毕业设计-材料成型及控制工程

1、 四川理工学院毕业设计说明书 第 39 页 共 40 页第1章 前 言冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。根据通用的分类的方法，冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。分离是按一定轮廓线将工件与板料分开。分离工序分为冲裁、切断、切边和剖切。成形是在不破坏板料的条件下，通过塑性变形获得所要求的形状和尺寸精度。成形工序分为弯曲、卷圆、拉深、缩口和校形等。在普通冲裁中，材料都是从模具刃口处产生裂纹而剪

2、切分离的。冲裁得到的工件剪切面上有塌角、断裂带和毛刺，并带有明显的锥度，断面粗糙度Ra值为12.56.3um，尺寸精度在IT11级以下。而精密冲裁是使材料呈纯剪切的形式进行冲裁。它是在普通冲裁的基础上，通过改进模具来提高制件的精度，改善断面质量，尺寸精度可达IT6IT9级，断面粗糙度Ra值为1.60.4um，断面垂直度可达8930或更佳，最小光亮面大于80%以上。自1932年德国人发明了精密冲裁工艺以来，由于其具有高效、精密、节能、少废料等特点，已广泛应用于仪器仪表、汽车、军工、航空等领域。1.1冷冲压模具在工业生产中的地位目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一

3、般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可以生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已经到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电视、仪器、仪表等产品，有60左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。现而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。1.2冲压工艺的发展现状 近几年，冲压成形工艺有很多新的发展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪 切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等工艺日新月异，

4、冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要是对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还兼有精密弯曲、精密拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为58mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度为25mm的厚板实现精密冲裁，并可对900MPa的高强度合金材料进行精冲。 1.3 模具CAD/CAM的发展趋势从20世纪70年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图纸输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输入NC程序（用于数控加

5、工中心和线切割编程）等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术（包括物理模拟和数学模拟）的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布数据库，发展专家系统和智能CAD等。第2章 零件工艺性分析如图2-1所示精密垫片，生产批量为小批量，材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，强度大，抗拉强度=650MPa，具有良好的冷加工工艺性。图2-1精密垫片从零件

6、的形状来看,该冲压件的结构简单且对称，是规则的几何形状。由 文献1图2-48求最小孔径d 查得该垫片材料可以精冲的最小孔径为0.7mm,小于垫片的内孔尺寸2mm。因此，该精冲件的结构工艺性较好。从零件的尺寸精度来看，外圆的基本尺寸为4mm，公差为0.018mm，由 文献4附录表1标准公差数值 查得该外圆为IT8级精度。2mm内孔与4mm外圆有很高的同轴度要求（同轴度0.025mm），冲裁断面与零件两大面有垂直度要求，普通冲压不能达到要求。从工序的角度看，有冲孔和落料两个工序，断面粗糙度Ra3.2um，属于光洁冲裁范畴。总体上看，该零件的冲压加工性不好，难度较大，对模具的设计、选材和制造要求都较

7、高。第3章 工艺方案的制定该精密垫片需要冲孔和落料两个冲压基本工序，有这两个工序可以排出以下三种方案：方案一：先落料，再冲孔，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，采用级进模生产。分析比较上述三种方案，可以看出：方案一中，单工序模具结构简单，制造费用低，适合小批量生产，但是该冲压件的尺寸很小，采用单工序模生产时送料不方便。另外，该冲压件有精度要求，为避免多次冲压生产的定位误差大，也不宜采用单工序模生产。方案三中，工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高，手不需伸入模具工作区，比较安全，但是由于该零件内外形同轴度要求高度（同轴度0.025mm）

8、，若采用级进模生产，存在步距定位误差，凸、凹模加工及装配误差，因此同轴度很难达到要求。方案二没有上述缺点，但是模具结构复杂，制造较困难，成本高，不过复合模具结构紧凑，冲出的制件精度较高，生产率也高，适合大批量生产，特别是内孔与外圆的同轴度容易保证。因此决定采用精冲复合结构，这样既保证了落料与冲孔的同轴度，又避免了由于零件外形尺寸大小而带来的而次定位困难，同时，采用复合模使零件的排样设计更加灵活，还可以将小凸模的保护套与推件板合为一体。第4章 模具结构的确定按照落料凹模安装的位置，复合模可以分为正装复合模和倒装复合模。其中，正装复合模冲裁时的冲孔废料由上模向下推出，孔的废料落在下模表面，需要及时

9、清除，操作不方便，且不太安全。在冲裁过程中，板料被凸凹模与下模的弹性顶件器压紧，故冲出的制件较平整，尺寸精度也高，适合薄料冲裁。同时，凸凹模的孔内不容易积聚冲孔废料，可以减小孔内废料的胀力，有利于减小凸凹模的最小壁厚。倒装复合模工作时所产生的冲孔废料直接由下模部分漏出，而制件被嵌在上模部分落料凹模内，回程时由刚性推件装置将制件推下，比较容易引出模外，故操作比正装复合模方便，且安全。经过对正、倒装复合模结构的分析比较，由于该垫片是精密制件，冲2mm内孔需要反顶力，以保证零件表面光滑平整、质量好，所以决定采用倒装复合模结构及弹性卸料方式。采用倒装复合模生产时，精冲工艺过程如图4-1：图4-1精冲过

10、程图中 1凸模 2顶出器 3凹模 4材料 5反推杆 6齿圈压板 7凸凹模图a为材料送进模具；图b为模具闭合，材料被齿圈、凸模、凹模、顶出器、反推杆、凸凹模压紧；图c为材料在受压状态下被冲裁；图d为冲裁结束，模具开启；图e为齿圈压板卸下废料，并向前送料；图f为顶出器顶出零件，并排走零件。第5章 工艺计算5.1 排样、搭边和条料宽度的计算5.1.1 排样设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，会影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。排样的目的是为了画出正确的模具排样图。一个较佳的排样方案必须兼顾冲压件的公差等级、冲压件的生产批量、

11、模具结构和材料利用率等方面的因素。根据材料的利用情况，排样的方法可以分为三种：有废料排样，少废料排样和无废料排样。其中，有废料排样法的材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、精度要求较高的排样。本工件的4mm外圆为IT8级精度，精度要求高，因此，决定采用直排有废料的排样方式。排样图如图5-1所示：图5-1排样图中 B条料宽度；b两工件间的搭边； A进距； a工件与条料边缘间的搭边。5.1.2 搭边值的选取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。大的搭边值有利于提高精冲的断面质量，但材料利用率低，不经济。因此，在选择搭边值时，应在满足冲切断面质量的条件

12、下尽可能选取最小值。精冲由于采用了V形环压边，所以搭边的宽度比普通冲裁大。搭边值的选择主要根据零件材料的厚度来定。本精密垫片的材料厚度t = 0.4mm，由 文献1表2-29精冲搭边数值 查得：两工件间的搭边为：a = 1.5mm； 工件与条料边缘间的搭边为：a= 1.5mm。5.1.3 条料宽度的确定条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁冲裁时工件周边有足够的搭边值。同侧导料销定位的条料宽度B如图5-2所示：图5-2同侧导料销定位的条料宽度其计算公式参考文献52.6式为：B = D + 2a （5-1）式中 B条料宽度的基本尺寸（mm）； D垂直送料方向的零件尺寸（mm）； a工件与条

13、料边缘间的搭边（mm）。故条料宽度为：B = D + 2 a = 4mm + 2 1.5mm = 7mm进距是指条料在模具上每次送进的距离。它是决定挡料销位置的依据。每次只冲一个零件的进距h的计算公式为：h = B + a （5-2） 式中 B平行于送料方向工件的宽度（mm）； a冲件之间的搭边值（mm）。 故进距为： h= B + a= 4 mm + 1.5mm = 5.5mm5.2 材料利用率的计算材料利用率是衡量排样经济性和合理性的指标。其计算公式如下：一个进距内的材料利用率为： = 100% （5-3）式中 A 冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm）； n 一个进距内冲件数目； b

14、条料宽度（mm）； h 进距（mm）。冲裁件面积为：A = （ R - r ） = 3.14 ( 2 - 1 ) = 9.42 mm故一个进距内的材料利用率为： = 100% = 24.47%由 文献6表1-2冷扎钢板和钢带的规格（mm） 选择12006000.4mm的钢板。一张板料上的总的材料利用率为： = 100% （5-4） 式中 N一张板料上冲件总数目； L板材长度（mm）； B板材宽度（mm）。横裁:条料数 n= = 171（条）每条件数 n = = = 108（件）总件数 N = nn= 171 108 = 18468（件）板料利用率为： = 100% = 100% = 24.16

15、%纵裁：条料数 n= = 85（条）每条件数 n = = = 217（件）总件数 N = nn= 85 217 = 18445（件）板料利用率为： = 100% = 100% = 24.13%比较以上计算的结果知：横裁的板料利用率比纵裁的板料利用率高，所以板料采用横裁的方式，一张板料上的总的材料利用率为24.16%。5.3 齿圈压板设计齿圈是精冲的重要组成部分，其作用是冲裁前先压住材料，防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动，使材料在冲裁过程中始终保持和冲裁方向垂直而不翘起。常用的形式为尖状齿形圈（或称V形圈）。齿圈的齿形如图5-3所示：图5-3齿圈的齿形图中 h齿圈齿高 a齿圈齿宽齿圈的

16、分布根据加工零件的形状和要求考虑，因为本精密垫片形状简单，所以齿圈做成和工件的外形相同。由于垫片的材料厚度只有0.4mm，因此只需在齿圈压板上设置单面齿圈。齿圈齿形的尺寸取决于材料厚度和材料抗拉强度。由 文献1表2-28单面齿圈齿形尺寸 查得： 齿圈齿高为：h = 0.08mm, 齿圈齿宽为： a = 0.25mm。5.4 精冲压力的计算根据精密冲裁的变形机理，实现精密冲裁需提供3种力的作用，即使材料分离的剪切力，实现压料的压边力，反顶工件的反顶力，这3种力一般不是同时产生的，而是通过压力机的协调动作，按先后动作顺序交替产生的。冲裁结束后，卸料力将废料从凸模上卸下来，顶件力将工件从凹模内顶出，

17、模具复位完成整个工艺过程。精冲过程作用的力如图5-4：图5-4精冲过程作用的力图中 F冲裁力 F压边力 F反压力 F卸料力 F顶件力据文献3第98页有关精冲力的计算公式，垫片的精冲压力计算如下：5.4.1 冲裁力 冲裁力F的大小决定于冲裁件内外周边的总长度、材料的的厚度和抗拉强度。可按经验公式计算：F= fL （5-5）式中 f系数，考虑到精冲时由于模具的间隙小，刃口 有圆角，材料处于三向压应力状态，和一般冲裁相比提高了变形抗力，因此取系数f=0.9； L内外周边的总长（mm），L = L+ L，L为外周边长度，L为内周边长度； 材料厚度（mm）； 材料的抗拉强度（MPa）。故精冲的冲裁力为：

18、F= 0.9L = 0.9 ( L+ L ) = 0.9 3.14 ( 2 + 4 ) 0.4 650 = 4408.56 N5.4.2压边力V形环压边力的作用有以下三点：1）防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动；2）夹持材料，在精冲过程中使材料和冲裁方向垂直而不翘起；3）在变形区建立三向压应力状态。因此正确计算和选用压边力与保证工件的剪切面质量、降低动力消耗和提高模具的使用寿命有密切的关系。压边力F按以下经验公式计算：F = 2 fLh （5-6）式中f系数，取决于，由 文献3表3-1系数f的确定 查得 ：f= 2；L工件外周边长度（mm）；h V形齿高（mm）； 材料的抗拉强度（MP

19、a）。故精冲的压边力为：F = 2 fLh = 2 2 3.14 4 0.08 650 = 2612.48 N5.4.3 反压力反压板的反压力也是影响精冲件质量的重要因素，它主要影响工件的尺寸精度、平面度、塌角和孔的剪切面质量。增加反压力可以改善上述质量指标，但反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的使用寿命。因此和压边力一样均需在实际工艺过程中，在保证工件质量的前提下尽量调到下限值。反压力F可按以下经验公式计算： F = 20% F （5-7） = 20% 4408.56 = 881.71 N5.4.4 卸料力和顶件力精冲完毕，在滑块回程过程中不同步的完成卸料和顶件。压边圈将废料从凸模上卸下，

20、反压板将工件从凹模内顶出。卸料力F和顶件力F按以下经验公式计算： F=（510）% F （5-8） =（510）% 4408.56 = 330.64 NF=（510）% F = 330.64 N5.4.5 精冲总压力精冲总压力是完成制件精冲所需要的总压力，是选用压力机的主要因素之一。V形环压边圈压入材料所需的压力F远大于精冲过程中为了保证工件剪切面质量要求V形环压边圈保持的压力F，一般F=(30%50%) F。精冲开始时，首先在压边力F的作用下V形环压边圈压入材料，完成压边后，压力机自动卸压到预先调定的保压压边力F，然后再进行冲裁。卸料力F和顶件力F根据模具结构由弹性元件的预紧力在模具的回程中

21、产生。因此实现精冲所需的总压力F是F、 F及F之和。即 F = F+ F+ F （5-9） = F+ ( 30% 50% ) F+ F = 4408.56 + 40% 2612.48 + 881.71 = 6335.26 N 取压力机的公称压力比精冲总压力F大10%20%，则有 F ( 1.1 1.2 ) F 1.2 6335.26 7602.31 N由于精冲压力机的价格昂贵，并且目前精冲主要向大型化方向发展，例如瑞士FEINTOOL公司的精冲设备的产品规格为160011000kN，因此不适宜作为薄壁精冲小零件的冲压设备。垫片零件厚度为0.4mm，即精密冲压凸模进入凹模的行程最大为0.4mm，

22、对于弹簧来讲压缩力变化不大，卸料力和推件力根据模具结构由弹性元件的预紧力在模具的回程中产生，因此在垫片零件模具设计中使用弹簧可以代替精冲设备中的压边力和顶件力，实现无专用精密冲压设备的精密冲压。初选单柱固定台压力机J11-5，公称压力为50KN。5.5 模具压力中心的确定冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。因为该精冲垫圈是对称的几何形状，所以其压力中心位于该冲压件轮廓图形的几何中心。5.6 凸、凹模间隙的选取凸、凹模间隙的大小及其沿刃口周边

23、的均匀性是影响工件剪切面质量的主要因素，合理的间隙值不仅能提高工件质量，而且能提高模具的寿命，间隙过大，工件断面会产生撕裂，间隙过小，会缩短模具寿命。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用较小的间隙值，而对于精度要求不高的工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。精冲间隙主要取决于材料厚度、同时也和工件形状、材质有关。本精密垫片的材料厚度为t=0.4mm，由 文献1表2-27凸、凹模的双面间隙 查得： 外形间隙为：Z= 0.004mm； 内形间隙为：Z= 0.008mm。5.7 凸、凹模工作部分尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须

24、靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差，是设计冲裁模的主要任务之一。由于本精密垫片的材料厚度为0.4mm,属于薄板制件,所以凸模和凹模采用配合加工。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，然后根据此基准件实际尺寸，配做凹模（或凸模），使它们保持一定的间隙。因此，只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明“尺寸按凸模（或凹模）配作，保证双面间隙”。这样，可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。由于复杂形状工件各部分尺寸性质的不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变换的趋势也就不相同了，所以基准件的刃口尺寸计算的方

25、法也不相同。精密垫片零件图如图5-5所示，对零件上4mm外圆的落料应该以凹模为基准件，然后配做凸模；对2mm内孔的冲孔应该以凸模为基准件，然后配做凹模。落料凹模和冲孔凸模在理想情况下，应该比工件要求尺寸大0.0050.01mm。图5-5精密垫片凸凹模刃口尺寸计算参考文献1 第86页的公式为：落料： D=（D+） （5-10） 凸模按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值Z； 冲孔： D=（D-） （5-11） 凹模按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值Z。式中 D凹模尺寸（mm）； D凸模尺寸（mm）； D工件最小极限尺寸（mm）； D工件最大极限尺寸（mm）； 工件公差（mm）。如上图，精密垫片的内孔

26、尺寸及公差为20.02mm，外圆尺寸及公差为4mm。则内孔的最大极限尺寸及公差为：D= 2mm+ 0.02mm= 2.02mm= 0.02mm -（- 0.02mm）= 0.04mm；外圆的最小极限尺寸及公差为：D= 4mm - 0.028mm= 3.972mm = -0.01mm -（-0.028mm）= 0.018mm则凹模刃口尺寸计算为：4 =（D+）=（3.972 + 0.018） = 3.977mm凸凹模的外部刃口尺寸按上述凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值0.004mm。凸模刃口尺寸计算为：2=（D-） =（2.02-0.04） = 2.01mm凸凹模的内部刃口尺寸按上述凸模实际尺寸

27、配制，保证双面间隙值0.008mm。为了改善金属的流动，提高工件的断面质量，落料时在凹模刃口处倒圆角，冲孔时在凸模刃口处倒圆角。一般圆角取0.050.1mm效果较好，试模时先采用最小R值，在增加齿圈压力后仍不能获得光洁切断面时，再适当增大R值。第6章 进行模具总体设计6.1 模具结构设计垫片精冲模具总体结构设计为如附图00所示。该模具为倒装复合模，条料的送进由两个导料销1控制其方向，由固定挡料销2控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，将条料从凸模上卸下，同时采用弹性顶出装置将工件或废料从凹模内顶出。在该模具结构中，冲2mm孔的凸模16、外形落料推件板18、4mm外形落料凹模19装于上模，凸模16同

28、时受推件板18的导向保护。凸凹模28、齿形压边圈3装于下模，齿形压边圈3做成镶件固定在下齿圈固定板22上，在弹簧37的作用下共同浮升一定距离（浮升距离可以由卸料螺钉34调整），起到预压边的作用。4mm外形落料时的反顶力由推件板18、顶杆11、压板10、弹簧15产生，其大小可以由丝堵14进行调整。冲2mm孔的反顶力由装在凸凹模中的反推杆29和弹簧30产生，其大小可以由弹簧下面的丝堵31进行调整。由于精冲外形时凸、凹模间隙极小（双面间隙为0.004mm），为了确保凸、凹模间隙均匀，采用了高精度的四导柱滚珠导向模架，内部模板之间还采用了4个小导柱进行精导向。为了保证模具精度同时保证模具零件的间隙值，

29、模具零件均采用配作方法以达到要求。该精密冲压模具的关键零件（凸模、凹模、凸凹模、齿形压边圈、推件板）都镶拼于模板上，以便于修模和调整工作尺寸。6.2 模具零件的选用、设计以及必要的计算6.2.1 工作零件的设计6.2.1.1凹模结构和尺寸的确定凹模的基本结构形式选用镶拼式，这样易损部分和非易损部分分开，局部损坏，局部更换，有利于节省优质刚。凹模的刃口形式选用平刃刃口，因为平刃刃口的强度较好，刃磨后工作部分尺寸不变，间隙大小不变，适用用于形状复杂、精度要求较高的模具。刃口高度h取48mm，薄料冲裁取小值；厚料冲裁取大值。本凹模的刃口高度h取5mm。圆形凹模可有冷冲模国家标准或工厂标准选用。非标准

30、尺寸的凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论的计算方法确定，一般按经验公式概略地计算。凹模尺寸计算公式参考文献1第224页的计算公式为：凹模高度：H = Kb （15mm） （6-1）凹模壁厚：C=（1.52）H （30 40）mm （6-2）式中 b冲压件最大外形尺寸（mm）； K系数，考虑板材厚度的影响，由 文献1表8-1系数K值 查得：K=0.29。代入数据有：H = 0.29 4mm = 1.16mm实取 H = 16mm C =（1.5 2）16mm =（24 32）mm实取 C = 30mm则 凹模高度 H=16mm， 凹模刃口高度h=4mm，凹模壁厚 C=30mm。凹模刃口尺寸为

31、，其结构尺寸如图6-1所示：图6-1凹模结构根据凹模、螺钉、销钉及小导套等的布置，由文献4第247页表矩形凹模板、模板、垫板规格（毫米）选取凹模固定板的平面尺寸为：200mm160mm厚度为16mm，材料为45钢。同时选择其它模板零件如下表6-1所示：名称尺寸规格（mm）材料支承板2001603245钢压板160125845钢凸模固垫板2001601645钢凸模垫板200160845钢齿圈固定板2001601245钢齿圈垫板200160845钢凸凹模固定板2001601645钢凸凹模垫板200160845钢6-1模板零件尺寸由于精冲工件外形时凸、凹模间隙极小（双面间隙为0.004mm），为了确

32、保凸、凹模间隙均匀，应采用高精度的四导柱滚珠导向模架，根据以上模板尺寸200mm160mm，由文献6第288表1-294滚动导向四导柱模架规格（mm）选用相近规格标准模架LB为200mm160mm，上模板厚45mm，下模板厚55mm。6.2.1.2凸模结构设计凸模长度为：L= h+ h = 16mm+ 16mm= 32mm式中 h凸模固定板厚度（mm）；h凹模板厚度（mm）。凸模采用台阶式，以提高凸模的强度；凸模刃口尺寸为，其结构尺寸如图6-2所示：图6-2凸模结构6.2.1.3凸凹模结构设计（1）凸凹模的最小壁厚复合模的结构特点是一定有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定

33、于冲裁件的尺寸。为了保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚受模具结构的影响：凸凹模装于上模时（正装），内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；凸凹模装于下模（倒装），内孔积存废料时，胀力大，最小壁厚要大些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验公式决定。不积存废料的凸凹模最小壁厚：黑色金属和硬材料 1.5t（须大于0.7mm）；有色金属和软材料 t（须大于0.5mm）。因为该精密垫片的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，属于黑色金属和硬材料；在凸凹模内装有反推杆，在冲裁结束时，反推杆在弹簧的作用下可以将废料及时推出，使内孔可以不积存废料，所以凸凹模的最小壁厚为： m = 1.5t

34、 （6-3） = 1.5 0.4mm = 0.6mm取 m = 0.7mm根据冲裁件的尺寸，凸凹模的刃口处壁厚为1mm，强度足够。（2）凸凹模结构设计凸凹模长度为：L= h+ h+ h+ h =12mm+8mm+4mm+16mm=40mm式中 h齿圈固定板厚度（mm）；h齿圈垫板厚度（mm）； h附加长度，包括凸凹模的修磨量、凸凹模进入凹模的深度及齿圈垫板与凸凹模固定板的安全间隙等，取h=4mm。h凸凹模固定板厚度（mm）。为了提高凸凹模的强度，凸凹模采用台阶式。如图6-3所示：图6-3凸凹模结构外形（落料凸模忍口）尺寸按凹模配做，双面间隙为0.004mm，内孔（冲孔凸模忍口）尺寸按凸模配做，

35、双面间隙为0.008mm。6.2.2定位零件的选择与设计定位部分零件的作用是使毛坯（条料或块料）送料时有准确的位置，保证冲出合格的制件，不致冲缺而造成浪费。该模具条料的送进由两个导料销控制其方向，由固定挡料销控制其进距。由文献5第298页表7.44固定挡料销尺寸选取A432 GB2866.1181的挡料销作为导料销。因为工件的内孔直径尺寸小于4mm，从表7.44无法选取合适的固定挡料销，故设计成如图6-4所示：图6-4固定挡料销6.2.3压料及卸料零件的选择与设计6.2.3.1推件装置推件有弹性和刚性两种形式。弹性推件装置在冲裁时能压住制件，使冲出的制件质量较高。4mm外形落料时的反顶力由推件

36、板17、顶杆11、压板10、弹簧14产生，其大小可以由丝堵13进行调整。冲2mm孔的反顶力由装在凸凹模中的反推杆28和弹簧29产生，其大小可以由弹簧下面的丝堵30进行调整。其中，顶杆由文献5第308页表7.55顶杆尺寸选取直径d=4mm，长度L=30mm的顶杆，GB2867.381。丝堵13设计成直径d=10mm，长度L=10mm。丝堵30设计成直径d=22mm，长度L=10mm，材料为45钢。推件板17是作为冲孔凸模的定位和导向件的，精度要求很高，因此要求外形与凹模型孔、内形与冲孔凸模皆为无松动滑配。其结构尺寸如图6-5所示，反推杆的结构尺寸如图6-6所示：图6-5推件板图6-6反推杆6.2

37、.3.2卸料装置卸料装置也有弹性和刚性（即固定卸料板）两种形式，此外废料切刀也是卸料的一种形式。固定卸料板卸料力大，但无压料作用，毛坯厚度大于0.8mm以上时多采用。弹性卸料装置的卸料力小，但有压料作用，使冲裁质量较好，多用于薄料。因为该垫片精度较高，需要要压料作用，且料厚较薄，只有0.4mm，所以采用弹性卸料装置。该模具是由压边圈将废料从凸凹模上卸下，压边圈的结构尺寸如图6-7所示，mm尺寸按凸凹模尺寸配做无间隙滑配。图6-7齿形压边圈6.2.3.3弹簧的选择弹簧是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件和压边等工作。（1）卸料弹簧37的选择：根据卸料力为330.6N，采用2根弹簧，此时

38、每根弹簧担负的卸料力为165.3N。冲裁时卸料板的工作行程为：h = t + 0.5mm = 0.4mm + 0.5mm = 0.9mm考虑凸模的修磨量为：h = 0.2mm故弹簧的总压缩量为：H= h+ h+ h= 0.9mm + 0.2mm + h= 1.1mm + h考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h时就应有165.3N的压力。由 文献5表7.57圆柱螺旋压缩弹簧尺寸（mm）GB208980 初选圆柱螺旋压缩弹簧为：钢丝直径d=3mm，弹簧中径D=18mm，工作极限负荷F=388N，自由高度h=45mm，工作极限负荷下变形量h=18.2mm。该弹簧在预压量h时，卸压力达165.3N，即

39、h= h=18.2 =7.75mm则弹簧的总压缩量为：H= h+ 1.1mm = 7.75mm+1.1mm= 8.85mm h 故所选弹簧能满足要求。弹簧装配高度为：h= h- h = 45mm-7.75mm= 37.25mm（2）顶件弹簧15的选择：根据顶件力为330.6N，采用4根弹簧，此时每根弹簧担负的卸料力为82.65N。冲裁时推件板的工作行程为：h= t + 1mm = 0.4mm + 1mm= 1.4mm考虑凸模的修磨量为：h = 0.2mm故弹簧的总压缩量为：H= h+ h+ h= 1.4mm + 0.2mm + h= 1.6mm + h考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h时就应

40、有82.65N的压力。由 文献5表7.57圆柱螺旋压缩弹簧尺寸（mm）GB208980 初选圆柱螺旋压缩弹簧为：钢丝直径d=2mm，弹簧中径D=12mm，工作极限负荷F=188N，自由高度h=40mm，工作极限负荷下变形量h=11.2mm。该弹簧在预压量h时，卸压力达82.65，即h= h=11.2mm= 4.9mm则弹簧的总压缩量为：H= 1.6 mm+ h= 1.6 mm+ 4.9mm= 6.5mm h 故所选弹簧能满足要求。弹簧装配高度为：h= h- h= 40mm - 4.9mm= 35.1mm（3）顶件弹簧30的选择：根据模具结构形式，这种弹簧只采用1根，卸料力为330.6N。冲裁时

41、反推杆的工作行程为：h = t + 0.2mm= 0.4mm + 0.2mm= 0.6mm考虑凸模的修磨量为：h = 0.2mm故弹簧的总压缩量为：H= h+ h+ h= 0.6mm + 0.2mm + h= 0.8mm + h考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h时就应有165.3N的压力。由 文献5表7.57圆柱螺旋压缩弹簧尺寸（mm）GB208980 初选圆柱螺旋压缩弹簧为：钢丝直径d=3.5mm，弹簧中径D=18mm，工作极限负荷F=557N，自由高度h=32mm，工作极限负荷下变形量h=9.75mm。该弹簧在预压量h时，卸压力达330.6N，即h= h =9.75 mm= 5.79mm

42、则弹簧的总压缩量为：H= h+ 0.8mm= 5.79mm+0.8mm= 6.59mm h + h+h+（38）式中 h 卸料螺钉头部高度（mm）； h刃口修磨量（mm）； h入磨量（mm）。 代入数据有：H 10+0.2+0.4+（38）（13.618.6）mm对螺钉长度进行验算，得螺钉长度满足要求，定卸料螺钉沉孔深度为：H=16.5mm6.2.5导向零件的选择对于冲裁薄料或硬质合金的模具，为了提高导向精度和使用寿命，常采用滚珠导柱和导套。滚珠与导柱、导套之间保持0.010.02mm的过盈量。由文献4第214页表1-210滚动导柱尺寸（毫米）(GB2861.3-81)选取直径d=22mm，长

43、度L=160mm的滚动导柱。由表1-211表滚动导套尺寸（毫米）（GB2861.8-81）选取4210033的导套，材料为GCr15。由表1-212钢球保持圈尺寸（毫米）（GB2861.10-81）选取2264的保持圈，材料为H62。由于精冲外形时凸、凹模间隙极小（双面间隙为0.004mm），为了确保凸、凹模间隙均匀，内部模板之间采用4个小导柱进行精导向。由表1-216小导柱型式和尺寸（毫米）选取B18h655的小导柱，材料20钢；由表1-217小导套尺寸（毫米）（GB2861.9-81）选取18H716的小导套，材料20钢。第7章 压力机的选取确定压力机的规格：1) 压力机的行程大小，应该能

44、保证成形零件的取出与毛坯的放进；2) 压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模时 ， 工作台的受力条件也是不利的；3) 所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适应。选择压力机时，压力机的封闭高度、装模高度应和模具的闭合高度相适应。由于初选的压力机的最大封闭高度为170mm，小于模具的闭合高度，因此改选公称压力更大的压力机。由文献4第36页表1-66单柱固定台压力机技术规格选取型号为J11-16的压力机，其技术规格如下：公称压力：160KN；滑块行程：670mm；滑块行程次数：120次/分；最大封闭高度：226mm；封闭高度调节量

45、：45mm；滑块中心线至床身距离：160mm；工作台尺寸：前后 320mm 左右 450mm；垫板厚度：50mm；模柄孔尺寸：直径 40mm 深度 55mm。模具的闭合高度H是指上模的最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。则该模具的闭合高度H为上模板、支承板、凸模垫板、凸模固定板、凹模固定板、齿圈固定板、齿圈垫板、安全间隙（3.2mm）、凸凹模固定板、凸凹模垫板和下模板厚度之和，则有：H= 45+32+8+16+16+0.4+12+8+3.2+16+8+55= 219.6mm压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。因为模具的闭合高度较大，所以模具直接安装

46、在压力机台面上。设计该模具时，模具闭合高度H的数值应满足下式：H- 5 mm HH+ 10 mm式中H压力机的最大封闭高度（mm）；H压力机的最小封闭高度（mm）。代入数据有：226mm-5mmH181mm+10mm221mm H191mm由计算可知：该模具的安装尺寸合理。第8章 绘制模具图8.1绘制模具装配图8.1.1绘制模具装配图采用1：1的比例绘制8.1.2模具装配图应包括以下内容(1) 模具工作部分零件的结构；(2) 压料及卸料零件的结构形式；(3) 绘制工件图和排样图；(4) 外形结构及所有连接件，定位、紧固和导向零件的位置；(5) 标注模具总体尺寸；(6) 按顺序编出全部零件序号，并且填写明细表；(7) 标注技术要求。8.1.3模具装配图的技术要求（1）冲裁间隙要均匀，凸、凹模的双面间隙为：外形双面间隙为0.004mm，内孔双面间隙为0.008mm；（2）上模板:LBH=200mm160mm45mm GB/T2852.3-90；下模板:LBH=200mm160mm55mm GB/T2852.3-90；（3）冲压设备选用单柱固定台压力机，型号为J11-16,该压力机的主要参数为：公称压力160KN，