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1、湖北理工学院 毕业论文（论文） 摘 要 冲压工艺技术具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零 件、适合大批量生产等优点。本文简单的介绍了复合冲压模，研究了冲压成形的 基本理论,然后运用基本理论对该制件的基本工序的特点、性质、规律进行了分析、 研究和探讨。以冲孔、落料工序为重点确定冲压工艺方案，决定采取倒装复合冲 压模。在制件的整体结构的设计中，还要进行模具中各个零件的设计及选择和某 些零件相关尺寸的计算及校核，如确定凹模尺寸、凸模尺寸，确定凸、凹模的结 构形式，并对其进行强度校核。然后是模具的零件设计，主要是导柱、导套的设 计选择，卸料板的选择及其厚度的确定，固定板的尺寸确定。确
2、定模具上下模座 的形式及其厚度，最终完成了给定的铭牌底板工件的制作。 关键字：冲压；复合模；高效率 湖北理工学院 毕业论文（论文） ABSTRACT Stamping technology has the advantages of high production efficiency,low production cost,highutilization ratio of material, forming advantages of complex parts,suitable for mass production. This paper describes a simple compo
3、und stamping die, the basic theory of stamping forming, and then use the basic theory of the parts of the basic process,characteristics, nature of law are analyzed, studied and discussed. In order to punching, blanking process to determine the stamping process scheme for the key, decided to flip com
4、posite stamping die.In the design of the whole structure of parts of the calculation and checking, but also for the design and selection of various parts in the mold and some parts size, such as determining the size of female die, punch size, determine the structure form, the concave and convex, and
5、 check the strength of the. Then the design of mold, is mainly the design guide column, a guide sleeve selection, selection and the thickness of the fixing plate stripper plate, the size determination.Determine the form and the thickness of die holder die, finally completed the nameplate of the give
6、n floor workpiece. Key words：Punching ；compound die；high efficiency 湖北理工学院 毕业论文（论文） 目录 第 1 章 绪论.1 1.1 模具的介绍1 1.2 冲压模的介绍2 第 2 章 零件的工艺分析.4 2.1 材料4 2.2 结构形状4 2.3 尺寸精度4 2.3.1 毛坯尺寸的确定.4 2.4 尺寸精度的确定7 第 3 章 冲压工艺方案分析确定.8 第 4 章 确定模具结构总体方案.10 4.1 模具类型10 4.2 操作和定位方式10 4.3 卸料与出件方式10 4.4 模架类型及精度的确定10 第 5 章 工艺设计与
7、计算.11 5.1 排样设计与计算11 5.2 计算冲压力11 5.3 压力中心的计算12 5.4 初选压力机13 5.5 计算凸，凹模刃口尺寸及公差14 第 6 章 设计选用模具零部件，绘制模具总装配图.17 6.1 落料凹模的设计17 6.2 凸凹模设计18 6.2.1 卸料弹簧的设计.18 6.2.2 凸凹模长度的确定.19 6.3 冲孔凸模的设计20 6.4 凸模固定板的设计21 湖北理工学院 毕业论文（论文） 6.5 垫板的设计和选用22 第 7 章 卸料螺钉的选用.24 7.1 卸料螺钉长度的确定24 7.2 模座沉孔深度计算25 第 8 章 卸料板的设置.26 第 9 章 模座的
8、选用.27 第 10 章 打料装置的设置.29 第 11 章 冲模闭合高度的确定.31 参考文献.33 湖北理工学院 毕业论文（论文） 0 第 1 章 绪论 1.1 模具的介绍 在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、 成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡 胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状， 应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形 状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个 部分，二者可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯
9、料分离或 成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面 硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水 平的重要标志之一。 模具种类很多，根据加工对象和加工工艺可分为：加工金属的模具。包括 冲压模 ( 如冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形 模等)、锻模(如模锻模、镦锻模等)以及挤压模和压铸模等。加工非金属和粉末 冶金的模具。包括塑料模(如注射模、压塑模和挤塑模等) 、橡胶模和粉末冶金模 等。根据结构特点，模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般 为单件，小批生产。 根据我国模具业协会经营管理委员会编制的全国
10、模具专业厂基本情况统 计，近年来我国模具以平均15%以上的速度增长，高于国内 GDP 的平均增值一倍多。 其中，铸造模具约占各类模具总产值5%，每年增长速度高达25%，发展十分活跃。 很显然,我国已进入模具生产消费大国的行列,我国的模具工业已从依赖进口 转向独立的新兴产业,但是,我国模具产业中仍有一些需要改善的地方,具体为没有 广泛应用 CAD/CAE/CAM 等许多先进模具技术,模具加工设备中精密加工备所占的比 例比较小,在复杂、精密、大型、长寿命等高水平的模具上还有差距,这些高水平 模具的产量满足不了国内的需求,因而需要依赖进口。 综上所述，虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发
11、展但许 多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。特别在大型、精密、复杂和长寿命 模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求。 模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此 湖北理工学院 毕业论文（论文） 1 从设计技术来说，发展重点在于大力推广 CAD/CAE/CAM 技术的应用，并持续提高 效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具 CAD、CAM 技术应向宜人 化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具 CAD、CAM 系统专用化程度。 为了提高 CAD、CAE、CAM 技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专 家系统和提高软件的
12、实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工 和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快 速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m 以下和表面粗糙度 Ra0.1m 的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也 是冲压模技术发展重点之一。 1.2 冲压模的介绍 冲压模-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品） 的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利 用安装在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 所需零件的一种压力加工方法。 模具技术未来发展趋势主要是朝信息
13、化、高速化生产与高精度化发展。因此 从设计技术来说，发展重点在于大力推广 CAD/CAE/CAM 技术的应用，并持续提高 效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具 CAD、CAM 技术应向宜人 化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具 CAD、CAM 系统专用化程度。 为了提高 CAD、CAE、CAM 技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专 家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工 和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快 速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m 以下和表面粗糙度 Ra0.1m 的各
14、种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也 是冲压模技术发展重点之一。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅 助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企 业水平和模具质量，这更是冲压模技术发展的重点。 （1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 （2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完 成两道或两道以上冲压工序的模具。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 2 （3）级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位， 在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道
15、或两道以上冲压工序的模 具。 （4）传递模 综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系统，实现 产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低产品的生产成本，节 俭材料成本，并且质量稳定可靠。 复合模是指冲床在一次行程中，完成落料、冲孔等多个工序的一种模具结构。 它有以下特点： 生产批量复合模可以成倍地提高生产效率，生产批量越大，提高生产效率 就越显得重要。 冲压工件精度当冲压工件的尺寸精度或同轴度、对称度等位置精度要求较 高时，应考虑采用复合模。 复合工序的数量一般复合模的复合工序数量在四工序以下，更多的工序将 导致模具结构过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降，制造和
16、 维修更加困难。 模具结构的大小复合模的大小不同，其采用的结构和板块会有繁简的差异， 而且脱料装置也不一样。 相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：工件同轴度较好， 表面平直，尺寸精度较高； 生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有 时废角料也可用以再生产。 它的缺点是：模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受 到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。 由于复合模本身所具有的一些优点较明显，故模具企业在条件允许的情况下，一 般倾向于选择复合模结构。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 3 第 2 章 零件的工艺分析 2.1 材料 对于冲压
17、材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差 符合国家标准。本设计的产品材料是 ST12 钢，属普通冷轧钢，其力学性能是强度， 硬度，塑性指标适中，经退火后，用冲裁的方法是完全可以成形的。另外，产品 对于厚度和表面质量没有特别的要求，应尽量采用国家标准板料，其冲裁出的产 品的厚度和表面质量就可以保证。 2.2 结构形状 该产品结构比较简单和对称，没有形状复杂曲线。冲裁件上的凸出悬臂和凹 槽满足宽度最小要求(1.5-2.0)t,零件图1中凸出悬臂和凹槽宽度为3.1mm 和 7mm （1.5-2.0）t=(1.2-1.6)mm。无论对于有导向凸模还是无导向凸模，冲孔 都满足最小尺寸要
18、求1,ST12钢抗剪强度为265MPa。并结合零件图1有：无导向凸 模可冲孔最小孔径 d1.3t9.5421.3x0.8=1.04mm.带保护套凸模可 冲孔最小孔径 d0.5t9.5420.5x0.8=0.4mm.冲裁件的孔与孔，孔 与边缘之间距离满足设计基本需求：一般情况下，当冲孔边缘与冲裁件外形边缘 不平行时其 a1应不小于料厚 t 即 a1t,4.550.8(在零件图1中最小 a1=4.55mm, 无 a 出现的情况)。 2.3 尺寸精度 2.3.1 毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定 1：排样 由于产品在宽度及长度方向上都有公差要求，为了补偿定位误差和保持条料 有一定强度和刚度等，决定采用有
19、废料排样，以期达到保证制件的质量。排样图 如图2所表示。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 4 （1） (2) 图2 排样图 2：搭边值 该冲裁件属于中小型件，所以查文献2表 2.1-17 湖北理工学院 毕业论文（论文） 5 对于方案（1）和（2），因为搭边值只与料厚有关,所以都选择 a1=1.5mm,a=2mm。 3：条料宽度的计算 为了使模具设计简单,降低材料消耗,从而达到降低成本的目的,决定采取无侧 压装置送料方式。 图 3 无测压冲裁模 条料宽度:B=D+2(a+)，导尺间距离：A=B+2Z1=D+2(a+Z1) 0 0 式中：B条料宽度基本尺寸(mm) D垂直于送料方向的冲裁件尺寸(m
20、m) a侧搭边的最小值(mm) Z1条料与导尺最小间隙(mm) 条料宽度的单向偏差(mm) 对于(1)图：B= D+2(a+) ，查参考资料2表2.1-20有=0.15mm 0 0 则：B =38.2+2(2+0.15) 0 0 15 . 0 =42.5mm 0 15 . 0 湖北理工学院 毕业论文（论文） 6 A=B+2Z1=D+2(a+Z1)，查参考资料2表2.1-19有 Z1=0.5mm 则：A=42.5+2x0.5 =43.5mm 对于(2)图：B=D+2(a+) ，查参考资料2表2.1-20有=0.5mm 0 0 则：B=88.9+2(2+0.5) 0 0 5 . 0 =93.9mm
21、 0 6 . 0 A=B+2Z1=D+2(a+Z1),查参考资料2表2.1-19有 Z1=0.5mm =93.9+2x0.5 =94.9mm 决定采用国家标准板材以保证制件厚度和表面质量，查参考资料2表1.3-31取 (1)图条料宽度为44mm,(2)图条料宽度为95mm,厚度都为0.8mm。 2.4 尺寸精度的确定 在制件图1中，未注公差尺寸，对于民用产品,无论是圆形还是非圆形统一按 国家配合尺寸 IT14级处理。无其他特殊要求，利用普通冲裁能达到要求。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 7 第 3 章 冲压工艺方案分析确定 完成此工件的制造需要冲孔，落料两道工序。 (1)第一种方案；采用单工
22、序逐步加工 冲孔，落料单工序模，工序简图见图4中(1) 落料，冲孔单工序模，工序简图见图4中(2) (1) (2) 湖北理工学院 毕业论文（论文） 8 图 4 单工序模 特点：由于采用单工序模，模具制造简单，成本低，维修调试方便。但生产 率低，工件精度低，不适合大批量生产。 (2)第二种方案；采用复合模加工成形，工序简图如图 5 图5 复合模 特点：生产率高，工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用 寿命低。 (3)第三种方案；采用连续模加工成形。工序简图见图6 图 6 连续模 特点：生产率高，便于实现自动化，机械化，但模具制造复杂，调整维修麻 烦，工件精度较低。 依据以上该制件的设
23、计要求，以及各方案的特点，综合分析后决定采用第二 种方案。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 9 第 4 章 确定模具结构总体方案 4.1 模具类型 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是 影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长 了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供 小批量生产） 、复合模、多工位级进模（供大量生产）,以及研制快速换模装置,可 减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技 术合理地应用于小批量多品种生产。根据前文计算的模具冲裁工艺方案，决定采 用复合冲裁模。 4
24、.2 操作和定位方式 虽然零件的生产批量比较大，但合理安排生产可用手工送料方式达到批量要 求，且能显著降低模具成本，因此决定采用手工送料方式。考虑到零件尺寸不大， 材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，活动挡料 销定距的定位方式。 4.3 卸料与出件方式 考虑到零件厚度不大，采用弹性卸料方式。为便于操作，保证安全和提高生 产率，制件采取下出件方式，废料从凸凹模的凹模口推下。 4.4 模架类型及精度的确定 由于零件厚度薄，冲裁间隙小，又是复合模，决定采用导向精度比较好，受 力均衡的中间导柱模架。考虑到零件要求不是很高，但冲裁间隙小，因此采用 I 级模架精度。 湖北理工学院
25、 毕业论文（论文） 10 第 5 章 工艺设计与计算 5.1 排样设计与计算 在此采取有废料直排排样，排样图见图2 材料的利用率 对于(1)图:=（nS/bh）*100% 式中：S冲裁件面积(包括内形结构废料)( 2 mm ) n一个进距内冲裁件数目(个) b条料宽度(mm) h进距(mm) =（1*2816）/（43*90.25）*100% =（2816/3880.75）*100% 73.6% 对于(2)图：=（nS/bh）*100% 式中各字母的含义与(2)中相同 =（1*2816）/(95*39.82)*100% 74.4% 从上面结果知这两种排样方式材料利用率基本相同，但(2)图中与送
26、料方向垂 直方向的尺寸较大，可能导致需要选大型号的模架，从而提高模具的使用成本， 于是决定采用(1)图排样方式。 5.2 计算冲压力 在制件的冲裁工艺过程中尝试采取普通平刃刃口的冲裁。 F=KLt 式中：F冲裁力，N; L冲裁件周长，mm; t 材料厚度，mm; 材料抗剪强度，MPa; K系数，考虑实际生产中各种因素的影响，一般取 K=1.3。 在一般情况下，材料的1.3，所以 F=Lt, 在公式中是抗拉强度，单 b b b 位 MPa。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 11 查参考资料4表3.1.7取=330MPa b 对于冲孔 tLF b 1 冲 = tcbad b )8882( =(2x
27、3.14x4+8x2+8x4+8x3.94)x330x0.8 =(25.12+16+32+31.52)x330x0.8 =27625N 公式中： 1 L 表示冲孔外形周长，mm d 表示圆孔直径，mm a 表示矩形孔宽度，mm b 表示矩形孔长度 ，mm c 表示正八边形边长 ，mm。 对于落料：tLF b 2 落 =282.2x330x0.8=74501N 式中表示落料外形周长，mm。 2 L F=+=27625+74501=102126N 冲 F 落 F 卸料力：查参考资料1表3.13取=0.045 卸 K =F=102126x0.045=4595.67N 卸 F 卸 K 推件力：查参考资
28、料1表3.13取=0.055 推 K 取凹模直壁高度 h=6mm,n=h/t =nF=7x0.055x102126=39318.51N 推 F 总 F =146040.18N =146KN 5.3 压力中心的计算 在本次产品制造中，应该注意尽量是压力中心得偏离不超过所选压力机模柄 孔投影面积的范围。此处用解析法求解压力中心，建立如图7所示坐标系。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 12 图 7 压力中心坐标系 因为其外形尺寸比较多，相对而言比较复杂，由复杂工件压力中心坐标计算 公式有:x=(L1X1+L2X2+.+L19X19)/(L1+L2+.L19) y=(L1Y1+L2Y2+.+L19Y1
29、9)/(L1+L2+.L19) 公式中：, (其中 n 为 119 的整数）为 L1,L2.L19 为直线段中点 n X n Y 横，纵坐标值或圆的圆心横，纵坐标值。L1,L2.L12 为直线段长，L21.L19 为 孔周长。代入相关数据经计算有: x=17239.488/386.84=44.56 y=7388.644/386.64=19.1 所以，取模具压力中心坐标为（44.56，19.1）。 5.4 初选压力机 因为制件批量较大，料厚薄，且外形不大，应该使模具安装调试方便，在选 压力机的过程中，应该考虑噪声对操作者的身心的影响，查参考资料5知，工业生 产过程中的噪声有3种。1.电磁噪声2.
30、流体动力性噪声3.机械性噪声。在这三者中 以机械性噪声最为主要。我们人类在80dB 以下的噪声环境中对身体影响不大，把 90dB 作为最大噪声级的限定标准。从参考资料5的表1-8中可以看到，相对来说， 开式压力机的噪声最低，综合考虑决定选开式机械压力机。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 13 应选的压力机标称压力 0 P (1.11.3) 总 F =(1.11.3)x146=(160.6189.8) KN， 其型号为 JH2325 压力机的有关参数如下：公称压力250KN 滑块行程为75mm 最大封闭高度(可倾式)为260mm 封闭高度调节量为55mm 工作台尺寸:左右为560mm 前后为37
31、0mm 模柄孔尺寸(直径*深度)为40x60 其他尺寸请见参考资料的标准。 5.5 计算凸，凹模刃口尺寸及公差 冲孔凸，凹模刃口尺寸计算 因为冲裁件的孔形状简单，所以决定将凸，凹模分开加工。查参考资料1表 3.16及表3.2有=0.02mm, =0.02mm, =0.104mm, =0.072mm p d max Z min Z 因为0.02+0.020.1040.072，不能满足+ -，此时只有缩小 p d max Z min Z 制造公差才能保证间隙，所以取 =0.4（0.1040.072）=0.0128 =0.6（0.1040.072）=0.0192 p d 查参考资料1表3.14可得凸
32、模与凹模分开加工工作部分尺寸和公差计算公式。 凸模尺寸： =(d+) 0 p p d 公式中： p d 为冲孔凸模基本尺寸，mm;为制件制造公差，mm; p 为模具制造 公差，mm; 因为根据尺寸精度的分析，查参考资料3表1.4，制件矩形2*4孔的公差为 0.25mm，制件4孔的公差为0.30mm，制件正八边形孔的公差为0.36mm。据此查参 考资料1表3.15有2*4孔的值为0.75mm，4孔的值为05mm，正八边形孔的值为 0.5mm。 对于制件2*4孔： p d =(d+) 0 p =(4+0.75x0.25) 0 0128. 0 =4.1875 mm 0 0128. 0 d d =()
33、 d 0 min Zd 湖北理工学院 毕业论文（论文） 14 =(4+0.75x0.25+0.072) 0192 . 0 0 =4.2595 mm 0192 . 0 0 对于制件4孔： p d =(d+) 0 p =(4+0.5x0.30) 0 0128. 0 =4.15mm 0 0128. 0 d d =(d+) d 0 min Z =(4+0.5x0.30+0.072) 0192 . 0 0 =4.222mm 0192 . 0 0 对于制件正八边形孔： p d =(d+) 0 p =(9.5+0.50x0.36) 0 0128. 0 =9.68 mm 0 0128. 0 d d =() d
34、 0 min Zd =(9.5+0.50x0.36+0.072) 0192 . 0 0 =9.7522 mm 0192 . 0 0 落料凸，凹模刃口尺寸计算 因为制件落料外形相对复杂，所以决定采取配作加工法制造模具。配作加工 凸模和凹模的计算，落料件尺寸按凹模磨损后尺寸变大，变小，不变的规律分为 三种，如图8所表示。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 15 图 8 凹模尺寸 根据零件形状，凹模磨损后其尺寸变换有三种情况。 X A , X B , X C 分别表示变 大，变小，不变尺寸。第一类尺寸A1,A2,A3。由参考资料 1 表 3.15 查得非圆形 值均为 0.5。 由参考资料1表3.17中
35、落料相关公式有： A1d=（38.2-0.5*0.62）=37.89mm 62 . 0 4 1 0 X 155 . 0 0 A2d=（88.9-0.5*0.87）=88.465mm 87 . 0 4 1 0 X 2175 . 0 0 A3d=（74.9-0.5*0.74）=74.53mm 74 . 0 4 1 0 X 185 . 0 0 第二类尺寸 B1。查参考资料3表1.4中得基本尺寸为32mm 的 IT14的公差为 0.62mm,查参考资料1表3.15得非圆形值为0.5。 由参考资料1表3.17中相关公式得： B1d=(32+0.5*0.62) =32.31mm 0 4 62 . 0 0
36、155 . 0 第三次尺寸 C1。参考资料3表1.4中得基本尺寸7的 IT14公差分别为0.36mm,查 参考资料1表3.15得 C1非圆形值分别为0.5。 则：C1d=(7+0.5*0.36)（1/8）x0.36 =7.180.045mm 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模相应部分尺寸配制，保证双面间隙值 min Z max Z =0.0720.104mm(由参考资料1表3.2查得) 湖北理工学院 毕业论文（论文） 16 第 6 章 设计选用模具零部件，绘制模具总装配图 6.1 落料凹模的设计 凹模厚度 =Kb 凹模壁厚 C =(1.52)Hd 公式中：K系数，查参考资料1表3.19得 K=
37、0.22 b冲裁件最大外形尺寸。形状复杂或制件尺寸较大时，凹模壁厚 C 应取较大 值，一般凹模厚度不得小于15mm. 由零件图1知冲裁件最大外形尺寸为88.9mm d H =0.22x88.9=19.58mm C=2x19.58=39.16mm 所以落料凹模的长为 L=88.9+2x39.16=157.22mm,宽 B=38.2+2x39.16=116.52mm 根据算得的落料凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的标准凹模板轮廓尺寸为 L*B*H=160mm*160mm*20mm,落料凹模材料选用 CrWMn,工作部分热处理淬硬60 64HRC。 凹模采用矩形板状结构直接通过螺钉，销钉与上模座固定方
38、式。因冲裁批量 比较大，考虑凹模的磨损和保证冲裁件质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高 度取6mm.其外形如图9所示 d H 湖北理工学院 毕业论文（论文） 17 图 9 落料凹模 6.2 凸凹模设计 6.2.1 卸料弹簧的设计卸料弹簧的设计 单个弹簧所承受的负荷 P 。 0 已知总卸料力 P=4595.67N。设卸料弹簧个数 n=6个 X 所以 P =P/y=765.95N 0X 根据 P 大小，从标准中初选弹簧规格。 （参考资料表2.32） 0 初选弹簧参考，弹簧中径 D =50mm;弹簧丝直径 d=6mm,节距=16.5mm,最大许用 2 工作负荷P=974N;最大负荷下的许用压缩量F=
39、70.4mm;弹簧的自由长 H =140mm,弹 0 簧有效圈数 n=7.5 弹簧预压缩量=（F/P）*P =（70.4/974）*765.95=55.36mm 0 F 0 校核弹簧最大压缩量 FF +F+F 0 公式中：F 最大负荷下的许用压缩量，mm; F=70.4mm F 弹簧预压缩量，mm；F =55.36mm 00 F 卸料板工作行程，mm;取 F=料厚+1=1.8mm F 凸凹模修模余量，mm; F =410mm,取 F =4mm 所以 F + F+ F =55.36+1.8+4=61.16mm70.4mm 0 结论：因为所选弹簧满足公式FF + F+ F ,所以弹簧规格符合要求，
40、六 0 个弹簧的分布情况如图 10 所示，弹簧材料选用 65Mn,经淬火并回火至硬度为 40HRC-46HRC,淬火后两端压紧 3/4 圈后磨平，使与其轴线垂直。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 18 图 10 弹簧的分布 6.2.2 凸凹模长度的确定凸凹模长度的确定 查参考资料5表2.42知该凸凹模允许的最小壁厚为2.3mm，而依据制件外形计 算得最小壁厚为4mm,所以能满足冲压使用要求。 X HFHH 00凸凹 公式中：弹簧的自由长度，mm,=140mm 0 H 0 H 弹簧预压缩量，mm,=55.36mm 0 F 0 F 卸料板厚度，mm,其外形与凹模板相同，此处 H =10mm X H
41、 x 则=140-55.36+10-2-10 凸凹 H =82.64mm 凸凹模的各部分设计尺寸见图11 湖北理工学院 毕业论文（论文） 19 图 11 凸凹模各部分尺寸 6.3 冲孔凸模的设计 该制件的孔为小孔，决定采用阶梯式凸模。其样式如图12所表示 图中 H 为凸模固定板厚度,mm。 d L1为凸模的自由长度，mm. d 为凸模的工作部分直径，mm t L 为凸模的长度，mm。 具体各个部分数据可查参考资料 5 表 10.51 进行选用。材料选用。硬度12Cr HRC58-62.尾部回火 HRC10-50,安装部分做成方形，用台肩法进行固定。另外为了 降低总的冲裁力。将两种不同直径的凸模
42、的长度设计有高度差 H 的形式。如图 13 所表示 湖北理工学院 毕业论文（论文） 20 图 12 冲孔凸模 图 13 中的 H 表示一个料厚，mm。 图 13 不同直径的凸模长度设计 6.4 凸模固定板的设计 凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同。材料选用 45 钢 湖北理工学院 毕业论文（论文） 21 H =(0.6-0.8)H ta 公式中：H 凸模固定板厚度，mm t H 凹模板厚度，mm a 取 H =0.7H ta H =0.7x20 t =14mm 凸模长度：L =，根据所设计的结构有： t自 lHt 凸模长度：L =+(8-10) =14+20+9=43mm4 tt H a H 正
43、八边形凸模长度：+0.8=43.8mm t L 因为凸模的长径比最大为 43/6=710，所以属于非细长杆，不用校核其强度。 6.5 垫板的设计和选用 条件：冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力， 这时需要在凸模端部和模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况需要加垫 板。 y y 式中:凸模端面压应力，MPa,其数值为 F/P y 模座材料许用压应力，其数值：铸铁约为 100MPa，钢约为 150MPa； y P冲裁力，N F凸模上端面面积，mm ,本设计中的面积为正方形 F=L 22 垫板的形状与凸模固定板一致，垫板厚度一般约为 310mm,本设计中取 10mm.垫
44、 板材料一般选用 T7 和 T8，本设计中选用 T8 工具钢。热处理硬度为 4852HRC.垫 板下面校核一下上，下模板与凸模和凸凹模之间是否需要加垫板。 冲孔凸模与上模板之间见(示意图 14) 对于矩形孔凸模，由图 14 知 F=10*10=100mm 2 对于凸模，由图 14 知 F=10*10=100mm4 2 对于正八边形凸模，由图 14 知 F=16*16=256mm 2 =3168/100=31.68MPa 1y =3315.84/100=33.16MPa 2y =8321.28/256=32.51MPa 3y 结论：无论上模板采用何种材料，所以可以不加垫板。本设计中上 y y 湖
45、北理工学院 毕业论文（论文） 22 模座采用铸铁材料。 凸凹模与下模板之间 凸凹模下端面面积为 F=88.9*38.2=3396mm 2 P=102126N 落孔 pp 所以=P/F=102126/3396=30.07Pa 结论：若下模板采用铸铁材料，=100MPa,则,应加垫板。则 y y y =30.07=100MPa,所以不加垫板。 y y 图 14 凸模各部分尺寸 湖北理工学院 毕业论文（论文） 23 第 7 章 卸料螺钉的选用 7.1 卸料螺钉长度的确定 查参考资料 2 表表 5.2-64.取螺钉 M10x140 JB/T7650.6 H=H +H+10+20 0ta =55.36+
46、25+10+20 =110.36mm 式中：h卸料板厚度，mm; 卸 H 弹簧正常压缩量，mm; 0 H凸凹模固定板厚度，mm; ta 图 15 卸料螺钉的长度 湖北理工学院 毕业论文（论文） 24 7.2 模座沉孔深度计算 沉孔深度按下式计算： 1 h )(53( 1 mmhhhh mx 式中，h螺栓头部高度(mm)，由文献2表 5-5 查得 h=12mm； 卸料板工作行程(mm)，一般取， 为板料厚度，即 x h1 thxt)(mm =0.8+1=1.8mm； x h 凸模预计总刃磨量，选取 6mm。 m h 即 h =12+1.8+6+3=22.8mm 1 凸模经刃磨后，在重新安装弹压卸
47、料板时，在螺钉头部应家垫圈，其厚度为 刃磨量，以免预压量过大损害压力机。 湖北理工学院 毕业论文（论文） 25 第 8 章 卸料板的设置 卸料板的形状及尺寸，卸料板的外形与凹模板相同，厚度取为 10mm,材料为 45 钢，不用进行热处理。 卸料板成形孔设计，取弹压卸料板与凸凹模的单面间隙为 0.2mm,成形孔为矩 形 LXB=89.3*38.6 湖北理工学院 毕业论文（论文） 26 第 9 章 模座的选用 模座的材料。一般选用铸铁 HT25-47,上模不加垫板，下模加垫板。 模座的外形尺寸，查参考资料 2 表 5.1-18 上模座和表 5.1-19 下模座 图 16 上模座 湖北理工学院 毕业
48、论文（论文） 27 图 17 下模座 湖北理工学院 毕业论文（论文） 28 第 10 章 打料装置的设置 打料杆长度的确定 图 18 打料杆长度 模柄的尺寸查参考资料 2 表 5.2-26 =58+26+10=94mm 打 HCHH 21 公式中：凸模模柄高度，mm; 1 H 打料推出时，深入凸模固定板上端面的长度，mm; 2 H C考虑条料误差而增加的长度，mm;通常取 C=10-15mm; 推杆厚度设置查参考资料 2 表 5.2-62，取厚度为 6mm 顶杆的确定 21 HHL 公式中：H 凸模固定板厚度，mm; 1 H 处在顶件状态时，深入落料凹模的深度，mm; 2 =14+11=25mm 湖北理工学院 毕业论文（论文） 29 查参考资料 2 表 5.2-61 顶杆选 L 为 25，其余尺寸请见标准。 推件块的设计 推件块的有关尺寸设计见图 19 图 19 推件块 湖北理工学院 毕业论文（论文） 30 第 11 章 冲模闭合高度的确定 6 654321 HHHHHHH闭 H 上模座厚度，mm; 1 H 凸模固定板厚