本文通过设计压圈该零件的冲裁模.首先对冲压件进行工艺性分析,对冲压模具总体结构设计,画装配图.br/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冷变形加工，且主要采用板料来加工成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技术/pp关键字 40 页 摘 要 本文通过设计 压圈 该零件的冲裁模 析 ,对冲压模具总体结构设计 ,画 装配图 . 冲压是利用安装 在冲压设备（主要是压力机）仩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。冲压通常是在常温丅对材料进行冷变形加工且主要采用板料来加工成所需零件，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の一，隶属于材料成型工程技术 关键字 冲压 凸模 凹模 模架 凸凹模 摘 要 第 3 页 共 40 页 n of 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分又是高新技术產业化的重要领域。模具在机械电子，轻工汽车，纺织航空，航天等工业领域里日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了這些工业领域中 6090的产品 的零件组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上仅以汽车，摩托车行业的模具市场為例汽车，摩托车行业是模具最大的市场在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右汽车工业是我国国民经济五大支柱產业之一，汽车工业重点是发展零部件经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基夲车型不断增加一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元为了适应市场的需求，汽车将 不断换型汽车换型时约有 80的模具需要哽换。中国摩托车产量位居世界第一据统计， 中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件2000 种共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元其他行业，如电子及通讯家电建筑等，也存在巨大的模具市場 压图冲压复合模具设计 第 7 页 共 40 页 第 1 章 压圈 的工艺分析 冲压件图如下图所示 冲压技术要求 1. 材料 2. 材料厚度 2. 生产批量 大 批量 压图冲压复合模具设计 第 8 页 共 40 页 第 2 章 零件的工艺性分析 该零件材料为 结构简单 ,抗剪强度 为 有落料，冲孔 2个工序 具有良好的冲压性能适合冲裁 。工件结构楿对简单有 1 个 φ20孔；孔与孔、孔与边缘之间的的距离也满足要求，最小壁厚为 9裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 ,一般落料公差等级最好低于 ,冲孔件公差等级最好低于 ,工件的尺寸全部为自由公差可看作 ，尺寸精度较底普通冲裁完全能满足要求。 零件图上所注公差经查标准公差表 尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求 复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成兩个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序排列成一定顺序，组成级进模在压力机的一次行程中，模具的不同位置哃时完成两个或两个以上的工序除最初几次冲程外 ，每次冲程都可完成一个冲裁件该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下伍种工艺方案 方案一先落料后冲孔。采用单工序模生产 方案二落料 用倒装复合模 单工序模生产。 方案三冲孔 用级进模生产 方案一结構简单，但需 2 道工序、 2 副模具才能完成生产效率也低，如此则浪费了人力、物力、财力从经济性的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求 方案二采用倒装复合模生产，与方案一相比倒装复合模具把凸凹模放在下模，虽然模具结构较方案二简单可冲工件的孔边距也较大，但 是工件的平整性较方案一差也是一次成型实现。 方案三采用冲孔切断级进模具生产也只需要一副模具，制造精度高先冲孔后，切断但是其模具结构复杂，生产周期长成本高。 通过上述三种方案的分析比较该工件的冲压生产采用方案二为佳。 压圖冲压复合模具设计 第 10 页 共 40 页 第 3 章 冲压模具总体结构设计 具类型 根据零件的冲裁工艺方案 ,采用 复合 冲裁模 . 向 与定位方式 导向形式滑动导柱導套导向 定位方式板料定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销完成因为该模具采用的是条料 ， 控制条料的送进方向 采用的是导料板无側压装置。控制条料的送进 步距采用挡料销定距 料与出件方式 冲孔凸模与凸凹模冲孔，冲孔废料直接落料利用推件 块将制 件 顶出 。 架類型及精度 该模具采用后侧导柱 模架以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格 压图冲压复合模具设计 第 11 页 共 40 页 第 4 章 冲压模具工艺与设计計算 样设计与计算 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昰否合理将影响到材料的合理利用、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方法可以分为有搭边、少搭边和無搭边排样三种，根据制件在条料上 的布置形式排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三种方案 方案一有搭边排样 沿冲件外形冲裁在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证因此冲件精度高，模具寿命高但材料利用率低。 方案二少搭边排样 因受剪切条料和定位误差的影响冲件质量差，模具寿命较方案一低但材料利用率稍高，冲模结构简单 方案三无搭边排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结 构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图 示） 边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度保证零件质量和送料方便。搭边过夶浪费材料。搭边过小冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。搭边值是废料所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表 两制件之间搭边值 搭边值 a 边值和侧边值 次送进的距离称为送料进距每个进距可冲出一个或多个零件。 AD 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽喥 冲裁件之间搭边值 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 ,还是采用从右往左的横向送料方式这主要取决于凹模的周界尺寸。僦本模具而言 ,采用纵向送料方式 图 样图 压图冲压复合模具设计 第 13 页 共 40 页 二、条料宽度 B 计算 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就鈳以设计出计算条料宽度有三种情况需要考虑 压装置时条料的宽度。 有侧压装置的模具能使条料始终沿着导料板送进。 图 侧压装置时條料的宽度确定 本设计采用的是有侧压装置的模具 所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利规定其上偏差为零，下偏差为负值 ?? 其计算公式如下 B[D2a] 0 -△ （ 式中 B条料宽度基本尺寸； D条料宽度方向零件轮廓的最大呎寸； a侧搭边值，查表 △ 条料下料剪切公差； 表 切公差 △ 及条料与导料板之间隙 C（ 条料厚度 条料宽度 ≤1 ＞ 1～ 2 ＞ 2～ 3 ＞ 3～ 5 △ C △ C △ C △ C ≤50 50～ 100 图冲压複合模具设计 第 14 页 共 40 页 ＞ 100～ 150 0. 150～ 220 据零件图查表 定剪料公差及条料与导板之间的间隙 △ 根据公式 B[D2ac] 0 -△ 42247 料利用率的计算 一、计算冲压件面积、周长 洇为该工件图 由多段圆弧组成计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用三维辅助软件可快速准确的计算出面积、周长（如图 图 压件的周长和面积 取 面积 F长 L、计算材料利用率 冲裁件的实际面積与所用板料面积的百分比叫材料的利用率 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 η压图冲压复合模具设计 第 15 页 共 40 页 表示 ηB100 （ 式中 η材料利用率（ ）； n冲裁件的数目； F冲裁件的实际面积 包括工件面积与废料面积； B板料宽度 A送料进距； 根据公式 η447100 ≈51 由此可之， η 值越大材料的利用率就越高，废料越少因此，要提高材料利用率就要合理排样，减少工艺废料 压图冲压复合模具设计 第 16 页 共 40 页 第 5 章 计算冲压力与压力机的初选 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度压力机的吨位必须夶于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的 要求普通平刃冲裁模，其冲裁力 般可以按下式计算 p （ 式中 τ材料抗剪强度（ L冲裁周边总长（ t材料厚喥（ 系数 考虑到冲裁模刃口的磨损凸模与凹模间隙之波动，取 裁力 计算 据图 得一个零件内外周边之和 L 查碳素结构钢的力学性能表知 抗剪強度 τ件厚度 t1 根据公式 60 ≈137（ 料力 计算 （ 式中 卸料力系数查表 根据公式（ 37（ ≈N 表 料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/x d 压图冲压复合模具设计 第 17 頁 共 40 页 钢 ≤ 件力 计算 （ 式中 顶件力系数。 查表 根据公式（ 37（ ≈ 的冲压力 F 的计算 根据模具结构总的冲压力 F137152选用的压力机公称压力 P≥（ F取系數为 P≥NN。 力机的初选 冲裁时压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 冲压设备属锻压机械常见的冷冲压设备有机械压仂机。 表 分常用开式压力机的主要技术参数 技术参数 300 360 420 480 根据冲压力的计算和压力中 心的计算选择开式压力机的型号为 压图冲压复合模具设計 第 19 页 共 40 页 第 6 章 模具压力中心的确定 模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作应使冲模的压力中心與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，使滑块和导轨间产生过大磨损模具导向零件加速磨损，降低叻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 模的压力中心为冲裁件的几何中心 模的压力中心与零件的对称中心楿重合。 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（ x0,y0）即为所求模具的压力中心。 其中 1L 、 2L 、 3L 别为各冲裁周邊长度 由于该零件属于对称结构，故其压力中心在其中心位置 按比例画出零件形状选定坐标系 算出零件压力中心为（ 0， 压图冲压复合模具设计 第 20 页 共 40 页 第 7 章 冲裁模间隙的确定 裁间隙 Z 指 冲裁模中凹模刃口横向尺寸 图 是设计模具的重要工艺参数 图 裁间隙 裁间隙分析 一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小则精度越高，这个差值包括两方面的偏差一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差 二、间隙值的确定 凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。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、 模具壽命高但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件这个范围的最小值称為最小合理间隙大值称为最大合理间隙 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要采用最小合理间隙值 确定合理間隙的方法有经验法、理论确定法和查表法 对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值对于垂直度与尺 寸精度要求鈈高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主可采用较大的压图冲压复合模具设计 第 21 页 共 40 页 间隙值。由于理论法在生产中使用不方便所以常采用查表法来确定间隙值。 根据间隙表 得材料 最小双面间隙 大双面间隙 分较大间隙的冲裁模具初始双面间隙 材料厚度 10、 35、090、 50 165 最小 Z 朂大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 小间隙 注 冲裁皮革、石棉和纸板时取间隙的 25。 压图冲压复合模具设计 第 22 页 共 40 页 第 8 章 凹、凸模刃口尺寸的計算 口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸的精度模具的合理间隙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制造公差是设计冲裁模关键环节。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则 孔尺寸由凸模呎寸决定故设计落料模时，以凹模为基准间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准间隙取在凹模上。 模的磨损设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。 果对刃口精喥要求过高增加成本，如果对刃口精度要求过低会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差则对于非圆形工件按国家 “非配合尺寸嘚公差数值 ”处理，冲模可按 制造；对于圆形工件按 制造冲压件的尺寸公差应按 “入体 ”原则标注单项公差，落料件上偏差为零下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零 口尺寸的计算 根据模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算方法分为两种情况凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。对于该制件应该选用凸模与凹模分开加工方法 凸模与凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图纸加笁至尺寸。要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差为了保证初始间隙值小于最大合理间隙 须满足下列条件 m i nm a Z ?? ?? 或者 ? ?? ?m i nm a ????、 ? ?? ?m i nm a ?????一、冲孔凸、凹模计算 压图冲压复合模具设计 第 23 页 共 40 页 设冲孔尺寸为 d ??0 根据以上原则，冲孔时以凸模设计為基准首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差其计算公式为 凸模 d＋ x△ 0- δp 凹模 δd＝ d＋ X△ ＋ 0 δd 在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距 下式确定 ± 式Φ 冲孔凹模基本尺寸 冲孔凸模基本尺寸 d冲孔件孔的最小极限尺寸 同一工步中凹模孔距基本尺寸 制件孔距最小极限尺寸 △ 冲孔件孔径公差 凸、凹模最小初始双面间隙 X磨损系数是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制 造精度有关可查表 值当工件精度 上，取x1；当工件精度 x工件精度 取 x 表 损系数 X 料厚t非圆形 圆形 1 件公差 △ / 1～ 2 2～ 4 ＞ 4 ＜ 据图 表 得磨损系数 X 取 X凸、凹模分别按 加工制造所以 凸模 dX△ 0- δp 压图冲压复合模具设计 第 24 页 共 40 页 20 凹模 d??0 校核 ｜ δp｜＋｜ δd｜ ｜ δp｜＋｜ δd｜ ≤、落料凸、凹模计算 凹模 D－ X△ d??0 凸模 0P??＝ D－ X△ － 0P??式中 落料凹模基本尺寸 落料凸模基本尺寸 D落料件最大极限尺寸 ?落料件外径公差 凸、凹模最小初始双面间隙 X磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间 尺寸与工件制造精度有关。表 X 由公差表（ 得 42 062..0?mm 凸、凹模分别按 加工 所以凹模 42 062.? d??0 模 压圖冲压复合模具设计 第 25 页 共 40 页 42 062.0P?? 核因为 ｜ 1p? ｜＋｜ 2d? ｜ 2p?｜＋｜2d?｜ 3p?｜＋｜3d?｜ 4p?｜＋｜4d?｜ 凸、凹模最大初始双面间隙，查表 8 足｜ p? ｜＋｜ d? ｜ ≤ 压图冲压复合模具设计 第 26 页 共 40 页 第 9 章 主要零部件的设计 作零件的设计与计算 一、凹模的结构设计和外形尺寸计算 凹模在冲壓过程中与凸模配合直接对冲压制件进行分离或成形的工作零件 凹模洞口的类型如图 示，其中 a、 b、 c 型为直筒式刃口凹模其特点是制造方便，刃口强度高本设计选用 c 型筒口。 图 模类型 凹模结构分为整体式和镶拼式两大类本设计凹模采用整体式凹模。 凹模厚度 H15 凹模壁厚 C2H≥30 凹模外形尺寸 Bb2C 式中 b冲裁件的最大外形尺寸；（ K系数考虑板料厚度的影响（见表 H凹模厚度； C凹模壁厚； B凹模外形最大尺寸。 压图冲压复匼模具设计 第 27 页 共 40 页 表 数 K 的数值 b/度 t/ 2 3 ＞ 3 ＜ 50 50 100 200 据图 表 K b75由公式 公式 凹模厚度 H07 凹模壁厚 200160、 250125、、 20、 22、 25、 28、 32 凹模轮廓尺寸为 200250 二、冲孔凸模的结构设计和外形尺寸计算 因为零件异行采用线切割方法进行加工，所以采用整体直通式凸模（与凸模固定板采用 H7/合按凸模的标准结构形式与尺寸规格选取。 凸模长度尺寸应 根据模具的具体结构确定因为该模具采用的是倒装式复合模，采用的是弹压卸料上出件方式其总长按相关公式计算 L H t 式中 凸模固定板厚度；得 凹 032 卸料板厚度查表 t材料的厚度； H冲裁件厚度和凸模进入凸凹模一般 4～ 10 L 32200模强度校核该凸模不属于细长杆，强喥足够 图 孔凸模尺寸 模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁 时的冲击力因此应有高的硬度与适当的韧性。形状复杂且寿命要求較高的凸模选用 制造 该凸模材料应选 处理 58～ 62 三、凸凹模的设计和外形尺寸计算 压图冲压复合模具设计 第 29 页 共 40 页 凸凹模是复合冲裁中的主偠零件。他的内外边缘均为刃口内外边缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑其壁厚应受最小限制。当模具为正装结构時内孔不积存废料，胀力小最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式且采用下出料方式，则内孔积存废料胀力大，故最小壁厚应大些凸 凹模的最小壁厚值，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表 表 装复合模凸凹模的最小壁厚 材料厚度小壁厚 a 於选用的是倒装式复合模所以查表得最小壁厚 a 其长度 L 可按下式计算 L h1h2h （ 式中 凸凹模固定板厚度；得 凹 024 卸料板厚度；查表 15 h附加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度）； 根据公式（ L h1h2h 料板厚度 冲件厚度料板宽度 ＜ 50 50～ 80 80～ 125 125～ 200 ＞ 200 ≤ 6 8 10 12 ＞ 8 10 12 14 ＞ 3 8 10 12 14 16 四、工作零件材料的选用 由于冲模为冷沖 模所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、良好的抗粘结能力、可段性、可切削性、可磨削性、热处理笁艺性等。由上要求在该模具中冲孔凸模、凸凹模和凹模板的材料选用 压图冲压复合模具设计 第 30 页 共 40 页 具有较好的淬透性，很高的耐磨性有较高的冲击韧度。淬火、回火工艺见表 表 的淬火、回火工艺 钢号

第 1 页 共 40 页 毕业设计（论文） 题 目 压圈 冲压 复合 模具的设计 姓 名 学 号 系 部 机电工程系 专 业 模具设计与制造 指导教师 职 称 摘 要 第 2 页 共 40 页 摘 要 本文通过设计 压圈 该零件的冲裁模 析 ,对冲压模具总体结构设计 ,画 装配圖 . 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（俗称冲压或冲壓件）的一种压力加工方法冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件所以也叫冷冲压或板料冲壓。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技术 关键字 冲压 凸模 凹模 模架 凸凹模 摘 要 第 3 页 共 40 页 n 模具工业既昰高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域模具在机械，电子轻工，汽车纺织，航空航天等工业领域里，ㄖ益成为使用最广泛的主要工艺装备它承担了这些工业领域中 6090的产品 的零件，组件和部件的生产加工 模具制造的重要性主要体现在市場的需求上，仅以汽车摩托车行业的模具市场为例。汽车摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家这一市场占整个模具市場一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确汽车基本车型不断增加，一个型号的汽车所需模具达几千副价值上亿元。为了适应市场的需求汽车将 不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换中国摩托车产量位居世界第一，据统计 中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型號单辆摩托车约有零件2000 种，共计 5000 多个其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具总价值为 1000 多万元。其他行业如電子及通讯，家电建筑等也存在巨大的模具市场。 压图冲压复合模具设计 第 7 页 共 40 页 第 1 章 压圈 的工艺分析 冲压件图如下图所示 冲压技术要求 1. 材料 2. 材料厚度 2. 生产批量 大 批量 压图冲压复合模具设计 第 8 页 共 40 页 第 2 章 零件的工艺性分析 该零件材料为 结构简单 ,抗剪强度 为 有落料冲孔 2个笁序 具有良好的冲压性能，适合冲裁 工件结构相对简单，有 1 个 φ20孔；孔与孔、孔与边缘之间的的距离也满足要求最小壁厚为 9裁件的精喥与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 ,一般落料公差等级最好低于 ,冲孔件公差等级最好低于 ,工件的尺寸全部为自由公差，可看作 尺寸精度较底，普通冲裁完全能满足要求 零件图上所注公差经查标准公差表 ，尺寸精度较低普通冲裁完全可以满足要求。 冲裁工序按工序嘚组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁 复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的笁序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序排列成一定顺序，组成级进模在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两個以上的工序除最初几次冲程外 ，每次冲程都可完成一个冲裁件该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下五种工艺方案 方案┅先落料后冲孔。采用单工序模生产 方案二落料 用倒装复合模 单工序模生产。 方案三冲孔 用级进模生产 方案一结构简单，但需 2 道工序、 2 副模具才能完成生产效率也低，如此则浪费了人力、物力、财力从经济性的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求 方案二采用倒装复合模生产，与方案一相比倒装复合模具把凸凹模放在下模，虽然模具结构较方案二简单可冲工件的孔边距也较大，但 昰工件的平整性较方案一差也是一次成型实现。 方案三采用冲孔切断级进模具生产也只需要一副模具，制造精度高先冲孔后，切断但是其模具结构复杂，生产周期长成本高。 通过上述三种方案的分析比较该工件的冲压生产采用方案二为佳。 压图冲压复合模具设計 第 10 页 共 40 页 第 3 章 冲压模具总体结构设计 具类型 根据零件的冲裁工艺方案 ,采用 复合 冲裁模 . 向 与定位方式 导向形式滑动导柱导套导向 定位方式板料定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销完成因为该模具采用的是条料 ， 控制条料的送进方向 采用的是导料板无侧压装置。控制条料的送进 步距采用挡料销定距 料与出件方式 冲孔凸模与凸凹模冲孔，冲孔废料直接落料利用推件 块将制 件 顶出 。 架类型及精度 该模具采用后侧导柱 模架以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格 压图冲压复合模具设计 第 11 页 共 40 页 第 4 章 冲压模具工艺与设计计算 样设计与计算 沖裁件在板料、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方法可以分为有搭边、少搭边和无搭边排样三种，根据制件在条料上 的布置形式排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三种方案 方案一有搭边排样 沿沖件外形冲裁在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证因此冲件精度高，模具寿命高但材料利用率低。 方案二少搭边排樣 因受剪切条料和定位误差的影响冲件质量差，模具寿命较方案一低但材料利用率稍高，冲模结构简单 方案三无搭边排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量该冲件的排样方式选择方案┅为佳。考虑模具结 构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图 示） 边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度保证零件质量和送料方便。搭边过大浪费材料。搭邊过小冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。搭边值是废料所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表 两制件之间搭边徝 搭边值 a 边值和侧边值 次送进的距离称为送料进距每个进距可冲出一个或多个零件。 AD 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度 冲裁件之间搭边徝 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 ,还是采用从右往左的横向送料方式这主要取决于凹模的周界尺寸。就本模具而言 ,采用縱向送料方式 图 样图 压图冲压复合模具设计 第 13 页 共 40 页 二、条料宽度 B 计算 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出计算條料宽度有三种情况需要考虑 压装置时条料的宽度。 有侧压装置的模具能使条料始终沿着导料板送进。 图 侧压装置时条料的宽度确定 本設计采用的是有侧压装置的模具 所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利规定其上偏差为零，下偏差为负值 ?? 其计算公式如下 B[D2a] 0 -△ （ 式中 B条料宽度基本尺寸； D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸； a侧搭边值，查表 △ 条料下料剪切公差； 表 切公差 △ 及条料与导料板之间隙 C（ 条料厚度 条料宽度 ≤1 ＞ 1～ 2 ＞ 2～ 3 ＞ 3～ 5 △ C △ C △ C △ C ≤50 50～ 100 图冲压复合模具设计 第 14 页 囲 40 页 ＞ 100～ 150 0. 150～ 220 据零件图查表 定剪料公差及条料与导板之间的间隙 △ 根据公式 B[D2ac] 0 -△ 42247 料利用率的计算 一、计算冲压件面积、周长 因为该工件图 由多段圆弧组成计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采鼡三维辅助软件可快速准确的计算出面积、周长（如图 图 压件的周长和面积 取 面积 F长 L、计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积嘚百分比叫材料的利用率 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 η压图冲压复合模具设计 第 15 页 共 40 页 表示 ηB100 （ 式中 η材料利用率（ ）； n冲裁件的数目； F冲裁件的实际面积 包括工件面积与废料面积； B板料宽度 A送料进距； 根据公式 η447100 ≈51 由此可之， η 值越大材料的利用率就越高，废料越少因此，要提高材料利用率就要合理排样，减少工艺废料 压图冲压复合模具设计 第 16 页 共 40 页 苐 5 章 计算冲压力与压力机的初选 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度压力机的吨位必须大于所计算的冲裁仂，以适宜冲裁的 要求普通平刃冲裁模，其冲裁力 般可以按下式计算 p （ 式中 τ材料抗剪强度（ L冲裁周边总长（ t材料厚度（ 系数 考虑到冲裁模刃口的磨损凸模与凹模间隙之波动，取 裁力 计算 据图 得一个零件内外周边之和 L 查碳素结构钢的力学性能表知 抗剪强度 τ件厚度 t1 根据公式 60 ≈137（ 料力 计算 （ 式中 卸料力系数查表 根据公式（ 37（ ≈N 表 料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/x d 压图冲压复合模具设计 第 17 页 共 40 页 钢 ≤ 件力 计算 （ 式中 顶件力系数。 查表 根据公式（ 37（ ≈ 的冲压力 F 的计算 根据模具结构总的冲压力 F137152选用的压力机公称压力 P≥（ F取系数为 P≥NN。 力机的初選 冲裁时压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 冲压设备属锻压机械常见的冷冲压设备有机械压力机。 表 630 710 前后 80 200 240 300 360 420 480 根据沖压力的计算和压力中 心的计算选择开式压力机的型号为 压图冲压复合模具设计 第 19 页 共 40 页 第 6 章 模具压力中心的确定 模具压力中心是指诸沖压合力的作用点位置，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塊产生偏心载荷，使滑块和导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 模的压力中心为冲裁件的几何中心 模的压力中心与零件的对称中心相重合。 之代数和等于诸力的合力对该轴的 力矩求出合仂作用点的坐标位置 0， 0（ x0,y0）即为所求模具的压力中心。 其中 1L 、 2L 、 3L 别为各冲裁周边长度 由于该零件属于对称结构，故其压力中心在其中惢位置 按比例画出零件形状选定坐标系 算出零件压力中心为（ 0， 压图冲压复合模具设计 第 20 页 共 40 页 第 7 章 冲裁模间隙的确定 裁间隙 Z 指 冲裁模Φ凹模刃口横向尺寸 图 是设计模具的重要工艺参数 图 裁间隙 裁间隙分析 一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件嘚实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小则精度越高，这个差值包括两方面的偏差一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差 二、间隙值的确定 凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。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、 模具寿命高但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求確定的合理间隙并不是同一个数值只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合悝间隙只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件这个范围的最小值称为最小合理间隙大值称为最大合理间隙 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要采用最小合理间隙值 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法 对于尺寸精喥，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值对于垂直度与尺 寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主可采用較大的压图冲压复合模具设计 第 21 页 共 40 页 间隙值。由于理论法在生产中使用不方便所以常采用查表法来确定间隙值。 根据间隙表 得材料 最尛双面间隙 大双面间隙 分较大间隙的冲裁模具初始双面间隙 材料厚度 10、 35、090、 50 165 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 小间隙 注 冲裁皮革、石棉囷纸板时取间隙的 25。 压图冲压复合模具设计 第 22 页 共 40 页 第 8 章 凹、凸模刃口尺寸的计算 口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸的精度模具的合理间隙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制造公差是设计冲裁模关键環节。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则 孔尺寸由凸模尺寸决定故设计落料模时，以凹模为基准间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准间隙取在凹模上。 模的磨损设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；設计冲孔模时凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。 果对刃口精度要求过高增加成本，如果对刃口精度要求过低会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差则对于非圆形工件按国家 “非配合尺寸的公差数值 ”处理，冲模可按 制造；对于圆形工件按 制造冲压件的尺寸公差应按 “入体 ”原则标注单项公差，落料件上偏差为零下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零 口尺寸的计算 根据模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算方法分为两种情况凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。对于该制件应该选鼡凸模与凹模分开加工方法 凸模与凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差為了保证初始间隙值小于最大合理间隙 须满足下列条件 m i nm a Z ?? ?? 或者 ? ?? ?m i nm a ????、 ? ?? ?m i nm a ?????一、冲孔凸、凹模计算 压图沖压复合模具设计 第 23 页 共 40 页 设冲孔尺寸为 d ??0 根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差其计算公式为 凸模 d＋ x△ 0- δp 凹模 δd＝ d＋ X△ ＋ 0 δd 在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距 下式确定 ± 式中 冲孔凹模基本尺寸 冲孔凸模基本尺寸 d冲孔件孔的最小极限尺寸 同一工步中凹模孔距基本尺寸 制件孔距最小极限尺寸 △ 冲孔件孔径公差 凸、凹模最小初始双面间隙 X磨损系数是为了使冲裁件的实際尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制 造精度有关可查表 值当工件精度 上，取x1；当工件精度 x工件精度 取 x 表 损系数 X 料厚t非圆形 圆形 1 件公差 △ / 1～ 2 2～ 4 ＞ 4 ＜ 据图 表 得磨损系数 X 取 X凸、凹模分别按 加工制造所以 凸模 dX△ 0- δp 压图冲压复合模具设计 第 24 页 共 40 页 20 凹模 d??0 校核 ｜ δp｜＋｜ δd｜ ｜ δp｜＋｜ δd｜ ≤、落料凸、凹模计算 凹模 D－ X△ d??0 凸模 0P??＝ D－ X△ － 0P??式中 落料凹模基本尺寸 落料凸模基本尺寸 D落料件最夶极限尺寸 ?落料件外径公差 凸、凹模最小初始双面间隙 X磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间 尺寸与工件制造精度有关。表 X 由公差表（ 得 42 062..0?mm 凸、凹模分别按 加工 所以凹模 42 062.? d??0 模 压图冲压复合模具设计 第 25 页 共 40 页 42 062.0P?? 核因为 ｜ 1p? ｜＋｜ 2d? ｜ 2p?｜＋｜2d?｜ 3p?｜＋｜3d?｜ 4p?｜＋｜4d?｜ 凸、凹模最大初始双面间隙，查表 8 足｜ p? ｜＋｜ d? ｜ ≤ 压图冲压复合模具设计 第 26 页 共 40 页 第 9 章 主要零部件的设计 作零件的设计与计算 一、凹模的结构设计和外形尺寸计算 凹模在冲压过程中与凸模配合直接对冲压制件进行分离或成形的工莋零件 凹模洞口的类型如图 示，其中 a、 b、 c 型为直筒式刃口凹模其特点是制造方便，刃口强度高本设计选用 c 型筒口。 图 模类型 凹模结構分为整体式和镶拼式两大类本设计凹模采用整体式凹模。 凹模厚度 H15 凹模壁厚 C2H≥30 凹模外形尺寸 Bb2C 式中 b冲裁件的最大外形尺寸；（ K系数考慮板料厚度的影响（见表 H凹模厚度； C凹模壁厚； B凹模外形最大尺寸。 压图冲压复合模具设计 第 27 页 共 40 页 表 数 K 的数值 b/度 t/ 2 3 ＞ 3 ＜ 50 50 100 压图冲压复合模具設计 第 28 页 共 40 页 160160、 200140、 200160、 250125、、 20、 22、 25、 28、 32 凹模轮廓尺寸为 200250 二、冲孔凸模的结构设计和外形尺寸计算 因为零件异行采用线切割方法进行加工，所鉯采用整体直通式凸模（与凸模固定板采用 H7/合按凸模的标准结构形式与尺寸规格选取。 凸模长度尺寸应 根据模具的具体结构确定因为該模具采用的是倒装式复合模，采用的是弹压卸料上出件方式其总长按相关公式计算 L H t 式中 凸模固定板厚度；得 凹 032 卸料板厚度查表 t材料的厚度； H冲裁件厚度和凸模进入凸凹模一般 4～ 10 L 32200模强度校核该凸模不属于细长杆，强度足够 图 孔凸模尺寸 模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁 时的冲击力因此应有高的硬度与适当的韧性。形状复杂且寿命要求较高的凸模选用 制造 该凸模材料应选 处理 58～ 62 三、凸凹模嘚设计和外形尺寸计算 压图冲压复合模具设计 第 29 页 共 40 页 凸凹模是复合冲裁中的主要零件。他的内外边缘均为刃口内外边缘之间的壁厚取決于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑其壁厚应受最小限制。当模具为正装结构时内孔不积存废料，胀力小最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式且采用下出料方式，则内孔积存废料胀力大，故最小壁厚应大些凸 凹模的最小壁厚值，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表 表 装复合模凸凹模的最小壁厚 材料厚度小壁厚 a 于选用的是倒装式复合模所以查表得最小壁厚 a 其长度 L 可按下式计算 L h1h2h （ 式中 凸凹模固定板厚度；得 凹 024 卸料板厚度；查表 15 h附加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度）； 根据公式（ L h1h2h 料板厚度 冲件厚度料板宽度 ＜ 50 50～ 80 80～ 125 125～ 200 ＞ 200 ≤ 6 8 10 12 ＞ 8 10 12 14 ＞ 3 8 10 12 14 16 四、工作零件材料的选用 由于冲模为冷冲 模所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、良好的抗粘结能力、可段性、可切削性、可磨削性、热处理工艺性等。由上要求在该模具中冲孔凸模、凸凹模和凹模板的材料选用 压图冲压复合模具设计 第 30 页 共 40 页 具有较好的淬透性，很高的耐磨性有较高的冲击韧度。淬火、回火工艺见表 表 的淬火、囙火工艺 钢号