毕业设计（论文）-天然气防泄漏卡子冲压模具设计【含全套CAD设计图纸】 .doc

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1、优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 天然气防泄漏卡子冲压模具设计 摘 要 本设计主要介绍了天然气防泄漏卡子冲压模具的设计过程。通过对零件进 行工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式，然后进行排样设计、压力中 心计算、冲裁力计算、工作零件刃口尺寸的计算等，最后通过 AutoCAD 绘制天 然气防泄漏卡子冲压模具装配总图和零件图。 关键词：天然气防泄漏卡子；冲压模具；设计 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 I 目 录 1 绪论1 2 冲冲裁件工艺分析3 2.1 零件说明 .3 2.2 材料分析 .3 2.3 零件结构 .3 2.4 尺寸精度 .4 3

2、 冲裁方案的确定5 3.1 冲裁工艺方案的确定 .5 3.2 冲裁工艺方法的选择 .5 4 模具总体结构的确定7 4.1 模具类型的选择 .7 4.2 送料方式的选择 .7 4.3 定位方式的选择 .7 4.4 导向方式的选择 .8 4.5 卸料、出件方式的选择 .8 5 工艺参数计算.10 5.1 排样方式的选择 10 5.1.1 搭边值的确定11 5.1.2 材料利用率的确定13 5.2 冲压力的计算 14 5.2.1 总冲裁力的计算14 5.2.2 卸料力、推件力的计算15 5.2.3 总冲压力的计算16 5.2.4 初选压力机16 5.2.5 压力中心的确定17 6 刃口尺寸计算.20

3、 6.1 冲裁间隙的确定 20 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 21 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 II 7 主要零部件设计.26 7.1 凹模设计 26 7.1.1 凹模外形的确定26 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择26 7.1.3 凹模精度与材料的确定26 7.2 凸模的设计 29 7.2.1 凸模结构的确定29 7.2.2 凸模材料的确定29 7.2.3 凸模精度的确定29 7.2.4 凸模高度的确定30 7.3 凸凹模设计 31 7.3.1 凸凹模外形的确定31 7.3.2 凸凹模材料的选取31 7.3.3 凸凹模精度的确定31 7.3.4 凸凹模壁

4、厚的确定31 7.3.5 凸凹模洞口类型的选取32 7.3.6 凸凹模尺寸的设计32 7.4 定位零件的选用 33 7.5 卸料装置的选定 34 7.5.1 卸料装置的选用34 7.5.2 卸料螺钉的选用34 7.5.3 卸料板外型设计34 7.5.4 卸料板材料的选择34 7.5.5 卸料板的结构设计35 7.5.6 卸料板整体精度的确定35 7.5.7 卸料橡胶的选用35 7.6 推件装置的选定 37 7.6.1 推件块的设计37 7.6.2 推板的选用38 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 III 7.6.3 推杆的选用39 7.7 上下模座的选用 39 7.8

5、连接及固定零件的选用 39 7.8.1 螺钉与销钉的选用39 7.8.2 模柄的选用40 7.8.3 凸模固定板的设计40 7.8.4 凸凹模固定板的设计41 7.8.5 垫板的设计42 8 冲压设备的校核与选定.44 8.1 冲压设备的校核 44 8.2 冲压设备的选用 44 9 压力机的选用.45 10 模具结构简述46 结论.47 致谢.48 参考文献.49 附录.50 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 1 1 绪论绪论 模具，作为高效率的生产工具的一种，它是工业生产中使用极为广泛与重 要的工艺装备。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业被称为先进制造技 术的重要

6、组成部分，也标志着一个国家的工业水平以及产品开发能力。随着我 国模具制造业的不断发展，对冲压技术也提出了更高的要求，如：提高生产效 益、保证产品质量、节约成本，从而取得更高的经济效益。 在中国人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具 技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大 程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技 术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动 力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。 目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的 培训的

7、院校已超过 50 余家。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、 模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方 面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡 献。 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明， 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项 比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到 中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广

8、大模具企业普 及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术 培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇， 重点扶持国产模具软件的开发和应用。 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。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 2 本设计采用了 CAD 技术,加快了冲压模具设计时制图与造型的速度，缩短 了不必要的时间，也合理的解释了该模具的工作过程及一些加工时应注意的难 点。天

9、然气防泄漏卡子的设计在安全使用天然气的领域非常重要，设计出正确 合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济 效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、 易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思 路必然带来新的模具结构。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 3 2 冲裁件工艺分析冲裁件工艺分析 2.1 零件说明零件说明 天然气防泄漏卡子年产量为 30 万件，采用大批生产，材料采用 Q235，零 件厚度为 1.2mm，未注公差等级为 IT12，零件如图 2-1 所示： 图图 2- -1 卡子卡子

10、零件图零件图 2.2 材料分析材料分析 冲裁件材质为：Q235，零件厚度为 1.2mm，属于碳素结构钢，具有良好的 冲压性能，适用于要求较高的零件。 由上表 2-1 可知：Q235 碳素结构钢抗剪强度为 303372MPa。 表表 2- -1 部分碳素钢抗剪性能部分碳素钢抗剪性能 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 /MPa Q195255314 Q235303372 碳素结构钢 Q275 未经退火 392490 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 4 2.3 零件结构零件结构 零件结构形状相对简单，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有 2 个圆 孔，最小尺寸为10mm，满足

11、冲裁最小孔径 dmin0.9mm 的要求。根据该零件 形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。 2.4 尺寸精度尺寸精度 由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求 IT12 查表 2-2 得： 冲孔尺寸：10 15. 0 0 ； 落料尺寸：45，55，30，R3 ； 0 30 . 0 0 30 . 0 0 21 . 0 0 10 . 0 中心距：210.21。 表表 2- -2 常见零件公差等级表常见零件公差等级表 公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14 基本尺寸 /mm /m/mm 3 36 610 1018 1830 3050 5080 80

12、120 120180 180250 250315 315400 400500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210

13、 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 5 3 冲裁方案的确定冲裁方案的确定

14、 3.1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方 案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。 3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工艺方法的选择 冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。 方案一：先落料，后冲孔。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个 冲压工序的冲裁模。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。复合冲裁是在压力机一次 行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。 方案三：级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在 压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的

15、工序。 其三种工序的性能见表 3-1： 表表 3- -1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能 比较项目单工序模复合模级进模 生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量 冲压精度较低较高较高 冲压生产率 低，压力机一次行程 内只能完成一个工序 较高，压力机一次 行程内可完成二个 以上工序 高，压力机在一次 行程内能完成多个 工序 实现操作机械化 自动化的可能性 较易，尤其适合于多 工位压力机上实现自 动化 制件和废料排除较 复杂，只能在单机 上实现部分机械操 作 容易，尤其适应于 单机上实现自动化 生产通用性 通用性好，适合于中 小批量生产及大型零 件的大量生产

16、 通用性较差，仅适 合于大批量生产 通用性较差，仅适 合于中小型零件的 大批量生产 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 6 冲模制造的复杂 性和价格 结构简单，制造周期 短，价格低 冲裁较复杂零件时， 比级进模低 冲裁较简单零件时 低于复合模 根据分析结合表 3-1 得出结论： 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该 零件的年产量要求。 方案二只需一副模具，冲压的形状精度和尺寸容易保证且生产效率也高， 尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造难度较小。 方案三只需一副模具，生产效率很高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲 压件的形

17、状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模 具复杂。 通过对上述三种方案的分析比较，该零件的的几何形状简单，模具制造难 度较小，故冲压生产采用方案二为佳。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 7 4 模具总体结构的确定模具总体结构的确定 4.1 模具类型的选择模具类型的选择 按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模 两种，两种的优点、缺点及适用范围见表 4-1。 正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件， 还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距离较小的冲 裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可

18、以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸 件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。 表表 4- -1 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围 比较项目正装（顺装)式复合模倒装式复合模 结构 凸凹模装在上模，落料凹模和冲 孔凸模装在下模 凸凹模装在下模，落料凹模和冲 孔凸模装在上模 优点冲出的冲件平直度较高结构较简单 缺点 结构复杂，冲件容易被嵌入边料 中影响操作 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 适用范围 冲制材质较软或板料较薄的平直 度要求较高的冲裁件，还可以冲 制孔边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，

19、但倒装式复合模结构简单、又可 以直接利用压力机的打杆装置进 行推件，卸料可靠，便于操作， 并为机械化出件提供了有利条件， 故应用十分广泛 综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒 装式复合模。 由以上冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，模具类型为倒装式复合模。 4.2 送料方式的选择送料方式的选择 由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 8 后自动送料方式。 4.3 定位方式的定位方式的选择选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。 控制条料的送进布局采用挡料

20、销定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因 为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。 4.4 导向方式的选择导向方式的选择 模具运动方向的导向，是由导向装置来保证的。同时，导向装置对模具间 隙的均匀性，精确合模运动还起定位的作用。主要包括以下四种方案： 方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线 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。 方案二：采用后侧式导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比 较 方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具 使用寿命有一定影响。 方案三：采用四导柱模架。具有导

21、向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。 常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模 架。 方案四：采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准 确。只能一个方向送料。 （a）中间导柱 （b）后侧导柱 （c）对角导柱 （d）四角导柱 （1）下模座 （2）导柱 （3）导套 （4）上模座 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 9 图图 4- -1 导柱模架导柱模架 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工 件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于 前面和左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即

22、方案二最佳。 4.5 卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择 刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工 件冲裁后卸料。当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加， 单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。 主要用于卸料力较大，材料厚度大于 2mm 的材料。 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在 2mm 及以下厚度 的板料，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹性卸料板还要起 对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙

23、，常用作落料模、冲孔模、 症状复合模的卸料装置。由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹 性元件、卸料螺钉组成弹压装置。 工件平直度较高，料厚为 1.2mm 相对较薄，卸料力不大，由于弹性卸料模 具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，且弹性卸 料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 10 5 工艺参数计算工艺参数计算 5.1 排样排样方式的选择方式的选择 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小 材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利

24、 用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 根据材料经济利用程度，排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排， 根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案： 方案一：有废料排样。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条 料 之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命高， 但材料利用率低。 方案二：少废料排样。因受剪裁条料质量和定位误差的影响。其冲件质量 稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。但材料利用率稍高。冲 模结构简单。 方案三：无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边， 沿直线或曲线切断条料而获得冲件，但对材料利用率

25、最高。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制 件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差 的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。 可采用的排样方式有横排和纵排，如图 5-1、图 5-2 两种方式所示： 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 11 图图 5- -1 横排横排 图图 5- -2 纵排纵排 5.1.1 搭边值的确定搭边值的确定 排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边 是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模， 增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响

26、冲裁件的剪切表面质量。一般来说， 搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值查表 5-1： 表表5- -1 搭边搭边a a和和a a1 1数值（低碳钢）数值（低碳钢） mm 圆形或圆角 r2t 的工件 材料厚度 t 工件间 a1侧面 a 0.25 以下1.82.0 0.250.51.21.5 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 12 0.50.81.01.2 0.81.20.81.0 1.21.61.01.2 1.62.01.21.5 搭边由表 5-1 得材料的性能、厚度和形状可确定搭边。 工件之间的搭边：a1=0.8mm 工件与侧面的搭边：a=1.0mm 宽度的确定：

27、 搭边的作用是补偿定位误差，保证条料有一定的刚度，同时保证零件质量 和送料方便。根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的 模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧） ，使条料 不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。本套模具无导料板为无侧压装置。 故按下式计算： 0 max 0 )2( caDB （5-1） 式中： B-条料宽度（mm） ； Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a-冲裁件之间的搭边值可参考表 5-1； -条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2； C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。 表表 5- -2 剪料公差及条料与导

28、料板之间隙剪料公差及条料与导料板之间隙 mm 材料厚度t/mm 条料宽度 B/mm 01122335 50 50100 100150 150220 220300 0.4 0.5 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 表表 5- -3 有侧压装置和无侧压装置对照表有侧压装置和无侧压装置对照表 mm 材料厚度 无侧压装置有侧压装置 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 13 条料宽度 B（mm）t（mm） 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.

29、0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.02 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝及铝合金 紫铜、黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 K推-推件力系数通过查表 5-5 确定，推件力系数取 K推=0.055mm。 由 K推=0.055mm，n=5，F冲=115452.4N，代入公式（5-5）得： 推件力 冲推推 FnKF =6/1.20.055115452.4 =31749.41N 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 17 由 K卸=

30、0.05mm，代入公式（5-6）得： 卸料力 冲卸卸 FKF =0.05115452.4 =2178.72N 5.2.3 总冲压力的计算总冲压力的计算 推卸冲 FFFF =115452.4+31749.62+2178.41 =155205.53N 5.2.4 初选压力机初选压力机 压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高 速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲 柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母 C，其机身前端及左 右均敞开，操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形， 一般压力机吨位不超过 2000KW。闭

31、式机左右两侧封闭，机身刚度好，压力机 精度高。考虑到零件尺寸较大，在此选闭式单点压力机。根据以上计算数值， 查下表 5-6 初选压力机为 J23-16 型压力机。 表表 5- -6 闭式单点压力机规格及参数闭式单点压力机规格及参数 型号 J23-3.15J23-6.3J23-10J323-16 公称压力/KN31.563100160 滑块行程/mm25354555 最大装模高度/mm120150180220 装模高度调节量/mm25354555 滑块中心线至床身 距离/mm 90110110160 前后90 滑块底面尺 寸/mm 左右100 工作台板厚度/mm354050290 直径25303

32、040 模柄孔尺寸 /mm 深度40555560 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 18 初选压力机为 J23-16 型压力机。 最大装模高度/mm：220mm； 滑块行程/mm：55mm。 5.2.5 压力中心的确定压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时诸冲压合力的作用点的位置。为了确保压力机和 模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否者，会使 冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生偏移。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压

33、力中心与零件的对称中心 相重合。 （3）形状复杂的零件、多孔冲模、给进模的压力中心可用解析计算法求出 冲模的压力中心。其依据就是各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合 理对该轴的力矩，求出合力作用点的坐标位置，即为所求模具的压力中心。 计算公式为： n i i n i ii n nn F xL LLL xLxLxL x 1 1 21 2211 0 （5-7） n i i n i ii n nn F yL LLL yLyLyL y 1 1 21 2211 0 （5-8） 式中： L1、L2、L3-各基本线段的长度(mm)； X1、X2、X3-各基本线段的重心位置到 Y 轴的距离； Y1、Y2

34、、Y3-各基本线段的重心位置到 X 轴的距离。 制件整体是非对称的，如图 5-4 所示： 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 19 图图 5- -4 压力中心分析图压力中心分析图 表表 5- -7 零件压力中心坐标零件压力中心坐标 根据公式计算落料凹模的压力中心坐标为： 图形上下对称，压力中心坐标 y0=0 各线段压力中心坐标 线段长度（mm） Y L1=5522.5 L2=3080 L3=940 L4=200 L5=5040 L6=2055 L7=940 L8=3023.5 L9=31.550 L10=37.6840 L11=15.740 L12=15.730 优秀毕业

35、设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 20 n i i n i ii n nn F xL LLL xLxLxL x 1 1 21 2211 0 =（550301515.710）/(503015.7) =8394.52/278.72 28.556 根据计算得出压力中心的坐标为（0,28.556） ，可知压力中心位于模柄投影 范围内，所以模具不会发生偏移。 6 刃口尺寸计算刃口尺寸计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也 要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差， 是设计冲裁模主要任务之一。 6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙的确定

36、冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之 间的空隙尺寸，如图 6-1 所示。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲 裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。冲 裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙 大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小， 因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。 一般间隙为（10%15%）t 时的磨损最小，模具寿命较高。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 21 图图 6- -1 冲裁间隙图冲裁间隙图 由于冲裁间

37、隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规 律并非一致，所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量 最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实 际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前 提下，使模具寿命达到最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定 合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙值。 根据实用间隙表 6-1 查得材料 Q235 的最小双面间隙 Zmin=0.126mm，最大 双面间隙 Zmax=0.180mm。 表表 6- -1 冲裁模初始双边间隙值冲裁模初始双边间隙值 mm 08、10、35

38、、 09Mn、Q235 16Mn40、5065Mn 材料 厚度 ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 小于 0.5极小间隙（或无间隙） 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 22 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.72

39、0 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.24

40、0 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.32

41、0 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则刃口尺寸的计算及依据与法则 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则： （1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模 应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸 模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 （2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大， 其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模刃口

42、磨损后使冲 孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。 （3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。 （4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。 制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙： （1）分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来 保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必 须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种 方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 23 模具。 （2）单配加工法。用凸模和凹模相互单

43、配的方法来保证合理间隙。先加工 基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常落 料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的 形状复杂、间隙较小的模具。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。x表示，其中为工件的公差值，x 为磨损系数，其值在(0.51)之间，根据工件制造精度选取： 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 我们的制件落料的工件精度为 IT12，冲孔制件为 IT10。由上式可以得出落 料磨损系数 x=0.75，冲孔磨损系数为 x=1。 根据上述计算法则，对于采用分别加工的

44、凸模和凹模，应保证下述关系： minmax |ZZ 凹凸 所以，新制造的模具应该保证，否则，模具的初始 minmax |ZZ 凹凸 间隙已超过了允许的变动范围 ZminZmax，会影响模具使用寿命。本套模具采用 分别加工法进行加工。 分开加工时计算公式如下： 落料 （6- 凹 ）（ 凹 0max xDD 1） （6- 0 min 凹 ）（ 凹凸 ZDD 2） 冲孔 （6-3） 0 min 凸 ）（ 凸 xdd （6- 凹 ）（ 凸凹 0min Zdd 4） 孔心距 （6-8/1LLd 5）式中： D凸、D凹-分别为落料凹模和凸模的基本尺寸； 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ976662

45、24 24 d凸、d凹-分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸； Dmax-落料件的最大极限尺寸； dmin -冲孔件的最小极限尺寸； L、Ld-工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸； -冲裁件公差； x-磨损系数； 凸-凸模的制造公差，凸模偏差取负值； 凹-凹模的制造公差，凹模偏差正值。 由上表 6-1 可得：Zmin=0.126mm Zmax=0.180mm Zmax-Zmin=（0.180-0.126）mm=0.054mm （1）对落料件尺寸 450-0.25的凹、凸模偏差值查下表 6-2 得： 凸=-0.020mm 凹=+0.030mm 根据条件 minmax |ZZ 凹凸 则 （0.020+0.

46、030）mm=0.050mm0.054mm 所以，满足分别加工条件。 （2）对冲孔尺寸100-0.15的凸、凹模偏差查表 6-2 得： 凸=-0.020mm 凹=+0.020mm 根据条件 minmax |ZZ 凹凸 （0.020+0.020）mm=0.040mm0.054mm 所以，满足分别加工条件。 表表 6- -2 凸、凹模的制造公差凸、凹模的制造公差 mm 基本尺寸 凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 基本尺寸 凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 18-0.020+0.020180260-0.030+0.045 1830-0.020+0.025260360-0.035+0.050 3080-0.020

47、+0.030360500-0.040+0.060 80120-0.025+0.035 120180-0.030+0.040 500-0.050+0.070 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 25 由下表 6-3 可查得：按照圆形公差查得磨损系数 x=0.75，非圆形件磨损系 数 x=0.5。 表表 6- -3 磨损系数磨损系数 mm 材料厚度工件公差 1 12 24 4 0.16 0.20 0.24 0.30 0.170.35 0.210.41 0.250.49 0.310.59 0.36 0.42 0.50 0.60 1336 500.300.400.350.500.

48、450.60 501000.200.300.220.350.300.45 1002000.150.200.180.220.220.30 查表7-1得：K=0.25mm。 代入公式（7-1）可计算落料凹模板的尺寸： 凹模厚度： 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 29 1 KbH =0.2555 =14mm 代入公式（7-2）可计算凹模边壁厚： 2)H1.5(c =（1.52）14 =2128mm 取凹模边壁厚为26mm。 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。 代入公式（7-3）可计算凹模长： 2cbL 1 =55+226 =107mm 代入公式（7-4）可计算凹模宽： 2cbB 2 =45+226 =97mm 即：LBH=107mm97mm14mm 查表 7-2 得凹模尺寸为 125mm100mm14mm。 表表 7- -2 矩形和圆形凹模外形尺寸矩形和圆形凹模外形尺寸