矩形盖冲裁模设计与制作

1、 前言随着现代工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强。已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系。模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件有（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，检测与安全机构等。为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（以称模具组合），多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。过去的中国工业中，模具长期未受到重视，改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、摩托车、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有

2、一定发展，但仍落后于需要，每年进口模具数量很大，除模具本身外，使用模具的设备如高效多工位模压设备，现代化的锻压设备、压铸设备、大型塑料成形设备以及供应高效冲压用的卷料设备等仍落后于需要。由于模具的用途广泛，模具的种类繁多，科学在进行模具分类，对有计划在发展模具工业，系统地研究、开发模具生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具的功能和作用；对研究、制订模具技术标准，提高模具标准化水平和专业化协作生产水平，提高模具生产效率，缩短模具的制造周期都有十分重要的意义。金属板料冲压是模具在工业生产中应用广泛的加工形式之一，随着市场竞争日趋加剧，产品质量不断提高，对生产的安全性，操作的方便性等

3、要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视。因此学习模具课程，进行模具设计也是适应现代化工业要求的。设计一套完整的模具，要求设计者应具有扎实的动手能力和广阔的理论知识体系。如金属材料与热处理知识、机械设计基础知识、机械制图、机械工艺制造学、公差与配合等一系列的知识体系。由于这次设计时间短，设计者知识水平有限，加上技术资料不全，在设计过程中难免有一些不足之处，请老师和读者加以批评和指正。 摘 要 联接件冲裁模是一套到倒装复合模，它包括落料、冲孔、弯曲三道工序。通过对冲裁机理及冲件工艺性的分析，设计出了结构合理、经济实用的模具；在制作过程中，保证加工零、部件的尺寸精度和

4、表面质量，提高各零件间的位置对正关系，避免错位，调整好落料、冲孔的间隙，使得间隙值合理化，最终保证工件试冲后满足零件图所规定的精度要求。 关键词 复合模 冲裁机理 间隙值Link a piece of blanking moulds designing and making Abstract Link a piece of blanking mould is that one set gets the complex mould , it including blanking , washing holes , crooked three processes of inverting to l

5、ink a piece of blanking mould. Through wash pieces of analysis of craft to blanking mechanism , design structure reasonable , economical and practical mould; In the course of making , guarantee to process precision of size of the spare part and surface quality, improve position of every part adjust

6、relation well , is it misplace to avoid , adjust good blanking , wash interval of hole, make interval to be value rationalized , guarantee work piece is it meet part precision demand picture stipulate after washing to try finally. Key words Complex mould Blanking mechanism Interval value第一部分冲裁是利用模具使

7、板料产生分离的冲压工序，它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。冲裁所得到的工件可以直接作为零件使用或用于装配部件或可以作为弯曲、拉深、成形、冷挤压等其它工序毛坏。一、 冲裁变形的机理（一）为了提高冲裁件的尺寸精度与断面质量，必须研究冲裁过程，变形时材料的应力状态以裂纹形成机理。冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口，将材料置于凹模上，凸模下降使材料变形，直至全部分离，因凸模与凹模之间存在间隙Z，故凸模与凹模作用于材料的力量不均匀分布，主要集中在凸、凹模刃口。冲裁既然是分离工序，必然从弹性变形、塑性变形开始，随着刃口压入材料深度的增加，塑性变形向材料内层发展，直到材料的整个厚度方

8、向，使材料的一部分相对于另一部分移动，当塑性变形达到一定值时，刃口附近的材料就产生裂纹，裂纹先从凹模刃口侧面处的材料开始，继而凸模刃口侧面处也产生裂纹，在上下裂纹汇合后，材料就完全分离。我们可以将冲裁变形过程分为三个阶段：第一阶段：弹性变形阶段（图1-1中，图a）凸模开始对凹模加压，由于弯矩M的作用，材料不仅产生弹性压缩变形，而且有穹弯，并稍有压入凹模型腔，此阶段材料内的应力状态未满足塑性变形条件，处于弹性变形阶段。图1-1 冲裁变形过程第二阶段：塑性变形阶段（图1-1中，图b）因毛坏的弯曲，凸模沿环形带b继续对材料加压，当材料内的应力状态满足塑性变形条件时，便产生塑性变形，在塑性变形的同时，

9、还伴有纤维的弯曲与拉伸，随着变形的增加，刃口附近产生应力集中，直到应力达最大值（相当于材料的抗剪强度）。第三阶段：断裂阶段（图1-1中，图c、 d、 e）当刃口附近应力达到破坏应力时，先后凸、凹模刃口侧面产生裂纹。裂纹产生后，沿最大剪应力方向，向材料内层发展，使材料分离。（二）弯曲是使材料产生塑性变形、形成有一定角度形状零件的冲压工序。弯曲工序可以用模具在普通压力机上进行，也可在专用的弯曲机或弯曲设备上进行。弯曲变形有很多种形式，图1-2所示为V形弯曲，被弯曲的材料是平面板料。当模具受到压力作用时，首先达到图1-2a所示的位置，板料与凸模有三点接触。此后凸模下行，弯曲区缩小，未成形件的两边逐步

10、贴向凹模工作表面，直到弯曲件与凸模和凹模全部贴紧，如图1-2b所示。凸模与凹模分开后，工件就弯成具有角的弯曲工件了。成形件的角度往往稍大于角，这种现象称为回弹，回弹的角度可以估算，并可采取措施消除回弹。 弯曲分为自由弯曲和校正弯曲，所谓自由弯曲是指当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者吻合后凸模不再下压。而校正弯曲是指在上述基础上凸模再往下压，对弯曲件起校正作用，从而使工件产生进一步的塑性变形。二、联接件冲裁模的工作原理 图1-3 联接件冲裁模 1.下模座 2导柱 3卸料螺钉 4凸凹模固定板 5橡胶垫圈 6导套 7挡料销 8凸模固定板 9上模座 1018. 26.定位销 111219. 20. 2

11、9.内六角螺钉 13.模柄 14.打杆 15.沉头螺钉 16.推板 17.上顶杆 21.凸模 22.冲孔凸模 23.落料凹模 24.卸料板 25.凸凹模 27.下顶杆 28.圆柱螺旋压缩弹簧 30.锁紧螺钉如图1-3为一副落料、弯曲、冲孔倒装复合冲裁模的结构。联接件冲裁模的工作原理：冲模开始工作时，上、下模在压力机作用下分开，将条料放在卸料板24上，并通过挡料销7定位，待上模在压力机滑块作用下下降时，上模中的落料凹模23首先接触条料，继续加压时，则凸凹模25的外缘与落料凹模23作用进行落料，上模继续下降，将零件与条料分离，由于上模继续下降，则凸模21将冲出的零件顶入凸凹模25中，在上模下降的同

12、时，凸模21与凸凹模25开始对条料进行弯曲冲裁，在即将完成弯曲后，由固定在凸模21上的冲头22对冲裁件进行冲孔，废料从凸凹模25中的落料孔中排出，待上模在压力机滑块作用下回升时，打杆14通过推板16作用于上顶杆17下移顶出工件，同时安装在下模座中的下顶杆27在弹簧力的作用下向上顶起，顶出可能粘在凸凹模25中的工件，而用橡胶垫圈的卸料板24及条料又恢复到原来的位置，准备下一冲程的冲裁。三、联接件冲裁模的结构分析冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备，良好的模具结构是实现工艺案的可靠保证。冲压零件的质量好坏和精度高低，主要决定于冲裁模的质量和精度。冲裁模结构是否合理、先进，又直接影响到生产效率及冲裁

13、模本身的使用寿命和操作的安全、方便性等。因此，设计出切合实际的先进模具是冲压生产的首要任务。下面来分析该套模具结构特点： 图1-4 图1-4为先期设计的联接件冲裁模的结构图，当上模座下行时凸模19首先接触凹模17即开始对坯料进行了弯曲变形完成了第一道工序，上模座继续下行，冲孔凸模16接近坯料开始实行冲孔工序，待冲孔完成后落料凹模与凸模19冲出联接件的外缘，即整个工序完成。由此，我们可以看出该套模具的冲压工序为弯曲-冲孔-落料。这样的结构、工序安排是不合理的：如图1-4所示 冲孔凸模安装在凹模固定板上，这样使得凸模长度过长，定位误差大，影响了冲件的最后加工精度，同时也降低了冲孔凸模的刚度（冲孔凸

14、模的直径为4mm）；这套结构中是先进行弯曲变形的，那么板料的定位就难以保证，会发生窜动的现象，冲件的尺寸公差就难以保证；再者板料放在凸凹模的顶部，由于顶部为圆弧形，不具稳定性，因此从便于生产的角度来讲，我们应将凸模设计为具有凸模和凹模两种特征的形状凸凹模；该联接件冲裁模包含了落料、弯曲、冲孔三道工序，其中弯曲变形使得冲件留在上模中或下模中，考虑这方面的因素就要设计顶件装置，以便冲件能容易顶出，保证下一冲压件的进行。通过对上述结构的分析，克服以上的结构缺点，我们最终设计成如图1-3结构。第二部分 图2-1 联接件零件图 一、 工艺分析冲压件的工艺性是指冲件在冲压加工中的难易程序。冲压工艺性的好坏

15、直接影响冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率和冲压成本，甚至影响到冲压工艺的实施。因此，设计中应尽可能提高冲压件的工艺性。联接件的材料为H68。HMn58-2是黄铜中的一种它的弯曲性能好。HMn58-2的化学成分及力学性能分析：表一：化学成份WMnFePbSbBiP余量杂质总量57.260.01.02.01.00.10.0050.0020.01Zn1.2表二：HMn58-2的力学性能分析代号材料状态力 学 性 能抗剪强度/Mpa抗拉强度/Mpa屈服点/Mpa伸长率（%）HMn58-2软240294-30010040半硬280340-441100-25硬400392-400250131. 冲

16、裁件的工艺性（1）冲裁件的形状和尺寸1） 冲裁件的形状应尽可能设计成简单、对称，使排样时废料最小，如图所示-2-2 图 2-22） 冲裁件的外形成内孔应避免尖锐的角。在各直线或曲线的连接处，除采用无废料冲裁成镶拼模结构外，都应有R7058（-料厚）以上的圆角，以提高模具的寿命。3） 冲裁件的提出悬臂和凹槽宽度不宜过小，其合理数值可参照表三表三：材料宽度 b硬钢（1.52.0）t黄铜、软钢紫铜、铝 （1.01.2）t（0.80.9）t4)用条料冲裁两端带圆弧的工件时，其圆弧半径R应大于条料宽度的一半，否则由于条料宽度有公差会使工件产生凸肩。5）冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够，易折断。6）冲裁

17、件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a不能过小，否则凹模强度不够，容易破裂，且工件边缘容易产生膨胀或歪扭变形。最小距离数值一般应取a（对圆孔），或a1.5（对矩形孔）。 （2）冲裁件的精度和表面粗糙度 1）金属冲裁件的内外形经济精度为IT12IT14级。一般要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。 2）冲裁件的表面粗糙底Ra一般在12.5mm以上，冲裁件剪断面的光亮带宽度，由被冲材料的厚度、力学性能、冲模间隙和刃口质量而定。2弯曲件的工艺性 （1）弯曲件的尺寸精度 弯曲件的尺寸精度与板料的力学性能、板料的厚度、模具结构和模具精度、工艺的数量和工序的先后次序以及工件本身的形状尺寸

18、等因素有关。（2）弯曲件的形状 如果弯曲件的形状左右对称，则左弯曲的毛坯受力均衡不产生滑动。如果弯曲件的形状不对称，则左弯曲过程中毛坯将发生滑动而产生偏移。在模具设计时应考虑增设压料板、定位销等定位。（3）弯曲件的弯曲半径 弯曲时弯曲半径愈小，板料表面变形程序愈大。如果弯曲半径过小，则板料表面变形程序愈大。如果弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的最大许可变形而开裂。二、确定合理的冲压方案在冲裁工艺分析的基础上，根据冲裁件的特点，确定冲压工艺方案。联接件的冲压加工方法可以分为落料、弯曲和冲孔三道工序，由于联接件壁较薄，加工精度要求较高，采用先落料后弯曲和冲孔的加工方案有利于保证加工精度。因此

19、，选用先落料后弯曲再冲孔的复合冲裁方案。三、进行工艺计算（一）计算毛坯尺寸 1毛坯尺寸计算 中性层半径11.75mm 213.25mm 圆弧部分的展开长度：L1/180ºa11 L2/180ºa22 a弯曲中心角（度） L中性层展开长度 中性层半径 a162º a2124º L1 3.14/180º×62º×1.751.89mm L23.14/180º×124º×13.2529.2mm L3 6.73mm L总 2×6.73+2×1.89+29.246.4

20、4mm排样冲裁件在板料上的布置叫排样。它是制定冲压工艺不可缺少的内容，直接影响材料的利用率、冲模结构、制件质量和生产率等，条料的冲裁时，所产生的废料分为两种情况：（1） 工艺废料：工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切 去的料边，与定位孔不可避免的料头和料尾废料。（2） 结构废料：由于工件结构的需要，如工件内孔的存在而产生的废料。排样方法主要有三种：A：有搭边排样B：无搭边排样C：少搭边排样合理排样充分利用材料具有重大意义。图 2-3 排样图排样的经济程度用材料的利用率K表示：Kna/A。×100式中 K材料利用率（）； n条料上生产的冲件数； a每一冲件面积（mm2）；

21、 A。条料面积（mm2）；则K2×46.44×30/2×47.94×34×10085搭边排样中相邻冲裁件间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边用以防止送料发生偏差时，冲出残缺的废品。由表可查得冲裁时的搭边值为：表四： 冲裁金属材料的搭边值料厚手工送料自动送料圆形非圆形AA1aa1Aa111.51.521.5>1221.52.5232>232.5232.5>3432.53.5343>45435454a=2mm,a1=1.5mm 则条料宽度为：b=30+2×2=34mm 送进步距为 ： n46.441.5

22、47.94mm（二）计算工序压力（1）落料力的计算 按式 F落1.3Lt得式中F落落料力（N） L工件外轮廓周长（mm） t材料厚度（mm）；t0.5mm 材料的抗剪强度，由表查得340MPaL2×302×46.44152.88mm则F落 1.3×152.88×340×0.533.79KN（2）冲孔力计算 按式 F冲1.3Lt计算 式中 L工件内轮廓周长（mm）； F冲1.3××8×0.5×340×211.1KN（3）卸料力 F卸K卸·F式中 K卸卸料力因素，其值由表查得K卸0.03则

23、F卸K卸×F落0.03×33.791.01KNF卸K卸×F落0.03×11.10.33KN表五： 卸料力、推件力、顶出力因数料厚/mm铝、铝合金0.03-0.060.03-0.07纯铜、黄铜0.02-0.060.03-0.09注：卸料力因数在冲多孔、大搭边和轮廓复杂的工件时取上限值；冲裁间隙取大时，因数数值可取小些。 （4）推件力 F推nK推F冲 式中 F推推件力因素，由表查得F推0.05 冲孔凹模刃口直壁高度 h1.5mm n1.5/0.53 F推=3×0.05×11.1=1.67KN （5）弯曲力计算 按近似压弯力公式 F10.7

24、KBt2b/R+t b=390MPa K1.3 R13mm t0.5mm B30mm F10.7×1.3×30×0.52×390/130.50.2KN 校正弯曲力 F2A q单位校正力（MPa）,q15 MPa A工件被校正部分的投影面积，A×13×30×124º/360º421.81mm2 则F215×421.816.33KN F总弯曲6.330.26.53KN （6）压料力 压料力FQ的值可近似取自由弯曲力的3080，即FQ0.8×F弯曲0.8×6.535.22KN 则总

25、冲压力为： F总F落F冲F卸F卸F推F弯曲FQ 33.7911.11.010.331.676.535.22 59.65KN （7）回弹弯曲件从模具中取出后，由于弯曲时存在着弹性弯形，结果使工件的角度和圆角半径发生变化，与模具相应形状不一致，这种现象称为回弹。回弹的大小，通常用角度回弹量和曲率回弹量来表示。影响回弹的因素1） 材料的力学性能。材料的屈服点越高，弹性模量越小，回弹越大。2） 材料的相对弯曲半径R/t。3） 弯曲工件的形状。4） 模具尺寸。5） 模具间隙。6） 校正力回弹的计算 按式 RK（R10.5t）-0.5t 计算 式中 K回弹系数； R1工件回弹后圆角的半径； R工件回弹前圆

26、角半径，相等于凸模圆角半径（mm）； a1工件圆弧（回弹后）所对中心角（º）； a工件回弹前圆弧所对中心角，相当于凸模圆弧所对中心角（º）； t工件材料厚度（mm）； R1/t13/0.526 由回弹系数表查得 K0.87 则 R0.88×（130.5×0.5）-0.5×0.511.4mm aa1/K124/0.88140º 但因该冲件的材料为黄铜，且厚度为0.5mm较薄，因此冲件的回弹可忽略不计。（三）压力中心的计算为了保证压力机和模具正常地工作必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起

27、凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导致磨损，影响压力机精度。形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其冲裁时的压力中心与工件的任何中心重合。由此得知该冲件的压力中心与工件的几何中心重合。（四）确定凸凹模间隙，计算凸凹模工作部分尺寸1.冲裁间隙是指冲裁模中凸凹模刃口横向尺寸的差值。双面间隙用Z表示，单面间隙用Z/2.其值为正，也可为负，但在普裁中，均为正值。间隙值对冲裁件质量。冲裁力和模具寿命均有很大影响，是冲裁工艺与冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 间隙对冲压力的影响试验表明，间隙对冲压力有明显的影响，特别是对卸料力的影响更显著。随

28、着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小；但若继续增大间隙因裂纹不重合，冲裁力下降缓慢。 间隙对模具寿命的影响 模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格冲件数表示。总寿命是用模具尖效为止的总的合格冲件数表示。 为了提高模具寿命，一般需要选用较大间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度，减少模具粗糙度值，提供良好润滑，以减少磨损。 间隙值的确定 由以上分析可见，凸凹模间隙对冲件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计模具时一定要确定一个合理间隙值，以提高冲件的断面质量、尺寸精度、模具寿命和减小冲裁力。 考虑到模具制造偏差及磨损规律，

29、生产中通常是造成一个适当的范围作为合理间隙。 对于尺寸精度、断面质量要求高的冲件应造用较小间隙值（见下表），这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。表六：冲裁模凸、凹模初始双面间隙 板料厚度软 铝纯铜、黄铜、硅钢片锻铝ZminZmaxZminZmaxZminZmax0.20.0080.0120.0100.0140.0120.0160.30.0120.0180.0150.0210.0180.0240.40.0160.0240.0200.0280.0240.0320.50.0200.0300.0250.0350.0300.040因该冲件的材料为黄铜（HMn58-2）厚度t0.5mm，即可此查此表得

30、Zmin0.025 Zmax0.0352.凸模与凹模刃口尺寸的确定 冲裁件尺寸精度主要决定于凸模与凹模的刃口尺寸精度，模具的合理间隙的数值也必须靠凸模与凹模刃口尺寸来保证。 在确定凸模与凹模刃口尺寸时必须遵循下述原则：1） 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。2） 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸则取接近或等于冲件孔的最大极限尺寸。3） 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）。4） 选择模具刃口制造公差时，要考虑零件精度与模具精度的关系即要保证零件的精度要求，又要保证，有合理的间隙值。5） 零件

31、尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。表七： 规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸模、凹模的制造公差（mm）基本尺寸凹模公差凹模公差d180.0200.020>18300.0200.025>30800.0200.030 落料 始用间隙 查表 Zmax0.035 Zmin0.025L凹（L-x） L凸（L- x-Zm/n） 凹由表查得 规则形状冲裁时凹0.030mm凹0.020mm L凹落料凹模基本尺寸 X因素其值可查表 x0.5 工件制造公差（mm） 则L凹长（46.44-0.5×0.40）46.24mm L凸长（46.44-0.5×

32、;0.40-0.025）46.22mm L凹宽（30-0.5×0.020）29.9mm L凸宽（30-0.5×0.020-0.025）29.86mm 校核 因凸凹Zmax- Zmin，取凸、凹 是合适的 冲孔刃口尺寸计算 对于4±0.05孔冲裁凸模、凹模的制造公差由表查得 凸凹0.02mm 则：d凸（dx）=(4+1×0.10) =4.10mm d凹（dxZmin）（41×0.100.025）4.13核：凸凹0.020.020.04mm Zmax- Zmin0.035-0.0250.01mm 凸凹> Zmax- Zmin故采用凸模、凹模配

33、合加工方法，其双面间隙为0.0250.035mm。对于孔中心距 L34±0.10mm L凹34±/834±0.20/834±0.015mm弯曲部分刃口尺寸计算： 该工件弯曲的凹模间隙，根据材料厚度以及弯曲件的高度和宽度而定。 间隙值为 Z/2tmin+nt 式中Z/2凸模、凹模间的单面间隙 tmin 材料的最小厚度 t材料的公称厚度 n因素，其与弯曲件H和弯曲线长度有关 Z/20.50.9t0.525mm 即 R凸R13mm R凹R13.5mm（五）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。圆柱螺旋压缩弹簧的选用方法。模具

34、设计时，弹簧一般是按标准选的。我们先了解Mn在钢中的作用：（1）锰对提高钢的淬透性。（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。锰钢的主要缺点是，含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：当锰的质量分数超过1时，会使钢的焊接性能变坏，锰会使钢的耐锈蚀性能降低。了解了Mn的性能之后，我们可以很清楚的知道，它比较适合用来做弹簧的材料，我们再来看看65Mn的化学成分如表九所示：表八： 弹簧钢的化学成分（GB1222-84）牌号化 学 成 分 （

35、%）CSiMnCrNiCuPS不大于65Mn0.62-0.700.17-0.370.90-1.200.250.250.0350.035接着我们了解其标准弹簧的选择要求及步骤：（1） 选择标准弹簧时的要求 压力要足够。即 式中 弹簧的预压力 （N）； 卸料力或推件力、压边力 （N）； 弹簧根数。 压缩量要足够。即 式中 弹簧允许的最大压缩量 （mm）； 弹簧需要的总压缩量 （mm）； 弹簧的预压缩量 （mm）； 卸料板或推件块、压边圈的工作行程 （mm）； 模具的修磨量或调整量（mm）；一般取46mm。 要符合模具结构空间的要求。因模具闭合高度的大小，限定了所选弹簧在预压状态下的长度；上下模座的

36、尺寸限定了卸料板的面积，也就限定了允许弹簧占用的面积，所以选取弹簧的根数、直径和长度，必须符合模具结构空间的要求。（2） 选择弹簧的步骤 根据模具结构初步确定弹簧根数，并计算出每根弹簧分担的卸料力（或推件力、压边力）。 根据预压力和模具结构尺寸，由表六初选若干个序号的弹簧，这些弹簧均满足最大工作负荷的条件。 根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的受负荷。并根据负荷行程曲线，分别查出各弹簧时的以及算出。对于满足要求的弹簧，为可进行选择的弹簧。 检查弹簧的装配长度（即弹簧预压缩后的长度=弹簧的自由长度预压缩量）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸，如符合要求，则为最后选定的弹簧规格，否则需重选。这

37、一步骤，一般在绘图过程中检查。最后我们来选一下弹簧下表十为部分标准圆柱螺旋压缩弹簧：表十：标准圆柱螺旋压缩弹簧（两端圈并紧磨平或锻平型）的尺寸及参数（摘自GB/T208994）序号弹簧外径D/mm材料直径d/mm节距t/mm自由高度/mm受负荷时的高度/mm最大工作负荷/N每100件质量/kg160.52.5155.960.0192207.70.02533011.100.035480.83.0157.65170.0555209.90.07063014.60.09974019.200.1128101.04.0158.20280.08692513.200.129103518.200.1731145

38、23.200.216GB/T1973.31989对小型（d<0.5）圆柱螺旋压缩弹簧两端圈并紧磨平型（YI）及两端圈并紧不磨平型（YII）的尺寸及参数、GB/T20891994对圆柱螺旋压缩弹簧两端圈并紧磨平型（A）或锻平型（B） 的尺寸及参数和JB/T66531993对扁钢丝螺旋压缩弹簧的尺寸及参数均作了规定，用以承受循环次数小于次的循环载荷。当用标准尺寸的弹簧时，可由标准中直接查出弹簧的性能。由以上分析我们从表十中首选65Mn YA 0.5X5X15 弹簧2根按公式进行校核：=1.34KN/20.67KN经计算其值小于所选的标准弹簧的值，则压力要足够；接着根据公式对压缩量进行校核：根

39、据上面的设计我们可以确定 弹簧的预压缩量=2mm, 卸料板或推件块、压边圈的工作行程=5mm,模具的修磨量或调整量=5mm,那么弹簧需要的总压缩量应为：=2+5+5=12mm ；与所选的标准相比，小于其弹簧允许的最大压缩量即：> ，满足其压缩量。故所选的弹簧符合该模具的要求。四、模具总体设计（一）、模具结构的设计，确定结构件的形式和标准对于中小型模具，国家标准总局对冷冲模制订了国家标准。该标准根据模具类型，导向方式、送料方向、凹模形状等不同，规定了14种典型组合形式。这样在进行模具设计时，重点设计工作零件，其他零件尽量选用标准件或选用标准件后再进行二次加工。1、 凸模在冲压过程中，冲模中

40、被冲制件或废料所包容的工作零件。（1）凸模的结构形式 凸模的种类很多，按凸模的工作断面分有圆形、方形、矩形和异形凸模；按凸模的结构分有整体式和镶拼式凸模凸模材料：Cr12MoV 凸模的结构形式，根据冲孔尺寸的大小分四种： 标准圆形凸模冲大孔凸模带护套的小孔凸模非圆形凸模 由于冲件形状已决定了横向尺寸和形状，所以在一般情况下，凸模的强度是足够的，但是，对于特制细长的凸模和板料厚度大的情况，才需要进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险面尺寸和自由长度是否满足强度要求。（2）压应力校核公式：圆形凸模 4t/ 非圆形凸模 F/ （3）弯曲应力的校核：圆形凸模非圆形凸模无导向装置 95/ 425带导向装

41、置 270/ 1200 式中：dmin 凸模最小直径 (mm)T 材料厚度 (mm)I 材料抗剪强度 (MPa)Amin 凸模最窄处的截面积 (mm2)F 冲裁力T 凸模材料许用压力 (MPa) D 凸圆最小直径 (mm)I 凸模最小截同的惯性矩 (mm4)联接件的冲孔凸模直径4的圆形凸模参照GB2863.281选取B型凸模，凸模基本尺寸为 4来制定的，在此选用的冲孔凸模，在JB/T5825可以直接选到而且强度挺好，因此选用标准的。 冲孔凸模的固定方式，采用凸模固定板固定，凸模与固定板是紧配合（H7/k6），上端带台肩，以防拉下。（2）、凹模设计：凹模的材料：Cr12MoV 凹模结构：分为整体

42、式和镶拼两种，外形一般为圆形或矩形，且带有锥度 或直面，为增加刚性，凹模厚度和外形尺寸都比普通冲裁模大，凹模镶拼结构常用于大型冲裁模，冲件形状不易制造及有易损部分的级进冲模。 凹模刃口形式：有两类分别为直壁式和锥形，锥形刃口凹模，冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小，但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大，适合于形状简单，精度要求又高，材料厚度较薄工件的冲裁，而直壁式刃口凹模，刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变，但孔口容易积有工件和废料，推件力大且磨损大适合于形状复杂且加工精度要求较高的冲裁。 凹模的固定方式：一种是锥面定位，螺钉将凹模紧固在模座的凹模内，用销钉防转。这种结构定位可靠，

43、重复精度高，但加工复杂，适合于中、小型模具。另一种用销钉钉定位，螺钉紧固，多种用于大型精冲模，其结构简单，装配时凸、凹模容易对中，但重复精度不高，抗侧力差。经上述分析，该联接件中的凹模选用的是镶拼式。凹模高度和凹模厚度是通过计算选取的，可以保证凹模有足够的强度和刚度，因此，不再进行强度校核。（3）定位零件的确定：定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。而在该联接件的模具设计中，采用了定位销、挡料销等定位零件进行定位。（4）卸料装置的确定：卸

44、料螺钉与橡胶、落料凹模组成了弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用，它可在冲压开始时起压料作用，结束后起卸料作用，主要用于精冲薄料和要求制件平整的冲模中，其弹力可用弹簧或橡胶获得，也可以通过顶杆安装在下模座或压力机工作台下而的弹顶器或气垫获得。弹压卸料板与凸模间的单边间隙随料厚不同而分别取0.05mm（t < 0.5）,0.10mm(t > 0.51mm)和 0.15(t > 1mm)。对于连续冲模中特别小的冲孔凸模和卸料板孔的单边间隙可适当增大。当用弹压卸料板为冲模导向时，凸模与卸料板孔配合取H7/h6。弹压卸料板受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄

45、件的卸料工作。因此选用橡胶与卸料螺钉组成的卸料装置。（5）导向装置的种类及标准的确定：模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一定位置关系，分为滑动导向副和流动导向副两类。滑动导向副由导柱，导套组成，在中、小型模具中应用广泛。滚动导向副由导柱、导套和钢球保持圈组成，适于要求精度高寿命长的模具，如高速冲裁模、精密冲裁模、硬质合金冲裁模等。由于滚动导向副与滑动导向副相比，在滚动式导套，导柱间多了一层装在保持圈内的钢球作为滚动体，使原来的滑动磨擦变为滚动磨擦，磨擦系数小，提高模具导向副的使用寿命，但是滚动导向副的价格高，对于小批量生产的爪垫片来说，滑动导向副就能满足生产要求，与滚动导向副相比，成本低

46、。因此，采用滑动导向副。（6）顶杆的确定：顶杆的作用是在冲裁完毕后，将废料从凸凹模的冲孔、凹模内顶出。（7）固定与支承零件的确定： 模柄的确定：中、小型冲模通过横柄将上模固定在压力机的滑块上，模柄的结构形式较多，主要有：旋入式；压入式；凸缘式；浮动式。凹球面模柄与凸球面垫快连接装入压力机滑块后，允许模柄少许倾斜，可以减少滑块误差对模具导向精度的影响，一般用于带有导向装置的高精度模具，其缺点：安装时，冲模中心很难对正滑块中心，不能纠正滑块与模柄轴心线之间的偏离。总体上说，凸缘式模柄适合于此套模具的。 固定板的设计与标准：固定板 用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分为圆形和矩形两种，其平面

47、轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%80%。固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/m6）。压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。 垫板的设计与标准：垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。模具是否用垫板，根据模座承受压力大来确定，凸（凹）模支承端面对模座的单位压力为： = PA 式中： P 冲裁力A 凸（凹模）支承端面面积小于等于模座许用应力则应在凸（凹）模与模座间加经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取6 12mm，外形尺寸按固定板形状决定。（3）、模架的种类及规格的确定：模架有专用模架，也有通

48、用模架，采用通用模架可以缩短模具的设计与制造周期，节约模具材料，降低成本，甚至可以减少安装和更换模具的时间，特别适用于小批量多品种，中小尺寸系列零件生产。模架有普通冲裁模架和精冲裁模架，经过选择比较，精冲裁模架模座较厚较大，若在联接件冲模使用造成极大浪费，提高成本。因此选用普通冲裁模架制造精度按精冲模架制造，以满足使用要求，降低成本。根据联接件结构，选用两侧导柱倒装复合冲裁模的结构模架。（二）、绘制模具总体结构草图五、冲压设备的选择a、 冲压设备类型的选择 根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要

49、应采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。在小批量生产当中，尤其是大型厚板冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力机相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时因受到操作因素的影响而不十分稳定。摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中常用来完成弯曲、成形等冲压工作。但是，摩擦压力机的行程次数较小，生产率低，而且操作也不太方便。在大批量生产或形状复杂的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。b、 冲压设备规格的确定在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。 （1）、所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即： （2）、压力机的行程大小要