模具的概念21.2.2 冷冲压模具的分类21.2.3 冲压工序分类21.2.4 冷冲压加工的优缺点31.2.5 冷冲压模具的应用31.3 冲压模具的发展趋势31.4 本课题的主要内容和设计意义52 零件的工艺性分析62.1 材料性能72.2 冲裁件的尺寸和精度82.3 冲裁工艺方案的确定83 模具的结构形式93.1 模具

8、类型93.2 模具导向和零件定位方式93.3 卸料和出件方式93.4 模架类型及精度93.5 模具工作过程94 冲压模具工艺与设计计算114.1 冲裁力的计算114.2 卸料力、推料力和总冲压力的计算114.3 压力中心计算124.4 冲孔凸模和凹模刃口尺寸计算144.4.1 冲制24mm小孔144.4.2 冲制26mm小孔154.4.3 冲制320mm小孔164.4.3 冲制异形孔175 冲压模具总体结构及主要零部件设计185.1 冲压模具凸模设计185.1.1 凸模的形式和固定方法185.1.2 凸模长度确定195.1.3 凸模强度校核195.2 冲压模具凹模设计215.2.1 凹模结构形

9、式设计215.2.2 凹模结构尺寸确定225.2.3 凹模强度校核235.3 模具模板设计245.4 模具模架设计245.5 模柄设计265.6 卸料弹簧的选用265.7 模块上螺孔、圆柱销孔位置尺寸计算275.8 选择紧固件、定位零件和卸料螺钉286 模具的装配和调试296.1 冲裁模的装配296.2 冲裁模装配的主要技术要求296.3 冲裁模主要部件的装配306.4 模具总装306.5 设备校核316.6 冲裁模的试冲316.7 该模具冲裁试冲时可能会遇到的故障、原因及调整方法327 结论33致谢33参考文献34第 IV 页 共 41 页1 绪论1.1 中国模具的发展和现状模具是由各种零件

10、构成的用来成型物品的工具，它主要通过改变材料的物理状态来实现物品外形的加工。模具对现代化工业生产起着举足轻重的作用，国民经济的许多工业生产部门都需要用模具来实现生产加工。模具的应用非常广泛，如各种机电产品、汽车部件、兵器、仪表、电器和日常用品等。模具是上述行业中钣金件、铸件、锻件、粉末冶金件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件等工件生产的重要工艺装备。采用模具来加工零件，相比于其他加工形式具有材料利用率高、耗能低、产品质量好、生产效率高、成本低廉等特点。工业发达国家，模具工业的产值早已超过机床行业。模具的发展水平已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志之一。我国的模具工业起步较晚，50年代前期，

11、长春第一汽车制造厂首次建立冲模车间并于1958开始制造汽车覆盖件，60年代我国才开始生产精冲模具。随着改革开放和加入WTO，我国经济高速、连续增长，促进了模具工业的发展，越来越多的人投身于模具业，这使得我国模具设计制造水平有了长足的进步。自1999年以来，我国模具工业总产值呈现逐年递增的趋势，年增长率12%以上，目前已形成了1300多亿元的年产值。其中，冲压模具占的比例最高约50%，塑料模具约33%，压铸模具约占6%，其他模具约11%。但我们主要生产的是中低档简单模具，一些大型、精密、复杂、长寿命高档的模具仍需要大量进口。我国模具行业相比于国外先进工业国家，整体水平不高，高端产品供应不足，低端

12、市场竞争激烈，这也制约着中国工业的大发展。所以说中国目前只是模具生产大国，还称不上强国。就拿汽车行业来说，在汽车生产中，车身外形、发动机、内部装饰等90%的零部件需要用模具制造。生产一辆轿车需要约1000套冲压模、200多套内饰模，其中绝大多数模具需要进口。模具研发能力不足是制约中国汽车发展的瓶颈，因此要想提高模具行业的整体水平，进行体制转变和技术创新就势在必行了。2008全球金融危机的爆发给世界模具行业带来了不小的冲击，同时也创造了新的机遇。中国作为世界工厂，应该抓住机遇大力优化模具行业结构，进一步提升模具研发制造能力，缩短与世界先进水平的差距。1.2 模具的分类 由于产品的材料和加工工艺不

13、同，还有设备的差异，使模具种类繁多，按不同的分类方式又可以细分为很多种。按工件材料，加工金属工件的模具有冷冲压模、锻造模具、粉末冶金模具、金属压铸模具等；加工非金属工件的模具有注塑模具、玻璃成型模具等。按模具结构形式分，如单工序模具、复合模、级进模。按工艺分，如拉伸模、冲裁模、锻模等。下面主要介绍一下冷冲模具 ： 1.2.1 冷冲压模具的概念冷冲压模具是安装在压力机上对置于其内的板料在常温下施加变形力使之产生形变来获得一定尺寸、形状和性质的产品零件的特殊工具。1.2.2 冷冲压模具的分类1.根据工艺性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模。2.根据加工工序分类：单工序模、复合模、级进模、传递模

14、。3.根据产品的加工方法分类：冲剪模、弯曲模、抽制模、成形模、压缩模。4.按使用的通用程度分类：专用模具、组合模具、通用模具。5.按凹、凸模材料分类：钢制冲模、硬质合金冲模、锌基合金冲模、橡胶冲模和聚酯橡胶冲模等。1.2.3 冲压工序分类冲压加工因产品的外形、尺寸和精度不同，采用的工序也不相同。根据材料形变特点冲压工序可分为分离工序和成形工序。分离工序：毛坯在冲压力作用下，形变部分应力达到材料极限强度后，发生断裂而分离。该工序主要包括：落料、冲孔、切断、切口、切边、剖切等。成形工序：毛坯在冲压力作用下，形变部分达到材料屈服极限，但未达到极限强度，形变部分发生塑性变形但未分离。从而成为具有一定形

15、状、尺寸和精度的制件的工序。该工序主要包括：弯曲、翻孔、翻边、扩孔、滚弯、起伏、拉深、卷边、膨胀、整形、校平、压花等。 1.2.4 冷冲压加工的优缺点 冷冲压加工优点：采用冷冲压，在简单冲压下，可获得形状复杂、用其他方法难以加工的工件；冷冲压的工件尺寸精度是靠模具保证，零件加工可以一步到位，直接装配，且加工出的工件具有良好的互换性；冷冲压的工件成本低廉，相比于其他加工方式，其材料利用率高；操作简单，工人劳动强度低；生产效率高，具有一次成型的特点，冲压速度快、批量可调。 冷冲压加工缺点：模具设计制造复杂、周期长且费用高，不适宜在小批量生产中运用。由于产品的精度直接由模具决定，所以若零件对精度要求

16、过高，则无法满足。1.2.5 冷冲压模具的应用冷冲压模具的应用：冷冲压模具应用十分广泛，它不仅可以冲压各种金属，还可以冲压塑料板、纸板、皮革制品等。可以冲压的工件尺寸也很广，达到汽车的车体覆盖件，小到钟表内部零件。总之，冷冲压在现代工业生产中占有十分重要的地位。 1.3 冲压模具的发展趋势（1）模具标准化若专门设计制造一套模具的所有零件，周期太长，费用太高。所以为了批量生产模具、缩短周期和降低成本，可以采用标准件直接组装，这样不但有助于提高模具的制造数量，而且标准化生产还能降低制造风险。目前，标准化模架已得到广泛应用。（2）模具产品大型化、精密化由于模具成型的零件逐渐大型化和要求高生产效率，所

17、以模具业朝大型化发展。另外现在微型化零件加工需求日益增加，导致精密模具需求增加，模具精度已由5微米提高到23微米，今后还将朝更加精密的方向发展。（3）快速经济模具现在很多产品使用周期短、更新快，据估计，21世纪多品种、小批量的生产方式将占工业生产比例的75%左右。模具的设计制造要跟上产品的更新步伐，就需要开发快速经济模具，例如，开发各种中低熔点合金模具、快速电铸模具、陶瓷模具、叠成模等。（4）优质材料及先进的表面处理技术使用优质材料可以提高模具的使用寿命和提高所加工零件的质量，如粉末高速钢相比与普通高速钢，其碳化物细微、均匀，没有材料的方向性，所以它的韧性、磨削性、使用稳定性有了很大提高。特别

18、是针对形状复杂的工件和高速冲压的情况，其性能更加突出。模具的表面处理技术对于模具的性能影响至关重要。常用的表面处理方法有：渗碳、渗氮、渗钒、渗硼等，今后的发展方向为：气相沉积、等离子喷涂等。（5）多功能复合模的进一步发展新型的多功能复合模具是基于多工位级进模发展起来的。其功能有了很大提升，除了冲压成型零件外，还可用来铆接、锁紧、叠压等，使生产效率有了很大提高。（6）模具CAD/CAM/CAE技术和智能化模具CAD/CAM/CAE技术和智能化大大地提高了模具设计的效率，缩短了设计时间，减少了设计师和工人的工作量。是今后模具设计制造的发展趋势。（7）高速铣削加工高速铣削加工可以大幅度提高加工效率，

19、并可获得很高的表面光洁度。此外，高速铣削还可以加工高硬度模块，还有温度低、变形小等特点。高速铣削加工目前广泛用于汽车制造、家电行业中的大型型腔模具制造，而且已向敏捷化、智能化、集成化的方向发展。（8）模具扫描和数字化系统模具扫描系统能够实现从模型或实物扫描然后加工出相应模具的功能，大大地缩短了模具的设计制造周期。模具扫描系统还可以安装在加工中心上，快速实现数据采集、自动生成加工程序，可广泛用于模具行业的“逆向工程”中。（9）模具自动加工系统的发展这是模具行业发展的长远目标。模具自动加工系统是将很多台机床组合在一起，配有随行的定位夹具，有完整的机具、刀具库、柔性同步系统和质量检测系统等。1.4

20、本课题的主要内容和设计意义 设计的主要内容：本课题为多孔盖板零件冲孔模设计，由于待冲零件为盖板，底部要冲多个孔，故采用垂直冲孔模，用弹簧卸料板卸料，一次性完成盖板零件的冲孔，模具类型应为单工序的冲裁模。课题涉及的计算较多，许多零件的尺寸需要通过计算获得，例如:压力机、上下模座、凸模、凹模、导套、导柱、固定板、模柄、弹簧卸料板、卸料弹簧、定位板等。其中凹模、凸模、弹簧卸料板、定位板不是标准件，需要自行设计。由于待冲零件为盖板，本身有一定的高度，又需要冲压时取送方便安全，模架的闭合高度自然就会增大，这样就不能选择标准模架，而是选择相应的上、下模座，再配合较长的导柱和导套以达到所需的模架闭合高度。此

21、外，零件需要冲直径为4mm和6mm的小孔，所以冲裁凸模应设计成阶梯型来提高凸模的抗弯和抗压性，并进行凸模的强度校核。（盖板零件材料为08F钢，它的强度、硬度很低，韧性、塑性极高，具有很好的冷变形性，主要用来制造冷冲压件） 设计意义：通过此次模具设计的实践，把自己大学四年所学的专业知识很好的整合在一起，综合运用所学过的理论、知识和技能设计出一个有价值的产品。培养自己分析和解决模具设计的一般性问题的能力，拓宽了自己的知识面；使自己树立了正确的设计思想，设计构思，掌握了模具设计的一般程序和方法；提升我在查找技术资料、国家标准手册、运算、数据处理和编写文件等方面的能力，这对即将迈入社会的我是一次不错的

22、锻炼。2 零件的工艺性分析图2.1 多孔盖板零件待冲零件图2.1 材料性能材料为08F钢，它的强度、硬度很低，韧性、塑性极高，具有很好的冷变形性，适于冲裁。抗拉强度295Mpa,屈服强度175Mpa，抗剪强度220Mpa，未热处理时硬度：HB1312.2 冲裁件的尺寸和精度 待冲零件为盖板零件，厚度2mm,深度32mm，盖板直径79mm,圆角R5，底部分布有24mm、26mm、320mm和一个异形孔，需要冲的孔较多。零件尺寸公差未标注，为自由公差，按IT14精度选取，冲模则按IT9精度制造。冲裁断面表面粗糙度未标注，普通冲裁一般取6.3微米以下。2.3 冲裁工艺方案的确定 该工件为小批量生产，

23、只有冲孔一道工序，可有以下两种方案。 方案一：一次性完成所有孔的冲裁。 方案二：阶梯冲裁，即将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，这样可以使各凸模的冲裁力最大值出现时间分开，从而降低冲裁力。 考虑到待冲零件厚度只有2mm,所需的冲裁力不大，故采用方案一。3 模具的结构形式3.1 模具类型 根据零件的工艺分析，决定采用单工序冲孔模。3.2 模具导向和零件定位方式 模具导向形式：滑动导柱导套导向。 零件定位方式：根据盖板件的形状，决定采用圆形定位板对零件进行整体定位。3.3 卸料和出件方式 卸料方式：采用弹簧卸料板卸料。 出件方式：手动取出。3.4 模架类型及精度 根据待冲零件具体形状及操作的安全性考

24、虑，采用后侧导柱模架，由于待冲零件精度较低，对模具精度要求不高，所以选级精度。3.5 模具工作过程 第一步：将盖板零件放到冲孔凹模上，用圆形定位板定位； 第二步：上模下行，卸料板在弹簧作用下压住零件底部，上模继续下行，冲孔凸、凹模完成冲孔工序，废料从漏料孔排出； 第三步：完成冲裁后，上模上行，凸模和零件脱离接触，卸料板在弹簧作用下完成卸料工序； 第四步：将冲好的盖板件取出。4 冲压模具工艺与设计计算4.1 冲裁力的计算 对于普通平刃口模冲裁，冲裁力F可按下式计算。 （4-1） 式中 F冲裁力，N； L冲裁轮廓线长度，mm； t板料厚度，mm 材料抗剪强度,Mpa（08F钢取300 Mpa）；

25、K考虑刃口磨损，冲裁间隙不均匀等因素，常取K=1.3。 计算冲裁轮廓线长度L： L=33.1420+23.146+23.144+3.146+202=310.04 （4-2） 所以冲裁力=1.3310.042300=241831.2N4.2 卸料力、推料力和总冲压力的计算 卸料力： F =KF （4-3） 式中 K脱卸系数，查文献【1】表2-91，取K为0.025； F 计算的冲裁力。 所以F=KF=0.025241831.2=6045.8N 推料力： F=nKF （4-4） 式中 n凹模内含工件或废料的个数（8个）； K推出系数，查文献【1】表2-91，取K为0.05； F计算的冲裁力。 所以

26、 F =nKF=80.05241831.2=96732.5N 总冲压力： F=F+F+F=241831.2+6045.8+96732.5=344609.5N （4-5） 根据总冲压力选择压力机，要使压力机公称压力PP，因此选择压力机型号为J23-40，其技术参数为： 标称压力400KN， 滑块行程100mm，行程次数每分钟45次，模架最大封闭高度330mm，最大装模高度265mm,连杆调节长度65mm，工作台尺寸：前后460mm,左右700mm,孔径320mm。模柄孔尺寸：直径D=50mm,深度h=70mm，最大倾斜角度30，电动机功率5.5KW,4.3 压力中心计算 冲裁力合力的作用点称为冲

27、模的压力中心。设计冲裁模时，应该使冲裁模的压力中心和压力机滑块的中心重合，即冲裁模的模柄中心应该与冲裁模的压力中心一致，以保证冲裁模在压力机上正常、平衡地进行冲制工作。若无法使压力中心与滑块中心线完全重合，则应在设计中考虑采取平衡偏心载荷的措施，但偏载力要控制在尽可能小的范围内，且偏心距离不应该超过冲裁的模柄尺寸。对于冲裁任何对称形状的工件，其压力中心就是工件的几何中心。复杂形状的工件冲裁时，其压力中心可根据合力对某轴的力矩等于各个分力对同轴的力矩之和的原理来求得。多凸模冲裁冲裁时，其压力中心求法同上。图4.1 多孔盖板零件压力中心示意图如上图选取零件几何中心为坐标原点建立坐标系，确定各几何线

28、段长度及坐标中心。24孔：L1=3.1442=25.1 因为两孔相对于坐标原点是对称分布，所以压力中心在坐标原点 坐标（0,0）。26孔：L2=3.1462=37.7 因为两孔相对于坐标原点是对称分布，所以压力中心在坐标原点 坐标（0,0）。圆心坐标为（-20,3）、（20,3）的220孔：L3=3.14202=125.6 因为两孔相对于y轴对称，所以压力中心在y轴上，坐标为（0,3）圆心坐标为（0,23）的20孔：L4=3.1420=62.8 压力中心在y轴上 ，坐标为（0,23）。异形孔：L5=3.146+202=58.8 压力中心在其几何中心上，坐标为（0，-15）。合力压力中心坐标分别

29、为 ： （4-6） （4-7）所以压力中心坐标为（0,3）式中 4.4 冲孔凸模和凹模刃口尺寸计算 4.4.1 冲制24mm小孔 根据刃口尺寸计算原则，以凸模为基准，备磨量为，工件公差查GB1800-79，精度等级为IT14，得mm，查文献【1】表3-9，当冲件精度为IT14时，x=0.5。查文献【1】表3-12,08F钢料厚2mm，Z =0.36mm，Z =0.246mm。查文献【1】表3-10，当公称尺寸18mm时，mm，+mm。根据文献【1】表3-8公式： 单位： mm 工件尺寸：d=4； 凸模尺寸：=（4+0.30.5）=4.15； （4-8） 凹模尺寸：。 （4-9） 校核：成立。

30、（4-10） 式中d冲件公称尺寸； 冲件公差； 冲孔凸、凹模刃口尺寸； Z 最小冲裁间隙； 最大冲裁间隙； x磨损系数； 凸、凹模制造公差。4.4.2 冲制26mm小孔 根据刃口尺寸计算原则，以凸模为基准，备磨量为，工件公差查GB1800-79，精度等级为IT14，得，查文献【1】表3-9，当冲件精度为IT14时，x=0.5。查文献【1】表3-12,08F钢料厚2mm，Z =0.36mm，Z =0.246mm。查文献【1】表3-10，当公称尺寸18mm时，mm，+mm。根据文献【1】表3-8公式： 单位：mm 工件尺寸：d=6； 凸模尺寸：=（6+0.30.5）=6.15； （4-11） 凹模

31、尺寸：。 （4-12） 校核：成立。 （4-13） 式中d冲件公称尺寸； 冲件公差； 冲孔凸、凹模刃口尺寸； Z 最小冲裁间隙； 最大冲裁间隙； x磨损系数； 凸、凹模制造公差。 4.4.3 冲制320mm小孔 根据刃口尺寸计算原则，以凸模为基准，备磨量为，工件公差查GB1800-79，精度等级为IT14，得=0.52mm，查文献【1】表3-9，当冲件精度为IT14时，x=0.5，查文献【1】表3-12,08F钢料厚2mm，Z =0.36mm，Z =0.246mm。查文献【1】表3-10，当公称尺寸1830mm时，mm，+5mm。根据文献【1】表3-8公式： 单位：mm 工件尺寸：d=20；

32、凸模尺寸：=（20+0.50.52）=20.26； （4-14） 凹模尺寸：。 （4-15） 校核：成立。 （4-16） 式中d冲件公称尺寸； 冲件公差； 冲孔凸、凹模刃口尺寸； Z 最小冲裁间隙； 最大冲裁间隙； x磨损系数； 凸、凹模制造公差。4.4.3 冲制异形孔 根据刃口尺寸计算原则，以凸模为基准，冲孔凸模磨损后，刃口尺寸减小的为R3.075，冲孔凸模刃口尺寸不变的为两半圆圆心距20mm。备磨量为，工件公差查GB1800-79，精度等级为IT14，得，查文献【1】表3-9，当冲件精度为IT14时，x=0.5。查文献【1】表3-12,08F钢料厚2mm，Z =0.36mm，Z =0.24

33、6mm。查文献【1】表3-10，当公称尺寸1830mm时，mm，+5mm。根据文献【1】表3-8公式： 单位：mm凸模尺寸：凸模宽度=（6+0.30.5）=6.15； （4-17） 凸模长度=20+=26.15； （4-18）凹模尺寸：凹模宽度= （4-19） 凹模长度=20+= （4-20）校核：成立。 （4-21）式中 冲件公差； ，冲孔凸、凹模刃口尺寸； Z 最小冲裁间隙； 最大冲裁间隙； x磨损系数； 凸、凹模制造公差。5 冲压模具总体结构及主要零部件设计5.1 冲压模具凸模设计5.1.1 凸模的形式和固定方法 凸模的形式从形状来说，圆形和异形用的最多；从结构特点说，用于冲裁的凸模较多

34、，小凸模较多。固定方法主要是机械固定法和物理固定法，但机械固定法用的较多，常用的固定方法有：带台式、铆接式、叠装式、垫键式、插入式、浇注式、挤压式等。本设计中采用圆形和一种两端半圆的异形凸模，固定方式如下图所示：圆形凸模采用带台式，以过渡配合（k6）固定在凸模固定板上，顶端的台肩用来保证凸模工作时不被拉出。异形凸模，采用铆接式，凸模安装部分上端加工出1.5mm斜面的铆头，并做局部退火处理，凸模同样以过渡配合（k6）固定在凸模固定板上。凸模材料选用T10A钢，淬火硬度为HRC5660，尾部回火HRC4550。技术条件：按JB/T76531994的规定。图5.1 凸模的形式和固定方法示意图5.1.

35、2 凸模长度确定 凸模的工作部分长度根据模具具体结构确定。长度过长会使凸模工作时因纵向弯曲而失稳，导致冲件质量和精度降低，甚至造成凸模折断。 根据模具设计结构具体形式，凸模的长度为 L= （5-1） 式中 L凸模长度（mm）； 凸模固定板厚度（mm）；它取决于冲件的厚度，当t=1.52.5mm时，取2025mm，这里取25mm； 卸料板厚度（mm）,取45mm； A凸模固定板和弹簧卸料板间距，取15mm； t料厚，（2mm）； Y 附加长度，包括修磨余量（46mm）,这里取4mm,凸模进入凹模的深度，取1mm。 将数据代入得： 凸模长度L=25+45+15+2+5=92mm5.1.3 凸模强度

36、校核 冲压工作时，凸模承受压力，在卸料时又受到拉力，连续不断的冲压加工，凸模在压力和拉力的反复作用下，凸模有可能被压坏或疲劳损坏。对于粗而短的凸模，一般按标准选用或按常规设计，可不比校核强度；对于冲孔直径较小且细长的凸模或板料厚度较大的情况，需要校核凸模的强度和稳定性 。因为冲裁凸模数量较多，只校核直径最小凸模和异形凸模即可。冲制24mm小孔凸模：1.压应力校核： （5-2） 式中 凸模最小直径（mm）； t料厚（2mm）； 材料抗剪强度，取300MPa；凸模材料许用应力，MPa，有导向装置时=20003000MPa，取2000MPa。将数据代入上式得：= 成立故凸模抗压能力满足要求。2.弯曲

37、应力校核 对于卸料板导向凸模： （5-3） 式中 允许的凸模最大自由长度，mm； d凸模自由长度处的直径，7mm； P冲裁力，（P=241831.2。将数据代入上式得: = 因为15mmmm 成立 故凸模抗弯能力满足要求。冲制异形孔凸模：1.压应力校核 （5-4）式中 凸模最小断面面积，（=20）；P冲裁力，（P=241831.2）；凸模材料许用应力，MPa，有导向装置时=20003000MPa，取2000MPa。将数据代入上式得： 成立故凸模抗压能力满足要求。 2.弯曲应力校核 对于卸料板导向凸模 （5-5）式中 允许的凸模最大自由长度，mm； J凸模最小横断面的惯性矩，(J=； P冲裁力，

38、（P=241831.2）。将数据代入上式得： 成立故凸模抗弯能力满足要求。5.2 冲压模具凹模设计5.2.1 凹模结构形式设计凹模种类繁多，按工作性质分为：冲裁凹模、压弯凹模、成型凹模和拉伸凹模等，按凹模结构分为：整体式凹模、镶套式凹模、拼合式凹模、分段拼合式凹模和综合拼合凹模等。根据模具具体结构，决定用整体加工的方法加工凹模，各凹模孔都采用线切割机床加工。整体式凹模有如下优点：凹模只是一块板状零件，比较完整，使模具结构比较紧凑，设计和加工简单，制造装配比较方便，成本低；缺点是局部损坏后，不便于维修，对大一些的级进模不利于加工，因此只适用于外形尺寸不大的场合。另外，凹模的形孔、步距等精度完全依

39、靠机床的坐标精度来保证。有高精度的机床，加工精度高；无高精度的机床，加工精度低，无法通过调整来提高精度。而镶拼式凹模一般可以调整。所以整体式凹模的应用有一定的局限性。安排凹模在模架上的位置时要根据所计算的压力中心数据，将压力中心和模柄中心重合。凹模材料选用T10A钢，淬火硬度HRC5862，技术条件：按JB/T76531994的规定。下图5-2为冲裁凹模刃壁形式： 图 5-2 凹模刃壁形式 5.2.2 凹模结构尺寸确定 凹模设计应考虑的事项是凹模强度、制造方法及其加工精度等。凹模孔的尺寸，在实用上是和待冲零件尺寸一起来考虑的。它关系到待冲零件量的好坏，因此对其加工表面质量必须予以充分的考虑。凹

40、模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平方向的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，特别是对于复杂形状的冲件，其凹模的强度计算就相当的复杂。因而，在目前一般的生产实际情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略的估算及经验修正的。凹模结构尺寸计算：因为凹模刃口最大尺寸b=26.15mm，冲裁料厚t=2mm。查文献1表45 凹模厚度H和壁厚c得：当b75mm，料厚t在1.53mm时，c=34mm,H=25mm。（注：表列数据H适用于T10A等碳素工具钢，若使用Cr12MoV钢时，可乘系数0.8

41、0.9，形状复杂的冲件取大值）。根据模具结构决定将凹模设计为圆形凹模凹模长度L和凹模宽度B=(31.5+34)=131mm。 由以上算得凹模轮廓尺寸， 查文献1表47 凹模周界尺寸和模座厚度，无此轮廓尺寸，因此取 刃壁高度确定：查文献3表68 圆形凹模形式和尺寸（GB 2863.481）得：凹模刃口尺寸为46mm时 刃壁高度h=3mm；凹模刃口尺寸为68mm时 刃壁高度h=4mm；凹模刃口尺寸为1822mm时 刃壁高度h=8mm；凹模刃口尺寸为2228mm时 刃壁高度h=8mm。5.2.3 凹模强度校核校核凹模孔凹模强度计算公式： （5-6）式中 F冲压力,F=241831.2； 许用弯曲应力

42、，查文献1表435，T10A弯曲应力为300500MPa， 取300MPa； ，20.26mm； 支承口直径，22.26mm。将数据代入上式得：即成立故凹模满足强度要求。5.3 模具模板设计 该模具模板包括：上模座、垫板、凸模固定板、弹性卸料板、定位板、下模座。其中上、下模座根据待冲零件具体形状和便于操作考虑，决定采用滑动导向后侧导柱模架。垫板：垫板的作用是减低模板承受的单位压力。形状和尺寸和凸模固定板相同。凸模固定板：对于小型凸模和凹模，一般通过使用固定板间接地固定在模座上面，以节省贵重的模具钢。为了使凸模和凹模固定足够牢固且有良好的垂直度，固定板必须有足够的厚度。弹性卸料板：弹性卸料板主要

43、起卸料作用，在冲裁时还可以起一定的导向和预压作用，这样可以使零件的冲裁更加平稳，精度更高。定位板： 根据待冲零件具体结构，决定采用圆形定位板对零件进行整体定位。各模板外形尺寸设计如下：上模座 下模座 垫板 （标准件)；凸模固定板 弹簧卸料板 （矩形非标准件）；定位板 （圆形非标准件）。5.4 模具模架设计根据导套和导柱的常用布置形式，模架可分为：对角导柱模架： 可纵向或横向送料，连续模多选用对角导柱模架；中间导柱模架： 只能用于横向送料，可适用于复合模、单工序模：后侧导柱模架： 多用于纵向送料，使用边角余料冲压时，选用后侧导柱模架较为方便；四导柱模架： 导向效果好，适用于大型冲模、多工位级进模

44、、精冲模架、自动化冲模等。根据导向装置中导柱和导套间的摩擦性质模架可分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。模具计算闭合高度 (5-7) （5-8）查找相关国标，标准模架闭合高度不符合要求，所以采用组合模架，根据计算的模架闭合高度选取导套和导柱：导套 GBT286132008A22 导柱 GBT286112008A36 导套和上模座配合选用，导柱和下模座配合选用，冲压料厚为0.84mm的金属板时，导套和导柱的配合选用。故模架闭合高度： (5-9) (5-10)式中 导套上端面和上模座上端面的距离； 导柱上端面和导套下端面的距离； 导柱上端面和上模座上端面的距离。模架闭合高度校核： 成立故所选模架

45、符合要求。5.5 模柄设计公称力1600KN以下的小吨位压力机，冲模上模用模柄连接。模柄的类型分为：压入式模柄、带台模柄、旋入式模柄、浮动模柄。根据模具结构，决定采用压入式模柄。由压力机模柄孔尺寸选择标准模柄即可。5.6 卸料弹簧的选用根据卸料力和模具结构决定用4根弹簧卸料。每根弹簧承受的卸料力为： (5-11)查弹簧国标GB/T20892009初选弹簧参数为：弹簧钢丝直径d=8mm,自由高度H=70mm,弹簧中径D=32mm,有效圈数n=4.5,最大工作负荷最大工作形变量规格标记为：弹簧考虑到卸料的可靠性，取弹簧在预压缩时就应有1511.5N的卸料力，故：弹簧的预压缩量： (5-12)检验弹

46、簧的最大压缩量是否满足条件：冲裁时卸料弹簧的工作行程取材料厚度加1mm，为3mm；凸模的修模总量一般取46mm，这里取4mm；弹簧的预压缩量。故弹簧的总压缩量为： +=3+4+5.7=12.7mm (5-13)故所选弹簧符合要求。5.7 模块上螺孔、圆柱销孔位置尺寸计算螺孔、圆柱销孔离端面的距离图5.3 螺孔、圆柱销孔离断面距离示意图螺孔 未经淬火的零件 Ld 经淬火的零件 L1.25d定位销孔 L1.5d圆零件时，由零件端面至孔中心的最小尺寸，应使Rd对剪切口，其端面至孔边的距离孔间隔的最小尺寸：未经淬火的零件 ad经淬火的零件 a1.5d式中 d小直径的孔径。具体模块上螺孔和圆柱销孔的位置

47、尺寸见后续零件设计。5.8 选择紧固件、定位零件和卸料螺钉根据模具具体结构尺寸选择相应的标准件紧固件尺寸：上模座紧固螺钉 螺钉M860 GB/T 70.12000 材料：45钢，2838HRC上模座圆柱定位销 销 GB/T 119.22000 材料：45钢，40HRC下模座紧固螺钉 螺钉M880 GB/T 70.12000 材料：45钢，2838HRC下模座圆柱定位销 销 GB/T 119.22000 材料：45钢，40HRC卸料螺钉 材料：45钢， 3540HRC模柄止转销 销 GB/T 119.22000 材料：45钢，40HRC6 模具的装配和调试6.1 冲裁模的装配 模具装配是按模具的

48、设计要求，将组成模具的零部件连接或固定起来，使之成为满足一定成形工艺要求的专用工艺装备的工艺过程。模具装配过程是模具制造工艺全过程中的关键环节，包括装配、调整、检验和试模。在装配时，零件或相邻装配单元的装配和连接均需按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证他们之间的配合精度和位置精度，从而保证模具凸模与凹模间精密均匀的配合、模具开合运动和其他辅助机构的运动精确性，从而保证制件的精度和质量，保证模具的使用性能和寿命。6.2 冲裁模装配的主要技术要求1 组成模具的各零件的材料、形位公差、尺寸公差、表面粗糙度和热处理等均应符合相应的图样要求。2 模架的三项技术指标：上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应该达到规定的精度等级要求。3 模架的上模沿导柱上、下移动应该平稳，无阻滞现象。4 装配好的冲裁模，其封闭高度应符合图样规定的要求。5 模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度公差在全长范围内不大于0.05mm。6 凸模和凹模之间的配合间隙应符合图样要求，配合间隙应均匀一致。7 定位装