1、- 1 -武 威 职 业 学 院模具设计与制造 专业（专科）毕业设计（论文）题 目 托板冲裁模具 设计 姓 名 滕永祥 学 号 1003151038013 指导教师 赵忠玉 完成日期 2012/9/25 教 学 系 机械工程系 目 录绪论3（一）冲裁模设计题目- 2 -4（二）冲压零件的工艺性分析41零件的工艺性分析52排边和搭边63材料利用率的计算74冲裁件的精度与粗糙度85冲裁件的材料10 6确定工艺方案107冲裁力的计算108压力中心的计算- 3 -109冲压模具总体结构设计10（三） 模具设计计算101使用挡料销的设计102回带式挡料销的设计10（四） 压力机的选型校核设计51排样 计
2、算条料宽度及确定步距52利用率计算53计算总冲压- 4 -力64确定压力中心75冲模刃口尺寸及公差的计算86确定各主要零件结构尺寸10（1）凹模外形尺寸的确定10（2）凸模长度 L1 的确定10（3）凸模强度校核11（4）定位零件的设计11（5）导料板的设计11- 5 -（五）冲压模具零件加工工艺卡的编制12（六）模具主要零件加工工艺规程的制15体会18参考文献18致谢19附图纸第一章 绪论模具是现代化工业生产的重要工艺装备,是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 模具作为一种生产工具已经广泛的地应用于各行各业，其发展之快，模具需求量之多，是前所未有的，今天，在国民经济的各个工
3、业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工，模具已成为国民经济的基础工业，现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。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。- 6 -与机械加工及塑性加工的其它方法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
4、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
5、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。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。模具是工业生产的基础工业装备，在电子、汽车、电机、仪器仪
6、表、家电通讯等产业中，60 80 的零部件均依靠模具成型，而在模具行业中又以冲压模具和注塑模具所占比重最大，本书就以一个具体的冲压模具来介绍一个模具的设计制造过程，通过分析该模具的设计制造过程来掌握模具的设计特点，弄清制造工艺流程，知道模具设计及模具制造的发展方向，为以后冲压模具的设计制造奠定良好的基础。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业设计也是我们在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。 在设计该冲压模具的过程中为了使读者能够轻松的看懂，故在说明书中插入了很多生动的图片。但需要说明的是插入的图片
7、都是在 CAD 上画好后拷屏过来的，比例不确定，仅供读图时参考。同时在本书的最后还附有关键零件的机械加工工艺卡片和关键零件的数控加工程序，供读者需要时参考。由于编者的能力有限，实践经验不够，本书的有些内容难免不够妥善，甚至会有些错误。希望读者，特别是指导老师积极提出批评和改进意见，以便修正提高。 - 7 -第二章 冲压零件的工艺性分析2.1 零件的工艺性分析该零件是一个制动垫片，如图 1.1 所示，垫片属如薄壁板材，生产批量较大，材料为 45 号钢，成型工艺好，可采用冲压。由于该零件形状复杂，一次加工较难成形，需要经过冲孔、切断、落料等多道工序加工而成，故加工该零件应采用三工位的冲裁级进模。
8、- 8 -图 1.1 制动垫片2.2 排样和搭边排样设计的原则提高材料的利用率：冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的 60以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标，应合理的设计零件外形及排样，提高材料利用率。改善操作性：冲裁件排样应使工人操作方便、安全、劳动强度低。一般来说，在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数，在材料利用率相近的情况下，应选用条料宽度及进距小的排样方式。使模具结构简单合理，使用寿命高。保证冲裁件的质量。 冲裁件在板料、条料或带料上的布置法称为排样法，称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率，零件质量，生产率，模具结构与寿命等。因此，在冲压工艺
9、中和模具设计中，排样是一项极为重要的技术性很强的工作。根据工件的形状，排样采用直排形式，采用始用挡料销控制初始步距，采用活动挡料销控制冲压过程中的送料步距。根据材料的厚度查模具实用技术设计综合手册表 2.7 最小工艺搭边值，工件间距 a1=2.5mm,边距a=2.8mm，送料方式采用手动送料。由于工件本身形状的限制，故菜用了有废料的排样方式，这虽然在材料利用率方面没有少废料排样和无废料排样高但能够消除条料宽度误差和条料导向误差的影响，并可以感受模具的受力状态提- 9 -高模具的寿命。排样图如图 1-2。送料步距 A： A=120+a12.1=120+2.5=122.5mm冲裁件通常需要按要求将
10、板料剪为适当宽度的条料。为保证送料顺利，不因条料过宽而发生卡死的现象，条料的下料公差规定为负偏差。条料在模具中送进时，一般都有导料装置，有时还要用侧压装置（侧压装置是指在条料送进过程中，在条料的侧边作用一定的策压力，使条料紧贴导料板一侧送进的装置） 。根据条料的公差等级 IT14 查标准公差数值表 3-2 的得公差值为 0.87，当条料在有侧压装置或要求手动保持条料紧贴单侧导料板送料时，条料宽度按下式计算：条料宽度 B： B=(L +2a+) 2.2 087.=(120+22.8+1) =126.6087.087.其中为滚剪板机下料偏差，查模具实用技术设计综合手册 得 =1mm 式中:B条料的
11、宽度; L工件横向最大尺寸；a1横搭边 -条料宽度公差,见表 2-11-表 2-12(采用滚剪机下料.) C1 为条料与导料板的单面间隙见表 2-13，查冷冲压模具设计指导得 C1=0.1 毫米。 2.3 材料利用率的计算冲出的工件的重 与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。材料利用率 ：N=s1/s0100%.2.3S1=3.14121 /6=11367.22 mm22=S1(BA)100%=11367.22/(122.5125.6)100%=74%式中 s1 为一个进距内冲裁件的实际面积，单位 mm ，S0 为一个进距内2所需毛坯面积，单位 mm ，A 为送料进距，单位，B 为条料宽度
12、，单位。2- 10 -图 1.2 条料的排样图2.4 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级为 IT14 级,一般落料公差等级最好低于 IT10 级,冲孔件公差等级最好低于 IT9 级,取落料精度为 IT12 冲孔精度也为 IT12 也为由表3-2 可得落料公差、冲孔公差分别为 0.35,0.3.由表 3-6 得孔中心距公差 0.15，因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.5 冲裁件的材料表由 1-3 可得,45 号钢,抗剪强度 =500Mpa,断后伸长率 16%,此材料具有良好的塑性级较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工.2.6
13、确定工艺方案.该冲裁件包括落料、切断和冲孔三个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于大批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证，并且模具结构复杂容易出故障;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案.2.7 冲裁力的计算45 号钢的抗剪强度 t=500Mpa，抗拉强度 L=600Mpa，延伸率 16，屈服点360 Mpa，弹性模数 204
14、000 Mpa，此种材料有足够的强度 ，适胰于冲裁。冲压力 F=KLT；为冲裁力，单位 N；L 为冲裁力的周边长度，单位- 11 -mm；K 为系数，取 K=1.3，为材料的抗剪强度，单位为 Mpa；T 为材料的厚度，单位为 mm.冲孔时L=3.14X65=204.20mm冲裁力：F=KLT2.4=1.3X204.20X4X500=530.92（KN）查表 2.10 得 K 卸=0.03 K 推=0.045卸料力：F 卸= K 卸 XF=0.03X530.92=15.93（KN）推件力：F 推=n K 推 F=2X0.045X530.92=47.78（KN）冲孔总压力：F=F+ F 卸+ F
15、推=532.92+15.93+47.78=594.63（KN）切断时L=2XL 小耳 XL 大耳L 小耳=（42-32.5）X2+1/8X3.14X84=19+32.97=51.97 mmL 大耳=（60.5-32.5）X2+1/6X3.14X121=56+63.32=119.32 mmL=2X51.97+119.32=223.26 mm冲裁力：F=KLT=1.3X223.26X4X500=580.48（KN）卸料力：F 卸= K 卸 XF=0.03X580.48=17.41（KN）推件力：F 推=n K 推 F=2X0.045X580.48=52.24（KN）切断总压力：F=F+ F 卸+
16、F 推=580.48+17.41+52.24=650.13（KN）落料时L=3.14X120X5/6=314.16 mm冲裁力：F=KLT=1.3X314.16X4X500=816.82（KN）卸料力：F 卸= K 卸 XF=0.03X816.82=24.50（KN）推件力：F 推=n K 推 F=2X0.045X816.82=73.52（KN）落料总压力：F=F+ F 卸+ F 推=816.82+24.50+73.52=914.84（KN）模具总压力：F 总=119.32+650.13+914.84=2479.81（KN）2.8 压力中心的计算冲裁模的压力中心是指冲裁力合力的作用点。在设计冲
17、裁模时，压力中心要与冲床滑块中心重合，否则冲模在工作中就会产生弯距，使冲模产生歪斜，从而会加速冲模导向机构的不均匀磨损，冲裁间隙得不到保证，刃口迅速变钝，直接影响冲裁件的质量和模具的使用寿命，冲摸压力中心的确定对多工序冲裁模尤为重要。因此冲模设计时必须确定模具的压力中心，并且使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块重合。（1）简单形状的零件，其压力中心的计算对称形状的零件，其压力中心位于忍口轮廓形状的几何中心上。- 12 -等半径的圆弧段的压力中心，位于任意角 2a 的平分线上，且距离圆心为 X0的点上。X0=r sina a2.5复杂工件或多冲模冲裁时，其压力中心的计算 根据力矩平
18、衡原理，即各分力对坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。比例画出工件的轮廓图，如图 1.3；在任意处选取坐标轴 X，Y将工件分解成若干直线段或弧段，L1、L2、L3、L4L11，因冲裁力与轮廓线长度成正比关系，故用轮廓线长度代替冲裁力 F。图 1.3 压力中心的计算图计算各基本线段的重心到 Y 轴的距离 X1、X2X11，和到 X 轴的距离Y1、Y2、Y3Y11，则根据力矩原理可得压力中心的计算公式为X0= 2.61.21LXXLY0= 2.7Y先计算各直线和弧段的长度：L1=3.1465=204.1 L2=3.14120 =62.861L3=60-42=18 L4=42-32.5=9.5
19、L5=3.1484 =32.97 L6=L4=9.581L7=L4=9.5 L8=L5=32.97L9=L4=9.5 L10=L3=18- 13 -L11=3.14120 =314 65再计算各基本线段的重心到 Y 轴的距离 X(采用图算法)X1=307.8 X2=227.89X3=197.04 X4=151.11X5=144.4 X6=150.8X7=171.04 X8=185.3X9=200.09 X10=229.83X11=60.68再计算各基本线段的重心到 X 轴的距离 YY1=63.3 Y2=104.61Y3=108.18 Y4=78.39Y5=68.43 Y6=48.38 Y7=2
20、9 Y8=22.53Y9=22.19 Y10=75.8Y11=60.55X0= 166121LLXXY0= 68Y2.9 冲压模具总体结构设计2.9.1 模具类型 对零件的工艺分析可知该工件有三个工序，采用单工序冲裁、复合冲裁、级进冲裁都能实现该零件的加工，但综合分析后可发现采用单工序模生产效率太低，成本相应也会提高，如果采用复合冲裁，模具的成本会很高，且精度难以保证模具维服起来也很复杂，所以综合考虑零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.比较合适。2.9.2 操作与定位方式 零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高
21、，为了保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，并设置始用挡料销挡料进行首次冲裁，在切断凸模和落料凸模上还设置有导正销进行定位导正，在模具的一侧还设置有侧压装置进行定位，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。2.9.3 卸料与出件方式 考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。2.9.4 模架类型及精度 由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的对角导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。- 14 -第三章 模具零件的设计计算3.1 始用挡料销的设
22、计由于该模具是三工位的级进模，当在首次冲裁时将其按下挡住条料而定位完成第一次冲裁，第一次冲裁完后不再使用，其工作机构图如图 1-1 所示。因为在该套模具中有三个工位，故设计了三套该装置，分别间隔一个步距并布置在同一侧。当首次冲裁时依次按下三套始用导料销，分别完成三个工位的冲裁，第一次冲裁完后不再使用。始用挡料块的尺寸和相关技术条件见装配图 2.1。图 2.1 始用挡料块 始用挡料销: 根据导料板间距 126.6mm 及凹模 L=200,可得导料板宽度=(400-126.6)/2=61.7mm,由于条料有误差，为了保证送料故选用导料板 61mm,再根据表3-32,由 t=4mm,可得导料板厚度为
23、 10mm.根据 GB2866.1-81 选取始用挡料销规格长 L=80mm,厚度 H=10 的始用挡料销装置,规格为:始用挡料销: 块80X10 GB2866.1-81 弹簧1.0X4X8 GB2089-81弹簧芯柱4X9 GB2866.2-81材料:块根据表 8-3,选取材料为 45 钢,弹簧芯柱 根据 GB700-79 为 A3. 热处理: 块硬度 4348HRC.3.2 回带式挡料装置的设计挡料销的工作状态图见图 2.2，挡料销在送进方向上带有斜面，送进时当达边碰撞斜面使挡料销跳跃达边而进入下一个孔中时，然后将条料后拉，挡料销- 15 -便抵住达边而定位。每次送料都要先送后拉，做方向相
24、反的两个动作。1-凹模 2-导料板 3-卸料板 4-回带式挡料销 5-片弹簧6-开槽圆柱头螺钉图 2.2 回带式挡料装置回带式挡料销的零件图，如图 2-2，根据卸料板的厚度 S1=10mm,导料板的厚度 S2=10mm,得总厚 S=S1+S2=20 mm。查表 22.554 得直径 d=8mm,长度L=30mm, 圆柱头直径 d2=10mm。材料：45，热处理硬度 4348HRC技术条件：JB/T76531994 的规定图 2.3 回带式挡料销片弹簧如图 2.4，根据导料板的宽度 L=61mm，查表 22.555，选用 L=55 mm，L1=3 5mm ，固定端圆头半径 R=20 mm 宽度
25、S=12 mm。材料：65Mn,热处理硬度 4450HRC技术条件：JB/T76531994 的规定3.3 矩形垫板的设计垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取 310mm,这里设计时,由于压力较大,根据 GB2865.2-81 选取规格为LXBXH=400X250X10.- 16 -图 2.4 片弹簧3.4 托板的设计为了提高送料时的稳定性，使在冲裁工位上的板料有更好的平整性，保证冲裁精度，故需要设计一个送料的托板，其长度为凹模的宽度为 250，宽度为56.6。为了提高其强度和稳定性，
26、也为了便于安装，故设计成了角钢形状，如图 2.5，材料采用常用的 45 号钢，上面的四个孔钻好除毛刺后在热处理。图 2.5 托板3.5 凸模固定板的设计 为了节省贵重的模具钢，对于中小型的凸凹模零件一般采用固定板间接的固定在模座上，为了使凸模（凹模）固定牢靠并有良好的 直度固定板必须有足够的厚度。一般可以按下式计算：凸模固定板 H1=（11.5）D凹模固定板 H2=（0.60.8）H0其中 D 为凸模固定部分的直径，H0 为凹模的高度- 17 -在该模具中由于是三工位的级进模，有三对尺寸大小不一的凸（凹） ，为了保证凸模能可靠固定，固选用尺寸最大的凸模进行计算。 即：凸模固定板 H1=（ 11
27、.5）D=1.265=75mm凹模固定板 H2=（0.60.8）H0=0.7 3625mm凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,根据核准选取板的规格为LXBXH=400X250X144;凸模与凸模固定板的配合为 H7/n6,装配可通过 2 个销钉定位,4 个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角,由以上可得凸模固定板的零件图如图 T-3 所示: 3.6 设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料,出件是以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可查表 20.1-33 根据制件的厚度 t 和卸料板的宽度
28、 B 可查得卸料板的厚度 H 卸=14mm,考虑到要在卸料板上装回带式活动挡料销，故应把卸料板加长一个步距，根据最大的冲裁力为落料冲裁的冲裁力，F 落=8780.8N，查中国模具设计大典图 20.436，得凹模的厚度 H 凹=48mm 所以卸料板的 LXBXH=508.4X250X14508.4X250X35,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取 0.20.5mm,这里取 0.5mm,根据表 8-3,材料为 Q275.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板见零件图 T-11。.3.7 凸凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸的确定原则：由于剪切面是凸、凹模的侧面与材料接触并挤光而得到
29、的光滑面，所以落料件的外径等于凹模的内径尺寸，冲孔件的尺寸，等于凸模的外径尺寸，故落料模应以凹模为设计基准，再按间隙确定凸模尺寸，冲孔模应以凸模为设计基准，再按间隙值确定凹模尺寸。凸、凹模在冲裁过程中有磨损，凸模刃口尺寸的磨损使冲孔尺寸减少，凹模刃口尺寸的磨损使落料尺寸边大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能的提高模具的寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸。设计冲孔凸模时，其刃口尺寸应取接近于工件的最大极限尺寸，并按合理间隙分别制造。这样，才能保证凸、凹模磨损到一定程度后仍能够冲裁出合格的零件。凸、凹模刃口尺寸的精度应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的
30、间隙值，保证模具有一定的寿命，一般冲模精度较工件高 2-3 级，若零件没有标注公差，对于非圆形工件按 IT14 级来处理，圆形件按 IT10 级来处理，工件尺寸公差应按“入体”原则标注单向公差。- 18 -按照上面三条原则的规定，落料件的尺寸为 D ，冲孔件尺寸为 d ,适0AA0用最小间隙值为 Z ，最大间隙 Z 。采用互换加工，这种方法主要适用圆形minmax和简单形状的工件，采用分别加工。设计时，需在图样上分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及公差。工件的公差前面定为 IT14，查公差表得内孔公差=0.74，工件外形公差=0.87冲孔模按 IT12 级来设计，公差=0.3，落料也按 IT12 级
31、来设计，公差=0.35，切断也按 IT12 级来设计，公差=0.35冲孔： =（ +X） 3.1Tmin0AT=（65+0.240.74） =65.182.003. =（65.18+ 2Z ） 3.2Amin3.=（65.18+20.90） =66.98.03.0落料：D =（D -X） 3.3AMX35.0=（120-0.240.87） =119.79.035.0D =（D - 2Z ） 3.4TAmin35.=（119.79-20.88） =118.030.035.切断： 直径为 84 处 =（ +X） 3.5Tmin0AT=（84+0.240.87） =84.2135.0035. =（8
32、4.21+ 2Z ） 3.6Amin.=（84.21+20.92） =66.9835.035.0直径 122 处由于没有构成工件的边界，故对其没有精度要求，不用保证其精度。3.8 凹模的设计计算凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销钉与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据表 3-28,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面计算冲裁力时所取 h=8mm,漏料部分刃口轮廓适当扩大根据表3-28 可以扩大 0.51mm,取 1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于- 19 -刃口轮廓的简化形状,如图 8-1 所示),凹模轮廓尺寸计算如下:凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模
33、板的平面尺寸 LXB(长 X 宽)及厚度尺寸 H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚 C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对 称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:L=508.4 B=250整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算,查表可得凹模厚度为 48，以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见零件图 T-02。设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太,由压力机根据模柄孔尺寸为 60,压力中心仍在模柄投影面积,可设他们在同轴线上。冲裁间隙的确定：冲裁间隙的大小对冲裁件的短面质量、模具寿命等的影响很大，所以冲裁间隙是冲裁模具设计
34、中一个很重要要的工艺参数，根据条料的厚度查表 2.11 得：Zmin=0.86mm Zmax=0.94mm考虑到模具在使用的过程中凹模的刃口尺寸是越磨越大，故设计和制造模具时应采用最小间隙。考虑到在相同条件下，非圆形比圆形间隙大，冲孔比落料间隙大。Z 冲 min=0.90mm Z 落 min=0.88mm Z 切 min=0.92 mm 根据凸（凹）模刃口尺寸确定原则：落料件的的外径尺寸等于凹模的内径尺寸，冲孔件的外径尺寸等于等于凸模的外径尺寸。故落料模应以凹模为设计基准，再按间隙值确定凸模尺寸，冲孔模应以凸模为设计基准，再按间隙确定凹模尺寸。凸（凹）模在冲裁过程中的磨损，凸模刃口尺寸的磨损使
35、冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸的磨损使使落料件的尺寸变大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能的提高模具寿命，设计落料模时，凹模的刃口的基本尺寸应取接近于工件的最小极限尺寸，设计凸模时，其刃口尺寸应取接近于工件的最大极限尺寸，并按合理间隙分别制造。由于零件没有表尺寸工差，对于非圆形工件按 IT14 级处理，圆形件一般按IT10 处理，由于工件的形状问题这里将工件按 IT14 级处理。 由前面的计算可得：冲孔凹模的直径 =（65.18+ 2Z ） Amin3.0=（65.18+20.90） =66.983.03.0落料凹模的直径 D =（D -X） =（120-AMX35.0- 20 -0.240
36、.87） =119.7935.035.0由于所冲条料的厚度有 4mm，材料且为 45 号钢，故采用了筒形凹模。这样刃口强度较高，且修磨后刃口尺寸不变适用于形状复杂要求较高的工件冲裁。根据经验公式刃口厚度可取 H=8mm1-凹模 2-开槽沉头螺钉 3-凹模固定板图 2.6 凹模凹模材料的选用：冷作模具的主要损坏形式是磨损和变形，也有常见的崩刃、断裂等失效。为此，要求：高硬度（58-64HRC）足够的韧性与抗疲劳性能；高淬透性，热处理变形小。综合考虑选用 GCr15 较为合适3.9 凸模的设计计算切断凸模刃口部分是由多段圆弧和直线组合成的复杂形状,又在它里面开孔,装配导正销,且凸模的外形尺寸达到
37、120mm，为便于凸模和固定板的加工,可将固定部分设计成如图 81 所示的简单形状，并通过螺钉连接的方式接方式与固定板固定.凸模的尺寸根据导料板尺寸、卸料板尺寸和安装固定要求尺寸以及式 3-33 的 h，取 h1520，尺寸为 L=L1+L2+L3+（1520）其中 L1 为凸模固定板的厚度、L2 为卸料板的厚度、L3 为导尺的厚度- 21 -3.9.1 冲孔凸模的尺寸设计由公式 L1+L2+L3+（1520）3.7=75+14+10+20=119 mm考虑到冲孔的尺寸是由凸模来保证，故凸模的直径就按工件的内孔设计，即： =（ +X） =（65+0.240.74）Tmin0AT 02.=65.
38、18 3.0其结构图如图 81 所示1-冲孔凸模座 2-内六角螺钉 2-冲孔凸模图 2.7 冲孔凸模凸模材料的选用：冷作模具的主要损坏形式是磨损和变形，也有常见的崩刃、断裂等失效。为此，要求：高硬度（58-64HRC）足够的韧性与抗疲劳性能；高淬透性，热处理变形小。综合考虑选用 GCr15 较为合适。.3.9.2 切断凸模的设计切断凸模刃口部分是由多段圆弧和直线组合成的复杂形状,又在它里面开孔,装配导正销,且凸模的外形尺寸达到 120mm，为便于凸模和固定板的加工,可将固定部分设计成如图 7-1 所示的简单形状，并通过螺钉连接的方式接方式与固定板固定.凸模的尺寸根据导料板尺寸、卸料板尺寸和安装
39、固定要求尺寸以及式 3-33 的 h，取 h1520，尺寸为 L=L1+L2+L3+（1520）=15+14+10+20=59mm凸模部分和凸模的固定部分的外形分别用线切割的方法加工而成然后通过对焊的方式焊接在一起，为了在切断过程中能够准确定位，在凸模的端部加工出螺纹孔以便固定导正销。其结构图如图 92 所示- 22 -1-内六角螺钉 2-切断凸模 3 导正销 4-内六角螺钉图 2.8 切断凸模凸模材料的选用：冷作模具的主要损坏形式是磨损和变形，也有常见的崩刃、断裂等失效。为此，要求：高硬度（58-64HRC）足够的韧性与抗疲劳性能；高淬透性，热处理变形小。综合考虑选用 GCr15 较为合适。
40、.3.9.3 落料凸模的设计考虑到落料的尺寸是由凹模来保证，故凸模的直径就在凹模内孔的基础上减少一个最小双面间隙来设计，根据 ：Z 落 min=0.88mm 即：,凸模的长度 L=L1+L2+L3+（1520 ）由于采用了螺钉固定的结构，如图 82 可知 L1 为凸摸嵌入凸模固定板中的厚度，即 L1=15mm。有： L=L1+L2+L3+（1520） =15+14+10+20=59mm 由前面的计算有落料凸模的直径：D =（D - 2Z ） =（119.79-TAmin035.20.88） =118.03035.035.落料凸模的导正销的外径需要 65mm，但查模具设计手册上查不到有这么大的导
41、正销，需要自行设计，参考 D 型销的外形进行设计如图 83。- 23 -1-落料凸模 2 内六角螺钉 3-导正销图 2.9 落料凸模凸模材料的选用：冷作模具的主要损坏形式是磨损和变形，也有常见的崩刃、断裂等失效。为此，要求：高硬度（58-64HRC）足够的韧性与抗疲劳性能；高淬透性，热处理变形小。综合考虑选用 GCr15 较为合适。.（1）弯曲应力的校核考虑冲孔凸模的直径相对于切断凸模和落料凸模的都要很小，故只需对最小凸模 65 进行强度和刚度校核：根据表带导向装置圆形凸模的弯曲应力校核公式可得：L270d / 3.82F=(270X65X65)/ =1479.57 mm. 1063.594X
42、L 为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为571479.57,所以刚度得以校核.（2）压应力的校核强度校核:根据表 3-26,凸模的最小直径 d 应满足:d4t/ 压=4X4X500/980X1000=0.008mm,所以 650.008,凸模强度得以校核.凸模根据凸模长度及其加工可设计如图 8-1、8-2、8-3 所示，具体零件图如后面所附零件图为准，在这只是初步设计。对图 8-1，8-2，8-3 说明:(1).采用螺钉固定式的凸模结构是为了节省贵重的模具钢，当模具磨损后也变于更换凸模；(2).装配的尺寸为 H7/m6;(3).倒角 15 度是参照 ISO 标准设计，便于导正销
43、的导正;(4).15 是工作尺寸要求 ;- 24 -(5).圆形凸模要有同轴度的要求,参照 ISO 标准得出;(6).刃口尺寸由前面计算可得;(7).淬硬 5862HRC 是为了提高模具的寿命 ;(8).工件表面粗糙度要求较高,取 0.8,其余的可取 6.3;(9).保持刃口锋利 ,为了减小毛刺.(10). 材料为 CrWMn.3.10 选择模架及其它模具零件模架: 首先确定模具的闭合高度；为使模具正常工作，模具的闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可以按下式确定。由压力机型号知 Hmax=500 M=200 Hmin=HmaxM=500-200=300(M 为闭合高度调节量/mm,H1 为垫板厚度/mm)由式:( HmaxH1)-5H( HminH1)+103.11(500-100)-5260(300-100)+10根据 JB/T7181.21995 的规定，查表 22.4-47,由凹模周界 500X250,及安装要求,选取凹模周界:LXB=500X
