冲裁模具毕业设计

目录

引言 ............................................................ 1 摘 要 ......................................................... 2 关键词： ...................................................... 2 第1章 模具简要概述 ................................... 3

1.1模具发展现状及发展趋势 ..................... 3 1.2 模具设计的目的 ................................. 4 第2章 冲裁模具设计过程 ............................ 5

2.1产品零件图 ........................................ 5 2.2工艺分析 ........................................... 5 2.2.1冲裁工艺分析 ................................. 5

2.2.2弯曲工艺分析 ............................ 6 2.3确定冲压件的最佳工艺方案 .................. 6 2.4主要工艺参数计算 .............................. 7

2.4.1毛坯的尺寸计算 ......................... 7 2.4.2画出排样图 ............................. 10 2.4.3计算冲裁单件材料的利用率 ........ 11 2.4.4计算压力中心 ........................... 11 2.4.5各部分工艺力的计算 .................. 11 2.5冲裁间隙及主要工作部分尺寸的确定 ... 18

2.5.1确定冲裁间隙 .......................... 18 2.5.2主要工作部分尺寸计算 .............. 21 2.6模具主要零件及结构设计 ................... 26 2.7铰链支撑件冲裁模的工作原理 ............ 34 结 论 ......................................................... 36 参考文献 .................................................... 37

引言

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需求，世界上各发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显著的经济效益。我国对模具工业的发展也十分重视，于19年3月颁布的《关于当前国家产业要点的决策》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有200多个模具专业厂，6000多个生产点（附属在工厂内的模具车间或模具加工班组），年产模架30多万套。此外，还有数以万计的模具私营企业和个体劳动者，在满足模具需求方面，起着不可忽视的作用。可以说，中国在模具技术方面，已有一支较强的队伍。模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，它已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

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、部件多由标准零、部件组成。所以，模具

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应属于标准化程度较高的产品。

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。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。

摘 要： 本模具是采用成形和分离两大工序组合而形成的一套倒装复合模具。通过对产品进行综合工艺分析，该模具选用了先弯曲、再落料、后冲孔的三道基本工序。在冲床的一次行程中、同一工位上完成这三种冲压工序，使产品一次成型，从而提高生产率、保证产品精度、节省制造成本，而且简化了模具结构。该模具结构采用了弹性卸料和顶出件装置，以确保制件的平整度。关键词： 复合模 结构特点 弯曲 冲孔 落料

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第1章 模具简要概述

1.1模具发展现状及发展趋势

从20世纪80年代出开始，工业发达国家的模具工业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一个的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，中国的模具工业发展十分迅速；近年来，一直以每年

15%左右的增

长速度快速发展。目前，模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越多且越来越高的要求，巨大的市场需求推动着中国模具工业更快地发展。

模具的未来的发展正朝以下几个方面发展：1.1.1模具正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展

1）模具软件功能集成化

2） 模具设计、分析及制造的三维化 3） 模具软件应用的网络化趋势

1.1.2模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展

1）模具检测设备的日益精密、高效 2） 数控电火花加工机床 1.1.3快速经济制模技术

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1.2 模具设计的目的

工具钳工技师是技术工人队伍中具有高级技能的人才，是生产第一线的一支重要队伍，他们在设计、分析工艺和加工、检验水平等方面被要求很高。这次的模具设计与制作正好在实物设计、工艺分析和加工、检验等方面展现得淋漓尽致。在生产的全过程中，专用工装夹具，凸、凹模的设计，模具材料与寿命，模具零件失效与修复技术等，只要有一点点含糊，都会直接影响到模具设计与制作的成功与否。所以说，通过这次毕业设计（模具设计），对于我们机械制造工艺教育专业，尤其是对工具钳工技师培训班的我来说，是对我大学五年专业学习生活的一次总复习，也是一大的总结具。

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第2章 冲裁模具设计过程

2.1产品零件图

R26139±0.122×?5 0-0.030226 0-0.252 0-0.25图2-1铰链支撑件零件图

2.2工艺分析

冲压件的工艺性是指冲件在冲压加工中的难易程序。冲压工艺性的好坏直接影响冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率和冲压成本，甚至影响到冲压工艺的实施。因此，设计中应尽可能提高冲压件的工艺性。

2.2.1冲裁工艺分析

该制件形状简单，结构对称，尺寸适中，除孔中心距44㎜和孔径2×5有公差要求外，其余尺寸为

IT12级精度。另外考虑到了制件的利用

率，避免造成大量浪费现象，因此，制件2个孔的公差均为IT9且不允许变形。铰链支撑件制件的材料选用优质碳素结构钢08冷扎钢板，其力学

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性能分析见表2-1：

表2-1 08F的力学性能分析

代号 材料状态 抗拉强度力学性能 抗剪强度 伸长率 （%） 32 屈服强度s/Mpa b/Mpa b/Mpa 08F 已退火 330～450 260～360 200

2.2.2弯曲工艺分析

铰链支撑件制件弯曲部分形状左右对称，因此毛坯受力均衡不产生滑动。该制件的生产采用弯曲、落料、冲孔三道基本工序，生产批量较大，而且弯曲半径大于最小弯曲半径（0.8t=0.8×2=1.6<2㎜），因此可以用冷冲压加工成型。但在加工时，应避免弯曲部分的回弹。 2.3确定冲压件的最佳工艺方案

根据制件工艺性分析，其基本工序有弯曲、落料、冲孔三种。可用以下3种工艺方案： （1）弯曲-落料-冲孔，采用单工序模生产。 （2）弯曲-落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。

（3）弯曲-落料-冲孔连续冲压，采用级进模生产。

方案（1）属于单工序冲压，模具结构简单。但需三道工序三套模具（即弯曲模、落料模、冲

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孔模），生产效率低，难以满足该制件的批量生产要求。方案（3）只需一套模具，生产效率高，但模具结构复杂且尺寸大，精度不是太高，而且模具制造困难。方案（2）也只需一套模具，在冲床的一次行程中，同一工位上完成这三种冲压工序，使产品一次成型，节省制造成本，生产效率高，精度比级进模高且结构尺寸不是很大。尽管模具结构较方案（1）复杂，但由于制件的几何形状对称，模具制造并不困难。另外，考虑到制件板料容易窜动，为保证制件精度，采用先弯曲、后落料、再冲孔的复合冲裁方法，选择方案（2）。 2.4主要工艺参数计算 2.4.1毛坯的尺寸计算

该毛坯的工件展开图如图2-2所示

bbaa

图2-2毛坯展开图

按弯曲件展开来计算，由《冲压工艺与模具》书中的公式，中性层半径为

r0=r+Xt

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式中

r 中性层半径（㎜）； r 弯曲内半径（㎜）；

X 中性层位置因数，由下表2-2查出； t 材料厚度（㎜）；

表2-2 中心层位置因素X与r/t比值关系

r/t K 0.7 0.27 0.8 0.3 1 0.31 1.2 0.33 1.5 0.36 2 0.37 2.5 0.4 3 0.42 依据表2-2和毛坯展开图尺寸可知，圆弧部分

r=2㎜，X=0.31，t=2mm

则中性层半径r0=2mm+0.31×2mm=2.62mm 中性层长度

L=2πr(90°/360°)=2×3.14×

2.62mm/4=4.1134mm

直线部分长度 a=(52-26-2-13)mm=11mm b=(16-2-2-2-2)mm=8mm c=(26-2-2-2-2)mm=18mm

由于圆弧r=2mm>0.5×2mm=1mm，所以为有圆角半径弯曲。 则 L=∑l

直

+∑l

圆弧

=2a+2b+c+4l

=2×11+2×8+18+4×4.1134=72.4536 mm 冲裁件在板料上的布置叫排样。它是制定冲

压工艺不可缺少的内容，直接影响着材料的利用率、冲模结构、制件质量和生产率等，条料冲裁时所产生的废料分为两种情况：

（1）工艺废料：工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切

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去的料边，与定位孔不可避免的料头和料尾废料。

（2）结构废料：由于工件结构的需要，如工件内孔的存在而产生的废料。

排样方法主要有三种：①：有搭边排样

②：无搭边排样 ③：少搭边排样

合理排样并充分利用材料具有重大意义。

此模具设计时，由于采用先弯曲的基本工序，因此宽度方向采用精裁方法，（即宽度方向不落料），使模具简单化，故条料宽度为10㎜，公差为IT12。另外，考虑操作方便及模具结构简单，故采用直排设计。

排样中相邻冲裁件间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边用以防止送料发生偏差时，冲出残缺的废品。由表2-3可查得冲裁时的搭边值：

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表2-3 冲裁金属材料的搭边值 料厚 手工送料 圆形 ～1 >1～2 >2～3 >3～4 >4～5 a 1.5 2 2.5 3 4 a1=2

a1 1.5 1.5 2 2.5 3 非圆形 a 2 2.5 3 3.5 5 a1 1.5 2 2.5 3 4 a 3 4 5 a1 2 3 4 自动送料 搭边值㎜,则条料的送进步距为

h=72.4536㎜+2㎜=74.4536㎜,如图所示， 2.4.2画出排样图

如图2-3所示

276.4536 10

图2-3 排样图

2.4.3计算冲裁单件材料的利用率 单件材料的利用率n=F0/F×100％ 式中

n 材料利用率; F0 制件面积（mm2）；

F 冲裁所需板料面积（mm2）；

则n=74.4536×20/（76.4536×20）×100％=97％ 2.4.4计算压力中心

为了保证压力机和模具正常地工作必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。

形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其冲裁时的压力中心与工件的中心重合。由于该零件弯曲、落料、冲孔均为轴对称形状，其中心便是压力机的压力中心，故不必进行压力中心的计算。

2.4.5各部分工艺力的计算 （1）冲孔力计算

按《冲压工艺与模具结构》书中公式计算：P=L×t×σ

b

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式中 P 冲裁力（N）； L 冲裁线长度（m） t 制件的厚度（m） σ

b

材料的抗拉强度（Pa），可从有

关手册中查得。

此零件厚度为2㎜，查表2-1抗拉强度σ450 Mpa。取σ则

P=Lt

σ

b

b

330～

=330Mpa =(3.14

×

5

×

2

）

×

2

×

b

330=20724N=20.72KN （2）落料力计算

由于制件宽度方向采用精裁方法，故工件外轮廓周长不包括制件两个长度方向上的尺寸。抗拉强度σ

b

仍取330 Mpa。

b

则P =Ltσ=20×2×330=20724N=13.2KN

（3）弯曲力计算 1）自由弯曲力

按《冲压工艺及模具结构》书中公式计算=0.7kbt2σ式中 F

自

b

F

自

/r+t

冲压行程结束时的自由弯曲力；

k 安全系数,取1.0～1.3； b 弯曲材料的宽度（mm）； t 弯曲材料的厚度（mm）； r 弯曲件的内弯曲半径（mm）； σ

b

材料的强度极限（MPa）。

2-1

可知，σ

自

b

抗拉强度根据表

450Mpa，取

σ

b

=330 ～

=450Mpa。则 F=0.7×1.3×20

×4×450/2+2=8190N=8.2KN 2）校正弯曲力

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按《冲压工艺及模具结构》书中公式计算F

式中 F

校

校

＝Aq

校正弯曲时的弯曲力（N）；

A 校正部分垂直投影面积（mm2）； q 单位面积上的校正力（Mpa），取Mpa 则 F

校

q=30

=Aq=26×20×30=15.6KN

（4）推件力计算

按《冲压工艺与模具结构》书中推件力的计算公式为Q式中 Q

K

这里取K

推

推

推

=K

推

×P×n

推件力;

推件力系数；一般取0.05～0.08；

推

=0.05

P 冲裁力;

n 同时卡在凹模洞口的件数，n=h/t

（h为凹模刃口直壁高度，t为制件厚度）；一般卡2～3件这里取n=3

则 Q

（5）卸料力计算

按《冲压工艺与模具结构》书中卸料力的计算公式为Q

卸

推

=0.05×20.72×3=3.108 KN

=K

卸

卸

×P

卸料力系数一般取

0.05～

式中 K0.08这里取K

卸

0.05;

P 冲裁力; 则Q Q

卸

=K

卸

×P

卸

冲孔力

=0.05×20.72=1.036 KN =0.05×13.2=0.66 KN

卸

ˊ=K×P

落料力

则总冲压力为

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P

总

= P

冲孔力

+ P

落料力

+P

总弯曲

Q

推

+Q

卸

+ Q

卸

ˊ

=20.72+13.2+15.6+8.2+3.108+1.036+0.66

=62.524 KN （6）回弹

压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形，所以压弯后零件形状与模具的形状并不完全一致，这种现象称为回弹。回弹的大小通常用角度回弹Δθ弹Δρ

来表示。

和曲率回

影响回弹的因素

1）材料的力学性能。材料的屈服点越高，弹性模量越小，回弹越大。 2）材料的相对弯曲半径R/t。 3）弯曲工件的形状。 4）模具尺寸。 5）模具间隙。 6）校正力

由于影响回弹数值的因素很多，而且各因素往往有相互影响，故难以进行精确的计算或分析。在一般情况下，设计模具时对回弹量确定大多按照经验数值，或计算后在实际试模中再进行修正。

只有当弯曲工件的圆角半径R≥（5～8）t时,计算才近似正确。当R＜（5～8）t时，工件的弯曲半径一般变化不大，只考虑角度回弹。角度回弹的经验数据值见表2-4：

表2-4 自由弯曲是90°的平均回弹角Δθ

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材料 r/t 材料厚度t/㎜ <0.8 0.8～2 2° 3° >2 0° 1° 软σb钢=350M<1 1～5 4° 5° pa 中硬钢σb<1 1～5 5° 6° 2° 3° 0° 1° =400～5000Mpa

由上表可知，制件角度回弹为3°。在设计时，可采用校正弯曲力代替自由弯曲力；另外在毛坯直边部分弯曲凹模与卸料板之间留有比毛坯直边部分大的余量。这些措施可避免回弹。 （7）冲压设备的选择

1） 冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。

ⅰ、考虑冲压件的大小 在中小型的冲压件、弯曲件或拉深件的生产中，主要采用开式机械压力机。因为它提供了极为方便的操作条件，模具也容易安装；在大中型冲压件生产中，多采用闭式结构形式的机械压力机；对于大型拉伸件的生产中，则应尽量选用双动压力机，使所用模具结构简单，调整方便。

ⅱ、考虑冲压件的生产批量 在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力

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机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采用液压机，由于液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载；对于小批量生产的弯曲、成型、校平或校形等工序可选用摩擦压力机，因为它具有行程自动调节，不易发生超负荷损坏的特点。 ⅲ、考虑压力机设备的精度和刚度 压力机的刚度由床身刚度、传动刚度和导向刚度3部分组成，如果刚度较差，负载终了和卸载终了时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命，设备的精度也有类似的问题。 ② 冲压设备规格的选择

在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的大小、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。

ⅰ、所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：F压机F总

ⅱ、压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离（导模板）或滚珠导向装置脱开的不良后果。 ⅲ、所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。 ⅳ、压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。

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在实际生产中，为了防止设备的超载，可按F≥(1.6～1.8)F来估算压力机的公称压力F。参照开式双柱可倾压力机，规格见表2-5： 表2-5 开式双柱可倾压力机主要技术规格

型 号 J23-10 公称压力/kN 滑块行程/mm 滑块行程次数/（次/mm） 最大闭合高度/mm 最大装模高度/mm 连杆调节长度/mm 滑块中心线至床身距离/mm 床身两立柱间距离/mm 工件台 尺寸/mm 前后 左右 垫板 尺寸/mm 厚度 孔径 模柄孔 尺寸/mm

J23-16 160 55 120 J23-25 250 65 105 J23-40 400 100 45 100 45 145 180 145 35 130 220 180 45 160 270 220 55 200 330 265 65 250 180 220 270 340 240 300 370 460 370 450 560 700 35 40 50 65 170 210 200 220 直径 30 40 40 50 17

深度 最大倾斜角度（0） 电动机功率/Kn 机床外形尺寸/mm 前后 左右 高度 机床总质量/kg 55 60 60 70 35 35 30 30 1.10 1.50 2.20 5.5 5 1130 1335 1685 651 921 1112 1325 1673 10 2120 2470 576 1055 1780 30 参照表2-5，选用公称压力为160 kN的压力机，其型号为J23-16。该压力机与模具设计的有关参数为：

公称压力：160kN； 滑块行程：55mm； 最大闭合高度：220mm； 封闭高度调节量：45mm； 工作台尺寸：300×450mm； 模柄孔尺寸：

40mm×60mm。

2.5冲裁间隙及主要工作部分尺寸的确定 2.5.1确定冲裁间隙

冲裁间隙是指冲裁模中凸凹模刃口部分尺寸之差，其双面间隙用Z表示。

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Z=D

凹

-D

凸

式中 Z 双面间隙；

DD

凹

凸

凹模刃口尺寸； 凸模刃口尺寸；

当冲裁间隙过下来时，虽然毛刺很浅，光亮带面积较大，断面质量较高，当过小的间隙将增大冲裁力和退料力，加快模具的磨损，降低模具寿命。而冲裁间隙过大时，会产生很深的毛刺，断面锥度大﹑粗糙，严重时还会使冲裁件产生弯曲变形。实践证明，冲裁模的间隙在一个适当的范围内可得到合格的冲裁件，并使冲裁力降低，延长模具的使用寿命。这一间隙范围称为冲裁的合理间隙。合理间隙的最大值称为最大合理间隙间隙，用Zmax表示，其最小值用Zmin表示。合理间隙的取值与诸多因素有关，其中最主要的是材料的力学性能和板料厚度。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时先采用最小合理间隙值Zmin。确定合理间隙的方法有经验确定法和查表法。下表2-6提供了落料、冲孔模初始双面间隙的经验数据：

表2-6落料、冲孔模初始双面间隙

落料、冲孔磨刃口始用间隙 材 4 5 T7、料

10、15、Q215A.Q235A钢板H62、H68（软）纯19

T8 20 冷轧

名 （ 退火） 钢带 30称 65Mn（退火）磷青铜（硬）铍青铜（硬） 钢板H62、08.10.15钢板铜（软）防锈铝 LF21、LF2软铝 L2~L6Ly12（退火） 铜母线 铝母线 H68（硬） H62.H68(Ly12（硬铝） 硅钢片 半硬)纯铜(硬)磷青铜(软)铍青铜(软) 厚度t 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 Zmin 0.17 0.21 0.27 0.34 0.38 Zmax 0.20 0.24 0.31 0.38 0.42 Zmin 0.13 0.16 0.21 0.27 0.30 始用间隙 Zmax 0.16 0.19 0.25 0.31 0.34 Zmin 0.10 0.13 0.15 0.20 0.22 Zmax Zmin 0.065 0.075 0.10 0.13 0.14 Zmax 0.095 0.105 0.14 0.17 0.18 0.13 0.16 0.19 0.24 0.26 因该冲件的材料为08钢，厚度t=2㎜,查表2-6可得Zmin=0.22，Zmax=0.26。

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2.5.2主要工作部分尺寸计算

冲裁件的尺寸精度取决于凸模与凹模的刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸模与凹模刃口部分的尺寸来实现和保证.所以正确的确定刃口部分尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则： （1）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。

（2）考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值；对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。

（3）在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值。

1）落料刃口尺寸计算

表2-7 规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸模、

21

凹模的制造公差

基本尺寸 ≤18 ＞18～30 ＞30～80

工件尺寸520 -0.25㎜的凸凹模制造公差由表2-7查得δ

凸

凸

凸模公差δ0.020 0.020 0.020 凸 凹模公差δ0.020 0.025 0.030 凹 =0.02㎜，δ＝

凹

=0.03㎜。由于δ

﹥

Zmax-

＋δ

凹

0.02+0.03=0.05

凸

Zmin=0.26-0.22=0.04㎜，故δ=0.4×0.04=0.016，δ（D-xΔ）

凹

≤0.4（Zmax- Zmin）

≤0.6（Zmax- Zmin）=0.6

凹

×0.04=0.024。因数由表2-9查得X =0.5，D

凹0＝

表2-8 因数x

材料厚度t/㎜ ＜1 1～2 2～4

其中 D

凹

圆形x值 0.75 0.5 工件公差△/㎜ ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 落料凹模基本尺寸（㎜） 工件制造公差（㎜）

Δ

则D

X 因数

凹

＝（Dmax-xΔ）+δ

凹

0=（52-0.5 × 0.25）

+0.024 0 =51.875+0.024 0 D

凸

=（Dmax-xΔ- Zmin）0 -δ

凸

=（52-0.5 ×

22

0.25-0.22）0 -0.016=51.6550 -0.016

2）冲孔刃口尺寸计算

对于孔5δ

凸

0.030凹

的凸凹模制造公差由表＝0.02

㎜。δ

凸

2-7查得

凹

＝δ＋δ＝

0.02+0.02=0.04=Zmax- Zmin=0.26-0.22=0.04㎜，采用凸模与凹模分开加工方法。因数由表2-9查得X =0.75，d

其中 d

凸凸

＝（d＋xΔ）

0凸

冲孔凸模基本尺寸（㎜） 工件制造公差（㎜）

0凸 Δ

则 d=5.0225 d

X 因数

凸

＝（dmin＋xΔ）mm

=(5+0.75×0.03)

00.02

00.02凹

=（dmin＋xΔ+Zmin）+δ

0.03 0凹

0=(5+0.75

×0.03+0.22)

=5.2425

0.030mm

3） 弯曲部分尺寸计算

凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R=2㎜；

凹模的圆角半径,生产中常根据材料的厚度来选择凹模的圆角半径

当t≤2mm时，r

凸

凸

= (3～６)t；

凸

当4mm≥t＞2mm时，r当t＞4mm时，r

凸

=（2～3）t；

=2t。

凹模两边的圆角半径应当一致，否则弯曲时毛坯会发生偏移。凹模的圆角半径可查表2—10。

23

表2-9 凹模圆角半径与凹模深度的对应关系 (单位：mm)

料厚t 边长L 10 20 35 50 75 100 150 200 ～0.5 0.5～2.0 2.0～4.0 4.0～7.0 l 6 8 12 15 20 r凹 3 3 4 5 6 l 10 12 15 20 25 30 35 45 r凹 3 4 5 6 8 10 12 15 l 10 15 20 25 30 35 40 55 r凹 4 5 6 8 10 12 15 20 l 20 25 30 35 40 50 65 r凹 8 8 10 12 15 20 25

由表2-9查得r

凹

=4㎜，凸模、凹模的工作

尺寸计算与弯曲件的标注尺寸有关。其原则是:当弯曲件标注的是外形尺寸时，以凹模为设计基准件，间隙取在凸模上；当弯曲件标注的是内形尺寸时，选择凸模为设计基准件，间隙取在凹模上。因零件外形有尺寸要求

则 L

凹

=（Lmax-0.75Δ）+δ

凹

0

24

L

凸

=（L

凹

-2c）0 -δ

凹

其中z为凸凹模单边间隙，一般可按下式计算c=t＋nt

式中 Lmax 弯曲件宽度尺寸； Δ

L

（mm）；

L

（mm）；

δ

凸

凸

弯曲件的尺寸偏差（mm）；

弯曲凹模宽度的基本尺寸

凹

弯曲凸模宽度的基本尺寸

，δ

凹弯曲凸模，凹模制造公

差，一般选IT7～IT9；

2c 凸模与凹模的双面间隙（mm）； t 材料厚度基本尺寸 n

c=0.05

由标准公差数值表（GB1800-79）得δδL

凹

凸

间隙系数,见表2-11，此处

=0.021，

=0.033

则c=t＋nt=2+0.05×2=2.1

凹

=（Lmax-0.75Δ）+δ

凹

0=(26-0.75×

0.2)+0.033 0=25.85+0.033 0 L

凸

=（L

凹

-2c）0 -δ

凹

=（25.85-2×2.1）0

-0.021=21.650 -0.021

表2-11 间隙系数n 弯曲件高度 >0.5～2 材料厚度t/㎜ >2～4 >0.5～2 >2～4 25

H/㎜ 10 20 30 50

L≤2H 0.05 0.05 0.05 0.07 0.04 0.04 0.04 0.05 L＞2H 0.10 0.10 0.10 0.15 0.08 0.08 0.08 0.10 2.6模具主要零件及结构设计

这套模具主要由上模座、下模座、落料凹模、弯曲凸模、冲孔凸模、凸凹模、垫板、固定板、卸料板等零件组成。 （1）卸料零件 该模具才用橡胶卸料 （2）定位零件的确定

定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。

而在该联接件的模具设计中，采用了挡料销定位零件进行定位，如图2-4。

26

图2-4挡料销

（3）导向装置的种类及标准的确定

模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一定位置关系，分为滑动导向副和滚动导向副两类。

滑动导向副由导柱，导套组成，在中、小型模具中应用广泛。

滚动导向副由导柱、导套和钢球保持圈组成，适于要求精度高寿命长的模具，如高速冲裁模、精密冲裁模、硬质合金冲裁模等。

由于滚动导向副与滑动导向副相比，在滚动式导套、导柱间多了一层装在保持圈内的钢球作为滚动体，使原来的滑动磨擦变为滚动磨擦，磨擦系数小，提高模具导向副的使用寿命，但是滚动导向副的价格高，对于大批量生产的托架来说，滑动导向副就能满足生产要求，与滚动导向副相比，成本低。因此，采用滑动导向副。

（4）固定与支承零件的确定 1） 模柄的确定

27

模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上，常用的模柄形式有整体式、旋入式、压入式、凸缘式、浮动式。压入式模柄通过配合与上模座联接固定，适用于模板较厚的中校型模具中，而且可以保证较高的同轴度和垂直度。此套模具选用压入式模柄，它与模座安装孔用H7/ n6配合。

2）固定板的设计与标准

固定板按外形分为圆形和矩形两种，其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%～80%。固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/k6）。压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。 3） 垫板的设计与标准

垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。模具是否用垫板，根据模座承受压力大来确定，凸（凹）模支承端面对模座的单位压力为：

σ = P／A

式中： P — 冲裁力

A — 凸（凹模）支承端面面积

σ小于等于[σ]模座许用应力则应在凸（凹）模与模座间加经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取

6 ～ 12mm，外形尺寸按固定板形状决定。如

图2-5、图2-6

28

图2-5上模垫板

图2-6下模垫板

29

（5）凸凹模的设计

根据垫板、固定板、卸料板、橡胶的厚度及模具结构，可选取凸凹模的高度为45.5㎜。如图2-7

××

图2-7凸凹模

（6）冲孔凸模

凸模可分为直通式和台阶式。在刃口断面形状小时，考虑到凸模强度，中间段和固定段要粗些，所以凸模变为台阶状。三段形状相同，凸模呈直通式。与直通式相比，台阶式具有更好的刚性。如图2-8

30

图2-8 冲孔凸模

（7）弯曲凸模

一般r凸等于弯曲件内侧弯曲半径r。如果r小于最小

nn弯曲半径rmi，则先弯曲一个大于rmi的角度，然后

增加整形工序。如果弯曲半径比较大，则应考虑回弹因素适当修正凸模圆角半径

。

如图2-9

深×

图2-9 弯曲凸模

31

(8)落料凹模

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。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。如图2-10

图2-10 落料凹模

（9）推件零件的设计

弹簧是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件和压边等工作，模具设计时，弹簧一般是按标准选的。

（10）模架零件的设计

模架按照凹模周界选取冲压模具标准模架

32

凹模周界 L=160 B=100 H=212 模架160×100×190～225

33

2.7铰链支撑件冲裁模的工作原理

1.下模座 2.卸料螺钉 3.垫板 4.凸凹模固定板 5.橡胶 6.导柱 7.导套 8.挡料销 9.凸模固定板 10.垫板 11.内六角螺钉 12.上模座 13.橡胶14.模柄 15.打杆 16.冲孔凸模 17.定位销 18.上顶杆 19.弯曲凸模 20.落料凹模 21.凸凹模 22.卸料板 23.定位销 24.内六角螺钉 25.下顶杆 26.圆柱螺旋压缩弹簧

如图为一副弯曲、落料、冲孔倒装复合冲裁模的结构。冲裁模的工作原理：冲模开始工作时，上、下模在压力机作用下分开，将条料放在卸料板22上并通过挡料销8定位，待上模在压力机滑块作用下下降时，上模中的弯曲凸模19首先接触条料，继续加压时，弯曲凸模19与凸凹模21开始对条料进行弯曲冲裁，上模继续下降，在即将

34

完成弯曲后凸凹模21的外缘与落料凹模20作用进行落料，同时使橡胶能够承受弯曲力的作用，上模继续下降，由固定在凸模固定板9上的冲头16对冲裁件进行冲孔，废料从凸凹模21中的落料孔中排出。待上模在压力机滑块作用下回升时，打杆15通过上顶杆18下移顶出工件，同时安装在下模座中的下顶杆

25在弹簧力的作用下向上

顶起，拿出制品，卸料板22及条料又恢复到原来的位置，准备下一冲程的冲裁。

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结 论

伴随着毕业设计的结束，学生生活也即将落下帷幕。通过本次冲裁模具的设计，可以说是对我所学知识的一个验收，同时在这过程中也检验了我对问题的处理能力。从接到毕业设计任务书到毕业论文最后的叙写，能够感觉到一定的成就感。我把以前学过的课程又重新回顾了一次，是对我所学知识的融会贯通和知识面进一步加深和拓宽的过程。几乎每个同学都能感觉到在短短的几个月的毕业设计中，学到的知识比课堂上学到的还要多、还要实用，其实没有前面的学习基础，怎么可能在很短的时间内完成毕业设计。这也说明平时学习中凝聚了老师们的心血和我们自己的努力。知识的积累需要一个过程，知识的应用要求的是最终的积累结果。

通过这次的模具设计，使我对模具有了更深的了解，尤其是冲模的工作原理。实际制作模具更是一项艰难的工作，很多工作都是靠经验，书本上是学不到的。对于我这个初出茅庐的毕业生来说，无论是在设计，还是在实做过程中，都遇到了许多困难。最终，我都能一一化解，在设计的过程中，培养了自己思考、解决问题的能力，为今后的工作和继续深造学习打下了良好的基础。

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参考文献

【1】林承全主编．冲压模具课程设计．化学工业出版社，2008

【2】成百辆主编. 冲压工艺与模具结构.中国劳动社会保障出版社,2007

【3】林承全主编．冲压模具课程设计．化学工业出版社，2008

【4】成百辆主编. 冲压工艺与模具结构.中国劳动社会保障出版社,2007

【5】甄瑞麟等编．模具制造工艺课程设计．化学工业出版社，2009

【6】陈志毅主编. 金属材料与热处理.中国劳动社会保障出版社，2007

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