0601134119-葛伟伟-冲模成形工艺与模具设计

毕业设计（论文）报告纸

毕 业 论 文

课题名称 系/专 业 班 级

冲模成形工艺与模具设计

机械工程系 机 商0614

学 号 0601134119 学生姓名 葛伟伟

指导教师：

史建华

2010 年 5 月 18 日

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冲模成形工艺与模具设计

机商0614葛伟伟

摘 要

冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，具有重要的技术进步意义和经济价值。

该零件的材料为紫铜，为密封件。在设计该模具时，主要研究模具本身的特点，但设计中还要考虑到它的实际工作环境。因为产品是成批生产，而且模具要保证冲压产品的尺寸精度和产品质量。在本次设计冲孔落料复合模中，不仅要考虑使做出的零件能满足使用要求，还要保证模具的使用寿命。 关键词：冲孔,落料,复合模

Abstract

Stamping tool has a wide use in the application of industry production. At traditional industry production, the workers, with heavy labor intensity, influenced the improvement in efficiency severely. With the development of technology today, the use of press tool has been affeched more and more importance and applied to industry production. The automatic feeding of the press tool has been put into actual product. Press tool can raise working efficiency and has the meaning of technical progress and economic value.

The material of parts , seal components .At the time to design the tool the feature of itself is the point, but the actual environment should be considered. Because of series production, and tool must be ensure dimensional accuracy and product quality. At this design of punched hole ,input ,multiple die ,the request for use and operating life is also important.

Key words: Punched hole；Input；Multiple die

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目录

摘要…………………………………………………………………………………………1 第1章. 工件的工艺性分析

1.1冲压件的工艺性分析……………………………………………………………3 1.2冲裁工艺方案的确定……………………………………………………………3 1.3模具结构形式的确定……………………………………………………………3 第2章. 主要数据的计算

2.1排样方案的确定及计算…………………………………………………………5 2.2冲压力的计算……………………………………………………………………7 2.3冲压设备的选择…………………………………………………………………8 2.4模具压力中心的确定………………………………………………………… 10 2.5 冲模刃口尺寸计算…………………………………………………………… 10 第3章. 模具的总体设计

3.1定位方式的选择……………………………………………………………… 14 3.2卸料装置与推件装置的选取………………………………………………… 14 3.3弹簧的设计计算……………………………………………………………… 15 3.4导向方式的选择……………………………………………………………… 16 第4章. 凸模、凹模、凸凹模的结构设计

4.1凸模结构设计………………………………………………………………… 17 4.2凹模结构设计………………………………………………………………… 18 4.3凸凹模的选取………………………………………………………………… 20 第5章. 模具材料的选用和模架的选择

5.1模具材料的选用……………………………………………………………… 22 5.2模架及其他零件的设计……………………………………………………… 23 5.3闭模高度的计算……………………………………………………………… 23 5.4模具总装图…………………………………………………………………… 24 第6章. 模具的装配与检测

6.1模具的装配…………………………………………………………………… 26 6.2模具检测……………………………………………………………………… 26 致 谢…………………………………………………………………………………… 28 参考文献………………………………………………………………………………… 29

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第1章 概述

零件简图 ：如图1-1所示 工件名称 ：紫铜垫片 生产批量 ：大批量 材 料 ：紫铜 厚 度 ：0.5mm

图1-1

图1-1

1.1冲压件的工艺性分析

冲压件的工艺性，就是冲裁件对冲裁工艺的适应性能。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

此工件只有冲孔和落料两个基本工序，材料为紫铜，紫铜有较好的塑性，很容易进行冷热加工，适合冲裁。工件结构比较复杂，尺寸全部为自由尺寸，作为普通冲裁，其经济精度一般在IT12～IT14级，取落料精度为IT14级，冲孔精度为IT13级。

1.2冲裁工艺方案的确定

该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案： 方案一：先落料，后冲孔，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—落料级进模，采用级进模生产。

方案一需要两套模具，两台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全。若采用模具级进则模具制造难度加大，工件的尺寸也不容易保证，生产效率也不高，所以方案三也不合理。而采用复合模一次完成落料冲孔工序，这样能大大提高生产效率，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，避免了传统上手进入模具的问题，操作方便、安全，冲出制件质量较好。

1.3模具结构形式的确定

从零件图看，该工件的结构不太复杂而且轴对称，落料精度为IT14级，冲孔精度为IT13级，材料厚t=0.5mm，其冲裁性能较好。所以可以采用倒装式复合模。

其各自的特点如表1-1。

表1-1正装复合模与倒装复合模的比较

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序号 正装复合模 倒装复合模 不能达到平整要求 操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉 1 对于薄冲件能达到平整要求 操作不方便、不安全，孔的废料用打2 棒打出 装凹模的面积较大，有利于复杂重建3 用拼块结构 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次用如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板 废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚4 打棒打出，可减少孔内废料的涨力，以增加强度。 又利于凸凹模减小最小壁厚 该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，采用倒装比正装操作方便简单，生产效率较高，因此选用倒装复合模。

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第2章 主要数据的计算

2.1 排样方案的确定及计算

排样的方法有：有废料排样，少废料排样和无废料排样三种，一般的冲裁时产生的废料分两种，一种是冲孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样无关，而只与零件的结构有关，称之为结构废料。另一种是料头、前、中、侧面的搭边，与搭边选用及工艺方法有关，称之为工艺废料。所以要提高材料的利用率就要合理排样，尽可能地减少工艺废料。

表2.1 搭边值

圆形或圆角r>2t的工件 工件间a1 1.8 1.2 1.0 侧面a 2.0 1.5 1.2 矩形件边长L<50mm 工件间a1 2.2 1.8 1.5 侧面a 2.5 2.0 1.8 矩形件边长L≥50mm或圆角r≤2t 工件间a1 2.8 2.2 1.8 侧面a 3.0 2.5 2.0 材料厚度t 0.25以下 0.25～0.5 0.5～0.8 由表2.1 确定搭边值，根据零件形状两工件间取搭边值a1=1.2mm，侧边取搭边值a=1.5 mm。

条料的送料步距按如下公式

h=d+a1 式中 h——送料步距（mm）; a1——最小搭边值（mm）;

由制件的展开图旋转19°

所生成的横向有效尺寸为d=63.79mm 则步距：h=63.79+1.2≈65mm 条料宽度按如下公式计算：

bD2aC

0其中 D—冲裁件宽度方向的最大尺寸；

C—导料板与最宽条料之间的间隙查表取C=0.5。

△—条料宽度的单向偏差。查表2.3条料宽度偏差△=0.4mm

表2.2导料板与最宽条料之间的间隙C 条料厚度t 100以下 无侧压装置 条料宽度B 100～200 共 29 页 第 5 页

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～0.5 0.5～1 2～3 3～4 4～5

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 表2.3条料宽度偏差 mm 条料宽度B ≤50 50～100 100～150 150～220 220～300 材料厚度t ≤1 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 01～2 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

2～3 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 3～5 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 b4021.50.50.443.500.4 mm导料板间的距离为44mm。 综上所述排样如图2-1所示。

图2-1

由于工件的形状和结构的限制这里采用有废料排样的方法，排样时为保证工件的质量要求而留有搭边值，其值在前面已经查出。那么材料的利用率按式：

S/hb100%

SS1S2=1814.32-（135.7+78.52）=1521.62(mm2)

式中 —一个步距的材料利用率；

S—工件实际面积(mm2)；

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S1—外轮廓面积(mm2)； S2—孔的面积(mm2)； h—送料步距（mm2）； b—条料宽度（mm）.

则 =1521.62/（6543.5）100%=53.8%

条料大多由板料剪裁而得，条料宽度一经决定，就不可以裁板。板料一般都是长方形的，所以裁板有纵裁（沿长边裁，也就是沿展制纤维方向裁）和横裁（沿短边裁）两种方法。根据板料尺寸，查板材标准，选用1500mm×800 mm×0.5 mm标准铜板，比较纵裁和横裁两种方案，选用其中材料利用率高的一种。纵裁时： 每块板料裁成条料数：

n1 =n2 =

条(余17mm)

每块条料冲裁的制件数：

条（余4mm）

每块板料冲制制件数：

nn1n2 1823414个

材料总利用率：

η

总

=

条（余21mm）

（L——板料长度；B——板料宽度。）

横裁时，每块板料裁成条料数：

n1=

=

每块条料冲裁的制件数：

个(余20mm)

每块板料冲制制件数：

材料利用率：

=51.73%

经计算,采用纵裁法时,材料利用率为52.49%,采用横裁法时,材料利用率51.49%。由此可见,应采用材料利用率高的纵裁法。

2.2冲压力的计算

2.2.1 落料力

落料力计算 F=KtLτ=

=33680.4N

其中 F—冲裁力

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K—系数

t—材料厚度

L—冲裁周边长度

τ—材料抗剪强度（Mpa）由查表，τ=240 Mpa

2.2.2 冲孔力

中心孔： F孔=2个小孔： F孔2 =

=12604.8N

=

=9796.8N

2.2.3 冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择

表2.4卸料力、推件力及顶件力系数

冲裁材料 纯铜、黄铜 铝、铝合金 ～0.1 材料钢 厚度mm >0.1～0.5 >0.5～2.5 >2.5～6.5 >6.5 K卸 0.02～0.06 0.025～0.08 0.06～0.075 0.045～0055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.065 0.050 0.040 0.025 K推 0.03～0.09 0.03～0.07 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 K顶 查表2.4 取 K推=0.03，K卸=0.02 凹模刃口形式为直壁刃口，刃口高h=5mm，则

所以

==

则最大冲压力：

=33680.4+9796.8+12604.8+673.608+6720.48 =63476.16N =63.47616KN

=673.608N

=6720.48N 个

2.3冲压设备的选择

为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力F（1.6～1.8）F总的原则选取压力机。由表2.5可选取公称压力为100KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为：

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表2.5开式双柱可倾压力机技术规格

型号 公称压力/KN 滑块行程/mm 滑块行程次数 (次/mm) 封闭高度调节量/mm 滑块中心线至床身距离/mm 立柱距离/mm 工作台尺寸/mm 前后 左右 前后 工作台孔尺寸/mm 左右 直径 厚度 垫板尺寸/mm 直径 模柄孔尺寸/mm 滑块底面尺寸/mm 直径 深度 前后 左右 25 40 90 100 30 55 30 55 40 60 40 60 180 200 40 60 35 150 50 70 190 210 200 25 90 120 160 250 90 120 110 30 170 35 110 150 200 310 110 160 140 30 145 35 130 180 240 370 130 200 170 35 120 45 160 220 300 450 160 240 210 40 120 60 160 220 300 450 110 210 160 60 55 55 200 270 370 560 200 290 260 50 50 60 205 300 380 610 200 290 260 60 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 31.5 25 63 35 100 45 160 55 J23-16B 160 70 J23-25 250 65 JC23-25 350 80 床身最大可倾角 公称压力：100KN 滑快行程：45 最大闭合高度：180

45o 45o 35o 35o 35o 20o 共 29 页 第 9 页

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封闭高度调节量：35

工作台尺寸：前后240、左右370 模柄孔尺寸：直径30、深度55

2.4模具压力中心的确定

模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响 模具及压力机的精度和寿命。一切对称冲裁件的压力中 心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。对于该工件， 由工件形状可设坐标中心为Oxc.yc，因外轮廓和两个 小孔关于坐标中心对称，因此中心孔的压力中心就是冲 裁件的压力中心，中心部分分为三段即l1、l2、l3，又 因图形关于X轴对称所以yc=0由如图2-2所示

图2-2压力中心图

l152.3mm x18.09 mm l28 mm x2=0 mm

l310 mm x3=-12.11 mm

lxlxlx52.38.09801012.11=-7.7（mm） xc112233=

52.3810l1l2l3即压力中心的坐标为（-7.7，0）

2.5 冲模刃口尺寸计算

2.5.1 冲孔部分

在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹

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模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算值。

表2.6初始双面间隙Zmax、Zmin 纯铜、黄铜、软钢 杜拉铝、中等硬钢 硬钢 材料厚度软铝 t/ mm Zmin 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.008 0.012 0.016 0.020 0.024 0.028 wc=（0.08-0.2）% Zmax Zmin 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 wc=（0.3-0.4）% Zmin 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 wc=（0.5-0.6）% Zmin 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 Zmax 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 Zmax 0.016 0.024 0.032 0.040 0.048 0.056 Zmax 0.018 0.027 0.036 0.045 0.054 0.063 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 由表2.6确定初始双面间隙Zmax、 Zmin的值： Zmin=0.025mm ; Zmax=0.035mm 设凸、凹模的制造偏差值分别按公式：

T0.4ZmaxZmin

A0.6ZmaxZmin

其中T、A——分别是凸、凹模的制造公差。 取T0.4ZmaxZmin=0.004mm;

A0.6ZmaxZmin=0.006 mm.

校核：ZmaxZmin0.035mm0.025mm0.010mm 满足Zmax—ZminT +A 条件 （1）冲两小孔

0.22对于冲小孔10mm转换为100mm

利用公式 DTdminxT

0

DADTZmin0A

其中 x——磨损系数的选取查下表2-7

△——是工件的公差值

表2-7磨损系数

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工件精度IT10以上 工件精度IT11～IT13 工件精度IT14 因孔的公差等级为IT13级，所以查上表得x=0.75

则 DTdminxT=100.750.220.00410.16500.004mm

0x=1 x=0.75 x=0.5 00.0060.006mm DADTZmin0A=10.1650.0250mm= 10.190（2）冲中心孔

0.55对于冲中心孔20mm转换为200mm采用第二中方法加工即配合加工。

设以凸模为设计基准件，属于B类第二类尺寸磨损后将会减小的尺寸按如下公式 ：

BjBminx

0

其中 Bj—模具基准尺寸(mm)；

4Bmin—工件极限尺寸(mm)；

△—工件公差(mm)；

0.55则冲200mm部分：DT200.750.330.18对于40mm DT40.750.1800.55400.18040.22420.247500.0226mm

4.13500.046mm mm10.16500.066mm

0.22对于100mm DT100.750.22凹模与凸模尺寸基本相同分别是20.2475 mm、4.135 mm、10.165 mm不必标注公差，但要保证最小双面合理间隙值Zmin0.025mm。

2.5.2 落料部分

对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法。当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸，它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式（2-11）：

AjAmaxx0 （2-11） 其中 Aj—模具基准尺寸(mm)

4Amax—工件极限尺寸(mm)

△—工件公差(mm)

其落料精度为IT14级，查公差表将尺寸R10mm、R20mm、40 mm、80 mm分别转化为

000xR1000..22mm、R200.62mm、400.62mm、800.74mm,查表2.5取=0.5 。

则R1000..2200.52mm Da100.50.220mm Da200.520.5220.4R204000.62mm Da400.50.620.52400,62400.066mm9.890mm

0,1519.740mm 0.16639.690 mm

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8000.74mm Da800.50.7400.7440.126mm79.630mm

该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证最小双面间隙值为0.025 mm。

2.5.3 孔心距

孔心距60 mm查公差表将尺寸转化为600.15mm， 磨损后尺寸基本不变，不必考虑磨损的影响，可直接按如下公式计算：

其中 L—工件孔心距；

Ld—凹模孔心距的公称尺寸；

△—工件制造公差。

则计算结果如下：

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第3章 模具的总体设计

3.1定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送步距采用导料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工具来测定。

送料导向方式：导料销一般设两个，并位于条料的同一侧，从右向左送料时，导料销装在后侧，从前向后送料时，导料销装在左侧。

送料定距方式：常见限定调料送进距离的方式有两种；用挡料销挡搭边或冲件轮廊以限定调料送进距离的挡料销定距，用侧刃在调料侧边冲切出不同形状的缺口，限定调料送进距离的侧刃定距。根据挡料销的工作特点及作用分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。根据工作需要选用活动挡料销即：挡料销418GB286681。

3.2卸料装置与推件装置的选取

卸料板的型式较多，常见的卸料零件有固定卸料板和弹压卸料板。前者是刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲裁材料厚度大于0.8 mm的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用，其卸料力的大小决定于所选用的弹性元件，主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，相对较薄，卸料力也比较小，故选取弹压卸料板。

又因为是倒装复合模生产，所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。

本套模具采用弹压卸料板的形式，它的作用是除了把板料从凸凹模上卸下外， 还起到压料的作用。卸料板与凸凹模的单边间隙一般取 (0.2-0.5)mm，厚度一般取 (5-15)mm。

表3.1卸料板的厚度

材料厚度 t ～0.8 >0.8～1.5 >1.5～3 ho 6 6 6 ≤ 50 H0 8 10 -- ho 6 8 10 卸料板宽度B >50～80 H0 10 12 -- > 80～125 ho 8 10 12 H0 13 14 -- 卸料板的厚度查表3.1取：厚度H=HO=8mm。 卸料板孔与凸模的单边间隙查表取：

；

卸料板底面高出凸模底面的尺寸：K=(0.2-0.3)t=(0.2-0.3)0.5=(0.1-0.15)mm

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这里取 k=0.15mm ；

弹压卸料板与凸模配合间隙值查表3-2，取C=0.1mm。

表3-2弹压卸料板与凸模配合间隙值

材料厚度t 单面间隙C ＞0.5 0.05 ＞0.5～1 0.1 ＜1 0.15 推件装置选取刚性推件装置，它有打杆、推板、连接推杆和推件块组成。

3.3弹簧的设计计算

弹簧属是标准件，在模具中应用最多的是圆柱螺旋压缩弹簧和碟形弹簧。弹簧的选用原则： （1）所选弹簧必须满足预压力的要求。 F0FX/n

式中：F0—弹簧预压状态的压力

FX—卸料力

—弹簧数量

（2）所选弹簧必须满足最大许可压缩量的要求； H2≥H

H≥H0+H+H

式中：H2——弹簧最大许可压缩量

```H——弹簧实际总压力(mm)

H0——弹簧预压缩量(mm)

H`——卸料板的工作行程(mm)，一般取H`=t+1,t为板料厚度(mm) H``——凸模刃磨量和调整量，一般取5-10mm

（3）所选弹簧必须满足模具结构孔间的要求，即弹簧的尺寸及数量。 本模具的选用步骤如下： a.

根据安装位置拟选4个弹簧，每个弹簧的预压力为：

F0FX/n673.608/4168.402N

查有关弹簧规格，预选圆柱螺旋压缩弹簧规格为25mm×3.5mm×40mm。

b.具体差数为：D25mm、d3.5mm、t7mm、F2390、H227.1mm、

H040mm c.计算H0: =

d.校核：设H`0```mm=11.7mm

1.5mm，H``5mm

H≥H0+H+H =（11.7+1.5+5） =18.2mm

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27.1 ≥18.2即H2≥H。所以，所选弹簧是合适的。

3.4导向方式的选择

常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱导套的导向来实现。

对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

后侧导柱模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导柱安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。

中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。 四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。

为了提高模具寿命和工件质量，方便送料，该复合模采用后侧导柱型标准模架。

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第4章凸模、凹模、凸凹模的结构设计

4.1凸模结构设计

4.1.1 凸模固定形式的选择

凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表4-1。

表4-1固定形式的特点比较 固定形式 凸模固定板固定 固定方法 一般采用H7/p6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定 采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上 使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上 特点 定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难 适用于大型凸模的固定 适用于冲裁0.3～2mm的板料 与上模板直接连接 低熔点合金浇注固定 或环氧树脂浇注固定 由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选用凸模固定板固定的形式固定凸模，而这里的固定板又是与落料凹模一体的，即凸模的凸肩与落料凹模的上端以H7/p6过渡配合。

4.1.2 凸模结构尺寸

（1）冲小孔凸模

小孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装皮修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取T10A,热处理硬度为58～62HRC。其凸模长度计算按如下公式：

Lh1h2th

h1(0.6～0.8 )H凹=0.602414.4mm其中：

其中h1——凸模固定板厚度

t——材料厚度 0.5 mm h2——卸料板厚度8 mm

h——增加长度，一般选取10～20 mm

L14.4mm8mm0.5mm15.1mm38mm

凸模的结构形式如图4-1。

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图4-1凸模结构图

（2）冲中心孔凸模

中心孔为非圆形凸模，采用台肩固定法，对于该凸模凸起的部分可以采用嵌入式的镶拼结构，把凸起部分与凸模拼合后嵌入到固定板凹槽内，为了防止凸模转动需要在固定端接缝处加防转销，其结构如图4-2。

图4-2中心孔凸模

该凸模的长度L=38.5 mm。

4.2凹模结构设计

4.2.1 凹模结构形式的选择

凹模的结构形式有整体式和组合式两种，两种结构形式的比较如表4-2。

表4-2凹模两种结构形式的比较

结构形式 整体式凹模 制作方法 其外形按毛坯和工件的形状固定方法 采用螺钉和销钉直特点 制造简单，但工作部分与共 29 页 第 18 页

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制作 接固定在模板上 非工作部分都由优质钢制造，损坏后全部更换，浪费材料，成本高 凹模工作部分与非工作部分组合式凹模 开制造，非工作部分用普通钢制造，凹模以过渡配合压装在凹模固定板内 采用螺钉和销钉把凹模固定板紧固在模板上 节约贵重的模具材料，且当凹模损坏后是易维修更换，适用于冲制大、中型工件上的小孔 由于工件是大批量的生产，而且整体尺寸较小，则根据上面的比较表可选用整体式的凹模结构。

4.2.2 冲孔凹模选用

凹模的刃口形式有直壁形、锥形和凸台式三种，这几种形式比较如表4-3。

表4-3凹模刃口形式的比较

刃口形式 直壁形 优点 刃口强度高且刃磨后孔中尺寸不随修磨而变化，制造方便 凹模加工容易，不易积存工件或废料，对孔壁摩擦力和压力小 可以用锤敲打凸台斜面以调整模具间隙，直凸台式 到试出满意的冲件 缺点 孔内易积工件或废料，增大了凹模的胀力，推件力，孔壁易磨损 刃口强度较差且刃磨以后孔口尺寸随修磨变大 仅适用于冲0.3mm以下的软金属与非金属材料，凹模的硬度一般不高于HRC35～38 在本套复合模中，采用的是倒装的形式，而且凹模内有推件块，所以凹模内不会积存工件，而锥形的又不利于工件的推出和间化模具的结构，则根据上面的比较表选用直壁形的刃口形式，刃口无斜度有一定的高度，刃磨后刃口尺寸不变，但刃口后端漏料部分设计成带有一定斜度，凹模工作部分强度较好。刃口形状如图4-3。

h为刃口高度，a为斜角，查表4.4得h=5mm, a=2°

图 4-3冲孔凹模刃口

锥形 共 29 页 第 19 页

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表4.4凹模刃口高度

材料厚度t ＜0.5 0.5～1 1～2.5 2.5～6 ＞6 a 2 2 2 3 3 h ≥4 ≥5 ≥6 ≥8 ≥10

4.2.3凹模外形尺寸的确定

凹模厚度的确定： H=kb

k——为系数

b——为凹模刃口的最大尺寸(mm)

查表4.5选取系数k=0.30

表4.5凹模系数k

条料宽度 ≤50 ＞50～100 ＞100～200 ≤1 0.30～0.40 0.20～0.30 0.15～0.20 材料厚度 ＞1～3 0.35～0.50 0.22～0.35 0.18～0.22 ＞3～6 0.45～0.60 0.30～0.45 0.22～0.30 H凹0.308024mm，凹模壁厚C1.5~22436mm；凹模外形尺寸为H1.5160mm125mm。

4.3凸凹模的选取

凸、凹模的结构大致分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大中型和形状复杂、局部容易损坏的整体凸模式或凹模。而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。为了满足凸凹模的强度要求，应满足凸凹模的最小壁厚

它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关，当模具为倒装结构时，内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。其凸凹模最小壁厚见表4.6。

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表4.6倒装复合模的凸凹模最小壁厚

材料厚度 最小壁厚

查表选取1.8mm。 该凸凹模的长度L37mm。 其凸模的结构如图4-4。

0.4 1.4 0.6 1.8 0.8 2.3 1.0 2.7 1.2 3.2 1.4 3.6 1.6 4.0 1.8 4.4

图 4-4凸凹模

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第5章 模具材料的选用和模架的选择

5.1模具材料的选用

冷冲模用钢应具有的力学性能：

a、应具有较高的变形抗力 b、应具有较高的断裂抗力；

c、应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能； d、应具有较高的冷热加工工艺性。 冷冲模零件材料选用原则：

要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料；

a、要针对模具失效形式选用钢材；

b、要根据制品的批量大小，以最低成本的选材原则选材； c、要根据冲模零件的作用选择材料； d、要根据冲模精度程度选择钢材。

综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表5.1和5.2可选择CrWMn为冷冲模工作零件所用的钢材。

表5.1 冷冲模工作零件材料的选用

零件名称 使用条件 形状简单，冲裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生产的冲裁 凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模镶块，连续模，侧刃凸模 冲裁件厚度t小于等于3 Cr12、CrWMn、GCr15、Cr12MoV mm ，形状复杂，或冲裁厚度t大于3 mm的中小批量冲裁 要求批量较大，使用寿命较长的冲裁模 需要加热冲裁模 W18Cr4V、Cr4W2MoV、W6Mo5CrV2、YG15、YG20 3Cr2W8V、5CrNiMo、6Cr4Mo3NiWV 选用材料 T8、T8A、T10、T10A 选择说明：在选择冲裁凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点，量材而用。如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型冲裁模，其材料成本是模具总成本10%～18%左右，故应选用变形小、耐磨性高的合金工具钢较适宜。

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表5.2 冷冲模辅助材料的选用

零件名称 上模座、下模座 模柄 凸模固定板、 凸凹模固定板 侧面导板 导柱 导套 导正销、定位销 挡料销、挡料板 垫板、定位板 螺母、垫圈 固定螺栓、螺钉 销钉 顶杆、推杆 选用材料 HT20-40HT23-47ZG25、ZG35A、A5 Q235 A3、A5 45 20 20 T7、T8 45 45、T7A A3 A3、45 45 45 热处理 淬火 渗碳0.8-1 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 硬度HRC 43-48 58-62 58-60 52-56 45-48 43-48 45-48 43-48 5.2模架及其他零件的设计

该模架选用滑动导向后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具的后侧位置，这种模架送料及操作都比较方便，可以纵横向送料。材料选取铸铁HT200。

模架上模板的长度为200mm、宽度140 mm、厚度35 mm； 下模板的长度250 mm、宽度170 mm、厚度40 mm； 最大高度为190 mm、最小高度为160 mm。

模柄选取压入式模柄，压入模柄部位应与安装孔成H7/m6配合，材料选取45钢，尺寸

30150mm。

螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为M10； 导柱的直径30 mm，长度144 mm； 导套的直径为31 mm，长100 mm； 应按H6/h5配合；柱间的距离150 mm； 材料为20钢。

5.3闭模高度的计算

为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，其关系式如下：

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HminH110mmHHmaxH15mm

式中 H—冲模的闭模高度；

Hmax—最大闭模高度； Hmin—最小闭模高度；

H1—垫板高度；

HmaxH1——最大装模高度； HminH1——最小装模高度。

则 HminH110mm145mm10mm155mm; HmaxH15mm180mm5mm175mm

HH下模座H上模座H垫板H凸模H凸凹模H固H入

=40 mm +34 mm +10mm +38 mm +37 mm +20 mm -15 mm =164 mm 其中H固——固定板厚度；H入——凸凹模进入落料凹模的深度。

由上述可知HminHHmax,则所选则的压力机符合要求，可以使用。

5.4模具总装图

图5-1总装图

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1.下模座 2.内六角螺钉 3.导柱 4.弹簧 5.卸料板 6.活动挡料销 7. 内六角螺钉 8.导套 9.上模座 10.凸模固定板 11.顶件块 12.顶杆 13.推板 14.打杆 15.模柄 16. 内六角螺钉 17.冲大孔凸模 18.垫板 19.小孔凸模 20.凹模 21.凸凹模 22.固定板 23.圆柱销 24.活动挡料销 25.卸料螺钉 26.弹簧 27.凸模镶块

工作原理：该模具为倒装复合模，冲压时可自动送料，板料由卸料板（5）上的活动挡料销（6）挡料送进。 工作时上模下行，由凸凹模（21）、落料凹模（20）、冲孔凸模（17、19）完成落料冲孔，使工件成型，工作完成后上模上行，当滑块碰到上死点时，打杆和推板开始工作，将工件从凹模内推出落下，冲孔废料从工作台孔内直接落下。

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第6章 模具的装配与检测

6.1模具的装配

复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料冲孔复合模其装配一般按下面的步骤进行：

1. 装配凸缘式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。 2. 将凸模装入凸模固定板，保持与固定板端面垂直，同磨端面齐平。 3. 将凸凹模装在固定板上，并保持与固定板端面垂直，同磨端面齐平。

4. 确定凸凹模固定板 在下模座上的位置，用平行夹板夹紧，作凸凹模固定板上的螺孔和下模座上的螺钉过孔，并保持孔位置一致。

5. 划下模板漏料孔线，加工漏料孔，按凸凹模的孔每边加大约1mm。 6 .按凹模上的孔引作凸模固定板和上模座的螺钉过孔。

7 .将带凸模的固定板装在上模板上，螺钉不要拧得过紧，进行试装合模，使导柱缓慢进入导套，如果凸模与凸凹模的孔对的不太正，可轻轻敲打凸模固定板，利用螺钉过孔的间隙进行调整，直至间隙均匀。此时用划针在上模板上划出凸模固定板位置。

8. 在上模组件上增加凹模，重新合模，作冲裁外形和各孔的全面细致的间隙调整，其中包括用冲纸法试验，直至获得均匀的间隙。

9 .上模和下模分别钻较销孔（防止位置移动），装入销钉，并保持销与孔有适当的过盈。其它零件可按图装配，达到要求后打标记。

6.2模具检测

模具的检测，和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。

加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检测制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。其具体方法可详细查表6-1所示。

表6-1模具中常见缺陷和调整方法 缺 陷 冲件毛刺过大 产生原因 1.刃口不锋利或淬火硬度不够 2．间隙过大或过小，间隙不均匀 1．凸模有倒锥，冲件从孔中通过时被压弯 调整方法 1．修磨刃口使其锋利 2．重新调整间隙，使其均匀 1．修磨凹模孔，去除导锥现象 2．更换顶出杆，加大与零件的接触冲件不平整 共 29 页 第 26 页

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2．顶出件与顶出器接触零件面积 尺寸超差和形状不准确 凹模被胀裂 1．凹模孔有倒锥度形象 2．凹模孔内卡住废料 1.上、下模座，固定板、凹模、垫板凸、凹模刃口相咬 等零件安装基面不平行 2.凸模、导柱、导套与安装基面不垂直 1．两导料板之间的尺寸过小或有斜送料不畅通，有时被卡死

度 2．凸模与卸料板之间的间隙太大，致使搭边翻转而堵塞 凸模、凹模形状及尺寸精度差 面积 修整凸模、凹模形状及尺寸，使其达到形状及尺寸精度要求 1．修磨凹模孔，消除倒锥现象 2．修抵凹模孔高度 1．调整有关两件重新安装 2．重新安装凸、凹模，使之对正 3．调整其垂直度重新安装 4．更换导柱、导套 1．粗修或重新调整装配导料板 2．减小凸模与导料板之间的配合间隙，或重新调整浇注卸料板孔 3．重新调整装配导料板，使之平行 共 29 页 第 27 页

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致 谢

通过此次毕业设计，使我学到了许多知识，比如说模具整体的设过程和设计模具的实用性，其中还包括许多课本上学不到的知识。当然，在设计过程中出现的一些难题。虽然我设计是很小的模具，但是模具结构是比较复杂的。对我这些刚学完模具课程就要做出属于自己的模具来说还是有很大的难度的，从刚开始任务书的下达到今天的成果，我是反复的计算、查表、修改、检查，才知道做一个设计不是想象中那么简单。

毕业设计的目的主要是培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决模具设计中所出现的一系列问题。本次的设计是四年来学习过程中涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我们对模具的设计，更重要的是对我们四年来所学知识应用到了实践，使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法。

在此，此次毕业设计的顺利完成,我要感谢我的指导教师史老师,从一开始耐心教导,以及给我提供一些相关的材料,可以说,没有史老师这位负责的指导老师,我的毕业设计也不可能这样顺利的完成, 史老师非常关注我的设计,而且在她很忙的情况下还对我进行指导,不时地提醒我毕业设计的完成进度。

最后向四年来教过我、帮助我的所有老师和关心我的同学表示我最真诚的谢意！

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毕业设计（论文）报告纸

参考文献

[1].张钧.冷冲压模具设计与制造.西安.西北工业大学出版社，1995 [2].李硕．冲压工艺学．北京：机械工业出版社，1982

[3].机械设计编写组.实用机械设计手册.机械工业出版社，1985

[4].杨玉英，崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社，2005 [5].王刚.冲模设计应用实例.模具实用技术丛书编委会编.机械出版社 [6].张鼎承．冲模设计手册．北京：机械工业出版社，1988 [7].王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社，1982 [8].黄健求.模具制造.机械工业出版社，2001

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