钥匙冲压模具设计

本设计为一钥匙的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。

其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。

关键词：模具冲裁件凸模凹模凸凹模
The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.
KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die
目录
第一章绪言 (1)
第一节材料的工艺分析 (1)
第二节材料选择 (2)
第三节工件结构形状 (2)
第四节尺寸精度 (2)
第二章冲裁工艺方案的确定 (4)
第三章模具结构形式的确定 (5)
第四章模具总体设计 (6)
第一节模具类型的选择 (6)
第二节操作与定位方式 (6)
第三节卸料、出件方式 (6)
第四节确定送料方式 (7)
第五节确定导向方式 (7)
第五章模具工艺参数确定 (8)
第一节排样设计与计算 (8)
第二节搭边值的确定 (8)
第三节进距与条料宽度计算 (9)
第四节材料利用率的计算 (11)
第六章计算冲压力与压力机的初选 (13)
第一节冲裁力Fp的计算 (13)
第二节卸料力Fq1的计算 (13)
第三节顶件力Fq2的计算 (14)
第四节总的冲压力F的计算 (14)
第五节压力机的初选 (14)
第七章模具压力中心的确定 (16)
第八章冲裁模间隙的确定 (17)
第一节冲裁间隙Z (17)
第二节冲裁间隙分析 (17)
第九章凹、凸模刃口尺寸的计算 (19)
第一节刃口尺寸计算的基本原则 (19)
第二节刃口尺寸的计算 (19)
第十章主要零部件的设计 (23)
第一节工作零件的设计与计算 (23)
第二节橡胶的选用 (29)
第三节模架及其零件的设计 (30)
第十一章校核模具闭合高度及压力机有关参数 (32)
第一节闭合高度的计算 (32)
第二节冲压设备的选定 (32)
第十二章模具总装图与凸、凹模零件图 (33)
结论 (36)
致谢 (37)
参考文献 (38)
第一章绪言
第一节材料的工艺分析
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。

冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。

冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。

冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。

冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。

冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。

工件名称：钥匙工件简图：如图1.1所示生产批量：大批量材料：08F 工件长度：75mm 工件厚度：1.5mm 工件精度：IT14
图1.1工件简图
第二节材料选择
根据表1.1，08F为碳素结构钢，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。

综合评比均适合冲裁加工。

第三节工件结构形状
工件结构形状相对简单，属轴对称结构，除有一个φ12的孔,其余皆为直线，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。

第四节尺寸精度
零件图上所注公差经查标准公差表1.2为IT14级，尺寸精度较低，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，适宜冲裁加工。

查公差表得各尺寸公差：
零件外形：120
430
.0
-mm 450
620
.0
-
mm 300
520
.0
-
mm 100
360
.0
-
mm 750
740
.0
-
mm
零件内形：∆
-1243.00+mm
表1.1黑色金属的力学性能
表1.2部分标准公差值（GB/T1800.3—1998）
从表1.1中查出08F
抗拉强度：σ=275～383Mpa
抗剪强度：τ=216～304Mpa
伸长率：δ=32%
分析其力学性能较好，故选择08F材料。

第二章冲裁工艺方案的确定
该制件的冲裁工序包括落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案：
方案一：先冲孔，后落料。

单工序模生产。

方案二：冲孔—落料复合冲压。

复合模生产。

方案三：冲孔—落料级进冲压。

级进模生产。

方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。

其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。

方案二也只需一副模具，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，制造比方案三简单。

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，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。

通过对上述三种方案的分析比较,采用方案二复合模是比较合理的。

第三章模具结构形式的确定
正装式复合模和倒装式结构比较：
正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。

倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。

由零件分析知：制件的精度要求较低，孔边距较大，平直度较高为提高经济效益，适宜采用倒装复合模生产。

根据以上分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产。

第四章模具总体设计
第一节模具类型的选择
经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置的倒装复合模具结构方式。

第二节操作与定位方式
一、操作方式
零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。

二、定位方式
因为导料销和挡料销结构简单，制造方便。

且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。

第三节卸料、出件方式
一、卸料方式
刚性卸料与弹性卸料的比较：
刚性卸料是采用固定卸料板结构。

常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2～0.5）t。

当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。

此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。

主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。

卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。

常用作落料模、冲孔模。

工件平直度较高，料厚为1.5mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚
性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

二、出件方式
因采用倒装复合模生产，故采用弹性上出件。

第四节确定送料方式
因选用的冲压设备为开式压力机，采用横向送料方式，即由右向左送料。

第五节确定导向方式
采用后侧导柱模架。

由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。

因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

第五章模具工艺参数确定
第一节排样设计与计算
冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。

排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。

根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有搭边、少搭边和无搭边排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。

因此有下列三种方案：
方案一：有搭边排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：少搭边排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

方案三：无搭边排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图5.1所示）。

第二节搭边值的确定
排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

或影响送料工作。

搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。

根据制件厚度与制件的排样方法查表5.1得：
两制件之间搭边值a
=2mm
1
侧搭边值a=2.5mm
表5.1搭边值和侧边值
第三节进距与条料宽度计算
一、送料进距A
条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。

(5.1)
A=D+a
1
式中D——平行于送料方向的冲裁件宽度
——冲裁件之间搭边值
a
1
根据公式(5.1)：A=D+a
=32mm
1
模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式,还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。

就本模具而言,采用纵向送料方式。

图5.1排样图
二、条料宽度B计算
排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。

计算条料宽度有三种情况需要考虑：
1.有侧压装置时条料的宽度。

2.无侧压装置时条料的宽度。

3.有定距侧刃时条料的宽度。

有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。

图5.2有侧压装置时条料的宽度确定
本设计采用的是有侧压装置的模具。

所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。

因条料是由板料剪裁下料
而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值∆
-。

其计算公式如下：
B=[D+2a]
-△（5.2）
式中B——条料宽度基本尺寸；
D——条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸；
a——侧搭边值，查表5.1；
△——条料下料剪切公差；
表5.2剪切公差△及条料与导料板之间隙C（mm）
根据零件图查表5.2确定剪料公差及条料与导板之间的间隙△=0.6。

根据公式(5.2)： B=[D+2a+c]
0 -△
=(107+2×2.5)06.0-
=11206.0-
第四节材料利用率的计算
一、计算冲压件面积、周长
因为该工件图由多段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点，诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用UG6.0辅助软件可快速准确的计算出面积、周长（如图5.3）。

取F=1324mm2
L=206.18mm
二、计算材料利用率
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。

材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率η表示：
η=(nF/AB)×100% （5.3）式中η——材料利用率（%）；
n——冲裁件的数目；
F——冲裁件的实际面积(mm2)；包括工件面积与废料面积；
B——板料宽度(mm)；
A——送料进距；
根据公式(5.3)：η=(2×1324/32×112)×100%
≈73.88%
由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。

因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。

图5.3冲压件的周长和面积
第六章计算冲压力与压力机的初选
计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力P F一般可以按下式计算：
F p =K
p
Ltτ =Lt （6.1）
式中τ——材料抗剪强度（MPa）；
L——冲裁周边总长（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系数K
p 是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动，取K
p
=1.3。

第一节冲裁力F p的计算
据图5.3可得一个零件内外周边之和L=206.18mm。

查碳素结构钢的力学性能表知：08F的抗剪强度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=1.5mm，则
根据公式(6.1)： F
p = K
p
Ltτ
=1.3×1.5×206.18×260
=104533.26(N)
≈104.5（KN）
第二节卸料力F q1的计算
F q1=K
x
F
p
（6.2）
式中K
x ——卸料力系数，查表6.1取K
x
＝0.05。

根据公式（6.2）： F
q1= K
x
F
p
=0.05×104533.26 =5226.663(N)
≈5.23(KN)
表6.1卸料力、推件力和顶件力系数
第三节顶件力F q2的计算
F q2= K
d
F
p
（6.3）
式中K
d
——顶件力系数。

查表6.1得K
d
＝0.06.
根据公式（6.3）： F
q2= K
d
F
p
=0.06×104533.26
=6271.9956(N)
≈6.27（KN）
第四节总的冲压力F的计算
根据模具结构总的冲压力F=F
P +F
q1
+F
q2
=104533.26+5226.663+6271.9956
=116331.9186(N)
≈116.33(KN)
选用的压力机公称压力P≥（1.1～1.3）F，取系数为1.3，则： P≥1.3F=1.3x116331.9186=151(KN)。

第五节压力机的初选
冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。

冲压设备属锻压机械。

常见的冷冲压设备有机械压力机。

表6.2部分常用开式压力机的主要技术参数
根据冲压力的计算和压力中心的计算，选择开式压力机的型号为J23-25。

第七章模具压力中心的确定
模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。

否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。

模具的压力中心，可按以下原则来确定：
1.对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。

2.工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。

3.各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。

求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。

其中1L、2L、3L………N L分别为各冲裁周边长度。

图7.1压力中心
按比例画出零件形状，选定坐标系XOY。

计算出零件压力中心为（-7.5，0）
第八章冲裁模间隙的确定第一节冲裁间隙Z
指冲裁模中凹模刃口横向尺寸D
A 与凸模刃口横向尺寸D
T
的差值（如图8.1），是
设计模具的重要工艺参数。

图8.1冲裁间隙
第二节冲裁间隙分析
一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度
越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。

二、间隙值的确定
凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。

设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。

考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲
出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Z
min
，最大值称为最大合理间隙
Z
max。

考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最
小合理间隙值Z
min。

确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。

对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。

由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。

=0.132mm，最大双面间隙根据间隙表8.1查得材料08F的最小双面间隙Z
min
Z
=0.240mm
max
表8.1部分较大间隙的冲裁模具初始双面间隙
注：08钢冲裁皮革、石棉和纸板时，取间隙的25%。

第九章 凹、凸模刃口尺寸的计算
第一节 刃口尺寸计算的基本原则
冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。

正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模关键环节。

由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：
1.落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔尺寸由凸模尺寸决定。

故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上。

2.考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。

3.确定冲模刃口制造公差时。

如果对刃口精度要求过高，增加成本，如果对刃口精度要求过低，会使模具的寿命降低。

若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模可按IT11级制造；对于圆形工件按IT6～IT7级制造。

冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。

第二节 刃口尺寸的计算
根据模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算方法分为两种情况。

凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。

对于该制件应该选用凸模与凹模分开加工方法。

凸模与凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸。

要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差。

为了保证初始间隙值小于最大合理间隙Z max 必须满足下列条件：
m in
m ax p d Z Z —≤+δδ
或者(){}m in m ax d 6.0Z -Z =δ、()
{}m in m ax 4.0Z -Z
=P δ 一、冲孔凸、凹模计算
设冲孔尺寸为d
∆
+
0根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃
口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证
最小合理间隙Z
min。

凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。

其计算公式为：
凸模 d
p =(d＋x△)0
-δp
凹模 d
d =(
p
d＋Z min)0+δd＝(d＋X△＋Z min) 0+δd
在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距L
d
按下式确定：
L d =(L
min
＋0.5△)±0.125△
式中d
d
——冲孔凹模基本尺寸(mm)；
d
p
——冲孔凸模基本尺寸(mm)；
d——冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)；
L
d
——同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；
L
min
——制件孔距最小极限尺寸(mm)；
△——冲孔件孔径公差(mm)；
Z
min
——凸、凹模最小初始双面间隙(mm)；
X——磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可查表9.1取值：当工件精度IT10以上，取x=1；当工件精度IT11～IT13，取x=0.75；当工件精度IT14，则取x=0.5。

表9.1磨损系数X
根据图1.1和表9.1查得磨损系数X取0.5，即X=0.5
由公差表(1.2)查得：φ12
+0.43为IT14级。

设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工
制造，所以
凸模： d
p =(d+X△) 0
-δp
=(12+0.5×0.43)0011
.0
-
=12.2150011
.0
-
凹模： d
d =( d
p
+Z
min
)
d
δ
+
=(12.215+0.132)
018
.0
+
=12.347
018
.0
+
校核: ｜δ
p ｜＋｜δ
d
｜=0.011+0.018=0.029mm
Z max －Z
min
=0.24-0.132=0.108mm(Z
max
、Z
min
是凸、凹模最大初始双面间隙，查表8.1
得Z
max =0.24；Z
min
=0.16)。

｜δ
p
｜＋｜δ
d
｜≤Z
max
－Z
min
所以冲孔凸、凹模刃口尺寸d
p =12.2150
-0.011
mm，d
d
=12.347
+0.018mm
二、落料凸、凹模计算
凹模： D
d =(D－X△)
d
δ+
凸模： D
p =( D
d
－Z
min
)0
P
δ
-
＝(D－X△－Z
min
)0
P
δ-
式中D
d
——落料凹模基本尺寸(mm)；
D
p
——落料凸模基本尺寸(mm)；
D——落料件最大极限尺寸(mm)；
——落料件外径公差(mm)；
Z
min
——凸、凹模最小初始双面间隙(mm)；
X——磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。

表9.1取X=0.5。

由公差表（1.2）查得：120
430
.0
-mm 45
620
.0
-mm 300520
.0
-
mm 750740
.0
-
mm设
凸、凹模分别按IT6和IT7级加工。

所以凹模 120
-0.43:D
d1
=(D
1
-X
1
∆)d
δ
+
=(12-0.5×0.43)
+0.018
=11.785
+0.018mm
300
-0.52:D
d2
=(D
2
-X
2
∆)
d
δ
+
=(30-0.5×0.52)
+0.021
=29.74
+0.021mm
450
-0. 620:D d3=(D 3-X 3
∆)d δ+0
=(45-0.5×0.62)025.00
+
=44.69
025.00+mm 750
-0.740:D d4=(D 4-X 4∆)
d δ+0
=(75-0.5×0.74)030
.00
+
=74.63030
.00+mm
凸模 120
-0.43:D p1=(D d1-Z min )
0P
δ-
=(11.785-0.132)0011
.0-
=11.653
0011
.0-mm 300
-0.52:D p2=(D d2- Z min )
0P
δ-
=(29.74-0.132)0013
.0-
=29.608
0013.0-mm
750
-0.740:D p4=(D d4- Z min )
0P
δ-
=(74.63-0.132)
0019
.0-
=74.4980019
.0-mm 校核因为 ｜1p δ｜＋｜2d δ｜=0.018+0.011=0.029mm
｜2p δ｜＋｜2d δ｜=0.013+0.021=0.034mm ｜3p δ｜＋｜3d δ｜=0.016+0.025=0.041mm ｜4p δ｜＋｜4d δ｜=0.019+0.030=0.049mm
Z max －Z min =0.24-0.132=0.108mm(Z max 、Z min 是凸、凹模最大初始双面间隙，查表8-1得Z max =0.24、Z min =0.132)满足｜p δ｜＋｜d δ｜≤Z max －Z min 。

所以落料凸、凹模刃口尺寸11.7850+0.018mm 、29.740+0.021mm 、44.690+0.025mm 、74.630+0.030mm 、11.6250-0.011mm 、29.580-0.013mm 、44.530-0.016mm 、74.470-0.019mm 。

第十章主要零部件的设计
第一节工作零件的设计与计算
一、凹模的结构设计和外形尺寸计算
1.凹模的结构设计
凹模：在冲压过程中与凸模配合直接对冲压制件进行分离或成形的工作零件。

凹模洞口的类型如图10.1所示，其中a、b、c型为直筒式刃口凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，本设计选用c型筒口。

图10.1凹模类型
2.外形尺寸计算
凹模结构分为整体式和镶拼式两大类，本设计凹模采用整体式凹模。

凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1)
凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2)
凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3)
式中b——冲裁件的最大外形尺寸；（mm）；
K——系数，考虑板料厚度的影响（见表10.1）；
H——凹模厚度；
C——凹模壁厚；
B——凹模外形最大尺寸。

表10.1系数K的数值
根据图1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，则由公式10.1和公式10.2得：凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm；
凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2)×26.75=40.125～53.5mm 根据表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。

根据公式（10.2）： B=b+2C
=107+2×45
=197mm
L=b+2C
=30+2×45
=120mm
查表10.2，选取凹模外形尺寸L×B=200mm×125mm。

表10.2矩形和圆形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994)
凹模轮廓尺寸为200mm×125mm×40mm。

二、冲孔凸模的结构设计和外形尺寸计算
1.凸模的结构设计
因为零件异行，采用线切割方法进行加工，所以采用整体直通式凸模（如图
10.3），与凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的标准结构形式与尺寸规格选取。

2.凸模外形尺寸计算
凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，因为该模具采用的是倒装式复合模，采用的是弹压卸料上出件方式，其总长按相关公式计算：
L = H
1 + H
2
+ H + t
式中H
1——凸模固定板厚度；得H
1
=0.8×H凹=0.8×40=32mm。

H
2
——卸料板厚度查表10.4；
t——材料的厚度；
H——冲裁件厚度和凸模进入凸凹模一般4～10mm。

则：
L =32+20+6.5+1.5=60mm
凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。

图10.3冲孔凸模尺寸
3.凸模材料的选用
模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。

形状复杂且寿命要求较高的凸模选用Cr12、Cr12MoV等制造。

该凸模材料应选Cr12MoV，热处理58～62HRC。

三、凸凹模的设计和外形尺寸计算
1.凸凹模的结构设计
凸凹模是复合冲裁中的主要零件。

他的内外边缘均为刃口，内外边缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。

从强度方面考虑，其壁厚应受最小限制。

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，故最小壁厚应大些。

凸凹模的最小壁厚值，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表10.3。