小型开式冲压机及冲模设计

1、小型开式冲压机及冲模设计干宝明（机械与汽车工程学院 指导教师：吴作伦 ）摘要：本论文简略介绍了一种小型开式冲压机的设计方案,重点说明了小型冲压机的送料机构的设计，并对其工作原理进行了阐释；该自动送料装置在结构上由可调偏心轮、拉杆、超越离合器、传动齿轮、辊轴、座体等构件组成，由冲压机曲轴通过凸轮和连杆传递动力进行工作；同时本论文详细介绍了冲压模具的设计过程及其工作原理，在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，对冲裁工艺方案的制定和冲裁模设计的相关事宜作了介绍。 关键词：开式压力机； 自动送料机构； 模具Abstract:The paper briefly introduced the d

2、esign project of small scaled open type pressure machine, and primarily introduced the design project and the theory of the mechanism which used to send stuff to pressure machine. Its mainly composed of adjustable gear, tension bar, driving gear, roller, place body. Meanwhile the design project and

3、the theory of the mould are introduced. In the foundation of the analysis on blanking distortion process and its effect on product quality, banking craft plan is introduced.Keywords：punch mold ； Feeding machine； die第一章 绪论1.1 冲压工业的发展随着计算机技术的日益发展和应用，以及全球制造业科技含量的不断提升，冲压设备的单机自动化和全自动生产线已应用的十分广泛，并为实现计算机控制

4、的自动化生产车间机的建立打下了结实的基础。1982年在日本大阪国际机床展览会上的55台锻压机械中，采用数控的占19台，可以人机对话，编程十分方便。日本会田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5分钟时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数工作，并自动进行监控和诊断工作，并在多品种中小批量生产中，出现已成组加工的自动化冲压工段。同时采用计算机辅助设计和制造技术，进一步推广和发展多工位压力机出现了用多工位压力机代替各种大、中、小型冲压自动线，甚至采用十多米长的超大型多工位压力机代替6070m长的自动线来生产载货汽车的门板。浙江科技学院（论文）精密冲压方面，目前国外生产的精冲压力机的

5、公司就有20多家，主要集中在瑞士、德国和英国。至1977年，全世界拥有精冲压力机约1600台，大部分集中在西欧。日本主要靠引进技术，目前也已经有5家公司生产精冲压力机。精密冲裁部分可以代替铣削、钻孔和铰孔等工序。目前精冲压机已发展到2500KN，精冲工艺水平达到：最大板厚25mm，尺寸精度相当于我国的IT6-IT8级，冲切面表面粗糙度为0.23.2um,垂直度89.5度，毛刺高度小于0.03mm，因而精密冲裁技术得到了飞速发展。国际标准化组织推荐的噪声标准，要求连续工作8小时的工作环境中，操作者感受到的噪声声压级不得超过8590dB，大部分国家规定为90dB。因此许多国家冲压机械制造厂家十分重

6、视解决噪声问题，有些已达到较高的水平，如德国Schuler公司1974年生产的1250KN高速冲裁压力机，行程次数400次/min，在操作位置测定，空运转时的噪声为84dB，负载工作时为95dB。该公司同年生产的自动冲槽机，当行程次数1100次/min时，噪声为99dB，当压力机封闭时降至83dB；参加第二届世界机床展览会（19770）的德国瓦格纳公司生产的6300型液压机，在厚12mm的钢锻件上冲6个孔和两个槽的表演中，几乎没有什么噪音。许多国家在降低噪音上的措施上，以及“宜人化”的其他方面都做了大量的工作，并继续研究和尝试，可望取得更大的成绩。1.2 中国冲压工业概况冲压是利用压力机和冲模

7、对板材施加拉力或压力，使其分离或塑性成形以获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。在实际生产工作中虽然冲压模具和设备的资金投入较大，生产的技术要求较高，但是其生产效率高，产品质量稳定，可实现少无切削加工，材料利用率高，而且能生产其他方法难以实现的复杂零件。因此，它在汽车、农业机械、电机、仪器仪表、电子和国防工业以及日常生活用品的生产中得到广泛应用。我们可以看到，尽管目前国内机械压力机产品的结构设计已经相对比较成熟，但在其设计与开发中，由于设计人员的疏忽和误解， 以及对产品使用过程中的工艺要求与特点理解不透、认识不足，往往还会出现一些考虑上的欠缺或错误，并最终导致压力机发生质量问题，为了设计

8、一种能够适应批量生产的小型开式压力机我们在查阅了众多国内外相关文献资料的前提下对一些存在不足的小型开式压力机作了一些结构上的改进，以期在实际生产工作中发挥更好的作用。- 2 -浙江科技学院（论文）1.3 小结本次毕业设计论文主要分为两部分：第一部分主要是有关于送料机构的设计及其功能原理的介绍；第二部分主要是设计一副小型冲压模具。本次设计的与小型冲压机械设备相配合的自动送料机构，可对薄板、条料、和卷材等金属进行自动输送、用于电子仪表中的小零件的冷冲模具及冷冲模架。第二章 压力机的介绍2.1 压力机在实际生产中的运用在冲压工作中,为了适应不同的冲压工作情况,需采用不同类型的冲压设备。这些设备都具有

9、其特别的结构形式及作用特点.其中机械压力机在生产中最为常见,它是利用各种机械传动来传递运动和压力的一类冲压设备,极大部分冲压设备都是机械压力机.而机械压力机中又以曲柄压力机应用最多。2.2 曲柄压力机的工作原理曲柄压力机的原理为电动机的动力经传动系统传递到曲柄滑块机构，将曲柄的旋转运动转化为滑块的直线往复运动。将上模板固定在滑块上，下模固定在工作台垫板上，压力机便对置于上、下模间的材料施压，实施压力加工。离合器和制动器的作用是实现滑块的间歇运动或连续运动。压力机在整个工作周期内有负荷的工作时间短，大部分时间为空运行，为了使电动机负荷均匀和有效的利用能量，在传动轴端装有飞轮，起到储能作用。从工作

10、原理分析,曲柄压力机由一下几个部分组成:（1）工作机构，是指由曲柄、连杆、滑块、和机身上的导轨构成的曲柄滑块机构. 其作用是将传动系统的旋转运动转化为滑块的直线运动,承受和传递工作压力,安装模具的上模。（2）传动机构，由带轮传动组成.其作用是传递电动机的运动和能量,并起到减速的作用。（3）操作系统，由离合器和制动器及其控制装置组成.他们的作用是在电动机开动的条件下控制滑块的运动和停止,以保证压力机的安全、准确的运转。（4）能源系统，由电动机和飞轮组成.电动机将电能转化为机械能.飞轮将电动机空程运转的能量储藏起来,在冲压时再释放出来。（5）支撑机构，主要为压力机的机身,它将压力机的所有零件联接起

11、来,并承受全部工作变形力和各部件的重力,保证总机所需要的精度、强度和刚度.机身上有活动的工作台,用于安装模具的下模。- 3 -浙江科技学院（论文）（6）附属机构和辅助机构，这部分包括两类:一类释保证压力机正常运转的,如润滑系统、过载保护系统、滑块平衡装置、电路等;另一类是工艺应用范围的,如推料机构、气垫等。根据机械加工的需要,选用开式双柱可倾压力机,其优点在于其机身工作区域三面敞开,操作空间大,由于是双柱,所以其机身后壁有开口,形成两个力柱,可实现前后送料合左右送料的两种操作方法.且可以调节工作台的倾斜角度,方便操作。2.3 小结压力机的选择关系到冲压力的大小，是模具冲压的能否成功的关键。根据

12、实际工作情况，本次设计选择了曲柄压力机，并对其工作原理进行了介绍。第三章 自动送料机构3.1 送料机构的使用背景在冲压实践中，经常遇到小型平板类的半成品。生产时工人常需用手或手持工具把板件送入模具工作区。偶尔会出现工人手指受损，这就给冲压的安全生产带来隐患。为了保证工人的生产安全以及提高生产效率，实现生产自动化必不可少，冲压生产自动化是一种提高生产效率、保证生产安全的根本途径。有资料显示，在通用压力机上采用手工操作，其行程利用率仅为2030，而采用自动送料装置后行程利用率为80-90。我们设计的这套自动送料装 置适应于中小型曲柄压力机(见附图)，带料宽度50250mm，带料厚度005 08mm

13、，送料进距精度为±020mm，生产效率比手工操作可提高510倍。3.2 送料机构的结构原理该自动送料装置属于辊式送料装置。工作动力由可调偏心轮通过拉杆带动超越离合器外壳作往复摆动，超越离合器的内圈和齿轮轴用键相连，齿轮轴带动1：1传动的齿轮转动，使辊轴产生间歇运动，带料利用与辊轴之间的摩擦力来实现带料的周期性传动送料，实现送料的自动化。3.3 送料装置的构成该自动送料装置由可调偏心轮、拉杆、超越离合器、传动齿轮、辊轴、座体等组成。见图3.1，图3.2。3.3.1 可调偏心轮可调偏心轮安装在压力机曲轴端部，这样既可利用压力机自身动力，又- 4 -浙江科技学院（论文）可保证与曲轴同步，调

14、整顶端的内六角头螺钉，可以调整偏心轮偏心距的大小。图3.1 自动送料机构1- 5 -浙江科技学院（论文）图3.2 自动送料机构23.3.2 拉杆拉杆连接可调节偏心轮与超越离合器外壳，拉杆中间的调整杆两端的内螺纹为左右旋向，正反转动就可以调整拉杆的松紧。3.3.3 超越离合器超越离合器也称自锁式步进机构，具有传动平稳、送料精度高、适合中高速送料、可无级调整送料辊转角的优点。在该送料装置中，我们使用摩托车中的超越离合器，利用离合器上原有的三个工艺孔，用铆钉固定在外壳上，经济实用，非常值得参考(超越离合器内不能加注润滑脂润滑)。3.3.4 辊轴辊轴是送料装置中的主要工作零件。在送料过程中，辊轴直接与

15、坯料接触，表面要有较高的耐磨性和良好的几何形状及尺寸精度。辊轴材料我们选用45钢，热处理硬度为4852HRC，表面进行镀铬处理。为了增大辊轴与坯料之间的摩擦力，在上下辊外圆上加工出网纹。当辊轴直径超过100mm时，要制作成空心辊，这里因为辊轴的直径为50mm未超过100，所以没有做成中空。上下辊的直径最好相等，这样对于传动和工件所受到的上下压力平衡都有利。3.3.5 压紧装置- 6 -浙江科技学院（论文）为防止送料过程中辊轴与带料之间产生相对滑动，我们在上辊两端的轴承支座上安装了压紧弹簧。为方便调整，轴承支座做成方形，两轴承支座各有两条压紧弹簧，在上盖上有调整螺钉，可调整弹簧的松紧。3.3.6

16、 传动齿轮传动齿轮由一对锥齿轮和一对圆柱齿轮组成，传动速比为1:1。因为传动速比为1:1，所以能保证离合器外壳的摆角与辊轴的转角相等。齿轮制作时应充分考虑齿轮侧隙及周节误差的送料进距精度的影响。3.4 送料装置的调整该送料装置调整主要是指可调偏心轮的调整。可调偏心轮的调整可调偏心轮的调整主要是偏心轮偏心距的调整，调整偏心轮的偏心距会使送料进距发生改变，当偏心距调大时，送料进距变大；偏心距调小时，送料进距变小。调整时，只要用内六角扳手将偏心轮上的内六角螺钉正转或反转，就可以将偏心距调大或调小。3.5 送料机构的相关计算在本次毕业设计中设计的自动送料机构需要校核的部分主要分为两部分：1.传动齿轮的

17、校核，以便确定传动齿轮的表面接触强度和弯曲强度是否符合要求，在工作中能否正常工作。2辊轴的旋转速度，由此即可确定自动送料机构的传送速度。3.5.1 送料机构的传动齿轮的校核传动齿轮的校核项目主要是校核表面接触强度。本次设计所选择的齿轮材料为45（调质）。查机械手册得其硬度为240HBS。对于齿轮得选择开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不致过小，故小齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取Z11720。为使轮齿免于根切，对于=20°的标准直齿圆柱齿轮，应取Z117。这里取在20。根据齿轮接触强度计算公式：a483（u±1）3KT1ba*uKT1b*d2HP2HP

18、 （31） d766u±1u （32）以上各式中：- 7 -浙江科技学院（论文）a中心距（mm）；d分度圆直径（mm）；K载荷因数，常取1.22.2，当载荷平稳，齿宽因数较小，轴承对称布置，轴的钢性较大，齿轮精度较高（6级以上），圆周速度低时，取较小值，反之取较大值，这里我取了2；HP许用接触应力（MPa），查机械设计手册得HP454.5 MPa；T1小齿轮名义转矩（N m）；此处T19549P/n9549×0.6÷48.3Nm=118.6 N m；ba齿宽因数，bab/a，查机械设计手册得ba1.2；bd齿宽因数，bdb/d1； *将以上各数据分别代入公式(3-

19、1)和(3-2)得:a483×2×31.5118.61.22454.52mm966×0.05mm48.3mm，取a51mm符合要求。d766×3.5118.622.6454.52mm45.2mm,所以取d48mm符合要求，自动送料机构能够正常工作。3.5.2 送料机构的自动送料机构的传送速度为了准确的进行送料冲压材料，我们必须对自动送料机构的传送速度进行计算，考虑到零件误差对送料机构运动规律的影响，送料行程应有一定的调节量，以保证该机构运动的稳定性。对可调偏心轮的调整即可实现这一要求。- 8 -浙江科技学院（论文）图3.3 自动送料机构传动示意图对自动送

20、料机构的传动形式及过程进行简化可得如图3.3的传动示意图。A点表示可调偏心轮的支点，B点表示可调偏心轮与拉杆的连接点，C点表示拉杆和超越离合器的连接点，D点则表示超越离合器和自动送料机构主轴的连接点，DA和CB延长交于点E。利用瞬心法进行速度分析，可求出两构件AB和CD的角速度比，即偏心轮角速度和超越离合器的角速度的相互关系，而偏心轮的转速是已知的，故而能够求出超越离合器的角速度，进而求出其线速度，即辊轴的传送速度。经过如上简化，此问题应用瞬心法求解变得急为方便，因为E点为构件AB和构件CD的等速重合点，故得1AE=2DE (33)由上式（33）可得：1/2=DE/AE （34）已知：1=14

21、5转/分，DE=1200mm,AE=400mm,计算如下：DE/AE=3,2=1/3=145r/min÷3=48.3r/min。超越离合器有效转动是总转动行程的一半辊轴v0.5r2- 9 -浙江科技学院（论文）0.5×25×48.3 r/min0.5×25×48.3×2×3.14÷60mm/s63.2mm/s即自动送料机构的传送速度为63.2 mm/s。这个速度符合所需工作条件。3.6 小结本次自动送料机构的设计主要涉及机构的各部件的计算和校核。在参考了大量送料机构的相关资料后，我进行了比较，最后选择了辊式自动送料

22、机构，该送料装置结构简单，通用性好，便于调整，容易制造，制作成本低，投入使用后，大幅度提高了行程利用率和生产效率。第四章 冲压模具设计4.1 我国模具行业概况模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。据不完全统计，近10年全国（未含港、澳、台统计数字，下同）模具生产及进出口发展情况如表1、表2、表4.1 1995年以来中国历年模具产值表表4.2 1995年以来中国历年模具进出口

23、情况表由表可见，虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较 - 10 -浙江科技学院（论文）大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年

24、，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。随着现代化工业的发展，越来越多的产品需要依赖模具加工，模具工业已成为工业发展的基础。模具质量好坏直接影响产品的质量模具的质量不仅表现在制造质量，也表现在安装调整维护保养等方面

25、的后续工作质量。据有关统计数据表明：发生在冷冲压的事故中，因模具安装调整不当引起的事故占21。模具装配合理维护到位，不仅可以确保产品质量，而且能延K模具寿命杜绝事故，降低产品制造成本，因此模具的安装调整是模具生产的重要环节。没有先进的模具技术、先进的冲压工艺就无法实现这一环节，而没有严格装配技术，再精密的模具都可能毁于一旦，甚至危及冲压设备的安全。所以必须同时具备先进得模具技术和严格得装配技术才能发挥模具得最大作用。4.2 各种模具结构介绍冷冲压模具的设计时，冷冲压模具的结构是否合理，是否好用，对能否生产出合格的工件，开发的新产品能否成功，是至关重要的。一套模具，结构简单的不过几十个零部件组成

26、。在刚开始设计时，是选单工序模具结构，还是选复合模具结构和连续模结构呢?4.2.1 单工序模具结构特点所谓单工序模具结构，就是在冲床的一次行程内，只能完成一道工序。其有如下优点：模具结构简单，制造周期短，加工成本低；模具通用性好，不受冲压件尺寸的限制，既适合于中小型冲压的生产，也适合于一些外形尺寸较大、厚度较厚的冲压件的生产。但同时它也有缺点：制件精度不高；生产效率低。综上所述可知，对一些精度要求不高。生产批量不大的工件，采 - 11 -浙江科技学院（论文）用单工序模具还是比较合适的。4.2.2 复合模具结构特点所谓复合模具结构，就是在压力机一次行程中。完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过

27、程中，冲件材料无须进给移动。总之，出发点只有一个，即为了使设计出的模具结构简单、实用。就应最大限度地发挥每一个零部件的功能。其有如下优点：制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。冲裁件的内孔与外缘相对位置精度高。生产效率高。模具结构紧凑。面积较小。同时它也有缺点：凸凹模璧厚不能太薄(外形与内形、内形与内形)，以免影响强度。凸凹模刃磨有时不方便。尤其是在凸凹模即冲裁，又成形的情况时。综上所述可知，只有当制件精度要求高，生产批量大。表面要求平整时，才选用复合模具结构。

28、4.2.3 连续(级进)模具结构特点连续模是指压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模，整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。连续模具结构的优点有：制件精度较高。便于操作和实现生产自动化。生产率高，减少模具和设备的数量。适于加工形状特别复杂或孔边距较小的冲压件。连续模具结构的缺点有：轮廓尺寸较大，制造较复杂。一般适用于大批量生产小型冲压件。板料定位精度要求高，定位结构复杂。综上所述可知，只有冲件结构复杂。生产批量大，精度较高时，才选用连续模具结构。4.2.4 小结通过以上对几种模具结构的分析、比较，我们可以看出。模具结构类型选择是以合理的工艺方案为基础，在综合考虑冲裁

29、件的结构特点、精度等级、尺寸形状和厚度、材料种类、生产批量以及制模条件操作等因素之后，才能合理选择模具结构类型，本次毕业设计我所选择的冲件是小型设备链条的链板，考虑其本身结构特点和冲压工艺，我选择了复合模具。4.3 冲裁工艺与冲裁模设计本次毕业设计我所要设计的是小型设备链条的链板。形状如图4.1所示。 - 12 -浙江科技学院（论文）图4.1 链板零件图链板的厚度为2mm。4.3.1 冲裁力的计算和压力机的选择一、冲裁力的计算冲裁是指冲裁过程中凸模对板料施加的压力。用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：F=KLt注： F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；材料抗剪强度；K系数。一般取

30、K1.3二、卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。其中：卸料力 F推件力 F顶件力 FK卸, K卸KKK卸F F F 推推顶顶推, K顶分别为卸料力、推件力、顶件力系数，可由课本上查- 13 -浙江科技学院（论文）得：n=h/t;式中：h凹模洞口的直刃壁高度；t板料厚度。n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。采用刚性卸料装置和下出料方式得冲裁模得总冲压力为：F总=F冲+F推采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：F总=F冲+ F推+ F卸采用弹性卸料装置和上出料方式的

31、冲裁模时：F总F冲+ F顶+ F卸本次毕业设计所需设计的是落料冲孔复合模，根据实际情况冲裁力计算如下：落料力计算：F落1.3 Lt （4-1）所采用的材料是优质碳素结构钢10。材料的抗剪强度260MPa。 L(2×10××0.75+9×2)mm=65mmF落1.3 Lt1.3×65×2×260kN43.9kN（1） 冲孔力计算：F冲1.3 Lt （4-2）F冲1.3 Lt1.3×3.14×3×4×260kN12.1N（2） 卸料力计算：F卸K卸F （4-3）F卸0.03×43

32、.9kN1.317kNF卸0.03×12kN0.36kN - 14 -浙江科技学院（论文）（3） 推件力计算：F推K推F （4-4）F推0.05×3×12kN1.8kN（4）总冲压力计算：F总F落F冲F卸 F卸 F推(43.9121.30.361.8)kN59.36kN二、压力机的选择为了安全起见,防止设备的超载,可按照公称力F(1.61.8) F总的原压则选取压力机，这样能够保证压力机在瞬时超载的情况下也可正常工作，而不产生损伤，造成事故，甚至危及到生产工人的生命安全。查机械设计手册可选取公称力为100kN的开式双柱压力机，型号为：J2310A。该压力机与模具设

33、计的有关参数为：公称力： 100kN滑块行程： 45mm滑块行程次数： 145/min最大封闭高度： 180/230mm滑块调节量： 35mm模柄孔尺寸： 30mm55mm喉口深度： 130mm工作台面尺寸： 370mm240mm电动机功率： 1100mm机床重量： 576kg4.3.2 冲裁间隙的确定冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个及其重要的工艺参数。- 15 -浙江科技学院（论文）当间隙较大时，材料所受拉伸力作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺

34、寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸。当间隙教小时，凸模压入板料接近于挤压状态，材料受凸、凹模挤压力大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。冲裁过程中，模具断面受到很大的垂直压力与侧压力，而模具表面与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这就意味着即使整个模具在许用压应力下工作，但在模具忍口处所受到的压力也非常大。这种高的压力会使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动时，附着部分便发生剪切而引起磨损附着磨损。其磨损量与接触压力、相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要形式。当模具间隙减小时，接触压力会随之增大，摩擦

35、距离会随之增长，摩擦发热严重，因此模具磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生粘结现象。而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常损坏。这些都导致模具寿命大大降低。因此，适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大时，板料的弯曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形使磨损加剧，降低模具寿命。同时，间隙过大，卸料力会随之增大，也会增加模具的磨损。所以间隙是影响模具寿命的一个重要因素。当间隙减小时，凸模压入板材的情况接近于挤压状态，材料所

36、受拉应力减小，压应力增大，板料不易产生裂纹，因此最大冲裁力增大。当间隙增大时，材料所受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小。继续增大间隙值，凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓。间隙大小对卸料力的影响，当间隙增大时，冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，因而使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大，制件毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。由表27查得 刃口双面间隙 Zmin=0.13mm Zmax=0.18mm模具结构设计中主要计算模具的落料凹模、凸凹模、拉深凸模的尺寸。 对于工件未注公差按IT14计算。这里我选用公差IT8。4.3.3 冲裁

37、模工作部分的设计计算落料工作部分尺寸计算- 16 -浙江科技学院（论文）由于落料工件的公差为IT10级，故凸、凹模的制造公差可采用IT8级精度，查表得：d=0.020mmp=0.025mm凹模尺寸：凹模尺寸可分为3种：凹模磨损后尺寸变大的，则：Ad=(A-x )0+d （4-6）凹模磨损后尺寸变小的，则：Bd=(B+x)0-d凹模磨损后尺寸不变的，又有三种情况：+制件尺寸为C0时，Cd=(C+0.5)±d/2制件尺寸为C-时，Cd=(C-0.5)±d/2制件尺寸为C±'时，Cd=C±d/2式中：Ad,Bd,Cd凹模刃口尺寸（mm）；A,B,C工件

38、标称尺寸（mm）；工件公差（mm）；'工件偏差（mm）；d凹模制造偏差（mm），d/4;由表211查得：x10.5，x20.5；根据以上公式计算代入数据得：（1）圆形部分查表25得：- 17 - （4-7） 4-8） （4-9） （4-10） （浙江科技学院（论文）Zmax=0.18mm，Zmin=0.13mmmm，Zmax-Zmin=(0.18-0.13)mm=0.05mm由表210查得凸凹模制造公差： 落料部分：d=0.020mm,p=0.020mm,d+p=0.040mm<Zmax-Zmin=0.05mm 冲孔部分：d=0.020mm,p=0.020mm,d+p=0.040

39、mm<Zmax-Zmin=0.05mm 由表211查得x0.5所以落料部分：Dd=(D-x)0+d=(8-0.50)0-p+0.020mm=80+0.020mm0-0.020Dp=(Dd-Zmin)=(8-0.020)0-0.020mm=7.98mm冲孔部分：dp=(d+x)-p=3-0.01mmdd=(dp+Zmin)0+p00=3+0.020 mm（2）非圆形部分：（a）凹模磨损后尺寸A变大：Ad=(A-x1 )0+d=(6-0.50.30)0+0.250.30mm=5.850+0.075mm（b）凹模磨损后尺寸c不变：Cd=15±0.050.5mm=15±0.0

40、25mm- 18 -浙江科技学院（论文）与之相配合，凸模刃口部分尺寸按照上述凹模相应部分尺寸配制，保证双面间隙Zmin Zmax 0.013 0.018mm，各尺寸标注见图4.3 图4.5。图4.2 落料凹模图4.3 凸凹模- 19 -浙江科技学院（论文）图4.4 冲孔凸模4.3.4 冲裁排样设计合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。 排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率的方法有以下几种：（1）设计合理的排样方案；（2）选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）；（3）利用废料作小零件（混合排样）等。其做法有：（a） 当材料和厚度相

41、同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。（b）在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率。排样时免不了会产生废料，冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫做搭边。搭边有以下作用：一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；- 20 -浙江科技学院（论文）三 搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。 影响搭边值的因素有以下一些：（1）材料的力学性能 ，硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。（2）材料厚度， 材料越厚，搭边值也越大。（3）冲裁件

42、的形状与尺寸 ，零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。（4）送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。（5）卸料方式 ，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。根据以上原则我采用了如下排样方法，见下图4.5。图4.5 链板排样图4.4 小结本次落料冲孔复合模具的设计过程中，我在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，学习了冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及到冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应

43、用、冲裁 - 21 -浙江科技学院（论文）模设计方法与步骤等。使我了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法；掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；认识冲裁模典型结构（尤其是级进模和复合模）及特点，了解模具标准，掌握模具零部件设计及模具标准应用方法；掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。第五章 总结通过本次对压力机的设计,特别是冲压模具和自动送料机构的设计计算，不仅让我对压力机，冲压模具以及自动送料机构的结构和原工作理有了一个比较清晰的了解,而且在此设计过程中使我对以前所学过的相关知识有机会作了一次系统的回顾和总结。在此次毕业设计中我查阅了大量的文件资料，阅读了大量的专业书籍，并在网上搜寻相关信息，在这个信息化时代学会如何快速，准确的找到自己想要的信息资料也是十分必要的，能够提高一个人的