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1、-毕业设计（论文）-衬板冲压工艺及模具设计（全套图纸）-第 25 页1 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲
2、压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。全套图纸，加153893706冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来
3、完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分
4、广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 国内模具发展现状方向以及冲压技术的现状及发展方向1.2.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2
5、004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企
6、业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2
7、530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商
8、品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.2.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国
9、家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化；2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2.3冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视
10、。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生
11、产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。1.3衬板冲孔落料模具设计与制造方面1.3.1 衬板冲孔落料模具设计的设计思路冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件，还可以对已成
12、形的工件进行再加工。普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在IT12级以下，不宜高于IT10级。只有加强冲裁变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。衬板是典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲孔和落料，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此，综合考虑各种因素后采用复合模。根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改
13、变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2衬板冲压模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间10天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4模具的调试所用时间5天2 衬板冲压工艺性的分析工件名称：衬板生产批量：大批量材料：30材料厚度：2mm工件图：如图1图1 零件图该零件是衬板，该零件对材料的性能要求不是很高，30钢该零件的材料满足使用要求。外形落料的工艺性：衬板料厚2mm，外
14、形复杂程度一般，尺寸精度要求一般。因此，可采用落料工艺获得。冲孔工艺性：四个直径6.4的圆孔和一个直径17的大圆孔，这两类孔的形状均较规则，尺寸精度要求一般，可采用冲孔获得。此工件只有外形落料和冲孔两个工序，图1所示零件尺寸均为未标注公差的一般尺寸，按GB180479规定取IT14级，符合一般复合模的经济精度要求。综上分析可知，图1零件具有较好的冲压工艺性，适合冲压生产。3 分析比较和确定工艺方案垫片零件所需的基本冲压工序为冲孔和落料，可拟定以下三种工艺方案。方案一：采用单工序模分三次工序进行冲压。工序1：冲出衬板的外形轮廓。工序2：冲出直径17的大圆孔。工序3：冲出四个直径6.4的圆孔。方案
15、二：采用冲孔落料复合模。方案三：采用冲孔落料级进模。各个方案优缺点的分析比较:方案一的特点是化整为零，将原先很复杂的工件形状分解成两类形状规则的内孔和一个外形轮廓，三个形状较简单的单元从而简化了模具刃口形状，使模具制造简便。另外，各次工序所需的冲压力小了，可以解决冲压设备吨位不够的问题。这个方案的缺点是需要两次冲压工序，多工序冲裁时，生产效率低累积误差大，与本零件生产批量大相矛盾。此外，该方案在完成冲压生产过程中，增大冲压工人的劳动强度。方案二的优点是冲压件内外形相对位置及零件尺寸和一致性非常好，制件精度高；制件表面平直；适宜冲制薄料，模具结构紧凑，要求压力机工作台面的面积较小，缺点是凸凹模壁
16、厚受到限制，尺寸不能太小。方案三的特点是构成连续模的零件数量多，结构复杂。模具制造与装配难度大，精度要求高，步距控制精确，且要求刃磨，准修方便。刚性大，对有关模具零件材料及热处理要求高，仅适合中小型零件的大批量生产。衬板零件的空间距离和孔边距离远大于此零件要求的最小壁厚1mm。该冲压件的料厚为1mm，属于薄料，切尺寸较大，综合考虑模具结构和模具生产经济性等因素，该冲压件采用方案二较为合理。4 模具结构型式的选择4.1 模具结构型式根据上述分析，该零件采用复合模。若采用倒装式复合模，冲孔废料可以通过凸凹模，从压力机工作台孔中漏出，工件由上面的凹模带上后，由推件装置推出。板料由下模的卸料装置脱出，
17、这样操作方便而且安全能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料推件装置向上推出，板料由上模卸料装置脱出三者混杂在一起，如果万一来不及排除废料或工件而进行下一次冲压，就统一崩裂模具刃口。因此，该衬板冲件复合模采用倒装结构。4.2 推件装置 在倒装式复合模中，冲裁后工件在上部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。根据生产实际经验，该工件是厚度大于0.3mm的板料,故这副模具采用刚性推件装置。4.3 卸料装置倒装复合模冲裁时，板料将卡在凸凹模外缘。因此，需要在下模座装卸料装置。在下模的弹性卸料装置有三种形式：一种是将弹性零件，装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模座板下
18、面。由于，垫片的板料卸料力不大，故采用前一种结构，并且使用橡皮作为弹性零件。4.4 导向装置为确保零件的质量及稳定性，选用导柱导套导向。4.5 定位装置为限定毛坯（条料或块料）送进步距和和送入冲模的毛坯有正确的位置，以保证冲出合格的工件。条料或毛坯在模具中的定位：一是送料方向上的定位，用来控制送料的进距，即通常所说的挡料；二是在与送料方向垂直方向的定位，通常称为导料。因此，必须根据不同的条料（毛坯）和模具结构，采用相应型式的定位装置。定位零件的定位至少应有三个支承点，即两个导向点和一个定距点。定位的支承点（面）之间应有足够的距离，保证条料或毛坯定位稳定。结合本副模具，采用导料销导料。由于该冲裁
19、件条料的宽度公差不大，条料厚度相对较薄。因此，不需要在导尺一侧上装侧压装置，即采用无侧压装置。该模具是倒装复合模，为了模具的工作方便，提高生产效率。所以，采用活动挡料销来限定条料送进距离。该活动挡料销的特点是：挡料销的后端带有弹簧，冲压时挡料销被压入孔内，模具开起时，又抬起为送料定位，工作很方便。综上，本副模具采用导料销和活动挡料销对毛坯进行定位。5 工艺计算5.1 排样设计及毛坯尺寸计算5.1.1 确定零件的排样方案设计模具时，条料的排样方案很重要。合理的排样应是在保证制件质量，有利于简化模具结构的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多的合格制件。为提高模具的使用寿命，保证冲裁件的质量，降低生产
20、成本。该衬板零件，采用有废料直排的排样方法，排样方案如图2所示。 图2 排样图5.1.2条料宽度、导尺间宽度的计算查表2.9得冲裁件与冲裁件之间的搭边值：a=2.0mm ,a1=2.2mm。查表2.10得条料宽度的极限下偏差：=-0.2mm。查表2.12得送料最小间隙C=0.5mm（采用无侧压装置）。由模具结构型式可知，该副模具采用无侧压装置，导料板和挡料销进行定位的结构形式。故条料的宽度和导尺间距离可由下列公式【2】计算：条料宽度： B-0=Dmax+2a+C -0导尺间的距离： A=B+C= Dmax +2a+2C式中： B条料宽度的基本尺寸（mm）； Dmax垂直于送料方向的工件最大尺寸
21、（mm）; a侧搭边最小值(mm)可参考表2.9; C条料与导尺间的最小间隙(mm); 条料宽度的单向极限偏差(mm);代入数据得：条料宽度： B-0=66.90-0.2mm导料板间距离：A=67.4mm5.1.3 材料利用率的计算材料利用率是衡量合理利用材料的指标,材料的利用率通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示.条料的利用率由公式: 式中: S1一个步距内零件的实际面积(mm2); S0一个步距内毛坯的实际面积(mm); A送料步距(mm); B条料宽度;代入数据得: =60.5.5.2 冲裁工序总力的计算由工件结构和前面所确定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下
22、部分：冲一个直径17的大圆孔的力F1、冲四个直径6.4的圆孔的力F2,冲外形轮廓的力F3、采用弹性卸料装置和下出料方式的卸料力FX、推件力FT考虑到模具刃部被磨损，凸凹模间隙不均匀和波动，材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式：F=KLtb式中 :F冲裁力（kN）L冲裁件剪切周边长度（mm）t冲裁件材料厚度（mm）被冲材料的抗剪强度(MPa)K系数，一般取1.3。 为方便计算,可由下面公式代替上式: F=KLtbLtbb 材料抗拉强度(MPa)查资料 得b=490 MpaF3= Ltb=201.682490=197.64 KNF2= Ltb=80.382490=78
23、.78 KNF1= Ltb=53.42490=52.33 KN推件力、卸料力可由以下公式计算:FT=n KT F3 FX=kX F3式中 Kt推件力系数,查表2.7 得Kt=0.05;KX卸料力系数,由手册查得KX=0.04; n同时卡在凹模的工件(取n=1);代入数据得: FT = 10.05197.64=9.88 KN FX=0.04197.64=7.91 KN 冲裁工序总力:FZ=FI+F2+F3+FX+FZ=52.33+78.78+197.64+7.91+9.88=346.54KN5.3 初选压力机根据模具的结构型式，综合考虑模具的总体结构尺寸以及冲裁工序总力。查文献3初选开式可倾压力
24、机，其型号为JD23-35、JG2340见表一：表一 所选择压力机的相关参数型号公称压力/kN滑块行程/mm最大封闭高度/mm工作台尺寸/mm滑块底面尺寸/mm封闭高度调节量/mmJD23-3535010025040061021025575JG23-40400100300460700270320805.4 压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不到保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。在实际
25、的生产中，可能会出现由于工件的形状特殊或排样特殊。从模具设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选压力机允许的范围。衬板零件属于对称的零件，对称冲件的压力中心均位于其轮廓的几何中心上。在生产中，常用悬挂法确定复杂冲件的压力中心。其具体做法：用匀质金属丝沿冲裁轮廓弯制成模拟件，然后用裁缝线讲模拟件悬挂起来，并从吊点做铅垂线；在取模拟件的另一点，以同样的方法做另一铅垂线，两垂线的交点即为压力中点。5.5 确定凸凹模间隙，计算凸凹刃口尺寸5.5.1凸凹模刃口尺寸的计算基本原则凸凹模间隙的存在是使冲裁件断面都有带锥度，多以冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光亮
26、带的尺寸为基准，落料件的光亮带是因为凹模刃口挤切材料产生的，冲孔件的光亮带是由于凸模刃口挤切材料产生的，一次设计凸凹模刃口应区别冲孔和落料，并遵循以下原则：（1）先确定基准模刃口尺寸 设计落料模先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模尺寸而获得，设计冲孔模先确定凹模尺寸，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模间隙获得。（2）遵循冲模在使用过程中的磨损规律 冲裁过程中，凸凹模与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，凸凹模间隙越磨越大，设计落料模具时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小尺寸。设计冲孔模具时，凸模基本尺寸赢取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。不管冲
27、孔还是落料，冲裁间隙一般选取最小合理间隙值。（3）考虑工件精度与模具精度的关系 选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系。既要保证工件的精度要求，也要保证有合理的间隙值，一般取冲模精度较工件精度高2-4级。（4）公差标注遵循入体“原则 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都要按入体原则标注单向公差。 5.5.2凸凹模间隙的确定模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件尺寸精度的主要因素，模具的合理间隙值也是靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证的，因此正确的确定凸凹模刃口尺寸及公差是冲裁模具设计的关键工作。冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、具寿命等都有很大的影响。设计模具时，应选用合理间隙值。但分
28、别符合这些要求的合理间隙值并不相同，只是彼此接近。生产中，通常是选择一个适当的范围作为合理间隙。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）。考虑到生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造模具时，通常采用最小合理间隙Zmin。在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高,选用较大间隙的模具,查表24得，冲裁模刃口最大双面间隙Zmax=0.380mm,最小双面合理间隙Zmin=0.260mm。5.5.3 落料凸凹模刃口尺寸的计算冲孔时应以凸模为基准来配作凹模，分三种情况分别计算。第一种：凸模磨损后，冲裁件尺寸变大，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下：A凸=
29、（A-x）A凹=(A - x-Zmin) 第二种：凸模磨损后，冲裁件尺寸变小，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下： B凸=（B+x） B凹=(B+x+Zmin) 第三种：凸模磨损后，尺寸没有发生变化，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下： C凸=C凹=C凸 以上各式中 A凸 B凸 C凸 凸模尺寸 A凹 B凹 C凹 凹模尺寸 A B C 相对应的冲裁件基本尺寸 冲裁件的公差 凸 凹 凸凹模制造偏差根据经验一般取/4该零件在外形尺寸由落料获得，而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。查表2.4而知：Zmin = 0.260 Zmax = 0.380Zmax Zmin = 0.120因为模具的精度等级为IT14级 取 X
30、 = 0.5经查表得：凸=0.020 凹=0.020由于冲裁时凸模磨损后冲裁件的尺寸变小，所以才用第二种方法， 则有公式计算冲孔时凸凹模的尺寸：B凸=（B+x）B凹=(B+x+Zmin) 可以算得冲大圆时B凸=17.020-0.040B凹=17.120+0。040图3冲大圆凸模图可以算出冲小圆是B凸=6.420-0.040B凹=6.520+0。040图4冲小圆凹模图5.5.4 落料凸凹模尺寸计算：落料时以落料凹模为基准配作凸模，并按照凹模磨损后尺寸变化的大小，或不变的规律分三种情况计算。第一种：凹模磨损后，冲裁件尺寸变大，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下：A凹=（A-x）A凸=(A - x-Zmi
31、n) 第二种：凹模磨损后，冲裁件尺寸变小，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下：B凹=（B+x）B凸 =(B+x+Zmin) 第三种：凹模磨损后，冲裁件尺寸不变，其凸凹模刃口尺寸计算公式如下：C凸=C凹=C凹以上各式中 A凸 B凸 C凸 凸模尺寸 A凹 B凹 C凹 凹模尺寸 A B C 相对应的冲裁件基本尺寸 冲裁件的公差 凸 凹 凸凹模制造偏差根据经验一般取/4图5根据图纸，我们得知，凹模磨损后，尺寸变大。我们查表可得x1=x2=x3=0.5, 凸=0.020 凹=0.030我们根据公式计算各个尺寸：A1=（A-x）=(44-0.50.040)0+0.030=43.980+0.030B1=（B-x）
32、=(62-0.50.040)0+0.030=61.980+0.030凸模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证间隙在0.100-0.140之间。通过计算我们得到凸模的尺寸：A凸=43.880-0。020 B凸= 61.880-0。020图6落料凸模刃口尺寸图6 设计、选用模具零部件6.1 冲孔凸模的设计6.1.1冲大圆孔凸模的设计由于所冲的孔为圆形，而且不属于需要特别保护的小凸模。所以，冲孔凸模采用直通式,直接有线切割加工。一方面加工简单；另一方面又便于装配与更换。其结构形式如图7所示：图7凸模长度的计算凸模长度一般是根据模具结构的需要而确定的，其长度可由下列公式计算： L=h1+h2+h3+h4式
33、中: h1凸模固定板厚度（ mm）; h2固定卸料板厚度（mm）; h3导料板厚度（mm）; h4增加长度,它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度0.51（mm）、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。一般取1020mm。如果是弹性卸料装置，则没有导料板厚度这一项，其凸模长度应根据模具的具体结构而定。 在满足使用要求的前提下，综合考虑个方面因素，为提高模具制造的经济性。取固定板厚度为25mm,卸料板厚度为15mm,附加长度取20mm。代入数据得凸模的长度为60mm。由于该凸模的尺寸相对较大，且不是特别细长的凸模，冲裁件的料厚相对较薄。所以不必对凸模进行强度校核。6.1.2冲小圆形孔凸模的设计由于
34、所冲的孔为圆形，且板料的厚度相对较薄。所以，冲孔凸模采用直通式,直接有线切割加工。一方面加工简单；另一方面又便于装配与更换。其结构形式如图8所示：图8 冲小圆形孔凸模凸模长度的计算凸模长度一般是根据模具结构的需要而确定的，其长度可由下列公式计算： L=h1+h2+h3+h4式中: h1凸模固定板厚度（ mm）; h2固定卸料板厚度（mm）; h3导料板厚度（mm）; h4增加长度,它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度0.51（mm）、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。一般取1020mm。如果是弹性卸料装置，则没有导料板厚度这一项，其凸模长度应根据模具的具体结构而定。在满足使用要求的前提下，
35、综合考虑个方面因素，为提高模具制造的经济性。取固定板厚度为25mm,卸料板厚度为15mm,附加长度取20mm。代入数据得凸模的长度为60mm。凸模强度的校核 承压能力的校核：查表3.19【2】得非圆形凸模承压强度校核公式： k= p式中： t冲件材料厚度(mm)； L冲件轮廓长度(mm)； Ak接触面积(mm2)； 冲件材料抗剪强度(Mpa)； k凸模刃口接触应力(Mpa)； p凸模材料的许用应力(Mpa)取（1.01.6）103MPa;代入数据得： k=46.1Mpa。 故，能满足使用要求。 稳定能力校核：查表3.110【2】得非圆形凸模稳定能力校核公式:C1式中 Lmax 允许的凸模最大自
36、由长度(mm) F 冲模力(N) E凸模材料弹性模量（Mpa）； I0凸模最大端断面惯性矩（mm4）; C1系数查表 取1.3。代入数据得： 80.54mm 所以长度适宜。6.2 落料凹模的设计6.2.1 落料凹模的刃口型式该倒装复合模的冲件是由弹性推件装置推出且是上出料方式。所以，凹模的结构形式如图6所示。采用这种结构，推件力大，适用于冲件形状复杂的模具。因此，比较适合本副模具。图9 落料凹模的刃口型式6.2.2落料凹模外形尺寸的确定 落料凹模厚度H和壁厚C可由经验公式计算：凹模高度H=KS(不小于8 mm) 垂直于送料方向的凹模宽度B B=S+(2.5-4.0)H送料方向上的凹模长度L L
37、=S1+K S2式中： B凹模孔的最大宽度(mm),但B不小于15mm。S垂直于送料方向上的凹模刃口间最大距离S1送料方向的凹模刃口间最大距离S2送料方向的凹模刃口至凹模边缘的最小距离K厚度系数，考虑板料厚度的影响查表可得：K=0.2 其中 S1 =62 S2=15代入数据得： H=12.4mm 取H=12mm。落料凹模的外形尺寸为：132mm90mm20mm。6.2.3 落料凹模的结构形式及固定方式凹模刃口的结构形式有整体式和镶拼式两种，而整体凹模刃口形状分为直壁式。选用刃口形状时。主要根据冲裁件的形状，厚度，尺寸精度，模具的具体结构等多方面的因素来决定。我们的工件由于结构比较简单，精度要求
38、不是很高，我们采用直壁式的刃口形式。冲裁件的形状和尺寸的不同，凹模外形的结构和固定形式也不一样。生产中常常在外形为圆形或者矩形的凹模板上，加工出所需要的凹模刃口，凹模板直接用螺钉和销钉固定在模座上。而我们就是采用的这种方法。凹模采用螺钉和销钉固定时，要保证螺钉（或沉孔）间。螺孔与销孔件及螺孔销孔与凹模刃壁间的距离太近，否则会影响模具的受用寿命。图10 落料凹模图样考虑到模具进行重磨的可能性，该模具的拼块采用螺钉固定，同时采用销钉定位。螺钉位置必须接近孔口工作部分并参差排列。即销钉则应离孔口部分愈远愈好，相对距离尽量大。6.3 凸凹模的设计凸凹模是复合冲裁中的一个特殊零件，其内形刃口其冲孔凹模的
39、作用。其内形刃口起冲孔凹模的作用,外形刃口起到落料凸模的作用,外形按一般凸模设计,设计的关键是要保证内形与外形之间的壁厚强度,对于我们采用的倒装复合模具，若采用直壁式刃口下出件时，孔会聚积工件，所以最小壁厚要大一些。 加强凸凹模强度的方法如下:(1) 增加有效刃口以外的壁厚。(2) 采用正装式结构复合模，减少凸凹模模孔废料的积存数目，减少推件力。(3) 凸凹模设计的关键在于保证内形与外形之间又一定的壁厚，是凸凹模又一定的 深度。(4) 对于不积聚废料的凸凹模。其最小壁厚m为:冲裁硬材料时m1.5t，但不小于0.7mm；冲裁软材料时mt，但 不下雨0.5mm。凸凹模设计时经常采用镶拼式的结构。镶
40、拼结构的设计原则：（1） 改善加工工艺性能，减小钳工的工作量，提过模具的加工精度。（2） 便于装配，调整和维修。拼块之间能通过磨削或增减垫片的方法调整其间隙或保证中心距公差。可以方便的定位，防止在冲压过程发生相对运动。（3） 满足冲压工艺要求，提高冲压件质量镶拼结构的固定形式 平面式固定：用螺钉和销钉把各个拼块固定到固定板或底座的平面上，这种固定方式多用于大型模具和多孔冲裁模具。嵌入式固定：把个拼块拼合后嵌入固定板凹槽内。压入式固定：把各拼块拼合后以过盈配合压入固定板孔内。采用镶拼结构你呢个节约优质钢材，便于加工，可以提高模具的制作精度和使用寿命，便于维修等优点。由上述分析可知，采用镶块式凸、
41、凹模，有许多优点。尤其是对形状复杂，尺寸较大的大型模具更具有使用性。所以，该冲裁件的落料凸、凹模均采用镶块式。为了避免凸模与凹模在拼接处产生毛刺，凸模与凹模的拼接线应错开35mm。在满足凸凹模结构性能的前提下，为了减少凸模的磨削面积，可将其中部分挖成空心。凸凹模的结构形式及其固定形式如图11所示： 凸凹模总高可由下列公式计算：L=h1+h2+h式中：h1取5mm8mm； h2卸料板厚度（mm）; h附加长度,一般取15-20mm;代入数据得： L=62mm图11凸凹模6.4 定位零件的设计与选用6.4.1 挡料销的选用由上述可知，该模具采用的是固定挡料销。查文献【9】固定挡料销选用：830 G
42、B/T7649.5.6.5 卸料与推件零件的选用6.5.1 推杆和顶干的选用 查文献【9】推杆选用：A16100 GB/T7650.1 顶杆选用：1060 GB/T7650.36.5.2 推件块的设计根据落料凹模的结构形式，推件块可设计成如图12所示图12 推件块6.5.3卸料螺钉的选用 查文献【9】选用圆柱头六角卸料螺钉：M1280 GB/T7650.66.5.4卸料板的设计根据凸凹模的结构形式，卸料板可设计成如图13所示：图13 卸料板6.6 导向零件的选用该冲裁件的形状较为复杂，尺寸较大 。若采用导板导向装置，则导板孔加工困难。为了避免热处理变形，时常不进行热处理。所以，其耐磨性差，实际
43、上很难达到和保持稳定的导向精度。因此，生产中广泛地采用导柱导套导向。由于该冲裁件为一般的冲压加工，采用滑动导柱导套能够保障导向精度，即该模具采用滑动导柱导套形式。 查文献【10】 导柱选用：B60h532090 GB/T2861.2查文献【10】 导套选用：A60H617073 GB/T2861.66.7 固定零件的选用查文献【9】 固定板选用：1006310 垫板选用：100635 螺钉选用： M1250 GB70销钉选用： 830 GB1196.8 弹性元件的选用查表1136【12】 选用标准橡胶：D=20mm d=12.5mm H=25mm D1=58mm6.9 模架的及模柄选用 查表39【10】选用标准后侧导柱模架（GB/T2851.3）。模柄：选旋入模柄（GB28621-81）d= 40 d1=122 L=100