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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 模具是一种技术密集、资金密集型产品 ,是能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具 ,这种工具由各种零件构成 ,不同模具由不同零件构成。精密冲裁技术简称精冲技术。精冲技术组合了冲压技术的经济性和一般机械加工方法的高精度，在不少场合可取代铸造加工、锻压加工、车加工、钻加工、磨加工等工艺。精密冲裁是使用特殊结构的模具在三动专用精冲压力机或改装的普通压力机上 ,对适宜的精冲材料施加强大压力并施加润滑剂的情况下进行冲压 ,从而获得尺寸精度允许误差小、形位精度高以及剪切面光洁、平整的冲压零件。精冲 属于无屑加工技术 ,也可以说精冲是光洁冲裁的一种 ,它是利用带齿压料版的精冲模使冲件整个断面全部或基本全部光洁的一种精密冲裁工序。 本次设计建模采用 图采用 作软件是 美国参数技术公司 （ 下的 体化的三维软件。参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。 特克）公司首次于 1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。 关键词 : 模具设计；冲压；精冲模；侧滑板 。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 is a is to a a of is of of is of of It on is of of in or of on so as to is a of It be is of It is a of a to or of of s AE of is it is of It an in D 982 of D D a do of an or to to 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 第一章 压力机的选择 1 1 1 2 2 2 第二章 模架初步设计 5 第三章 冲裁 6 6 6 裁件的排样与搭边 9 裁 模凸、凹模刃口尺寸计算 11 具压力中心的计算 15 第四章 冲裁主要零部件结构设计 16 16 17 17 第五章 常用模具钢的一般性能要求 18 18 18 谢辞 20 参考文献 21 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 1 第一章 压力机 的 选择 力机的选择原则 压力机的公称压力必须大于冲裁工序所需的压力，当冲裁行程较长时，还应注意在全部工作行程中，压力机许可压力曲线应高于冲裁压力变形曲线。 1） 压力机 滑块行程应满足制件在高度上 能获的所需的尺寸，并在冲压工序完成后能顺利的从模具上取下来。对于拉伸件，行程应大于制件高度的两倍以上。 2） 压力机的行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。 3） 压力机的闭合高度、工作台尺寸、滑块尺寸和模柄孔尺寸等都能满足模具正确安装要求。对于曲柄压力机，模具的闭合高度与压力机的闭合高度之间应满足 （ 1 式中 H 模具的闭合高度； 压力机的最大闭合高度 ； 压力机的最小闭合高度； 压力机的垫板高度。 工作台尺寸一般应大于模具下模座 5070便于安装。垫板孔径应大于制件或废料的投影尺寸，与便于漏料。模柄尺寸（或加衬套）应与模柄孔尺寸相符。 算精冲压力 冲压力是卸料力、冲裁力、推件力、顶件力的总称。 (1)冲裁力 冲裁力的计算公式为 F= (1式中 F 冲裁力（ N）； K 系数，取 K= L 冲裁件周边长度，即刃口周长（ ； t 材料的厚度（ ； 材料的抗剪强度（ 上式中的抗剪强度 与材料的种类和胚料的原始状态有关，可在相关手册中查取。为了便于计算，可取材料的 =故冲裁力又可以表示为 (1中 被冲材料的抗拉强度（ 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 2 （ 2）卸料力、推件力、顶件力 卸料力、推件力、顶件力的计算 参考文献11 1）卸料力。卸料力是指将紧箍在凸模上的材料卸下时所需的力。即 (12)推件力。推件力是指将落料件沿冲裁方向推出凹模时所需的力。即 (1 3)顶件力。顶件力是指将落料沿着与冲 裁方向相反的方向顶出凹模刃口所需的力。即 (1式中 、 、 卸料力 、推件力和顶件 力； 、 、 卸料力、推件力、和顶件力的系数，其值见 文献 1表 1 n 同时卡在凹模口内的冲裁件（或废料）的数量。 (1工件材料为 50拉强度 b ： 1274 入公式 1 = 精冲模，根据压力机可完成推荐， 选择 列开式双柱可倾式压力机。由于冲裁力 为 压力机具体型号为 力机主要性能参数 1）公称压力 400）滑块行程 90) 行程次数 65 次 /）最大闭合高度 210）连杆调节长度 50）工作台尺寸（前后 *左右） 380*630mm*）电动机功率 4）模柄孔尺寸 500步估算模具闭合高度： H=190 低冲裁力的方法 当冲裁力的数值大于现有能提供使用的冲压设备的公称压力时，可以采用某些方法来降低冲裁力。这些方法主要围绕材料的抗剪强度，或将冲击断面在一次冲压行程中分散开，使瞬间冲裁力小于设备的公称压力等原则，来达到降低冲裁力的目的 。常用的方法有加热冲裁、斜刃冲裁 和阶梯冲裁等等。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 3 1)加热冲裁。加热冲裁是基于材料在加热状态下进行冲裁时，其抗剪强度将明显下降，从而达到降低冲裁力的目的。 文献 1表 1 采用 将材料加热冲裁的方法来降低冲裁力时，应注意以下问题： 应用 文献 1表 1充分考虑加热设备与压力机的距离，即 加热的材料到实际冲裁时的热量散失通关加温来弥补。 钢在加热到 700900时，其抗剪强度很低，此时最宜进行加热冲裁；而钢在加热至 100400时，其脆性增大，不能进行冲裁加工 。 钢在加热后会产生热胀冷缩现象，进行模具设计时，应考虑其对工件尺寸的影响。 加热后钢材的硬度 随之下降，故凸、凹模刃口间隙可适当取较小值；但加热后的材料厚度会有所增加，有时表面还会有氧化层，因而间隙会很快被磨大，设计模具时的选材及模具热处理应将上述原因考虑在内。 加热冲裁工件表面有氧化层，因而工件表面质量差，尺寸精度低，模具磨损现象比较严重，且加热冲裁时工作条件差，工人劳动条件差，故加热冲裁一般只用于厚板或工件表面质量及尺寸精度要求不高的冲裁件。 2）阶梯冲裁 。 文献 1图 1示为阶梯冲模结构示 意图。设计阶梯冲模时，应注意以下问题： 阶梯凸模的高度差 H 应大于冲裁断面光亮带的高度。 H 一般可由 文献 1表 1 设计计算时，每层阶梯上数个凸模冲裁力之和应小于设备的公称压力。 设计阶梯冲模时，应注意查阅冲裁设备说明书，注意压力机的压力行程曲线，并应特别注意压力机的公称行程。 各阶梯凸模对称分布，避免压力重心偏移。 阶梯凸模应按下列原则安排：先冲大孔，后冲小孔，可使小凸模高度最小 ，尺寸缩短，以增加模具的寿命及冲裁工 作的稳定性。 3）斜刃冲裁。用平刃凸模（或凹）模进行冲裁时，平面（或凸）模刃口的周边与材料接触并发生剪切。当冲件尺寸较大且材料较厚时，冲裁力大，同时发生的震动和噪音也大。而采用斜刃凸（凹）模冲裁时，凸（凹）模刃口周边为斜（弧）线，故刃口周边不会同时接触并发生剪切，而是沿斜（弧）面逐步进行冲切，从而 使瞬时冲裁力小于压力机的公称压力，以此来达到降低冲裁力的目的。文献 1图 1 设计斜刃冲模时，为了得到平整的工件，应遵循以下原则： 设计落料模时，凸模为平刃，凹模为斜刃，如 文献 1图 1c 所示。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 4 设计冲孔模时，凹模为平刃，凸模为斜刃，如 文献 1图 1f 所示。 设计斜刃时，无论是凹模还是凸模，斜刃都应该对称设计，以避免冲裁时产生侧向力，损坏刃口。 此次模具设计压力机公称压力大于冲裁力，所以不需要减小冲裁力的方法。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 5 第二章 模架初步设计 结合零件形状，完成零件需要冲孔与落料两步，采取落料与冲孔同时进行的方案 。 由于 材料为 50金钢，刚性好， 制件较薄，卸料板不采用强力压边圈。 在落料凹模中打孔 放入冲孔凸模。 由于需要反压力 所以下半部要有矩形模具弹簧，同时增强卸料板对带钢料的压力，起类似压边圈的作用，一定程度上可减少材料流动，提高剪切面完整性。 由于制件留在落料凹模中，所以上半部要加装顶料装置，同时放置弹簧。 带钢用 4支活动挡料销导向，送料时活动挡料销将带钢抬起，脱离卸料板表面约 2于送料。 在侧面放置两个侧压装置，以满足侧压力，同时提高带钢定位准确性。 使用两组导柱提高移动准确性，外侧大导柱使用滚动导柱 并采取后装结构 ，因其装有钢球保持圈，以保证精确地导向，导向精度高，使用寿命长。内侧使用滑动导柱，导柱内有油槽，以便保证良好的润滑。 采用限位（塞打）螺钉限制 顶料时模板的移动距离，防止移动距离过大。采用定位销对模架进行定位，同时严格要求定位销限制的模板之间没有相对移动。同时没有相对移动的模板之间采用螺钉紧固。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 6 第三章 冲裁 裁断面质量 决定一个冲裁件断面质量的主要因素是光亮带的宽度、毛刺高度及平整度。针对冲裁断面 质量的评判因素，一般是冲裁断面的光亮带与毛刺高度，在实际生产中冲裁断面的光亮带尺寸越大越好，毛刺高度越小越好。要得到具有良好的冲裁断面质 量的冲裁件，需要兼顾冲裁成形工艺其他方面进行优化分配。 冲裁断面粗糙、斜度明显、有较长毛刺时，其主要原因是凸、凹模间隙过大，可通过调整凸、凹模间隙及刃口尺寸来改善；当冲裁断面一边有显著斜度和毛刺，四周断面质量不均匀时，其主要原因是凸、凹模间隙不均匀，凸、凹模中心线不重合，可通过检查间隙，提高模具装配精度来改善；当冲裁断面不平整，有弧形曲面时，其主要原因是凹模直壁刃口出现反锥度，可通过修磨凹模来调整。 裁间隙 冲裁间隙 凸模刃口尺寸 的差值，即 （ 3 如 文献 1图 1表示双面间隙，单面间隙用 Z/2表示，如无特殊说明，冲裁间隙均指双面间隙。 在普通 冲裁中均为正值。 （ 1）冲 裁间隙对冲裁工艺的影响 冲裁间隙 对冲裁质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响，是冲裁工艺与模具设计中的一个重要的工艺参数。 1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响。冲裁间隙是影响冲裁件质量的主要因素之一。 2）冲裁间 隙对冲裁力的影响。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙为材料厚度的 5%20%时，冲裁力的降低不超过 5%10%。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后， 从凸模上卸料和从凹模里推出零件都省力，当单边间隙达到材料厚度的 15%25%时，卸料力几乎为零。但若间隙继续增大，因为毛刺增大，将引起卸料力、推件力的迅速增大。 3）冲裁间隙对模具寿命的影响。模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是模具寿命诸因素中最主要的因素之一。在冲裁过程中，凸 模与被冲孔之间以及凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的应力越大，摩擦也越严重。过小的间隙对模具寿命极为不利，而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并减缓由于受到制造和装配精度的限制出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 （ 2）冲裁间隙的确定 由以上分析可见，冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 7 模具寿命等都有很大影响，但很难确定一个固定的间隙值能同时满足冲裁件质量最佳、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面要求。因此，在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑 ，给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围称为合理间隙（ Z） ，这个范围的最小值称为最小合理间隙（ ），最大值称为最大合理间隙（ ）。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 。 确定合理间隙有理论确定法、经验确定法和查表法三种。 1)理论确定 法。此方法主要根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。 文献 1图 1裂纹的瞬时状态，根据图中几何关系可求得合理间隙 (3式中 t 材料厚度； 产生裂纹时凸模压入材料的厚度； /t 产生裂纹时凸模压入材料的相对深度； 剪切裂纹与垂线方向的夹角。 从上式可以看出，合理间隙 Z 与材料厚度 t、凸模压入材料的相对深度 /又与冲裁断面质量有关。因此，影响冲裁 间隙值的主要因素是冲裁件材料性质、材料厚度 和冲裁件断面质量。材料厚度越大、塑性越低的脆硬材料，其断面质量要求低，则合理间隙 Z 值越大；材料厚度越薄、塑性越好的材料，其断面质量要求越高，则所需合理间隙 于理论计算法在生产中使用不方便，故目前广泛采用经验数据。 2）经验确定法。实际生产中常应用以下经验公式来确定合理间隙值，即 Z= (3式中 m 与材料的性能及厚度相关的系数， 对于软钢、黄铜、纯铜，取 m=1/20；对于中硬钢 ，取 m=1/16；对于硬钢，取 m=1/14，对于极硬钢，取 m=1/121/10。 当材料较薄时，对于软钢、纯铁，取 m=6%9%；对于铜、铝合金，取 m=6%10%；对于硬钢，取 m=8%12%。当材料厚度 t 3，可适当放大系数 m；当断面质量没有特殊要求时， 3）查表法。查表法是企业中设计模具时普遍采用的方法之一。 文献表 11中类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度 要求 高的场合； 类冲裁间隙适用于冲裁件剪切 面、尺寸精度要求较高的场合；类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求一般的场合，因残余应力小，能减少破大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 8 裂现象，适用于继续塑性变形的工件的场合。类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面要求不高时，应优先采用较大间隙，以利于提高冲模寿命；类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求较低的场合。由于 各类间隙值之间没有绝对的界限，因此还必须根据冲裁件尺寸与形状、模具材料和加工方法，以及冲压方法、速度等因素酌情增减间隙值。 对金属板料的普通冲裁而言，生产中常用冲裁间隙的取值范围为板料厚度的3%15%。选取冲裁间隙时 ，需根 据实际生产考虑多种因素的影响，主要依据应在保证冲裁件尺寸精度和满足剪切面质量的前提下，考虑模具寿命、模具结构、冲裁件尺寸与形状、生产条件等因素所占据的权重综合分析后确定。 由于冲裁间隙对冲裁工艺的重大影响，我国制定了相应的国家标准 16743 2010冲裁间隙。 文献 1表 1列冲裁间隙值适用于厚度为 10虑到料厚对于间隙的影响，实际选用时可将料厚分成 档。当料厚 类间隙取其下限值，并以此为基数，随着料厚的增加逐档递增；对于双金属复层板料，应以抗剪强度高的金属层厚度为主来选取冲裁间隙。 凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大，故新模具的初始间隙应取最小合理间隙。 落料时，凹模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由减小凸模尺寸获得；冲孔时，凸模尺寸为工件孔要求尺寸，间隙值由增大凹模尺寸获得。 对下列情况，应酌情增减冲裁间隙值： a）在相同条件下，可根据不同零件的质量要求，根 据生产实践把握，使冲孔间隙比落料间隙适当增加。 b）冲小孔（一般为孔径小于料厚）时，凸模易折断，间隙应取大值。但这时要采取有效措施，防止废料回升。 c）硬质合金冲裁模应比钢模的间隙打 30%左右。 d）复合模的凸凹模壁单薄时，为防止胀裂，根据不同产品质量要求，实践把握放大冲孔凹模间隙。 e）硅钢片随硅含量增加，间隙相应取大些，由实验决定放大间隙量。 f）采用弹性压料装置时，间隙可大些，放大间隙量根据不同弹压装置的实际应用测定。 g）高速冲压时，模具容易发热，间隙应增大，如果行程次数超过每分钟 200次，间隙应增 大 10%左右。 h）电加工模具刃口时，间隙应考虑变质层的影响。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 9 i）加热冲裁时，间隙应减小，减小间隙量由实际情况测定。 j）凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。 k）对需攻螺纹的孔，间隙应取小些，间隙减小量由实际情况测定。 这里采用经验法确定冲裁间隙 Z= m 取 1/14 Z=裁件的排样与搭边 （ 1）冲裁件的排样 根据材料的经济利用程度，排样方法可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。根据制件在条料上的布置形式，排样又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排 、多排等多种样式。 1）有废料排样 如 文献 1图 1制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及制件与条料侧边之间都有工艺 余料（或称搭边）存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料的利用率有所降低。 2）少废料排样 如 文献 1图 1制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间（或制件与条料侧边之间）留有搭边。 3）无废料排样 无废料排样法就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断条料获得，或称为无废料冲裁。 文献 1图 1 有废料、少废料、无废料的排样方式各有优缺点。在实际生产中，需要根据具体情况选用。如采用少废料、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力，但是由于条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件的公差等级较低；同时因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也会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。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，其主要形式见 文献 1表1 （ 2）冲裁件的搭边 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。 搭边具有以下作用： 1）补偿定位误差与剪板误差，确保冲裁出合格零件。 2） 增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。 3）可避免冲裁时调料条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高断面质量和模具寿命。 搭边值对冲裁过程及冲裁质量有很大影响，因此一定要合理确定。搭边值过大，则材料利用率低；搭边值过小，则搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，这不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 10 不均，损坏模具刃口 。 搭边值大小主要取决于以下几个方面： 1）材料的力学性能。硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。 2）材料厚度。材料越厚，搭边值也越大。 3）冲裁件的形状与尺寸。零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值约需取大些。 4）送料及挡料方式。用手工送料时，有侧压装置的搭边值可小一些；用侧刃定距的搭边值比用挡料销定距的搭边值要小一些。 5）卸料方式。弹性卸料的搭边值比刚性卸料的搭边值小一些。 搭边值通常根据经验值确定， 文献 1表 1 (3)条料宽度的确定 排样方式和搭边值确定后，即可设计调料宽度的进距。进距是指每次将条料送入模具进行冲裁的距离。进距与排样有关，是决定挡料销位置的依据。调料宽度的确定与模具结构有关。其确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利地将条料送进导料板之间，并有一定的间隙。 1）有侧压装置时条料的宽度。有侧压装置的模具能使条料始终沿着基准导料板一侧送进，因此条料宽度的计算公式为 B=D+2a (3式中 B 条料宽度的基本尺寸 ； D 条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸； a 侧搭边值。 2）无侧压装置时条料的宽度。无侧压装置的模具，其条料宽度应考虑在送料过程中因条料摆动而使侧搭边值减小。为了补偿侧搭边值的减小部分，条料宽度应增加一个条料可能的摆动 C，故条料宽度为 B=D+C+2a (3 式中 不论是有侧压装置还是无侧压装置的条料宽度， 根据实际条料生产的工艺，条料宽度的计算结果需要进行偏大圆整。例如计算得到的条料宽度为 通常把 条料圆整到 122 （ 4）材料利用率 冲裁件的实际面积与所使用的条料的面积的百分比称为材料利用率，通常一个步距的利用率可表示为 （ 3 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 11 式中 A 一个步距内冲裁件的实际面积； S 送料步距； B 条料宽度。 材料利用率通常有净利用率和毛利用率两种情况。通常，当冲裁件内部的废料（冲孔冲出的废料）不 作为废料计算时称为毛利用率。 这里 我们 选择有搭边的形式，因为 模具寿命高，尺寸精度需求高。 最小搭边计算：按矩形计算， L=0 材料较硬，搭边取最小值 由 文献 1表 1=a= 条料宽度： B=D+2a=整为 41 =裁模凸、凹模刃口尺寸计算 在冲裁过程中，凸、凹模的刃口尺寸及制造 公 差直接影响冲裁件的尺寸精度。合理地冲裁间隙也要依靠凸、凹模 刃口尺寸的准确性来保证。因此，正确地确定冲裁模刃口尺寸及制造公差，是冲裁模设计过程中的一项关键性工作。 在冲裁刃口计算之前，根据生产实际应首先明确以下几个问题： 1）由于凸、凹模之间存在间隙，因此落下来的料和冲出的孔都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。 2）再测量与使用中，落料件以大端尺寸为基础，冲孔孔径以小端尺寸为基础。即冲裁件的尺寸是以测量光亮带为基础的。 3）冲裁时，凸、凹模将与冲裁件发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大 ，从而导致凸、凹模间隙越用越大。 文献 1图 1示为凸、凹模刃口尺寸计算关系图。 （ 1）凸、凹模刃口尺寸计算原则 1）落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来获得；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过加大凹模刃口尺寸来获得。 2）根据磨损规律，设计落料模时，凹模公称尺寸应取制件尺寸公 差范围内的较小尺寸； 设计冲孔模时，凸模公称尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内较大的尺寸。这样当凸、凹模磨损到一定程度时，仍能冲出合格的制件。磨损留量用x 表示，其中 为工件的公差值， 般由工件的精度以及生产批量来确定，其值可见 文献 1表 1可按下列原则确定： 当冲裁件公差等级高于 x= 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 12 当冲裁件公差等级为 x= 当冲裁件公差等级低于 x= 3）不管是落料还是冲孔，再初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。 4）冲裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部。及凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值（ + ）；凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值（ - ）；而对于刃口尺寸磨损后不变化的尺寸，制造偏差应取双向偏差（ 或 ）。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差可按 选取或 按 文献 1表 1于形状复杂的刃口，制造偏差值可按工件相应部位公差值的 1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值，可选取工件相应部位的公差值的 1/8并以“ ”选取；如果工件没有标注公差，可认为工件的公差等级为 5）冲裁模的加工方法不同，其刃口尺寸的计算方法也不同。冲裁模的加工方法可分为分别加工法和配合加工法两种。 （ 2）凸、凹模刃口尺寸计算方法 1）凸模、凹模分别加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算。分别加工是指 凸模和凹模分别按图样要求加工至尺寸。这种加工主要适用于圆形或简单形状的工件，故此类工件冲裁的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证。设计时需要在图样上分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲裁间隙在合理范围内，需满足： (3或取 =） (3(3对于落料，有 (3(3对于冲孔，有 (3(3对于 孔心距，有 (3式中 落料孔上的极限尺寸； 冲孔件孔的极限尺寸； 同一工步中凹模孔距公称尺寸； 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 13 制件上孔中心距的最小尺寸； 凸、凹模最小双面间隙； 凸、凹模最大双面间隙； 凸模下极限偏差，按 取（或查 文献 1表 1 凹模上极限偏差，按 取（或查 文献 1表 1 磨损系数，按 刃口尺寸计算原则 2）选取（或查 文献 1表 1； 落料凹模公称尺寸； 落料凸模公称尺寸； 冲孔凸模公称尺寸； 冲孔凹模公称尺寸； 制件公差。 2)凸模与凹模配合加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算。配合加工是指先按照工件尺寸计算出基准凹模（或凸模）的公称尺寸及公差，然后配制另一个相配件凹模（或凸模）。这样很容易保证冲裁间隙，而且可以放大基准件的公差，也无需校核，同时还能 简化模具设计的绘图工作。设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细说明，而另外一个相配件只需在图样上注明“凸（凹）模刃口尺寸 按凹（凸）模的实际尺寸配制，保证双面间隙 ” 即可。 由以上得出凸、凹模刃口尺寸 冲裁件公差等级均大于 取 x= 冲裁间隙 =3.5%t8%t= 故 = 凹模上极限偏差 : = 凸模下极限偏差 : = 落料凹模公称尺寸 1： = 落料凸模公称尺寸 1： = 落料凹模公称尺寸 2： 落料凸模公称尺寸 2： 冲孔凸模公称尺寸： 冲孔凹模公称尺寸： 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 14 落料凹模 图 3料凸模 &冲孔凸模 （凸凹模） 图 3孔凸模 图 3连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 15 具压力中心的计算 冲裁 模的压力中心是指冲裁力合理的作用点。再设计冲裁模时，其压力中心要与压力机滑块中心相重合，否则冲裁模在工作中就会产生偏弯矩，使冲裁模发生歪斜，从而会加速模具导向机构的不均匀磨损，冲裁间隙得不到保证，刃口迅速变钝，将直接影响冲裁件的质量和模具的使用寿命；同时压力机导轨与滑块之间也会发生异常磨损。冲裁压力中心的确定，对大型复杂冲裁模、无导柱冲裁模、多凸模冲孔及级进模冲裁极为重要。因此，再设计冲裁模时必须确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与压力机滑块中心重合。 本次设计制件为对称规则零件 ，故压力中心为制件的几何中心。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 16 第四章 冲裁主要零部件结构设计 作零件的设计 （ 1）凸模结构设计 凸模的结构形式主要是由冲裁件的形状、尺寸公差及加工工艺等条件决定的。凸模刃口尺寸截面轮廓通常分为规则和不规则的，其结构形式有整体式、镶拼式、肩台式、直通式和护套式等；常用的固定方法有台阶固定、铆钉固定、螺钉直接固定、销钉固定等 由于凸模直接成形产品零件，所以凸模本身具有较高的加工精度要求，其与固定板通常采用 H7/过度配合或较小的间隙配合形 式。 2）凸模长度的确定。凸模长度应根据模具的具体结构，并考虑凸模本身的强度、修磨、固定板与卸料板之间的安全距离（弹性卸料装置），以及装配等的需要来确定。 当采用固定板、卸料板和导料板时，凹模长度的计算公式为 =16 (4 式中 、 、 凸模固定板、卸料板、导料板的厚度； h 附加长度。 凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时较大的冲击力，因此应具有较 高的硬度与适当的韧性及耐磨性。常用材料有 处理淬火硬度一般取 5862口表面粗糙度 要求高寿命，高耐磨性的凸模可选用 高碳铬轴承钢材料。 3） 凸模的强度校核。在一般情况下 ，根据经验计算出的凸模其结构强度是足够的。无需校核。 （ 2）凹模结构设计 1） 凹模刃口形式。通常凹模刃口形式如 文献 1图 1特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小 、形状复杂的精密制件。但因废料（或制件）的聚集而增大了推件力和凹模的胀力，给凸、凹模的强度都带来了不利影响。 文献 1图 1凹模内不聚集材料，侧壁磨损小；但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如 =30时，刃磨 尺寸增大 凹模锥角后角和刃口高度 般取 =15 1 、 =3 5 、 h=510 （ 3） 凸凹模 凸凹模是指复合模中同 时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内孔和边缘均有工作刃口，内孔与外边缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，设计时冲裁件的壁厚尺寸应受最小值限制。凸凹模的大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 17 最小壁厚与模具结构有关，当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，所以最小壁厚应大些。倒装式复合模与正装式复合模两种结构的比较见 文献 1表 1 凸凹模的最小壁厚值通常根据一些经验数据来确定，倒装复合模的凸凹模最小壁厚值见 文献 1表 1正装复合模的最小壁厚值可比倒装的小一些。 位零件的设计 冲裁模的定位零件用来保证条料的正确送进、定步距及在模具中的正确位置等功能。条料在模具的送料平面必须有两个方向的限位：一是在条料方向垂直的方向 上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离，称为送料定距。 （ 1）挡料销 挡料销起定位作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料送进距离。常用的有固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销三种形式 1）固定挡料销。结构简单，制造容易，广泛用于冲制中小 型冲裁件的挡料销定距；其缺点是销孔距凹模刃壁较近，削弱了凹模的强度。 2）活动挡料销。通常活动挡料销的一端与卸料板等采用（ H8/间隙配合，另一端则与弹簧的内孔配合（配合间隙 较大）。 架 模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。模架主要分为滑动导柱导向模架和滚动导向模架两种。 滑动导向模架的精度分为级和级，滚动导向模架的精度分为 0级和 0级。各级对导柱及导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。 标准模架的 基本形式。对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架的共同特点是：导向装置都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。所以当要求精确导向可靠时应采取这三种形式。对焦导柱模架的上、下模座，其工作平面的横向尺寸一般大于纵向尺寸， 常用于横向送料的级进模、纵向送料的单工序模或复合模，中间导柱模架只能纵向送料，一般用于单工序模或复合模。四角导柱模架常用于精度较高或尺寸较大冲件的生产及大批量生产用的自动模。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧横向送料和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向由不精确，就会造成 上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命。此模架一般用于较小的冲模。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 18 第五章 常用模具钢的一般性能要求 压模具钢的一般性能要求 根据冲压模具的工作特点，冲压模具钢应具有较高的耐磨性、韧性并具有较好的可加工性和淬火不变性。 耐磨性是对磨具工作零件（凸、凹模等）的基本要求之一。要求零件在承受相当大的压力和摩擦力下，仍能较好的保持其尺寸和形状，持久耐用。模具零件的耐磨性与材料的成分、组织及载荷状态、润滑介质等多个因素有关。总体来说，提高材料的硬度有利于提高材料的耐磨性。 强度和 韧性对磨具寿命十分重要。重载荷模具往往由于强度和韧性的不足造成，造成受载较大的零件发生边缘或局部损坏。材料的晶粒度，碳化物数量、大小及分布情况等，对材料的韧性和强度影响较大。 淬硬性和淬透性根据不同模具的使用条件各有侧重。对于需要表面须有高硬度的冲裁剪切模和拉伸模，淬硬性更为重要；而对于要求整个截面须有均匀一致性的、承载较大的模具，淬透性更为重要。不论材料的淬硬性和淬透性如何，材料的淬火不变性越好，变形越小。 脱碳敏感性越低越好。在同样的条件下，钢的脱碳敏感性与其化学成分，特别是含碳量有关。发生脱碳会使材料 表层力学性能降低。 可加工性是指材料对锻造、切削、研磨等加工的适应性。良好的可加工性有利于减少刀具磨损，提高模具表面质量。 用冲压模具钢种类 （ 1）碳素工具钢 碳素工具钢按碳含量的质量分数从 分成 8个钢号，即 据冶金质量可分为优质钢和高级优质钢两类。高级优质钢为 13A。 8由于含 淬透性较好，能获得更深的淬硬层。 火变形也大， 强度和塑性相对较低。 模具应用中以 种材料淬火温度低于 800时不会过热，仍保持细晶粒，而淬火组织中含有剩余碳化物，使耐磨性有所提高。 （ 2）合金模具钢 合金模具钢是合金工具钢的子类，按化学成分可分为低合金、中合金和高合金模具钢，典型的合金模具钢的性能及热处理规范可参考 文献 1表 1 （ 3） 高速工具钢 高速工具钢具有很高的硬度、抗压强度、耐磨性和热稳定性，其承载能力优于合金工具钢。典型的高速工具钢有 9 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 19 （ 4）基体钢 基体 钢的化学成分相当于高速工具钢正常淬火后的基本组织成份，含碳量比高速工具钢低。通过正确的热加工，碳化物细小切均布，具有较高的硬度和耐磨性，而且韧性和抗弯强度明显优于高速工具钢，工件的淬火变形也有所减小。基体钢主要用于要求高强度和足够韧性的冷挤压模具等。典型的基体钢材料有 66 6 本次冲压模具钢选择主要为碳素工具钢中的 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 20 谢 辞 进行了将近一个学期的毕业设计就在这个已经略 微升温的日子里结束了，大学生涯的最后一项任务也宣告完结 。回顾这四年的大学生活，有苦有甜，有笑有泪，也有过熬夜画图、学作业的时候。尽管当时会对此有些许的抱怨，但现在，我觉得我不后悔考入大连交通大学、考入机械工程学院。如果在有一次机会，我还是会考入大连交通大学，机械工程学院。并且会更加努力的学习。 作为一名学生在本次毕业设计中，我已经尽了最大的努力去完善、改正。当然，即使现在我也知道我的毕业设计有着许多我没有发现、或者发现不了的错误 ，没有东西是完美的，再次希望各位老师指出我的不足之处。 如今，伴随着这篇毕业论文 的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台， 在文章的最后，我想感谢在我做毕业设计中给与了我很大帮助的阎长罡老师和周智鹏老师，他们都分别对我的 图以及 时也给了我完成此次设计的信心，与鼓励。也要感谢有幸和我一起分到阎老师指导的同学们，在我遇到问题的时候总能找到他
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