1、毕业设计（论文） 摘摘 要要 本书主要介绍冷冲压模具冲裁模具的有关设计，冲裁模设计主要 步骤有： 分析冲裁件的工艺性、确定冲裁工艺方案、 （工序性质与数 量的确定、工序顺序的确定、工序组合方式的确定） 、确定模具总体结 构方案（模具类型、操作与定位方式、卸料与出料方式、模架类型及 精度） 、进行有关工艺与设计计算（排样设计与计算、计算冲压力与压 力中心、计算凸、凹模刀刃尺寸及公差） 、设计、选用模具零部件，绘 制模具总装草图（确定凹凸模具结构形式计算凹模轮廓尺寸及凸模结 构尺寸、选择定位零件、设计选用卸料与出件零件、选择模架，并确 定其他模具零件的结构尺寸或标准规格、绘制模具 总装草图校核压力
2、机） 、 绘制模具总装图和零件图 （模具总装图的绘制、 模具零件图的绘制）确定模具零件加工工艺过程、确定模具装配工艺 过程、编写有关技术文件。 关键词：复合模 弹压卸料装置 冲裁间隙 冲裁力 压力中心 压力机 公称压力 弹压卸料装置 毕业设计（论文） 目目 录录 第一章第一章 模具概述模具概述1 1.1 模具工业现状1 1.2 模具的发展趋势3 1.3 冷冲压模具分类与特点6 1.4 冷冲压模具设计6 第二章第二章 优质碳素结构钢冲压件模具设计优质碳素结构钢冲压件模具设计8 2.1 零件冲裁工艺性分析8 2.2 冲压工艺方案9 2.3 排样设计9 2.4 模具结构及装配图设计11 第三章第三章
3、 零部件设计零部件设计 13 3.1 工作零件计算及设计13 3.2 工作零件结构设计15 3.3 弹压卸料装置设计16 3.4 定位零件设计和选用17 3.5 连接件与固定件设计17 3.6 其他零件设计和选用18 毕业设计（论文） 3.7 模架选取19 第四章第四章 冲压设备选用冲压设备选用20 4.1 冲裁力及压力中心计算20 4.2 压力机类型及选择24 4.3 模具安装及闭合高度校核25 第五第五章章 主要零部件加工工艺主要零部件加工工艺28 5.1 凹凸模加工工艺分析28 5.2 凹凸模数控加工30 5.3 模具装配工艺分析31 结束语32 参考资料33 毕业设计（论文） 第1页
4、第一章第一章 模具概述模具概述 1.1 模具工业现状 由于历史原因形成的封闭式、 “大而全”的企业特征，我国大部分企业均设有 模具车间，处于本厂的配套地位，自 70 年代末才有了模具工业化和生产专业化这 个概念。模具工业主要生产能力分散在各部门主要产品厂内的工模具车间，所生 产的模具基本自产自用。据粗略估计，产品厂的模具生产能力占全国模具生产能 力的 75，他们的装备水平较好，技术力量较强，生产潜力较大，但主要为本厂 产品服务，与市场联系较少，经营机制不灵活，不能发挥人力物力的潜力。模具 专业厂全国只有二百家左右，商品模具只占总数的 20左右，模具标准件的商品 率也不到 20。由于受旧管理体制
5、的影响较深，缺乏统筹规划和组织协调，存在 着“中而全” ， “小而全”的结构缺陷，生产效率不高，经济效益较差。 模具行业的生产小而散乱，跨行业、投资密集，专业化、商品化和技术管理水 平都比较低。现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加 大。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进 模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口 量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应 国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化 的繁重任务。 改革开放 20 多年来，我国(除港台地区外，
6、下同)的模具工业获得了飞速的发展， 设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国 现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近 17000 家，约 60 万从业 人员，年模具总产值达 200 亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足 需求量的 60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、 精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计，1997 年进口模具价值 6.3 亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997 年出口模具仅为 7800 万美 元。1997 年中国模具工业协会对下属的 209 家骨干企业（含产品厂的模具车间） 的
7、统计资料表明，其模具总产值 13.7 亿元人民币，进口模具大约为 336 万美元。 目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和 制约经济持续发展的瓶颈。 1模具工业产品结构的现状 按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为 10 大类，其中，冲压模和 塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占 50左右，塑料 成形模约占 20，拉丝模（工具）约占 10，而世界上发达工业国家和地区的塑 料成形模比例一般占全部模具产值的 40以上。 我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进 模还为数不多，模具平均寿命不足 100 万次，模具最高
8、寿命达到 1 亿次以上，精 度达到 35um，有 50 个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命 6 亿次，平均 模具寿命 5000 万次相比，处于 80 年代中期国际先进水平。 我国的塑料成形模具设计，制作技术起步较晚，整体水平还较低。目前单型 毕业设计（论文） 第2页 腔，简单型腔的模具达 70以上，仍占主导地位。一模多腔精密复杂的塑料注射 模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造。模具平均寿命约为 80 万次左右，主 要差距是模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、 模具排气不畅和型腔易损等，注射模精度已达到 5um 以下，最高寿命已突破 2000 万次，型腔数量已超
9、过 100 腔，达到了 80 年代中期至 90 年代初期的国际先进水 平。 2模具工业技术结构现状 我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工 业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。 在采用 CAD/CAM/CAE/CAPP 等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广 泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用 CAD 技术设计模具方面，仅有 约 10%的模具在设计中采用了 CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应 用 CAE 进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动 画游戏阶段；在应用 CAM 技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的
10、制造装备，二 是现有的工艺设备（包括近 10 多年来引进的先进设备）或因计算机制式（IBM 微 机及其兼容机、HP 工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰 能力差异等，联网率较低，只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作； 在应用 CAPP 技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行大量的标 准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成 型技术、表面处理技术等方面的 CAD/CAM 技术应用在我国才刚起步。计算机辅 助技术的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具 厂、车间的模具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率
11、低，至今仍在使用普通 的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉， 操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进 步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备，但过于分散，或不 配套，利用率一般仅有 25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。 缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知 识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业 人员的 8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。1980 年以 前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而
12、 80 年 代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。 近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的 断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高。 3模具工业配套材料，标准件结构现状 近 10 多年来，特别是“八五”以来，国家有关部委已多次组织有关材料研究 所、大专院校和钢铁企业，研究和开发模具专用系列钢种、模具专用硬质合金及 其他模具加工的专用工具、辅助材料等，并有所推广。但因材料的质量不够稳定， 缺乏必要的试验条件和试验数据，规格品种较少，大型模具和特种模具所需的钢 材及规格还有缺口。在钢材供应上，解决用户的零星用量与钢厂的批
13、量生产的供 需矛盾，尚未得到有效的解决。另外，国外模具钢材近年来相继在国内建立了销 售网点，但因渠道不畅、技术服务支撑薄弱及价格偏高、外汇结算制度等因素的 影响，目前推广应用不多。 毕业设计（论文） 第3页 模具加工的辅助材料和专用技术近年来虽有所推广应用，但未形成成熟的生产技 术，大多仍还处于试验摸索阶段，如模具表面涂层技术、模具表面热处理技术、 模具导向副润滑技术、模具型腔传感技术及润滑技术、模具去应力技术、模具抗 疲劳及防腐技术等尚未完全形成生产力，走向商品化。一些关键、重要的技术也 还缺少知识产权的保护。 我国的模具标准件生产，80 年代初才形成小规模生产，模具标准化程度及标 准件的使
14、用覆盖面约占 20%，从市场上能配到的也只有约 30 个品种，且仅限于中 小规格。标准凸凹模、热流道元件等刚刚开始供应，模架及零件生产供应渠道不 畅，精度和质量也较差。 4模具工业产业组织结构现状 我国的模具工业相对较落后，至今仍不能称其为一个独立的行业。我国目前 的模具生产企业可划分为四大类：专业模具厂，专业生产外供模具；产品厂的模 具分厂或车间，以供给本产品厂所需的模具为主要任务；三资企业的模具分厂， 其组织模式与专业模具厂相类似，以小而专为主；乡镇模具企业，与专业模具厂 相类似。其中以第一类数量最多，模具产量约占总产量的 70%以上。我国的模具 行业管理体制分散。目前有 19 个大行业部
15、门制造和使用模具，没有统一管理的部 门。仅靠中国模具工业协会统筹规划，集中攻关，跨行业，跨部门管理困难很多。 模具适宜于中小型企业组织生产，而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时， 中小型模具企业的投资得不到保证。包括产品厂的模具车间、分厂在内，技术改 造后不能很快收回其投资，甚至负债累累，影响发展。 虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量强，设备条件较好，生产的模具水 平也较高，但设备利用率低。 我国模具价格长期以来同其价值不协调，造成模具行业“自身经济效益小， 社会效益大”的现象。 “干模具的不如干模具标准件的，干标准件的不如干模具带 件生产的。干带件生产的不如用模具加工产品的”之类不正常
16、现象存在，极大地 挫伤了模具企业（包括模具车间和分厂）职工的积极性。这也是模具行业留不住 人才，青年技术人员和青年工人不愿学技术的原因之一。 1.2 模具的发展趋势 1模具 CAD/CAE/CAM 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 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一 数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检 验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国 Delcam 公司的 系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、 塑料模设计专家系统、复杂形体
17、CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程 系统及复杂形体在线测量系统等。 集成化程度较高的软件还包括： Pro/ENGINEER、 UG 和 CATIA 等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模 CAD/CAM 系统；北京北航海尔软件有限公司的 CAXA 系列软件；吉林金网格模 具工程研究中心的冲压模 CAD/CAE/CAM 系统等。 （2）模具设计、分析及制造的三维化 传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模 毕业设计（论文） 第4页 具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感 觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方
18、便地用于产品结构的 CAE 分析、模 具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如 Pro/ENGINEER、UG 和 CATIA 等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从 而使模具并行工程成为可能。另外，Cimatran 公司的 Moldexpert，Delcam 公司的 Ps-mold 及日立造船的 Space-E/mold 均是 3D 专业注塑模设计软件，可进行交互式 3D 型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚 Moldflow 公司的三维 真实感流动模拟软件 MoldflowAdvisers 已经受到用户广泛的好评和应用。国内有 华中理工大学研制的同类软
19、件 HSC3D4.5F 及郑州工业大学的 Z-mold 软件。面向 制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。 如 Cimatron 公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面，生 成与制品相对应的型芯和型腔，实现模架零件的全相关，自动产生材料明细表和 供 NC 加工的钻孔表格，并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。 （3）模具软件应用的网络化趋势 随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计 算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术 既有必要，也有可能。美国在其21 世纪制造企业战略中指出，到
20、 2006 年要实 现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案，使汽车开发周期从 40 个月缩短到 4 个月。 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 精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具 的精度已达 23m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高 精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利 产 3250mm3250mm 三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采 用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物 建立数学模型输出工程图纸模具制造全过程，成功
21、实现了逆向工程技术的开 发和应用。这方面的设备还包括：英国雷尼绍公司第二代高速扫描仪(CYCLON SERIES2)可实现激光测头和接触式测头优势互补，激光扫描精度为 0.05mm，接触 式测头扫描精度达 0.02mm。另外德国 GOM 公司的 ATOS 便携式扫描仪，日本罗 兰公司的 PIX-30、PIX-4 台式扫描仪和英国泰勒霍普森公司的 TALYSCAN150 多传感三维扫描仪分别具有高速化、廉价化和功能复合化等特点。 （2）数控电火花加工机床 日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的 AQ325L、AQ550LLS-WEDM 具有 驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔
22、公司的 NCEDM 具有 P-E3 自适应控制、PCE 能量控制及自动编程专家系统。另外有些 EDM 还采 用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(FC)等技术。 （3）高速铣削机床(HSM) 铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力 小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的 510 倍)及可加工硬 材料(=(1.52)*H =(1.52)*21 =3042mm 凹模零件简图如（图 3-1） ： A - A （图（图 3 3- -1 1）比例 1：3 凸、凹模最小壁厚选择 凸、凹模是复合模中同时具有落料和冲孔凹模作用的工作零件。他的内外缘 均为刃口
23、，内外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 受最小值限制。凸、凹模的最小壁厚与模具结构有关：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。 毕业设计（论文） 第16页 3.33.3 弹压卸料装置设计弹压卸料装置设计 卸料弹压装置是由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。该装置既起卸 料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此质量要求较高 的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。 卸料弹簧的设计计算 压力要足够，即 F预F卸/n （3-1）
24、 式中： F预-弹簧的预压力； F卸-卸料力或推料力； n- 弹簧根数； 压缩量要足够。即 S1S总=S工作+ S预+S修磨 （3-2） 式中： S1-弹簧允许的最大压缩量； S总-弹簧需要的总压缩量； S预-弹簧的预压缩量； S工作-卸料板或推料板，压边圈的工作行程； S修磨-模具的修磨量或调整量，一般取 46mm。 要复合模具结构空间的要求。因模具闭合高度的大小限定了所选弹簧在预 压状态下的长度，上下模座的尺寸限定了卸料板的面积，也限定了允许弹簧占用 面积；所以选用弹簧的根数，直径的长度，必须符合模具结构空间的要求。 根据模具结构初步确定弹簧根数 n，并计算出每根弹簧分担的卸料力 F预F卸
25、/n （3-3） =7400/4N =1850N 查有关弹簧规格初选取弹簧规格为30mm*4mm*30mm经校核所选弹簧符合要 求。 毕业设计（论文） 第17页 3.43.4 定位零件设计和选用定位零件设计和选用 导料销是对条料或带料的侧向进行导向，以免送偏的定位零件，导料销一般 设两个，并位于条料的同侧，从右向左送料时，导料销装在后侧；从前向后送料 时， 导料销装在左侧。 本设计采用固定式的导料销， 并选用标准结构(GB2866.5-81)。 挡料销起定位作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料送进距离。一般 分为固定挡料销、活动挡料销两种，本设计采用固定挡料销。采用国标 （GB2866.1
26、1-81）中 A 型挡料销。 该模具为正装下顶出单工序落料模。 条料的送进，由两个导料销控制其方向，由固定挡料销控制其进距。卸料采用弹 性卸料装置，将条料从凸模上卸下。同时由装在模座之上的顶出装置实现上出件， 通过调整螺母压缩橡胶，可调整顶出力。由于该弹性顶出装置在冲裁时能压住工 件，并及时地将工件从凹模中顶出。因此可使冲出的表面平整，适用于厚度较薄 的中小工件的冲裁。 3.53.5 连接连接件与固定零件的设计与选用件与固定零件的设计与选用 （1）模柄。中小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。模柄是 作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是：一要与压力机滑块上的 模柄孔正确配
27、合，安装可靠；二要与上模正确而可靠连接。凸缘模柄，用 34 个 螺钉紧固于上模座，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用 H7/js6 过渡配合。多用于较 大型的模具。模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 钢，其支撑面应垂直于模柄的轴线 根据所选模架，选取标准模柄 40*60mm 压入式模柄一个。配合 H7/js6 过渡 配合。 （2）固定板。将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装 在上模座或下模座上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和 矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹 模厚度的 0.60.8 倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺
28、寸相同，但还应考虑紧 固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合 H7/m6、H7/n6， 压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用 Q235 或 45 钢。 根据以上资料分别选取凸模固定板和凸凹模固定板各一块，厚度均为 20mm， 材料 T8A 钢。过渡配合 H7/m6 （3）垫板。垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力， 防止模座被局部压陷，从而影响凸模的正常工作。是否需要用垫板，可按下式校 核： p=F/A （3-4） 式中： p凸模头部端面对模座的单位压力（N） F 凸模承受的总压力（N） ； A凸模头部端面支承面积（mm ） 毕业设计（论文
29、） 第18页 如果头部端面上的单位压力 p 大于模座材料的许用压力时，就需要加垫板； 反之则不需要加垫板。选取垫板厚度 10mm，材料 45 钢。 （4）螺钉与销钉。螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺 钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用 ，常用圆柱销钉。 螺钉、销钉规格应根据冲压力大小、凹模厚度等确定。 根据装配所需选取螺钉M10*55mm 4根， M8*30mm 4根， M8*20mm 3根， M10*72 1 根。销 D10*65mm 4 根。材料均为 45 钢。 3.63.6 其它零件设计和选用其它零件设计和选用 推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装
30、置两种。一般刚性的用得较多， 它由打杆、推板连接推杆和推件块组成。本套模具设计采用刚性推件装置。其工 作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的 打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推出力大，工作可靠。 推件块设计：推件块外径设计以落料凹模内孔尺寸为准，高度取值也略小于 落料凹模。推件块与冲孔小凸模的配合间隙以 H7/h6 配合，起到稳定小凸模的作 用。 连接推杆需要 24 根且分布均匀、长短一致。推板要有足够的刚度，其平面 形状尺寸只要能够覆盖到连接推杆，不必设计的太大，以使安装推板的孔不至太 大，推杆与推板设计参考国标。 根据正装复合模形式特点: 凹模板尺寸并查
31、标准 JB/T-6743.1-94，确定其它模 具模板尺寸列于下表： 序 号 名 称 厚度（mm） 材 料 数量 1 垫板 10 45 1 2 凸模固定板 17 T8A 1 3 卸料板 16 45 钢 1 4 凸凹模固定 板 17 T8A 1 表表 3-1 根据模具零件结构尺寸，查 GB/T2851.1-90 选取后侧导柱标准模架一副。 毕业设计（论文） 第19页 3.73.7 模架的选用模架的选用 根据标准规定，模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套 组成的导柱模模架；另一类是由弹压导板、下模座、导柱导套组成的导板模模架。 导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑
32、动导向模架的精密 等级分为 I 级和 II 级。按导柱的位置不同，又分为对角导柱模架、中间导柱模架、 四角导柱模架等结构。 根据本付模具的设计精度要求及冲裁方案的设计，该模具采用滑动模架中的 对角模架，精度选择为 I 级，这样可以更好保护小凸模的寿命，提高模具寿命。 查 GB/T2851.1-90 选取后侧导柱标准模架。 毕业设计（论文） 第20页 第四章第四章 冲压设备选用冲压设备选用 4.1 4.1 冲裁力和压力中心的计算冲裁力和压力中心的计算 4.11 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、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力， 以适应冲裁的需求
33、。 普通平刃冲裁模 ， 其冲裁力 P 一般可按下式计算： FPKptL （4-1） 式中: 材料抗剪强度 ，见附表 (MPa)； L冲裁周边总长(mm)； t材料厚度(mm)； 系数 Kp 是考虑到冲裁模刃口的磨损、 凸模与凹模间隙之波动(数值的变化 或分布不均)、润滑情况 、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全 系数，一般取 13。当查不到抗剪强度 时，用抗拉强度 b 代替 ，而取 Kp 1 的近似计算法计算。当上模完成 一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹 性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性 收缩而紧箍在 凸模上。了使冲裁 工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下 ,将
34、梗塞在凹模内的制件或废料 向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力 ；从凹模内向下 推出制件或废料所需的力，称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为 顶 件力 (图 2-3)。影响卸料力、推料力和 顶件力 的因素很多，要精确地计算是困 难的。在实际生产中常采用经验 公式计算： 卸料力 FF （4-2） 推料力 F1n1F （4-3） 顶件力 F22F （4-4) 毕业设计（论文） 第21页 图图（4 4- -1 1） 工艺力示意图 式中: P冲裁力(N)； K卸料力系数，其值为 0.020.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K1推料力系数，其值为 0.030.07(薄料取
35、大值， 厚料取小值)； K2 顶件力系数，其值为 0.040.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n梗塞在凹模内的制件或废料数量(nh/t); h直刃口部分的高(mm)；t材料厚度(mm)。卸料力和 顶件力还是 设 计卸料装置和弹顶装置中弹性元件的依据。 代入上式计算得出 L=369.36mm t=1mm b=500MPa 故： F=369.39mm1mm500MPa=18.4610 4N 卸料力 FF 取 k 为 0.04 =18.4610 4N0.04=0.74104N 顶料力 FkF 取 k 为 0.06 毕业设计（论文） 第22页 =0.0618.4610 4N=1.11104N 推料
36、力 F1n1F 取 n 为 6mm k 取 0.04 =60.0418.4610 4N=4.43104N 顶件力 FF 推料力 F1n1F 取 0.05 =0.0518.4610 4N=0.76104N 4.12 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。 选择冲床时的总冲压力： FP 总 FPFQ1FQ2 （4-5 = 18.4610 4N +4.43104N0.76104N =23.9910 4N 采用刚性卸料装置和下出件模具时： 在生产中，当压力机的吨位不足时，可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作 端面不在一个平面)；斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施 以
37、降低冲裁力。经上述计算分析得出采用弹压卸料装置和上出件的模具。 4.13 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。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 模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件 加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 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，冲模的压力中心与零件的对称中心相重 合。 毕业设计（论文） 第23页 3形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出冲 模压
38、力中心。按比例画出工件形状，将工件轮廓分成 L1,L2L5 的基本线段， 并选定坐标系 Oxy，如图（2-4）所示。工件左右对称其压力中心一定在对称轴上， 即 Xo=0,故只计算 Yo 因冲裁力与冲裁周边长度成正比， 所以式中的各冲裁力 P、 Pn，可分别用各冲裁周边长度 L、Ln 代替，即： L4 （图（图 4 4- -2 2） L1=116mm214mm=88mm; Y1=0 L2=6(34-17)mm=102mm; Y2=1/2(34-17)mm=8.5mm L3=27mm=43.98mm; Y3=21.46mm L4=217/2mm=53.41mm; Y4=27.82mm L5=82m
39、m Y5=34mm Yc=L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5/L1+L2+L3+L4=16.47mm 毕业设计（论文） 第24页 4.24.2 压力机的类型及选用压力机的类型及选用 压力机的类型分为： （1）中、小型冲压件 选用开式机械压力机。 （2）大、中型冲压件 选用双柱闭式机械压力机。 （3）导板模或要求导套不离开导柱的模具 选用偏心压力机。 （4）大量生产的冲压件 选用调整压力机或多工位自动压力机。 （5）校直、整形和温热挤工序 选用摩擦压力机。 （6）薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机。 （7）大型、形状复杂的拉深件 选用双动或三动压力机。 （8）小批量生产中的
40、大型厚板件的成形工序 多采用液压压力机。 根据总冲压力 F 总=239.9KN， 模具闭合高度， 冲床工作台尺寸等， 选用 J23-25 开式双柱可倾冲床，起主要工艺参数如下： 公称压力：250KN 力柱距离/mm:270 滑块中心线至床身距离/mm:200 滑块行程：65 mm 滑块行程次数/（次min -1）:55 最大封闭高度：270mm 最大装模高度：220mm 连杆调节量：55 mm 工作台尺寸（前后*左右） ：370mm*560mm 垫板尺寸（厚度*孔径） ：50mm*200mm 模柄孔尺寸： 40mm*60mm 最大倾角：30 毕业设计（论文） 第25页 4.3 4.3 模具安装
41、模具安装及及闭合高度校核闭合高度校核 模具的安装模具的安装 模具安装的一般注意事项有：检查压力机上的打料装置，将其暂时调整 到最高位置，以免在调整压力机闭合高度时被压弯；检查模具的闭合高度与压力 机的闭合高度是否合理；检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置 的要求（大型压力机则应检查气垫装置） ；模具安装前应将上下模板和滑块底面的 油污和滑块底面的油污揩拭干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生意 外事故。 模具安装的次序如下： （1）根据冲模具的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下极点时其底 平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高度。 （2）先将滑块升到上极点，冲模放在压
42、力机工作台面规定位置，再将滑块停 在下极点，然后调节滑块的高度，使其底平面与上模座上平面接触。带有模柄的 冲模，应使模柄进入模柄孔，并通过滑块上的压块和螺钉将模柄固定住。对于无 模柄的大型冲模，一般用螺钉等将上模座紧固在压力机滑块上，并将下模座初步 固定在压力机台面上（不拧紧螺钉） 。 （3）将压力机滑块上调 35mm,开动压力机，穿行程 12 次，将滑块停于下 极点，固定住下模座。 （4）进行试冲，并逐步调整滑块到所需的高度。如上模有顶杆，则应将压力 机上的制动螺钉调整到需要的高度。 闭合高度的校核闭合高度的校核 压力机的闭合高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至最短 （对偏心压
43、力机的行程应调到最小） ，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压 力机的最大闭合高度；当连杆调至最长（对偏心压力机的行程应调到最大） ，滑块 处于下止点，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最小闭合高度。 压力机的装模高度是指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。没有垫板的 压力机，其装模高度等于压力机的闭合高度。 模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面 之间的距离。 模具闭合高度与压力机装模高度的关系。 理论上为： Hmin-H1HHmax-H1 （3-5） 也可写成： Hmax-M-H1HHmax-H1 （3-6） 式中： H模具闭合高度； Hmin压力机
44、的最小闭合高度； 毕业设计（论文） 第26页 Hmax压力机的最大闭合高度； H1垫板厚度； M连杆调节量； Hmin-H1压力机的最小装模高度； Hmax-H1压力机的最大装模高度； 由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后，模具的闭合高度可能要减小。 因此一般模具的闭合高度接近于压力机的最大装模高度。所以在实用上为： Hmin-H1+10mmHHmax-H1-5mm （3-7） 代入数据符合装模要求。 根据预压力 F预和模具结构尺寸，由表选出 D=45，材料直径 d=1.0mm，节距 t=10mm h0=90mm H1=62.5mm S总=2.80 模架选用后侧导柱标准模架， L=200mm
45、。 上模座：L/mmB/mmH/mm=20012540 GB2855.5-81 HT200 下模座：L/mmB/mmH/mm=20012545 GB2855.5-81 HT200 由续表 7.30 查得 上模座尺寸：L1=210mm S=210mm A1=85mm A2=150mm R=38mm L2=82mm 基本尺寸为 38mm 下模座尺寸：h=35mm L1=210mm S=210mm A1=85mm A2=150mm R=38mm L2=80mm 基本尺寸为 25mm 导柱：d/mmL/mm=38190 A38h5190 GB286.11-81 导套：d/mmL/mmD/mm=3814053 A32h614053 模架的闭合高度：180250mm 垫板厚度：10mm 毕业设计（论文） 第27页 凸模固定板厚度：17mm 卸料板厚度：16mm 模具的闭合高度：250mm 毕业设计（论文） 第28页 第五章第五章 主要零部件加工工艺主要零部件加工工艺 5.1 凹凸模加工工艺分析凹凸模加工工艺分析 1）凹模加工工艺流程 材料 Cr12 硬度 ：58 62 HRC
