支架冲孔落料级进模设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

支架冲孔落料冲压模具设计

摘 要

随着中国工业不断地发展，模具行业正在变得越来越重要了。本文针对支架弯曲件的冲裁工艺性，分析比较了成形过程中的三种不同冲压工艺（例如 单工序、复合工序与连续工序）确定用一幅级进模完成冲孔、落料工序的过程。本文介绍了支架弯曲件冷冲压的成形过程，经过对支架的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析和研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冷冲压方法完成零件的加工，并且简要分析了坯料形状、尺寸，以及排样、裁板方案，冲压工序的性质、数目和顺序等，并进行了冲裁力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具的结构。同时具体分析了模具的主要零部件（如冲孔凸模、落料凸模、固定卸料装置、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用，凸凹模间隙调整和编制一个重要零件的加工工艺过程。列出了模具所需零部件，并给出了合理的装配图。充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行了结构改进、优化设计、优化工艺方法，能大幅度提高生产效率，该方法对类似产品具有一定的借鉴作用。

关键词：固定卸料装置，级进模，冲孔落料

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BRACKET PUNCHING AND BLANKINGDIE DESIGN

ABSTRACT

With the continuous development of Chinese industry, the mold industry is becoming more and more important. According to the blanking process of the stent bending, analyses and compares three different stamping process in the forming process (such as single processes, complex processes and continuous processes) to determine the process using a progressive die punching, blanking process completed. This paper introduces the frame bending forming process of cold stamping, batch production, parts of the stent, the parts of the structure and the quality of research and analysis of requirements, in line with lower performance prerequisite, which is identified as stamping parts processing, complete with cold stamping method, and a brief analysis of the blank shape, size, and layout, the conference board, stamping process nature, number and sequence, and the blanking force, center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, and designs the structure of die. At the same time, analyzes the mold of the main components (such as punch die, blanking punch discharging device, fixed fixing plate, plate, etc.) design and manufacturing, stamping equipment selection, machining process is an important part of punch and die gap adjustment and establishment. A list of desired mold parts, and gives a reasonable assembly. To make full use of the modern mold manufacturing technology were improved, optimization design, optimization of process method of traditional mechanical parts, can greatly improve the production efficiency, this method has certain reference to similar products.

KEYWORDS: fixed unloading device, mold design, progressive die, punching and blanking

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目 录

前 言 ............................................................................................................. 6 第1章 对加工零件的工艺分析 ................................................................. 7

1.1 零件分析 ........................................................................................ 7

1.1.1 零件简图 ............................................................................. 7 1.1.2 冲压件的工艺分析 ............................................................. 7 1.1.3 分析比较和确定工艺方案 ................................................. 8

第2章 冲裁模的参数计算 ....................................................................... 10

2.1 冲压模设计计算 .......................................................................... 10 2.2 工作力的计算 .............................................................................. 12

2.2.1 落料力 ............................................................................... 12 2.2.2 冲孔力 ............................................................................... 13 2.2.3 卸料力 ............................................................................... 13 2.2.4 推料力 ............................................................................... 13 2.2.5 冲侧刃缺口的力 ............................................................... 14 2.2.6总冲压力 ............................................................................ 14 2.3 确定模具压力中心 ...................................................................... 14 2.4 计算凸、凹模刃口尺寸 .............................................................. 15

2.4.1 冲孔部分 ........................................................................... 15 2.4.2落料部分 ............................................................................ 16

第3章 结构设计 ....................................................................................... 18

3.1 冲孔凸模结构设计 ...................................................................... 18

3.1.1 计算凸模的长度 ............................................................... 18 3.1.2 凸模的强度与刚度校核 ................................................... 19 3.2 落料凸模结构设计 ...................................................................... 20 3.3凹模结构设计 ............................................................................... 22

3.3.1整体式凹模的尺寸 ............................................................ 22 3.4 模具总体设计 .............................................................................. 24

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3.4.1 选择模具结构形式 ........................................................... 24 3.4.2操作方式 ............................................................................ 24 3.4.3模架类型 ............................................................................ 24 3.4.4 定位方式选择 ................................................................... 24 3.4.5 卸料与出件方式选择 ....................................................... 25 3.4.6导向方式选择 .................................................................... 25 3.4.7 定位零件设计 ................................................................... 25 3.4.8 卸料板设计 ....................................................................... 25 3.4.9垫板设计 ............................................................................ 26 3.4.10模柄选择 .......................................................................... 27 3.4.11 凸模固定板设计 ............................................................. 28 3.4.12导柱导套选择 .................................................................. 29 3.4.13 模座选择 ......................................................................... 29 3.4.14 螺钉、销钉的选用 ......................................................... 30 3.4.15 装配图设计 ..................................................................... 31 3.4.16模架的选取 ...................................................................... 31 3.4.17 冲压设备的选择 ............................................................. 32

第4章模具的技术条件 ............................................................................. 33

4.1 表面粗糙度及标准 ...................................................................... 33 4.2 加工精度 .................................................................................... 34

4.2.1 尺寸偏差 ......................................................................... 34 4.2.2 形位公差 ........................................................................... 34 4.2.3 配合要求 ......................................................................... 34

第5章 模具装配与调试 ......................................................................... 36

5.1 装配过程 ...................................................................................... 36

5.1.1 模具的装配 ....................................................................... 36 5.2 装模与试模 .................................................................................. 37

5.21 模具的安装 ......................................................................... 37 5.3 模具的调试 .................................................................................. 38 总 结 ........................................................................................................... 40

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致 谢 ........................................................................................................... 41 参考文献 ..................................................................................................... 42 外文翻译译文 ............................................................................................. 43

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前 言

冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力方法。因为它通常是在压力机室温状态下进行加工，所以称为冷冲压。

冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率很高，操作简单。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。

然而冲模制造一般情况下是单件小批量生产，精度和技术都要求比较高，并且制造成本高。所以，冷冲压生产只有在大批量的情况下才能获得比较好的经济回报。

综上所述，冷冲压的加工方法具有独到特点，在大批量的生产中已被得到广泛应用。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品只有在生产中广泛采用冲压工艺才能提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代。

随着科学技术的进步和社会的发展，产品对模具的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法已经不能适应产品及时代更新的需要。特别是90年代以来，工业产品的品种和数量不断增加，对产品质量、样式和外观提出新的要求，使模具需求量增加，对模具的质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展，产品更新换代和产品竞争力。

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第1章 对加工零件的工艺分析

1.1 零件分析

1.1.1 零件简图

如图1-1所示：

图1-1零件图

1.1.2 冲压件的工艺分析

1. 材料：Q235-A钢为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比适合冲裁加工。

2. 工件结构：工件形状比较简单，孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚（a=6），故可以考虑采用连续冲压工序。

3. 尺寸精度：零件图上未注公差，属于自由公差，按IT14级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

4. 结论：可以冲裁

该工件是典型的冲裁件，其特点是工件尺寸不大，且上下左右对称，材料强度不高，由于工件尺寸没有明显角标注，故属于一般冲裁件。冲裁件剪断面的表面粗糙度经查表得为50Ra/mm，需要采用IT12级的冲裁模，

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便可满足零件的精度要求，模具制造精度为IT10级。

该工件外形整体呈梯形，且上下左右对称。由所给工件图可以看出，工件上有四个圆孔，圆直径为8mm。

该零件形状较简单、对称，是由圆弧和直线组成的。冲裁件所能达到的经济精度为IT12～IT13。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用级进冲裁模进行落料冲孔加工。

1.1.3 分析比较和确定工艺方案

从零件的结构特点以及冲压变形特点来看，该零件冲压工序性质有冲孔、落料、两种。根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有：

该工件可有以下三种工艺方案：

方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。 方案二：冲孔-落料复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料连续冲压。采用连续模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。

方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，模具强度较差，制造难度大，同时落料、冲孔需要很大的冲裁力，这样就必须使用大的冲压设备，造成能量的浪费，同时模具各部分的强度、刚度难保证。并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。如果凸凹模内积存有废料，则对凸凹模的胀形力就会增加，而容易胀裂刃口，为安全起见，应避免凸凹模内积存废料。

方案三也只需一副模具，生产效率高，将零件结构的内外形分解为简单形状的凸模或凹模，在不同工位上分步逐次冲压，提高了模具强度和模具寿命，操作方便，工件精度也能满足要求。由于工件和孔废料都可由压力机台下排出，操作方便安全，生产效率高，同时连续模上如果没有弹性（弹

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簧和橡皮）卸料装置，同样能在高速冲床上进行连续冲压，而复合模是有困难的。可以利用已冲的孔进行导正销定位，从而保证了工件的精度。因此，该工件采用方案三最好。

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第2章 冲裁模的参数计算

2.1 冲压模设计计算

1. 排样设计与计算

排样是否合理，经济型是否好,可用材料利用率来衡量。材料利用率是指零件的实际面积与材料面积的百分比。.要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理安排方案，选择合适的板料规格及合理的裁料法（废料冲制小件。在不影响料头，料尾），利用废料冲制小件。在不影响设计要求的情况下，改善零件结构。

本工件可采用连续排样方案，如图1-2所示：

图1-2排样图

为节约材料，应合理确定搭边值.查表取搭边a=1.5mm，a1=1.8mm 。 计算冲压件一个进距的材料利用率：

?=S1S?100%=1?100% （2-1） S0AB10

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式中：S1——一个布局内零件冲裁件面积，mm2； S0——一个布局内所需毛坯面积，mm2； B——条料宽度，mm； A——送料进距，mm； (1) 送料步距:

A=D+a

式中；D——于送料方向平行的冲裁件的宽度 A——冲裁件之间的搭边值；

A=1.5+90=91.5mm

(2) 送料宽度:

当导料板板之间有侧压装置时或用手将条料贴近单边导料板（或两个 导正销）时，条料宽度按下式计算：

B=(D+2a1+?)0-? （2-2）

当条料在无侧压装置的料板之间送料时，条料宽度按下式计算：

0 B=(D+2a1+2D+b0)-D式中D——冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；

a1----冲裁件与条料侧边之间的搭边；

?——板料剪裁时的下偏差； b0——条料与导料板之间的间隙；

0 B=(2?80+20+2?1.8+1?2+1)0?1?186.6?1 mm

2. 条料利用率:

s1?2??90?65??80?65?20?13700 mm2 2S0=91.5?186.6=17073.9?0?13700?80.2073.9

3. 整个板料的利用率

?0?nS2?100% （2-3) LB式中 : n——条料（或整个板料）上实际冲裁的零件数；

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L——条料（或板料）长度； B——条料（或板料）宽度； S2——一个零件的实际面积。

根据板材标准选取L/mm?B/mm=2000mm?750mm的钢板 1.若采用纵裁

7502000?1.8??84186.691.584?13700?0??76.7%

2000?750n?2.若采用横裁

2000750?1.8??80186.691.5

80?13700?0??73.1 00?750n? 综上所述故采用纵裁

2.2 工作力的计算

冲裁一个零件的周边长度L 外轮廓周边长度l1：

l1?90?2?81.6?4?2?20?546.4mm

孔周边长度l2：

l2?3.14?8?25.12mm

2.2.1 落料力

F=KL?t （2-4）

其中： K——刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，取

1.3；

F落——冲裁力，单位为N

L——冲裁周边，单位为mm τ——材料抗剪强度，单位为Mpa

t——材料厚度，单位为mm

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F落?K?L1?t???1.3?546.4?2?350?497224N其中，L1?546.4mm t?2mm ?=350Mpa

2.2.2 冲孔力

F冲=KLtt （2-5）

其中：K——刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，取

1.3；

F冲——冲裁力，单位为N

L——冲裁周边，单位为mm

τ——材料抗剪强度，单位为Mpa

t——材料厚度，单位为mm

F冲?K?L2?t???1.3?25.12?2?350?22859.2NL2?25.12mmt?2mm??350Mpa

2.2.3 卸料力

F卸=K卸F落 （2-6）

其中： F落——落料力，单位为N；

K卸——卸料力系数，其值为0.02～0.06 经查表得 K卸?0.05

F卸?K卸?F落?0.05?497224?24861.2N

2.2.4 推料力

F推=nK推F冲 （2-7）

其中： F冲——冲裁力，单位为N；

K推——推料力系数，其值为0.03～0.07；

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经查表得 K推?0.0 5F推?n?K推?F冲?3?0.05?22859.2?3428.88N 凹模刃口高度取6mm，则n=6/2=3

2.2.5 冲侧刃缺口的力

F冲?KLt? （ 2-8）

其中：K ——刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，

取1.3；

F冲——冲裁力，单位为N

L——冲裁周边，单位为mm τ——材料抗剪强度，单位为Mpa

t——材料厚度，单位为mm

2.2.6总冲压力

F总?F落?F冲?F推?F卸?497224?22859.2?3428.88?24861.2?548373.28N

所以可选用规格为800KN可倾斜式压力机。 该模具采用弹性卸料和下出料方式。

2.3 确定模具压力中心

冲裁时冲裁力的合力作用点称为压力中心，在设计模具时，要求模具的模柄中心（一般情况下也是凹模的几何中心）与压力中心重合，对于要求不高或冲裁力较小间隙较大的模具，压力中心不允许超出模柄投影面积范围，否则产生偏载，使模具导向部分偏斜，影响凸凹模间隙，加速模具磨损，降低制件质量和模具寿命，造成严重后果。确定压力中心就是为了合理的确定模具结构。

因工件上下，左右都对称，故其压力中心在坐标系的原点

x0=0 y0=0

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故模具压力中心在模柄的投影范围之内，故符合要求。

2.4 计算凸、凹模刃口尺寸

凸、凹模刃口尺寸精度决定的合理与否，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系到模具的成本和使用寿命。

1. 保证冲出合格的零件； 2. 保证模具有一定的使用寿命； 3. 考虑冲模制造修理方便、降低成本。

因此，计算凸、凹模的刃口尺寸是一项重要的工作。 计算冲模凸、凹模刃口尺寸的依据为：

1. 冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相等。

2. 零件的尺寸精度。 3. 合理的间隙值。

4. 磨损规律，如圆形件凹模尺寸磨损后变大，凸模磨损后变小，间隙磨损后变大。

5. 冲模的加工制造方法。

2.4.1 冲孔部分

0d凸=（dmin+x?）-?凸+?凹min0d凹=（d凸+z） （2-9）

查表得间隙值 ：

zmin=0.246mm zmax=0.360mm

zmax-zmin?0.360?0.246?0.114mm 查表得凸、凹模制造公差： ?凸 =-0.020mm

?凹 =+0.020mm

查表取因数 ：

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x=0.5 校核 ：

|?凹 |+|?凸 |=0.040<0.114mm

故能满足加工时：

|?凹 |+|?凸 |?zmax?zmin 经查表 Φ

?0.36 8000dT=dmin+x?0-??=(8.0+0.5?0.6)-0.02=8.3-0.02mmdA=?dmin?zmin?

2.4.2落料部分

工件如图1-4所示：

+??0=(8.3+0.246)+0.0200=8.546+0.0200mm

`

图2-4 工件图

落料凹模基本尺寸计算如下：

+?凹D凹?（Dmax-x?）00min-?凸D凸?(D凹-Z)

该冲裁件属于落料件，只要计算凹模尺寸及制造公差，凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配作

a=

00 b= c= 9002081.6?0.87?0.52?0.7416

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查表可得：zmin=0.246mm zmax=0.360mm X =0.75

aA??90?0.75?0.87?0?0.22?0.22?89.30

bA??81.6?0.75?0.74?0cA??20?0.75?0.52?0.52?04.74?04?0.19?81.00

?0.13?19.610

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第3章 结构设计

3.1 冲孔凸模结构设计

冲规则圆形孔的凸模，采用台阶式。

3.1.1 计算凸模的长度

凸模长度尺寸应根据模具的具体结构，并考虑修磨、装配等的需要来确定。 1.当采用弹压卸料板时， L=h1?h2?t?h 式中，L — 凸模的长度，mm

h1 ——凸模固定板的厚度，mm h2——弹性卸料板厚度，mm

t ——材料厚度，mm h ——增加长度。

2.当采用弹压卸料板时,

L =h1?h2?t?h =24+12+2+29 =67mm

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图2-5 冲孔凸模

3.1.2 凸模的强度与刚度校核

一般来说，凸模的强度和刚度是足够 的，没必要进行校核。但是当凸模的截面尺寸很小，而冲裁的板料较厚或根据结构需要确定的凸模特别细小时，则应进行承压能力和抗弯曲能力的校核。

（1）承压能力的校核。凸模的承压能力按下式校核:

FZ'?????压?

Amin式中，?— 凸模最小截面的压应力，MPa；

，—凸模纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推件力，N； FZAmin—凸模的最小面积，mm2；

???—凸模材料的许用抗压强度，MPa；

压707528.64FZ'?440??压?1600MPa ???1607.68Amin19

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该凸模的强度符合要求

?2?失稳弯曲应力的校核。

根据凸模在冲裁过程中的受力情况，可以把凸模看作压杆。所以凸模不发生失稳纵弯曲的最大冲裁力可以用欧拉极限力公式确定。根据欧拉公式并考虑安全系数，可得到凸模允许的最大压力为

Fmax?2EImin ?3-41? ?n?2l2max凸模纵向实际总压力应小于允许的最大压力，即

FZ'?Fmax ?3-42?

有上面两个公式可得凸模不发生纵向弯曲的 最大长度为

lmax?2EImin? 2,n?FZ式中，Fmax—凸模允许的最大压应力，N;

FZ,—凸模所受的总压力，N;

E—凸模材料的弹性模量，对于磨具钢，E=2.2×105MPa

Imin—凸模最小截面的惯性矩，对于圆形凸模，Imin??d464,mm4

d—凸模工作刃口直径，mm n—安全系数，淬火钢n=2~3mm

lmax—凸模最大允许长度 ，mm

?—支承系数。当凸模无导向时，可视为一端固定一端自由的压杆，

取??2,当凸模有导向时，可视为一端固定另一端铰支的压杆，取??0.7

无导向的凸模：

Lmax?95d2F,Z?95?6422859.2?40.3mm

凸模的刚度符合要求

3.2 落料凸模结构设计

落料的凸模采用直通式，其尺寸标注如图2-6所示：

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图2-6 落料凸模

L=h1?h2?t?h

=24+12+2+2 =67mm

L —— 凸模的长度，mm

h1 ——凸模固定板的厚度，mm h2——弹性卸料板厚度，mm

h3——导料板厚度，mm

t ——材料厚度，mm h ——增加长度

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3.3凹模结构设计

工件的外形凹模采用整体式结构直刃口形式。这种刃口不随修模刃口增大。因此冲件精度高，刃口强度也较好。但是冲裁时磨损较大洞口磨损后会形成倒锥形，因此每次修磨的刃磨量大，总寿命低。该结构易积存冲件或冲料涨力大、推件力大、孔壁磨损大，刃模层较厚。

3.3.1整体式凹模的尺寸

（1）凹模的厚度

凹模的厚度可根据冲裁力的大小按以下公式计算： H = K b =0.28×90㎜ =26㎜ 式中 H -- 凹模的厚度

K -- 因数 (查<<冲模设计应用实例>>) 确定凹模厚度时有以下几点说明:

① 凹模刃口周长超过50㎜时,凹模厚度应乘以修正系数

② 因为该设计中凹模的材料为钢,所以凹模的厚度应在加上30%;所以凹模的真实厚度为:

H’= H + H30% =26㎜+26㎜×30% =28㎜

(2) 凹模的壁厚 C = 2H = 2×28 ㎜ =56㎜ 该设计中取C=56㎜

(3) 凹模上螺纹孔到凹模边缘之间的距离;一般取a1=(1.7～2.0)d,最

小允许尺寸

此设计中取2.0d=2×10=20

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实际取D外=200mm,H=20mm.

凸凹模工作面的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。因此从强度方面考虑其壁厚最小值应限制，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关，复合模结构内孔为直筒形刃口形式，且采用上卸料方式。 由工件知最小壁厚处为4.5mm查表3-6知匀许的最小壁厚为x其中(x-1.4)/(0.5-0.4)=(1.8-1.4)/(0.6-0.4) 解x=1.5mm故凹模壁厚满足强度要求。

冲槽凸模共8个，与凸凹模（下）的外圆相切组成一体。冲小孔凸模采用台阶式结构，以增强其强度和刚度，是标准圆凸模的形式之一。 圆形刃口的小孔凸模和凹模（下），可采用普通机械加工的方法制造。其它工作零件的刃口部分均采用线切割加工，既可保证零件的尺寸精度，又可减少模具钳工的修配工作量。

图2-7 凹模

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3.4 模具总体设计

3.4.1 选择模具结构形式

确定工艺方案以后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使它尽可能满足以下要求：

1. 能冲出符合技术要求的工件 2. 能提高生产率 3. 模具制造和修模方便 4. 模具有足够的寿命

5. 模具易于安装调整，且操作方便、安全 模具结构型式采用连续模。

3.4.2操作方式

冲压时，条料从右边送入，用始用挡料销限位，上模下行时，冲孔凸模先将八个孔冲出。松开始用挡料销，条料继续向左送进，由固定挡料销挡料，这时已冲出八个孔移至落料工位上。上模再次下行，完成外形落料，与此同时，在冲孔工位的条料上又冲出八个孔。落料凸模上装有导正销，落料时导正销先进入工件的孔内定位，用以控制步距和提高孔与落料外形的位置精度。

3.4.3模架类型

由于在冲孔落料过程中有无偏心载荷，且材料幅度相对较大，可靠性有好故采用后侧导柱式模架

3.4.4 定位方式选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用挡料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用一个固定挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置由始用挡料销控制。

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3.4.5 卸料与出件方式选择

因为工件料厚为2mm，采用固定卸料板。又因为是连续模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。

3.4.6导向方式选择

采用后侧导柱模架。因为后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向精确，不会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都不易磨损，从而不影响模具寿命。

3.4.7 定位零件设计

落料凸模下部设置两个导正销，导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。导正销导正部分的高度h与料厚t及导正孔有关，一般取h=(0.8~1.2)t，料薄时取大值，导正孔大时取大值，也可查有关冲压资料。

3.4.8 卸料板设计

当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.5-1.0mm之间，板料薄时取小值；板料厚时取大值。当弹性卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。

弹性卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用弹性卸料装置。

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为12mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为43～48HRC。如图2-9所示：

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图2-9卸料板

3.4.9垫板设计

垫板主要用于承受冲击力，垫板相对于固定板稍有移动不会影响正常工作，垫板上只有螺钉、销钉过孔（螺钉、销钉穿过垫板故称过孔），孔径比穿过的螺钉、销钉的直径大1mm，孔距与固定板上的相同。垫板的加工无特殊要求。材料为45钢，淬火43～48HRC。尺寸一般与固定板相同，尺寸为405mm×340mm，厚度为10mm。

如图2-10所示：

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图2-10 垫板图

3.4.10模柄选择

采用压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6、H7/h6。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模，生产中最常见。

模柄材料通常采用Q235或A5钢，其支撑面应垂直于模柄的轴线（垂直度不应超过0.02:100）。如图2-11所示

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洛阳理工学院毕业设计（论文） 图2-11图

3.4.11 凸模固定板设计

将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和矩型固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。

凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或A3。凸模固定板的型孔位置应与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凸模成0.01mm的双边过盈，保证板平面与凸模的中心线有良好的垂直度，上下平面磨平，与凸模安装孔的轴线垂直，基准面的表面粗糙度为Ra=1.6μm～0.8μm，另一非基准面可适当降低要求。为保证安装固定牢靠，固定板要有足够厚度，设计中取凸模固定板厚度为24mm。外形尺寸与卸料板外形尺寸一致。螺钉销钉孔位置要与其他板件的一致。

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如图2-12所示：

图2-12凸模固定板

3.4.12导柱导套选择

导柱和导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合尺寸必须小于冲裁间隙。

导柱、导套一般选用20钢制造。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为58~62HRC。

3.4.13 模座选择

上、下模座的作用就是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。模具的刚度和强度不足会导致导向零件和工件的磨损，造成不必要的浪费。

在选用和设计时应注意如下几点：

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1. 尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。如果需要自行设计模座，则圆形模座的直径应比凹模板直径大30~70mm，矩形模座的长度应比凹模板长度大40~70mm，其宽度可以略大或等于凹模板的宽度。模座的厚度可参照标准模座确定，一般为凹模板厚度的1.0~1.5倍，以保证有足够的强度和刚度。对于大型非标准模座，还必须根据实际需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。

2. 所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。比如，下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大40~50mm。

3. 模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。

4. 模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。 5. 上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm以下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。

6. 模座的上、下表面粗糙度为Ra1.6 ~0.8μm，在保证平行度的前提下，可允许降低为Ra3.2~1.6μm。

3.4.14 螺钉、销钉的选用

螺钉用于固定零件，而销钉则起定位作用，螺钉要尽量在被固定件的外形轮廓附近均匀分布，销钉要尽量对角分布。螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准件选用即可。本设计中螺钉全部用内六角头螺钉，销钉全部为圆柱销钉。

上 模 座 4个内六角螺钉： GB 70-86 M10×110 2个圆柱销钉： 销 GB 119-86 A8×60 下 模 座 4个内六角螺钉： GB 70-86 M10×90 4个销钉： 销 GB 119-86 A8×80

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3.4.15 装配图设计

如图2-13所示的模具总装配图

图2-13落料冲孔装配图

3.4.16模架的选取

模架选用适用中等精度,中尺寸冲压件的二导柱模架。 模架具体数据如下：

上模座： L/mm×B/mm×H/mm＝405×340×60

GB-T 2861.6-90 HT200

下模座： L/mm×B/mm×H/mm = 405×340×50

GB-T 28552-90 HT200

导 柱1： d/mm×L/mm＝35×215

GB-T2861.1

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导 套1： d/mm×L/mm×D/mm=35×112×53 GB-T2861.6

导 柱2： d/mm×L/mm＝35×315 GB-T2861.1

导 套2： d/mm×L/mm×D/mm=35×112×53 GB-T2861.6

3.4.17 冲压设备的选择

选用开式双柱可倾式压力机（J21-80）,其部分参数如下： 公称压力： 800KN 滑块行程： 130mm 行程次数： 45次/min 连杆调节长度： 90mm 最大装模高度： 380mm 装模高度调节量： 90mm

工作台尺寸前后×左右： 540mm×800mm 模柄孔尺寸直径×深度： φ60×75mm 机身可最大倾斜角： 30 o 立柱间距离： 350mm 垫板厚度： 80mm 垫板孔径： 250mm 电动机功率： 7.5KW

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第4章 模具的技术条件

设计模具时，需根据模具零件的功能与固定方式及配合要求的不同，合理选用公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，不仅影响模具的正常工作和冲压件的质量，而且还影响模具的使用寿命和制造成本。

4.1 表面粗糙度及标准

为了减少金属流经模腔的阻力，降低摩擦和避免发生粘滞现象，模具表面一定要非常光洁，并对整个模腔进行仔细研究。

表3-1 模具零件粗糙度

使 用 范 围 粗糙度 配 合 面 1.抛光的成形面和表面 Ra0.2 2.精密配合滑动面 1.凸模 Ra0.4 2.凹模 和导套的压入面 凹模夹持固定，尾部端面和非工作不分；1.零件的固定与支撑表面 凹模的外表面和上下表面；垫板和垫块平面；凹模支承的断面及外表面 顶料杆与凹模；凸模和凹模一般精度的导Ra0.8 2.工作部分滑动表面 柱、导套的滑动表面 3.导向表面 4.过盈配合与过度配合的紧组合凹模的压配合面 固表面 一般配合部位非配合的滑动Ra1.6 表面的支承面 模柄表面、销孔、打料杆的滑动面，模板 凸凹模自身导向的滑动面 套滑动面 工作表面，行腔表面、圆角，高精密导柱零 件 部 件 凸模成形的端部，工作面圆角，导柱和导33

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4.2 加工精度

4.2.1 尺寸偏差

1. 凸、凹模有效部位工作尺寸的极限偏差，按GB1804-79规定的IT7级，孔尺寸为H7，轴尺寸为h7，长度尺寸为js7。

2. 模具中配合部位的尺寸，采取基孔制。工作及导向部分，采用七级精度的第一种间隙配合H7/h6；滑动部分H9/h8；紧固部分H7/m6。

3. 安装尺寸应与机器尺寸规格相吻合，除模柄按d11与压力机滑块的模柄孔配合外，其余轮廓尺寸的极限偏差，按GB1804-79规定的IT14。

4. 模具零件未注明公差要求的自由尺寸的极限配合，按GB1804-79规定的IT14级，孔H14，轴h14，长js14。

5. 未标注铸造圆角为R2～R5。 4.2.2 形位公差

形位公差需符号标注在图形上，也可以在技术要求中用文字说明。 1. 凸模，凹模，矩形卸料板等工作零件，应标注同轴度、垂直度和平行度要求。

2. 非圆形轴对称工作零件，需标注对称度要求。 3. 导柱和导套，标注圆柱度、直线度和圆跳动度等。 4. 模板和上下模座平面，垫板，标注平行度要求。

5. 模板和模座上的导柱和导套孔，应标注同轴度和垂直度要求。 4.2.3 配合要求

模具零件的公差配合分为间隙配合，过盈配合，过渡配合三种。过盈配合适用于模具工作时，零件之间没有相对运动且不经常拆装的零件，例如导柱、导套和模板的配合；过渡配合适用于，模具工作时其零件之间没有相对运动，但需要经常拆装的零件，例如压入式凸模与固定板间的配合；间隙配合用于模具工作时，需要相对运动的零件，如导柱与导套之间的配合等。模具中常用零件的公差配合要求见下表4-2。

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表4-2 模具零件的公差配合

序号 1 配合零件名称 导柱、导套分别与模板 配合要求 H7/r6 序号 5 配合零件名称 配合要求 H7/m6 H7/n6 H9/h8 H9/h9 H9/f8 固定挡料销与凹模 2 3 4

导柱与导套 导板与凸模 压入式模柄与上模板 H7/h6 H6/h5 H7/h6 H7/m6 6 7 活动挡料销与卸料板 初始挡料销与导料

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第5章 模具装配与调试

5.1 装配过程

5.1.1 模具的装配

㈠ 冲模的装配过程

冲模的装配原则是将模具的主要工作零件如凹模、冲孔凸模、落料凸模或导板等选为装配的基准件。

该级进模装配过程如下（装配图见附录）： 按零件图与工艺要求检验全部零件 组装下模:

⒈水平放置下模座（包含导柱）

⒉将一块下垫板放置在下模座上，按线对齐

⒊将落料凹模及落料凹模固定板放在下垫板上，配入销钉Ф8×50 ⒋用螺钉M10×90拉紧，并辅以平行夹夹紧 5.装上导料销和固定挡料销 下模组装完毕。 组装上模:

⒈水平放置上模座（包含导套） ⒉将模柄装进上模座，用榔头钉紧 ⒊装入防转销

⒋将凸模固定板放在平行垫上，把冲孔凸模和落料凸模装入凸模固

定板

⒌将上模座放在平行垫上面，将上模座放在上垫板上，按线对齐 ⒍将凸模固定板放在上垫板下边，配入销钉Ф10×90 ⒎把橡胶和卸料板装在凸模固定板下边 ⒏配入销钉Ф8×90

⒐用螺钉M10×90将上模各板连接起来，并紧固 上模组装完毕。

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将上、下模装在一起 装配完毕 ㈡ 间隙的调整

对于冲裁模,一般间隙都不会很大,故常常采用光隙法或者手感加切纸法。

5.2 装模与试模

5.2.1 模具的安装

冲模装好后，需要根据冲裁力的大小以及闭合高度等条件，将它安装在合适的压力机上试冲和调整，通过试冲才能找到并发现冲模的各种缺陷，从而分析原因并进行调整或修理，直至冲出合格的零件为止。

冲模的安装过程如下：

⑴ 安装冲模前，进一步熟悉冲压工艺和冲模图纸的要求，检查所要安装的冲模和压力机是否正常。

⑵ 准备好安装冲模所需要的各种零部件，如紧固螺栓、螺母、压板、垫块、垫板等。

⑶ 测量冲模的闭合高度，并根据测量的尺寸调整压力机滑块的高度，使滑块在下死点时，滑块底面与工作面之间的距离应略大于冲模的闭合高度（若有垫板应为冲模闭合高度与垫板之和）。

⑷ 冲模放入压力机之前，需清除粘附在冲模上下各种表面，以及压力机滑块底面工作台面上的所有杂物，并擦洗干净。

⑸ 拿下模柄锁紧块，将冲模推入，让模柄紧靠模柄孔，垫板间距需使废料能够顺利漏下，合上锁紧块，再次将压力机滑块停留在下死点，并调整压力机滑块高度，让滑块与冲模顶面接触。

⑹ 紧固锁模块，安装下模压板，切忌不要将螺铨拉得太紧。

⑺ 将压力机滑块上调3至5个毫米，开动压力机使滑块停留在上死点，擦净导柱导套部位并添加润滑油点动压力机，使滑块上下运动1－2次后，使滑块停在下死点，靠导柱导套将上下模具的位置导正后将压板螺栓固牢。 （8） 开动压力机并逐渐的调整滑块高度，先将上下模之间放入纸片，

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使纸片刚好被切断然后再放入试冲材料，刚好冲下零件后，将连杆螺钉锁紧。

5.3 模具的调试

试模的目的就是看模具能否正常工作，能否冲出符合要求的冲压零件。假如试模中冲压模具不能正常工作或者冲出的零件不合格时，一定要找出原因，调整并修理模具，从而使模具正常，冲件合格为止。现将冲裁时可能出现的问题及调整方法列表如下：

表4-1 模具出现的问题及调整方法

存在问题 冲件形状或者尺寸不正确 产生的原因 有可能是凸模与凹模的形状或尺寸不正确 调整方法 （1）问题小的可修准凸凹模，重新调间隙（2）问题大的需换凸凹模 毛刺大并且光亮带很小 毛刺大且光亮带大时 毛刺部分偏大 可能冲裁间隙不均匀或局部间隙不合理 调整间隙，若局部间隙偏小 需修大，若局部间隙偏大，可加锒块补救 卸料不正常或退不出料来 1、装配不正确或者不合理1、重新装配将卸料板或者冲裁间隙过大 冲裁间隙过小所致 此时放大间隙,按落料修凸模,冲孔修凹模进行修复 减小间隙,更换凸或者凹模 造成卸料机构不工作（1）配合推板修整使其能工作，或将卸料的太紧（2）卸料板装歪 2、橡皮的弹力不足 3、凹模和下模座漏料孔没有对正或退料板行程不够 板装正 2、加厚橡皮 3、修正漏孔或加深卸料螺钉沉孔的深度 1、导柱与导套的间隙太大 2、凸模，导柱等零件不垂直于安装面 件 1、重新换导柱导套 2、再次安装凸模导柱等零平行度与垂直度 38

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3、上下模座有点歪斜 4、卸料板偏移或倾斜 5、压力机台面与导轨不垂直 冲的工件不平整 1、没有压料 2、导正销与预孔过紧 3、导正销与挡料销距离太小 内孔与外形相对位置不对应 1、挡料销位置偏移 2、导正销的长度太小

送料不顺利或料被卡死 1、凸模与卸料板之间的间隙 太大以致搭边翻转

3、以下模板为基准，修磨上模板 4、修整或者更换卸料板 5、检修压力机的台面 1、增加压料 2、修正导正销 3、修正挡料销 1、调整挡料销钉位置 2、加长导正销 1、更换卸料板，并减小其间隙

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总 结

本次毕业设计是针对“支架冲孔落料”进行设计的。通过查阅大量资料，并对工件进行综合的工艺分析后，确定了工艺路线，各种工艺参数，以及生产设备的选用，从而着手整套模具的设计。

该套冲压模，本人在选用设计方案时，选用了一套落料冲孔连续模这一方案，经过工艺分析进行比较，且这种方案比较简单，便于加工，而且工作效率比较高，能够在一套连续模生产过程中先后完成冲孔与落料的加工，工件精度能够得到保证，理论上能够得到较好的工件。

在整个设计过程中，本人对所设计的模具图进行了反复的完善，对相关零件的强度也进行了校核，结果表明各零件均能达到设计要求。但是由于设计经验和能力有限，在分析和设计过程中可能会存在一些不严密或疏漏的地方，为此，恳请评阅老师给予批评指正，以便在今后的学习工作中改进。总之今后需要不断的进行钻研和学习，提高自己的专业水平能力。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iw5g.html