毕业设计论文“垫片”零件冲压工艺及模具设计

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1、 JIU JIANG UNIVERSITY 课程设计 题 目 “垫片”零件冲压工艺及模具设计 院 系 机械与材料工程学院 专 业 模具设计与制造 姓 名 XXX 年 级 XXX 指导教师 XXX 2014年5月 目 录 前 言1 第一章 概论 2 1.1 冲压的概念和其加工特点3 1.1.1 冲压的概念3 1.1.2 冲压技术的加工特点3 1.2 冲压技术和模具工业的重要地位4 1.3 冲压工序的分类5 1.4 冲压模具技术的发展前景5 第二章 冲裁件的工艺设计6 2.1 冲裁件的工艺性分析6 2.1.1 结构工艺性分析6 2.1.2 尺寸精度和粗糙度分析7 2.1.3 冲裁件材料分析7 2.

2、1.4 生产批量分析8 2.2 工艺方案的确定8 2.3 冲裁件的排样与搭边值的确定8 2.3.1 排样方式的确定8 2.3.2 搭边值与条料宽度的确定9 2.3.3 材料利用率的计算11 2.4 冲裁力和压力中心的计算11 2.4.1 冲裁力的计算11 2.4.2 卸料力、推件力的计算11 2.4.3 冲模压力中心的确定13 2.5 压力机的选用13 2.5.1 压力机的分类13 2.5.2 压力机类型的选择13 第三章 冲裁模结构设计14 3.1 冲模分类及其特点14 3.1.1 冲裁模的分类14 3.1.2 冲裁模的特点分析14 3.2 冲裁模具的选择15 3.3 冲模零部件分类及功能1

3、5 3.4 凸、凹模刃口尺寸的计算16 3.4.1 凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则17 3.4.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法18 3.5 冲模主要零部件结构设计21 3.5.1 工作零件21 3.5.2 定位零件24 3.5.3 卸料、推件零件25 3.5.4 模架及其零件25 3.5.5 其他支撑零件26 3.5.6 弹性元件（橡胶）的选用与计算26 结束语27 参考文献29 谢辞29 5/15/2014编 1 前言 冷冲压工艺应用范围十分广泛，具有效率高、精度高、质量稳定、材料利用率高、 操作简易、适合批量生产及实现制造自动化；在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。本设计主

4、要对冲孔、落料的冲压工艺分析、数据的计算及根据工件选取冲压的L方法并进行对凸、凹模及其他辅助零件的设计，主要是进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算，力争以最好的性价比设计了模具各零件的结构及装配关系，在此基础上确定模具的外形，完成了装配图和非标准的零件图。最后确定压力机类型及主要参数。在设计过程中主要注重于设计的方法与需要注意的事项。 2 第一章 概论 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变形加工，且主要采用板料来加工成

5、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。 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。与机械加工及塑件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，易于实现机械化和自动化。 (2)冲压时由于模具保证了冲压

6、件的尺寸与形状精度，且一般不压件的表面质量，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，加工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，且不需要其它加热设备，因为是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是各种各样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类：分离工序是指将坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状

7、、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲压件）的工序；成形工序是指使坯料在不破坏的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉伸和成形四种基本工序，每种基本工序还包括有多种单一工序。 3 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一个工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中

8、，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包括复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推

9、、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 1.1 冲压的概念和其加工特点 1.1.1 冲压的概念 靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。 1.1.2 冲压技术的加工特点： 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件。以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 4 冲压

10、是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机（单工位或多工位的）上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 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

11、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。 由于冲压具有如此优越性，冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它，

12、而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机，火车，汽车，拖拉机上就有许多大，中，小型冲压件。小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计，自行车，缝纫机，手表里有80%是冲压件；电视机，收录机，摄像机里有90%是冲压件；还有食品金属罐壳，钢精锅炉，搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具的冲压加工产品；就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。 1.2 冲压技术和模具工业的重要地位 5 冲压模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。冲压模具工业是国民经济的基础工业。冲压模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用冲压模具生产零部件可以采用

13、冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量。轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风

14、扇等轻工产品，有90左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。 1.3 冲压工序的分类 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求（表1）。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 1.4 冲压模具技术的发展前景 在国家

15、产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模 6 方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展

16、的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用

17、日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。 第二章 冲裁件的工艺设计 2.1 冲裁件的工艺性分析 2.1.1 结构工艺性分析 7 名称：垫片 批量：大批量 材料：10号钢 厚度：0.5mm 该零件的外形规则结构对称，适用于普通冲压加工，材料为10号钢，厚度t=0.5mm，零件无特殊要要求，按IT=14级选取。 2.1.2 尺寸精度和粗糙度分析 其公差查互换性与测量技术基础P18页得到如下图： 由于t=0.5mm，所以近似粗糙度为6.3微米。 2.1.3 冲裁件材料分析 材料为10号钢，厚度t=0.5mm，零件无特殊要要求，按IT=14级选取

18、。 8 2.1.4 生产批量分析 该零件的外形规则结构对称，适用于普通冲压加工，零件无特殊要要求，适合大批量生产。 2.2 工艺方案的确定 该工件包括落料冲孔两个基本工序，可有以下几种方案： 方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：先冲孔后落料，采用级进模生产。 方案三：冲孔落料同时进行，采用复合膜生产 各方案的特点比较如下： 方案一：结构简单制造方便，但需要两道工序，两幅模具，成本相对较高，生产效率低，在第一道工序完成后进入第二道工序，必然会增加误差，使工件精度降低，达不到要求，故不选用。 方案二：级进模能满足生产效率高的要求，但其难以保证内部的相对精度，故不选用。 方案三：复合膜

19、适用于生产效率高，精度高，结构形状简单的工件，其最窄的距离为4，而工件厚度为t=0.5mm，能满足a1.5t的要求。故选用此方案。 2.3 冲裁件的排样与搭边值的确定 2.3.1 排样方式的确定 可采用以下两种排样方式 方案一：少废料排样 方案二：无废料排样 9 由于该工件结构比较简单，无论采用一方案还是二方案都能满足要求。相比而言少废料排样材料利用率低，但无废料排样会加快模具的磨损，使模具寿命减少，并直接影响工件的断面质量，所以采用少废排样即一方案。 2.3.2 搭边值与条料宽度的确定 查冲压模具与制造表搭边值如下： 根据制件的厚度和排样方法得到如下： 搭边值工件间mma21=，沿边mma2

20、.1= 横排 10 纵排 2 条料宽度的确定 采用有侧压装置，条料宽度公差查下表： 条料宽度偏差D（单位mm） 条料宽度b 材料厚度 t 1 12 23 35 50 50100 100150 150220 220300 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -0.7 -0.8 -0.9 -1.0 -1.1 -0.9 -1.0 -1.1 -1.2 -1.3 条料宽度： 11 mmaDB05.005.00max046)0.2242()2(-D-D-=+=+=2.3.3 材料利用率的计算 条料的步距： mmaDs2.432.142=+=+

21、= 一个步距内材料利用率h为： %5.95%100=ABSh 2.4 冲裁力和压力中心的计算 2.4.1 冲裁力的计算 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。 平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算： bKLtFt= 式中 F冲裁力（N） L冲裁周边长度（mm） t材料厚度（mm） bt材料抗剪强度（MPa）查表的Mpab340260-=t K系数 系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3 N8.348733405.0304623.1KLt=+=D）（落ptF2.4.2

22、 卸料力、推件力的计算 xF、 TF、DF卸料力、推件力、顶件力系数，见下表 料 厚 K卸 K推 K顶 12 表2-8 卸料力、推件力和顶件力系数注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂说取上限值。 卸料力 FKFxx= 推件力 FnKFTT= 顶件力 FKFDD= 式中 F冲裁力（N）； n同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数；n=h/t h凹模洞口的直壁高度（mm）; t材料厚度（mm）； 卸料力 NFKFxx059.19188.34873055.0= 推件力 1/=thn NFnKFTT0494.21978.34873063.01= 顶件力 根据模具结构，总的冲压力为 N428124.

23、41778FFTKFFFDx=+=落 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金、纯铜、黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.30.07 0.030.09 13 2.4.3 冲模压力中心的确定 模具压力中心是诸冲压合力作用点的位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导

24、轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。 模具的压力中心，可按以下原则来确定 (1)对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁的几何中心。 (2)工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 (3)各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0,0（x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。 nnnLLLXLXLXLX+=2122110 nnnLLLXLXLXLY+=2122110 由于该零件是一个矩形图形，属于对称中心零件，所以该零件的压力中心在图形的几何中心O处。如图 2.5 压力机的选用 2.5.1

25、压力机的分类 常用压力机有开式双柱可倾压力机、闭式单点压力机、单柱固定台压力机、开式双柱固定台压力机等。 2.5.2 压力机类型的选择 14 压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总压力的1.1-1.3倍，即 KNFP5547)3.11.1(=- 根据冷冲压模具设计指导书p210页初选压力机为：开式双柱可倾压力机J23-6.3。 第三章 冲裁模结构设计 3.1 冲模分类及其特点 3.1.1 冲裁模的分类 冲裁模是冲裁工序所用的模具。冲裁模的结构型式很多，为研究方便，对冲 1按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模 2 3按上、下模的导向方式

26、可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。 4按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚 5按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。 6按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。 3.1.2 冲裁模的特点分析 模具冲裁模是将材料(原材料或半成品)分离成制件(冲压件)。 主要特点有： 1)凸模、凹模刃口锋利，并有足够的强度和硬度。 2)凸模、凹模刃口之间的间隙，是影响制件(冲压件)要工艺参数。 3)凡是对原材料进行冲裁的模具(例如落料模)，都存在一个怎样提高原材料利用率的问题，因此要认真仔细地进行排样并选取合理的搭边值。 15 4)

27、在冲裁过程中冲裁力对模具和压力机是一种冲击载荷，它不仅影响工作环境(振动、噪声)，而且对模具和压力机会产生不良影响在选用设备和设计模具时应充分注意。 5)冲裁模将原材料(或半成品)分离成制件和废料两部分，因此操作上存在放取工件和排除废料是否方便和安全等问题，要特别注意。 3.2 冲裁模具的选择 大批量生产时，一般选用级进模或复合模。由于复合膜适用于生产效率高，精度高，结构形状简单的工件，其最窄的距离为4，而工件厚度为t=0.5mm，能满足a1.5t的要求，故采用复合模。 3.3 冲模零部件分类及功能 一般来说，冲模都是由固定部分和活动部分组成，固定部分用压板、螺栓紧固在压力机的工作台上；活动部

28、分固定在压力机的滑块上。通常紧固部分为下模，活动部分为上模。上模随着滑块作上下往复运动，从而进行冲压工作。 任何一副冲模都是由各种不同的零件组成，也可以由几十个甚至由上百个零件作成。但无论它们的复杂程度如何，冲模上的零件都可以根据其作用分为五种类型。 1 工作零件 工作零件是直接使被加工材料变形、分离，从而加工成工件，如凸模、凹模、凸凹模等。 2 定位零件 定位零件的作用是控制条料的送进方向和送进距离，确保条料在冲模中的正确位置。定位零件有当料销、导正销、导尺、定位销、定位板、侧压板和侧刃等。 3 压料、卸料和顶料零件 压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀、拉深模中的压边圈

29、等。这类零件的作用是保证在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压顺利进行。而拉深模中的压边圈主要作用是防止板料毛坯发生失稳起皱。 4 导向零件 16 导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模和凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件的品质。如导柱、导套、导筒即属于这类零件。 5 固定零件 固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定板、垫板、限位器、弹性元件、螺钉、销钉等。这类零件的作用是使上述四类零件连接和固定在一起，构成整体，保证各零件的相互位置，并使冲模能安装在压力机上。 3.4 凸、凹模刃口尺寸的计算 落料 如图a为工件图，图b为冲裁该工件所用落料凹模刃口的轮

30、廓图，图中虚线表示凹模刃口磨损后尺寸的变化情况 落料时应以凹模为基准件来配作凸模。从图b中可以看出，凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况： 1)凹模磨损后变大的尺寸（图中A1和A2），按一般落料凹模尺寸公式计算，系数x课本44页表3-5得0.5代入公式得： 15.0000max169.41)62.05.042()(462.04+=-=D-=DxAA10.0000max278.11)43.05.012()(443.04+=-=D-=DxAA 2) 凹模磨损后变小的尺寸（图中B1和B2），按一般冲孔凸模尺寸公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，系数x都为0.5，即： 17 015.00

31、09.00min72.8)18.064.8()(41-=+=D+=DxBB015.0015.00min69.29)31.038.29()(42-=+=D+=DxBB 3)凹模磨损后无变化的尺寸（图中C），即： 04.082.5)18.064.5()(836.082min=+=+=DDCC凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配置，保证双面间隙值为maxminZZ-。 3.4.1 凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则 冲裁过程中，凸、凹模要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，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则： 设计落料模先确定凹模刃

32、口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x、表示，其中为工件的公差值，x为磨损系数， 其值在0.之间，根据工件制造精度进行选取： 工件精度IT10以上 X=1 工件精度IT11IT13 X=0.75 工件精度IT14 X=

33、0.5 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。 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，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 18 级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。 工件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，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。

34、 3.4.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。 1按凸模与凹模图样分别加工法 这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。 冲模刃口与工件尺寸及公差分布情况如图2.4.1所示。其计算公式如下： 图2.4.1 冲模刃口与工件尺寸及公差分布 (1）落料 设工件的尺寸为D- ，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确 19 定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减小最小合理间隙

35、值即得到凸模尺寸。 (2）冲孔 设冲孔尺寸为d+ ，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凸模尺寸。 (3）孔心距 孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。 在同一工步中，在工件上冲出孔距为 L 两个孔时，其凹模型孔中心距 可按下式确定。 20 足以下条件 由上可见，凸、凹模分别加工法的优点是，凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是，为了保证初始间隙在合理范围内，需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足 + 的要求，所以模具制造成本相对较高。 2凸模与凹模配作法 采用凸、凹模分开加工法时

36、，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核 + 的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面

37、合理间隙值Zmin”。 采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变 21 这三种情况，然后分别按不同的公式计算。 (1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.1）相同 第一类尺寸： (2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B 冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.3）相同。 第二类尺寸： (3

38、）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C 凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.5）计算。 第三类尺寸： 3.5 冲模主要零部件结构设计 3.5.1 工作零件 落料凹模板尺寸 22 凹模厚度：ksH= （其计算结果大于或等于15mm）其中b冲压件最大外形尺寸： k系数，考虑板材厚度的影响，其值可查表315. mmksH8.164.042= 考虑到推件块的安装空间和运动空间，凹模的实际厚度应增加取mmH20= 凹模壁厚：Hc)25.1(= （其计算结果大于或等于3040mm）mmHc)6.332

39、.25()25.1(= 实际取C=30mm 凹模长度： mmCsL)162117()12075(42)45.2(1=+=+= 取mmL150= 凹模宽度： mmCsB)162117()12075(42)45.2(1=+=+=取B=150mm 所以，凹模轮廓尺寸为 mmmmmm20150150，为了保证螺孔间、螺孔与销钉孔之间的强度和模具的寿命，一般开的孔与孔之间的距离、销孔与螺纹孔之间的距离不应小于5mm，螺纹孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔径值。 凹模结构图如下图所示： 23 凸凹模的设计 凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁

40、厚。 凸凹模总长L： mmhhhL71183122321=+=+= 其中1h为凸凹模固定板厚度，2h为橡胶安装高度，3h为弹性卸料板厚度。 其结构如图所示: 24 冲孔凸模的设计 因为凸摸为内孔凸模，选用直通式凸模，与凸模固定板采用H7/m6配合。凸模材料应选Cr12，热处理5862HRC。凸模的长度根据模具的具体结构确定，长度根据磨损量及固定板、凹模的厚度等来决定的即：mmhhhL75202530321=+=+= 其中1h为凸模固定板厚度，2h为冲孔凸模固定板, 3h为落料凸模。 其结构如图所示： 3.5.2 定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。 25

41、定位零件:定位零件是指保证条料或毛坯在模具中的位置正确的零件。包括导料板（或导料销）、挡料销等。导料板对条料送进起导向作用，挡料销限制条料送进的位置。国家标准规定的固定挡料销。 3.5.3 卸料、推件零件 卸料装置一般是弹性的,其基本零件是卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成，弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍。卸料螺钉一般采用标准的阶梯形螺钉，其数量按卸料板形状与大小确定，卸料板为圆形时常用34个，为矩形时一般用46个。卸料螺钉的直径大小可选 812mm，各卸料螺钉的长度应一致，以保证卸料板水平和均匀卸料。弹性卸料装置依靠弹簧或橡皮的弹力来

42、卸料，卸较力不太大，但冲压时可兼起压料的作用。 3.5.4 模架及其零件 1、上下模座 模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。 本模具采用中间导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离17mm。而下模座底面与导柱底面的距离为4mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H5/h5的间隙配合

43、，导柱与导套均采用T10A材料，热处理硬度渗碳淬硬5560HRC。 导柱的直径、长度分别为： 导柱：d/mmL/mm分别为35230； 导套：d/mmL/mmDmm分别为3512548, 模座的的尺寸L/mmB/mm为315mm200mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52倍上模座的厚度为35，上垫板厚度取12，凸模固定板厚度取18，凸凹模固定板取22mm,卸料板取18mm,下模座的厚度为35mm。 2、模柄 26 本模具采用带台阶的压入式模柄。查表235得到模柄尺寸如下mmd30=mmH73=、mmh25=mmd112= 3.5.5其他支撑零件 根据倒装模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/T-

44、6743.1-94，确定其他模具模板尺寸列于下表中： 根据模具零件结构尺寸，差表GB/T2855.5-90选取后侧导柱125125标准架一副。 3.5.6 弹性元件（橡胶）的选用与计算 （1）橡胶的形状及数量 由于橡胶允许承受的载荷较大，安装灵活方便，因而是冲裁模中常见的弹性元件。假设数量为n=1 （2）确定橡胶的自由高度0H 工）（HH45.30= mmth5.40.531hh21=+=+=工作 其中：工作h卸料板工作行程 1h为凸凹模凹进卸料板的深度，取1mm 2h为凸凹模冲载后进入凹模的深度3mm t为材料厚度0.5mm mm10mm)5.55.4()105(5.4=+=+=+=修工作工

45、hhH 其中：工H橡胶工作行程 序号 名称 长宽高（mm） 材料 数量 1 上垫板 12512515 T8A 1 2 凸模固定板 12512514 45钢 1 3 卸料板 12512510 45钢 1 4 凸凹模固定板 12512514 45钢 1 5 下垫板 1251256 T8A 1 27 修h为凸凹模修磨量，取5.5mm 综合上述，mm355.30=工HH （3）确定橡胶的预压缩量预H 0H15%10）（预=H mm43511.0%150=HH预 (4)橡胶的装模高度约为： mm314-35-0=预安HHH 总装配图 28 结束语 在大学的学习过程中，课程设计是一个重要的环节。是我们步入

46、社会与实际工作的一次极好的演示，我十分有幸把课程设计和实际工作有机的结合起来。 经过一学期对模具整体结构和细节的学习与了解，为了更进一步的了解模具制造和加工，利用所学模具知识设计一套简单的垫片冲孔落料复合模具，来巩固所学模具知识。 此次的课程设计是我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师们的指导与同学的交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。不但是我更进一步理解和懂得了解以前学到的知识而且还把以前课本上学到的知识连接在一起。系统的掌握了产品零件的成型工艺分析，模具结构设计的基本方法和步骤，非标准零件的设计基本方法。使我更进一步地学习和巩固

47、了综合应用、模具课程设计以及相关的理论基础和专业知识。 此次课程设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，课程设计收获很多，提高自己的绘图能力。学会了正确运用技术标准和资料，培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化了质量意识和时间观念，形成了从业的基本职业素质。但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。 29 参考文献 1. 冲压工艺及模具设计 徐新成主编 机械工业出版社 2011 2. 冷冲压模具设计指导 王芳主编 机械工业出版社 2011 3. 冲压模具设计手册 王孝培主编 机械工业出版社 2009 谢辞 这次实践是自己大学所学的一次大的检阅，使我明白自己知识还很浅薄。虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。