连接板冲压倒装复合模毕业设计说明书

洛阳理工学院毕业设计（论文）

连接板冲压模具设计

摘要

模具是在外力作用下把坯料成为变成具有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、挤压、模锻、冷镦、压力铸造、粉末冶金件压制，以及陶瓷、工程塑料、橡胶等制品的压、注塑的成形加工中。其中冷冲压是在室温下使板料经过分离、成形从而得到制件的一种加工方法。这种工艺操作工艺方便，便于组织生产，是一种高效低耗的加工方法，适合大批量生产。而且冲压出的零件制品一般不需要进一步机械加工，互换性好，在耗费不大的情况下能获得强度高、刚度大而重量轻的零件。而冲压成型产品质量的好坏主要取决于冲压模具精度。课题结合了模具CAD/CAM技术，产品的设计过程中可直接由三维模型转为二维图，可大大缩短设计时间，提高设计效率和设计质量，且能够较好地完成研制设计任务。同传统的模具设计相比，它在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。课题结合三维技术并且使计算机运用到了生产设计的实践中，有一定的创新性。本次毕业设计是对连接杆进行冲裁模的设计。首先对零件进行分析，了解零件结构，并利用所学的绘图软件AutCAD和Pro.E进行二维零件图和三维零件图的绘制，通过冲压课程知识确定最合适的加工方案，最终选择落料冲孔倒装复合模的加工方案，之后进行模具各零部件的设计，并通过计算数据选择适合的压力机。

关键词：冲压、落料冲孔、倒装复合模、工艺性分析

I

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LOCKING LEVER RIDER,S COMPOUND BLANK AND

PIERCE DIES DESIGN

ABSTRACT

Cold stamping is in room temperature makes the separation or sheet forming and get the processing method. Cold stamping process is a kind of high production efficiency, less scraps or no scraps of advanced processing methods in economic and technology has many advantages. Quality of products and stamping mould depends on cold stamping. The product can ensure stamping mould dimension accuracy, make the product quality is stable, but also in the process of product surface damage. This project is a blanking die design based on the original product.The design of the locking lever rider, components, and use of the structure of the drawing software AutCAD and Pro.E two-dimensional and three-dimensional drawing parts drawing, then through the course of stamping process analysis, knowledge parts design several sets of machining process and analysis, choose a suitable processing scheme, ultimately chose compound blank and pierce dies, the processing plan step after processing scheme, mold design, and choose the appropriate through calculation.

KEY WORDS: tamping, composite modulus, compound blank and pierce dies, compound die is flip, process of analysis

II

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目录

前 言 .......................................................................................... 1 第1章 零件的工艺性分析 .......................................................... 3

1.1 冲裁件的工艺性分析 ...................................................... 3

1.1.1 冲裁件的工艺性 .................................................... 3 1.1.2 冲裁件结构的工艺要求 ......................................... 3

第2章 工艺方案及模具形式 ...................................................... 5 第3章 主要工艺参数计算 .......................................................... 6

3.1 排样的设计与计算 .......................................................... 6

3.1.1 排样的设计 ............................................................ 6 3.1.2 合理搭边值及条料宽度的确定 .............................. 6 3.1.3 计算送料步距和条料的宽度 .................................. 6 3.1.4 材料的利用率（η） ............................................... 7 3.2 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位 ........................ 8

3.2.1 冲裁力的计算 ........................................................ 8 3.2.2 卸料力、推件力、顶件力和总冲压力的计算 ....... 9 3.2.3压力机公称压力的确定及初选压力机 .................. 10 3.3压力中心的确定 ............................................................. 11 3.4 工作部分的尺寸计算 .................................................... 12

3.4.1 落料件尺寸计算 .................................................. 12 3.4.2 冲孔件尺寸计算 .................................................. 13

第4章 模具总体设计 ................................................................ 15

4.1 模具类型的选择 ............................................................ 15 4.2 定位方式的选择 ............................................................ 15 4.3 导向方式的选择 ............................................................ 15 4.4 卸料方式的选择 ............................................................ 15

第5章 冲裁模主要零部件设计 ................................................. 16

III

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5.1 工作零件的结构设计 .................................................... 16

5.1.1 凹模的设计 .......................................................... 16 5.1.2 冲孔凸模的设计 .................................................. 17 5.1.3 凸凹模的结构设计 ............................................... 18 5.2 定位零件的设计 ............................................................ 19 5.3导向装置的设计 ............................................................. 20 5.4 卸料装置的设计 ............................................................ 20

5.4.1 确定橡胶的自由高度H0 ..................................... 20 5.4.2 确定橡胶的横截面积A ....................................... 20 5.4.3 确定橡胶的平面尺寸 ........................................... 21 5.4.4 校核橡胶的自由高度H0 ..................................... 21 5.5 连接与固定装置的设计 ................................................. 21

5.5.1 模柄的设计 .......................................................... 21 5.5.2 固定板的设计 ...................................................... 22 5.5.3 垫板和卸料板的设计 ........................................... 22 5.5.4 螺钉与销钉的设计 ............................................... 23 5.6 模架及组成零件的确定 ................................................. 23

5.6.1 模架的选用 .......................................................... 23 5.6.2 模座的确定 .......................................................... 23

第6章 模具闭合高度及压力机有关参数的校核 ...................... 24

6.1 压力机的校核 ................................................................ 24

6.1.1 公称压力 .............................................................. 24 6.1.2 滑块行程 .............................................................. 24 6.1.3 行程次数 .............................................................. 24 6.1.4 工作台面的尺寸 .................................................. 24 6.1.5 滑块模柄孔尺寸 .................................................. 24 6.2 闭合高度 ....................................................................... 24 第7章 绘制模具总装图和非标零件工作图 .............................. 26

7.1 模具设计图 ................................................................... 26 7.2 本模具的工作原理 ........................................................ 26

IV

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结 论 .......................................................................................... 28 谢 辞 .......................................................................................... 29 参考文献 .................................................................................... 30 附 录 ........................................................................................ 31 外文资料翻译 ............................................................................. 35

V

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前 言

模具制造业是一种基本工艺装备产业，它的作用是控制和限制材料的（固态的或液态）流动，使之成形所需要的形体。用模具制造的零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础产业，是国际上公认的重点产业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平的重要指标，它在很大的程度上决定了产品的质量，效益和新产品开发能力。中国模具工业的振兴和发展，正日益受到人们的重视，早在1989年政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，就将模具列为了机械工业技术改造序列中的的第一位。

模具是一个高新技术产业，也是其中的一个重要领域。模具在机械，电子，轻工，纺织，汽车，航空，航天等工业领域，成为使用最广泛的工艺装备，它在这些领域涉及到60%到90%零件，组件和部件的生产和加工。模具制造业的重要性主要体现在市场的需求，汽车，摩托车模具工业在工业化国家中占了很大的比重，这一市场的一半以上依赖模具市场。汽车产业是国民经济的五大支柱产业，汽车产业重点发展经济型汽车、零部件、重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车行业经过了基本的确定。汽车的车型不断增加，一种车需要达到几千副模具，为了满足市场需求，汽车将继续改变类型，其中约有80%的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，某型摩托车生产所需的1000模，以总价值超过1000万元。其他行业，如电子、通讯、家电、建筑、等等，也有一个巨大的市场。

目前世界模具市场需求很大，主要出口模具是美国，日本，法国，瑞士和其他国家。中国的模具出口很少，但中国钳工技术的普及，劳动成本低，只要有先进的工装设备，用数控进行加工，提高模具质量，缩短生产周期，沟通和贸易渠道，模具出口将会有很大的发展。提高模具技术水平的模具技术的研究和发展，对促进国民经济的发展有着特殊的意义。

1

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冲压行业是模具产业中一个非常重要的行业，对钣金件加工生产有很多加工方法，并且具有许多独特的优点，其中包括成形件具有刚度硬，强度高，互换性好，重量轻，成本低，生产过程自动化和生产机效率高等优点。是其他加工方法所不能比拟的和不可替代的先进制造技术，在制造业中拥有很强竞争力强，已广泛应用于汽车、航空航天、信息、能源、机械、国防工业生产和日常生活中。

冲压模具：冷冲压是将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。冲压模具根据组合分为三类：单工序，复合模和级进模。复合模与单工序模相比，减少冲压工艺，结构紧凑，体积小；高精度零件的工件表面比较平整，特别是孔和制件确保容易达到同步精度；适合冲薄料，能够充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产效率高，因此得到了广泛应用，但模具结构比较复杂，制造较困难。

冲压模具是机械生产必不可少的工艺和设备，是一个技术密集型产业。质量好坏，生产率高低和生产冲压件成本等，都与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造水平，是衡量一个国家制造业水平的重要标志。

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第1章 零件的工艺性分析

1.1 冲裁件的工艺性分析

1.1.1 冲裁件的工艺性

要求：设计以下工件的模具，工件图如下所示：

图1-1 工件图

技术要求：1.工件名称：连接杆 2.材料：10 3.材料厚度：4mm 4.生产批量：中批量

工艺性：连接板属于中等尺寸工件，料厚4mm，外形复杂程度适中，尺寸精度要求一般，制件材料为10，具有良好的塑性，韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好。因此工件外形可采用落料冲裁工艺来获得。孔尺寸精度可采用冲孔工艺达到。此工件有外形落料和冲孔两个工序。

由以上分析可知，制件具有较好的冲压工艺性，可以进行冲压生产。 1.1.2 冲裁件结构的工艺要求

1.冲裁件的外形

冲裁件的外形应尽量简单、对称分布，制件的形状及尺寸还应该考虑

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到使废料尽可能的减少，增加材料的利用率。

2. 经计算此零件的孔边距为40mm大于最小孔边距δ=4mm、孔距为263mm明显有足够的安全距离，零件适合冲裁。

3.最小冲孔直径

查表得到无护套凸模的最小的冲孔尺寸是0.8×1.2=0.96,从零件图知冲裁件的最小孔尺寸为4，所以满足条件。

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第2章 工艺方案及模具形式

连接板零件加工的工序为落料和冲孔，可从中选出以下三种工艺方案。

方案一：用简单模分成两次加工，即落料,冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料——冲孔复合模。采用复合模生产。 方案三：冲孔——落料级进模。采用级进模生产。 方案的比较与分析。

方案一：生产效率较低，各工序之间的的误差不断累积，使得工件的精确度不足，并且操作不方便，在进行中、大批量生产，方案二和方案三的加工方法更有效率。

该零件Φ70的孔与外边缘之间的距离较大为40mm，完全大于此工件需要的最小壁厚（Lmin=2t=2×4=8mm），可以采用复合模或级进模进行冲压。复合模行位精度、尺寸精度高，生产效率也较高，另一方面模具结构比单工序模复杂，但此工件外形结构相对简单，模具的制造并不复杂。级进模尺寸比复合模大，要保证它的形位精度需要在磨具上加上导正销加以导正，安装要比复合模复杂。

经过上面的分析，该工件采用方案二进行冲裁比较合适。

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第3章 主要工艺参数计算

3.1 排样的设计与计算

3.1.1 排样的设计

该工件外形近似于矩形，轮廓尺寸为425×150，根据工件的外形尺寸，采用没有废料的排样是不可能的；但可以采取尽可能少量废料的排样。考虑手工排样计算麻烦，可以借助软件进行排样测算。经过软件3DQUICKPRESS的分析比较，工件采用斜排的方式比较省料，材料的利用率达到78%。

排样图如图3-1所示：

图3-1排样图

3.1.2 合理搭边值及条料宽度的确定

查表3-10（参考文献[2]）得搭边参考值为：沿边a=2.5工件间a1=2.8 送料步距S=150+ a即得S=150+2.5=152.5mm 3.1.3 计算送料步距和条料的宽度

计算条料的宽度尺寸要确认是否有测压装置及测刃。此冲裁件在没用侧压装置及测刃时，条料的宽度计算如下所示：

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00B???[D?2(a??)?Z]?? (3-3)

导板之间的宽度为：

A?B?Z?D?2(a???Z) (3-4)

式中 B——条料宽度尺寸（mm）； A——导板间距离（mm）；

D——垂直于进料方向冲压件的基本尺寸（mm）； a——侧搭边值（mm）；

Z——条料、导板之间的最小间隙值（mm）；

?——条料的单向偏差值，可查表3-1。

表3-1条料宽度偏差

条料宽度B/mm 0-50 50-100 100-150 150-220 220-300 0-1 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1-2 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 材料厚度t/mm 2-3 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 3-5 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 由以上零件图得知：D?413,经由查表3-1，3-2得到Z=1.3,??1,由前面

0?421.6知，a=2.5所以条料的宽度B0?0.6?[416?2?(2.8?1)?1]0?0.6?1.3

3.1.4 材料的利用率（η）

板料利用率（η）的计算公式如下

??SS0?100%?SA?B?100% (3-5)

2式中 S——单个进距间的实际面积（mm）；

S0——单个进距内所需要的毛坯面积（mm）；

A——送料方向上，排样图中邻近的两个工件之间的距离（mm）； B——板（或条）料的宽度（mm）。 该冲裁件A=150+a1+?=208,B=421.6 横裁：

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2洛阳理工学院毕业设计（论文）

选用的板料为600x1200x4mm。根据板料的基本规格及工件的外形尺寸 ,一个可用板料可裁剪条料为2条，每条板料可冲裁零件的数量为3个，每块板料可以冲裁6个工件。

根据式3-3（参考文献[1]）一块板料的利用率为： ???n?A6?5039342 ?10000??100LB1200?600式中：nΣ-单个板料上冲裁件总的数目； L-板料长度； B-板料宽度； A-冲裁件总的面积； 纵裁：

需要剪切的条料尺寸为433.2x1200,一块板料可一剪裁的条料共7条，每个条料上可冲裁零件的个数为1个，即单块板料可以冲裁总的工件数量，是7x1=7个。

根据3-3（参考文献[1]）的公式，单块板料的利用率为： ???n?A7?5039349 ?10000??100LB1200?600式中：nΣ-单张板料上冲裁件总的数目； L-板料的长度； B-板料的宽度； A-冲裁件总的面积；

经过计算后得到的横裁与纵裁的材料利用率的大小比较，确定为纵裁方式。

3.2 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位

3.2.1 冲裁力的计算

冲裁所受的力主要包括冲裁力F、顶件力F顶、卸料力F卸、推件力F推。

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洛阳理工学院毕业设计（论文） 卸卸3推12顶 图3-2 卸料力、推件力和顶件力

冲裁力的计算公式为：

P?KLt? (3-6)

式中 P——冲裁力（N）

L——剪切的冲裁件周边长度（㎜） t——冲裁工件的材料厚度（㎜）

?——被冲裁工件材料的抗剪强度（MPa）

K——材料的安全系数

考虑工件与导板间刃口部分的磨损、间隙值得大小波动、材料受力的变化、板料偏差等因素的影响，应添加的安全系数为1.3，在实际生产过程中冲裁力的大小按下式计算：

F??bLt

经查的取?b=335MPa（参考文献[4]）

3.2.2 卸料力、推件力、顶件力和总冲压力P总的计算

由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：

冲孔力 Fc??bLt?335?232.47?4?311.5KN

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由式3-7（参考文献[1]）得： 卸料力 Fs?KsF?0.03?1333?40KN 由式3-9（参考文献[1]）得:

推件力 Fe?nKeFc?3?0.045?311.5?42.1KN

式中：n-同时卡在凹模洞口的件数；n=ht （h为凹模洞口深度，t为料厚）n=10?2.5 查表3-18（参考文献[1]）在此取h=10mm

4Ks-卸料力系数；

Ke-推件力系数；查表3-13（参考文献[1]） 由式3-11（参考文献[1]）得:

工艺力Fb?Fl?Fc?Fs?Fe?1333?311.5?40?42.1?1726.6KN

表3-3卸料力、推件力、顶件力系数

材料 料厚t/mm K卸 0.065-0.075 0.045-0.055 0.04-0.05 0.03-0.04 0.02-0.03 0.025-0.008 K推 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.03-0.07 0.03-0.09 K顶 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 ?0.1 >0.1~0.5 钢 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.0 铝、铝合金、纯铜、黄铜 0.02-0.06

3.2.3压力机公称压力的确定及初选压力机

为保证压力足够，一般冲裁时压力机的吨位应比计算的冲裁力大30%左右，即

F=Fb?1.3=2244.6KN

初选压力机型号J31-250的压力机。 查手册的此压力机的各种技术参数如下： 标称压力为：2500KN 滑块行程：315mm 连杆调节长度：200mm

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最大装模高度：630mm

工作台尺寸 前后x左右：990?950 电动机功率：30KW

3.3压力中心的确定

此工件为不规则图形，可用解析法算出在离原点处压力中心的数坐标。在按比例画出的原图标注坐标值，以大圆的中心为原点建立XOY坐标系，

如图3-3所示：

图3-3 压力中心

由上边冲裁力的公式得： 大圆弧冲裁力F1??b?小圆弧冲裁力F2??b?190??R?t?335?248.6?4?333.1KN 180170??R?t?335?148.3?4?231.9KN 180大圆冲裁力F3??b?2?R?t?335?219.8?4?343.6KN 小圆冲裁力F4??b?2?R?t?335?12.56?4?19.6KN 切线冲压力F5??bLt?335?299?4?466.3KN 如图4-2所示

大圆弧压力中心x1??47.7mm y1?0mm 小圆弧压力中心x2?300?31.83?331.83mm

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y2?0mm

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大圆压力中心x3?0mm y3?0mm 小圆压力中心x4?300mm y4?0mm 上切线压力中心x5?150mm y5?62.5mm 下切线压力中心x6?150mm y6??62.5mm 由式3-15（参考文献[1]）得：

x0?F1x1?F2x2?F3x3?F4x4?2F5x5?111.2mm

F1?F2?F3?F4?2F5有式3-16（参考文献[1]）得：

y0?F1y1?F2y2?F3y3?F4y4?F5y5?F5y6?0mm

F1?F2?F3?F4?2F5所以零件的压力中心为x0?111.2mm y0?0mm

y0?30.7mm

零件沿着y轴旋转16度后压力中心变为x0?106.9mm

3.4 工作部分的尺寸计算

刃口部分分析：根据磨具的外形特点，模具各部分采用配作的方式，落料时凹模作为设计基准件，只计算落料凹模的刃口尺寸与制造公差，凸模的刃口尺寸按配作的凹模尺寸得出；冲孔只需计算出凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配作得出；在配作时要保证最小的双面合理间隙值。 3.4.1 落料件尺寸计算

落料件周边尺寸的计算如下； 由表3-14（参考文献[1]）可得出：

Dp?(D????Zmin)0??p

??d Dd?(D???)0其中Dp、Dd-冲孔凸凹模的基本尺寸；

D-冲孔的基本尺寸；

Χ-变动因数；其数值查表3-15得Χ=0.5（参考文献[1]）； Δ-零件制造公差，Δ=0.74mm；

δp、δd-凸凹模的制造公差，查表3-16得到δp=0.02mm，δd=0.04

mm；

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??d??d?0.02所以：Dd?(D???)0 ?，Dd?(d????Zmin)0?4.4850

表3-4 简单形状冲裁件（圆形、方形件）冲裁时的?T、?A(mm) 基本尺寸 ≤18 ＞18～30 ＞30～80 ＞80～120 凸模公差?T 0.020 0.020 0.020 0.025 凹模公差?A 0.020 0.025 0.030 0.035

3.4.2 冲孔件尺寸计算

冲孔基本公式为

dT??dmin?????? (3-17)

0T (3-18)

冲大孔Φ70mm计算如下：

??d由表3-14（参考文献[1]）得到：dp?(d???)0； ??p；dd?(d????Zmin)0其中dp、dd-凸凹模基本尺寸；

d-冲孔的基本尺寸；

Χ-变动因数；其值查表3-15得Χ=0.75（参考文献[1]）； Δ-制造公差数,查表1-2值Δ=0.12mm；

δp、δd-凸凹模给定的制造公差，查表3-16得δp=0.02mm，δ

d=0.03mm；

??d?0.030所以：dp?(d???)0； ?70.50??p?70.09?0.02，dd?(d????Zmin)0?0.1冲小孔?40mm

同样由表

3-14（参考文献[1]）得：dp?(d???)0??p；

??d； dd?(d????Zmin)013

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其中 dp、dd-冲孔凸模基本尺寸；

d-冲孔的基本尺寸；

Χ-变动因数；其值查表3-15得Χ=0.75（参考文献[1]）； Δ-工件的制造公差，Δ=0.1mm；

δp、δd-凸凹模给定的的制造公差，查表3-16得δp=0.02mm，δ

d=0.02mm；

??d?0.020所以：dp?(d???)0 ； ?4.4850??p?4.075?0.02，Dd?(d????Zmin)0

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第4章 模具总体设计

4.1 模具类型的选择

经过冲压工艺的分析计算，采用冲孔落料倒装复合模冲压，方便了冲孔废料和冲压成型工件的落下。

4.2 定位方式的选择

本工件是采用大批量生产，手工送料的方式。工件的精度要求相对易得到保证，工件的外部轮廓相对简单，可以选用固定挡料销和导料板进行定位和导向。

4.3 导向方式的选择

按已经计算出的尺寸选择合适的导向装置。考虑到装置的开敞性和导向的均匀性，宜采用四导柱滚动模架。

4.4 卸料方式的选择

倒装的复合模结构，冲孔废料直接从冲孔凸模孔中落下，工件留在了落料凹模中，废料从下模座的通槽中落下，工件厚度为4mm,选用弹性卸料装置进行卸料。

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第5章 冲裁模主要零部件设计

5.1 工作零件的结构设计

5.1.1 凹模的设计

凹模用螺钉和销固定在支撑件上,选取凹模刃口为直壁式。 凹模的外形尺寸可以按照下面的经验公式来确定： 凹模的尺寸包括凹模板的L×B及厚度尺寸H。

L=l+2c (5-1) B=b+2c (5-2)

式中 l—沿板料送进的方向刃孔壁的最大距离，mm；

b—垂直于送料方向刃孔壁的最大距离，mm； c—凹模的最小壁厚(mm), 凹模的厚度

H?Kb (5-3)

b—凹模孔壁的最大距离(mm) K—安全系数，见表5-1;

表5-1 系数K的数值

b/mm 厚度t 0.5 1 2 3 >3 <50 0.30 0.35 0.42 0.50 0.60 >50~100 0.20 0.22 0.28 0.35 0.42

计算过程如下H?kb?0.3?263mm?78.9mm由于零件外形尺寸偏大，结合模具手册等的出数据：H=40mm

凹模壁厚 c=(1.5～2)H (5-4)

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取c=1.5H=1.5×40=60mm。

凹模轮廓总长：L=(337+2×60)mm=457mm 凹模轮廓总宽：B=(208+2×60)mm=328mm

选用凹模周界为540mm×350mm。材料选用T10A，热处理后硬度为58～62HRC。画出的凹模的结构简图如图5-1所示：

图5-1 凹模的结构简图

5.1.2 冲孔凸模的设计

由于冲件的形状和尺寸不同，生产过程中使用的凸模结构形式很多：按整体结构分，有整体式（包括阶梯式和直通式）、护套式和镶拼式；按截面积形状分，圆形和非圆形；按刃口形状分，有平刃口和斜刃口等。但不管凸模的结构形状如何，其基本结构均由两部分组成：一是工作部分，用以成行冲件；二是安装部分，用来使凸模正确的固定在模座上。综合考虑并结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，才用线切割机床加工，与凸模固定板的配合按 制造，最大直径的作用是形成台阶，以便固定，保证工作时凸模不被拔出。因为所冲的孔为圆形，而且不属于需要特别保护的凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。冲 圆形的凸模可选用标准件BⅡ型式（尺寸为10×59mm），冲 孔的凸模结构如图4所示。

其总长L可按公式计算：

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L?h1?h??23?40?mm?63mm

式中： L??? 凸模长度?mm? h??? 落料凹模高度?mm? 具体结构简图可参见图所示

图5-2 冲孔凸模的结构形式

5.1.3 凸凹模的结构设计

凸凹模是倒装复合模冲裁中的一个重要零件，其内刃口同样是冲孔凹模的刃口，其外刃口是落料凸模的刃口，按凸模的方式设计。根据其他部件的尺寸设计需要，凸凹模的尺寸结构简图如图所示。经校核后凸凹模的厚度强度完全能够满足使用要求。其凸凹模的具体结构简图如下图5-3所示：

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图5-3 凸凹模的结构简图

5.2 定位零件的设计

在模具设计中导料销、挡料销是起导向与定位的作用。本套模具使用的是固定挡料销。

固定挡料销选用是根据根据标准件，选用挡料销结构如图5-4所示

图5-4 固定挡料销的结构

选用直径d=Φ160?0.090mm，d1=φ10mm，h=2mm，L=16mm， A型固定挡料销，材料为45钢。

导料销的材料同样采用45钢，所处理的热处理硬度为43～48HRC，

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粗糙度值在1.6μm以下，装配时宜应该采用H9/d9配合。导料销的尺寸与挡料销相同。

5.3导向装置的设计

导向装置是用来保证上、下模正确相对运动的装置，对于大批量生产、对零件加工要求较高，并保证使用寿命较长的模具需要添加导向装置，本套模具采用的是导柱导套装置。

5.4 卸料装置的设计

橡胶允许承受的符合比弹簧大，且安装调试方便，成本低，因此选用橡胶作为弹性元件进行卸料。卸料装置中弹性元件的计算如下列举。

图5-6 橡胶板的尺寸

5.4.1 确定橡胶的自由高度H0

H0=(3.5～4)H工 (5-7) H工=h

工作

+h

修模

=t+1+(5～10) (5-8)

所以 H=2+1+7=10mm

5.4.2 确定橡胶的横截面积A

A=FX/p (5-9)

查得矩形橡胶在预压量为10%～15%时的单位压力为0.6MPa。所以

A?4650N?7750mm2 (5-10)

0.6MP

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5.4.3 确定橡胶的平面尺寸

b×160-82×25=A (5-11)

b?16417?82?25mm?115mm

160

5.4.4 校核橡胶的自由高度H0

为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以

H040??0.5 (5-12) D80

5.5 连接与固定装置的设计

5.5.1 模柄的设计

本模具选用的是浮动式模柄，通过凸缘与上模座用螺钉连接固定在一起，这种模柄适用于较大尺寸的模具。材料选用Q235钢，模柄的支撑面垂直于模柄轴的中心线(垂直度要求不应超过0.02:100)。其具体的参数如下：d=Φ70mm，L=100mm结构简图如下其具体尺寸：

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图5-7 模柄结构简图

5.5.2 固定板的设计

本模具凸模与凸凹模均需要固定板来固定、安装。固定板的厚度按照经验值一般取以确定的凹模厚度的0.6～0.8倍来计算,其尺寸的大小与凹模、卸料板轮廓尺寸相同,但是需要考虑到紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模孔与凸模应采用过渡配合H7/m6、H7/n6的方式，确定凸模的高度与固定板的高度平齐。

选用的凸模固定板尺寸大小为:540mm×350mm×23mm，凸凹模固定板尺寸为540mm×350mm×25mm。固定板材料选择用Q235。

5.5.3 垫板和卸料板的设计

垫板是用来承受凸模传递的压力，防止模座受力过大被压出凹坑，影响模具的正常工作。垫板外形尺寸应与固定板尺寸相同，其厚度按经验值一般取3～10mm。垫板的材料采用T8A，淬火硬度保证54～58HRC。垫板上，下表面保证平行度要求。为了方便模具的装配，垫板上的销钉与孔保证过盈配合。下模座垫板的外形尺寸值为：540mm×350mm×13mm。上

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模座的外形尺寸为540mm×350mm×15mm.

5.5.4 螺钉与销钉的设计

在模具上起紧固作用的零件是螺钉与销钉，设计的模具时选用时可参照标准值。螺钉是用于固定模具的各个零部件，常选择内六角螺钉进行紧固；销钉用于各零件的定位，一般用圆柱销钉。螺钉规格选用M16，根据实际需要选择,查标准选用M10；销钉可以根据模具设计手册标准选用A16,材料为45钢。

5.6 模架及组成零件的确定

5.6.1 模架的选用

本模具根据已经确定选用的上,下模座,根据模具的标准选择合适的模架，故可以选用四导柱模架，设计时参照

5.6.2 模座的确定

在本模中具选用标准模架，因在前述中确定了凹模尺寸为540㎜×340㎜×40㎜，根据模具标准(GB/T2851.3-1990)确定上模座尺寸为:630㎜×375㎜×65㎜，下模座尺寸为: 630㎜×375×60㎜。导柱为?20mm×290mm，导套为?60mm×125mm×51mm。

。

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第6章 模具闭合高度及压力机有关参数的校核

6.1 压力机的校核

6.1.1 公称压力

根据以上算的的压力数据选取压力机2500KN>2244.6KN,得以校核。

6.1.2 滑块行程

滑块行程应该确保能把坯料比较顺利的放入模具中和成型的工件能轻松的从模具中取出来。.所需的高度由材料的厚度t=4,凹凸模冲入落料凹模的最大深度

10mm,另外卸料板的尺寸厚度

H=20，即J31-250,压力为

S1=(4+10+20)mm=34mm

6.1.3 行程次数

行程次数为20/min.本零件的生产批量为中批量,手工送料比较慢,不能太过快速,在速度上.满足使用的要求。

6.1.4 工作台面的尺寸

根据下模座L×B=630㎜×315㎜,在每边余出40mm~60mm,即L1×B1=750mm×375mm,而

所

选

压

力

机

的

工

作

台

面

为

L2×B2=540mm×350mm,废料从下模座漏出,冲模件有下模顶出。故符合使用要求。

6.1.5 滑块模柄孔尺寸

滑块上模浮动柄孔的直径为Φ141mm,模柄深度为23mm,而选出的模柄外形部分直径为Φ70mm,长度为76mm因此符合使用要求,得到校核。

6.2 闭合高度

模具闭合高度指滑块移动到在下止点终点位置时,模具上、下模座下平面间的距离值。它与压力机之间配合理应有下列关系:

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(Hmax -Hd)-5≥H≥(Hmin-Hd)+10

式中 Hmax——最大闭合高度,mm;

Hmin——最小闭合高度,mm; H——模具闭合高度,mm;

Hd——压力机的垫板高度,mm。

模具闭合高度为：H闭=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8，代入数据计算得 H闭=（65+13+25+25+50+40+15+23）mm=256mm 由所选的压力机型号Hmax=630mm M=200mm Hd=315mm 由以上的公式可得：

(256–10)-5≥205≥(175–10)+10 所以压力机选择合适,即得压力机校核满足使用条件。

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第7章 绘制模具总装图和非标零件工作图

7.1 模具设计图

本套模具所使用的非标零件简图见附图，模具的装配简图如下图7-1所示。

7.2 本模具的工作原理

该工件采用的结构是倒装复合模具。根据前面分析并采用复合模具的倒装结构。

模具手工送料，经挡料销挡住后，压力机开始工作推动浮动模柄下模座带动冲孔凸模对卸料板上的零件进行冲裁落料，冲压完成，压力机带动模柄上移，废料从下模座的孔中排出，工件随着落料凹模上移，卸料板在下位置是经过卸料螺钉上的弹簧弹力恢复原位置，工件在推杆的作用力下从落料凹模中落下。上模恢复到原位置进行下一次的冲压。

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图7-1 模具总装图

1—下模座；2、12、18—螺钉；3、11—销钉；4—凸凹模固定板；5—凸凹模；6—橡胶；7—卸料板；8—导料销；9—凹模；10—上模座；13—凸模；14—打杆；15—横销；16—推板；17—模柄；19—导柱；20—导套；21—止转销；22—垫板；23-凸模固定板；24—推杆；25—推件块；26—卸料螺钉；27—挡料销

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结 论

在毕业设计的两个多月的时间里，查阅了大量的参考书和相关文献，完成此次毕业设计的课题：针对给定的工件设计了一套倒装复合模的冲压模具。在设计过程中不断发现问题与解决问题，模具设计考虑到多方面因素，可以根据要求设计最适合实际生产的装置。

模具设计的一个关键的方面就是结构要简单，操作要方便。在顾及模具的进度要求下，还要坚持设计的简单实用。此套模具主要结构有工作部件和定位出料装置，还有其他较简单的辅助元件，制造精度要求相对比较容易达到，挡料销与导料销在一定程度上保证了产品的精度要求。在导向上采用的导套与导柱确保了模具工作时的质量与稳定性。

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谢 辞

本次毕业设计能够顺利完成，首先感谢老师的关照与悉心指导，在设计过程中遇到了许多问题，在万般无奈与惆怅之际，老师以渊博的知识与严谨的治学态度及宽容的耐心不断地讲解与答疑，知道问题的到解决，避免我们走很多的弯路。在毕业之际，衷心感谢那些教授我们知识的老师，谢谢他们的栽培与无微不至的付出。

通过这次毕业设计，充分的了解到所学到的知识是有限的，在设计中要不断总结、运用并扩充专业知识。其次，团队的力量也是很重要的，在遇到问题时，我们一起解决与探讨，直到找到最合适的解决办法。也向他们表示由衷的感谢。

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参考文献

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版

[2] 李学锋．模具设计与制造实训．北京：化学工业出版社，2005 [3] 杨占尧．冲压模具图册．北京：高等教育出版社，2006

[4] 薛啟翔．冲压模具设计结构图册．北京：化学工业出版社，2005 [5] 程燕军，柳舟通．冲压与塑料成型设备．北京：科学出版社，2005 [6] 丁松聚．冷冲模设计．北京：机械工业出版社，2013 [7] 邓明．现代磨具制造技术．北京：化学工业出版社，2005 [8] 王匀，许桢英．磨具设计实例．北京：国防工业出版社，2012 [9] 李晓东．模具制造技术．北京： 机械工业出版社，2009 [10] 李硕本．冲压工艺学．北京： 机械工业出版社，1982 [11] 王孝培．冲压手册．北京：机械工业出版社，1990 [12] 张毅．现代冲压技术．北京：国防工业出版社，1994

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[14] 模具制造手册编写组．模具制造手册．北京： 机械工业出版

社，1996

[15] 金绦尘，宋放之．现代磨具制造技术．北京：机械工业出版社，

2001

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附 录

附录A 后侧导柱模架

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附录B 凸缘式模柄

附录C 内六角圆柱头螺钉

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附录D J23系列开式可轻压力机主要技术参数

型号 单技术参数 代号 位 滑块公称Pe 压力 滑块行程 封闭高度 连杆调节量 滑块中心线至机身距离 左滑块右 地面前尺寸 后 33

J23- 3.15 J23- 6.3 63 35 150 30 J23- 10 100 45 180 35 J23- 16 160 55 220 45 J23- 25 250 65 270 55 J23- 35 350 100 290 60 J23- 40 400 100 330 65 kN mm mm mm 31.5 25 120 25 S H2 M1 C1 mm 90 110 130 160 200 200 250 a mm 100 140 170 200 250 250 300 b mm 90 120 150 180 220 220 260 洛阳理工学院毕业设计（论文）

直模柄径 孔尺深寸 度 垫块厚度 最大倾斜角 左工作右 台尺前寸 后 b mm 160 200 240 300 370 380 460 a mm 250 310 370 450 560 610 700 H1 mm ° 30 45 30 45 35 35 40 35 50 30 65 30 65 30 l mm 40 55 55 60 60 60 70 d mm 25 30 30 40 40 40 50 ? 34

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外文资料翻译

PLAIN CARBON STEEL

Any steel-making process is capable of producing a product that has 0.05% or less carbon. With this small amount of carbon, the properties approach of pure iron with maximum ductility and minimum strength. Maximum ductility is desirable from the standpoint of ease in deformation processing and service use. Minimum strength is desirable for deformation processing. However, higher strengths than that obtainable with this low carbon are desirable from the standpoint of product design. The most practical means of increasing the strength is by the addition or retention of some carbon. However, it should be fully understood that any increase of strength over that pure iron can be obtained only at the expense of some loss of ductility, and the final choice is always a compromise of some degree. Because of the difficulty of composition control or the additional operation of increasing carbon content, the cost of higher carbon, higher strength steel is greater than of low carbon.

Plain Carbon Steels Most Used. Because of their low cost, the majority of steels used are plain carbon steels. These consist of iron combined with carbon concentrated in there ranges classed as low carbon,medium carbon, and high carbon. With the exception of manganese used to control sulphur, other elements are present only in small enough quantities to be considered as impurities, though in some cases they may have minor effect on properties of the material.

Low Carbon. Steel with approximately 6 to 25 points of carbon (0.06%～0.25%)are rated as low carbon steels and are rarely hardened by heat treatment because the low carbon content permits so little formation of hard magnesite that the process is relatively ineffective. Enormous tonnages of these low carbon steels are processed in such structural shapes as sheet,

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dyxg.html