摩托车离心块固定板冲压工艺与模具设计

摩托车离心块固定板冲压工艺与模具设计

中文摘要及关键词

摘要：近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。

冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。

本次毕业设计是完成摩托车离心块冲压工艺及模具设计。采用落料、拉深、冲孔、修边工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模、修边的单工序模具装配图和零部件图。

本课题通过对摩托车离心块固定板的设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。

关键词: 冲压模具；冲压成型；模具设计

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Abstract

In recent years, the rapid development of China's household electrical appliance industry mould industry, especially cold blunt mould put forward more and more high demand, in 2004, cold in the whole mold industry rush mold the proportion of has greatly rising, experts predict, in the next few years, China cold blunt mould industry will continue to keep an annual growth rate of 15% or so of the high speed development. Stamping forming is the metal forming a kind of important method, it is mainly applied to materials softer metal forming, can be a complex shape of precision stamping forming. This topic is will petrochemical, chemical, electric power industries of the flange gasket seal structure design model, as will the related knowledge of cold blunt mould as basis, this paper expounds the design process of cold blunt mould.

The graduation design is complete motorcycle centrifugal block stamping process and mold design. Adopt blanking, deep drawing, punch, deburring process. In the design of workpiece stamping technology analysis, calculated blank layout, blunt pressure, the blade size calculation, etc. The major parts of the overall structure, mould design, painted blanking, deep drawing, punching composite modulus, trimming single procedure mold assembly drawing and parts drawing.

This topic through centrifugal blocks of motorcycle fixed board design, strengthening and deepening the knowledge learnt, achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent.

Keywords: stamping mould; Stamping forming; Mold design

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第一章 绪论

1.1课题目的和意义

摩托车是我们日常生活中使用较为广泛的一种交通工具，摩托车中的制动装置对人车安全起到了至关重要的作用。本设计中的离心块固定板是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响制动效果的好坏。

通过完成“摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计”,巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识,并运用所学的冷冲压工艺与模具设计知识,解决冲压工艺中的实际问题,提高分析问题,解决实际问题的能力.

本课题着重是为培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具设计的了解。

1.2 相关研究动态

我国对模具工业的发展也十分重视。国务院于1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，将模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有数以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计的小型模具企业。可以说，中国在模具设计和制造方面的发展空间很大。

近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在：

（1）研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。

（2）开发了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密的塑料注射模。

（3）研发了一些模具加工新技术和新工艺，如三维曲面数控、仿真加工、模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速制模技术等。

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（4)模具加工设备已得到较大发展,国内已能批量生产机密坐标磨床、计算机数字控制（CNC）铣床、CNC电火花线切割机床及高精度电火花成形机床等。

（5）模具计算机辅助设计和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在国内开发并广泛应用。

我国的模具技术虽然得到了较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金向国外进口模具，其原因是：专业化生产和标准化程度低；模具品种少，生产效率低、经济效益较差；模具生产制造周期长、精度不高，制造技术落后；模具生产力量分散、管理落后。因此需要在这些方面进行加强，从而使我国的模具获得更大的发展，打造我国的模具品牌。

冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。

主要模具标准件：国内已有较大产量的模具标准件，主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等，但质量较差、品种规格较少。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。氮气缸和热流道元件国内至今仍缺乏像样的专业厂生产，主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准，并规模化生产。

其他高技术含量的模具：占模具总量近8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高、难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具有理想的发展前景。

技术发展重点：在高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业中许多共性技术也必须更上一层楼，应不断开发和推广应用，并积极应用高新技术。

随着经济的发展，冲压技术应用应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件

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等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和

级进模式在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程冲，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整的工件。因级进模式连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上完成的。则因定位产生的累积五彩会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量打、精度要求不高、需要多工序冲裁的小零件加工。

级进模的工序安排比较灵活，但不论怎样安排，必须保证送料的连续性，即工件与条料的完全分离工序（落料或切断）必须安排在最后的工位。每一工位可以安排一种或几种工序；也可以特意安排一个或几个空位，以增加凹模的壁厚和强度，或避免模具零件过于紧凑，造成加工和安装困难。

1.3研究方法和设计方案

本次毕业设计的冲压件是摩托车离心块固定板的生产过程的设计。该工件如图所示

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该工件是一个带卡槽的筒行件，对零件的硬度要求较高，这关乎到刹车片的稳定性，除了需要保证好它的公差外还要保证孔的圆角半径R3mm、R4mm还有上面的腰圆型孔R14mm。

从以上对摩托车离心块固定板的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉伸，冲孔，修边等冲压工序，但它需要冲孔、凸凹模尺寸如何计算以及冲孔应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点，本次设计的模具精度并不需要很高。

1.4设计目的

毕业设计是整个教学过程中极为重要的环节，通过本课题的完成，全面复习、巩固大学四年所学的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺和模具设计方面的基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养事实求是的科学态度和认真细致的工作作风。通过文献检索、英文翻译、CAD辅助设计，提高计算机应用水平及英文阅读翻译的能力。

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第二章 摩托车离心块固定板的工艺分析

2.1 准备工作

设计前必须了解并掌握以下资料：

（1）产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标； （2）生产纲领；

（3）生产条件：包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等； （4）有关技术标准、手册和设计资料； （5）了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。

在明确了设计任务、收集了有关资料的基础上，分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。

本零件是摩托车的一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求不是很高，但要求具有较高的刚度和强度。

本零件是板类零件，形状简单，冲压工艺性好。

该零件要用的冲压基本工序有：落料、冲孔、压凸成型模，可以组合多种不同的工艺方案。

2.2摩托车离心块固定板的工艺性分析

根据摩托车离心块的用途可以自行选择板材的材料，离心块固定是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响着制动效果的好坏。因此该零件的材料应该具备可塑性、高强度性、高硬度性、适合冲裁加工，综上选择10#钢为优质碳素结构钢。

对零件进行分析，观看零件的形状，零件有五个孔，中间的腰弧孔是后面几个工序的中心，因次对它的位置精度要求比较高，因此一套工序应该是进行冲R14的腰弧孔，由于材料的厚度为2.5mm，拉伸的高度也为2.5mm，根据计算可以一次拉伸成功，所以在这一道工序里，可以结合那些齿形，因此，可以作为一道工序，名为压凸拉伸。冲外面的四个小孔可以作为一道工序，以中间那个腰弧孔为基准，作为定位中心，冲裁R3、R4这四个孔，最后进行修边。确定好三道工序后，关键在于如何排列，可以是先压凸拉伸，在冲孔，也可以是先冲腰弧孔再拉伸，还可以先冲边上的四个小孔，在压凸拉伸，或者还可以是一次性冲五个

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孔再压凸拉伸，工艺方案有多种，因此对于本次课题的工艺方案的确定提出来了问题，需要根据零件的实际使用以及厂家本身条件进行合理选择。

2.3 拟定冲压工艺方案

根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，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。

根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。

方案一：先冲腰弧孔，后压凸拉伸，最后冲四个小孔。单工序模生产。 方案二：先压凸拉伸，后冲腰弧孔和四个小孔。复合模生产。 方案三：冲腰弧孔—压凸拉伸—冲四个小孔级进冲压。级进模生产。

表2-1 各类模具结构及特点比较

模具比较项目 零件公差等级 单工序模 低 尺寸、厚度不受限制 一般 中小型尺寸厚级进模 可达IT13～IT10级 小零件厚度0.2～6mm复合模 可达IT10～IT8级 形状与尺寸受模具结构零件特点 可加工复杂零件，如宽与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm 由于压冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面 度较厚 度极小的异形件 中小型件不平直，高质量制件需较平 零件平面度 低 一般 工序间自动送料，可以冲件被顶到模具工作表生产效率 低 较低 自动排除制件，生产效面上，必须手动或机械率高 安全性 模具制造工作量和成本 不安全，需采取安全措施 低 比无导向的稍高 比较安全 排除，生产效率较低 不安全，需采取安全措施 冲裁简单的零件时，比冲裁较复杂零件时，比复合模低 大批量小型冲压件的生产 级进模低 形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产 适用场合 料厚精度要求低的小批量冲件的生产 8

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根据分析结合表分析：

方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二只需两副模具，制件精度和生产效率都较高，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。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，但是有明显的不足，其不能够很好的保证好再次冲孔的那副模具的精度，尤其是第二副模具的制造难度很非常的大。

方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低，对模具的制造精度要求非常的高，而且制造的难度非常的大。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三比较好，但是结合厂家实际情况，目前选择第一种方案，分三副模具单独加工，也便于理解，对学习有很大的帮助。

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第三章

3.1工艺计算

冲孔落料模的工艺计算及其结构设计

工艺计算主要指冲压件毛坯尺寸的计算，合理间隙的确定，凸凹模工作部分尺寸的计算，冲压力的计算，模具压力中心与闭合高度的计算等。正确的计算、合理的调试和选择各力，对于选用压力机、模具设计、保证工件的质量以及提高模具的寿命都具有重要意义。

工件冲孔落料后的形状和尺寸如图3－1所示：

图3-1

3.1.1 计算毛坯尺寸

由于落料尺寸即零件的平面展开尺寸，摩托车离心块固定板零件的第一道加工工艺为冲裁中间的腰弧孔，因此落料形状也应该为方形。而要确定落料形状，需确定零件弯曲工序毛坯长度。

该零件属于一个拉伸件或者说是一个压凸零件，计算毛坯长度。但因拉伸变形时，不仅在圆角变形区产生变薄现象，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，加之影响因素较多且难以考虑，所以实际上是用经过修正的公式计算。

该零件拉伸2.5mm 。由参考文献[16]表3-9公式得：

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弯曲件毛料展开长度计算公式：

L?l1?l2?l3?0.6t （3-1）

如下图3-2所示：

图3-2

l1=100mm ,l2=2.5mm,l3=2.5mm ,t=2.5mm. L?l1?l2?l3?0.6t=100+2.5+2.5+0.6×2.5=106.5mm

3.1.2凸、凹模间隙值的确定 1、间隙对冲裁工作的影响：

冲裁间隙指的是凸凹模刃口缝隙的距离，是冲裁过程中的重要工艺参数。间隙的大小影响冲裁件的质量，冲裁力的大小以及模具的寿命。

间隙是影响断面质量的主要因素，间隙在一定的合理范围内时，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向产生的裂纹将互相重合，制件断面比较平直、光亮、毛刺很小。间隙过小或过大时，上、下裂纹不重合，出现硬挤裂或者撕裂，断面质量较差，毛刺较大。间隙还影响零件的尺寸和形状精度。

间隙增大：材料受的拉应力增大，材料容易断裂分离，冲裁力有一定程度的降低，但继续增大间隙，冲裁力下降缓慢。间隙减小：材料受的拉应力减小而压应力增大，不易撕裂使冲裁力增加。在间隙合理情况下，冲裁力较小。

间隙对卸料力、推件力或顶件力影响显著，增大间隙可以减小卸料力。但间隙过大会使毛刺增大，反而使卸料力增加。

冲裁时，坯料对凸、凹模刃口产生侧压力和摩擦力，引起磨损。间隙过小时，

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侧压力和摩擦力增大，使磨损加剧，寿命降低。间隙过大时，坯料弯曲相应增大，使凸模与凹模端面压力分布不均，容易产生崩刃或产生塑性变形，对模具寿命极其不利。

2、 合理间隙的确定原则

间隙的大小影响冲件的质量、冲裁力及模具寿命等，但要想用同一间隙值，同时满足上述要求的可能性不大。生产中考虑到模具的制造偏差及使用中的磨损，应选择一个适当的范围作为合理间隙。确定合理间隙的原则是：

①、合理间隙范围应按零件使用要求分类选用。

下列情况应酌情增大间隙值：厚料冲小孔（d

下列情况应酌情减小间隙值：凹模为斜壁刃口；加热冲裁；冲孔后须攻丝的冲件。

②、考虑到模具的磨损，设计制造模具应采用最小合理间隙值Zmin。 ③、间隙方向的确定原则：冲孔尺寸应以凸模为基准，通过增大凹模尺寸获得间隙；落料尺寸应以凹模为基准，通过减小凸模尺寸获得间隙。

间隙的大小及其沿刃口周边的均匀性直接影响零件剪切面质量。选取合理间隙，保证四周间隙均匀，并使其在整个冲裁过程中保持间隙均匀恒定是冲裁技术的关键条件。间隙主要取决于材料厚度，并与冲裁轮廓、工件材料有关。 3.1.3 凸、凹模刃口尺寸的确定 确定凸、凹模刃口尺寸的原则

①考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸的方法保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸的方法来保证合理间隙。

② 考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响，刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸。

③考虑到冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值，冲模精度要高于冲件精度2~3级

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冲孔工序：

查文献[16]表2－20得冲裁双面间隙

Zmin?0.132mm，Zmax?0.240mm

φ28孔自由公差，可按IT14级计算，则△=0.36mm，取磨损系数χ=0.5， 查文献[16]表2－23得：查文献[16]表2－23得： δp=0.02mm，δd=0.02mm

则δp+δd ?Zmax?Zmin?0.108mm，满足间隙公差条件。 因此，冲孔凸模：dp?(d???)0?δp0?(28?0.5?0.36)0?0.02mm=28.18-0.02mm

（3-2） 冲孔凹模： dd?(dp?Zmin)??d0?0.02?0.02mm ?(28.18?0.132)0mm=28.3120 （3-3） 落料工序：

尺寸106.5为自由公差，可按IT14级计算，则△=0.74mm，取磨损系数χ=0.5，查文献[16]表2－23得：

δp=0.02mm，δd=0.03mm

则δp+δd ?Zmax?Zmin?0.108mm，满足间隙公差条件。 因此，落料凹模：Dd?(D-??)??d0?0.03?0.03mm ?(106.5-0.5?0.74)0mm=106.130 （3-4） 落料凸模：Dp?(D?Zmin)0?δp0=105.998?（106.13-0.132)0mm-0.02mm ?0.02 （3-5） 同理，另一边也是一样，尺寸106.5同样的计算过程，由于数值相同，此处省略。

3.1.4 排样搭边设计

冲压生产中，节约金属材料和减少废料具有非常重要得意义，特别是在大

批量生产中，较好地确定冲件形状尺寸和合理地排样是降低成本地有效措施之一。冲裁件在条料、带料或板料上布置方式称为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。

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搭边是排样时，在冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间设置的工艺余料。搭边有两个作用：一是补偿定位误差，是条料在送进过程中产生偏移，保证冲裁件的精度要求；二是在条料送进过程中，搭边可起送进定位作用，同时搭边使冲裁后的工艺废料有一定的刚度，利于条料的顺利送进。搭边值过大会降低利用率；搭边过小时，冲件易产生毛刺，甚至缩短刃口寿命。搭边数值取决于以下因素：冲件的形状和尺寸；材料的硬度和厚度；排样的方式（直排、斜排、对排等）；条料的送料方式（是否有侧压板）；挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等形式）。冲件的合理布置（即材料的经济利用）与冲件的外形有很大关系。根据所给板料，从节省材料出发，现确定排样方法，如图3－3所示：

图3－3排样图

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

一个步距内的材料利用率

η＝Ａ/BS×100% 公式（3-6）

式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；

B—条料宽度； S—步距；

由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。

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排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则： （1） 提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。

（2) 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 （3) 模具结构简单、寿命高。

（4) 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 一个步距内冲裁件的实际面积

A=π×502-π×32×2 -π×42×2-π×142+2×(π×142×60/360-1/2×14×12.15)

=7112.6mm2

所以一个步距内的材料利用率

Η=Ａ／BS×100% 公式（3-7） =7112.6／102.7×110×100%

=69.2%

考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η

η

总

总

为

= nA1／LB×100% （3-8）

式中 n—一张板料上冲裁件的总数目；A1—一个冲裁件的实际面积； L—板料长度；B—板料宽度。

查板材标准，宜选用700mm×1250mm的钢板，每张钢板可剪裁为6张条料（116mm×1250mm）,每张条料可以冲11个工件，所以每张钢板的材料利用率

η

总

= nA1/LB×100%

=11×7112.6/110×1250×100% =75.9%

根据计算结果知道选用直排材料利用率可达75.9%，满足要求。 3.1.5 冲裁工艺力的计算 1. 冲裁力P1

在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。

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用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：

F=KLtτ

式中 F—冲裁力； L—冲裁周边长度； t—材料厚度； τb—材料抗剪强度； Ｋ—系数；

L=π×100+π×8+π×6+π×28×240/360+28

=444.6mm

系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

τb的值查表2为310~380Ｍpa,取τb=380Mpa 所以

F=KLtτb

=1.3×444.6×2.5×380

=549081.0N

2．卸料力、推件力、顶件力

在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。一般按以下公式计算：

卸料力 F X=KXF 公式（3-10） 顶件力 FD=KDF 公式（3-11）

FX=KXF=0.04×549081.0N=21963.2N

（KX 、KD为卸料力系数，其值查表7可得）

FD=KDF=0.06×549081.0N=32944.9N

所以总冲压力FZ=F+FX+FD=549081.0N+21963.2N+32944.9N

=603989.1N

b

公式（3-9）

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3.1.6 冲压设备的选择

冲压设备的选择是冲压工艺及模具设计中的一项重要内容。它直接关系到冲压设备的安全使用、冲压工艺能否顺利实现和模具寿命、产品质量、生产效率、成本高低等重要内容。冲压设备的选择原则如下： （1）压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即F

压?F总

（2）根据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数；

（3）根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如果有推件应考虑台面的大小，使冲后有关零件能自由通过； （4）选择压力机的闭合高度与模具是否匹配；

（5）模具直径、长度尺寸是否与压力机滑块模柄孔直径、深度尺寸相当； （6）压力机的行程次数应保证有最高的生产率； （7）压力机应该使用方便安全。

查文献17表7－10开式双柱可倾压力机技术规格，可选用的压力机技术参数如表3－1。

表3－1压力机参数

型号 公称压力(KN) 滑块行程(mm) -1J23-25 250 65 55 270 55 200 270 前后 左右 工作台孔尺寸(mm) 垫板尺寸(mm) 模柄孔尺寸(mm) 滑块底面尺寸(mm) 床身最大可倾角(o) 前后 左右 直径 厚度 直径 直径 深度 前后 左右 370 560 200 290 260 50 40 60 30 滑块行程次数(min) 最大闭合高度(mm) 闭合高度调节量(mm) 滑块中心线至床身距离(mm) 立柱距离(mm) 工作台尺寸(mm) 17

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表3-2卸料力、推件力和顶件力系数 料厚t/mm ≤0.1 ＞0.1~0.5 钢 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 铝、铝合金 纯铜，黄铜

压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选压力机为J23—63。

3.1.7 压力中心的计算及确定：

冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。对于中小型模具，压力中心应尽可能和模柄轴线重合；对于大型模具，应使模具压力中心在压力机滑块（或横梁）中心线附近的允许范围内，否则会产生偏心载荷影响模具和压力机的精度和寿命。尤其是精冲，凸凹模之间的间隙很小，偏心载荷会使模具导向精度降低，凸、凹模之间的间隙发生变化，影响精冲件断面质量，并加剧模具刃口磨损。

冲裁力的合力中心可视为冲裁力为 沿冲裁刃口均布载荷加以确定。对于复杂的零件，可将刃口分为若干段，由各线段的重心位置决定合力的重心位置，或将各个简单图形的合力中心合成为整个图形的压力中心。

简单形状工件的压力中心：具有中心对称的工件，其压力中心与重心重合。凡是质量分布均匀,具有中心对称形状的冲栽件,其压力中心与重心相重合。此时的压力中心均位于工件轮廓图形的几何中心。示例见图3－4

KX 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.025~0.08 0.02~0.06 KT 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 KD 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 0.03~0.07 0.03~0.09

图 3－4压力中心

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复杂形状工件的压力中心：

X0=L1X1+L2X2+??LnXn /L1+L2+?Ln （3－12） Y0= L1Y1+L2Y2+??LnYn /L1+L2+?Ln （3－13） 其中：X0--压力中心到Y轴的距离。 Y0--压力中心到X轴的距离。 L1Ln--各段轮廓的长度

X1??Xn--各段轮郭压力中心到Y轴的距离。 Y1??Yn--各段轮郭压力中心到X与轴的距离。

冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证冲模和压力机正常和平稳地工作，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，如果中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产生歪斜，从而导致滑块导轨和模具导向装置的不正常摩损。同时引起凸凹模间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。

（1）冲孔的压力中心

落料、拉深的压力中心均在零件的正中心，则不要进行计算

x0??Lxii?1nni冲孔：

??Li?1i （3－14）

47.1?(?20)?50.868?2447.1?50.868278.832??2.846mm 97.968

y0?0

（2）压弯的压力中心

xi??Lxii?1nni?Li?1i （3－15）

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80.384?(?20)?71.964?2480.384?70.96495.456?151.348 ?0.63mm ?y0?0

对工件进行分析：因为是对称结构，可知其压力中心为图中的坐标原点（0，0）。 3.1.8 冲模的闭合高度

冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须为压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面的距离。当连杆调至最短时压力机的最大装模Hmax;当连杆调至最长时为最小装模高Hmin。

连杆的调节量M为：

M?Hmax?Hmin

冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，一般按下列关系选择

Hmax?5?H?Hmin?10

最好取H?Hmin?M/3，以避免因连杆调节过长而损坏连接螺纹。对于此冲孔落料复合模，模具的闭合高度为280mm。由前面已知选用公称压力为250KN的压力机，可知M=55mm，

Hmax=300mm；

得：Hmin=235mm，需要使H?235+55/3=253.3mmm；由于H=280mm＞253.3mm，因此本模具满足压力机闭合高度的要求。

3.2复合模的结构与设计

因为摩托车离心块固定板零件为大量生产，复合模生产率高，但与此同时，模具结构复杂，制造精度高，制造难度大。此复合模的结构特点是具有复合形式的凸凹模，既是冲孔的凹模，又是落料的凸模。按凸凹模的安装位置，复合模分倒装式和顺装式两中结构形式。凸凹模在上模时，称为顺装复合模，凸凹模在下

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模时，称为倒装复合模。考虑到冲孔时有冲裁废料，为了保证冲压操作安全，本模具采用倒装式复合模结构。 3.2.1工作零件的设计

复合模的工作零件有冲孔凸模、凸凹模和落料凹模。 1.冲孔凸模。

凸模按其结构可分为标准圆凸模、凸缘式凸模、铆接式凸模、直通式凸模和镶拼式凸模五大类。

冲圆形孔所用的凸模，按整体式设计和制造，为增强凸模的强度和刚度及避免应力集中，凸模做成过渡的阶梯形，最大的一个阶梯（或称台肩）用来保证凸模在卸料时不被拉出。采用国家模具标准的B形圆凸模，圆凸模的固定段按m6级制造，与固定板为基孔制过渡配合。

凸模的长度L根据模具的结构需要，考虑到有修边余量，以及模具在闭合状态下，卸料装置推块（弹簧圈）到凸模固定板间应留有一定的安全距离，则凸模长度L可用公式计算：

L=h1+h2+h （3－16）

式中 ：L——凸模长度（mm）；

h1——凸模固定板厚（mm）； h2——卸料板厚度（mm）；

h——附加长度；主要考虑凸模进入凹模的深度、总修磨量及模具闭合状

态下推块到凸模固定板安全距离等因素确定。 取凸模长度51mm。

凸模的强度在一般的情况下是足够的，可以不必做强度校验，但是在凸模特别细长或凸模的断面尺寸很小，冲裁厚且硬的材料时，必须对凸模抗压强度和抗弯刚度进行校验。所以此道工序中无须对凸模进行强度校验。

凸模材料均选择Cr12，淬火硬度（热处理）HRC58-62。

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2.凸凹模。

凸凹模是复合模具中的一种特殊工作零件，其特点是凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，从强度考虑，其壁厚受最小值限制。

倒装复合模的凸凹模装于下模，冲孔废料容易积聚在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些。顺装复合模的凸凹模装于上模，冲孔废料由装在上模的打料装置推出，凸凹模型孔内不积聚废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模的凸凹模最小壁厚值。目前复合模的凸凹模最小壁厚值按经验数据确定。顺装复合模凸凹模的最小壁厚值对黑色金属等硬性材料可按板料厚度的1.5倍确定，但最小值不小于0.7㎜。对有色金属等软材料可约等于板料厚度，但最小值不小于0.5㎜。倒装复合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2～3倍确定，板料厚度小取大值，相反取小值。

在下模座上，须安装一个特殊部件——凸凹模。该结构尺寸较大，可做成直通式的结构形式，固定方法选择用螺钉吊装来固定凸模，故应采用装配式，吊装螺钉的数目同样根据横截面的大小，并考虑螺钉孔与螺钉孔之间及孔到凸模边缘距离要求的条件，确定选择2个M8的螺钉，用两个圆柱销来定位

凸凹模的内部形状则按凹模的结构来选择，大孔凹模型孔采用直通式型孔，如下图所示。当t>1时，取h=6～8mm； b=0.5～1 mm。

这种型孔适用于所有非圆形型孔，漏料孔是铣削制成的。见图3－5

图3－5漏孔

凸凹模的厚度，可按冲孔凸模长度公式确定，此工序凸凹模长度取32mm。材料选择Cr12，淬火硬度（热处理）HRC58-62。

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1、落料凹模

凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模型孔侧壁的形状，布置凹模板上型孔、螺孔的位置以及标注尺寸等。

凹模刃口类型分为直壁刃口和锥形刃口两类。

①直壁刃口：强度好，刃磨后刃口尺寸不变，但每次冲压后工件会积储在刃口的直壁部分。增加了推件力并加速了孔壁磨损。为减少直壁部分积储工件或废料，可取直壁高度h=4～8mm,下方做成筒形或2～3度要求高和形状复杂的冲压件使用。

②锥形刃口：冲压后不积储工件或废料，取件方便。但每次刃磨后尺寸要加大，且刃口、强度低，适合精度要求不高、形状简单的冲压件。对零件进行分析，可知宜采用直壁刃口。

凹模外形可分为圆形和长方形两种，其中长方形凹模外形的长宽已经模块化，其厚度尺寸H及凹模洞口到边缘的壁厚C影响凹模强度，按以下方法确定：

①厚度尺寸：为防止凹模受力后产生过大弯曲变形，凹模应有足够的厚度，常按以下的经验公式计算：

H=（0.2~0.6）B（mm） （3－17） 式中：H—凹模厚度（mm）；

B—凹模孔口最大尺寸； 取H=20mm。

②模壁厚度C：影响凹模强度。可取C=（1.5~2）H或按标准数据选取。C=30～40mm，取C=35mm。

因为落料件为圆形件，故采用圆形凹模板，这样可使整体模具体积减小，重量减轻，尺寸为Φ180mm，从连接螺钉旋入深度与凹模刚度考虑，整体模板的厚度可按如下经验公式计算：

H=k1k230.1F （3－18） 式中：F——冲裁力（N）；

k1——凹模材料修边系数，合金取k1=1，碳素工具钢取k1=1.3； k2——凹模刃口周边长度修正系数，查文献13表2—18得k2=1.37；

?锥形开口。直壁口适合精

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图3－6型孔

计算出的凹模板厚度规格化后，采用全直壁型孔，如图3－6所示，它适用于凹模型孔内带反顶料板的落料模和复合模。 3.2.2定位零件的设计

冲模定位零件（装置）的作用是保证坯料的正确送进及使工作零件处于正确的位置，这称作坯料的定位或导向。使用条料时，应使条料在送进方向定位，以保证送料步距，通常称作挡料，使用的定位零件有挡料销、侧刃等；在垂直于送料方向上的定位，称作送进导向，使用的定位零件有导料板、导料销等。

1、导料销（定位钉）：当以内孔定位时，其结构形式与定位孔的尺寸大小有关。导料销的材料一般为：T7或T8，热处理HRC45~52。表面粗糙度Ra1.6?m以下，压入部分配合为H7/s6。

2、挡料销：挡料销是用来限制条料送进步距的零件，根据结构特征，挡料销分为固定式和活动式两类。本模具中采用如图所示的活动挡料销。冲裁时随凹模下行而压入孔中，用圆柱螺旋弹簧弹顶挡料销复位。见图3－7：

图3-7

它适用于倒装式复合模和带有活动的下卸料板的冷冲模。挡料销的材料为GCr15，热处理HRC50-55。

3.2.3卸料与推（顶）料装置的设计

卸料与推（顶）料装置是用来将冲裁后因弹性变形恢复而卡在凸模或凹模型孔内的工件或废料，它是为了保证冲裁过程能连续、顺利地进行。1.卸料装置：

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冲模上使用的卸料装置有固定卸料板、弹性卸料装置及废料切刀。固定卸料板结构简单，卸料力大，通常用于板料厚度t?0.8mm 的冲裁，从凸模上卸料；弹性卸料板借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置起压料、卸料作用。

本模具结构采用弹压卸料装置，它由卸料板、弹性元件（橡皮或弹簧）和卸料螺钉组成。冲程时，橡皮受压缩积蓄能量，并使卸料板产生压力而起压料作用，回程时，橡皮释放能量，使弹压卸料板产生反向推力而起卸料作用。弹压卸料板上的型孔与凸凹模的双面间隙通常取0.1～0.3mm。为了确保卸料可靠，装配模具时，弹压卸料板的压料面超出凸模端面0.2～0.5mm。卸料板的厚度为20mm，直径为φ180mm，材料为45钢，热处理HRC40～45。

弹性元件选用橡皮，它具有承受负荷比弹簧大、安全及安装调整方便等优点，橡皮一般自配。橡皮材料选用聚胺酯橡胶，由于橡胶垫允许承受的负荷较大，而且安装调整比较灵活方便，因此，常用作冲模中弹性卸料、顶件及压边装置的弹性元件。根据模具结构特点，可选用圆筒形橡胶垫。聚氨酯橡胶由于能承受较高的单位压力，并具有很好的流动性，耐磨、耐油和耐老化性能较好并可切削加工，使其在模具中的应用日趋广泛。

用于模具的聚氨酯橡胶硬度范围在邵氏70~95A。硬度为邵氏70~80A的聚氨酯橡胶主要用于弹性元件，在成形过程中其压缩量不能超过10~35%。

查表国产聚氨酯橡胶的力学性能选取其中一种，见表3－3：

表3－3橡胶性能

性能指标 性能 牌号 8280 硬度（邵氏A） 伸长率（%） 断裂强度（N/cm） 断裂韵脚变形（%） 冲击回弹性（%） 抗撕力（N/cm） 老化系数(100C×72h) 耐煤油、室温、72h的增重率（%）

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?2283?5 450 4500 12 15~30 800 ?0.9 ?4

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橡胶直径取同卸料板直径同样大小，即D=Φ180mm，d=Φ85mm，橡胶高度H应满足0.5≤H/d≤1.5，故可取H=43～127mm。

聚氨酯橡胶尺寸（mm）见表3－4：

表3－4聚胺脂橡胶尺寸 D d H D1 180 85 30 190 卸料螺钉的设置形式有两种基本形式：一种是沉孔形，一种是通孔形。沉孔形螺钉需要加工出沉孔，而且必须使全部沉孔的深度相等，以保证卸料板工作平面与模座底平面平行。本结构中卸料螺钉的设置形式如图所示，下模座需加工沉孔，并且必须使全部沉孔深度h1都相等，以保证卸料板工作平面与模座底平面平行。螺钉螺纹长度虽短但是在光杆段有台阶，可保证旋入弹压卸料板后不易松动；螺纹长度是指光杆段长度，且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面与凹模平行。螺钉材料为45号钢且要求热处理硬度为HRC35～40，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。普通螺钉不具备上述特点。因此应选用标准卸料螺钉。见图3－8

图3－8卸料螺钉

所以卸料螺钉的长度为： L=h2+h3+H0(mm) （3－19） 式中 h2——模座沉孔处实体厚度（mm）。对于铸铁模座h2≥d；对于钢板模座，h2≥3/4d，d为卸料螺钉的公称直径；

h3——固定板厚度（mm）；

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H0——弹压后弹压元件的高度；

座沉孔深度h1按下式计算： h1=h+hx+hm+(3～5)(mm) （3－20） 式中 h——螺钉头部高度（mm）；

hx——卸料板工作行程（mm），一般取hx =t+1，t为板料厚度； hm——凸模预计总刃磨量，hm =4～10mm，板料厚度大时，取大值。

查文献13表4－76圆柱内六角卸料 螺钉尺寸（mm）如表3－5：

表3－5圆柱内六角卸料螺钉尺寸

材料 热处理 d 45钢 硬度HRC35—40 12 75 M10 10 18 7 7.8 L

d1 ? D H d2 2.推件装置：将冲出的工件或废料从上模的凹模型孔内向下推出使用的装置。

在此冲孔落料复合模中，采用了两种推件装置，一是刚性推件装置，装于上模，用打杆通过打板、推杆和推板，是在凹模内的工件向上推出；另一是弹性推件装置，用螺钉、弹簧和顶销将大孔凸模上的冲件废料向下推出。 3.2.4导向装置及模架的结构与设计

导向装置用于冲裁模上、下模之间的定位联接和运动导向。导向零件可以消除压力机滑块运动误差对模具运动精度的影响，保证凸凹模间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而提高模具的使用寿命和冲裁件精度。在设计生产冲裁件批量较大的冲裁模时，一般均采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。

该复合模用导柱导套式滑动导向装置，常用两副导柱导套，根据导柱的不同位置，采用对角导柱式，导柱分布在矩形凹模的对角线方向上，既可以横向送料，又可以纵向送料。由于导柱间误差方向与送料方向侧斜，所以导向精度高于后置导柱式和中间导柱式。适用于各种冲裁模。为避免上下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小，为避免上模与下模装错而发生啃模事故。导柱、导套与模座均

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为H7/r6过盈配合，以避免导套压入上模座因变形而影响与导柱的配合，将导套压入段的内孔直径加大1mm，不与导柱配合。为了保证使用中的安全性和可靠性，设计与装配模具时，还应注意：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留10～15mm的距离；导柱下端面与下模座的底平面应留2～5mm的距离；导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时，上模座开横槽，以便于排气。

查文献13表2—42 滑动导柱型式和尺寸,如表3－6

表3－6滑动导柱型式和尺寸

材料 热处理 型号 基本尺寸d 极限偏差 长度L（mm）

20钢 渗碳深度0.8~1.2 硬度HRC58~62 B型 28mm +0 -0.013 225 20钢 渗碳深度0.8~1.2 硬度HRC58~62 B型 32mm +0 -0.016 225 查表滑动导套型式和尺寸，如表3－7所示：

表3－7滑动导套型式和尺寸

材料 热处理 型号 20钢 渗碳深度0.8～1.2 硬度HRC58～62 B型 20钢 渗碳深度0.8～1.2 硬度HRC58～62 B型 32mm +0.025 -0 45mm +0.050 +0.034 110 38 基本尺寸d 28mm 极限偏差+0.021 H7 -0 基本尺寸D 42mm 极限偏差+0.050 r6 +0.034 长度L（mm） 105 长度H（mm） 38 模架是上、下模间的定位连接体，是用于固定模具零件、保证凸、凹模的良好导向和传递冲压力的组合装置，由上、下模座和导柱、导套组装构成。设计模具采用标准模架可以简化模具设计，缩短模具设计和制造周期，提高模具质量，降低模具成本。在此，选用采用中间导柱模架。 3.2.5固定与联接零件的设计

固定与联接零件是用来将凸、凹模固定在上、下模座上，以及将上、下模座固定在压力机上的零件，主要的固定与联接零件有模柄、上模座、下模座和上下

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模固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。

1.模柄：是将上模座安装在压力机滑块上的零件。模柄上模座上的垂直度影响导向装置的配合精度和使用寿命。设计模具时。选择模具的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。此复合模具选择凸缘式模柄，如图3－9所示

图3－9凸缘式模柄

在上模座加工出能容纳模柄大凸缘的沉孔，与凸缘为H7/h6的配合。并用一个圆柱销与上模座定位，四个内六角螺钉进行固定。凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，模座以下部分仍可加工出型孔，以便于容纳推件装置的打板。 查表得凸缘模柄型式和尺寸（mm），其结构型式及主要技术参数如下表3－8

表3－8凸缘型模柄主要参数 材料 d（mm） (d11) D（mm） (h6) D1 H h h1 b a d1 d3 d2

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Q235 基本尺寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差 60 －0.100 －0.290 115 ＋0 –0.022 87 90 20 13 3 1 17 13.5 22 摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计

2.上下模座：是用来安装全部模具零件，构成模具的总体和传递冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，工作时会产生严重的弹性变形而导致模具零件的迅速磨损或破坏，降低模具使用寿命。设计模座时，通常都按标准选用模架或模座。若自行设计时，圆形模座的外径应比圆形凹模直径大30～70mm，矩形模座的长度应比凹模大40～70mm，而宽度取与凹模相同或稍大的尺寸。下模座的轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大40～50mm。模座厚度参照凹模厚度估算，通常取凹模厚度的1～1.5倍。

模座材料为HT200。

查文献13表4－46中间导柱模架的下模座轮廓尺寸（mm）如表3－9

表3－9中间导柱模架下模座尺寸

L B S R 200 200 260 L2 B2 S1 45 320 270 260 3.固定板：将凸模、凸凹模或凹模按一定的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的板件，它们分别称为凸模固定板或凹模固定板。凸模 固定板与凹模固定板的外形与尺寸通常和凹模板相同，凹模固定板的厚度约为凹模板厚度的0.8～1倍。固定板的型孔决定于凸模的结构设计：对于圆凸模，取凸模固定端的直径按IT7级精度加工；对于用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。

固定板通常选用Q235或Q275钢制造，压装配合面的表面粗糙度应为Ra1.6～0.8μm。

4.垫板：在固定板与模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷致使凸模松动，或者为了提高模具的使用寿命。

垫板材料可选用45钢，热处理硬度为HRC43～45。垫板的平面形状和尺寸与固定板相同，其厚度一般取6～10mm。如果有结构需要，例如在用螺钉吊装凸模时，为在垫板上加工吊装螺钉的沉孔，可适当增大垫板的厚度，取垫板厚度为15mm。在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销出要钻通孔，直径应比相应件的直径增大0.5～1mm。穿销孔是在预装模具时，调整好间隙后，连同模座和固定板一起经钻孔、铰孔加工出来的，垫板淬火前应将销孔扩大，以免垫板淬火变

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形后难以打入销钉。

5.螺钉和销钉：用于对模具板件固定与定位。螺钉的直径与布置间距按凹模厚度选定，螺钉为内六角螺钉，拧入被连接件的深度L1：铸铁为2d；钢为1.5d(d为螺钉工作直径)。如下图所示。连接件的销钉孔应同时钻、铰。销钉与孔采用H7/m6过渡配合，孔壁的表面粗糙度应达到Ra1.6μm。销钉压入连接件与被连接件的深度分别为：L2不小于1.5d；L3约为2.5d(d为销钉直径)。见图3－10

图3－10螺钉和销钉

内六角螺钉拧入被连接件的深度L1：铸铁为2d；钢为1.5d(d为螺钉工作直径)。销钉压入连接件与被连接件的深度分别L2不小于1.5d与L3约为2.5d(d为销钉直径)。

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第四章 拉伸模的工艺计算及其结构设计

4.1 工艺计算

4.1.1拉伸工艺计算 A、初步计算毛坯直径D0 确定修边余量?，

拉深后筒壁直径d?30?2.5?32.5，

dfd?100?1.55，查表1－32可知64.5??2.5

切边前凸缘直径：dF?df?2??100?2?2.5?105 根据1－30可知毛坯直径：

2.52.5?2.5???2D0?dF?4dH?3.44rd?1052?4?64.5??5????3.44??0.5???64.5?109.222?2???B、确定能否一次拉成

查表1－35附1表：

d109.2凸缘相对直径F??1.69

d64.5毛坯相对厚度

t2.5?100??100?2.28 D0109.2?H??0.51?0.42 第一次拉深的最大相对高度：?1?d?1?max实际相对高度：能一次拉成。

?h?h15??0.08??1?max d164.5?d1?4.1.2 压凸拉伸力的计算 （1）冲压力的计算

P1?1.3?d0t??1.3?3.14?110?2.5?0.5?561.275N

P2?KP1?1.3?561.725?729.658N

P3??d1t?bK1?3.14?57?450?2.5?1.5?302028.75N

P4???d420??d1?2rd1?P?2???d420??d1?2rd1?P?310.45N

2? 32

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P?P1?P2?P4?13.97(KN)

K—安全系数，一般取K=1.3 查表取 ?b=450Mpa (2)校正压凸拉伸的拉伸力

校正拉伸时，F校=Ap=924?70=64.68（KN）

A—校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm2 q—单位面积校正力，MPa，其值查表

（3）顶件力及压料力

若压凸模设有顶件装置或者压料装置，其顶件力FD或压料力FY可以近似取自由弯曲力的30%～80%。即是FD= FY=（0.3～0.8）F自 （4）压力机公称压力的确定

自由拉伸时候，压力机公称压力F机为

F机?（1.6～1.8） F自+ FY

校正拉伸时，由于校正拉伸力比顶件力FD或压料力FY大得多，可以忽略顶件力和压料力，故

F机?（1.1～1.3） F校=71.148～84.084（KN） 4.1.3 冲压设备的选择

公称压力的选择： 选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%～60%）P?> P机即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%～60%。校正弯曲时，要使额定压力有总够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.5～2倍，取1.7。故

公称压力 P?=1.7 ?64.68=110(KN)

查文献17表7－10开式双柱可倾压力机技术规格，可选用的压力机技术参数 如表4－1。

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表4－1压力机参数

型号 公称压力(KN) 滑块行程(mm) -1J23-16 160 55 120 220 45 160 220 前后 左右 300 450 160 240 210 40 40 60 35 滑块行程次数(min) 最大闭合高度(mm) 闭合高度调节量(mm) 滑块中心线至床身距离(mm) 立柱距离(mm) 工作台尺寸(mm) 前后 工作台孔尺寸(mm) 左右 直径 厚度 垫板尺寸(mm) 模柄孔尺寸(mm) 直径 直径 深度 滑块底面尺寸(mm) 前后 左右 床身最大可倾角(o) 4.1.4 拉伸模工作部分尺寸的设计 （1）凸模圆角半径

拉伸件r/t较小，r/t=0.33.凸模的圆角半径r凸可以取零件的弯曲半径，但不能小于弯曲件的最小圆角半径。故r凸=0.5(mm) （2）凹模圆角半径

凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。两边的凹模圆角半径应一致，否则弯曲时毛坯会产生偏移。生产中，按材料的厚度决定凹模的圆角半径。查表得r凹=(3～6)t.故取r凹=4?1.5=6(mm)。 （3）凹模工作部分深度的设计计算

凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到拉伸件直边的平直度，也对工件的尺寸精度造成一定的影响。该拉伸模的的拉伸不大，零件的凹模深度L0查表可得：L0=53mm。 （4）凸凹模的间隙

拉伸零件时，应当合理确定凸凹模间隙值。间隙过小，会使零件直边料厚减

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薄或出现划痕，同时还会降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹增大，从而降低了零件精度。在生产中，拉伸模的凸、凹模单边间隙一般可按如下公式确定：

拉伸黑色金属时

Z=tmax+ct

式中：Z—凸、凹模的单边间隙，mm t—零件的材料厚度（基本尺寸），mm tmax—零件材料的最大厚度，mm c—间隙系数，查表得c=0.05 Z=tmax+ct=1.5+0.05×1.5=1.575mm

（5）凸、凹模工作部分的尺寸与公差

弯曲凸模和凹模的宽度尺寸与工件的标注有关。工件标注外形尺寸，且为双向对称偏差，则凹模尺寸为：

??d?0.052?0.052Ld=(L-0.5△)0 =（57.3-0.5?1）0= 56.80(mm)； 00Lp=( Ld-2Z)0-?p =(56.8-2×1.575)-0.033 = 53.65-0.033(mm) 。

式中，Lp、 Ld ——凸模与凹模工作部分尺寸；

?p、?d——凸模与凹模的制造偏差，一般凹模按IT9级选用，凸模比凹模高一级精度取IT8级；

L——拉伸件基本尺寸； △——拉伸件尺寸公差； Z——凸、凹模单边间隙。

4.2 拉伸模结构与设计

4.2.1 拉伸模的设计要点

模具为拉伸模，其主要特点是在凹模内设置了顶件装置。拉伸时顶板3能始终压紧坯料，因此拉伸件底部平整。同时顶板上还装有定位销2，可利用坯料上的孔（或工艺孔）定位，能保证拉伸高度尺寸。当凸模到下止点时，让顶板与下

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模座接触可以完成校正拉伸。 4.2.2 工作零件的设计 （1）凹模

凹模的外形结构：根据工件的外形，可知凹模的外形为矩形。 凹模深度查表可得：L0=53mm。具体尺寸见零件图。 （2）凸模

凸模的外形结构：根据工件的外形，可知凸模的外形为矩形。

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第五章 安全技术

冲压加工是一种高效率的加工方法，但由于其工作环境较差（如震动和噪音较大），加之频繁地重复某些操作动作，使操作者产生精神紧张和疲劳，以致发生各类事故，因此高度重视并采取有效的措施加以防范。

冲压事故发生的重要原因是：

（1）冲压安全管理工作不善，例如安全技术培训教育、安全装置的合理使用、管理及文明生产等。

（2）生产现场劳动条件不符合要求，例如照明条件不合适、噪声大等。 （3）无安全技术措施或安全技术措施不够完善，例如压力机上未配备可靠的安全装置或安全装置发生故障和损坏等。

（4）模具结构不合理；模具因结构原因而引起倾斜、破碎，或因模具造成废料飞溅、工件或废料回升而没有预防的结构措施；模具给手指进入危险区造成方便；单个毛坯在模具上定位不准而需要用手去校正位置等。

在本模具里，采用的安全措施： 1、脚踏板保护罩

图5－1脚踏板保护罩

a为机械式踏脚板保护罩

b为电器式脚踏按钮保护罩防止重物偶然落在踏脚板上而引起压力机滑决突然落下造成事故

2、压缩空气自动推件

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图5－2压缩空气自动推件

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第六章 模具的安装与调试

６.1 上、下模座的安装

６.1.1 上模的安装形式与联接

根据模具的大小不同，上模的安装形式与联接方法有如下三种： （1）利用模具的模柄：广泛使用开式压力机，模具比较小，模柄固定在压力机的滑块模柄内，由于模柄是联接模具的整个上模部分，压力机滑块的往复直线运动带动整个模具的上模部分完成冲压动作。

（2）利用模座的上模座：常用于闭式压力机和大的开式压力机，模具大，通过压板、垫块和螺钉等，利用压力机滑块底平面上的T型槽将上模座紧紧地固定在压力机滑块上，这样模具的上模部分与压力机的滑块成为一体，压力机滑块的往复运动带动整个模具的上模部分完成冲压动作。

（3）既用模柄又利用上模座：可靠和方便对中。 ６.1.2下模座的安装形式与联接

下模板是直接固定在压力机的工作台垫板平面上，工作台垫板平面上有T型槽，利用压板、垫块和螺钉压紧在工作台上，下模的安装常在上模的安装之后进行。

６.2 调整和试模

６.2.1调整模具闭合高度

不同冲压性质的模具，闭合高度的调整值是完全不相同的，冲孔、落料等冲裁模具，凸模调整进入凹模刃口的深度为其被冲料厚的2/3或略深一些就可以了。而压弯模凸模进入凹模的深度与弯曲件的形状有关，一般凸模要全部进入或进入凹模一定深度，将弯曲件压成形为止。 6.2.2调整模具间隙

冲裁间隙最主要的影响因素是被冲材料的性质、板料厚度和对冲件的质量要求，冲裁间隙的调整是指冲模装配是凸、凹模之间的间隙如何做到均匀一致。根据冲模结构、形状、间隙大小和装配方法可采用不同的调整方法。调整方法有以下几种：透光法、切纸法、垫片法、镀铜法、油漆法、测量法。

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６.2.3 试模

模具装配完后，要按正常生产条件下进行试模，即试模使用设备和试模用材料等技术条件均要符合生产要求。

（1）验证使用的设备是否准确，包括冲压力是否足够及模具是否不用任何修改就能顺利地装到设备上使用。

（2）验证该模具所生产的工件在形状、尺寸精度等方面是否符合设计要求。

验证该模具在卸料、定位、顶出件、排料及安全生产方面是否正常可靠，能否进行生产使用。

（3）验证冲压工艺流程是否合理。

（4）为模具设计反馈信息，了解模具结构实际等不合理需要改进的地方。

（5）为模具投入正常生产做准备。 6.2.4压力机上安装模具部位的结构和尺寸范围

1、安装固定上模座的结构尺寸与规格

单独利用滑块上的圆形模柄孔和滑块底平面的T型槽，也有两者兼用。 2、安装固定下模座的结构尺寸与规格

下模座一般放在压力机的工作台垫板平面上，通过该平面上的T型槽用压板、垫板和螺钉将下模座固定牢。

6.3 压力机装模高度尺寸系列

1、压力机装模高度与模具闭合高度：压力机装模高度是指滑块在下死点时，滑块底平面至工作台垫板上平面之间的距离，装模高度可调，滑块在下死点时，将滑块调到最上的位置，此时称为最大装模高度：将滑块调到最小位置，此时为最小装模高度，两者之差为调节量。

2、模具闭合高度应该在压力机允许的装模高度之内，若模具的闭合高度小于所选压力机的最小装模高度，可在下模座底平面垫上一定厚度的垫板，当多副模具联合安装在同一台压力机上工作，各副模具的闭合高度应该完全相同。

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