垫圈、垫片毕业设计(说明书)2013

重庆工业职业技术学院毕业设计（论文）

课题名称：垫圈单工序冲裁模

专业班级：10模具305班

学生姓名：李连军

指导教师：尹超林

二O一三年月

目录

1 绪论 (2)

1.1前言 (2)

1.2模具行业的发展现状及市场前景 (2)

1.3冲压工艺介绍 (2)

1.4冲压工艺的种类 (2)

1.5冲压行业阻力和障碍与突破 (3)

2零件工艺性分析及确定工艺方案和模具结构类型 (5)

2.1工件零件 (5)

2.2工艺分析 (5)

2.3确定工艺方案模具结构类型 (7)

3冲孔落料单工序模模具结构设计 (10)

3.1工件展开图 (10)

3.2排样及计算条料宽度及确定步距 (10)

3.3材料利用率的计算 (11)

3.4计算总冲压力 (12)

3.5压力中心的计算 (13)

4冲孔落料单工序模的主要零部件设计 (15)

4.1冲孔模中凸模的尺寸及制造精度 (15)

4.2凸、凹模间隙 (16)

4.3凹模的结构形式 (17)

4.4凸模的设计 (17)

5冲孔落料单工序模辅助零件设计 (21)

5.1挡料销 (21)

5.2卸料板 (21)

5.3导向零件 (21)

5.4连接与固定零件 (22)

6冲孔落料单工序模压力机的选择 (23)

7模具的安装调试 (24)

总结 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

1绪论

1.1 引言

毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。

为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。

本次设计的目的：

一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。

二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。

三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。

由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。

1.2 我国冲压模具业发展现状

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

1.2 我国冲压模具制造技术发展趋势

模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

(2)高速铣削加工

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

(3)模具扫描及数字化系统

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。

(4)电火花铣削加工

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形

加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

(5)提高模具标准化程度

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。

(6)优质材料及先进表面处理技术

选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

(7)模具研磨抛光将自动化、智能化

模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

(8)模具自动加工系统的发展

这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型

2.1 工件零件

对下图一冲压件进行设计，材料为Q235，厚度为4mm。批量：5000件，要求零件外形轮廓粗糙度小于3.2um，零件厚度方向平整光滑。零件图如图2.1所示：

图2.1 工件图

2.2 工艺分析

此工件材料采用Q235，生产批量为大批量生产个，需要用模具进行生产。由于该零件有1个Ф40孔和有直线、圆弧组成的轮廓外形，因而模具包含有冲孔、落料工序。对于Ф40的小孔，由于孔径于大料厚，不属于深孔冲裁，因此在模具设计时不必对冲孔凸模采取适当保护措施加以保护，也不必对凸模进行强度校验。对于落料，由于零件外形轮廓要求粗糙度小于3.2um且光滑平整，因此属于光洁冲裁。从材质上看，冲裁材料为Q235，属低强度、高延伸性、高延伸率、塑性及流动性好的软材料，有利于成型，总体来说，强度硬度不高，塑性纫性很好。

冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为：

对冲裁件形状与尺寸的要求

1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。

2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。

3.冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。

4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。

5.冲裁件上孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。

冲裁件对尺寸精度的要求

一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT14～IT10级以内。本工件材料为Q235，厚度为2.2mm 。冲裁件结构形状简单，所以精度按照IT14级制造。取磨损系数X=0.5。

结论：

（1） 材料：冲裁材料为Q235，属低强度、高延伸性、高延伸率、塑性及流动性好的软材料，有利于成型。

（2） 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90°清角改为R1或者R2的圆角。]1[

（3） 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：

零件外形：036.045-、0

30.044-、0

45

.0120-、026.022-、Ф

025.020-、R 0

12.04- 零件内形：Ф25

.0026 孔边距：025.05.9-、0

25.09-

2.3 确定工艺方案模具结构类型

因该工件属大批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下三种模具结构方案：]2[

方案一：采用单工序冲裁模结构。

即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位只完成一次冲孔或者落料。

适合大批量生产，模具结构简单，但是需要的工序多，要多套模具才能完成零件的加工生产效率较底，成本高。

1、需要二次定位，容易造成误差。

方案二：采用复合冲裁模结构。

即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。

复合模有如下特点：

1、冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。

2、冲件表面较为平整。

3、适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。

4、冲模面积较少。

方案三：采用级进冲裁模结构。

即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。

级进模有如下特点：

1、材料利用率较高。

2、凸模形状简单，提高模具使用寿命。

3、工作效率比较高。

通过到工厂的调研，了解到其工件包括下料、冲孔落料经过和老师的研究我们采用2个方案来进行讨论计算

对比三种方案，根据零件的形状尺寸和生产批量的特点，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，我们决定采用复式模结构方案设计。

即：复合冲裁模

把冲孔、落料由一副复合模来做。采用此方案则要求设计的模具精度比较高。

对于复合模，它既保证了落料与冲孔的同心度，又避免了由于零件外形尺寸太小而带来的二次定位的困难。采用复式模可使零件排样设计更加灵活，同时复式模将小孔冲模的凸模保护套与推件器合为一体，生产率得到提高，可以满足生产要求。

另外，复式模可以采用正装结构和倒装结构。其中倒装复式模的废料能直接从压力机台面落下，而冲裁件从上模推下，比较容易引出去，操作方便安全。而正装复式模的顶件板和卸料板均为弹性，条料与冲件同时受压平作用，可使较软较薄的冲裁件达到平整要求。同时由于凸凹模的孔内不会积聚冲孔废料，可减少孔内废料的涨力，有利于减少凸凹模的最小壁厚。经过对正装、倒装复式模的分析比较，并根据零件条料厚度小、外形尺寸大的特点，我们决定采用倒装复式模结构设计。

通过优选，我们将着重以第一套方案进行设计和计算，以第二套方案进行对比性设计。

2.3.1 定位装置

因为板料厚度t=2.2mm,属于较厚的板材, 为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单，故采用侧面两个始用挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个固定挡料销。

2.3.2 卸料装置

复合模冲裁时，条料将容易卡在凹模中，因此需要在下模设置卸料装置。

在下模的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件外形轮廓粗糙度小于3.2um，故采用第二种弹性卸料结构。

2.3.3 导向装置

由于加工工件需要光洁冲裁，定位要精确，所以采用四导柱式模架。

（每章另起一页）

3冲孔落料单工序模具结构设计

3.1 工件展开图

工件展开图，如图3.1所示:

图3.1 工件展开图

3.2 排样及计算条料宽度及确定步距

冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。

根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。

排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边值的合理确定关系到工件的质量及模具的寿命。

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，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，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

搭边值通常由表3-1所列搭边值和侧搭边值确定。

根据零件形状，查表3-1工件之间搭边值a=2.2mm, 工件与侧边之间搭边值b1=2.2mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值—△

B0△=（Dmax＋a1＋b1）0△公式（3.1）

式中 Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a1---冲裁件之间的搭边值；

b1---侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6）可得△=2.0mm。

△—板料剪裁下的偏差；（其值查表3-2）可得△=0.6mm。

B0△=120＋2.2＋2.2

=124.40-0.60mm

故条料宽度为124.4mm。

表3-1 搭边值和侧边值的数值

表3-2 普通剪床用带料宽度偏差△（mm）

表3-3 侧刃冲切得料边定距宽度b1（mm）

3.3 材料利用率的计算

一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率]2[。

材料利用率

η=A/（SB）×100％（3.2）A——一个步距内工件的有效面积mm2

S——送料步距mm

B——条料宽度mm

运用CAD软件，工具-查询-面积，得出面积：A=2700mm2

η=2700/(53.8×120)×100%=43.4%

画出排样图3.2如下：

3.4 计算总冲压力

由于冲模采用弹性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：

P0=P+P t （3.3）

P=P1+P2 （3.4）而式中 P1--------落料时的冲裁力

P2--------冲孔时的冲裁力

按推料力公式计算冲裁力：

P1=KLtτ（3.5）其中：K 为系数

L 为工件的轮廓长度（mm）

N）

τ为材料的抗剪强度（2

mm

t 为材料的厚度（mm）

查附表41 τ=540Mpa

冲裁力的计算由于采用负间隙冲裁，带有部分挤压的性质，故冲裁力比一般冲裁力大30％～50％。我们取中间值，按普通冲裁力的1．4倍计算，即

τ

=

KLt

P4.1

1

=1.4×360×2.2×540/1000

=82.46（KN）

P2=1.3×4×2×540/1000

=30.66(KN)

按推件力公式计算推件力P t：

P t=nK t P （3.6）其中：n 为卡在凹模里料的个数=h/t。h为凹模刃壁垂直部分高度（mm）t为料厚（mm）

K见表3-16

推料力系数

T

P 为冲裁力N。

取n=1，查表2-10，K t=0.055

P t=1×0.055×113.11=6.22(KN)

计算总冲压力P Z：

P Z=P1+P2+P t =82.46+30.66+4.95 =118.07(KN)

3.5 压力中心的计算

冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工

作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压机滑块的中心线相重合，以防止模具工作时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心的工作，主要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模才进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。由冲裁压力中心计算公式]4[

/i i i x x L L =∑∑，/i i i y y L L =∑∑，

（3.7）

本次设计的模具中的冲孔模属于X 方向非对称冲孔，因此要计算其压力中心.

选取如图3.3所示的坐标系，画出计算压力中心的草图如下：

图3.3 计算压力中心草图

如图3.3所示的坐标系中，将Y 轴选在左右对称的位置，则压力中心的X 坐标不用计算，即Y 方向上独立的冲裁轮廓共有9段

按《冲压工艺及模具设计》式（3.25）计算压力中心的x 坐标为： 1122012n n

n

l x l x l x x l l l +++=

+++ (3.8)

由以上计算可知，冲压件压力中心的坐标为（61，0）。

4 冲孔落料复合模的主要零部件设计

4.1 冲孔模中凸模的尺寸及制造精度

凸、凹模加工方法一般分为两种：凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工法。当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。

采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准件完全加工完才进行。按配做法制模的加工顺序，落料时先加工凹模，配做凸模；冲孔时先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度较低，特别是板料较薄时，基准件的公差值较大，而配做件允许的公差值要小得多。这说明基准件加工较容易，而配做件加工较难。由于现在凹模基本上都采用线切割方法加工，精度可达±0.01～0.02mm ，而凸模因结构形式不同有多种加工方法。在留出不小于0.02mm 研磨量的情况下，凹模型

孔一般都能采用线切割方法一次加工出来。因此，对于常用的冲裁模，选择凹模为配做件，加工比较方便]5[。

选择凹模为配做件，对于冲孔，按前述方法计算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作图上进行标注。而对于落料，则需要将计算的凹模刃口尺寸换算为凸模刃口尺寸后，再进行标注，由先制凹模改为先制凸模。

图4.2 冲孔凸模

则冲孔凸模刃口尺寸25

.00

26磨损后增大，由公式： 0

)(p

X d d p δ-?+= （4.1）

06

.00

4/3.00

13

.26)25.05.05.2()(---=?+=?+=p X d d p δ

落料凸模刃口尺寸

落料凸模磨损后增大的尺寸，按《冲压工艺与模具设计》式（2-36）计算： 即

p

B =（

d

A +/4?-m in Z

）0

/4-?

（4.2）

=（m ax a -x ?+/4?-m in Z ）0/4

-? 公差为IT14级时磨损补偿系数x =0.5。按板料厚度4mm ，查《冲压工艺及模具设计》表2.3知，m in Z =0.120mm 。则按上式计算落料凸模的刃口尺寸分别为：

R12000.36-=（10-0.5×0.36+0.36/4-0.120）00.36/4-=119.7900.09- R400.30-=（3-0.5×0.30+0.30/4-0.120）0

4/30.0-=3.8100.075

- 0

25.045-=（45-0.25×0.25+0.25/4-0.120）04/25.0-=44.810

063.0- 0

25.044-=（44-0.25×0.25+0.25/4-0.120）0

4/25.0-=43.810

063.0- 0

36.022-=（22-0.5×0.36+0.36/4-0.120）04/36.0-=21.9900.09- 0

30.020

-=（20-0.5×0.30+0.30/4-0.120）04/30.0-=19.5600.075-

凹模板上定位尺寸磨损后增大，按《冲压工艺及模具设计》式（2-8）进行计算：

即： D d =（D-x ?）0d

δ

+ （4.3）

则，按上式计算，各孔边距尺寸为：

孔边距：025.05.9-、0

25.09-

25

.09-=（9-0.5×0.25）4/25.00=063

.00

87.8

25

.05.9-=（9.5-0.5×0.20）4/25.00=063

.00

35.9 4.2 凸、凹模间隙

查《冲压工艺及模具设计》中表2.3,知

m in

z =0.120mm,?=0.050mm ，则

m ax

z

=m in z +?=0.170mm

凹模按照冲孔凸模、落料凸模的实际尺寸进行配做，双边最小间隙为0.120mm ，最大间隙不得超过0.170mm 。

4.3 凹模的结构形式

凹模的材料选用Cr12，查《冲压工艺及模具设计》可选用如下图所示的类型：

查表得4≥h ，

凹模外形尺寸的确定

凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。]6[

凹模厚度：H （mm ）

Kb h =（mm ）

式中 K ——系数，考虑板料厚度的影响1K =0.28； b ——冲裁件的最大外形尺寸。 所以落料凹模厚度为：mm h 5.41045.0=?= 凹模厚度为h 与推件器和推杆留空高度： H=4.5+5+7=16.5mm

落料凹模尺寸B L ?为：125125?

4.4 凸模的设计

4.4.1凸模的结构形式

为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个

原则：

（1)精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。

（2)防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉深作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。

（3) 防止转动 凸凹模的结构形式

通过对该工件的工艺性分析可知，该模具冲孔时需采用圆形小凸模，落料时需采用非圆形凸模两种。查《冲压工艺及模具设计》可使用非圆形凸模结构。

则：

其中凸凹模固定板厚mm H H 9.95.166.0%601=?==凹， 取1H =10mm 卸料板厚mm H 102=， 橡胶厚度mm H 323=，

()mm H 20~10=,其中H 包括凸凹模进入凹模的深度 、总修磨量以及模具闭合状态下卸料板到凸凹模固定板间的安全距离，取mm H 10=。

落料凸凹模：mm L 6210101032=+++=。

对于非圆形凸凹模可固定部分做成长方形，这样就改善了它和凸模固定板之间的配合。

如上该圆形小凸模比较细长，且工件厚度较大，必须进行承压能力校验。 承压能力校验：

冲裁时,凸模承受的压应力压σ必须小于凸模材料强度允许的压应力][压σ:

[]P F

σσ=

≤压压，对圆形凸模，P dt πτ

=，代入上式可得

4[]

d t

τσ≥

压

式中 P ——冲裁力，N ；

F

——凸凹模最小断面面积，mm 2； d

——凸凹模直径，mm ；

t ——材料厚度，mm ；

τ——毛料材料抗剪强度，MPa ；

][压σ——凸凹模材料的许用压应力，MPa 。

查《冲压模具与制造》表知MPa 1600~1000][=压σ，取M P a 1400][=压σ，

MPa 262=τ

14

4==

t

d

4τ/][压σ=1048/1400=0.75<1

所以

4[]

d t

τσ≥

压 成立，即该冲孔凸模承压能力足够。

4.4.2凸凹模的固定方式

如图所示，冲孔凸凹模采用压入法的固定方式:

用凸凹模固定板将凸凹模固定在模座上。固定板与凸凹模一般采用

)6/7(m H 过渡配合。适用于冲裁板厚mm

t 6≤的冲裁凸模与各类模具零件。]7[

它的特点是连接可靠，对配合孔的精度要求较高。装配时，将凸凹模固定板型孔台阶朝上，放在两个等高垫铁上，将凸凹模工作端朝下放入型孔对正，用压入机分多次压入，要边压入边检查凸凹模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，导入圆角和导入斜度。压入后台阶面要接触，然后将凸模尾端磨平。压入时最好在手动压力机上进行，首次压入时不要超过3mm 。而落料凸凹模由于其外形复杂.采用低熔点合金法进行固定。低熔点合金在冷凝时有体积膨胀的特点，利用这个特点在模具装配时固定零件。采用这种方法的优点是工艺简单、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，减少加工工时，有较高的连接强度。且低熔点合金可重复使用，回用次数多时，应测定合金的成分比例。]8[ 4.4.3 小冲头凸模强度校验

查《冲压工艺及模具设计》，小凸模可以使用凸台形式，便于加工，图如下：

小凸模长度计算：

H= 1H + 2H

1H ──固定板厚度，mm ；

2H ──卸料板厚度，mm ； 代入计算：H=28mm 承压能力校验：

根据下式进行校验： =F ／A ≤ [σ]，其中 为凸模承受的压应力；F 是冲力；A 为凸模最小截面积； [σ]是凸模材料的许用压应力。失稳弯曲应力校验采用杆件受轴向压力的欧拉公式进行校验。由于推件器对小冲头有导向作用，凸模的受

力情况相当于一端固定一端铰支的压杆，故不发生失稳弯曲的最大冲裁力为：

Fl=27c2EJ／nL

式中 E——凸模材料的弹性模数

J——凸模最小横截面的轴惯性矩

t——安全系数

L——凸模长度

代入数值计算可得：Fl=84730．93N，故Fl≥F。即冲裁力小于最大冲裁力，不会发生失稳弯曲。]9[

5 冲孔落料复合模辅助零件设计及材料选择

5.1 挡料销

复合模使用固定的刚性的挡料销，画出简图如下：

图5.1 挡料销

挡料销用于限定条料的送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，而固定挡料销分为圆形和钩形，一般安装在凹模上，圆形挡料销，结构简单，制造容易，根据所设计的模具选用圆形固定挡料销。材料为45钢，经热处理硬度HRC42～48。与凹模的销孔为H7/m6配合。查《冲压工艺及模具设计》表3.8知，挡料销高度为3mm。

5.2 卸料板

卸料板是将材料或工件从凸模上卸脱的固定式或活动式板形零件。本次设计考虑到该工件的工艺性极其模具的要求等因素，决定选用固定卸料板结构，固定卸料装置安全可靠，结构简单，卸料力大。根据冲裁件厚度，则采用封闭式刚性卸料板。且和导料板做为一体，兼作导向装置，卸料板孔应按照凸模配做。固定