冷冲模毕业设计浙江教育学院08模具虞有钱

毕业设计（论文）

（2011届）

题 目 圆垫圈冷冲模具设计

院 校 浙江教育学院 专 业 模具设计与制造 班 级 08模具 姓 名 虞有钱 指导教师 余永平

2011年06月 27日

毕业设计（论文）任务书

专业班级 模具设计与制造 学生姓名 虞有钱 题 目 圆垫圈冷冲模具设计 选题依据： 从生产实际及日常生活中由学生自选课题，指导教师审定。 要求（技术要求）： 1、根据课题要求，画出产品图。 2、对产品工艺分析画出冲压件制件图，年产量为20万件。 3、分析零件的冲压工艺性，编制冲压件工艺卡一份。 4、对产品冲压模具设计进行可行性、先进性、经济性分析，提出合理方案；完成设计计算、验算和校核全过程。 5、设计冷冲模一副（装配图和凸、凹零件图）。 总装图要求： ①制件图；②技术要求；③明细表。 零件图要求：①视图完整，尺寸齐全；②技术要求合理。 6、编制设计说明书一份（20～50页，计算机打印，胶装）。 任务书发给日期：2011年6月12日 毕业设计（论文）工作时间： 2011年6月12日 至2011年6月27日 指导教师（签名）： 模具教研室主任意见（签名）：

目 录

前言

1、零件的工艺性分析--------------------------------------------------------------------------1 1.1 结构与尺寸分析----------------------------------------------------------------------------1 1.2 精度分析-------------------------------------------------------------------------------------1 1.3 材料分析-------------------------------------------------------------------------------------1 1.4制件的技术要求分析-----------------------------------------------------------------------1 1.5分析的总结-----------------------------------------------------------------------------------2 2、冲裁工艺方案---------------------------------------------------------------------------------2 3、模具总体结构方案 --------------------------------------------------------------------------2 3.1 模具类型-------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 操作与定位方式 ---------------------------------------------------------------------------2 3.3 卸料﹑出件方式----------------------------------------------------------------------------3 3.4 模架类型、精度及安装方式-------------------------------------------------------------3 4、工艺设计计算 -------------------------------------------------------------------------------4 4.1排样方案的确定-----------------------------------------------------------------------------4 4.2利用率计算-----------------------------------------------------------------------------------5 4.3 计算冲压力 及初选压力机---------------------------------------------------------------5 4.4 计算压力中心-------------------------------------------------------------------------------6 4.5 凸、凹模刃口尺寸及公差----------------------------------------------------------------7 4.6弹性元件的计算----------------------------------------------------------------------------9 5、工作零件设计-------------------------------------------------------------------------------9 5.1 凹模设计------------------------------------------------------------------------------------9 5.2 凸模设计-----------------------------------------------------------------------------------11 5.3 凸凹模设计--------------------------------------------------------------------------------13 6、主要零部件设计 ---------------------------------------------------------------------------14 6.1 定位零件-----------------------------------------------------------------------------------14 6.2卸料及出件零件---------------------------------------------------------------------------14 6.3 模架-----------------------------------------------------------------------------------------15

6.4模柄------------------------------------------------------------------------------------------15 6.5 凸模固定板与垫板-----------------------------------------------------------------------15 6.6 紧固件及其他零件-----------------------------------------------------------------------16 7、冲压设备选择验算------------------------------------------------------------------------16 7.1 公称压力校核-----------------------------------------------------------------------------16 7.2 模架校核-----------------------------------------------------------------------------------17 7.3 滑块行程校核-----------------------------------------------------------------------------18 7.4 压力机闭合高度校核--------------------------------------------------------------------18 8、冷冲压工艺卡片---------------------------------------------------------------------------19 9、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------20 10、设计小结------------------------------------------------------------------------------------21

前言

冷冲压是机械工业中常见的一种金属加工方法。它是利用安装在压力机上的冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，以获得一定几何精度的机械零件或制品，通常是在室温下进行加工的，所以称为冷冲压或板料冲压。冷冲压既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料。

在工业生产中许多机械零件普遍采用模具冲压成形的工艺方法，有效地保证了产品的质量，提高了劳动生产效率，并使操作技术简单化，而且还能省料、节能，还可以获得显著的经济效益。

冷冲压与金属切削加工相比有如下优点：

(1)金属材料经冲压变形后，其强度和刚度都得到提高。

(2)冷冲压利用金属塑性，使金属材料在外力作用下发生塑性变形以达到制件形状和尺寸的要求。

(3)冷冲压最重要的工艺装备是冷冲模，用冷冲模使金属材料变形，因此，冲压件基本上保持了模具工作部分的形状和尺寸精度。

(4)冷冲压生产操作简单，因而易实现机械化和自动化，生产效率很高。 (5)尽管制造冷冲模的技术要求高、难度大、成本高，但由于一副模具能冲制成千上万乃至上亿个制件，加之冲压生产率很高，因而在大批量生产条件下，冲压件成本极低。

由于冷冲压在技术上和经济上有独到之处，因而在现在工业生产中占有重要地位，特别是在汽车、仪器仪表和日用五金用品中，冷冲压制品占有很大的比例。据许多国家对各种模具产值的统计资料表明，自70年代起，世界主要工业国模具的产值已超过机床制造，而且还有逐年上升的趋势，其中冷冲模约占40%。

随着现代科学技术的高速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，促进冷冲压技术不断革新和发展。其主要表现和发展趋势如下：

(1)冷冲压朝着使用CAD/CAM/CAE(计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程)技术方向发展。

(2)冷冲压模具正向研制新型高效模具方向发展。 (3)冷冲压设备朝着多工位、数控方向发展。

(4)冷冲压朝着多品种、小批量、高质量的方向发展。

(5)为研制高寿命模具，冷冲压模具正向采用新型模具材料和热处理新工艺方向发展。

(6)模具朝着标准化、系列化、专业化和商品化的方向发展。

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。

单工序冲裁模是在压力机滑块每次行程中只能完成同一种冲裁工序。 复合冲裁模是多工序模，压力机滑块每往复一次，便可使板料在模具同一位置上完成两个或两个以上的冲裁工序。

级进冲裁模在条料送进方向上具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲裁工序。

姓名： 虞有钱

2011年06月27日

冲模设计题目

如图所示零件：圆垫圈 生产批量：20万件 材料：10号钢 制件厚度：t=2mm

设计该零件的冲压工艺与模具

1. 零件的工艺性分析

1.1零件的结构与尺寸分析

该零件结构简单，形状对称。

10号钢为优质碳素结构钢，那么10号钢的冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制不宜太小，否则凸模折断、压弯，冲孔的孔径尺寸取决于孔的形状、材料的力学性能，材料的厚度和模具结构等。查《冷冲压与模具设计实训精讲》表2-14可知该工件冲孔的最小尺寸为d?t=1?2=2mm

已知?10>2mm 所以符合要求。

由于工件结构简单且材料为10号钢，所以最小搭边值查《冷冲压与模具设计实训精讲》表2-9，侧面a=1.5mm，工件间为1.2mm。

查《多工位级进模与冲压自动化》中表2-1根据加工材料的厚度确定搭边值1.25?t=2.5

查表2-2标准1.25?t=2.5 最小值为1.2mm

经分析，由于制件的精度要求不高，就可按最小搭边值进行冲压。

1.2零件精度的分析

10号钢为优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，零件图上所有尺寸未标注公差，可按IT14确定工件尺寸的公差。

0零件外形：25?0.52 ?0.36零件内孔：100

利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。

1.3制件的材料分析

10号钢属于优质碳素结构钢，查《冷冲模设计指导》表3-12 可知抗剪强度

?255~353 经分析取300Mpa。

此材料具有良好的塑性和较高的弹性，其冲裁加工性能好，含碳量0.07%~0.14%，屈服点是205Mpa，抗拉强度335Mpa.塑性好，断面收缩率为55%，伸长率32%。

1.4制件的技术要求分析

由于制件的粗糙度、精度没有特别的要求，就按IT14来制造，所选用的材料为10号钢。

1.5分析总结

根据以上分析，因为该零件的工艺性较好，另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，尽量采用国家标准的板料，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证，所以可以进行冲裁加工，产量为20万件。

2. 冲裁的工艺方案的确定

先冲孔、再落料，采用单工序冲裁模生产。 采用冲孔、落料复合冲裁模生产。 采用冲孔、落料连续冲压，用级进模生产。

该零件经分析后，需采用落料、冲孔两个工序，可以采用以下几种工艺方案： （a） （b） （c）

分析：方案(a)模具简单，但需采用两道工序，两套模具才能完成零件的加工，成本较大，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需要。

方案（b）只需一副，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案（c）也只需一副模具，生产率也很高。但零件精度稍差，欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂。 通过以上分析研究，决定该制件的加工方法采用方案（b）复合冲裁模。

3. 模具的总体结构方案

3.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模，复合冲裁模的主要结构特点是存在双重作用的结构零件，有一个既为落料凸模又同时作冲孔凹模的零件，在滑块向下运动时，一个或几个凸模（凹模）同时或先后很接近的分层工作，完成落料和冲孔工序。复合冲裁模根据落料凹模安装的位置，可分为正装式复合模、倒装式复合模。倒装式复合模由于克服了正装式复合模操作中的不方便，不安全等缺陷，因而得到了极其广泛的应用。以下的设计采用倒装式复合冲裁模。

3.2操作与定位方式

虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用于手工送料方式能达到要求，且降低模具成本，所以选用手工送料方式。定位装置可以采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模的凸凹模上，工作时可随凹模下行而压入孔内，工作方便，可与导正销配合使用，以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。

3.3卸料、出件方式

①条料的卸除。采用弹性卸料板，因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。 ②工件的卸除。采用打料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。 ③冲孔废料的卸除。采用下模座上漏料孔排出，冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。

导向零件 导向零件有许多，如用导板导向，则在模具上安装不方便，而且

阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱进行导向即可，而且模具在压力机上的安装比较简单，操作方便，还可降低成本。

3.4模架类型、精度、及安装方式

若采用对角导柱模架，由于可以承受一定的偏心负荷，所以工作模上下动作平稳，常用与用横向送料的级进模或纵向送料的各种模具。

若采用后侧式导柱模架，它可以三面送料，操作方便，使用较广，但受较大偏心冲压载荷是模架易变形。

若采用中间导柱模架，其结构简单、加工方便，但送料适应性差，常用在块料冲压的模具上。

四角式导柱模架，上下动作平稳，导向准确，用于大型冲压模具。 由于制件的结构简单、对称，经分析后采用中间导柱模架。

由于零件的精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。 安装方式：

（1）组成模架的零件必须符合相应的标准要求和技术条件规定。

（2）滑动导向模架的精度采用Ⅰ级，模架的精度必须达到《冷冲模设计指导》表4-11所规定的各项技术指标。

（3）装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合表4-12的规定。 （4）装配后的模架，其上模座沿导柱上下移动时应平稳和无滞住现象。 （5）装配后的导柱，其固定断面与上模座下平面应保留1~2mm的距离。 （6）模架的各零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的砂眼、缩孔、机械损伤等缺陷。

（7）在保证本标准规定质量的情况下，允许用其它工艺方法固定导柱、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。 （8）成套模架一般不装配模柄。

（9）上述规定以外的技术要求供需双方协定。

4. 工艺设计计算

4.1排样方案的确定

制件的排样与材料的利用率有密切关系，对制件的成本影响很大，为此我们要设法在有限的材料面积上冲出最多数量的制件（废料最少）。但过高的要求材料的利用率，会使模具设备变得复杂、成本大大提高。经研究分析。此处采用直排有废

料

排

样

。

根据前面计算出a取1.5mm，工件间b取1.2mm。 所以条料的宽度，采用无侧压装置。

条料宽度B=[L+2a+c]0?? 查表《冷冲模设计》表2-13得△=0.5 L———制件垂直于送料方向的基本尺寸（mm）

△———条料的宽度公差

a———侧面搭边值

c———送料保证间距：B≤100，c=0.5~1.0；B>100，c=1.0~1.5。

0B=[L+2a+c]0??=[25+2×1.5+0.6]=28.6?0.5mm

4.2条料利用率的计算

制件的实际面积与板料面积的百分比称为材料利用率，用?表示。冲压工艺中，通用计算法中采用一个进距的条料面积与此单位面积内所得到的制件面积的百分比来表示材料利用率。

如想更加充分的利用材料，可将此工件中心的结构废料来加工同厚度，尺寸比此小的制件。

??=AA?100%

若取工件数量为20件，则材料长为L=20D+19b+2b

=20×25+19×1.2+2×1.2 =525.2mm≈526mm

n?r220????252?==0.6526=65.26% ?=

526?28.6L×B2所以材料利用率为65.26%。

4.3计算冲压力及初选压力机

冲裁力的大小与材质、料厚、冲裁周边长度、刃口间隙及形状有关。

冲孔冲裁力计算公式为： L———冲裁周边长度（mm）; F孔=KLt? L=2?r=2×?×5=31.42mm =1.3×31.42×2×300 K———系数，K=1.3;

=24507.6N t———厚度2mm;

?———材料的抗剪强度

取F孔=24.510KN ?经查表《冷冲模设计指导》表

3-12得?=300Mpa

落料冲裁力计算公式为F料=KLt? L=2?r=2×?×12.5=78.54mm =1.3×78.54×2×300 =61261.2N

取F料=61.27KN

卸料力 F卸=K卸F冲 K卸查《冷冲模设计》表2-16得 =0.046×61.27 K卸：0.025~0.06，取K卸=0.046 =2.818KN K推：0.05 K顶：0.06 推料力 F推=K推F冲n

=0.05×24.51×3 =3.6765KN

总冲压力F总冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的综合，即大于总的冲压力，总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为F总=F冲+F推+F卸 =F孔+F料+ F推+F卸

=24.51+61.27+3.6765+2.818 =92.2745KN

查表《冷冲模设计》表1-8 经分析选择J23-10A压机。

4.4计算压力中心

由于该零件完全对称于相互垂直的两条对称线，所以模具的压力中心在几何图形

的中心点上。如图所示

4.5凸、凹模刃口尺寸及公差

冲裁模刃口尺寸的计算直接关系到模具间隙及制件的尺寸精度，是冲裁模设计中的一项重要计算工作，普通冲裁的制件断面呈锥形状，所以不管是落料还是冲孔，我们都只能以光亮带部位的尺寸为测量标准，实践证明，冲孔时的光亮带由凸模作用造成，落料时光亮带由凹模作用造成，不难推出，冲孔孔径尺寸主要决定于凸模尺寸，落料外形尺寸主要决定于凹模孔口尺寸。 刃口尺寸的计算原则：

（1） 落料时，首先确定凹模刃口尺寸 凹模刃口的基本尺寸取接近于制件的最

小极限尺寸，以保证凹模磨损至一定范围还能冲出合格制件。而凸模刃口的基本尺寸则等于凹模刃口的基本尺寸减去一个最小间隙值。

（2） 冲孔时，首先确定凸模刃口尺寸 凸模刃口的基本尺寸取接近于制件的最

大极限尺寸，以保证凸模磨损至一定范围内还能冲出合格制件。而凹模刃口的基本尺寸则等于凸模刃口的基本尺寸加上一个最小间隙值。 （3） 凹模与凸模的制件公差，主要与冲裁件的精度和形状有关 一般取制件

公差△值的1/3~1/4；当凸、凹模分开加工时，其公差还应满足下式要求 ?p??d?Zmax?Zmin

式中?p、?d———凸、凹模制造公差；

Zmax、Zmin———最大和最小合理间隙；

??冲孔 设制件孔径尺寸应为d0，计算公式如下：

0dp=（d?X?）??p

??d??ddd?(dp?Zmin)0?(d?X??Zmin)0

000dp=（d?X?）??p=（10+0.5×0.36）?0.02=10.18?0.02mm

??d?0.02?0.02dd?(d?X??Zmin)0=（10.18+0.12）0=10.30mm

校核 ?p??d?Zmax?Zmin

?p??d=0.04 Zmax?Zmin=0.18-0.12=0.06 因为0.04?0.06 满足?p??d?Zmax?Zmin

?0.02所以冲孔凸、凹模刃口尺寸dp=10.180mm。 ?0.02mm，dd=10.30经以上分析，设计合理。

0落料 设制件外形尺寸为D??，计算公式如下： ??d Dd?(D?X?)0

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

??d?0.025?0.025 Dd?(D?X?)0=（25-0.5×0.52）0=24.740mm

00 Dp?(D?X??Zmin)0??p=（24.74-0.12）?0.02=24.62?0.02mm

校核 ?p??d?Zmax?Zmin

?p??d=0.045 Zmax?Zmin=0.18-0.12=0.06 因为0.045?0.06 满足?p??d?Zmax?Zmin

?0.025所以落料凸、凹模刃口尺寸为Dd=24.740mm，Dp==24.620?0.02mm

D、d为落料件和冲孔件的基本尺寸（mm）

X为磨损系数，取X=0.5 查《冷冲模设计》表2-6

?为制件公差（mm）

?p、?d为凸、凹模制造公差见表2-5（mm） Dd、Dp为落料时凹、凸模的基本尺寸（mm） dd、dp为冲孔时凹、凸模的基本尺寸（mm） Zmin为最小合理间隙（双边值）（mm）

4.6弹性元件的计算

单个弹簧所承受的负荷为F0 已知总卸料F卸=2818N 设当弹簧为8个 ? F0=

F卸8=352.25N

根据F0的大小，从标准件中初选弹簧规格，查表3-27

初选弹簧参数：弹簧外径是35mm，钢丝直径是5mm，节距是8.9mm，最大工作负荷706N，最大工作负荷变形量21.4mm，弹簧自由长度70mm，有效圈数7.0，最大工作负荷下的单圈变形量3.06mm 弹簧压缩量F1 F1=

21.4?352.25=10.67 706'校核弹簧最大压缩量 ?F??F1?F?F

?F?最大负荷下的许用压缩量21.4mm

F1弹簧压缩量10.67mm

F卸料板的工作行程 取F=料厚+1=3mm F’凸凹模修模余量F’=4~10mm取4mm

?F??F1?F?F'=10.67+3+4=17.67

结论：所选的弹簧满足公式?F??F1?F?F'，所以此弹簧满足要求可以使用。

5 工作零件设计

5.1凹模设计

常用的凹模可分为三种：圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模、过渡圆柱形孔口凹模。

圆柱形孔口凹模的特征是工作刃口强度高，修模后工作部分尺寸不变，因此适用于冲裁形状复杂和精度要求较高的制件。

锥形孔口凹模的特征主要是加工方便，但刃口磨损快，强度差，磨损修复后各工作部分的尺寸略有增大，因此适用于精度要求不高、形状简单的小型制件。

过渡圆柱型口凹模的特征介于上述两者之间，主要用于较小尺寸的冲裁。

经分析，决定采用过渡圆柱形孔口凹模。

落料凹模

h查《冷冲模设计》表3-3 t=0.5~5mm h=5~10mm 经分析h取7mm ① 厚度 根据公尺凹模厚度：Ha=3F料?10?1 由于冲裁轮廓线全长超过50mm，还应乘上修正系数K值查《冷冲模设计》表3-8得K=1.25。

Ha=K3F料?10?1=1.2536127=22.87mm 取Ha=23mm。

② 长度和宽度 W1=1.2Ha=1.2×23=27.6mm 取28mm B=L=2 W1+Dd=2×28+24.74=80.74mm 取100mm 尺寸可取?100×23。

凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A钢。淬硬至60~64HRC。 凹模的结构形式和固定方法：凹模通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小，否则会影响模具强度和寿命。凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取7mm，漏料部分沿刃口轮廓单边扩大1mm。 查《冷冲模设计指导》表4-45 圆形凹模板 100×25 GB2858.4--81

5.2凸模设计

凸模种类有很多，常用的凸模有以下三种：轴台式凸模、同端面凸模、护套式凸模。

轴台式凸模使用最广。其特点是加工简单，装配修模方便、冲裁性能良好。 同端面凸模一般用于复杂形状。由于形状复杂，加工困难，因此上下做成相同的断面。

护套式凸模适用于冲孔直径较小的场合（D≈T），为了加强凸模的强度与刚度，故采用在凸模外加套的方法作为补偿。

经分析采用轴台式凸模。

L=Ht+l自 Ht：凸模固定板厚度 Ht=（0.6+0.8）Hk Hk：冲孔凸模厚度

Hk=k30.1F孔 k：2?r=31.41mm 查表取1 l自=Ha Ha：23mm l自：凸模自由长度 Hk=k30.1F孔=1?30.1?24510=13.48mm 取14mm

Ht=（0.6+0.8）Hk=（0.6~0.8）×14=8.4~11.2mm 取Ht=10mm l自=Ha=23（考虑到落料前冲孔凸模先接触板料，所以l自取23.5mm） L=Ha+l自=10+23.5=33.5mm 凸模的强度与刚度校核

由于制件的产量为20万件，为大批量。经研究分析，凸模材料选用Cr12。 强度：

F孔????压 F孔：冲孔冲裁力F孔=24510N Fmin

24510凸模最小端面积Fmin=?r2=??25=78.54mm2 ?1000 Fmin：

78.54 312.07?1000

查手册???压选用Cr12.???压=（1000~1600）Mpa 取1000Mpa 所以凸模强度负荷要求。 凸模刚度———细长杆失稳校核 公式 lmax???EJmin lmin：凸模最大自由长度 nP210000???104=58.81mm P:凸模总压力 24510N

64?3?24510lmax??2实际l自=23.5＜58.81 E：凸模材料弹性模量 所以凸模刚度符合要求 E=2.1×105Mpa

Jmin：凸模最小断面惯性矩 圆形凸模J??d464

d:凸模最小断面直径d=10mm

?：支撑系数 无导板导向?=2

n：安全系数 钢取2~3

轴台式凸模端口上是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定按H7/m6配合。尾部台阶是为了保证卸料时凸模不致被拉出。

5.3凸凹模设计

凸凹模长度Hta确定

Hta=Ho-Fo+Hx-2-10 Ho弹簧的自由长度70mm =70-10.67+10-2-10 Fo弹簧压缩量10.67mm =57.33mm Hx卸料板厚度取10mm 取58mm

凸凹模壁厚校核 查表

倒装复合模凸凹模最小壁厚为nmin=4.9mm（料厚为2mm时） n=（24.62-10.3）÷2=7.16mm>nmin

因为满足最小壁厚n>nmin的要求，所以符合工作要求。 刃口直边高度设计存三片料，高度为6mm 凸凹模与凸凹模固定板采用H7/m6配合

凸模选用的材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）热处理采用淬火，淬硬至HRC56~62。

凹模的材料选用T10A，采用淬火，淬硬至HRC60~64。 凸凹模的材料选用T10A，淬硬至HRC58~62。

由于制造凸、凹模的材料均为工具钢，价格较为昂贵，且加工困难。故常根据凸、凹模的工作条件和之间生产批量的大小而选定最适宜的材料。

6 主要零部件设计

6.1定位零件 定位零件的作用是保证板料在模具中的精确位置，

常用的有挡料销、定位板（销）、导正销及其他辅助装置。

经分析为了使板料在模具上相对凸、凹模有正确的位置，选用活动式挡料销一个，挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。挡料销固定在位于下模的卸料板模上，规格为JB/T7649.9-2008 d6×L8，材料为45号钢，硬度为43~48HRC。选用导料销两个，导料销的作用是保证条沿正确的方向送进，位于条料的两侧。尺寸规格为6×12。

6.2卸料及出件零件 卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装

置。

经研究分析，选用弹性卸料装置，此种装置在冲压时既可卸料有可压料。特别适于在薄料或制件要求平整的复合模上使用，但是其结构应确保卸料力及卸料行程能满足卸料要求，模具的导向装置对保证卸料板的正常工作，卸料和压料动作的均衡，以及提高制件的尺寸精度具有极其重要的意义，设计时应高度重视。

卸料板的形状为圆形板，厚度为Hx=10mm。选用A3或45号钢 卸料板上成形孔的设计，取弹性压卸料板与凸模间隙取0.25mm Dx=Dp+C=24.62+0.25=24.87mm Dp为落料凸模刃口尺寸

C卸料板与凸模的双面间隙C=0.25mm

出件方式：采用推件装置，刚性推件装置是利用压力机滑块回程的力量，通过滑块内打杆横梁的传递是推件块将制件从凹模中推出。

卸料弹簧窝座深度的确定 在弹性卸料机构中，卸料弹簧窝座的

深度H应保证冲模在闭合状态时，弹簧压缩到最大许用压缩量的程度，弹簧窝座H的计算公式如下。

H=H0－[F]+Hx+t+l－Hta+h H0 弹簧最大自由状态的高度70mm [F]最大负荷下的许用压缩量21.4mm Hx卸料板厚度10mm Hta凸凹模高度58mm H料厚2mm

l凸模进入凹模深度1mm H=70－21.4+10+2+1－58+5=8.6mm

6.3模架 前面3.4分析所选用的模架为中间导柱模架。 6.4模柄 模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上。模柄作为上模与

压力机滑块连接的零件，对它的基本要求是：一、要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠。二、要与上模正确而可靠连接。

此处分析后采用压入式模柄（B型），它与模座孔采用过渡配合H7/m6、H7/n6，前加销钉以防止转动，这种模柄较好保证轴线与上模座的垂直度。 技术要求表面粗糙度Ra应达到1.6~0.8?。模柄压入上模座后，应将底面磨平。

6.5固定板与垫板

固定板的作用是将凸模或凹模按位置关系连接成整体并通过螺钉、销钉固定在上（或下）模座上，固定板的形状已经标准化，其厚度可取（0.6~0.8）H（凹模厚度），凸（凹）模与固定板常采用

H7H7或配合。为保证模具正n6m6常工作，凸模压入固定板后，其尾部应与固定板压入平面同磨。 所以凸凹模固定板厚度为0.6×23=13.8≈14mm

垫板的作用是防止模座受凸模或凹模尾部挤压而损坏模座，当凸（凹）模传给模座的单位压力超过模座材料的许用应力时，就须在凸（凹）模与模座之间加一块淬硬的垫板。为确保总装时刀具能顺利通过中硬度垫板，必须在垫板钻铰的相应部位设置并超前成形两个比定位销直径大1mm的孔。凸（凹）模传给模座的单位许用压力计算经验公式如下：

当??F冲AF冲A≥???压时，需加垫板

??=

24510=321.07Mpa>200Mpa 需加垫板 2??104p——模座的单位压力（Pa） A——凸（凹）模尾部端面的面积（mm2）

???压———模座材料的许用应力（Pa）

垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC43~48

6.6紧固件及其他零件

1）使用内六角螺钉（具有紧固件牢靠，螺钉头不外露，模具外形美观等优点），销钉使用圆柱销。

2）因凹模厚度大于23mm，查表《冷冲模设计指导》表3-31用于固定凹模的螺钉，规格可选M6、M5，销钉选用?6。

3）由于模具尺寸不大，故每个版块组合中，各使6个螺钉紧固和2个销钉定位，螺钉均匀分布，销钉对角分布。

4）螺钉和销钉的旋入深度均取各自公称直径的2倍，即螺钉旋入10×2=20mm，销钉深度16mm。 5）销钉与销孔间配合采用

H7。 m67 冲裁设备选择验算

7.1 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-10A

它的公称压力为100KN。100KN>92.2745KN

所以选用的压力机符合使用要求。

7.2模架的选用

上模座：?160 mm×40mm 下模座：?160 mm×45 mm 导柱1：28 mm×170 mm 导柱2：32 mm×170 mm

导套1：28 mm×100 mm×38mm 导套2：32 mm×100 mm×38mm 模架的闭合高度：180 mm ~220 mm 垫板厚度：5 mm 凸模固定板厚度:10 mm 上模座板厚：40 mm 凹模厚度：25 mm 卸料板厚度：10 mm 凸凹模固定板厚度：14mm 下模底板厚：45mm 凸凹模高度：58mm

模具的闭合高度：5+10+25+5+58+85-1+2=189mm 180mm<189mm<220mm 所以设计符合要求

但由于模具的闭合高度大于开式双柱可倾式压力机J23-10A。所以选用 选用开式双柱可倾式压力机J23-16 公称压力：160KN 滑块行程：55mm 行程次数：120次/min 最大闭合高度：220mm 连杆调节长度：45mm

工作台尺寸前后：300mm 左右450mm

模柄孔尺寸：?30×50mm

7.3滑块行程

滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出，这里只是材料的厚度t=2mm。卸料板的厚度H=10mm，及凸模冲入凹模的最大深度2mm。

即2+10+2=14<60mm 所以得以校核 工作台面的尺寸

根据下模座?160×45mm 且每边留出60~100mm 即?1280×45mm

而压力机的工作台面尺寸为300×450mm 符合要求

7.4压力机的闭合高度的校核 已知压力机型号知

Hmax=220mm

连杆调节45mm 垫板厚度H1 =10mm Hmin=220-45=175mm

（Hmax-H1）-5≥H≥（Hmin-H1）+10 已知H=189mm 220-10-5≥H≥175-10+10 205≥H≥175 符合205≥189≥175 所以所选压力机合适 即压力机符合。

8、冷冲压工艺卡片

院校 浙江教育学院 材料牌号及规格 10号钢 材料技术要求 表面无划痕 坯料尺寸 950×2000 每个坯料可制零件数 2508 毛坯重量 29.83kg 辅助材料 冲压工艺卡 产品型号 产品名称 垫圈 零部件名称 零部件型号 共 1 页 第 1页 工序号 工序名称 工序内容 加工简图 设备 工艺装备 工时 1 下料 剪床上下料28.6×2000 剪床平刃剪床 0.2 Q11-6×2500 2 冲压 冲孔落料 J23-16 冲孔落料倒装式复合模 350个 3 检验 按零件图检验 4 绘制 审核 会签 （日期） （日期） （日期） 标记 处更改文件签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 虞有钱 2011-6-27 数 号

参考文献

[1] 张海星. 冷冲压工艺与模具设计.杭州:浙江大学出版社，2008. [2] 李慧敏. 冷冲压模具设计. 北京：化学工业出版社，2010. [3] 王孝培. 实用冲压技术手册. 北京：机械工业出版社，2001. [4] 王孝培. 冲压设计资料. 北京：机械工业出版社，1983.

[5] 薛啟翔. 冲压模具设计制造难点与窍门. 北京：机械工业出版社，2003. [6] 陈炎嗣. 多工位级进模设计与制造. 北京：机械工业出版社，2006. [7] 姜伯军. 级进模设计与模具结构实例. 北京：机械工业出版社，2008. [8] 史铁梁. 模具设计指导. 北京：机械工业出版社，2003.

[9] 陈炎嗣.郭果仪. 冲压模具设计与制造技术. 北京：机械出版社，1991. [10] 薛啟翔. 冷冲压实用技术. 北京：机械工业出版社，2006. [11] 金大鹰. 机械制图. 机械工业出版社，2008. [12] 史铁梁. 冷冲模设计指导. 机械工业出版社，2008 [13] 赵孟栋. 冷冲模设计. 机械工业出版社，2008

[14] 孟新军.侯先勤 冷冲压与模具设计实训精讲 西安交通大学出版社，2011

设计小结

经过两个星期的毕业设计，在老师的精心指导下，此次的毕业设计顺利地完成了。通过设计我们再次把所学的专业知识用于实践当中，可以说这次设计就是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时让我们初步地掌握了冷冲模设计的基本流程，懂得了如何把计算机知识用于我们的专业，懂得了如何查阅和运用技术资料。当然，在这个过程中，我们遇到的困难和挫折也是不少的，主要来源于我们的专业知识还不够，实践经验还不足等等。但是我们可以把此次设计作为我们新的起点，加强专业的学习，加强实践，不断地去丰富经验。

因此，尽管这次设计不能算作是成功之作，但是它给我们带来的收获是具大的，影响是深远的。所以我们在今后的学习和工作中要敢于实践，不断吸取经验教训，要敢于向难点挑战，发扬一丝不苟的工作作风，为我们模具事业的发展作出不懈努力！本设计涉及的课程很多，涉及到机械制图、机械工程基础、冷冲压工艺及模具设计、现代模具制造技术、材料与热处理、CAD绘图等相关课程的知识。

此次毕业设计也是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。

通过这次毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。 但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人。

非常感谢这半个月以来，余永平老师耐心的教导，同学热情的帮助。使我顺利完成了毕业设计。在此感谢！

姓名：虞有钱 2011年6月27日

毕业设计（论文）指导教师评语

专业班级 学生姓名 题 目 指导教师评语： 成 绩： 指导教师（签名）： 年 月 日

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