弹簧夹线板冲压模设计 模具论文.doc

1、摘 要本文设计一共用了六章来介绍本次设计的内容，首先介绍了模具行业的发展状况和前景，阐述了弹簧夹线板设计的背景，从而引出使用冲压模具的设计和制造。开始从整体上分析零件的工艺性和确定模具的设计方案。下面几章都是介绍模具的设计与制造方法，首先通过计算得出凸模、凹模的刃口尺寸，通过查阅相关资料，确定出凸模和凹模的外形尺寸。然后进行相关的工艺计算，包括材料利用率、排样设计与计算、压力中心的计算和压力机的选用。最后再第五章为重点设计部分，通过计算和查阅资料确定每一个工作零件的外形和内部尺寸和标准件（如模架、固定件和弹性塑料等）的选用，并使用CAD软件画出非标准件的零件图形，然后使用全文的计算数据，零件的

2、选用确定总装图的总体设计，并使用软件CAD画出总装图。最后整理好所有材料，编写说明书，装订好图纸。关键词：弹簧夹线板 冲压模具 凸模 凹模 CAD图形目 录目 录摘 要I第一章 绪论11.1课题背景11.2冲压模具发展现状和前景11.2.1冲压模具发展现状11.2.2 冲压模具的前景21.3课题研究的内容和意义21.4本章小结3第二章 冲裁模具毕业设计任务书52.1任务书设计内容52.2任务书的要求52.2.1技术要求：52.2.2设计要求：6第三章 零件的工艺性分析和方案确定73.1零件的工艺分析73.1.1结构与尺寸的分析73.1.2精度与断面粗糙度分析73.1.3材料分析73.2冲裁工艺

3、方案的确定83.3模具总体方案的确定8第四章 零件工艺的设计计算114.1排样设计与计算114.1.1材料利用率114.1.2排样设计114.2冲裁力124.2.1冲裁力的计算124.2.2卸料力、推件力和顶件力的计算134.3压力机的选用134.3.1 J23-4开式可倾斜压力机机床说明134.3.2 J23-4开式可倾斜压力机机床的有关参数144.4压力中心的计算14第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差175.1凸、凹模间隙值175.1.1间隙对冲压力和模具寿命的影响175.1.2冲裁间隙的确定185.2凸、凹模刃口分别加工的计算法185.2.1凸、凹模刃口尺寸计算的原则185.2.2冲孔凸

4、模刃口计算195.2.3落料凸、凹模的计算20第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计236.1凹模外形设计236.2凸模校核设计246.2.1凸模最小直径的校核(强度校核)246.2.2凸模最大自由长度的校核（刚度校核）246.3其他主要零件的设计266.3.1凸模固定板的厚度266.3.2垫板的采用与厚度276.3.3卸料橡皮的自由高度286.4标准件尺寸的确定286.5模具的总体设计296.6模具装配和装配图296.6.1级进冲裁模的装配296.6.2凸、凹模间隙的调整方法306.6.3绘制模具的总装图30第七章 总结与展望32致 谢33参考文献34附录1凹模加工工艺过程35附录2落料凸

5、模加工工艺过程36附录3凸模固定板加工工艺过程3737第一章 绪论第一章 绪论1.1课题背景我国把模具行业纳入高新技术产业重点领域，另一方面，冲压工艺广泛应用于民用、航空航天、汽车和工艺品等领域，在产品组件中所占的比例也越来越大。但由于我国模具工业起步较晚，起点较低，加工制造手段落后，尤其是技术应用人才缺乏，技术水平落后，制约了该产业的迅猛发展,已使之成为制约其他相关行业发展的“瓶颈”。 模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模

6、具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。如图1-1，典型冲压模具图形。图1-1 冲压模具1.2冲压模具发展现状和前景1.2.1冲压模具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。 随着与

7、国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 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。虽然中国模

8、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。1.2.2 冲压模具的前景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。下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广：a. 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 b. 多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 c. 为各种快速经济模具，特别是与快速成型

9、技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 d. 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 e. 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 f. 各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 g. 逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 h. 热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。 i.

10、 模具标准化程度将不断提高。 j. 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。 1.3课题研究的内容和意义本课题研究的内容如下：第1章为绪论，论述了本课题的研究背景和意义，总结了冲压模具技术的发展历史和在国内外的发展现状及趋势。第2章为本次设计的任务书，介绍了设计的零件图和设计的具体得要求，包括零件的名称、材料和生产批量等等，有技术要求和设计要求。第3章为设计的第一步，首先分析零件的工艺性，包括尺寸和精度的分析，还有材料性质的重点分析，然后按照以上的分析初步确定设计的大体方案，从简单模、复合模和级进模中选择，最终选用级进模设计。最后查阅相关资料，确定模

11、具的一些工作零件和辅助零件的设计，以至于确定模具的总体方案。第4章为设计中的重点部分，是承接上一章工艺分析的，所以我们将进行工艺计算，有排样的设计和计算、材料利用率的计算，冲裁力图形设计和具体的计算，还有最重要的就是压力机的确定和数据的校核。第5章为设计的中心部分，有凸、凹模的间隙和凸、凹模设计的原则，还有凸、凹模的人口尺寸计算，包括基本尺寸的计算和公差的确定。第6章为模具工作零件的具体设计，包括凹模的设计和尺寸的计算，还有凸模的长度和硬度校核，还有卸料板、垫板、导料板及标准件的设计、选用和计算，并有非标准件的零件图形和最终的装配草图和装配图。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高

12、低的重要标志。模具质量及附加值的高低，取决于模具专业人才的技术水平。随着产品市场的国际化，如何降低生产成本以适应竞争的激烈和残酷越来受关注，产品制造的批量化、集约化和标准化，就越来越显得十分重要了。目前，在全世界，模具快速发展，已成为大国的重要工业发展对象，各个行业都需要模具的辅助制造，所以模具对工业的发展有个不可替代的重要性。未来，模具的发展也许有将成为国家第一产业的可能。1.4本章小结 本章首先介绍了研究该课题的背景和优势，就模具的发展已经纳入高技术的行业，成为我国工业中重要的一部分，最具有潜力的工业之一。并促进我国的软件（如CAD、ProE和UG）的快速研发。随后介绍了冲压模具的发展现状

13、和前景，随着国民经济的快速增长，模具的需求量也随着增长，国内沿海地区已经把模具行业列为重要产业，建立了大型的模具城。在过去十年中，模具发展有着瞩目的发展，但是距离国外，仍有不小的差距，所以未来的模具发展就向模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务，以求早日跟上国际的脚步。第二章 冲裁模具毕业设计任务书第二章 冲裁模具毕业设计任务书2.1任务书设计内容课题名称：弹簧夹线板冲裁模设计;零件名称：弹簧夹线板;材 料：H62板 t=1.5mm;生产批量：大批量;工件图：如图2-1所示;图2-1 零件图2.2任务书的要求2.2.1技术要求：a. 冲裁件内外精度为IT14；b.

14、毛刺小于0.1mm；c. 要求设计制造此工件的冲裁模，弹簧夹线板由厂内J23-4开式可倾斜压力机上加工完成。2.2.2设计要求：a绘制制作该工件所需的冲裁模具总装图；b绘制构成该模具的所有非标准零件图；c编制设计说明书；d将设计说明书装订成册、图纸折叠成A4尺寸并装订成册；e把审题表、任务书全部装入档案袋。第三章 零件的工艺分析和方案确定第三章 零件的工艺性分析和方案确定3.1零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适用性，即冲裁加工的难以程度。冲裁件的工艺性主要包括冲裁件的结构与尺寸、精度与断面粗糙度和材料3个方面。3.1.1结构与尺寸的分析冲裁件的结构分析需要对零件的形状、外形、

15、冲裁件的悬臂件和窄槽、冲孔的最小尺寸、孔间距的要求和孔壁、冲裁宽度的要求。该零件结构较简单，形状对称，尺寸较小。其中，外形由长、宽分别为、 的矩形形成，矩形中有宽度为6mm、长度为的长圆孔，且最小孔径6mm 0.6t；还有对称直径为的小孔，且最小孔径 0.9t；最小孔边缘的最小距离3.9mm1.5t;孔间距2t;因此，均适宜冲裁加工。3.1.2精度与断面粗糙度分析冲裁件的精度一般可分为精密级和经济级两大类。精密级是冲压工艺技术所允许的精度，而经济级是可以用经济手段达到的精度。冲裁件的尺寸精度是在合理间隙的情况下，对铝、铜、软钢等常用材料冲裁加工数据。精度要求特别高的工件，需要增加整修等精密冲裁

16、工件。在冲裁件内外所能达到的经济精度，见表3.1所示。表3.1 冲裁件内外形所能达到的经济精度材料厚度(mm)基本尺寸3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335IT14IT12IT13零件的尺寸公差精度都接近IT14级，未注公差精度为IT14级，并无其他特殊要求，因此，利用普通冲裁的方式就可以满足零件的图样要求。3.1.3材料分析冲裁件所用的材料，不仅要满足其产品使用性能的技术要求，还应满足冲裁件工艺对材料的基本要求。此外，材料的品种与厚度还应尽量采用国家标准，同时尽可能采取“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”

17、等措施，以降低冲裁件的成本。a. 材料的概述：H62黄铜H62黄铜表示平均含铜量为62%的普通黄铜,在普通黄铜的基础上加入其它元素的铜合金称特殊黄铜,仍以H表示,后面会跟其它添加元素的化学符号和平均成份,如H62为含铜量为60.5%63.5%,余量为锌含量;而HAl59-3-2则表示其铜含量57%60%,铝含量为2.5%3.5%,镍含量为2%3%, 其余为锌含量.黄铜分为普通黄铜,特殊黄铜及铸造黄铜三种,铸造黄铜以ZCu开头后面跟其它元素的符号及其平均含量b. 黄铜的特性：普通黄铜，有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜，

18、是应用广泛的一个普通黄铜品种。此零件的材料为H62（黄铜）板料(1)，且为软态，抗剪强度=255MPa,抗拉强度=294MPa,弹性模量E=98GPa,断后伸长率=35。因此该材料具有较高的弹性和良好的塑性，冲裁结构较好。由以上可以看出，该零件工艺性较好，可以冲裁加工。3.2冲裁工艺方案的确定冲裁模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模（连续模或跳步模）、复合模等各种冲裁摸的构成大体相同，主要由于工作零件、定位零件、卸料与推料零件 、导向零件、联接与固定零件组成。在冲裁工艺分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数，

19、冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。冲裁工序数一般容易确定，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序的顺序。该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有一下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合膜生产；方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产；方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该零件的产量需求。方案二只需一副模具，精度有保证，且生产率较高，但结构较复杂制造复杂。方案三也只需一副模具，生产率较高一般精度可以满足。欲保证冲压件的形位精度和生产批量的要求，由于零件是大批量生产且尺寸较小，当采用级进冲裁时，生产效率高，操作方便，因此通

20、过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量，也可以避免模具强度不够的问题。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。3.3模具总体方案的确定（1）模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。（2）操作与定位方式为了提高生产效率和质量，可以采用配合自动装置送料方式。由于零件尺寸小且厚度适中，可以采用导正销与自动送料装置联合定距的方式。（2）卸料与出件方式考虑到零件厚度薄，可以采用弹性卸料方式，并采用由凸模直接从凹模洞口直接推下的下出件方式以提高生产率。（4）模架类型及精度考虑到零件的结构工艺特点，可以采用导向平稳的中间导柱模架，。由于零件的精度要求不是很高，可以

21、采用I级模架精度。以上的各项将在第五章详细说明解释。第四章 零件工艺的设计计算第四章 零件工艺的设计计算4.1排样设计与计算冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命有效措施。4.1.1材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料经济性指标。 一个步距内的材料利用率可用下式表示(2)：式中： 单个零件的利用率；A单个零件的面积；B原材料的料宽；H一个步距；由于该零件采用直排，如图所示。由工件边长为50mm，查表可得，则距料边为2.5mm，两零件相距2mm。由零件图可以近似算出一个零件的面积，一个

22、步距内冲一个零件，故A=5040=200mm，冲裁的料宽B=50+2.52=55mm, 步距h=40+2=44mm,一个步距内的坯料面积是Bh=5542。则将数据代入公式可得：所以材料在一个步距内的利用率为 。4.1.2排样设计根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：有废料排样、少废料排样和无废料排样。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。对有

23、废料排样，少、无废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置方法加以分类，其主要形式可分为：直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排和冲裁搭边。该零件结构简单，生产批量大，精度要求一般，综合上述可以使用直排少废料的排样的设计。具体排样设计如图4-1所示。图4-1 零件排样图4.2冲裁力4.2.1冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：式中：F0冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；K系数；材料抗剪强度；系数K是考虑到实

24、际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。根据零件图可算的一个零件的外形周边之和L1=（50+40）2=180mm和零件内部冲孔的周长之和L2=,根据排样图一模冲一件的布置，可知冲裁总长度L=290.6mm。又，t=1.5mm，则冲裁力F0：一般在实际生产中，需要用系数K来计算，为计算方便，冲裁力可按以下公式计算：所以，在实际生产中应用冲压力为234KN来参考。4.2.2卸料力、推件力和顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将使冲落部分的材料硬塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧固在凸

25、模上。所以卸料力、推件力和顶件力是在选择冲压设备和校核公称压力应分别考虑的，因为他们都是由压力机和模具卸料装置或顶出装置传递的。且在选择设备的公称压力或设计冲模时，应分别予以考虑。因此要准确的计算这些力是困难的，生产中常用下列经验公式计算：卸料力：查表取，则推件力：查表取，则顶件力：查表取，则式中： F冲裁力 KX、KT、KD卸料力、推件力、顶件力系数,查表4.1确定。然而压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺的总和，则计算如下所示：表4.1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.04

26、0.050.030.040.020.030.10.630.550.450.250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜、黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09注：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。4.3压力机的选用4.3.1 J23-4开式可倾斜压力机机床说明a. 机床控制系统： 开门断电，漏电保护。电控系统符合国家安全标准。电动式油缸行程调节，显数器显示。电动式挡料尺寸调节，显数器显示。b. 机床后挡料的基本配置：普通电机普通丝杆和光杆后挡料链轮传动注：机床参数及配置如需变动敬请另外说明，作为合同附件c. 机床结构：(1)

27、 采用全钢焊接机架，（、拼装工作台组成）振动时效处理，具有足够的强度和刚性。(2) 双油缸控制，机械挡块机构保护，液压上传动，扭轴强迫同步机构。(3) 滑块行程电动快速调节，并有手动微调，显数器显示(4) 上模具配有斜楔式挠度补偿机构，以补充折弯精度。(5) 单边/双边 T型槽口工作台，调整分段下模快速方便。(6) 可进行多机联动（需同时购买一台该型号的机床并加装联动同步装置），也可单机单动。(7) 该设备可折板厚是根据Q235钢板/A3板的抗拉强度（450N/mm2）和折弯槽口比例1比8来计算的，敬请核实好各种锰板的抗拉强度后与Q235板比较进行折算，另外可以通过扩大折弯下模的槽口尺寸来取得

28、更厚的折板尺寸。(8) 工作台主立板和台面均可调节。可根据折弯力的需要，适当调整工作台的加凸量来弥补由于工作台的变形而出现的挠度进行补偿。4.3.2 J23-4开式可倾斜压力机机床的有关参数本设计所给定的压力机是J23-4开式可倾斜压力机，其公称压力为400KN，工作台长2500mm，滑块行程100mm，立柱间距离2100mm.，电机功率为5.5 KW，立柱间隙为2030mm,侯口深度为220mm，滑块行程为100mm，开启高度为320mm,外形尺寸（长*宽*高）为256013502050（mm），机器重量2.6吨。因为公称压力大于所需要的最大冲裁所需要的压力值，故该压力机满足设计的要求。4.

29、4压力中心的计算模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为了保证压力机的模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常在磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线重合，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。-确定该零件的压力中心计算步骤如下：（1）选定坐标轴X和Y。（2）将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段，求出各线段长度L1、L2、L3、Ln.。（3）确定各

30、线段的重心位置X1、X2、X3、Xn。（4）按如下公式算出压力中心的坐标（X0、Y0）。压力中心分析图如4-2图所示，根据下列两式可以算得： 其中：L为每段线段的长度或圆弧的周长 X为每段线段的中点或圆弧的中心到X轴的距离； Y为每段线段的中点或圆弧的中心到Y轴的距离；将图中的数据代入公式可得： 取整数得： 图4-2 压力中心图第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差5.1凸、凹模间隙值冲裁间隙是指冲裁模凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用Z/2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。冲裁间隙的数值等

31、于凸、凹模刃口尺寸的差值，如图5-1所示，即式中 凹模刃口尺寸； 凸模刃口尺寸。 冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影响。此外，间隙对冲压力和模具寿命也有着较大的影响。图5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值5.1.1间隙对冲压力和模具寿命的影响间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易发生断裂分离，因此冲裁力减小。但试验表明，当单面间隙在材料厚度的520范围内时，冲裁力降低不多，不超过510。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不是很大。模具寿命通常是用模具失效前所冲的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小

32、主要对模具的磨损及凹模胀裂产生较大影响。模具刃口磨损看，使刃口钝化、间隙增加，从而导致制件的尺寸精度降低冲裁能量增大，断面粗糙。所以必须注意尽量减少模具的磨损。为提高模具寿命，一般需要采用较大间隙。5.1.2冲裁间隙的确定凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。在冲压的实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力，并保证模具有一定寿命，我们规定一个间隙值范围，称为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。因冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙增大，再设计和制造新模具时，一般采用最小合理间隙。

33、 冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值来选用。然而对于电子、电器、仪器等行业对制件断面质量和尺寸精度要求较高，可选用较小的间隙值。如下图要求零件内外尺寸精度为14级，且该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形由mm和mm落料获得，mm和mm、6mm由冲孔获得，查表可得(3)： 、 。5.2凸、凹模刃口分别加工的计算法冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具刃口的尺寸及公差来保证。正确确定模具刃口尺寸及其公差，将会直接影响到冲裁生产的技术经济效果，因此它是设计冲裁模的主要任务之一。5.2.1凸、凹模刃口尺寸计算的原则在计算刃口尺寸时，应该落料和冲孔两种情

34、况分别考虑其原则如下。a. 落料时，应以凹模刃口尺寸为基准。凹模基本尺寸取落料件尺寸公差范围内较小尺寸。凸模的基本尺寸则用凹模基本尺寸减去最小合理间隙。b. 冲孔时，应以凸模尺寸为基准。凸模基本尺寸取冲件公差范围内的较大尺寸。凹模的基本尺寸则是用凸模基本尺寸加上最小合间隙。c. 凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方法来确定，既要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件，又要便于模具加工。d. 根据工件尺寸公差要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，见表5-1所示。表5-1 模具刃口尺寸的公差等级模具刃口尺寸公差料厚t（mm）0.50.81.01.52345681012冲裁件尺寸公差

35、IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT7IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT145.2.2冲孔凸模刃口计算凸、凹模分别加工时要求分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸、凹模的设计图样上。这种加工的优点是凸、凹模具有互换性，便于成批制造。但由于受冲裁间隙的限制，要求凸、凹模制造公差较小，所以这种加工主要适用于简单规则形状（圆形、方形和矩形）的冲件。落料件外形尺寸为,冲孔件内孔尺寸为，根据刃口尺寸的计算原则(4)，可得落料时： 冲孔时： 式中 、 落料时凹、凸模的刃口尺寸，mm； 、 冲孔时凸、凹模的刃

36、口尺寸，mm； 落料件的最大极限尺寸，mm； 冲孔件孔的最小极限尺寸，mm；X 冲件的制造公差； 最小合理间隙； 、 凸、凹模的制造公差，mm按“入体”原则标注； X 磨损系数，如表5.2所示：表5.2 磨损系数值冲裁件精度x值IT10以上1IT11130.75IT140.5由公差表查得：零件内外尺寸全部按照IT14级精度，则。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造。 加工如上图零件的凸模由公式所得，代入数据则： 有上可得间隙值为：、 校核：满足间隙公差条件。计算中心距尺寸： 校核：不能满足间隙公差条件，因此，只有缩小、，提高精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： 校核：满足间隙公差条件

37、。5.2.3落料凸、凹模的计算 校核： 不能满足间隙公差条件，因此，只有缩小、，提高精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： 故： 校核：满足间隙公差条件。第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计6.1凹模外形设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉于下模座固定的固定方式。凹模刃口采用直接刃壁结构，刃壁高度5mm，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大。凹模轮廓尺寸计算如下(5)： 沿送料方向的凹模型孔壁间的最大距离为： C为固定零件的范围尺寸，一般C=20垂直送料方向的凹模型孔壁间的最大距离为： 凹模厚度为： （取K1=1,K2=1.25）根据算得的凹模轮廓

38、尺寸，选取与计算值相近的标准凹模板轮廓尺寸如图6-1所示，其大小为：为了更好的选取标准模架，则凹模板轮廓尺寸全取整数： 凹模的材料选用Cr12,工作部分热处理淬硬为6064HRC。图6-1 凹模板6.2凸模校核设计落料凸模刃口部分设计成阶梯形结构，安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接方式与固定板固定。凸模的尺寸根据刃口尺寸，卸料装置和安装固定要求来确定。凸模材料选用CrWMn，工作部分热处理淬硬为5862HRC。冲孔凸模刃口部分为圆形，结构简单。因冲孔凸模直径很小，所以需对最小凸模（冲孔凸模）进行强度和刚度校核(6)。6.2.1凸模最小直径的校核(强度校核)孔径远大于材料厚度，故凸模的强度

39、和刚度足够。取凸模与卸料板的双面间隙为0.2mm（不起导向作用 ）。 根据表可得，凸模的最小直径d应满足： （取），而，因，故凸模强度足够。6.2.2凸模最大自由长度的校核（刚度校核）根据表查得,圆形凸模最大自由长度L应满足 式中 L凸模允许的最大自由长度，mm； F冲裁力，N； d凸目最小直径，mm；所以，小冲孔凸模工作部分的长度不能超过3.34mm。取小冲孔凸模工作部分的长度为3mm，大冲孔长度和落料凸模均为10mm。图6-2 冲孔凸模图6-3 落料凸模6.3其他主要零件的设计6.3.1凸模固定板的厚度H1=0.7H=0.730=21mm，取整数为25mm，如图6-4所示。图6-4 凸模固

40、定板6.3.2垫板的采用与厚度是否采用垫板，以承受面较小的凸模进行计算，冲小孔的凸模承受压面的尺寸如图，按下式计算其承受应力： 式中 凸模承受的压应力（MPa）； F冲裁力（N）； A凸模最小截面积；查表得铸铁模板的许用压应力(7)为90140MPa故 但为了提高模具的效率，保护好模具，则需要添加垫板，垫板厚度取8mm。图6-5 垫板6.3.3卸料橡皮的自由高度根据材料的厚度1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修时刃磨量2mm，再考虑开启时卸料板高出1mm，则总的工作行程h=5.5mm，根据下式计算橡皮的自由高度： 取H1=22 模具在组装时橡皮的预压量为： 取 =4mm 由

41、此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为18mm。6.4标准件尺寸的确定其他主要模具零部件的尺寸规格为：模架(8)160mm100mm(160190)mm(GB/T2851.3-1990)、凸模固定板160mm100mm25mm、卸料板160mm100mm14mm（台阶高度4.5mm）、垫板160mm100mm8mm、卸料橡胶的高度为18mm。上模座：160mm100mm35mm、下模座：160mm100mm40mm、导柱：25mm150mm、导套：28mm90mm38mm、图6-6 卸料板6.5模具的总体设计本模具是采用自动送料的级进模，切断凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则须用

42、固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定，切断凸模的外侧须有挡块以克服侧压力，挡块同时起到定位作用。另外，横向的定位可在凹模上增设一个定位销。卸料装置采用弹性，导向装置采用导柱导套。 有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画草图，从结构来看，闭合高度：H=（35+5+25+18+14+30+40+2）=174mm 根据凹模的外形尺寸，确定下模板的外形尺寸为160mm100mm根据模具总体结构方案和已选用的模具零件，绘制模具的总装草图。6.6模具装配和装配图6.6.1级进冲裁模的装配级进冲裁模一般是以凹模为基件，应先装配下模，再以下模为基准装配上模。若级进模的凹模

43、是整体凹模，因凹模型孔间的进距是在加工凹模时保证的，故装配的方法和步骤与单工序冲裁模基本相同。若凹模是镶拼式凹模，因各拼块虽然在精加工时保证了尺寸和位置精度，但拼合后因累积误差也会影响其进距精度，这时为了调整准确进距和保证凸、凹模间隙均匀，应对各组凸、凹模进行预配合装配，并检查间隙的均匀程度，再由钳工修正和调整合格后把凹模拼块压入固定板，然后再把固定板装入下模座，以凹模定位装配凸模和上模，待间隙调整和试冲达到要求后，用销钉定位并固定，最后装入其他辅助零件。6.6.2凸、凹模间隙的调整方法冲模中凸、凹模之间的间隙在模具装配时要求严格控制：一是要求间隙值准确，即需要按模具设计所要求的合理间隙来装配；二是在装配时必须把间隙控制均匀，才能保证装配质量，从而保证冲压件的质量和应有的使用寿命。 目前，最常用的间隙控制方法主要有：垫片法，透光法，测量法和镶铜法(9)。6.6.3绘制模具的总装图图6-7 装配图