冲压模具设计计算

1、.第二章冲压工艺设计和冲压力的计算2.1 冲压件（链轮）简介链轮三维图如图2.1，材料为 Q235，工件厚度 3mm，模具精度： IT13 为一般精度。图 2.1零件三维图图 2.2零件二维图零件图如图 2.2，从零件图分析，该冲压件采用 3mm 的 Q235 钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。并可看出该零件的成形工序有落料、冲孔、拉深、翻边，其难点为该成形件的 拉深和翻边。该零件形状对称，无尖角和其它形状突变，为典型的板料冲压件。.通过计算此零件可按圆筒件拉深成形， 因其尺寸精度要求不高， 大批量生产， 因此可以用冲压方法生产，并可一次最终成形，节约成本，降低劳动。2.2 确定冲压工艺方

2、案经过对冲压件的工艺分析后， 结合产品图进行必要的工艺计算， 并在分析冲压工艺类型、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上， 提出各种可能的冲压分析方案10。1）冲压的几种方案（1）落料、冲孔、拉深、翻边单工序模具生产。（2）落料、冲孔复合模，拉深、翻边复合模生产。（3）落料、冲孔连续进行采用级进模生产，拉深、翻边复合模生产。（4）落料、冲孔、拉深、翻边复合模生产。方案一：结构简单，需要四道工序，四套模具才能完成工件的加工，成本高。方案二：加工工序减少，节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，提高了劳动生产率。方案三：在方案二的基础上加大了制造成本，既不经济又不实惠。方案四：在方案二的基础上

3、又减少了加工工序，又节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，又提高了劳动生产率。一个工件往往需要经过多道工序才能完成，编制工序方案时必须考虑两种情况：单工序模分散冲压或工序组合采用复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的生产批量，尺寸大小和精度等因素。通过产品质量、生产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等方面的综合分析，比较决定采用方案四。即：落料、冲孔、拉深、翻边成品。2）各加工工序次数的确定根据工件的形状和尺寸及极限变形程度可进行以下决定：落料、冲孔、拉深、翻边各一次。3）加工顺序决定的原则（1）所有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板毛坯上冲出，因为在成型后

4、冲孔模具结构复杂，定位困难，操作也不便，冲出的孔有时不能作为后续工序的定位孔使用。（2）凡是在位置会受到以后某工作变形影响的孔（拉深件的底部孔径要求不高和变形减轻孔除外）都应在有关的成型工序后再冲出。（3）两孔靠近或者孔距边缘很小时，如果模具强度足够，最好同时冲出，否则应先冲大孔和一般情况孔，后冲小孔和高精度孔， 或者先落料后冲孔， 力求把可能产.生的畸变限制在最小范围内。（ 4）整形或较平工序，应在冲压件基本成型后进行。4）成型过程根据加工顺序的原则，确定成型过程如下：首先是落料、 冲孔，形成精确的外形形状； 其次是拉深、翻边，也就是成形过程；最后出来的是成品。采用这种冲压方案， 从模具的结

5、构和寿命考虑， 有利于降低冲裁力， 提高模具的使用寿命，同时结构简单，操作方便，而且减少了不必要的工序，节省了生产资料，提高了经济效益。适合加工厂生产，此种方案最合适。综上所述，确定使用此方案。2.3 工件的毛坯尺寸计算根据产品零件图，标注的螺纹尺寸M 64 1 7H 为其大径，那么可以计算出小径d小 64 1.0825 1 62.92mm 。由于工件主要成型的工序是落料、冲孔、拉深和翻边，工件变形量不是很大，可以直接落下工件的实际尺寸，根据冲压工艺学可知毛坯大径为：Dd224d1h178241239190.03mm链轮要经过四道工序加工成型， 按落料、冲孔、拉深、翻边的先后顺序进行加工，那么

6、其最初原始毛坯尺寸的计算应先计算翻边， 然后拉深，最后冲孔和落料。 由于链轮的翻边高度不大，假设可一次翻边成形。那么翻边前毛坯上圆孔的初始直径d0 为d0Dmr+ t2(Hr )33.78mm2但零件的精度要求为IT13 级，那么毛坯件的尺寸为：d33.78 0.39 mm00D190.0300.72 mm那么毛坯形状及尺寸如图2.3 所示：.图 2.3 毛坯形状及尺寸2.4 计算拉深和翻边次数由于链轮要经过四道工序加工成型，按落料、冲孔、拉深、翻边的先后顺序进行加工，那么其最初原始毛坯尺寸的计算应先计算翻边，然后拉深，最后冲孔和落料。根据零件的形状和尺寸，其翻边高度不大，假设可一次翻边成形。

7、那么翻边系数：d033.78K0.537D m62.91根据冲压工艺学 查表 5.5 得 K l0.52 ，于是 KK l ，则能够一次翻边成形。又链轮的拉深为带法兰圆筒件的拉深， 那么首先得判断是否可一次拉深成形， 计算得第一次拉深可能达到的值 h / d 和 d F / d 分别为 0.071 和 1.413，根据冲压工艺学在图 4-38 中得零件的 h / d 和 d F / d 所决定的点位于曲线下侧， 则可一次拉深成形 10 。2.5 确定其搭边值考虑到成型范围，应考虑以下因素：材料的机械性能软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。2）冲件的形状尺寸冲件的形状复杂或尺寸较

8、大时，搭边值大一些。3）材料的厚度厚材料的搭边值要大一些。4）材料及挡料方式用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距的搭边值要小一些。卸料方式弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。综上所述，根据冲压工艺学确定其搭边值：两工件间的搭边值： a1=2.2mm工件侧面搭边值： a=2.5mm条料宽度： B=D+2a=190+2 2.5=195mm2.6 确定排样图2.6.1 利用率的计算在冲压零件的成本中， 材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问.题。冲裁件在板料上的布置叫排样 10 。合理排样，充分利用材料具有重大的意义，排样的经济程度中材料的利用率 K 表示为：Kns

9、100(2.1)A0式中K 材料利用率（ %）；n 条料上生产的冲件数；s 每一冲件的面积（ mm2）；A 0 条料面积（ mm2）。根据以上数据，确定两工件间的搭边值：a1=2.2mm；工件侧面搭边值： a=2.5mm。A 0（9 2.222.5 190 10）（1902 2.5） 375336mm 2sr 295228440.4mm2一块板料上冲10 个，那么取 n=10；则利用率：K 10 28440.41 100% 75.77%3753362.6.2 确定其排样图根据搭边值，那么排样图如图2.4 所示：图 2.4 排样图.2.7 计算各工序冲压力链轮冲压力包括落料力、冲孔力、拉深力、翻

10、边力。材料Q235、板材厚度 3mm，材料的抗剪强度=450MPa，屈服点数值为 235 MPa。1）冲裁力为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算冲裁力12 。计算公式如下：P0Lt（2.2）式中P0冲裁力（ N）；材料抗剪强度（ MPa）；L 材料轮廓长度（ mm）；t 材料厚度（ mm）。本次设计中，冲裁力包括：落料力、冲孔力、拉深力、翻边力。一般 K 取 1.3，那么落料力为：Pl1.3Lt1.3596.903450 N1047564.05 N冲孔力为：Pc1.3Lt1.3102.643450N180034.57 N拉深力为：PladtbK112334500.5260830.73

11、N翻边力为：Pfb1.1( Dmd0 )ts1.1(6633.78) 3 235 78497.75N其中 d拉深毛坯的直径， mmK 修正系数K 1 拉深系数Dm 翻边后竖边的中径，mmd0 毛坯上圆孔的初始直径，mms 材料的屈服点数值， MPa2）卸料力卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。卸料力的计算公式如下：PX K X Pl（2.3）式中 Px卸料力（ KN ）；Kx 卸料力系数，查表取 0.05；Pl 落料力（ KN ）。则Px 0.05 1047564.05 52378 .20N3）推件力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力，一般叫做推件力。 推件力的计算公式如下：.T

12、T l（）PnK P2.4式中PT 推件力（ KN ）；K T 推件力系数，查表取 0.055；n 卡在凹模里的料的个数n=h/t，其中， h 为凹模刃壁垂直部分高度（mm）；t 为料厚（ mm）；PT 1 0.055 1047564 .0557616.02 N4）顶料力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做顶料力。 顶料力的计算公式如下：PD K D Pc（ 2.5）式中PD 顶料力（ KN）；K D 顶料力系数，查表取0.06；PD0.06180034.5710802.07 N ，则根据式 2.6 得出，总的冲压工艺力为：FPl +Pc +Pls +PfbPXPTPD=10475

13、64.05+180034.57+260830.73+78497.75+52378.20+57616.02+10802.07=1784941.76N=1785KN则复合模选择冲床时的总压力为F=1.3F=2320.42KN。.第三章落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计3.1 模具零件刃口尺寸计算3.1.1 尺寸计算原则刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素， 模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证 13 。生产实践中存在如下问题：1）由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料大端尺寸等与凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。2）在测量与使用中，落料件是以大端

14、尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3）冲裁时，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。4）拉深时，凸凹模工作部分的尺寸和拉深方法有关，可查设计资料确定，也可按卡契马列克经验公式计算。5）圆孔翻边的尺寸计算采用翻边高度计算翻边圆孔的初始直径d0 和翻边系数计算可以达到翻边高度。由此，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，应考虑：1）落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上。2）设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的较大

15、尺寸。 这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。凸凹模间隙择取最小合理间隙值。3）设计拉深、翻边模时，其基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下， 仍能冲出合格的零件。 凸凹模间隙择取最小合理间隙值。4）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。根据以上原则： 落料部分以落料凹模为基准计算， 落料凸模按间隙值配制。 由于此工件属薄板料的冲裁件，因此采用凸凹模配合加工。3.1.2 模具间隙的选择模具间隙是指凸凹模刃口间缝隙的距离，用C 表示，俗称单面间隙。双面间隙.用 Z 表示。拉深、翻边 V 形工件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机闭合高度来

16、控制的，不需要在模具结构上确定间隙 15 。以下为落料、冲孔复合模间隙的确定：1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件质量是指切断面质量，尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷。零件表面应尽量可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超过图纸规定的公差范围。 当把凸、凹模间隙值控制在一定范围内时， 冲件比较平直、光洁、毛刺很小，且所需冲裁力小。间隙过小时，在断面出现挤长的毛刺。间隙过大时，材料的弯曲与拉深增大，材料易破裂，致使制件光亮带减小，塌角与断裂斜度都增大，毛刺大而厚。2）间隙对冲裁力的影响当间隙小于合理间隙时，不仅冲裁力增大，而且剪切力减小。3）间隙对模具寿命的影响

17、为了提高模具的寿命， 一般采用较大的间隙。 若采用小间隙， 就必须提高模具硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减小磨损。4）凸、凹模间隙的确定根据以上条件综合确定：间隙选择：选择型，间隙适中， R 减小， 正常，拉毛正常。则根据冲模设计手册，落料、冲孔复合模刃口始用间隙为：Zmin Zmax=0.210mm 0.270mm。（由表 2 3 查得） 【10】。3.1.3 尺寸分类工件毛坯尺寸如图3.1 所示，将工件尺寸进行分类如下：1）外形尺寸A 类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成A0- ，为工件公差；2）内形尺寸B 类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成B+

18、。3.1.4 落料冲孔凸凹模刃口尺寸计算根据零件的类型，那么尺寸的分类如图3-3 所示。.图 3.1 落料冲孔半成品图该模具为复合模，落料以凹模为基准，根据零件情况，凹模磨损后的尺寸变化【1】0.5 ，那么为 A 类尺寸；故查表 27得 x 1Ad（ Amax-x ? ）（190.030.50.72）0.72/4190.3900.18mm。00冲孔以凸模为基准，凸模磨损后的尺寸变化为B 类尺寸，查表 27【1】得 x 20.5 ，那么 Bp（Bminx000mm。） （33.780.5 0.39）-0.39/433.98-0.10该零件凸模（或凹模）刃口尺寸按上述凹模（或者凸模）的相应部分尺寸

19、配置，保证双面间隙 Zmin Zmax=0.210mm 0.270mm。（由表 23 查得） 【10】。所以各刃口的尺寸分别为 A d190.3900.18mmA p190.1800.18mmBd34.190+0.10 mmBp33.98-00.10 mm3.1.5 拉深凸凹模刃口尺寸计算（1） 凹模圆角半径 rd 和凸模圆角半径 rp由于链轮为一次拉深成型，那么凸凹模的圆角等于零件的圆角半径，即 rp rd 3mm（2） 凸凹模间隙.根据链轮的材质和板厚，链轮的尺寸精度和表面质量要求，那么凸凹模间隙 c1.1tmax1.1 33.3mm（ 3） 凸凹模尺寸及制造公差链轮的拉深为一次拉深成形，

20、链轮在装配的时候对链轮的内形尺寸有要求，所以凸模尺寸为Dp(d0.4 )凹模尺寸为 Dd( D p2c)pd又根据表 4-7，那么凸凹模的制造公差p 和分别为 0.06 和 0.10。那么凸模尺寸 Dp (1200.4 0.63)00.06 =120.25-00.06 mm凹模尺寸 Dd (120.252 3.3)00.10 =126.8500,10 mm3.1.6 翻边凸凹模刃口尺寸计算链轮的翻边为圆孔一次翻边成形，其结构与拉深模相似， 凹模圆角对翻边成形影响不大，可按工件圆角确定，则圆角半径为3mm。凸模圆角半径rp4t ，根据零件的要求，r p =24mm 。单边间隙 c=（ 0.75

21、0.85 ） t 0 ，取最小值，则c=2.55mm.凸凹模内径可按拉深模具的凸凹模内径计算，则凸模内径 Dp(62.920.4 0.46)00.06 =63.10-00.06 mm凹模内径 Dd(63.102 3.3)00.10 =69.7000.10 mm3.2 冲模工作零件的设计与计算3.2.1 凸模的计算和校核1）冲孔凸模（ 1）凸模的结构形式落料、冲孔复合模的冲孔凸模选用带台肩的阶梯形凸模，此凸模与上模座紧配合，上端带台肩，以防拉下16 ，基本形状如图 3.2 所示：（ 2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，冲孔凸模固定圈厚度h1=46mm；.K 两种。孔径大于.卸料板厚度 h2

22、=12mm；凸模进入凹模的深度为40mm。则冲孔凸模总长为： L= h1+ h2+h=46+12=98mm，则根据模具设计大典，落料、冲孔模凸模选择圆凸模 33.7898 JB/T8057-1995 T10A 。图 3.1 冲孔凸模图 3.2 冲孔凸模（3）凸模强度校核凸模长度确定后， 为防止纵向失稳和折断， 应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力和刃口的接触应力冲件材料厚度时， 接触应力大于平均压应力， 因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力 ，孔径小于或等于冲件材料厚度时， 强度核算条件可以是平均压应力 小于或等于凸模材料的许用应力 。本次

23、设计中，凸模材料选取 Cr12MoV ，HRC5862。由于孔径远远大于冲件材料的厚度。 则可以满足其强度要求。凸模在中心轴向压力的作用下， 保持稳定（不产生弯曲） 的最大长度与导向方式有关。本次设计所采用的带台肩式的凸模，其最大允许长度按下式计算：l lmax 90d2（3.1）F式中F 冲孔力， N；d 凸模最小直径（ mm）；那么 lmax 9033.782=242.04mm180034.57.L 1.25d ，结构形式.综上所述，该凸模结构符合强度要求。3.2.2凸凹模（ 1）结构形式凸凹模存在于复合模中，在本次设计中，它既是拉深凹模，又是落料凸模，它的内外缘均为刃口， 内外缘之间的壁

24、厚决定冲裁件的尺寸，不像凹模那样可以将外缘轮廓尺寸扩大， 所以从强度考虑， 壁厚受最小值限制。 凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。凸凹模装于上模（正装复合模）时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小一些 17 ；凸凹模装于下模（倒装复合模）时，如果是柱形孔口，则内孔积存废料，胀力大，最小壁厚要大一些。作为冲孔凹模时，选为柱形孔口锥形凹模，刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，但在孔口内可能积存工件和废料， 增加冲裁力和孔壁的磨损， 磨损后每次的修磨量较大，凹模的总寿命较低， 这种型式的凹模适用于形状复杂、 精度要求较高的工件的冲裁。其通过台肩， 紧固在凸凹模固定板上， 以保证卸料时凸凹模的稳定及下次

25、冲压时的精度。其上螺钉孔和销钉孔离断面的距离满足最小尺寸，即如图 3.3 所示：图 3.3 翻边、拉深凹模（ 2）凹模的长度计算根据模具的具体结构形式，则凹模总长为： L=98mm.3.2.3 拉深凸模（1）结构形式拉深凸模存在于复合模中，在本次设计中，它起到了对工件的拉深成形，并且是一次拉深成形，那么其形状尺寸就是零件的尺寸。 在设计时主要考虑其精度和强度，所以从强度考虑， 高度受最小值限制， 以防止在工作时发生变形。 拉深凸模的最小高度还受冲模结构影响。根据冲模的结构，我们取高度为28mm，材料为Cr12MoV 。那么其结构形式如图3.4。.图 3.4拉深凸模（ 2）强度校核由 于 拉 深

26、 凸 模 的 材 料 为 Cr12MoV ， 那 么 在 工 作 过 程 中 其 压 应 力 为压F260830.73N38.89N / mm 2 ，又 Cr12MoV的压应力为 780 N / mm2 ，A（89234.852）压 , 满足强度要求。3.2.4 凹模的计算和校核1）落料凹模根据模具结构要求，落料凹模高度也应该为98mm，但是这样成本会大幅提高，所以在此采用拼接式落料凹模， 用内六角螺钉和销钉相连接。 螺钉孔和销钉孔里断面的距离满足最小尺寸，即 L 1.25d。下面部分用铸铁，上面工作部分用 T10A ，总的图形如图 3.5 所示。图 3.5 落料凹模根据冲模设计手册，有凹模高

27、度 Hkb , 其中 K 为系数，根据冲压工艺学查表 83 得 K=0.22，b 为凹模孔的最大宽度。带入数据计算得H=41.2mm，我们选用 42mm。又根据冲裁件料宽为 190.03mm，冲件料厚为 3mm，经查表取壁厚为 85mm。那么凹模工作部分的外形尺寸为 Ddh=36019042，下半部分非工作部分尺寸为36020088。1）翻边、冲孔凹模翻边、冲孔凹模其形式如下图3.6；根据零件的外形尺寸和工艺要求，凹模外.形尺寸为 ：dDh=3864155。由于中间是用于落料的通孔，长度比较大，为防止纵向失稳和折断， 应进行承压能力和抗弯能力的校核。 首先对于承压能力， 即最小断面的压应力小于

28、或等于凸模材料的许用压应力，那么4t4 190 155117.8mm ，大于所设计的直径，满足承压能力条件。其中d min1 103压d min 为最小直径， t 为材料厚度，为 T10A 的抗剪强度，经查表得 190MPa。 压为T10A的许用应力，淬火硬度5862HRC 时，压（）103 MPa。对于抗剪能力1 1.6的校核，有ll maxd 290（ 3.2）F式中F 冲孔力， N；d 凸模最小直径（ mm）；（ 63.10 33 .78）2155mm，满足使用那么 ll m ax 90180034.57182 .35 mm ，大于其设计长度要求。图 3.6翻边、冲孔凹模.第四章模具结构

29、零件设计4.1 确定模具的结构形式根据冲压工艺过程选定的模具类型，此次工艺选取的是落料、冲孔、拉深、翻边复合模。确定模具形式时综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、 精度要求及冲压设备与制模条件，操作方便与安全的前提下，应解决模具的正、倒装结构选择和定位、卸料、顶件、导向方式的选择等。4.1.1 正、倒装结构的选择复合模的结构特点主要表现在具有复合形式的凸凹模，它既起落料凸模作用， 又起冲孔凹模的作用。当凸凹模装在下模，落料凹模装在上模，成为倒装复合模。反之称为正装复合模。本次设计的落料、冲孔、拉深、翻边复合模就采用正装复合模的结构。这种结构冲孔废料由凸凹模孔下漏出，结构简单，操作方便17 。4

30、.1.2 定位方式的选择为保证冲压质量和稳定冲压生产过程，冲压用毛坯（条料、带料、单个毛坯等）在模具中必须具有正确的位置。 因此，定位方式的选择， 是模具结构设计的重要内容。根据毛坯的形状、尺寸和模具结构的不同，可用不同的定位方式。根据定位零件的功能不同，常见的定位方式有以下几种：1）条料在模具中的定位方式，控制条料的送进距离。零件包括挡料销、定距侧刃、导正销。挡料销又分为固定式、活动式和初始挡料销三种，可用于各种类型的模具。定距侧刃和导正销多用于级进模，分别起初始定位和精确定位的作用。2）控制条料的送进方向。定位零件包括导料板、侧压板。导料板可用于各种模具，有时也可用两个导料销代替。侧压板常

31、用于级进模， 以保证条料沿着导料板基准面送进 18 。4.1.3 卸料、出件方式的选择在确定模具结构形式时， 必须选择确定其卸料、 出件的方式。 模具的卸料方式包括刚性卸料、弹性卸料和废料切刀卸料三种， 出件方式包括刚性推件和弹性推件两种。.其导向方式主要为滑动式导柱导20 。.选择卸料出件方式时， 应综合考虑模具类型、 工件质量要求及操作方便等因素， 以使模具结构简单，工件安全可靠。根据上述原则采用弹性推件方式。4.1.4 导向方式的选择一般来说， 对于单工序模的弯曲模、 拉深模以及其他简单成型模， 由于凸凹模的单边间隙较大， 压力机滑块导轨的导向精度一般能满足凸凹模对中的要求， 故各类模具

32、大都不采用导向装置。对于生产批量较小，工件精度较低，冲裁厚料的单工序模，也不考虑导向装置。 但因冲裁间隙较小， 故对压力机滑块导轨的导向精度要求精度较高。无导向模的主要优点是加工制造简单， 模具成本低。 缺点是模具在压力机上的安装调整不方便， 且模具寿命和工件的质量不如有导向的模具高。 对于复合模、 级进模和工件质量要求较高或生产批量要求较大的模具， 均采用导向装置。 模具的导向方式主要分为滑动导柱导套、滚动导柱导套和导板导向三种4.2 冲模零件的设计4.2.1 导向零件的设计导向零件用来保证上模相对于下模的正确运动，套、滚动式导柱导套和导板导向三种。本次设计中模具选择滑动式A 型导柱导套。1

33、）安装尺寸要求导柱直径一般在 1660mm 之间，长度在 90320mm之间。选择导柱时应考虑到模具的闭合高度要求。 即在模具处于最低工作位置时， 导柱上端面与上模板之间的距离不能小于 1015mm 之间，以保证凸凹模多次刃磨而使模具闭合高度变小时，导柱也不会影响正常工作，导柱下端面与下模板下端面的距离一般取23mm，以保证下模板在压力机工作台上安装和固定。导套上端面与上模板的上平面的距离应大于 3mm. 根据上述原则，本次设计的落料、冲孔复合模采用滑动导柱导套导向方式。落料、冲孔复合模采用：A 型导柱45h5290JB/T 2861.1-1990A 型导套45H615058JB/T 2861

34、.6-19902）尺寸配合要求导柱导套分别压入下模板和上模板的安装孔中，一般采用过盈配合H7/r6。导柱与导套之间采用间隙配合H7/h6 或 H6/h5。其配合精度主要取决于冲压件工序性质，.冲压件的精度以及模具寿命等要求。对于一般模具，通常取间隙配合H7/h6。对于冲裁件间隙较小（小于0.03mm）的模具，或者结构复杂的模具，级进模，或者要求寿命较长的硬质合金模，应选用间隙配合H6/h5。3）材料及热处理要求导柱、导套一般选用20 号钢制造，为了满足其配合表面的硬度，耐磨性及一定韧性的要求，应进行表面的渗碳处理，渗碳层深度为0.81.2mm，渗碳后的淬火硬度为 5862HRC。配合表面粗糙度

35、应不大于0.8 m。4.2.2 卸料装置1）卸料板尺寸合理的卸料板结构形式是模具能否正常工作的重要环节之一。卸料板除了进行卸料外 , 在某些结构的模具中还起到保护凸模的重要作用, 选用时要根据凹模周界以及模具的具体结构形式进行选择。本次设计中卸料板为圆形，尺寸为28012，又卸料板与凸模的单边间隙一般为 0.10.5mm，在此取 0.5mm，那么卸料板中间孔的直径为 192mm，材料选用 Q345。形状如图 4.1 所示。图 4.1 卸料板2）卸料螺钉的结构形式在本次设计中，卸料螺钉采用开槽圆柱头沉孔卸料螺钉，查阅模具设计大典选取的卸料螺钉为 M8，长度为 100mm，材料为 45 钢，热处理

36、硬度为 3540HRC。但由于长度过长，属于细长杆，需进行校核。由于总的受力分别作用在四个螺杆上，那么.Px52378.20F13094 .55N44对于每一根杆，d8L270270151mmF13094.55大于设计长度，满足使用要求。3）卸料弹簧弹簧卸料板的作用是将成形后的工件废料从凸凹模上顶出，所需的顶出力很小。选用弹簧弹出工件，由于成形件的高度过高，容易成形失稳，所以用卸料螺栓固定，选用标准件， 在复合模中均采用此种卸料方式。根据模具结构可以安放4 个弹簧，则每个弹簧承担的卸料力即弹簧装于模具后的预压力F052.38 / 4 ，取 13.095KN。取凸凹 模 刃 磨 量 为6mm ，

37、 则 弹 簧 工 作 时 和 凸 凹 模 刃 磨 后 的 压 缩 量 为（ t1） 6 10mmh h根据弹簧预压力F0 和需要压缩量，可选择弹簧的规格为KF1890（材料为50CrVA ），即弹簧的大径为 18mm，小径为 9mm，工作 30 万次以内的最大压力为26KN，压缩量为45mm ， 那 么 在 预 压 力 F0 =13.095KN 时 的 预 压 缩 量451309522.67 mm ，小于所选弹簧的许可压缩量 45mm，则此弹簧可以满足h 026000要求，能保证模具的正常工作。4.2.3 挡料和导正装置挡料装置对人工送料提供进给量的依据。 当材料与挡料装置的定位面 （边）接触

38、时，即停止进给。在材料需要于模具内更精密定位时， 应采用导料板将材料导正。 导料板不仅可用于人工送料， 也能用于自动送料。 由于模具结构的限制， 本次设计用导料销代替导料板。挡料装置在单工序落料或复合模中， 主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。根据模具的结构形式，本次设计的落料、冲孔复合模中，当模具闭合后允许挡料销的顶端高出材料，所以此套模具中采用A 型固定挡料销。其结构形式如图4.2 所示。根据上述原则，查阅模具设计指导 ，确定落料、冲孔复合模中采用挡料销和导料销。分别为：挡料销 A1583 JB/T7646.1-1994，材料为 Q235；导料销 A1586 JB/T7646.2-1

39、994，材料为 Q235。.图 4.2挡料销4.2.4 定位装置定位装置保证工件进行后续冲压时，在模具内占有正确的位置， 常用的定位装置有定位销和定位板两类。定位销沿工件外形布置。根据模具结构需要，采用销对垫板、凸凹模、凹模、凹模垫圈、模柄进行定位，查阅模具设计指导，选择销 A1090、A10100、 810 JB/T 119.1-2000。如图 4.3 所示。图4.3销4.2.5 出件装置根据模具的结构，出件装置选择弹簧顶出工件。1）拉深凸模顶出弹簧顶件的作用是将成形后的工件顶出模具， 所需的顶出力很小。 选用弹簧弹出工件，由于成形件的高度过高， 容易成形失稳。故下模顶出采用 T型顶件钉（如

40、图 4.4），弹簧，并用开槽紧定螺钉固定，选用标准件。螺钉为 M810， GB/T731985.弹簧选用 YA0.8126-2。此处由于顶出力可以在试模的时候通过紧定螺钉调节， 所以不用校.核。图 4.4 顶件钉2）凸凹模顶出凸凹模顶出同拉深凸模顶出一样，仍选用T 型顶件钉，弹簧，并用开槽紧定螺钉固定，但是由于结构原因，开槽紧定螺钉应在中心开一个直径为4mm 的通孔，如图 4.5。螺钉也为 M810，GB/T73 1985。弹簧选用 YA0.8126-2，仍不需校核。图 4.5 开槽内通孔紧定螺钉3）下模顶出合理的顶出机构是模具能否正常工作的重要环节之一。 顶出机构除了进行顶出工件外 , 在拉

41、深和翻边时还起到压边的作用 , 设计时主要考虑模具的整体结构和顶出达到的位置，在本次设计中， 选用螺钉连接和弹簧进行顶出。 螺钉采用开槽圆柱头沉孔卸料螺钉，查阅模具设计大典选取的卸料螺钉为 M8 130，材料为 45 钢，热处理硬度为 3540HRC。同样由于长度过长，属于细长杆，需进行校核。由于总的受力分别作用在四个螺杆上，那么Px57616.02F14404 .01N44.对于每一根杆L 270 d2708144mmF144404 .01大于设计长度，满足使用要求。弹簧的作用是将成形后的工件废料从凸凹模上顶出，所需的顶出力较小。选用弹簧弹出工件，由于成形件的高度过高， 容易成形失稳， 所以

42、用螺钉固定， 选用标准件，在复合模中采用此种顶件方式。 根据模具结构可以安放 4 个弹簧，则每个弹簧承担的卸料力即弹簧装于模具后的预压力F057.62 / 4 ，取 14.405KN。根据弹簧预压力 F0 和需要压缩量，可选择弹簧的规格为 KF18125（材料为 50CrVA ），即弹簧的大径为 18mm，小径为 9mm，工作 30 万次以内的最大压力为 26KN ，压缩量为 62.5mm，那么在预压力 F062.514405，小于所选弹簧的许可压=13.095KN 时的预压缩量 h 034.63mm26000缩量62.5mm，则此弹簧可以满足要求 ，能保证模具的正常工作。4.2.7 固定板固

43、定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，在本次设计中选择的均为圆形固定板。应用于凸模结构，设计时应注意以下几点：1）凸模固定板的厚度一般选取凹模厚度的 0.6 至 0.8 倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉和销钉的位置。2）固定板的上下表面应磨平，并与凸模安装孔的孔轴线垂直，固定板基准面的粗糙度为 1.6 至 0.8 m。3）凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/r6，压装后端面要磨平。4）固定板材料一般采用Q235 或 45 钢，无须热处理淬硬。在本次设计中，复合模的上凸模固定板选择110 mm46 mm，材料为 45。4.2.6 垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的

44、压力， 以降低模板所受的单位压力， 防止模板被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板， 它被装于凸模固定板和模板之间，模具中是否加装垫板， 要根据模板所受的压力大小进行判断， 模板所受的单位压力计算公式是：F压( 4.1)A式中模板承受的压应力（ MPa）；F冲裁力（ N）；.A 凸模固定端面积（ mm2）；压 模板材料的许用压力（ MPa）；对于 HT250， 压 =90 至 140 MPa,对于ZG310 570， 压 =110 至 150 MPa。当压时，必须使用垫板。垫板的外形尺寸可以与固定板相同，其厚度一般取 310mm。垫板材料为 45 钢或 T8A 钢，淬火硬度为 43 至 48HRC。垫板的上下表面应磨平，表面粗糙度 Ra 为 1