轴承端盖冲裁模具研制

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1、金肯职业技术学院2010届毕业设计说明书（论文）轴承端盖冲裁模具研制摘 要：本文主要介绍加工端盖制件落料、拉深、冲孔的复合模是在压力机的一次行程中，在模具的同一工作位置上完成这三道工序的冲模。因此合理地布置凸、凹模，设计复合模的结构，分析复合模的工作原理及进行工艺设计是要解决的重要问题。其内容包括总的压力计算，压力中心的确定，凸、凹模工作部分尺寸计算，绘制装配图和零件图，编写工艺过程卡等。关键词：工作原理 结构设计 计算 绘图 复合模Blanking die of Bearing End Cover PartResearch and ManufactureAbstract：This passa

2、ge mainly introduce the compound die which is applied for producing End Cover Part, blanking, drawing and punching. In one press stork, the three producing courses are complished in the same position of the die, which shapes the compound die. Therefore, properly disposeing punch and die, designing t

3、he stracture of the die, always analysesing the operation principle and craft design of the die are becoming the most significant point. It aims at the total pressure calculateion, confirmation of pressure center, measurement calualation of the punch and die, drawing assembly graph, redacting craft

4、prollessing cards and so on, of course, which is also the main content we are going to talk about. Keywords：Operation principle Structure Design Calculate Drawing Compound die 目 录第1章 绪论.1第2章 复合模的设计基础.22.1 冲裁变形机理.22.2 拉深变形机理.3 第3章 工艺分析及计算.43.1 工艺方案的分析和确定.43.2 端盖复合模具中有关计算.5 3.3 初选压力机.9 3.4 计算压力中心.10 3

5、.5 凸凹模工作部分尺寸计算.103.6 橡胶的选用.15第4章 模具总体结构设计.18 4.1 初定模具闭合高度.184.2 落料、拉深、冲孔复合模结构.18第5章 模具主要零件的设计与选用.20 5.1 工艺性零件.20 5.2 结构性零件.23第6章 模具的装配.26 6.1 模具装配的基本要求.26 6.2 模具的装配要点.26第7章 模具图样设计.287.1 模具装配图及各零件图.28 7.2 各零件工艺过程卡.28 7.3 备料清单.28 7.4 标准件清单.29第8章 总结.30参考文献.31致谢.32附录1：各零件工艺过程卡 附录2: 模具总装图及各零件图第1章 绪论随着现代工

6、业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强。已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系。模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件有（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，检测与安全机构等。为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（以称模具组合），多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。过去的中国工业中，模具长期未受到重视，改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、摩托车、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有一定发展，但仍落

7、后于需要，每年进口模具数量很大，除模具本身外，使用模具的设备如高效多工位冲压设备，现代化的锻压设备、压铸设备、大型塑料成形设备以及供应高效冲压用的卷料设备等仍落后于需要。由于模具的用途广泛，模具的种类繁多，科学在进行模具分类，对有计划在发展模具工业，系统地研究、开发模具生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具的功能和作用；对研究、制订模具技术标准，提高模具标准化水平和专业化协作生产水平，提高模具生产效率，缩短模具的制造周期都有十分重要的意义。金属板料冲压是模具在工业生产中应用广泛的加工形式之一，随着市场竞争日趋加剧，产品质量不断提高，对生产的安全性，操作的方便性等要求也日益提高。

8、模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视。因此学习模具课程，进行模具设计也是适应现代化工业要求的。设计一套完整的模具，要求设计者应具有扎实的动手能力和广阔的理论知识体系。如金属材料与热处理知识、机械设计基础知识、机械制图、机械工艺制造学、公差与配合等一系列的知识体系。由于这次设计时间短，设计者知识水平有限，加上技术资料不全，在设计过程中难免有一些不足之处，请老师和读者加以批评和指正。 设计者： 2008年5月第2章 复合模的设计基础2.1冲裁变形机理冲裁过程是在瞬间完成的，为了控制冲裁件的质量，研制冲裁的变形机理，就需要分析冲裁时板料分离的实际过程。当模具间隙正常时这个过程大致可

9、分为三个变形阶段。第一阶段为弹性变形阶段如图2-1a所示:当凸模开始接触板料并下压时，凸模与凹模刃口周围的板料产生应力集中现象，使板料产生弹性压缩、弯曲、拉深等复杂的变形。板料略有挤入凹模洞口的现象，此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则上翘。间隙愈大，弯曲和上翘愈严重，随着凸模继续压入到材料内的应力达到弹性极限。第二阶段为塑性变形阶段如图2-1b所示:当凸模继续压力，板料内的应力达到屈服极限点，板料与凸模和凹模的接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料，板料挤入凹模洞口，在板料剪切面的边缘由于弯曲，拉深等作用形成塌角，同时由于塑性剪切变形，在切断面上形成一小段光亮且与板面垂直的断面。纤维组织

10、产生更大的弯曲和拉深变形。随着凸模的下压，应力不断加大，直到分离变形区的应力达到抗剪强度，塑性变形阶段结束。第三阶段为剪裂阶段如图2-1c、d、e所示:当板料的应力达到抗剪强度后，凸模再向下压，则在板料与凸模和凹模的刃口接触处分别产生裂纹。随着凸模下压，裂纹逐渐扩大并向材料内延伸。当上、下裂纹重合时，板料便被分离。凸模再下压，将已分离的材料克服摩擦阻力从板料中推出，完成冲裁过程。图2-1 冲裁变形机理2.2 拉深变形机理如图2-2所示：在圆筒形工件的拉深过程中，平板毛坯在拉深凹模压力的作用下，拉深凸模顶部的材料变形很小，而毛坯（D-d）的环形区的金属在拉深凹模压力的作用下，要受到拉应力和压应力

11、的作用，径向伸长，切向缩短，依次流入凸、凹模的间隙里成为筒壁，最后平板毛坯完全变成 图2-2 无凸缘圆筒件的拉深圆筒形工件。 第3章 工艺分析及计算3.1 工艺方案的分析和确定零件图：如图3-1所示；材料：H62；材料厚度：1mm。3.1.1 工艺分析此工件为无凸缘圆筒形件，要求外形以及孔的尺寸，没有厚度不变的要求，此工件的形状满足拉深及冲孔工艺要求，可用拉深、冲孔工序进行加工。 图3-1 端盖产品图 工件顶部圆角半径R=2mmt，满足拉深对圆角半径的要求。尺寸39-mm为IT14级，满足拉深工序对工件公差等级要求，无须另加整形工序。尺寸14+mm为IT13级，也满足冲孔工序对工件公差等级要求

12、，由此确定该工件为普通冲压件，在进行冲压工序安排和模具结构设计时，应注意以下几点：（1）该制件为圆形拉深件，因此在设计时，毛坯尺寸的计算是一个重点；（2）冲裁间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件要求；（3）各工序凸模、凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥，连贯。3.1.2 工艺方案的确定该产品包括落料、冲孔、拉深三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：（1）先落料、再拉深、后冲孔，采用单工序模生产。（2）落料、拉深、冲孔复合冲压, 采用复合模生产。（3）落料、冲孔、拉深连续冲压，采用连续模生产。方案1结构简单，但需要三道工序，三副模具，生产效率低，难以满足该制件的年产量要求；方案2只需一副模具，冲压

13、件的形位精度和尺寸精度易保证，减少了工序数量，生产率也高，尽管模具结构比方案1复杂，但由于制件的几何形状简单、对称，所以模具制造并不困难；方案3也只需一副模具，生产率也高，但为保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该制件的冲压生产采用方案2比较好。3.1.3 工序安排 该冲压件（端盖）如图3-1所示，其冲压工序先后顺序的安排是保证加工精度，提高生产率的关键。可根据冲压件形状、尺寸精度要求来决定的。在安排工序时，既要考虑技术上的可能性和冲压件质量的稳定性，又要保证经济上的合理性。就该冲压件而言，主要是对拉深和冲孔这两道工序先后

14、顺序的安排。该冲压件在圆筒顶端有一尺寸为14+mm的孔，为使其不变形，应先拉深成形后再利用模具冲孔，故该冲压件的冲压工序安排为先落料，然后拉深，最后冲孔。3.2 端盖复合模具中的有关计算3.2.1 工艺尺寸计算1毛坯尺寸如图3-1所示，h=8+0.5=8.5mm d=39-1=38mm ，根据相对高度h/d=8.5/38=0.22查参考文献2表4.3得修边余量h=1.0mm，则H=h+h=8.5+1.0=9.5mm= 公式（3-1）=52.5（mm）2判断拉深次数毛坯的相对厚度：100=100=1.9根据毛坯的相对厚度，并假定用压边圈，查参考文献1表4.8，得极限拉深系数=0.49，由于,故工

15、件一次拉深成形即可。3排样排样法选择的原则是：）提高材料利用率）使工人操作方便，安全，减轻工人的劳动强度）使模具结构简单，模具寿命较高）排样应保证冲裁件质量根据以上原则选用直排法。4搭边排样时冲裁件与冲裁件之间的距离a，冲裁件与条料侧边之间a留下的工艺余料称为搭边。该模具是一副利用搭边拉条料的自动送料模具，要求条料有一定的刚度，合理地选择搭边量即能保证条料的连续送进，在冲压过程中起补偿条料的剪裁误差、送料步距误差以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用，又能使凸、凹模刃口双边受力。因材料为H62，根据料厚t=1.0mm，查表31，得工件间a=1.5，侧面a1=1.5表31

16、冲裁金属的搭边值/mm料厚t/mm圆形非圆形aa1a0.250.51.51.221.20.5121.52.51.532122.5232.52332.53.53433443545445435454表中a排样时冲裁件与冲裁件之间的距离（mm）；a1 冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料（mm）。5送料步距条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。该模具采用每次只冲一个零件的步距，可用公式（3-2）计算：h=D+a 公式（3-2）则h=52.5+1.5=54mm（mm）其中 h每次只冲一个零件的步距(mm)；D平行于送料方向上的冲裁件宽度(mm)； a冲裁件之间的搭边值(mm)。 6条料宽度条料由板料剪

17、裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度可用公式3-3计算得出。b=(D+2a1+Z) 公式（3-3）根据料厚为1mm，且由估算的条料宽度范围在（50100）mm，由表32可查得 =0.5mm，由表33可查得z=0.5mm 则b =（52.5+21.5+0.5） =56(mm)式中b条料宽度(mm)；D垂直与送料方向的冲裁件尺寸(mm)； a1侧搭边的最小值(mm)；Z送料最小间隙(mm)；条料宽度的单向偏差负向(mm)。查表32条料宽度偏差（mm）条料宽度b/mm材 料 厚 度 t/mm112233550 0.4 0.5 0.7 0.9501000

18、.50.60.8 1.01001500.60.70.9 1.11502000.70.8 1.0 1.2查表33送料最小间隙Z（mm）导向方式无侧压装置有侧压装置条料宽度/mm100100200200300100材料厚度/mm0.50.50.51.05.08.00.510.50.51.05.08.0120.51.01.05.08.0230.51.01.05.08.07材料利用率材料的利用率通常是以一个步距内零件的实际面积所用毛坯面积的百分率来表示。可用公（3-4）计算得出。=100% 公式（3-4）则=5456100%71.6%其中 送进步距个数； A一个步距内零件的实际面积（mm2）。8排样图

19、排样图是排样设计最终的表达形式如图3-2所示，是编制冲压工艺与设计模具的重要工艺文件。 图3-2 产品排样图3.2.2 力能参数计算查参考文献1表7.2有色金属材料的力学性能，取H62软的抗剪强度=255MPa，抗拉强度=294MPa，屈服点=196MPa，伸长率=35%，弹性模量E=98MPa。 查参考文献1表4.18 拉深系数取=0.42；参考文献1表2-15 卸料及推料系数，取=0.06，=0.07；参考文献1查表4-25，取P=2.0MPa。1落料力的计算 F落 =1.3Lt=133.1452.5125555(KN)式中 L冲裁件的周长（mm）； t 材料厚度（mm）；材料的抗剪强度极

20、限值(MPa)。 2拉深力的计算=0.423.1438129415(KN) 式中 d 拉深件的直径（mm）； t 材料厚度（mm）；材料的抗拉强度极限值(MPa)；修正系数。3冲孔力的计算 =1.3L=1.33.1414125515(KN)式中L冲裁件的孔口直径（mm）。4压边力的计算 =A P=/4D 2-（d+2rd）2P=3.14/452.52-(38+21.5)22.01.7(KN)式中 A 毛坯在压边圈上的投影面积（mm2）； P 单位面积压力（MPa）。5卸料力的计算 =0.0655=3.3(KN)6推件力的计算 =0.0755=3.85（KN）7顶件力的计算 =3.85（KN）8

21、选冲压设备时的总压力=+=55+3.3+15+15+1.7+3.85+3.85=97.7（KN）3.3 初选压力机参照参考文献20，对于浅拉深制件可按此式：（1.61.8）作为公称压力来选压力机。在本副模具中， 为97.7 KN，则要大于或等于（1.61.8），即156.32175.86（KN），查参考文献2表7.10开式双柱可倾压力机技术规格选用公称压力为250（KN）的开式双柱可倾压力机，型号为J23-25。其主要技术参数为：公称压力250 KN；滑块行程65 mm；滑块行程次数55次/min；最大封闭高度270 mm；封闭高度调节量55 mm；工作台尺寸前后370 mm，左右为560 m

22、m；工作台孔尺寸前后为200 mm，左右为290 mm，直径为260 mm；垫板尺寸厚度为50 mm；模柄孔尺寸直径为40 mm，深度为60 mm 。3.4 计算压力中心 由于该制件毛坯及各工序件均为轴对称图形，而且只有一个工位，轮廓为圆形故压力中心为制件的圆心。3.5 凸、凹模工作部分尺寸计算3.5.1 冲孔间隙的确定 为保证凸凹模刃口处产生的上、下裂纹相互重合，以便获得良好的断面质量，合理的间隙z，可通过理论计算法确定，也可通过经验估算法确定，为使在试模过程中使用方便，一般采用经验估算法确定。查参考文献1表3-9 冲裁模刃口初始双面间隙Z/mm，根据t=1mm，及材料为H62 软，取=0.

23、05mm，=0.07mm。3.5.2 凸、凹模刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证，正确地确定凸、凹模刃口部分的尺寸是相当重要的。 确定凸、凹模刃口尺寸及制造公差时需要遵循以下原则：落料件尺寸取决于凹模尺寸，如图3-3（a）所示；冲孔件尺寸取决于凸模尺寸，如图3-3（b）所示。因此，设计落料模时，应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；设计冲孔模时，应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙；由于模具的加工和测量方法的不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式和制造公差的标注也不同，基本上有凸、凹模分开加工和凸

24、、凹模配合加工两种。因该冲压件为圆形件，形状简单，所以采用凸、凹模分开加工，此方法不仅使凸、凹模之间具有良好的互换性，也便于成批制造。 1落料件；2落料凹模；3板料；4落料凸模；5冲孔凸模；6板料；7冲孔凹模图3-3 冲裁件与凸、凹模尺寸的关系凸、凹模刃口部分的尺寸可根据表3-4所列公式进行计算表34 凸、凹模分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料冲孔注：计算时，先将冲裁件出尺寸化成，的形式。表中，分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）；分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）；分别为凸、凹模的制造公差（mm）；工件的制造公差（mm）； Zmin最小合理间隙分（mm

25、）；x磨损系数。(查参考文献2表2.17落料和冲孔时均取x为0.16)1落料时查参考文献1表2-14 规则形状（圆形、方形件）冲裁时，凸、凹模的制造公差/mm，根据基本尺寸为52.5mm，取=0.020mm，=0.030mm，且该工件为普通冲压件，所以，取0.75mm。则 = =52.38（mm）即为52.3（mm）=(mm) 即为(mm)2冲孔时查参考文献2表2-14 规则形状（圆形、方形件）冲裁时，凸、凹模的制造公差/mm，根据基本尺寸为14mm，取=0.020mm，=0.020mm，该工件的孔公差为0.27mm。 =（mm） 即为（mm） =（mm） 即为（mm） 无论是冲孔还是落料，为

26、了保证新冲模的最大合理间隙Zmax，凸、凹模的制造公差必须满足+ 公式（3-5） 落料时：+=-0.020+0.030=0.010（mm）=0.07-0.05=0.020（mm）因为+=0.01 =0.02，所以落料凸、凹的制造公差满足设计要求。 冲孔时：+=-0.020+0.020=0（mm）=0.07-0.05=0.02（mm）因为+=0 =0.02，所以冲孔凸、凹模的制造公差满足设计要求。3凸模强度校核压应力校核根据 4其中 材料抗剪强度（MPa）；t 材料厚度（mm）；凸模最小直径（mm）；凸模材料许用压应力（mm）。因为4= 41380/180=8.4（mm），而所设计的凸模=14.

27、2(mm) 8.4(mm),所以所设计的凸模符合要求。弯曲应力校核根据 =其中 凸模材料弹性模量（mm）； 凸模大端直径（mm）； C系数。（查参考文献15表2-87，取C=0.191）因为=148(mm), 而设计的凸模L=66（mm）148mm，所以所设计的凸模符合要求。4拉深时凸、凹模径向尺寸的确定 确定凸模和凹模径向尺寸时，应考虑模具的磨损和拉深件的回弹，尺寸公差只在最后一道工序考虑。该工件只须一次拉深，采用标注外形尺寸的尺寸标注方式，如图3-4所示：拉深凸、凹模径向尺寸可用公式（3-6）（3-7）进行计算。 公式（3-6） 公式（3-7）查参考文献2表4. 28，有压边圈拉深时单边间

28、隙值，取单边间隙=（11.1）t，则取1，那 么z=2 。查参考文献2表430圆形拉深模凸、凹 图3-4 外形尺寸标注方式模的制造公差，根据材料为H62，料厚t=1mm，且工件直径尺寸为39mm，所以取=0.035mm，=0.020mm。则 （mm） 即为38.5（mm）（38.535-2）36.535（mm） 即为36.5（mm）公式（2-6）（2-7）中 凹模径向尺寸（mm）；凸模径向尺寸（mm）；拉深件外形最大尺寸（mm）；、凹模、凸模制造公差（mm）。凸、凹模圆角半径1)凸模圆角半径凸模圆角半径对拉深工作有影响。当过小时，弯曲变形大，危险断面容易拉断；当过大时，毛坯底部的承压面积小，悬

29、空部分加大，容易产生底部的局部变薄和内皱。该工件为一次拉深，=t。则取1.5mm。2)凹模圆角半径凹模圆角半径对拉深工作影响很大。当过小时，毛坯被拉入凹模的阻力就大，拉深力增大，易使工件产生划痕、变薄甚至拉裂，还使模具寿命降低；当过大时，会使压边圈下的毛坯悬空，使有效压边面积减小，易起皱。拉深凹模圆角半径确定的原则是在不产生起皱的前提下，凹模圆角半径越大越好。一次拉深时凹模的圆角半径可由表3-5查得。表3-5 一次拉深凹模的圆角半径拉深件形式毛坯的相对厚度1002.01.01.00.30.30.1无凸缘（46）（68）（812）有凸缘（812）（1215）（1520）注：钢材取较大值，有色金属

30、取较小值。根据毛坯的相对厚度100在2.01.0范围内，所以=（46）t=46（mm）又因为该制件的材料为H62，故取较小值，即=4mm。3.6 橡胶的选用3.6.1 卸料橡胶的选用1假设考虑了模具结构选用4个圆筒形的聚氨脂橡胶，则每个橡胶所承受的预压力为=825（N）2确定橡胶的横截面积A取20%，查参考文献1表3-35，橡胶压缩量与单位压力取=2.5MPa，则A=330（mm）3确定橡胶的截面尺寸选用直径为16mm的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔的直径d=20mm，则橡胶外径D可根据公式（3-8）计算得出。 公式（3-8） （mm）为了保证足够的卸料力，可取D=32（mm）4计算并校核橡胶的自

31、由高度橡胶的自由高度可由公式（3-9）计算得出。 即为 公式（3-9）公式中 橡胶的自由高度（mm）；卸料板的工作行程（mm）；橡胶的极限压缩率；橡胶的预压缩率。假设该模具中，卸料板的工作行程为11mm，则（mm）当满足此式即0.5 1.5时，所选橡胶符合要求。在该模具中，因为1.375，且0.51.3751.5，所以所选橡胶符合要求。橡胶的安装高度（mm），那么取39（mm）。3.6.2 顶件橡胶的选用1该模具中采用一个顶件橡胶圈，则其所受的力为3850（N），此橡胶的截面尺寸由公式（3-10）计算得出。 公式（3-10） （mm）式中 弹性模量（MPa）； 压力（N）； 承压面积（mm2）

32、； 压缩应变（%）。选用直径为35mm的空心螺纹管，取橡胶的螺纹管过孔d=40mm。因为， 所以106（mm）。3橡胶的自由高度可由公式（3-11）计算得出。 公式（3-11）则 （mm）式中 橡胶自由高度（mm）； 橡胶在工作时的压缩量（mm）； 橡胶预压缩量（%）； 工作行程末的橡胶压缩量（%）。对此橡胶圈进行校核：当所选橡胶满足此式0.5DH1.5D时，所选橡胶符合设计要求。此模具中0.5D =0.5106=53（mm），1.5D =1.5106=159（mm）。因为H=60（mm），即5360159 （mm），满足0.5DH1.5D关系式所以预选橡胶符合要求。第4章 模具总体结构设计4

33、.1 初定模具闭合高度在设计冲裁时，所选用压力机的装模高度与冲模的闭合高度应满足以下关系式：H1-5H模H2+10（mm）式中：H1压力机的最大装模高度（mm）；H模模具的闭合高度（mm）；H2压力机的最小装模高度（mm）。从上式表明，压力机选择后所设计的模具应该使其闭合高度H模不能大于压力机的最大装模高度H1，否则模具就不能在压力机上使用。反之，模具的闭合高度H模小于压力机的最小装模高度H2时，模具也不能在压力机上使用。该压力机的H1=270mm，H2=（270-55）=215mm，因此，初定模具的闭合高度H模应在270mm到215mm之间。4.2 落料、拉深、冲孔复合模结构如图4-1所示：

34、1下模座；2导柱；3凸凹模固定板1；4凸凹模1；5落料凹模；6压边圈；7挡料销；8弹压卸料板；9导套；10橡胶圈；11凸凹模固定板；12垫板；13螺钉；14销钉；15上模座；16顶板；17模柄；18打杆；19螺钉；20顶杆；21卸料螺钉；22冲孔凸模固定板；23冲孔凸模；24凸凹模2；25顶件器；26销钉；27螺钉；28推杆；29下顶板1；30螺纹管；31顶件橡胶圈；32下顶板2；33锁紧螺母；图4-1 端盖复合模总装图本模具的上、下模座采用后侧导柱模座，装在上模部分的主要工作零件有件23冲孔凸模、件22冲孔凸模固定板、件24凸凹模2及件11凸凹模固定板2配合后与件12垫板、件15上模座叠在一

35、起，用螺钉连接后再用销钉固定。装在下模部分的主要工作零件有件4凸凹模1和件3凸凹模固定板1配合后与件5落料凹模、件1下模座叠在一起用螺钉连接后再用销钉固定。利用装在下模座上的导柱和装在上模座上的导套配合后的滑动来完成开模及合模。此副模具是将落料、拉深、冲孔三道工序合在一套模具内完成的复合模，整个冲压过程如下所述：当上模部分在压力机的压力作用下，向下运动到一定位置时，件5落料凹模与件24凸凹模2首先完成落料工序。而件24凸凹模2在第二道工序（拉深）中又作为拉深凹模使用，与件4凸凹模1完成拉深工序，为了保证先落料后拉深，件4凸凹模1应低于件5落料凹模至少一个材料厚度，在本套模具中材料厚度为1mm。

36、上模继续下行，件4凸凹模1在第三道工序（冲孔）中又作为冲孔凹模使用，在拉深结束后与件23冲孔凸模完成冲孔工序。冲孔废料由上至下落至凸凹模1及件1下模座的排料孔中，最后从弹顶装置的空心螺纹管中落下。工件冲压完成后，上模上行，此时装在下模部分的弹性元件将回弹，产生弹力使件28推杆推动件6压边圈将工件从件4凸凹模1中推出，当上模上行到一定位置后，压力机上的横杆推动件18打杆使件16顶板向下运动，从而使连接在顶板上的三根顶杆推动件25顶件器下行，把工件从件24凸凹模2中顶出，由于件6压边圈在件5落料凹模中的活动距离，以及件25顶件器在件24凸凹模2中的活动距离都有限，因此模具的闭合高度应予以控制，边框

37、废料由件8弹压卸料板从件24凸凹模2上卸下，完成了一次冲压过程。第5章 模具主要零件的设计与选用 在冷冲压生产中，对于每一套冲模，都形成一个完整的独立的整体，是由各种不同的零部件组合而成的。按每个零件在模具中作用不同，主要分为工艺性零件和结构性零件两大类。5.1 工艺性零件工艺性零件是直接去完成冲压工序的零件，即与材料或冲压件发生直接接触的零件。其中包括成形零件、定位零件、卸料零件等。5.1.1 成形零件成形零件有凸模、凹模、凸凹模等。其所用材料、热处理要求及技术条件等，对于简化模具设计与制造、提高模具寿命、降低成本、缩短生产周期都具有十分重要的意义。1 凸凹模1如图5-1所示，为非标准件。在

38、冲压过程中，该零件既作为冲孔凹模又作为拉深凸模。其工作部分的尺寸已经在第2章中计算得出，根据冲压件的形状、 精度等级，并考虑凸凹模1的耐磨性、模具的使用寿命 图5-1 凸凹模1等因素，选用Cr12MoV ，因为此种材料的热处理变形小、尺寸稳定性好。淬火硬度达6064HRC。2凸凹模2在冲压过程中，该零件既作为拉深凹模又作为落料凸模。其选择材料时考虑的因素与凸凹模1大致相同，只是工作部分尺寸的计算有所区别，因此该零件的材料也选用Cr12MoV。淬火硬度达6064HRC。3冲孔凸模凸模按工作断面形状区分，有圆形、方形、矩形、不规凸则形状模，根据冲压件形状，此处选用圆形凸模。凸模结构形式如图5-2所

39、示，此种凸模用来冲830mm，的孔而冲压件上孔的尺寸为14mm，所以采用此种凸模较为合理。考虑其所受冲击力、耐磨性、韧性及经济上合理性的等方面的要 求，该零件的材料选用Cr12MoV。淬火硬度达5862HRC。 图5-2 圆形凸模4落料凹模凹模刃口形式采用刃口无斜度的。因为此种形式的刃口有一定高度，刃磨后刃口尺寸不变，但由于刃口后端扩大，因此凹模工作部分强度较差。适用于制件或废料逆冲压方向顶出的冲裁模，如复合模、薄料落料模，也适用于制件或废料顺冲压方向推下的冲裁模。本套模具的冲压废料是顺着冲压方向落下，制件是逆冲压方向顶出的复合模，固采用此种凹模刃口形式。材料选用Cr12MoV，淬火硬度达58

40、62HRC。5.1.2 定位零件1导料销如图5-3所示为导料销的工作示意图，凹模固定两个圆柱头销钉（导料销），在送料时使条料始终紧贴在圆柱头销钉一侧向前推进，以对条料起导向作用。这种导料销结构简单，制 1条料；2挡料销；3凹模造容易，多用于带有弹性卸料板的单工序冲裁 图5-3导料销工作示意图模或复合模中。本模具是带弹性卸料板的复合模，固采取此结构。该零件材料选用45钢制造，热处理后硬度为4348HRC，与落料凹模5上的销孔过渡配合的部分Ra=0.8。其余部位为Ra6.3。2挡料销采用圆柱头固定挡料销主要用来限定条料或卷料送进距离，起定位作用。圆柱头固定挡料销结构简单，制造方便，且固定部分和工作

41、部分的直径差别较大，不至于削弱凹模的强度。该零件材料选用45钢，热处理后硬度为4348HRC，与落料凹模5上的销孔过渡配合的部分Ra=0.8。其余部位为Ra6.3。5.1.3 卸料零件1弹压卸料板弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高。在本套模具中，冲压件的坯料厚度为1mm，故采用弹压卸料板，选用Q235制造，不需要淬硬处理。由于考虑安装卸料螺钉、橡胶圈等所需的空间，故采用长方形卸料板。此弹压卸料板不作导向孔，其与凸凹模2刃口部分的单面配合间隙Z可查参考文献表7.29 凸模和卸料板、顶件器之间的间隙 mm，取Z=0.15mm左右，保证在卸料力的作用下，工件和废料

42、不拉进间隙内为准。2顶件器如附录一中装配图所示，由打杆18通过顶板16、顶杆20推动安装在凸凹模2内的顶件器，将工件顶出。且顶出器的长度也应准确定出，在此副模具中，顶出器应略高于凸凹模2下平面0.51.0mm。该零件为非标准零件，选用45钢制造，淬火硬度达4348HRC，与工件接触的端面部分表面粗糙度为Ra0.8。3顶板顶板的形状要设计合理，且不能过多地削弱上模座的强度。因冲压件为圆形件，故可用圆形顶板，为使顶杆导向平稳，则在此板上加工出三个均匀分布的螺纹，用以与顶杆连接。选用45钢制造，热处理后硬度为4045HRC。4顶杆、推杆顶杆和推杆主要是在将冲压件顶出时，作为推动顶件器25和压边圈6的

43、中间零件，故对其主要的要求是导向时平稳性好，因此选用带螺纹的杆件，分别与顶板16和下顶板29相连接，都选用45钢制造，热处理后硬度为4045HRC。5打杆打杆的长度在设计时可由公式（5-1）进行初步确定。L=L1+L2+c 公式（5-1）式中L打杆的长度（mm）；L1打杆在上模座上平面以下的长度（mm）；L2压力机结构尺寸（mm），从压力机说明书中查得；c常数，一般可取1015（mm）。在这里，打杆长度初步确定为120mm，还需在试冲过程中进行调整。6压边装置压边圈的作用是为防止拉深件在拉深过程中起皱。此副模具中，在拉深过程中，拉力随着凸凹模的下降 1凹凹模；2凸模；而增大，且该制件的拉深属一

44、次拉深成形的浅拉深， 3压边圈； 4推杆；5弹性元件所需压边力较小，故采用弹性压边装置，如图（5-4）， 图5-4 弹性压边装置其工作原理是：弹性元件5的作用力通过推杆4传到压边圈3上，并把坯料的边缘压紧，以起防皱作用。选用45钢制造，热处理硬度达4348HRC 。 5.2 结构性零件 结构性零件是在模具中起安装、组合、导向作用的零件。主要包括支撑零件，如上、下模座、模柄、凸凹模固定板、垫板等；导向零件，如导柱、导套等；紧固零件，如螺钉、销钉、卸料螺钉等。5.2.1支撑零件1上、下模座根据冲压件的精度等级和尺寸要求，选用后侧导柱模座，两个导柱装在后侧，可以三面送料，操作方便。由压力机工作台尺寸

45、：前后为370mm，左右为560mm，可初步确定上、下模座的尺寸，因为压力机工作台面的长、宽尺寸一般应大于模具下模座尺寸，且每边应留出60100mm，以便于安装固定模具。所以下模座的长度L560-2（60100）=440360mm，宽度B370-2（60100）=250170mm。根据上述条件，查参考文献2表7.30后侧导柱模座尺寸取：下模座LBH=20016055 HT200,上模座LBH=20016045 HT200。在此副模具中，对于下模座而言，L为凹模边界长度（mm），B为凹模边界宽度（mm），H为下模座厚度（mm）；对于上模座而言，L为垫板边界长度（mm），B为垫板边界宽度（mm），

46、H为上模座厚度（mm）。上下模座选用HT200制造, 上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机的工作台面上。上模座与下模座之间靠模架的导向装置（导柱、导套）来保证其精确位置，以引导凸模运动，保证冲压过程中间隙均匀。2模柄为标准件，选用Q235制造，模柄与上模座是刚性连接，不能发生相对运动。此副模具中选用凸缘式模柄，用三个螺钉将其固定在上模座的模柄安装孔内，模柄的凸缘部分与上模座模柄安装孔采用H7/h6小间隙配合，保证在冲压过程中，上模部分运动平稳。3垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷。本副模具中垫板选用45钢制造，安装

47、在固定板与上模座之间，作用是防止件23冲孔凸模、件24凸凹模2在冲压过程中产生冲击力，压坏上模座。为便于模具装配，垫板上的螺钉过孔直径可比螺钉直径增大0.51.0mm。4冲孔凸模固定板选用45钢制造，上端面与件23冲孔凸模、件24凸凹模2、件11凸凹模固定板2配合后磨平，为使件23冲孔凸模的定位准确可靠，采用H7/m6的过渡配合。其厚度为凸模设计长度L的40%左右。经计算冲孔凸模固定板厚度取26mm为宜。5凸凹模固定板1选用45钢制造，为使件4凸凹模1的定位准确可靠，采用H7/m6的过渡配合。其厚度为凸凹模1设计长度L的（6100%）。经计算冲孔凸模固定板厚度取25mm为宜。6凸凹模固定板2选

48、用45钢制造，为使件24、件22、件23组装后的部件定位准确可靠，采用H7/m6的过渡配合。其厚度为凸凹模设计长度L的（6100%）。经计算冲孔凸模固定板2厚度取32mm为宜。另外，为了安装橡胶时有足够的空间，加工出如附录一中11号零件图所示的槽。5.2.2 导向零件导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动，应用最广的导向零件是导柱、导套。该模具中，导柱、导套均选用20钢制造，渗碳淬硬，硬度达5862HRC，保证渗碳深度0.81.2mm，导柱的外表面和导套的内表面，表面粗糙度达Ra0.80.4m。在选用时，其装配结构如图5-5所示，导柱的长度应保证上模座在最低工作位置时（闭合状态），导柱上端

49、面与上模座的顶面的距离不 小于1015mm，而下模座底面与导柱下端面的距 1下模座；2导柱；3上模座；4导套离s不小于23mm。导柱的下部与下模座导柱 图5-5 滑动导柱、导套孔采用H7/r6 过盈配合，导套与上模座孔也采用H7/r6过盈配合。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小而定，因该冲压件坯料属于薄料，所以导柱与导套之间的配合选用H6/h6研配的方式。5.2.3 紧固零件本副模具中的紧固零件主要有螺钉、销钉及卸料螺钉。均选用标准件，在选用时要满足强度条件。1销钉一般与模座、固定板、垫板采用过渡配合，材料为45钢，硬度为4348HRC。销钉起定位作用，尽量远距离错开 图5-6布置，以保

50、证定位可靠，本次设计中选用直径为12mm的直通圆柱销钉，与相关件采用H7/m6过渡配合。 2螺钉材料为45钢，用于连接模具中相关的零部件，且应均匀分布。根据各板的厚度，选用内六角螺钉，硬度达3540HRC。钉螺、销钉拧入被连接件的最小深度如图4-6所示。根据落料凹模及凸凹模固定板2的厚度，确定钉螺13、27及19分别为M1260、M1290、 M1025，销钉14、26 分别为1270、1280。3卸料螺钉用于连接卸料板，主要承受拉应力，选用M16内六角式的标准件。另外，确定合理的卸料螺钉沉孔深度是很重要的，它是用来控制弹压卸料板行程终点位置的尺寸，卸料时，要使弹压卸料板高出凸凹模2的刃口平面

51、0.51mm左右，如图5-7所示。卸料螺钉沉孔深度可以按式（5-2）计算得出。H=h1+h2+（0.51）-h3-L 公式（5-2）式中 H卸料螺钉沉孔深度（mm）； h1上模座和垫板总厚度（mm）； h2凸凹模2的高度（mm）； h3弹压卸料板厚度（mm）； L卸料螺钉长度（mm）。 则 H=（45+10）+78+（0.51）-18-80 =35.536（mm ） 1上模座；2卸料螺钉；3垫板；因为此卸料螺钉控制弹压卸料板的行程， 4弹压卸料板；5凸凹模2所以H的取值应与计算结果一致，不再适当加 图5-7深，取整值为36mm 。 第6章 模具的装配6.1 模具装配的基本要求完成装配的模具应满

52、足下面的基本要求：1）上模沿导柱上、下滑动要平稳、灵活，不允许有窜动和紧涩现象。2）凸、凹模间隙均匀、大小符合图纸规定；凸模的工作行程符合图纸技术要求的规定。3）定位和挡料装置的相对位置符合图纸技术要求的规定。4）卸料和顶件装置的相对位置符合图纸技术要求的规定，工作面不允许有倾斜或单边偏摆。5）落料孔排出废料要畅通无阻。6）标准件要保证其互换性，紧固螺钉和销钉与相应孔的配合应正常、良好。7）模具的闭合高度要符合图纸技术要求的规定；8）模具在压力机上的安装尺寸应符合选用设备要求；和起吊相关的零件要安全可靠。6.2 模具的装配要点在冲模制造过程中,要制造出一副合格优质的冲裁模,除了保证冲模零件的加

53、工精度外，还需要有一个合理的装配工艺来保证冲模的装配质量。装配工艺视冲模的结构及零件加工工艺而有所不同，而装配的中心环节是保证凸凹模的间隙均匀性。在装配本副复合模时，要注意以下几点：1合理的选择装配方法前述已知，由于冲压件的精度一般,形状简单,所以采用直接装配法进行装配。先将所有的零件的形孔、型面及安装孔全按图样加工完毕，装配时把零件连接在一起，位置精度通过修正零件来调整。2合理的选择装配顺序冲裁模的装配，最主要是保证凸、凹模的对中，使其间隙均匀。为此，在装配前必须考虑和确定上、下模的装配顺序，否则会出现间隙不易调整的情况。此副模具是有导柱的复合模，可先安装上模，然后借助上模中的冲孔凸模及凸凹模2的孔，找出下模中的凸、凹模的位置，（下模板上的漏料孔在零件上已单独加工出）。这样可以保证上模