Φ28外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计说明书

分类号 单位代码 密 级 学 号 本科毕业论文（设计） 题 目 28外舌止动垫圈冲孔落料剪切 级进模具设计 作 者 院 (系 ) 专业班级 学 号 指导教师 答辩日期 毕业论文（设计）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计） ，是本人在导师的指导下独 立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发 表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明 引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰 写 过 的 研 究 成 果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。 本人毕业论文（设计）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论 文 作 者 签 名 : 年 月 日 I 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 摘要：设计首先对冷冲压模具的基本成形机理及现状发展趋势做出简要阐释， 指出冲模是一种低能耗高效率的产出方式，在综合分析产品工艺性指标及对比不 同结构预案后，确定本次工件易采用连续模具的方案进行。 模具设计之前进行了排样结构设计和工艺计算两部分内容。第一部分通过排 样参数选用和工件各工位的合理分解排布确定了包含冲裁，冲孔弯曲落料在内的 多工位的合理结构，并以此为基础进行了第二部分，主要涵盖材料利用率，基本 冲裁力参数，刃口精度公差等几部分的计算与校核，为后续模具结构具体实施打 下基础。模具结构设计是在确保总体原则的情况下针对凸模，凹模，以及凸模固 定板，辅助部件这几大方向完成了本体参数的设计和选用，最终将他们合理的装 配，完成了本次工件级进模结构的设计。最后选用合理的压力设备与模具适配， 以满足后续试模的需要。 关键词：级进模； 冷冲压； 结构设计 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 II Abstract Abstract:The design firstly describes the basic forming mechanism and the current development trend of the die, and points out that the die is a kind of low-energy and high-efficiency output method. After a comprehensive analysis of product process indicators and comparison of different structural plans, this article is easy to determine. Use a continuous die program to complete the part design. Before the die design, the design of the layout structure and the process calculation were performed in two parts. The first part determines the reasonable structure of multiple stations including punching, punching and blanking, through the selection of the layout parameters and the rational decomposition of the work stations. The second part is based on this. Covers the calculation of the material utilization rate, the basic blanking force parameters, and the precision of the cutting edge, and lays the foundation for the subsequent implementation of the die structure. The die structure design is to ensure the general principle of the design of the body parameters and the selection of the punch, die, punch fixing plate, auxiliary components in these major directions, and finally they will be reasonable assembly, completed this time Design of work piece progressive die structure. Finally, a reasonable pressure device and die are selected to meet the needs of the subsequent test mode. Keywords：Progressive Die, Cold Stamping,Structural Design III 目 录 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 .I ABSTRACT.II 1 绪论 .1 1.1 课题研究目的及意义 .1 1.1.1 研究目的 .1 1.1.2 研究意义 .1 1.2 国内模具发展状况 .1 1.3 主要研究内容 .2 2 零件工艺性分析及冲压方案确定 .3 2.1 零件的工艺性分析 .3 2.2 确定工艺方案 .4 2.3 排样设计 .5 2.3.1 排样参数确定 .5 2.3.2 排样图的绘制 .6 2.3.3 材料利用率 .6 3 模具主要工艺参数计算 .9 3.1 冲压力参数的计算 .9 3.1.1 冲裁力计算 .9 3.1.2 卸料力、推料力、顶料力的计算 .9 3.2 冲压压力中心 .11 4 凸凹模设计 .13 4.1 冲裁间隙 .13 4.2 凸模与凹模刃口尺寸计算 .13 4.3 凹模的设计 .16 4.4 凸模的设计 .17 4.5 凹模刃口类型 .18 5 模具总体设计 .19 5.1 定位零件的设计 .19 5.2 卸料板的设计 .19 5.3 模柄 .20 5.4 模架及其他零部件的选用 .20 5.5 冲压设备的选择 .21 5.6 压力机相关参数的校核 .21 6 总结 .23 参考文献 .25 附录 A 外文文献及翻译 .27 1 1 绪论 1.1课题研究目的及意义 1.1.1 研究目的 通过本设计冷冲压模具的典型结构与计算工作，目的在于熟悉冷冲压模具的工作 原理，并系统地运用所学过的知识处理冷冲压模具设计中的各种问题，提高对机械系 统分析和模具设计的能力；另外，通过毕业设计培养阅读中外文科技文献、查阅并利 用文献资料以及独立撰写科技论文的能力。 1.1.2 研究意义 冲压是一种压力加工的方法，就是在室温的情况下进行，压力机上安装模具对材 料进行施加压力，使材料发生分离或者是发生塑性变形，进而得到所需要的零件。本 设计中的级进模具结构简单，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定参考 作用。在传统的工业生产中，工人劳动强度大、生产量大，严重影响生产效率的提高。 随着现如今科技的发展，在工业生产中模具的使用越来越引起人们的重视，并被大量 应用到工业生产中去。冲压模具可以不仅提高劳动生产效率，减轻工人负担，而且具 有重要的技术进步意义和经济价值。 1.2 国内模具发展状况 到了 21 世纪,随着计算机软件的发展和进步, CAD/CAECAM 技术日成熟,其现代 模具中的应用越来越广泛。目前我国冲压模具无论在数量上,还是在质量技术和能力等 方面都已有了很大发展,但与国民经济需求和世界先进水平相比,仍具有较大的差异,一 些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口,特别是中高档轿车的盖件模 具,目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模,则已供过于求,市场竟争非常激烈。 我国模具工业虽然有了很大的发展,但总体看来,技术水平仍比工业发达国家要落 后 1520 年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。为了推进社会主义现代化 連设,适应国民经济各部门发展的需要,模具工业需要进行进一步技术结构和加速国产 化。因此,应立足国情,着重发展模具行业中的关継、共性技术，不断加大新技术的开 发和推广应用力度,不断提高行业的自主创新能力.用信息技术帯动和提升模具工业的 制造技术水平,积极采用高新技术和先进适用技术来提高行业的总体水平,使我国模具 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 2 行业向大型、精密、复杂高效、长寿命和多功能方向发展,推动我国模具工业技术进步 再上新台阶,将是我国模具行业发展的一个重要任务 1。 1.3 主要研究内容 本次设计的内容是利用 UG、CAD 等软件进行 28外舌止动垫圈的剪切级进模具 设计，主要设计内容包括： （1） 分析零件的工艺性，确定冲压方案及模具结构； （2） 进行模具零件的设计计算； （3） 绘制模具装配图。 3 2 零件工艺性分析及冲压方案确定 28外舌止动垫圈 结构图和三维结构图分别如图 2.1 和图 2.2 所示。 图 2.1 28外舌止动垫圈结构图 图 2.2 28外舌止动垫圈 3D 图 2.1 零件的工艺性分析 模具整体设计首先以 28外舌止动垫圈的课题任务要求与技术解析开始，在绘制 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 4 了结构图以及三维的渲染结构的基础上分析了以下几点要求： （1）材料：零件的材料选用 Q235-A，普通碳素结构钢，其抗拉强度 b=375460Mpa，屈服强度为 s=210Mpa，此材料具有高的弹性和良好的耐磨性，冲 裁加工性能好。 （2）结构：内部有一个冲孔和一处 90的弯曲成形部分。料厚为 1.5mm，满足厚 度要求，零件毛刺小，模具寿命高，孔的直径较小，适合冲裁加工。 （3）尺寸精度：根据零件图上所注尺寸，工件尺寸精度要求较低，采用 IT14 级 精度，普通冲裁完全可以满足要求。 由于待冲压材料冲裁强度和刚度的使用要求，冲裁件上的孔不能太小，凸模冲孔 的最小尺寸为料厚的 0.9 倍（280.9t ） ，所以用来冲孔的凸模可以不使用凸模保护外 套。 整体来说，垫圈工件采用厚度为 1.5mm 的 Q235-A 料带冲压而成。整体形状为圆 形结构，内孔部分和外周边缘的距离参数大于 3mm。工件精度为 IT14 级，可以实现 断面较为光洁。从上述的分析可以确定，采用冷冲裁成形可以满足大批量生产要求。 2.2 确定工艺方案 该工件包括冲孔、落料 、剪切三个工序，有以下三种工艺方案： 方案一：先冲孔，再剪切，最后落料，单工序生产； 方案二：冲孔剪切落料复合模生产； 方案三：冲孔剪切落料级进冲压，采用级进模生产。 方案一用单工序模。该模具结构简单，单副模具成本低，使用、维修方便，但需 要三道工序三副模具，重复定位差，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求 和制件精度。 方案二用复合模。复合模是指在一次工作行程中完成多道冲压工序的模具，只需 要一副模具,工件的精度及生产效率都很高，但模具强度比较差，且制造比较麻烦。冲 压完成后零件会卡在模具上，需要自行清理,这样不仅会降低冲压速度，而且操作繁琐。 方案三用级进模。整个制件的成形是在级进过程中逐步完成的。级进成形是属工 序集中的工艺方法，可使切边、冲孔、打弯成形、落料等多种工序在一副模具上完成， 生产效率较高。它的制件和废料无需人工清理，所以降低了工作量，而且操作安全、 方便，能够实现自动化生产 2。 通过对上述三种方案的分析比较，从零件的生产批量和技术要求上看，该零件的 冲压生产宜采用普通级进模。 5 2.3 排样设计 2.3.1 排样参数确定 （1）搭边值的确定 根据 GB856 本次冲裁零件采用厚度为 1.50mm 的 Q235-A 材料进行加工冲裁，故 毛胚料为 1.50mm 厚（t=1.50mm） ，查表 2.1 得，侧边搭边值为 1.50mm（a=1.50mm ） ， 工件间搭边值为 1.20mm（a 1=1.20mm） 3。 表 2.1 冲裁件合理搭边值 料厚/mm 搭边值/mm a a1 0.25-0.50 1.00 0.80 1.00-1.50 1.30 1.00 1.50-2.00 1.50 1.20 （2）送料步距 S 根据待加工零件图纸可知零件最大外形轮廓尺寸为 58.00mm，工件间搭边值为 1.20mm，经公式 2-1 计算可得工件送料步距 S=59.20mm。 S=A+M （2-1） 式中： S工步长度，mm； M相邻工件的距离，mm； A最大轮廓长度，mm。 （3）带料宽度 B （2-2）01)2(nbaDB 式中： B条状料或带状料宽度； D冲件尺寸； a1工件间搭边值； n侧刃数； 条状料或带状料单向偏差； b侧刃裁切的料边宽度，金属材料取 1.50mm2.50mm，非金属材料取 2.00mm4.00mm，薄料取较小值，厚料取较大值。 B(58+21.2+21.5) -00.463.4 0-0.4 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 6 2.3.2 排样图的绘制 结合上述的参数选用，绘制出如图 2-3 所示的排样方案： 通过对工件的工艺性分析可以看出零件从大体上分为三个部分，包括中间内孔， 外舌和最大外圆。所以对其冲裁的工序依次为冲孔，切开弯曲，落料。以此为依据对 工件进行系统排样并绘制排样图。排样图的绘制遵从以下三点： （1）排样时要避免冲压过程中凸模与凸模之间距离太近，导致零件局部变形。 （2）搭边值要合理，不能出现毛刺飞边等现象。 （3）如果采用多排样式，应该预留空工位方便组装拆卸，防止发生因应力集中导 致的模具损毁 4。 图 2.3 排样图 2.3.3 材料利用率 材料利用率表示为零件实际使用面积所占大小与毛胚料整体的面积大小之间的比 例，常用 表示： 总 =总 100% 式中： 总 材料利用率； n 总 冲裁件的数目； A 冲裁件的实际面积/mm 2； B 板料宽度/mm； L板料长度/mm； 采用分块法近似计算冲压件的面积： A=3.142929-3.141414=2025.3(mm2) 带料长度： L=58+1.2=59.2(mm) 7 带料宽度： B=61(mm) 材料利用率： 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 8 9 3 模具主要工艺参数计算 3.1 冲压力参数的计算 3.1.1 冲裁力计算 冲裁力指在上模座和下模座的相对位移中，将冲裁零件与毛胚料分离所需的力。 它的大小与毛胚材料的高度，所要冲压毛胚料的物理特性及所需零件的最大外形尺寸 有关联。在应用简易平刃口模具实现冲压的时候，实际冲裁力 F 表示为： (3-1) 式中： F冲裁力/N; L 冲裁件最大外形轮廓尺寸，mm； t 毛胚料的厚度，mm； Q235 的抗剪切强度，MPa； Q235-A 的抗剪切强度如下表 3.1 所示。 表 3.1 常用材料剪切强度表 材料牌号 b/MPa Q195 255310 Q215 265330 碳素结构钢 Q235-A 305375 由表可得，Q235-A 最大抗剪切强度为 375Mpa。根据 GB856 可知冲压所需毛胚 料的厚度为 1.50mm（t=1.50mm） ，单次最大冲压外形轮廓尺寸值为 182.12mm，计算 得 F=182.121.5375102442.5N5。 3.1.2 卸料力、推料力、顶料力的计算 在冲压阶段中会发生冲压毛胚料的塑性形变以及毛胚料与冲压凸凹模间隙的剐蹭， 会另冲压后的冲孔部分的边角料紧紧的固定在凸模刃口表面。所以将被紧压在刃口表 面上的毛胚料取下的力称为卸料力；将在冲模方向上卡在凹模孔中的冲压废弃料推出 的力称为推料力；将冲裁件或着废弃辅料至模具腔孔内的力与冲裁方向相反的力称作 顶料力。 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 10 （1）卸料力的计算 6 F 卸 k 卸 F (3-2) 式中： F 冲裁力， N； F 卸 脱料力， N； k 卸 卸料力系数，见表 3.2。 由上式可得 F 卸 =0.05102442.5=5122.13（N） （2）推料力的计算 F 推 nk 推 F (3-3) 式中： F 冲裁力， N； n 同时卡住的工件或废料，n=1； F 推 推料力， N； k 推 推料力系数，见表 3-2。 由上式可得 F 推 0.055102442.5=5634.34 （N） （3）顶料力的计算 F 顶 k 顶 F (3-4) 式中： F 冲裁力， N； F 顶 顶料力， N； k 顶 顶料力系数，见表 3-2。 由上式可得 F 顶 0.06102442.5=6146.55 （N） 表 3.2 为卸料力、推件力和顶件力系数表。 表 3.2 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 /mm k 卸 k 推 k 顶 0.1 0.065-0.075 0.1 0.14 0.10.5 0.045-0.055 0.063 0.08 钢 0.52.5 0.04-0.05 0.055 0.06 2.56.5 0.03-0.04 0.045 0.05 6.5 0.02-0.03 0.025 0.03 11 （4）总冲压力的计算 卸卸FF (3-5) =119345.51（N） 3.2 冲压压力中心 多工位级进模具的压力中心是指同时完成不同工序时各个凸模组合力的作用几何 中心。为了保证冲压设备的正常工作应该使得压力中心与模座中心重合，否则，会使 冲模和冲压设备滑块产生偏心载荷，致使滑块与轨道之间产生较大的摩擦力，使得模 具导向零件加快损坏，减少模具和冲压设备的使用年限。 模具的压力中心可以根据以下原则确定： 1、全对称零件取其几何中心。 2、轴对称图形零件，压力中心与零件中心轴线重叠。 3、如果零件形状复杂、可以通过对多孔模具和级进模具压力中心的解析计算， 得到模具的压力中心，计算公式如下。 (3-6) (3-7) 通过解析法计算压力中心时，首先绘制凹模形状图，如图 4-2 所示。在图中， XOY 坐标系建立在图对称的中心线上，根据几何图形将轮廓分解为 L1L3 三条基本 线，并通过解析的方法得到模具压力中心坐标。有关计算如表 4-4 所示。 图 3.1 压力中心坐标分析 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 12 表 3.3 压力中心的计算 各工位压力中心的坐标值/mm 冲压轮廓尺寸 L/mm X Y L1=87.92 0 0 L2=20 33.2 0 L3=174.12 118.4 0 合计 282.04 75.45（取 75） 0 得其压力中心坐标值为（75，0） 7。 13 4 凸凹模设计 4.1 冲裁间隙 凹凸模之间的距离大小叫做冲裁间隙。冲裁间隙设计的不合理，将会减少模具的 耐疲劳性，耐磨损性等性能。所以，在设计模具时，计算冲裁间隙是必不可少的步骤。 尺寸精度是由现实生产之中实际生产的长度去除基本尺寸所获取的数值，这个数值越 接近零，那么就证明其可靠性越好，如果这个数值过大，那么则需要重新进行设计。 这个数值是由凹凸模之间的相对位置误差及其自身的尺寸偏差所决定的。在现实生活 中，一个模具的实际使用年限是受到各种方面因素干扰的，而在这其中，最影响最大 的就是冲裁间隙。如果冲裁间隙过小凸凹模之间会产生摩擦，导致模具的不正常损耗。 反之则会出现零件飞边，毛刺过多，发生塑性变形等现象，影响成品质量 8。 根据之前的讨论，在本次设计中要充分的考虑到间隙大小对实际使用过程中所造 成的影响。选取合适的数值，确保合理的设计，这是本次设计之中的重点。结合材料 特性在本次设计中将选用最小间隙距离。表 4.1 为金属材料冲裁间隙值。 表 4.1 金属材料冲裁间隙值 据表可选用冲裁间隙值为 0.15mm。 4.2 凸模与凹模刃口尺寸计算 刃口尺寸计算原则有以下三点： （1）根据凸模尺寸可设计出落料模尺寸，同理冲孔模设计时要以凸模尺寸为基 础。 （2）经过长时间的使用凹模与凸模之间会有磨损产生，使得落料件的外形轮廓 尺寸会越来越大，冲孔的直径逐渐的变小。所以凹模设计一般用下极限偏差尺寸而凸 模设计用上极限偏差尺寸。 （3）由于摩擦的因素，这将导致冲裁模在实际生产之中会不断的磨损，这导致 配合精度的降低，所以在设计之初就要考虑好这个问题所带来的影响，提前设计出合 理的数据，增加模具的使用年限 9。 刃口间隙表如表 4.2 所示。 小间隙 中间隙 大间隙 高碳钢、 T8A、T10A、65Mn （ 0.080.12）t （ 0.120.15）t （0.150.18）t 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 14 表 4.2 刃口间隙 查表得刃口间隙值：凸模公差-0.02，凹模公差 0.03。 根据经验公式计算凸模刃口尺寸如下： 冲孔凸模刃口尺寸： (4-1)0()pdx 落料凸模刃口尺寸： (4-2)min0(D)dpZ 式中： dd 冲孔凹模的刃口尺寸，mm; Dp 落料凸模的刃口尺寸，mm; x 磨损系数，查表 4-3 得 =0.50； 零件的公差，mm，见表 4.3； Zmin 最小间隙，mm，见表 4.4； d 凹凸模生产偏差， mm。 根据经验公式计算凹模刃口尺寸如下： 冲孔凹模刃口尺寸： (4-3)min0()ddxZ 落料凹模刃口尺寸： (4-4) Db 式中： dp冲孔凸模的刃口尺寸，mm; Dd落料凹模的刃口尺寸，mm; D落料轮廓大小，mm ; d冲孔轮廓大小，mm ; 磨损系数，查表 4.3 得 =0.50； 工件公差，mm，见表 4.3； Zmin最小间隙，mm，见表 4.4； d凹凸模生产偏差， mm。 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 3080 -0.020 0.030 15 根据经验公式计算凹模刃口尺寸如下： 冲孔凹模刃口尺寸： (4-5)min0()ddxZ 落料凹模刃口尺寸： (4-6)0Dbd 式中： dp冲孔凸模的刃口尺寸/mm; Dd落料凹模的刃口尺寸/mm; D落料轮廓大小/mm ; d冲孔轮廓大小/mm ; 磨损系数，查表 4.3 得 =0.50； 工件公差/mm，见表 4.3； Zmin最小间隙/mm，见表 4.4； d凹凸模生产偏差/mm。 冲 28.00mm的中心孔时，由上式计算得： 冲孔凸模刃口尺寸： ；00.2.2(28.5)81p md 冲孔凹模刃口尺寸： 。.3.03 切开弯曲时(切口 8mm)，由上式计算得： 切口凹模刃口尺寸： ；00.2.2(0.)d 切口凸模刃口尺寸： 。.338581p 冲 58.00mm的落料孔时，由上式计算得： 落料凸模刃口尺寸： ;00.2.2(.)574pDm 落料凹模刃口尺寸： 。.3309d 表 4.3 为磨损系数表，表 4.4 为推荐用双面大间隙。 表 4.3 磨损系数 表 4.4 推荐用双面大间隙 非圆形 x 值 圆形 x 值 磨损系数 1.00 0.75 0.50 0.75 0.50 厚度 t/mm 工件公差 1.0 0.16 0.170.35 0.36 1.02.0 0.20 0.210.41 0.42 2.04.0 0.24 0.250.49 0.50 4.0 0.30 0.310.59 0.60 1.03.0 0.220.28 3.06.0 0.240.32 17 图 4.1 凹模板 4.4 凸模的设计 28外舌止动垫圈外形相对简单，根据材料特性及加工工艺要求，为了满足凸模 刚度和韧性，所以本次将凸模设计成阶梯式，便于安装维修及后期更换。采用一体化 成形铣、一体化成形磨削。 凸模长度根据模具结构需要来确定，本次设计采用固定卸料板和导料板机构，其 长度计算公式如下： (4-9) 12350Lhm 上式中,h 1,h2,h3 分别为凸模固定板，卸料板，导料板；15.0020.00mm 为附加长度， 包括凸模的修模余量，模具闭合时的安全距离和凸模进入凹模的深度等。 经计算凸模总长 L=80.00mm。 对于圆形凸模承载能力的校核公式如下 11： (4-10) 式中： dmin 凸模最小直径，mm； t 材料厚度，t=1.50mm； 材料抗剪强度，Mpa； 凸模材料的许用压应力，Cr12MoV 的许用压应力为 1200Mpa； 故： 本次设计中凸模最小直径为 8.00mm3.00mm 所以满足强度要求。 对圆形截面的凸模失稳弯曲强度校核公式如下： (4-11) 式中： d 凸模最小直径，mm； F 凸模的冲裁力， N； Lmax不产生失稳的弯曲极限长度，mm。 故： 4dmint3m105.4dmin tFdL 2max70mFdL59.720max 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 18 本次设计中凸模长度为 80.00mm7.59mm 所以满足长度要求。 图 4.2、图 4.3、图 4.4 分别为冲孔凸模、切口打弯凸模、落料凸模的三维图。 图 4.2 冲孔凸模 图 4.3 切口打弯凸模 图 4.4 落料凸模 4.5 凹模刃口类型 本次设计的模具工位较少不用单独对凹模进行设计，采用一体化的凹模板。凹模 板上三个凹模口形状依次为小圆孔，不规则方孔，大圆孔。其中大小圆孔分别起到排 料和落料的作用，所以在对凹模孔设计时采用阶梯孔，如下图 4.1 所示，这样的设计 有利于剥落粘附在凸模刃口的工件和废料，使其自然脱落不粘带 12。 图 4-1 凹模刃口形式 19 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 20 5 模具总体设计 5.1 定位零件的设计 控制带料的进料方面采用活动导料销和固定导料板来限制其自由度。带状 毛胚料必须确保在进给方向和冲压过程中，能有两个自由度受到限制。一个限 制在材料进给方向，这个限制是为了确保带料的步幅长度恰好是每次送进时的 步距。另一个是用侧位导料板限制垂直材料的方向，使料板不会发生纵向的位 移 13。下图 5.1 为导料装置。 图 5.1 导料装置 带料横向定位装置：通常，级进模具中的材料侧向定位装置将使用导向板 来引导材料，并且导向板更便于操作。 带料纵向定位装置：活动挡料销和固定挡料销可以有效限制毛胚料的步距， 达到定位的效果。 外孔最初由固定挡料销定位，并通过设置在冲裁凸模上的两个导正销精确 定位。导正销的目的是消除在进给过程中产生的误差，并确保工件相对位置的 公差。因此，需要使用导正销来作精细的定距。 5.2 卸料板的设计 此次冲压材料选用 Q235-A 材料，料厚 1.50mm，整体质量较轻，所需卸料 力较小。所以选择固定卸料板。固定卸料板运行相对比较平稳，安装方便，便 于拆卸。其厚度根据 JB/T 8066.1-2010 选取 10.00mm。外形尺寸与凹模板同。 西安文理学院本科毕业论文（设计） 21 5.3 模柄 根据此次冲裁零件冲裁力分析选取冲压设备的型号 J23-40T，查冲压设备型 号可知模柄的半径为 25.00mm,模柄厚度为 70.00mm。模柄的高度比模柄的厚度 小 5.0010.00mm，模柄孔的半径应该比模柄的直径略小。此次多工位级进模具 设计中采用压入式模柄，如图 5.2 所示。 图 5.2 模柄 5.4 模架及其他零部件的选用 查国家标准 GB/T 2855-2008 和 G2861.1-2008 选用冲模滑动导向模座和滑 动导向导柱。根据多工位级进模具设计中凹模周界尺寸 250.00mm125.00mm 来进行标准上下模座尺寸的选择。整体结构使用对角导柱模架，对角导柱模架 优点及主要作用就是减小上模座的下模座在冲裁过程中发生倾斜使得压力中心 偏移所产生的位移误差。 对角导柱模架的凹模周界选用范围为 60.00mm50.00mm- 500.00mm500.00mm。 对角导柱模架：200125200-01 GB/T 23563.2-2009 ： 上模座尺寸标准：25012540-01 GB/T 2855.1-2008 ； 下模座尺寸标准：25012545-02 GB/T 2855.2-2008 ； 导柱尺寸标准：28150 G2861.1-2008 ； 导套尺寸标准：2810038 G2861.1-2008 ； 模架的最小闭合深度为 195mm 。 其他零部件设计： 凸模固定板，凹模板，卸料板，垫板，导料板尺寸根据毛胚料宽度与所选 模架标准尺寸为参考。其中凸模与凸模固定板之间采用过度配合的方法，将凸 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 22 模压入凸模固定板。凸模固定板与上模座之间使用垫板过度，防止凸模发生位 移。其余零部件按照机械设计手册选用标准件螺栓和销钉。 本次采用的卸料装置为固定卸料装置，卸料板用 10.00mm 厚的 45 钢制造。 卸料板，导料板与凹模板三者之间用 6 个 GB/T 27-2012 M1260 的六角头铰制 孔用螺栓链接。 5.5 冲压设备的选择 为了避免在冲裁过程中冲裁力过小，致使无法完成零件的加工过程或加工 出的零件达不到技术要求不能使用。在此采用公称压力 F 压 1.601.80 倍的 冲裁力来选择冲压设备型号。综上所述考虑到待加工零件的精密度要求和冲裁 时所需的最小冲裁力，最后选用的冲压设备型号为 J23-40T，该冲压设备的参数 见表 5.1。 表 5.1 压力机主要参数表 5.6 压力机相关参数的校核 模具闭合后其高度不能小于最小安装尺寸，同理也不能大于最大安装高度。 其关系式为： (5-1) min1max10)5HH装 模 （ 式中： 压力机的最小安装尺寸，mm；min 压力机的最大安装尺寸，mm；ax 型号 J23-40T 公称压力（N） 400000 最大倾斜角度（） 20 滑块行程次数（次/ 分钟） 40 滑块中心线至床身距离 200.00 最大闭合高度 300.00 床身两立柱距离 305.00 工作台尺寸 390.00630.00 滑块行程 90.00 模柄孔尺寸 50.0075.00 西安文理学院本科毕业论文（设计） 23 压力机工作垫板厚度，mm；1H 压力机最大装模高度，mm；max 压力机最小装模高度，mm ；in1 H模具的闭合高度，mm。 故：160.00mm195.00mm200.00mm（满足闭合高度要求） 。 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 24 6 总结 （1） 从整个设计过程来看，该 28 外舌止动垫圈工件采用级进模成形 效率较高。 （2） 拉深采用冲裁弯曲落料连续冲裁，提高了制件的成形效率。 （3） 对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算并绘制模具了零件图及装 配图。 （4） 进行了压力机校核，确定了压力机型号。 西安文理学院本科毕业论文（设计） 25 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 26 参考文献 1 李焕芳.冷冲压模具发展现状J. 中国高新技术企业.2010 2 周本凯.冷冲压模具制造技术M. 北京：化学工业出版社 .2011 3 阎兵.冷冲压模具结构与设计实例M. 北京：机械工业出版社 .2012 4 汤酞则.冷冲压模具课程设计与毕业设计指导M. 北京：机械工业出版社 .2015 5 孙传.冷冲压工艺与模具设计M. 杭州：浙江大学出版社 .2015 6 王秀凤.冷冲压模具设计与制造M. 北京：北京航空航天大学出版社 .2012 7 单春艳.冷冲压工艺与模具设计M. 北京：科学出版社 .2015 8 于位灵.冷冲压模具设计及典型案例M. 上海：上海科学技术出版社 .2016 9 刘洪贤.冷冲压工艺与模具设计M. 北京：北京大学出版社 2012 10 袁地军.冷冲压工艺与模具结构M. 北京：人民邮电出版社 .2015 11 徐永礼. 基于 Pro/E 的冲压复合模具设计探析J. 中国高新技术企业.2013 12 Han Fei. Guidance and Examples of Course Design for Stamping Die and Plastics Injection MouldM. Harbin Institute of Technology Press.2015. 13 Mahajan P V etal. Design for stampingM. New York ASME.2015. 西安文理学院本科毕业论文（设计） 27 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 28 致 谢 历时几个月的时间，终于将此次毕业设计完成，过程中也遇到了不少的困 难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。在这里尤其要强烈感谢我的论文 指导老师董老师，从选题指导、论文框架到细节修改，都做出了无私的指导， 并提出建设性意见。感谢我们机械设计制造及其自动化专业的所有授业恩师， 没有这么多知识的学习和沉淀，我也不会有基础和信心完成这次设计。 另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面 的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！ 感谢模具设计制造研究行业的各位前辈和学者们。本文引用了数位学者的 研究文献，各位学者的研究成果，对我有莫大的帮助和启发， 感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给我提供了很多素材，还在论 文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。 谨以此致谢，最后，谢谢百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师。由 于学术水平有限，所写论文难免有不足之处，希望各位老师批评和指正。 西安文理学院本科毕业论文（设计） 29 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 30 附录 A 外文文献及翻译 Improving Performance of Progressive Dies Progressive die stamping is a cost-effective and safe method of producing components. Careful design and construction of dies will ensure optimum performance. A progressive die performs a series of fundamental sheet metal operations at two or more stations in the die during each press stroke. These simultaneous operations produce a part from a strip of material that moves through the die. Each working station performs one or more die operations, but the strip must move from the first station through each succeeding station to produce a complete part. Carriers, consisting of one or more strips of material left between the parts, provide movement of the parts f