Φ32 双耳止动垫圈冲孔落料级进模具设计说明书

本科毕业论文（设计）题目32双耳止动垫圈冲孔落料级进模具设计本科毕业设计（论文） 32 双耳止动垫圈冲孔落料级进模具设计摘要：本次模具设计是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定整个 制件的冲压工艺方案。其开始是确定该模具类型为冲孔-落料级进模，计算制件 毛坯尺寸，确定冲裁次数，作工艺计算，计算出冲裁时的冲裁力、卸料力、推件 力。确定模具的压力中心，选择压力机和确定冲模的闭合高度，设计出卸料板、 导柱和导套、凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、弹簧的 选用、模柄与模架等模具的主要零部件，从而完成整个模具的设计工作。利用 CAXA 软件对模具的装配图和零件图的绘制。 关键词: 冲压模具；冲压成型；模具设计 1IDesign of piercing blanking progressive die for 32 double ear washersABSTRACT：Mold design starts from the process analysis of the parts, and determines the stamping process plan of the whole piece according to the process requirements. Firstly determined the type of die for punching - blanking progressive die, then calculate the size of the blank parts, determine the number of blanking, and the process is calculated to acquire the blanking force, stripping force and pushing force. Determine the pressure center of the die, select the press and determine the closing height, design the stripper plate, guide column and guide sleeve, die structure, punch structure, positioning part, elastic tripper, die handle and die frame and other main parts, so as to complete the design work of the whole die. Use CAXA software to draw the assembly drawing and part drawing of the die.Key words： Stamping die ,Punch forming , Mold design目 录I1II1 绪 论11.1 本课题研究的目的意义11.2 国内外模具发展的现状11.2.2 国外发展现状11.3 本课题研究的内容12 冲压件工艺分析32.1 冲压件工艺分析32.2 冲压工艺方案的确定33 模具结构设计54 设计计算74.1 排样方式的确定及计算74.2 搭边的作用及搭边值的确定74.3 排样图及材料利用率84.3.1 排样图8对排、横排、纵排三种排样图如下图 4-2 所示排样所示。84.3.2 排料利用率94.4 冲裁力、卸料力、顶件力及推件力的计算104.4.1 冲裁力的计算104.4.2 卸料力、顶件力及推件力104.5 压力机所需总压力计算114.6 冲裁压力中心的计算114.7 压力机的选择135 模具零件设计155.1 凸、凹模设计155.1.1 冲裁间隙155.1.2 凸、凹模刃口尺寸的计算155.1.3 凸、凹模的设计原则175.1.4 凸、凹模强度计算185.2 辅助零件设计与选用205.2.1 导正销的设计205.2.2 卸料装置225.2.3 顶料装置225.2.4 限位装置235.2.5 模柄的选用245.2.6 螺钉与销钉的选用245.2.7 弹簧的选用255.2.8 导柱、导套的选用255.2.9 标准模架的选用266 其他说明296.1 材料选择296.2 公差与配合297 设计总结317.1 论文主要工作317.2 下一步工作及展望31致 谢33参考文献35附录 A37本科毕业设计（论文）1 绪 论1.1 本课题研究的目的意义冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强 度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具 的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动 送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人 负担，具有重要的技术进步意义和经济价值1。 研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术 已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具 工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。 1.2 国内外模具发展的现状1.2.1 国内发展现状（1） 冲压工序比较单一，多数以冲裁级进模为主，少部分为冲裁拉深级进模， 模具结构比较简单、功能性不强。（2） 模具模板幅面尺寸比较小，一般在 1200600mm 内，一次冲制的产品数量 也在十几件以内，属中小型级进模。 （3） 模具精度不高，冲裁间隙误差在 0.015mm 以上，制件产品容易产生毛刺。 （4） 模具使用寿命相对较短，一般一次刃磨在 50 万次以内，模具材料主要以普 通模具钢为主或采用硬质合金2。 1.2.2 国外发展现状（1） 在国外 CAD/CAE/CAM 已成为普遍应用的技术。在 CAD 的应用方面，已 经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了 70-89%，UG,PRO/E CIMATRON 等软件的应用很普遍3。（2） 设计上采用了先进的设计理念。如为了便于模具设计与计算，各道工序均 以一个统一的基准点为中心，以坐标尺寸的方式标注尺寸。（3） 各模具生产企业根据自身的生产能力、经验等，制定了自己的标准。它包 括设计的标准化，模具零件和模具结构的标准化。1.3 本课题研究的内容（1） 首先零件工艺性分析，并确定出最佳的冲压工艺方案，根据选用的工艺方 案设计出模具的结构。47（2） 设计出最佳的排样方式并计算材料利用率。 （3） 计算冲裁力、卸料力、顶件力、以及压力机所需的总冲压力等。 （4） 根据总冲压力来选择压力机，并确定出该压力机的主要参数。 （5） 根据双耳止动片的形状、外形尺寸设计出凹模、凸模等零件。 （6） 设计卸料装置、顶件装置、推件装置、限位装置、导套、导柱。 （7） 模架、模柄、弹簧、螺钉与销钉的选用。 2 冲压件工艺分析2.1 冲压件工艺分析冲压件是双耳止动垫圈，此双耳止动片级进模只有冲孔和落料两个工序。材料为 Q235-A 钢，抗剪强度 310380MPa，抗拉强度 380470MPa,屈服强度 240MPa，厚度 为 1.5mm，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，可看作 IT13 级，尺 寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。根据模具精度比冲裁件的精度（IT13）高 35 级精度要求，需要采用 IT10 以上的精度才能满足要求。本设计采用 IT9 级精度。退火 后，未经表面处理，工件精度为 IT13，具体尺寸要求如下图 2-1 所示。 图 2-1 零件图及尺寸要求 2.2 冲压工艺方案的确定根据双耳止动片冲压件所需要的冲压工序的种类，双耳止动片分离冲孔、落料、 切边等工序，工序性质的确定取决于冲压件的结构形状、尺寸精度、还要考虑工件变 形性质和具有的生产条件，制定三种冲压方案。方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。 方案一：模具结构相对简单，至少需要两副模具来完成冲压裁剪，成本高而生产效率低，冲裁出的零件精度也比较低，仅能满足小批量生产的要求。 方案二：只需一副模具，制件尺寸精度和生产效率比方案一都高，工件同轴度较好，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。 方案三：为级进模，需一副模具，生产效率及精度较高，寿命长，级进模结构相对简单，操作方便且安全，易于实现自动化生产。对于特别复杂或孔边距较小的冲压 工件，用单工序模或者复合膜难以进行冲压时，可以使用多工位级进模逐步冲出。但 是由于级进模轮廓尺寸较大，使得制造成本相对较高，所以多工位级进模一般适用于 小型冲压件的大批量生产4。通过对上述三种方案的分析比较，双耳止动垫圈工件的冲压生产，要大批量生产 则采用方案三为佳。3 模具结构设计零件总体尺寸不大，厚度较薄，采用弹性卸料方式，下落式出冲孔落料出件。设 计采用内导料板和外导料板组合使用。为了保证导料的准确和顺利进行，自动送料的 级进模。带料（条料）经过每个工位不断的冲切、成形过程中，为保证带料或条料的 顺利进行，采用套式顶料杆，可以防止防止带料位移、变形，有保护了导正销。为了 在连续冲裁过程中的准确定位，采用导正销与侧刃或自动送料机构混合使用，采用侧 刃或自动送料机构作为粗基准，导正销作为精基准5。模架分为铸铁模架和钢铁模架俩大类。因为模架是模具的主体结构，模具是连接 模具所有零件的重要部件，模具上下模之间相对位置通过模架的导向装置稳定保持其 精度。模架材料我们采用钢板6。级进模结构特点：（1）为了保证上下模的对准精度，我们采用四导柱滑动导柱、导套模架制造。（2）为了能减少材料，提高材料利用率，我们最终采用对排方式。模具采用双排， 一次就可以冲出俩个零件。（3）采用内、外导料板能保证送料顺利的进行，精度也大大提高，导料销进行进 一步保证精度。（4）该模具采用自动送料，冲裁后的制件和废料均有模具的底孔漏出，大大的提 高了效率，减少了人力、物力。模具结构零件如下所示。1-四导柱上模座 2-凸模固定板垫板 3-导正销孔凸模 4-圆柱压缩弹簧 5-凸模固定板 6-冲孔凸模 7-模柄 8-内六角圆柱头螺钉 M10 9-落料凸模 10-卸料螺钉 11- 导套 12-导柱 13-卸料板垫板 14-卸料板 15-料板 16-凹模板 17-凹模板垫板 18-四导柱下模座 19-落料凹模 20-导正销 21-套式顶料杆 22-弹簧 23- 挡块24-冲孔凹模 25-导正销凹模 26-承料板垫板 27-承料板 28-外导料板 1 29-内导料板 3 30-侧刃凹模 31- 侧刃凸模 32-内导料板 2 33-内导料板 1 34-上限位柱 35-下限位柱 双耳止动垫圈多工位级进模结构如图 3-1 所示。图 3-1 双耳止动垫圈冲孔落料级进模结构 4 设计计算根据制件图的工艺分析和尺寸公差对制件进行工艺计算，计算材料的利用率，计 算冲压力，计算压力中心，选择合适的压力机，计算模具主要零件的外形尺寸等。4.1 排样方式的确定及计算方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件四周都有搭边。由冲模来保证冲 件尺寸，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低常冲裁一些形状比较复杂、 尺寸精度要求较高的冲件。方案二：少废料排样 材料利用率稍高于方案一，可以简化凹模型孔，模具制造 简单，因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低。方案三：无废料排样 材料利用率最高,冲件的断面质量和冲裁件精度最低。 比较三种方案，考虑模具寿命和冲件质量，选择方案一的排样方式最佳。4.2 搭边的作用及搭边值的确定排样时制件与制件之间及制件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和侧搭边。 虽然为废料，但它补偿了条料的裁剪误差、送料步距误差、定位误差，确保冲出合格 的制件。搭边还可以增加条料的刚性，以保证送料顺利进行。搭边值的大小取决于材料厚度、材料种类、冲件形状和尺寸以及卸料方法。搭边 值的大小通常用经验确定7。查多工位级进模设计手册表 3-5 得搭边和侧搭边如下图 4-1 和表 4-1 所示。图 a 表示圆形或类圆形搭边及侧搭边值图 b 表示矩形或类矩形搭边及侧搭边值 图 4-1 圆形与矩形搭边及侧搭边 表 4-1 搭边与侧搭边的选取 材料厚度 t 圆 形 或 类似圆形制 件见图 a 矩 形 或 类 似 矩 形 制 件 长度 L 50 矩 形 或 类 似矩形制件长度 L50 见图 b 材 料 厚度 t 圆 形 或 类 似圆形制件见图 a 矩 形 或 类 似矩形制件长 度见图 b a a1 a a1 a a1 0.025 0.250.5 1.0 0.8 1.2 1.0 1.2 1.0 1.5 1.2 1.52.5 1.22.2 1.82.6 1.22.5 0.51 0.8 1.0 1.0 1.2 1.52.5 1.82.6 11.5 1.0 1.3 1.2 1.5 1.82.8 2.23.2 材料厚度 1.5mm，零件外形类圆形，取 a=1.0mm；a1=1.3mm， 对排取 a=2mm，a1=2.5mm，计算送料步距 S；S=90mm， 计算料条直排宽度 B： B=D+2a1=75+21.3=77.6mm， 计算料条对排宽度 B： B=D+2a1=75+22.5=80.0mm。 4.3 排样图及材料利用率4.3.1 排样图对排、横排、纵排三种排样图如下图 4-2 所示排样所示。图 a 对排 图 c 纵排 图 b 横排 图 4-2 排样图 4.3.2 排料利用率 排料方式及材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。 材料利用率：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。 一个步距内的材料利用率，查冲压工艺与模具设计手册如公式 4-1 所示。 = / 100%（4-1）式中：A一个步距内制件的实际面积（mm2）B条料宽度（mm） N是一张板料（带料、条料）上冲裁件的总数目（个） L板料的长度（mm）（1）直排材料利用率 = （2）纵排材料利用率 = （3）对排材料利用率 = 100%=3828.228=43.66%。 8768.8100%=3828.228=43.66%。8768.8100%=3828.228=49.83%。 7682.4通过上述方案可对比，在提高材料利用率的同时还要考虑条料在冲裁过程中要减 少翻动，尽可能的选择条料宽、进距小的排样方式。这样能可以减少板材裁剪次数和 剪裁备料的时间。在保证冲件质量的情况下，还要保证模具的使用寿命，综合因素下 我们选用对排排料方式。4.4 冲裁力、卸料力、顶件力及推件力的计算4.4.1 冲裁力的计算指冲压时材料对凸模的最大抵抗力。也就是说冲裁时所需要的压力。影响冲裁力 大小的因素有很多，但主要与材料的力学性能、材料的厚度、冲裁件的轮廓周长、冲 裁间隙、刃口的锐利程度、冲裁速度和润滑情况等8。查冲压工艺与模具设计手册 如公式 4-2 所示。F=KLt （4-2）式中：K修正系数 F冲裁力； L冲裁件周边长度； t材料厚度； 材料抗剪切强度 经计算和查表得：L=233.35mm；t=1.5mm；=380MPa；K=1.3。 冲裁力计算：F=KLt =1.3233.351.5380=172912.35N。 4.4.2 卸料力、顶件力及推件力（1） 卸料力 将箍在凸模上的材料卸下所需的力。查冲压工艺与模具设计手册如公式 4-3 所示。卸 = 卸 F（4-3） 卸料力计算：卸 = 卸 F=0.04172912.35=6916.49N。（2） 推料力 将落料件顺着冲裁方向从凹模孔推出所需的力。查冲压工艺与模具设计手册如公式 4-4 所示。 推 = 推 （4-4） 推料力的计算：推 = 推=50.055172912.35=47550.89N。 （3） 顶料力 将落料件逆着冲裁方向从凹模孔推出所需的力。查冲压工艺与模具设计手册如公式 4-5 所示。 顶=顶F（4-5） 顶料力计算：顶=顶F=0.06172912.35=10374.74N卸料力、顶料力、推料力系数可查冲压模具设计实用手册表 4-35，具体数值 见下表 4-2 所示。表 4-2 卸料力、顶料力、推料力系数 料厚/mm(钢) K 卸 K 推 K 顶 0.01 0.0650.075 0.1 0.14 0.10.5 0.0450.055 0.063 0.08 0.52.5 0.040.05 0.055 0.06 2.56.5 6.5 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.030.04 0.020.03 0.0250.08 0.020.06 0.045 0.025 0.030.07 0.030.09 0.05 0.03 0.030.07 0.030.09 4.5 压力机所需总压力计算冲裁工艺力包括卸料力、顶料力、推料力、冲裁力的总和，即总= + 卸 + 推 +顶，这时压力机的吨位需大于总的 30%。一般我们把凸模做成不同高度，按阶梯分布， 可以使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低冲裁力和减少压力机的震动。总= + 卸 + 推 + 顶=237754.47N。4.6 冲裁压力中心的计算冲压力合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模的压力中心必须通过模柄轴线而 与压力机滑块的中心线重合。否则，冲压时滑块就会受到偏心载荷，导致滑块导轨和 模具导向部分的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而降低冲裁件的质量和模具的 寿命，甚至会损坏冲模9。具体计算如下图 4-3 和表 4-3 所示。图 4-3 坐标位置 表 4-3 坐标点 序号 L X Y 1 77.89 23 23 2 31.506 10 49.25 3 26 23 55 4 5 6 7 8 9 31.506 5.636 11.5 26 11.506 100.53 36 23 59.25 75 59.25 23 49.25 23 36 23 10 23 建立坐标系，标注如图所示，利用 AtuoCAD 软件，直接求出各线段的压力中心坐 标，测量得到如上结果。简单几何图形压力中心的位置：（1）对称件裁剪的压力中心，都位于冲裁件轮廓图形的几何中心上。（2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心位置。（3）冲裁圆线段时，压力中心位置可通过计算得出。计算公式查冲压工艺与模具设计如公式 4-6 得y=180=（4-6）式中：b弧长，mm； 半角，弧度； 复杂零件模具压力中心的确定：（1）在任意位置画出坐标轴，（2）分别计算出每一个凸模刃口轮廓压力中心及坐标位置，1、2 和1 、2。 （3）将刃口轮廓线按基本要素划分为若干线段1、2，并计算出各段的长度。 根据力学定理，合力对每轴的力矩等于各分立对同轴力矩的代数和，则可得到压力中心坐标（0，0）。查冲模设计手册如公式 4-7、4-811+22+ =10 = + += （4-7）12=1 11+22+ =10 =1+2+=1（4-8）带入公式进行计算0 =29.788；0=30.179。4.7 压力机的选择根 据 总 冲 压 力 F总 =237754N ， 压 力 机 公 称 压 力P= （ 1.11.3 ） 总=1.2237754N=285KN，考虑闭合高度、最大行程等综合因素。查多工位级进模 设计实用手册 表 9-3 JFC21 系列开式告诉高精密压力机，技术参数见下表 4-4 所示。 表 4-4 压力机参数 名称系列公称压力（KN） 450滑块行程（mm） 50行程次数（次/min） 120200最大装模高度（mm） 装模高度调节（mm） 滑块中心至床身距离（mm） 立柱间距离（mm） 工作台尺寸（前后左右） 机身工作台尺寸（前后左右） 工作台板厚度 模柄孔尺寸(直径深度) 3005030054057080030030010040605 模具零件设计5.1 凸、凹模设计5.1.1 冲裁间隙指冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影 响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等，间隙过大是凸模刃口处的比合理间隙时向 内错开一段距离。当间隙过小时凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离。 通过查表法确定间隙值的大小。凸凹模刃口尺寸计算冲裁件材料为 Q235，料厚 S=1.5mm，查多工位级进模设计 适用手册表 4-6 冲裁模初始双面间隙（汽车、拖拉机行业） =0.132mm； =0.240mm。5.1.2 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸计算原则：（1） 落料时，制件的尺寸取决于凹模刃口尺寸，而冲孔时，制件的尺寸取决于 于凸模尺寸，故料带设计落料时，应以凹模为基准，间隙去在凸模上，否则相反。在 使用中，凸模会越磨越小，凹模会越磨越大10。（2） 由于在冲裁中凸凹模的磨损，在设计落料时，凹模公称尺寸应取制件尺寸 公差范围内较小尺寸，设计冲孔时，凸模公称尺寸应取制件尺寸公差范围内较大的值， 这样在凸凹模磨损不严重情况下冲出仍然是合格品。（3） 凹、凸模的制造公差主要与冲裁件的精度和形状有关，一般比冲裁件的精 度高 23 级。 （4） 冲裁件刃口尺寸均按“入体”原则标注，即凹模刃口尺寸偏差标注正值， 凸模刃口尺寸偏差标注负值；而对于孔心距，以及不随刃口磨损而变得尺寸，择取向 双偏差。冲裁凸模与凹模分开加工时刃口尺寸计算 这种方法适用于圆形或简单规则形状 的冲裁件。为了保证合理的间隙值，其制造公差（凸模制造公差p，凹模制造公差） 必须满足下列关系式： |+| （5-1） 其取值方法有以下几种方法： （1） 按表 4-9 查取（2） 规则形状一般可按凸模 IT6、凹模 IT7 精度查标准公差表选取（3） 按下式取值，如公式 5-2 所示。 = 0.4( )， = 0.6（ ）（5-2） 查多工位级进模设计使用手册表 4-9 查取，具体公差见下表 5-1 所示。表 5-1 规则形状（圆形、方形）冲裁时凸、凹模制造公差 公称尺寸凸模公差凹模公差180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351.冲孔 = ( + )0+（5-3）2.落料 = ( + )0= ( + + )0+（5-4） = ( )00（5-5）0 = ( ) =( )式中：、落料凹模与凸模刃口尺寸（mm）、冲孔凹模与凸模刃口尺寸（mm） 落料件最大极限尺寸（mm）冲孔件最小极限尺寸（mm）冲裁件公差、凹模上极限偏差与凸模上极限偏差（mm）凸凹模最小初始双面间隙（mm）（5-6）X磨损系数，与制造精度有关，可查多工位级进模设计手册表 4-10 选取，具体见下表 5-2 所示或按下列关系选取。 当裁件精度 IT10 以上时取 x=1， 当冲裁件精度 IT11IT13 时取 x=0.75， 当冲裁件精度 IT14 以下时取 x=0.5。冲孔部分，dIT7, p按 IT6 查标准公差表,得=-0.016mmd=+0.025mm查多工位级进模设计实用手册表 4-6 得： =0.240 mm=0.132mm；|+| |=0.0410 -查表 5-2 得冲孔部分 x=0.75，冲孔部分刃口尺寸为000 = ( + ) =（32 + 0.75 0.24）0.016mm = 32.180.016 = ( + )+0=(32.18 + 0.132)+0.025= 32.312+0.02500落料部分，按 IT7、按 IT6 查表公差表，得：d=+0.025mm ,=-0.016mm|+|=0.041 查表 4-10 得落料部分 x=0.5，落料部分刃口尺寸为：0 = ( )+=(46 0.5 0.34)+0.025mm = 45.83+0.025000=(45.83 0.132)0mm = 45.6980 = ( )制件公差选取见表 5-2 所示。0.0160.016表 5-2 制件公差 材料厚度 t/mm 非圆形制件公差 1 0.75 0.5 圆形制件公差 0.75 0.5 1 0.160.170.35 0.36 0.16 0.16 12 0.200.210.41 0.42 0.20 0.20 24 0.240.250.49 0.50 4 0.300.310.59 0.60 t 时，凸模强度按下式核算 =2 （5-7）10.5当 dt 式，凸模强度按下式核算 = 4 ( ) （5-8）式中：t制件材料厚度（mm）；d凸模或冲孔直径（mm）；制件材料抗剪强度（MPa）；k凸模刃口接触应力（MPa）；凸模平均压力（MPa） 凸模材料许用压力应力，对于常用合金模具钢，可取 18002200MPaQ235 钢材料厚度为 1.5mm，抗剪切强度为 310380MPa =21 0.5 2 350=1 0.5 1.530= 718.95MPA 则满足强度要求。（2） 凹模强度计算 多工位级进模冲裁时，凹模下面的模板或垫板上的孔口要比凹模的孔口大，使凹模工作时受弯曲。若凹模厚度不够，会产生弯曲变形，故需校核凹模的抗弯强度，一 般只核算其受弯曲应力时的最小厚壁。圆心凹模其强度可按多工位级进模设计手册公式 5-9、5-10 所示公式计算01.5F2d抗弯能力（弯曲应力） 弯 =H2 (1 3d ) 弯（5-9）1.5F2d弯凹模板最小厚度 =*（1 +3d0）（5-10）式中：F冲裁力（N） 弯=300500MPa凹模最小厚度，d、0凹模刃口与支承口直径弯凹模材料的许用弯曲应力（MPa），淬火钢为未淬火钢的 1.53 倍，T10A，Cr12MoV、GCr15 等工具钢淬火硬度为 5862HRC。1.52d弯=*（1 +3d0）=24.0mm（3） 凹模壁厚计算凹模壁厚是凹模刃口与外援的距离，查多工位级进模手册表 6-85，见表 5-3 所示。表 5-3 凹模壁厚取值表 模具件厚度 t/mm 零件料厚 0.8 制件料厚 0.81.5 制件料厚 1.53 制件料厚 35 40 2025 2228 2432 2836 4050 2228 2432 2836 3040 5070 2836 3040 3242 3545 7090 90120 120150 3242 3545 4052 3545 4042 4254 3848 4254 4558 4052 4558 4862 冲孔落料凹模如图 5-2 所示。a.冲孔凹模b.落料凹模图 5-2 冲孔落料凹模 5.2 辅助零件设计与选用带料（条料）定位时，是通过装在上模座上的导正销插入带料上的圆孔来校正带 料或制件位置达到精确定位，被插入的圆孔或其他形状的孔，一般是在带料的载体上 冲出工艺孔，专供导正使用。 5.2.1 导正销的设计（1） 在带料上的载体、工艺废料或结构废料上设置导正孔，既要保证带料的定 位精度，又要保证保证导正销顺利的插入导正销孔。若导正销与导正销孔的配合间隙 过大，则定位精度低，反之，配合间隙过小，导致带料上的销孔变形，从而影响定位 的精度。一般的导正销直径 d 与导正销孔和正销孔之间的间隙应符合以下规定。 当带料的厚度 t 0.5mm 时，且对工位步距精度无严格要求时 d1=d-t0.035 当带料的厚度 t0.5mm 时，且对工位步距精度要求较高时 d1=d-t0.025 当带料的厚度 t 0.7mm 时，且对工位步距精度严格要求时 d1=d-t0.020 式中：d导正销直径d1导正销孔凸模直径 t带料的厚度。 （2） 导正销工作长度的确定 导正销工作部分长度也就是导正销工作部分直径伸出卸料板地平面的有效定位长 度 h,长度 h 带料的厚度 t 与料的软硬有关，材料越硬，导正销孔的剪切面越小，因此 h 可适当的减小，一般取 h=(0.81.5)t。（3） 导正销孔直径的确定 导正销孔的直径大小与导正销导正能力的大小有关。导正销孔直径太小时，导正销容易弯曲变形，从而导致导正销精度很差。反而，导正销孔直径过大时，材料的利 用率降低，载体的强度也有所降低。导正销孔的经验值见表 5-4 所示。 表 5-4 导正销孔直径的确定 带料（条料）厚度 t 导正销孔直径 d 带料（条料）厚度 t 导正销孔直径 d 3.0 10.015.0 （4）导正销直径与导正销孔避让孔之间的关系 导正销孔工作时，首先要经过带料，还要伸出较长的长度，对应凹模或套式顶料杆或带导料销避让孔的异形浮导料销等的避让孔需加工成通孔。避让孔直径 ds 与导正 销孔直径 d 直径要保留足够的间隙，当带料的厚度 t1mm 时，一般取 c=（0.050.1）t，即 =d+2(0.050.1)t 当带料的厚度 t1mm 时，一般取 c=（0.21）t，即 =d+2（0.21）t 据体设计的零件图如 5-3 所示。图 5-3 导正销 5.2.2 卸料装置在多工位级进模结构中卸料装置是一个很重要的组成部分，我们在模具设计中常 用的卸料装置主要有固定卸料装置和弹压卸料装置，固定卸料装置通常只起到卸料作 用，弹压卸料装置不只是卸料装置，在冲压开始前还可以起到压料作用，防止冲压过 程中材料发生滑移或扭曲等现象，弹压卸料装置对各小凸模还起到导向和保护的作用。此设计采用弹压卸料装置，通过卸料螺钉和弹性元件等安装在卸料板上。弹性卸 料装置的结构形式采用三板式镶拼结构弹压卸料板，卸料板可制成局部的小件镶拼在 卸料板基体上，从而保证了型孔精度、孔距精度、配合间隙、型孔表面粗糙度，也便 于热处理11。我们采用弹压卸料装置中采用卸料螺钉卸料具体形状及尺寸如下图 5-4 所示。图 5-4 卸料螺钉 5.2.3 顶料装置在多工位级进模中顶出装置主要是对制件或废料具有顶料力，在模具中一般的顶 出装置有橡皮顶料装置和弹性顶料装置俩种。这俩种结构所占空间大，顶出力也大， 弹顶部分一般都装在模座的下面，使用时要考虑压力机工作台大小的位置。采用弹簧 顶料装置。采用套式顶料装置顶料，具体零件图如图 5-5 所示。图 5-5 套式顶料杆 5.2.4 限位装置用于控制上下模合模后相对精确位置的结构，称为限位装置，普通限位装置，主 要有限位柱和紧固螺钉组成，它结构简单，应用广泛，一旦模具的工作零件刃部变短， 限位柱要相应的修磨，另一种带限位套的限位装置，它有限位柱、紧固螺钉和限位套 组成，常用于较大型精密磨具，相比较我们采用普通限位装置。而该模具设计采用限 位柱和紧固螺钉组成的。具体尺寸见图 5-6 所示。图 a 下限位柱 图 b 上限位柱 图 5-6 限位柱 5.2.5 模柄的选用在中、小型多工位级进模的模具中，模柄是一个重要的零件，通过它可以快速的 找正位置，直接与压力机滑块连接固定在一起，以实现正常冲压工作。模柄的直径、 长度应和压力机滑块上的模柄孔匹配。常用的模柄有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘 式模柄及浮动模柄。采用压入式模柄，此结构能就较好的保证模柄垂直度要求，长期 使用此模柄稳定可靠，不会松动12。模柄选取如图 5-7 所示。 图 5-7 模柄 5.2.6 螺钉与销钉的选用螺钉主要承受拉应力，用来连接固定零件，在多工位级进模中广泛应用的是内六 角圆柱头螺钉，采用标准的 M6 内六角圆柱头螺钉。销钉有圆柱销和圆锥销，在多工位级进模中主要起定位作用，同时也承受一定的 侧向力，销钉通常作为定位模具零件并与紧固件配合使用，采用 8 和 10 的圆柱销 作定位实用。我们采用内六方螺钉来连接各部分，具体尺寸及形状如下图 5-8 所示。图 5-8 螺柱 5.2.7 弹簧的选用在冲裁模卸料和顶件装置中，最常用的是俩端圈并紧磨平的圆钢丝圆柱螺旋压缩 弹簧，其弹簧选取基本步骤如下：（1） 根据冲模机构与尺寸大小，确定可装弹簧数量、顶压缩后弹簧长度、弹簧 压缩后的最小长度以及弹簧外径最大尺寸。1（2） 计算每个弹簧的顶压力公式 = 。式中：1弹簧顶压状态下的压力（N）n弹簧数量 卸料力（N）K安全系数，取 1.52。（3） 根据顶压力大小，选取标准弹簧。5.2.8 导柱、导套的选用导向导柱材料用 20Cr，20C 渗碳深度 0.81.2mm,硬度 5862HRC，查多工位级进 模设计实用手册表 6-50 滑动导向导柱A 型（摘自 GB/T2861.12008）如下图 5-9 所 示。图 5-9 导柱 滑动导向导柱B 型（摘自 GB/T2861.32008）导套材料选用 20Cr 渗碳深度0.81.2mm，硬度 5862HRC；具体尺寸如下图 5-10 所示 图 5-10 导套 5.2.9 标准模架的选用标准模架包括上模座、下模座、导柱、导套等四部分组成。有根据上、下模座的 材料不同，有可以把模架分为铸铁模架和钢铁模架俩大类。因为模架是模具的主体结 构，模具是连接模具所有零件的重要部件，模具上下模之间相对位置通过模架的导向 装置稳定保持其精度。模架材料我们采用钢板。每类模架中又可由导柱的安装位置及导柱数量的不同分为对角柱模架、后侧导柱 模架、中间导柱模架、四导柱模架。（1）对角导柱模架导柱安装在凹模面的对角线上，受力平衡，上模座在导柱上 运动平稳，适用于纵向或横向送料。 （2）后侧导柱模架俩导柱、导套分别装在上、下模座后侧，送料及操作方便， 可纵、横向送料。主要适用一般精度要求的多工位级进模，不适用于大型的多工位级 进模。（3）中间导柱模架仅适用于纵向送料，具有导向精度高，上模座在到导柱上运 动平稳的特点。（4）四导柱模架受力平稳，导向精度高，适用于大型制件、精度要求高的多工 位级进模。通过相对比，制件精度要求不高，我们采用四角导柱模架，上下模座有钢板制造 而成，模架的导向装置为滑动导向装置。 查国标 GB/T 23566.4-2009 冷冲压滑动导向模架 四角导柱模架模架表 6-17 所得其凹模尺寸等，具体数值见表 5-5 所示。 表 5-5 四角导柱模架 零件件号规格上模座 GB/T 23564.2-200940028032 下模座 GB/T 23562.2-200925028040 导柱 GB/T 2861.2-200825160 导套 GB/T 2861.4-2008弹簧 GB/T 2861.6螺钉 GB/T 70.1-2008最小闭合高度 H 最大行程 S 外形尺寸L1、B1凹模周界 L、B2510030 23787 M616 165 90 400280 40080 具体模架我们选用标准模架（GB/T 23564.2-2009、GB/T 23562.2-2009、GB/T 2861.2-2008）具体尺寸见下图 5-11 所示。 1-下模座 2-上模座 3 导套 4-导柱 图 5-11 模架 6 其他说明6.1 材料选择选择具体材料及热处理情况见表 6-1 所示。表 6-1 材料选择及热处理情况 零件名称 材料选用 热处理 硬度（HRC） 上、下模座 45调质 2428凸、凹模固定板 45 4348导正销、定位销 45淬火 4348螺钉 侧刃挡板 导柱、导套 销钉 模柄 托料板 垫板 导料板 弹簧 卸料板 推杆、顶杆 定距侧刃废料切刀 定位板 45T8A T10A 45 Q235A 45454565Mn4565Mn Cr12WMnV 45头部淬火 淬火 渗碳淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 淬火 4348545858624348 434843484448 5256586243486.2 公差与配合所有的销孔均采用 H7/r6（过盈配合）、凸模与固定板采用 H7/m6(过渡配合)、固定 挡料销与凹模采用 H7/n6（过盈配合）。导柱与导套 H7/h6、其余间隙的配合采用 H7/k6(过渡配合)。7 设计总结7.1 论文主要工作（1）搜集模具相关资料及前期准备工作,掌握冲压工艺原理；（2）进行模具工艺参数设计，模具基本类型与工作部分零件尺寸计算；（3）进行模具结构设计及计算，模具整体设计和绘制装配图；（4）掌握模具的选材以及制造工艺的要求，绘制模具主要零件图；（5）撰写设计论文及设计说明书（不少于 8000 字）；（6）完成总装图及零部件图的三维图、二维图纸；（7）图纸的工作量合计不少于 2 张 A1 图；（8）手工绘 A3 图一张；（9）制作答辩 PPT。7.2 下一步工作及展望在以后中我还继续学习和研究有关模具，了解模具，学习模具，到精通模具，改 善我们现在模具的现状：（1）冲压工序比较单一，多数以冲裁级进模为主，少部分为冲裁拉深级进模，模 具结构比较简单、功能性不强。（2）模具模板幅面尺寸比较小，一般在 1200600mm 内，一次冲制的产品数量也 在十几件以内，属中小型级进模。 （3）模具精度不高，冲裁间隙误差在 0.015mm 以上，制件产品容易产生毛刺。 （4）模具使用寿命相对较短。 将继续从事研究模具，改变现状，不断发展，模具集成制造单元与技术的普及;商业互联网向模具及其产业链延伸;3D 打印在模具制造中的广泛应用;模具的智能化;轻 量化新材料与大型塑料模具的出现与优化;大型级进冲模技术的成熟;具标准件精细化 等方向发展。 致 谢毕业设计是我作为学生的最后一次作业，在完成这次设计过程中，最应该感谢地 是毕业设计的指导老师。任务书下发，开题报告指导，中期检查以及最终论文的审查。 在整个毕业设计过程中，耐心的指导，给我们上传了很多资料和教学视频。参考文献1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 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 7刘洪贤.冷冲压工艺与模具设计M. 北京：北京大学出版社 2012 8袁地军.冷冲压工艺与模具结构M. 北京：人