连接盖落料冲孔

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1、湘潭大学课程设计论文 题 目连接盖冲压模具设计 学 院：机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： .11 第一章冲压件工艺性分析 该零件形状简单，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻边等工序组成的复合件。 工件的尺寸精度： 冲裁件的精度要求，应在经济精度范围内〔所谓经济精度是指在正常加工 条件下，采用符合标准的设备工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间 所能保证的加工精度〕，对于普通冲裁件，其经济精度不高于 IT11级，冲孔比 落料件高一级。对与本次设计，未标注有尺寸精度，考虑到成本，按照一般精 度要求来加工

2、应该可以满足其工作性能，本工件要求内精度，故除特别要求工 件精度等级选取IT14。 没有热处理要求 考虑到产品成本和零件的使用性能，选用常用材料 08F,是优质碳素结构 钢，，屈服强度180MPa,抗拉强度280~390MPa,抗剪强度200~310延伸率32%, 适宜冲压选择。 一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、 形位公差及技术要求。冲裁件的工艺性合理与否、，影响到冲裁件的质量、模具 寿命、材料消耗、生产率等，在设计中应尽可能提高其工艺性。 冲裁件的形状尽可能简单、对称、防止复杂形状的曲线，在许可的情况下， 把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料

3、。矩形孔两端宜用圆弧连接, 以利于模具加工。 冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量防止锐角，严禁尖角。除在少、无废 料排样或采用镶拼模结构，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具 寿命。冲裁减凸出或凹入部分不能太窄，尽可能防止过长的悬臂和窄槽。最小宽 度b 一般 不小于1.5t，假设冲裁材料为高碳钢时，b>2t, Lmax<5b,当材料厚 度t<1mm时，按t=1mm计算。冲裁件的孔径因受孔凸模刚度和强度的限制，不 宜太小，否则容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决与冲压材料的力学性能、 凸 模强度和模具结构。冲孔件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不能过小，以防止工 件变形、模壁过薄或因材料

4、易被拉入凹模而影响模具寿命。 本次设计，该零件是轴对称件，冲裁结构较为简单，厚度仅为 1mm，冲 裁性能较好，工艺性容易满足材料。 1.4翻边工艺性分析 一般情况下，圆孔翻边时的孔缘在单向拉应力作用下， 切向伸长变形引起的 厚度减薄最大，最容易破裂，由于材料性质不均匀，孔缘各处允许的切向延伸率 不一样，一旦孔缘某处的伸长变形超过了该处延允许的材料伸率， 该处就会因厚 度减薄过大而破裂。翻边时的变形区基本上限制在凹模圆角区之内， 凸模底部材 料为只要变形区，处于切向、径向二向受拉伸的应力状态。切向应力在孔边缘最 大，径向应力在孔边缘为零。 圆孔翻边时的变形程度用翻边系数 K表示： 式

5、中 d――毛坯上圆孔的初始直径; D――翻边后竖边的中径 影响圆孔翻边成形极限的因素如下： ⑴ 材料伸长率和硬化指数n大，Kl 小,成形极限大 ⑵孔缘如无毛刺和无冷作硬化时， Ki较小，成形极限较大。为了改善孔缘状况， 可采用钻孔代替冲孔，或在冲孔后进行整修，有时还可在冲孔后退火，以消除孔 缘外表的硬化。 ⑶用球形、锥形和抛物线凸模翻边时，变形条件比平底凸模优越， Ki较小。在 平底凸模中，其相对圆角半径rp/t越大，极限翻边系数可越小。 ⑷板材相对厚度越大，Ki越小，成形极限越大。 毛坯尺寸的计算： 〔1〕毛坯翻边预制孔直径d0 d。 D 2(H 0.43r 0.72

6、t) 式中 D——翻边直径19〔按中线计〕〔mm〕； H 翻边高度〔mm〕，H=6mm ; R 竖边与凸缘的圆角半径〔mm〕，r=1.5mm； R 料厚〔mm〕，t=1mm。 贝U: 已知预制孔直径为mm 〔2〕毛坯的直径D0 当零件的弯曲角为900时，则毛坯的展开长度为 2 2 D . (d 2r) 4d(H r) 2 r(d 2r) 8r 已知，d=49, r=, H=5 D=57 第二章冲压工艺方案确实定 考虑到需落料、冲孔、拉深、翻边成形四道工序，可以有以下种方案： 方案一：先落料冲孔，后拉深翻边成形，采用单工序生产。。 方案二：落料-冲孔-翻边-

7、拉深复合模，采用复合模生产。 方案三：落料-冲孔-翻边-拉深级进模，采用级进模生产。 方案一结构简单，但需两道工序、两副模具才能完成，效率较低，且精度不 易保证。如此浪费了人力，物力，财力。从经济角度考虑不妥当，难以满足大批 量生产要求。 方案二只需一副模具即可成型，该工艺特点首先进行落料，再冲孔，翻边， 拉深成型。采用这种方法加工的工件外观平整、毛刺小、产品质量高，而且大大 的提高了生产效率，也解决了操作者将手放入模具内的不安全因素， 复合模能在 压力机的一次行程内，完成落料、冲孔、及拉深、翻边数道工序。在完成这些工 序的过程中，冲件材料无须进给移动。 复合模具具有以下主要特点：

8、1) 冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一直性好。 2) 冲件外表较为平整。 3) 适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。 4） 可从充分利用短料和边角余料。、 5） 冲裁件内孔和外缘的相对位置精度容易保证，而且板料的定位精度要求 比级进模低 6） 冲模面积较小。 复合模也存在一定的问题，如凸凹模内、外形间的壁厚，或内形与外形间 壁厚，都不能过薄，以免影响强度。另外，冲件不能漏下，需要解决出件问题。 同时，复合模具结构也较为复杂。同样用复合模生产可分为采用筒形料加工和板 料加工。筒形料加工工件厚度不能保证。板料加工模具结构相对复杂。 方案三：级进模是在压力机一次行程中完

9、成多个工序的模具，它具有操作安 全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可 以采用高速压力机生产，也只需要一副模具，制造精度较高，先落料后冲孔，再 进行拉伸翻边成形，但是级进模较难保证内、外相对位置的一直性，材相对生产 周期长，其模具结构复杂，成本高，料的定位与送进是级进模设计中的关键问题。 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的板料加工为 佳。 第三章 排样及材料利用率的计算 冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材 料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安 全等，因此，排样是冲裁工艺

10、与模具设计中一项很重要的工作。 冲冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占 60%以上，排样的目的就在于 合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利 用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。 结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料， 它取决于工件的形状，一般不能够改变。工艺废料工件之间和工件与条料边缘 之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可防止的料头和料尾废料称 为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工 艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。 根据

11、材料的利用情况，排样的方法可以有三种： 〔1〕有废料排样 沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余 料〔搭边〕存在，冲裁后搭边成为废料，如图 a所示。 〔2〕少废料排样 沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之 间有搭边存在，如图b所示。 〔3〕无废料排样 工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切 断而得工件。如图c所示。 A 图3-1排样方法 a）有废料排样 b）少废料排样 c）无废料排样 有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工 件形状复杂、尺寸精度要求较高的

12、排样。 少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失, 材料利用率可达85%〜95%,少废料排样法也可达70%〜90%。少、无废料排样 法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少， 所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一 定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向 与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。 在几个工件的 汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命， 并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排 样。

13、 1 •有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为 直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等 考虑到造作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计。搭边值要合理确定。 搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高，但过小时就不能发挥 搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时候 还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使 作用在凸模侧外表上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀， 引起模具刃口 的磨损。 影响搭边值的因素主要有以下几点： 1•材料的力学性能 塑性好的材料，搭边值要大一些，硬度高与强度大的材 料，

14、搭边值可小些。 2. 材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。 3. 工件的形状和尺寸 工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。 4. 排样的形式 对排的搭边值大雨直排的搭边。 5. 送料及挡料的方式 用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。 查得搭边值 a=1.5mm，a1=2.1mm0 条料送进步距h=57+=58.5mm 材料利用率的计算 一个步距内的材料利用率 皿 100% Bh 式中 A 冲裁件面积〔包括冲出的小孔在内〕〔mm2〕 个步距内的冲件数目；n取1 B――条料宽度〔mm〕； h 进距〔mm〕 X 57/2 X 57/2=2550〔 mm2〕B

15、=， nA 100%% Bh 第四章各部分工艺力的计算 冲裁力计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。 冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料别离的力，其大小主要与材料力 学性能、厚度及冲裁件别离的轮廓长度等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压 力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备和设计模具。 选 用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力， 所设计的模具必须能传递和承 受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 "□Eb_ rA 凸模疔程 S4-17中栽力-a模行程曲线 在冲裁过程中，冲裁力的大小是不段变化的，图4-1为冲裁时冲裁力-凸模 行程曲

16、线。图中AB段相当于冲裁的弹性阶段，凸模进入材料后，载荷急剧上升， 但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段，载荷的上升就缓慢下来，女口 BC段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积秒减小，但只要材 料加工硬化的影响超过受剪切面积小的影响， 冲裁力就继续上升，当两者到达相 当的影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中 C点。此后，受剪面积的减少超过硬 化的影响，于是冲裁力下降。凸模再继续下压，材料内部产生裂纹并迅速扩张， 冲裁力急剧下降，如图中CD段所示，此为冲裁的断裂阶段。此后所用的力仅是 克服摩擦阻力，推出已别离的料。 冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件别离的轮廓长度有

17、关。考 虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力 F〔N〕： F KLT 〔4-1 : 式中L——冲裁件周边长度〔mr〕 t 材料厚度〔mr〕； t——材料抗剪强度〔MPa； K――系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能 的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数 K=1.3 冲裁件周边长度x mm取179mm 材料的抗剪强度〔MPa,取t b=310MPa 一般情况下，材料的（T bT,故冲裁力F〔 N〕 F仁LT t b=179X 1 x 310=55490N F卸 X N F推 X N F1=55490++N 式中t b——材料

18、的抗拉强度〔MPa。 在冲裁高强度材料或厚度大、周边长时，所需的冲裁力较大。如果超过现有 压力机吨位，就有必须采取措施降低冲裁力，主要有以下几种方法： 〔一〕阶梯凸模冲裁 在多凸模冲裁模具中，为防止各凸模冲裁力的最大值同时出现，可根据凸 模尺寸的大小，做成不同高度，形成阶梯布置，从而减少冲裁力。这种模具的缺 点是长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口也比较麻烦。 〔二〕斜刃口冲裁 在用平刃口模具冲裁时，整个刃口同时与冲裁件周边接触，同时切断，所 需冲裁力大。假设采用斜刃口模具冲裁，也就是将凸模〔或凹模〕刃口做成有一 定斜度的斜刃，冲裁时刃口就不是同时切入，而是逐步切入材料，逐步切断，

19、这 样，所需的冲裁力可以减小，并能减小冲击、振动和噪声，对于大型冲压件，斜 刃冲裁用的比较广泛。 斜刃冲裁降低了冲裁力，使压力机性能在比较柔和、平稳的条件下工作。 但模具制造与修磨比较复杂，增加了困难，刃口容易磨损，工件不够平整，一般 只用于大型工件冲裁及厚板冲裁。 除上述两种方法外，将材料加热冲裁也是一种行之有效的降低冲裁力的方 法，因为材料在加热状态的抗剪强度有明显下降。 但材料加热后产生氧化皮，且 因为要加热，劳动条件差。另外，在保证冲裁件断面质量的前提下，也可适当增 大冲裁间隙等方法来降低冲裁力。 F 冲 KLt 式中 L——冲裁件周边长度〔mm〕 t 材料厚度〔mm〕 —

20、—材料抗剪强度〔MPa〕 K――系数，考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能 的变化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。 所以，一般情况下，上式也可以写成 F冲 1.3Lt L=3.14 X 9.7=30.5mm =310MPa 则 F冲 1.3Lt XX 1X N 推件力： F推nK推F冲 式中 K推——推件力因素，查得 K推=0.063; n 工件卡的凹模内的个数，取 n=1。 则 F推nK推F冲3XN F2=12291.5+N F翻 1.1 (dm-d 0) t 0 s 式中 dm 翻边后竖边的中径〔mm〕，dm=21mm； d0 圆孔初

21、始直径〔预制孔〕〔mm〕d0mm； 10 毛坯厚度〔mm〕t0 =1mm； s ――材料屈服点〔MPa〕 =180MPa 则 F3= F翻 1.1 （dm-d。）t。s X 3.14 :] X 1X N F拉 K dt b 式中d 拉深件的直径〔mm〕d=49mm； b ――材料抗拉强度〔MPa〕，得 b =390MPa t 材料厚度〔mm〕t=1mm K――修正系数，取 K=0.8。 则 卩4=尸拉 K dt b xx 49x 1X 因此，总的冲裁力为： F总=F1+F2+F3+F4 =6120.5+++ =N 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作

22、用点， 称为模具压力 中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致， 冲压时会产生偏载，导致模 具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。通常利用求平行 力系合力作用点的方法〔解析法或图解法〕确定模具的压力中心。 本模具由于制件为轴对称零件，所以其压力中心及为零件的几何中心 第五章 冲压设备的选择 冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理 使用、安全、产品制造、模具寿命、生产效率和成本等一系列重要的问题。对于 中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有 C形床身的开式曲柄压力机。虽然 开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了

23、冲 模的寿命和冲裁件的质量。但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易 安装机械话的附属设备和成本低廉等优点，目前仍是中小件生产的主要设备。 确定设备的规格时应注意以下几个问题： 1〕压力机的行程大小，应能保证成形零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所 用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。 2〕压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸， 且还需要留有安装固定的 余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模时，工作台的受力条件也是不利的。 3〕所选压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适应。 模具的闭合高度Ho是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的 顶面的距离。

24、 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大 多数压力机的连杆长短能调节，也既压力机的闭合高度可以调整， 故压力机有最 大闭合爆肚 Hmax 和最小闭合高度 Hmin。 设计模具时，模具闭合高度 Ho的数值应满足下式： Hmax 5mm》Ho》 Hmin 10mm 4〕冲压力与压力机力能的配合关系： 当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力 行程较小，近于板材的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的 总和F总选取压力机。 根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压家的几何尺寸和精 度要求等来选定设备类型。由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压

25、力 F压》(1.6 s 1.8 ) F总选择压力 机。选 取公称压力为 350kN的开式压力机 JC23-35。其与模具设计的相关参数为： 公称压力：350kN 滑块行程：80 mm、 最大闭合高度：280mm 圭寸闭高度调节量：60 mm 工作台孔径：380mm 610mm 模柄孔尺寸： 50mm 70mm 第六章主要工作部分尺寸计算 冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。 冲裁间隙分单边间隙和 双边间隙，单边间隙用 C表示，双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质 量、模具寿命、冲裁力大小的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重 要的工艺参数。 冲裁件的质量

26、主要是指断面质量、尺寸精度和形状误差。断面应平直、光 滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件外表应尽可能平整 尺寸应在图样规定公差范围之内影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值 的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料 性能等，其中间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值〔 〕。差值越 小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺 寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉 伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱

27、离模具时，会产生 弹性恢复而造成。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因 素主要是凸、凹模的间隙。间隙大小对冲裁件尺寸偏差的影响规律可见图 6-1。 当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢 复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的 孔径则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近于挤压状态，材料 手凸、凹模挤压力大。冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增打发， 而冲孔件的孔径则变小。 冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿 命与全部磨损后总的寿命，冲裁过程中，模具的损坏有磨损、崩刃、折断、 啃坏等多种

28、式。 影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、外表粗 糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的 一个重要因素。 因为冲裁过程中，模具端面受到很大的垂直压力与侧压力，而模具外表 与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这就以为着即使整个模具在 许用压应力下工作，但在模具刃口处所受的压力也非常大。这种高的压力会 使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动 时，附着部分便发生剪切而引起磨损——附着磨损。其磨损量与接触压力、 相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要 形式。当模具间隙减小时，接触压力〔垂直

29、力、侧压力、摩擦力〕会随之增 大，摩擦距离随这增长，因此模具磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生粘 结现象。因此适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料见摩擦减小，并 减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大时，半了的弯 曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑 性变形使磨损加剧，降低模具寿命，同时，间隙过大卸料力会随之增大，也 会增加模具的磨损，所以间隙是影响模具寿命的一个重要因素。 冲裁间隙对冲裁力及卸料力的影响 当间隙减小时，凸模压入板材的情况接近于挤压状态，材料所受拉应力减小， 压应力增大，板料的易产生裂纹，因此最大冲裁力增大。当间隙增大时，材

30、料所 受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小，继续增大间隙值，凸、凹 模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓。 当间隙增大时冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔见尺寸偏差为正， 因而使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大时，制件毛刺增大，卸料力、 顶件力迅速增大。 6.2冲孔刃口尺寸计算 计算原则 由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的， 且落料 见的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔见的小断尺寸等与凸模尺寸，在测量与使用中， 落料件都是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中， 凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越

31、小，凹模越磨越大，结果使 间隙越来越大，因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则： 〔1〕落料模先确定凹模r刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等与制件的最小极 限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格制件，凸模刃口的标 称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 〔2〕冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于之间的最大极限 尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格的空。凹模人口的标称 尺寸应比凸模大个亿最小合理间隙。 〔3〕选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证 工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值，一般冲模精度较工件精度高 2~

32、3 级。假设零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的 IT14级 精度来处理，圆形件可按IT10级精度要求来处理，工件尺寸公差应按“入体” 原则标注为单向公差。所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料尸体 方向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔见负公差为零，只 标注正公差。 模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。 1.凸模与凹模分开加工 凸、凹模分开加工，是指凸模和凹模分别按图样 加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件， 为了保证凸、凹模间隙小 于最大合理间隙Zmax，不仅凸、凹模分别标注公差〔凸模 p，凹模d

33、〕，而且要 求有较高的制造精度，以满足如下条件 p 0・4 (Zmax d °・ 6(Zmax 也就是说， Z ) min Z ) min 新制造的模具应该是d p Zmin Zmax。否则制造的模具间隙 或取 d p Zmax Zmin 已超过允许的变动范围Zmin ~Zmax ,影响模具的使用寿命。 2.凸模与凹模配合加工对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具，其凸、凹 模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模〔或凹模〕作为基准件，然 后根据此基准件的实际尺寸，配作凹模〔或凸模〕，使他们保持一定距离。因此, 只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标

34、称尺寸，并注明“XX尺寸按 凸模〔或凹模〕配作，保证双面间隙”。这样。可放大基准件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。 由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化趋势不同, 所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同 查得冲裁刃口双面间隙 Zmin=0.08mm，Zmax=0.12mm。未注公差的零件尺寸 按IT14级精度计算，查得x=0.5。 冲孔凸、凹模的制造公差可由下表查出： 从上表可知: 凸 0.020,凹 0.025， 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 < 18 〉18~30 〉30

35、~80 〉80~120 〉120~180 〉180~260 〉260~360 〉360~500 〉500 表6-2规则形状〔圆形、方形〕冲裁时凸模、凹模的制造偏差〔 mm 校核: 凹 0.045mm〉Zmax-Z min 0.005mm 因此，凸、凹模采用配合加工方法。 则凸模刃口尺寸由下式计算： d=mm 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保证其双间隙为 0.08~0.12mm< rn 图6-1冲孔凸模 拉深起伏见未注公差按IT14级计算，其偏差值可查表 6-1，得其极限偏差为 0.62mm。则凸、凹模的制造

36、公差可按IT10级计算，其值可查得0.14mm。 拉深成形模的单边间隙； Z=+*1 = 20mm翻边凸，根据入体原则，则先计算凹模尺寸： D=mm 凸模尺寸根据凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=mm 50mm成形件凸、凹模，根据入体原则，也先计算凹模： D=mm 凸模尺寸根据凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=mm :。 落料件尺寸①mm的极限偏差由表6-1查出=0.87mm。磨损因数查出x=0.5 凹模的制造公差： 0.87 凹 0.035 凸 0.025 则：凸模尺寸为：d=mm 凹模尺寸：d=mm 黄4于号曽 图6-2落料

37、凹模 第七章模具总体设计 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模具。 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。 如L〔送料方向的凹模长度〕v B〔垂 直于送料方向的凹模宽度〕时，采用纵向送料方式； L>B时，则采用横向送料 方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，L=B其送料方式应采用横向送 料。 由于该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用导料柱和挡料销协调作 用。控制条料送进步距采用挡料销。而第一件工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。 7.4卸料、出件方式的选

38、择 模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中 材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便， 操作 者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性 力，不会损伤工件外表，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料 板卸料力不足时，才改用固定卸料板。 如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架〔对角导柱导套模架也 可〕；横向送料适宜采用对角导柱导套模架： 而后侧导柱导套模架有利于送料〔纵 横向均可且送料较顺畅〕，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及 对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具

39、； 而精密模具还 须采用滚珠导柱导套。本模具采用后侧导柱导套模架，因为向横向送料方式较适 合。 第八章冲模主要零件设计 一模具材料的选择是否正确不仅影响到模具使用寿命，也影响着制件的生产 质量。应该根据模具制造条件、模具工作条件、模具材料的基本性能等相关因素， 来选择经济、先进、适用的模具材料。选材时必须兼顾模具使用性能要求。对于 冷冲模应主要考虑钢的强度、韧性和耐磨性。强度与韧性以及韧性与耐磨性之间 往往此消彼长。当模具的主要失效方式是脆性开裂时可考虑选择强度较低但韧性 更好的材料或制订合理的热处理工艺以改善钢的韧性，亦可根据实际情况选择同 时具有高强度与高韧性的高级合金钢。从兼顾韧性和

40、耐磨性的角度除了整体合理 选材外，亦可考虑在保证韧性的同时，采用合理的外表处理以改善模具的耐磨性。 塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成形温度下的强度、 耐磨性和耐蚀性，同时还 应考虑其加工性能和镜面度。 热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理对模具寿命的影响主要 反映在热处理技术要求不合理和热处理质量不良两个方面。 统计资料说明，由于 选材和热处理不当，致使模具早期失效的约占 70%。 8.1.2 Cri2钢的性能 Cri2 钢 C含量 0.9%〜1.05%,Mn含量 0.8%〜1.1%,Si 含量 0.15%〜0.35%, Cr 含量0.9%〜1.2%，淬火温度820〜840

41、C, HRC不低于62,回火温度140〜160C, HRC6〜64。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸稳定性好，变形小，并 有效好的韧性。 由于钨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和 9SiCr钢更 多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。 此外，钨还有助于保存细小晶粒，从而 使钢获得较好的韧性。所以由Cr12钢制成的刃具，崩刃现象较少，并能较好地保 持刀刃形状和尺寸。 但是，Cr12钢对形成碳化物网比较敏感，这种网的存在，就使工具刃部有 剥落的危险，从而使工具的使用寿命缩短，因此，有碳化物网的钢，必须根据其 严重程度进行锻压和正火。这种钢用来制造在工作时切削刃口不剧烈变热的工

42、具 和淬火时要求不变形的量具和刃具，例如制作刀、长冲裁模的工作零件对材料性 能特殊要求，冲裁模的刃口在工作时受到强烈的摩擦和冲击， 所以其模具材料应 该具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。 由于该模具是用来冲裁复杂形状的工件，采用材料 Cri2，热处理HRC5&60 凸模、凹模的固定形式 如图8— 1所示、图a、b、g、h是直接固定在模板上的，其中图 b、h 一 般用于小型和大列零件，图a、s常用于冲压数量较少的简单模；图 c、i所示 凸模（凹模）与固走板用H7/m6配合.上面留有台阶，这种形式多在零件形状简 单、板材较厚时采用；固d所示是采用铆接，凸模上无台阶，全部长度尺寸形

43、 状相同，装配时上面铆开然后磨平。这种形式适用于形状较复杂的零件，加工 凸模时便于全长一起磨削，图J所示是仅靠H7/r6配合固紧，一般只在冲压小 件时使用；图e、f、k所示是快速更换凸模（凹模）的固定形式。对多凸模（凹模） 冲模，其中个别凸模（凹模）特别易坏•需经常更换，此时采用这种形式更换易 损凸模（凹模）较方便。 图8-1凸模、凹模的固定形式 本设计采用图（h） 凹模刃口通常有如图8-2所示的几种形式 b) J 7里一 fl 图8-2凹模的刃口形式 图a的特点是刃边强度较好该刃口形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工 作部分尺寸不变，但洞口易

44、积存废料或制件，推件力大且磨损撒，刃磨时磨去的 尺寸较多。一般刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口积存废料或制件，推件力大 且磨损大，刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高的制件， 对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 图b的特点不易积存废料或制件，对洞口磨损及压力很小，但刃边强度差。 且刃磨后尺寸稍有增大，不过由于它的磨损小，这种增大不会影响模具寿命。一 般适用于形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。 图c、d与图b相似,图c适用于冲裁较复杂的零件；图d适用于冲裁薄料 和凹模厚度较薄的情况。 图e与图a相似,适用于上出件或上出料的模具。 图f适用于冲

45、裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高〔35〜 40HR0,采用这种形式可用手锤打斜面以调整间隙， 直到试出满意的冲裁件为止。 第九章标准件的选择 —1990取凹模周界Do=16Omm*25Omm，始用最小闭合高度180mm，最大闭 合高度225mm。上模板厚H=45mm，下模板厚H=55mm,材料HT200。 根据凸模的形式及卸料的要求，根据 JB/T7646.3选择凸缘模柄。 考虑P小于料厚，所以根据JB71-85选择M10 X 80选用材料为45号钢。 B8X 110 9.4导柱，导套的选择 根据选择的模架来选择导柱，导套。导柱，导套为配合选择 模柄的选择 根据所选择的压力机来选择模柄 GB2862.8-81 连接推杆的选择 推杆的作用是实现推板和顶出器的传动，根据模具总压力考虑选择 GB2867.3-81 选用材料 Q235。 第十章绘制模具总图及装配图 1下模架2，导柱3,导套4，上模架5，弹簧6,垫板7,螺钉8,模柄9，螺钉10, 打料销11,打料板12,打杆13,冲孔凸模14,卸料器15,翻边凸模16,拉深凸模17, 落料拉深凸凹模 18,落料凹模19,顶料销20,压板21,橡胶22,推杆23,螺钉24, 限位螺钉25,卸料板26,卸料螺钉