吊耳冲压模具设计

1、 宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院毕业设计题目：吊耳冲压模具设计题目：吊耳冲压模具设计系系 部部 现代制造工程系现代制造工程系 专专 业业 名名 称称 模具设计与制造模具设计与制造 班班 级级 模模 具具 11041104 班班 姓姓 名名 薛薛 奎奎 指指 导导 教教 师师 郭郭 晟晟 20122012 年年 1010 月月 1616 日日 宜宾职业技术学院毕业论文(设计)选题报告姓名薛奎性别男学号201013099系部现代制造工程系专业模具设计与制造论文(设计)题目吊耳冲压模具设计课题来源生产课题类别设计类选做本课题的原因及条件分析： 原因:吊耳模具设计运用到大学几年所学到的相关知识，主要

2、涉及到模具总体设计，主要部件计算,模具总装图，模具辅助零件设计，模具的装配等；通过本次设计能加深并巩固已学的专业知识和技能能提高分析和解决问题的能力；同时也能检验我专业知识和实践能力。 条件：本人通过这三年的专业学习，具有较扎实的冲压模具知识和技能；能运用AutoCAD、UG 等工具进行设计；同时还有模具模型可供我们使用并且有好的网络及图书资源，更有经验丰富的指导老师。我相信在指导教师的辅导下我一定能顺利完成本课题。 因此，我们申请此课题，望指导老师及系领导批准。内容和要求 内容：收集相关资料，对吊耳零件进行 分析，确定吊耳冲压模具设计方案；对落料、冲孔成型零件（凸模、凹模）进行结构设计；对落

3、料、冲孔成型零件相关参数进行设计计算；绘制成型零件的零件图和模具辅助零件图；编写设计说明书、绘制模具装配图。 要求：毕业设计做到结构合理、参数准确、图纸符合国家标准，冷冲压机构设计符合国家标准 GB/2875规定。设计做到立论正确，论述充分，结构严谨合理，文字通顺，专业用语准确，书写工整规范指导教师意见签名： 年 月 日附表 2宜宾职业技术学院毕业论文（设计）指导教师成绩评定表学生姓名薛奎学生学号201013099班级模具 1104题目吊耳冲压模具设计评价内容具 体 要 求分 值评 分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10分析及实践能力理论分析与计算

4、正确，有较强的实际动手能力、分析能力和计算机应用能力。20基础理论与专业知识能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20论文（设计）写作质量立论正确，论述充分，结论严谨合理；分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文有应用价值、设计结果达到要求。30学习态度与工作质量按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10创 新有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10总分系部毕业论文（设计）领导小组意见：（签章） 年 月 日 指导教师评语是否可以提交答

5、辩是否指导教师签字 年 月 日附表 3宜宾职业技术学院毕业论文（设计）评阅教师成绩评定表学生姓名薛奎学生学号201013099班级模具 1104题目吊耳冲压模具设计评价内容具 体 要 求分值评分文献综述综述简练完整，有见解；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10论文（设计）写作质量立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值、设计结果达到要求。70工作量及难度工作量饱满，难度较大。10创 新有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10总分评阅教师评语是否可以提交答辩是

6、否评阅教师签字 年 月 日附表 4宜宾职业技术学院毕业论文（设计）答辩记录表学生姓名薛奎学生学号201013099班级模具 1104题 目吊耳冲压模具设计答辩小组成员姓 名职称工作单位备注曾欣讲师宜宾职业技术学院唐永艳副教授宜宾职业技术学院刘咸超助教宜宾职业技术学院董振森高级技师宜宾 812 厂刘宗义工程师普什模具公司答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况：答辩小组代表签字： 年 月 日附表 5宜宾职业技术学院毕业论文（设计）答辩成绩评定表学生姓名薛奎学生学号201013099班级模具 1104题 目吊耳冲压模具设计姓名曾欣唐永艳刘咸超董振森刘宗义答辩小组成员职称讲师副教授助教高级技师工

7、程师评价内容具 体 要 求分值评分报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨；论文（设计）结果有应用价值。40答 辩回答问题有理论根据，基本概念清楚。主要问题回答准确、有深度。30创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10综合素质能合理运用挂图、幻灯、投影或计算机多媒体等辅助手段，用普通话答辩。10报告时间报告时间控制在要求的时间范围之内。10答辩成绩 答辩小组代表签字： 年 月 日附表 6 宜宾职业技术学院毕业论文（设计）综合成绩评定表学生姓名薛奎学生学号201013099班级模具 1104题 目吊耳冲压模具设计成绩权重得 分指导教师评定成

8、绩30%评阅教师评定成绩30%答辩成绩40%毕业论文（设计）综合成绩（百分制）毕业论文（设计）答辩委员会审定意见主任签字年 月 日学院意见 年 月 日注：综合成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩40% 吊耳冲压模具设计摘 要本文针对吊耳零件设计了复合模。该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。本文结合吊耳零件的特点，具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用等一系列的设计工作，这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导

9、意义。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压模具设计提供了可靠的依据。关键词：复合模；冲裁力；冲裁间隙 目目 录录1 绪论.12 冲压件工艺分析.22.1 冲压的工艺方案分析与确定.22.2 定位方式的选择.32.4 吊耳零件有关工艺与设计.42.4.1 排样方式的确定及其计算.42.4.2 条料宽度的确定.52.4.3 确定步距.72.4.4 材料利用率.73 模具总体设计.83.1 冲压力与压力中心计算.83.1.1 冲压力计算.83.1.2 压力中心计算.103.1.3 冲裁模间隙的确定.12

10、3.2 工作零件刃口尺寸计算.143.2.1 刃口尺寸确定的原则.143.2.2 刃口尺寸确定的方法.143.2.3 刃口尺寸计算.153.3 工作零件结构设计.173.3.1 冲孔凸模设计.173.3.2 落料凹模设计.183.3.3 凸凹模设计.204 其它模具零件的设计.234.1 卸料板的设计.234.2 垫板的设计.244.3 凸模固定板设计.254.4 凸凹模固定板.26I 4.5 模架的选用.274.6 压力机的规格选用.285 标准零件的选用.315.1 活动挡料销及导料销.315.2 推杆.315.3 圆柱销.315.4 卸料螺钉.315.5 内六角圆柱头螺钉.325.7 卸

11、料弹簧.335.8 导柱导套.335.9 模座.346 模具总装配图.35结论.37致谢.38参考文献.39附录.40零件图 A .40装配图 B.40 0 1 绪论绪论现代模具行业是技术、资金密集型的行业。现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业, 是高技术人才密集型行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等） 、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。冲压就是在室温下，利用安装在压力机上的模具对

12、材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。吊耳件运用于较多的机械产品和生活用品中，例如：桶，卷扬机整体起吊用吊耳。其上的电机、减速器等的起吊用吊环螺钉。吊耳常设在机架等处，有铸造、锻造或焊、接铆接等形式，不可拆卸，承载能力大且稳定，常用于设备的整体起吊。吊环螺钉属于可拆卸形式，常用于独立小部套的起吊。 本次设计零件一般是冲裁件，材料是 45 钢，厚度是根据受力情况而定，精度等级也根据用途而定，一般为 IT12IT14 级，大批量生产本设计注重在模具的设计方案、方法上面。零件简单，但属于金属加工，有较难的模具加工工艺，所以必须采用复合冲裁或级进模冲裁才能冲出工件。

13、这样冲出的工件才具有更高的精度，且加工速度也可得以提高。 1 2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析 图图 2-12-1 吊耳零件图吊耳零件图 工件名称：吊耳 生产批量：大量 材料：45 钢 材料厚度：2mm 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为 45 钢具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件相对简单，有 2 个 4 的孔 1 个 8 的孔孔与孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，因该零件在安装时精度要求较高；所以孔之间的精度为 IT12 级，其余的为自由公差 IT14 级尺寸精度较高，该工件所有尺寸为自由尺寸，查表实用冲压技术手册 P469，附录 G 冲压基准件标准公差数值表，可得各尺寸公差为：零件轮廓：

14、30、11、9、R7、4、8076. 0053. 0032. 0052. 025. 00035. 0孔心距：20、1732. 032. 032. 032. 0断面粗糙度 ：Ra6.3。2.12.1 冲压的工艺方案分析与确定冲压的工艺方案分析与确定 该工件包括落料，冲孔两个工序，可以有以下三种方案： 2 方案一：落料冲孔，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：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。方案一结构模具简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，制造容易模具寿命长,难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高工序比较集中，占用设

15、备和人员少，适用于大批量生产，但模具结构复杂，成本高，方案三也只需一副模具，生产率高，操作方便，但模具结构复杂，制造周期长，对零件定位复杂。倒装的凹模在上，凸模在下,正装的凸模在上，凹模在下；其次是卸料方式的不同,倒装卸料是打杆，正装的是推杆！该零件精度要求不高正装复合模结构较为简单，成本较低。综上所述，考虑到该件的批量大，为保证各项技术要求，选用方案二为佳，采用自然落料的倒装式复合模。2.22.2 定位方式的选择定位方式的选择为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、

16、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。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。因为该零件较小，为倒装复合模，所以控制条料的送进步距采用活动挡料销。2.32.3 卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在 2.5mm 以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件 (弹簧或橡皮)、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间单边间隙选择（0.10.2）t，若弹压卸料板还需对凸模起导向作用时，弹性元件的选择，应满足卸料力和冲模结构的要求。为使卸料可靠，卸料板应高出模具刃口工作面 0.30.5mm，材料采用 45

17、 钢，热处理淬火硬度 4348HRC。因为工件料厚 2mm，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。 3 2.42.4 吊耳零件有关工艺与设计吊耳零件有关工艺与设计2.4.12.4.1 排样方式的确定及其计算排样方式的确定及其计算方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较

18、，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 图图 2-22-2 排样图排样图排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值通常是由经验值确定，表（2-1）所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 4 表表 2-12-1 搭边搭边 a a 和数和数 a1a1 值值圆形件半径 r2t 的工件矩形工件边长 L

19、50mm矩形工件边长 L50mm或 r2t 的工件材料厚度工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.01.81.21.00.81.01.21.51.82.01.51.21.01.21.51.82.22.21.81.51.21.51.82.02.22.52.01.81.51.82.02.22.52.82.21.81.51.82.02.22.53.02.52.01.82.02.22.52.8t 据制件厚度与制件的排样方法可查表(2-1)得工件间为 1.8 沿边为 2。2.4.22.4.2

20、条料宽度的确定条料宽度的确定 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度与进距就可计算出。计算条料的宽度时须要考虑三种情况： （1）有侧压装置时条料的宽度； （2）无侧压装置时条料的宽度； （3）有定距侧刃时条料的宽度；图图 2-3 有侧压装置时条料的宽度确定有侧压装置时条料的宽度确定 5 图图 2-4 无侧压装置时条料的宽度确定无侧压装置时条料的宽度确定本设计采用的是无侧压装置的模具。条料宽度公式： BD2ac （mm) （2-1） 0式中: c条料与导料板之间的间隙（即条料的可摆动量）：B100,c=0.51.0；B100,c=1.01.5 查表（2-1） ；B条料宽度基本尺寸；a侧面搭边,查表

21、（2-1） ；D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸； 条料下料剪切公差，B=(D+2a+c)-0B=（3022+1）=350-0.5 (mm)表表 2-22-2 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( (mm) )材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.1 6 1502200.70.81.01.2 表表 2-32-3 条料宽度偏差条料宽度偏差 ( (mm) )材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.153

22、0500.100.150.202.4.32.4.3 确定步距确定步距送料步距 S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。复合模送料步距 S=零件的长度+搭边值 （2-2）S23+2.225.2(mm)2.4.42.4.4 材料利用率材料利用率材料利用率通常是指在一个进距内的制件实际面积与所用毛坯面积的百分比 ： =F/F0100% =F/AB100% （2-3

23、）式中： 材料利用率（%） ； F 冲裁件的实际面积(mm2)； F0 所用材料面积，包括工件面积与废料面积； A 送料进距（相邻两个制件对应点的距离） ； 7 B 条料宽度(mm)。=F/F0100% =F/AB100% =3011+148+（3.147/2)-(3.1442+3.14222)/25.234100%=61% 8 3 模具总体设计模具总体设计3.13.1 冲压力与压力中心计算冲压力与压力中心计算冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。表表 3-13-1 部分常用冲压材料的力学性能部分常用冲压材

24、料的力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度Q195未退火2603203204002833200Q235未退火3103803804702125240普通碳素钢Q275未退火400500500620151928008F已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火2804003604102525045已退火44056055070016360优质碳素结构钢65Mn已退火600750124003.1.13.1.1 冲压力计算冲压力计算计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度

25、，压力机的吨位必须大于所计 算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 F p 一般可以按下式计算： Fp=KptL (3-1) 式中：材料抗剪强度， ； L冲裁周边总长（mm） ； t材料厚度（mm）; 9 系数 Kp 是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均） ，润滑 情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 Kp，一般取 13。当查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度 b 代替 ，而取 Kp=1 的近似计算法计算。根据公式 3-1 可得出详见表（表 3-3） 。抗剪强度 按退火 45 钢板计算，查表(实用冲压技术手册 P329，表8

26、49 黑色金属的机械性能)，得 45 钢退火 =440560；取 =500MPa。表表 3-23-2 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数料厚 t/mmKxKtKd钢0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 对于表中的数据，厚的材料取小直，薄材料取大值。表表 3-33-3 冲压力冲压力 项目分类项目公式结果备注落

27、料力 F落F落=1.3lt137800N=500MPaL=106mm冲孔力 F冲F冲=1.3lt65312NL=50.24mm卸料力 F卸F卸=K卸 F 冲3265.6N查表 5 得 K卸=0.05推件力 F推F推=nK推F落9646Nn=h/t=12/2=6K推=0.07冲压力总冲压力 F总F总=F落+F冲+F卸+F推216023.6N 10 3.1.23.1.2 压力中心计算压力中心计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件

28、加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置 0，0（x=0,y=0） ，即为所求模具的压力中心如图（图 3-1） ，根据公式： （3-niPiniiPiPnPpnPnPPFxFFFFxFxFxFx1121221102） （3-niPiniiPi

29、PnPpnPnPPFyFFFFyFyFyFy1121221103）先求合力，即使有力矩也要转化成单一的力矢量；然后选取任意点作转动中心根据力矩平衡原理求作用点的坐标。最后从作用点出发画出合力交与物体表面得到的交点即压力中心。得出表（表 3-4），最后画出压力中心图如图（图 3-1） 。 11 表表 3-43-4 压力中心计算压力中心计算L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11XY图图 3-13-1 压力中心压力中心由以上计算结果可以看出该工件的压力中心在（0，10.1）这一点。各基本要素压力中心的坐标值基本要素长度 L/mmXYL1=3000L2=11155.5L3=81111L4=8

30、715L5=21.98019L6=8-715L7=8-1111L8=11-155.5L9=25.12019L10=12.56-105.5L11=12.56105.5合计 156.12010.1 12 3.1.33.1.3 冲裁模间隙的确定冲裁模间隙的确定冲裁间隙时指冲裁模中凹模刃口横向尺寸 DA与凸模刃口横向尺寸 dr的差值（如图 3-2），是设计模具的重要工艺参数。 图图 3-2 冲裁间隙冲裁间隙（1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。（2）

31、间隙对模具寿命的影响间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 Zmin，最大值称为最大合理间隙 Zmax。

32、考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Zmin。 根据始用间隙表（3-5）查得材料 45 号钢的最小双面间隙 Zmin=0.260mm，最大双面间隙 Zmax=0.380mm 13 表表 3-53-5 冲裁模初始用间隙冲裁模初始用间隙 2c(2c(mm) )08、10、35、09Mn、Q23516Mn45、5065Mn材料厚度2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.

33、00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.06

34、00.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.04

35、80.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126 14 3.23.2 工作零件刃口尺寸计算工作零件刃口尺寸计算3.2.13.2.1 刃口尺寸确定的原则刃口尺寸确定的原则（1）凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节，必须根据冲裁的变形规律、冲模的磨损规律和经济的合理性，遵循以下原则： 设计落料模时，应以凹模尺寸为基准，间隙取在凸模上，靠减小其尺寸获得；设计冲孔模时，应以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。 根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大，因此设计落料模时，凹模的刃

36、口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此设计冲孔模时，凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。 冲裁模在使用中，由于磨损间隙值将不断增大，因此设计时无论是落料模还是冲孔模，新模具都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。minc 根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级。 （2）工作零件刃口计算凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节，必须根据冲裁的变形规律、冲模的磨损规律和经济的合理性，遵循以下原则： 设计落料模时，应以凹模尺寸为基准，间隙取在凸模上，靠减小其尺寸获得；设计冲孔模时，应以凸模尺寸为

37、基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。 根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大，因此设计落料模时，凹模的刃口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此设计冲孔模时，凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。 冲裁模在使用中，由于磨损间隙值将不断增大，因此设计时无论是落料 15 模还是冲孔模，新模具都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。minc 根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级。3.2.23.2.2 刃口尺寸确定的方法刃口尺寸确定的方法 模具刃口尺寸计算方法分为两种。（1）凸模和凹模分开加工在这种情况下，需要分别计算和标注凸

38、模和凹模的尺寸和公差。落料时，间隙取在凸模上；冲孔时，间隙取在凹模上。凸模和凹模分开加工的优点是凸模和凹模具有互换性，可以批量生产。但是为了保证合理的间隙，要求加工凸模和凹模的机床精度高，加工难度大，因此凸模和凹模分开加工的方法仅适用于形状简单的冲裁模。（2）凸模和凹模配合加工所谓配合加工就是在凸模和凹模中先选定一件为基准件，制造好后用它的实际刃口尺寸来配做另一件，使它们之间达到最小合理间隙值。落料时，先做凹模，以它为基准件配做凸模，保证最小的合理间隙值；冲孔时，先做凸模，以它为基准件配做凹模，保证最小的合理间隙值。凸、凹模配合加工方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求，而冲

39、模的生产规模多数情况下均属于单件或小批量生产，因此，目前多数工厂均采用配合加工法生产凸模和凹模。所以，根据工件图，确定落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。设冲孔尺寸为0d，设工件尺寸为 D,根据以上原则，冲孔时以凸模为设计0基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 2Cmin。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。3.2.33.2.3 刃口尺寸计算刃口尺寸计算 16 根据工件图，确定落料部分以落料凹模为基准计算

40、,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制，详细计算见表（表 3-6） 。表表 3-63-6 刃口尺寸刃口尺寸尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式结果备注Dmax=30076. 0Dd=29.6219. 00Dmax=11053. 0Dd=10.735132. 00Dmax=19032. 0Dd=18.8408. 00落料凹模R7052. 0制件精度为：IT14 级,故x=0.5Dd（DmaxX）d0 Dd（DdZmin) 0p（DmaxXZmin) 0p Dd=6.7413. 00Dmin=425. 00pd=4

41、.1880062. 0冲孔凸模Dmin=835. 00pd（pd X）0p dd（pd Zmin) d0（pd X Zmin) d0pd=8.2630088. 0孔心距L200.32Zmin=0.260mmZmax=0.380mm ZmaZmin=0.3800.260=0.12mm制件精度为：IT12 级,故x=0.75Ld=LD/8Ld=200.04相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.2600.380 之间,制造公差为D/4 17 L170.32Ld=170.04 18 表表 3-73-7 系数系数 x x非圆形圆形10.750.50.750.5料厚 t(mm)工件公差/mm112

42、2440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.303.33.3 工作零件结构设计工作零件结构设计3.3.13.3.1 冲孔凸模设计冲孔凸模设计由于冲件的形状和尺寸不同，冲模结构与加工以及装配工艺等实际条件不同，在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其断面形状有圆形和非圆形。冲孔时凸模为圆形，为使凸模的强度刚性较好，装配修磨方便，则采用台阶式凸模。落料时凸模为非圆形，凡是截面为非圆形的凸模，应用最为广泛的有台肩固定和铆接两种，其固定部分应尽量简化成简单

43、形状的几何截面（圆形或矩形） 。但不论那种固定方法，只要工作部分截面是非圆形的，而固定部分是圆形的，都必须在固定端处加防转销。以铆接发固定时，铆接部位的硬度较工作部分要低。则采用台肩式固定。凸模长度：L凸h1+h2+h314+6+1530(mm)其中：h1凸模固定板厚h2垫板厚h3凹模板厚校核冲孔凸模强度 k1=Lt/Fk (3-4） k2=t/Fk (3-5） 式中 L冲件轮廓的周长（mm） ； 19 t冲件材料厚度（mm） ； Fk接触面积（mm2） ，取接触宽度为 t/2； k凸模刃口接触应力（MPa） ； 凸模材料许用应力，对于 T10A 模具钢，可取500800（MPa） 。该冲孔凸

44、模的强度校核计算如下：校核冲模孔 由公式(3-2)得： k1=25.122600/50.24 =600MPa=800MPa 则最大孔的凸模的强度足够。冲件轮廓周长为 25.12mm，冲件材料厚度 2mm，接触面积 50.24 mm2，冲件材料抗剪强度取 600MPa，凸模材料许用应力取 800MPa。根据以上计算和表 3-6 画出零件图（见图 3-3） 。使用凸模固定板固定。图图 3-33-3 冲孔凸模冲孔凸模3.3.23.3.2 落料凹模落料凹模设计设计 20 凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力滑块中心与模柄中心重

45、合。 整体式凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的刚度、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。凹模厚度：H=KB(B15mm) （3-6）查表实用冲压技术手册 P225，表 5 系数 K 值，得 K=0.32 H=0.32309.6mm凹模边壁厚：C（1.52） H C（1.52） 9.6（14.419.2）mm实取 C=18mm凹模板边长：LB+2C30+21866mm查标准 JB/T6743.194：凹模板宽 B60mm故确定凹模板外形为：66629.6（mm）凹模板作成薄型形式并加空心垫板后，查表冲模设计手册 P631，表

46、 3-7 矩形和圆形凹模外形尺寸，实取为：666220（mm）图 3-4） 。 21 图图 3-43-4 落料凹模落料凹模3.3.3 凸凹模设计凸凹模设计（1）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。（1）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

47、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 22 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。查【冲模设计应用实例P46，公式 2-27 矩形和圆形凹模外形尺寸】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 3-8。正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些。表表 3-8 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

48、.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，该壁厚大于4.9mm即可，本设计中凸凹模的壁厚为5.2mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。 （3）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 3-5 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

49、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。 23 (a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)锥筒式 (e)锥形式图图 3-5 凸凹模洞口的类型凸凹模洞口的类型凸凹模材料常与凸模相同，但硬度要比凸模稍硬，根据经验这样磨损相当，有利于同时进行给换或修磨，所以选用 T10A，热处理后硬度达到 5862HRC。使用凸凹模固定板固定。落料凸模长度：L=h1+h2+h=7+5+1

50、2=24（mm） (3-7)其中：h1落料凸模固定板厚度h2弹性卸料板厚度h增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）落料凸模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构，落料凸模内外刃口最小壁厚为 7mm，根据强度要求查表实用冲压技术手册P228，表 38 凸凹模最小壁厚知，该壁厚为 5mm，故该落料凸模侧壁强度足够（见图 3-6） 。 24 图图 3-63-6 凸凹模凸凹模 以上是工作零件的设计，冲压模具工作时要承受冲击、震动、摩擦、高压和拉伸、弯曲等负荷，工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此对模具工作零件材料的要求比普通零件高。一般硬度要达到 5860HRC。 25 4

51、 其它模具零件其它模具零件的设计的设计4.14.1 卸料板的设计卸料板的设计卸料装置可以卸下废料，也可以卸下冲件。其结构形式较小没有较大的卸料力。在此模具中将采用生产中采用弹性卸料装置。因为弹性卸料较快，零件的厚度为2毫米，相对此模具比较薄，卸料力较小，故采用弹性卸料。在前面冲压工艺分析中已经选择了卸料装置为弹性卸料，采用卸料板卸料。卸料板的厚度一般取 520mm，考虑到材料厚度不大所以取 5mm，卸料板的周界尺寸与凹模的板的周界尺寸相同，卸料板采用 45 刚制造，淬火硬度为4045HRC。卸料板与凸凹模的间隙值由表 4-2 确定，取 0.15mm 料板的具体结构形式和（1）外形：弹压卸料板的

52、外形一般与同方向的固定板的外形一致，弹性卸料板一般与凹模外形一致。（2）厚度：x=6mm。（3）成形孔：基本与凹模刃口的形状相同。在前面冲压工艺分析中已经选择了卸料装置为弹性卸料，采用卸料板卸料。卸料板的厚度查表 4-1 取周界尺寸与凹模的板的周界尺寸相同。卸料板与凸凹模的间隙值由表 4-2 确定，取 0.10mm 料板采用 Q235 钢制造，淬火硬度为4045HRC。表表 4-14-1 固定卸料板厚度固定卸料板厚度卸料板宽度冲件厚度 t2000.866810120.810.5681012141.53810121416表表4 4- -2 2 弹压卸料板与凸模间隙值弹压卸料板与凸模间隙值材料厚度

53、t/mm0.50.511单边间隙Z/mm0.050.10.15 26 根据以上结论应选用卸料板(GB2858.5-81) 66626（mm）Q235（如图4-1） 。图图 4-14-1 卸料板卸料板4.24.2 垫板的设计垫板的设计 垫板的作用是承受和扩散凸模或凹模传递的压力，防止模座被挤压损伤，垫板上下面须磨平。是否采用垫板,以承压面较小的凸模进行计算,冲小孔的凸模承压应力为: =F/A=600MPa (4-1)式中： F冲裁力(N) 27 A模具支承端面积(mm)T8A 钢模板的p为 300360MPa p因此必须采用垫板，一般取垫板厚度为 5mm。 根据落料凹模的尺寸查实用冲压技术手册查

54、得：垫板(GB2858.6-81) 66625（mm）T8A 钢见下图（图 4-2） 。 图图 4-24-2 垫板垫板4.34.3 凸模固定板设计凸模固定板设计 28 凸模固定板用于将凸模准确的安装在上模座上，以保证在冲裁过程中凸模能稳定、可靠地工作。凸模固定板的外形及长宽尺寸一般与凹模外形和尺寸一致。凸模固定板与凸模一般采用 H7/m6 过渡配合。根据查实用冲压技术手册查得凸模固定板(GB2858.5-81) 666210（mm）45 钢如图：（图 4-3） 。图图 4-34-3 凸模固定板凸模固定板4.44.4 凸凹模固定板凸凹模固定板 凸凹模固定板用于将凸模准确的安装在下模座上，以保证在

55、冲裁过程中凸凹模能稳定、可靠地工作。凸凹模固定板的外形及长宽尺寸一般与凹模外形和尺寸一致。凸模固定板与凸模一般采用 H7/m6 过渡配合查实用冲压技术手册 查得： 29 凸凹模固定板(GB2858.5-81) 666210（mm）45 钢（见图 4-4） 。图图 4-44-4 凸凹模固定板凸凹模固定板4.54.5 模架的选用模架的选用模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。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。常用于纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导

56、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，但是不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。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。 30 方案四：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，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即方案二最佳，

57、本次模架选取非标准后侧导柱 10010060100mm 架一副。表表 4-24-2 导柱、导套配合间隙导柱、导套配合间隙模架精度等级I 级II 级配合形式导柱直径配合间隙值配合后的过盈量180.0100.01518300.0110.01730500.0140.021滑动配合50800.0160.025滚动配合18350.010.024.64.6 压力机的规格选用压力机的规格选用根据以下条件：（1）总冲压力 F 总21.6kN 31 （2）模具闭合高度 Hmax-5mm100Hmin+10mm （4-2） 装模高度 hmax-5mm100hmin+10mm （4-3） 可调节连杆，对压力机工作有

58、利。如果模具闭合高度过小，加垫板，如果模具的闭合高度大于压力机的最大封闭高度时，模具就不能在压力机上使用。（3）冲床工作台面和滑块底面尺寸,一般压力机台面应大于模具底座尺寸5070mm 以上。查表【实用冲压技术手册P400，表 43 开式压力机基本参数】 。选用J23-3.15 开式双柱可倾压力机，工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力：31.5kN发生公称压力时滑块离下极点距离：8mm滑块行程：25mm标准行程次数：25 次min最大闭合高度：120mm闭合高度调节量：25mm工作台尺寸（前后左右）160mm250mm工作台孔尺寸（前后左右直径）90mm100mm活动台压力机滑块中

59、心到机身紧固工作台平面之距离：90mm模柄孔尺寸（直径深宽）：25mm40mm工作台板厚度：30mm倾斜角（不小于）：45校核压力机闭合高度公式： (HmaxH1)5H(HminH1)10 （4-4） 式中： Hmax压力机最大装模高度； Hmin压力机最小装模高度； H1压力机垫板的厚度； H模具闭合高度。 32 根据以上参数可得：120255H9551090H100由上可知 H95mm，所以压力机闭合高度满足。 综合以上结果该模具选用选用 J23-3.15 开式双柱可倾压力机。 33 表表 4-34-3 J23J23 系列开式可轻压力机主要技术参数系列开式可轻压力机主要技术参数型号技术参数

60、代号单位J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40滑块公称压力PekN31.563100160250350400滑块行程Smm2535455565100100封闭高度H2mm120150180220270290330连杆调节量M1mm25303545556065滑块中心线至机身距离C1mm90110130160200200250左右amm100140170200250250300滑块地面尺寸前后bmm90120150180220220260直径dmm25303040404050模柄孔尺寸深度lmm40555560606070垫块厚度H1mm303