盖板零件的冲压模具的设计

摘要
冲压生产是一种先进的金属加工方法。

它是利用模具和冲压设备对板材金属进行加工，通过冲压生产可以获得所属要的零件形状和尺寸。

本课题是盖板零件的冲压模具的设计。

根据设计零件的尺寸、材料、生产批量等要求，分析零件的工艺性，确定冲裁工艺路线方案，从而设计一套复合模具，在保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，尽量的提高材料的利用率和生产效率。

随着计算机技术的不断发展，采用CAD/CAE/CAM一体化技术可以准确、快速的完成模具设计制造。

本课题以给定的零件来选择合理的模具，通过几种不同的模具比较最终定位采用复合模，工艺过程分为落料、冲孔、弯曲成形，根据工艺要求确定了排样图，从而设计了凸凹模，确定各种力，确定模架查找标准件。

本文主要是介绍说明了盖板零件成形的各个工序及其模具的设计及尺寸计算，在结构设计的同时，对主要零件的设计和装配要求技术进行了分析。

设计时考虑到模具设计合理、简单，便于制造和修模，有利于缩短模具生产制造周期，降低成本。

关键词盖板零件；工艺路线；复合模；模具设计
I
Abstract
Stamping production is a kind of advanced metal processing method. It is the use of mould and stamping equipment to carry on the processing of sheet metal. Through stamping production, we can get the shape and size of the parts which we need.
This topic is about the design of the stamping mould for the cover parts. According to requirements of part size, material, production batch, etc. we should analyze the manufacturability of parts, and determine a medium manufacture route to design a set of compound mould. We not only should ensure the size and shape of the workpiece position accuracy requirements, but also try to improve material utilization and production efficiency. Along with the unceasing development of computer technology, it is accurate and fast to use the integration technology of CAD/CAE/CAM to complete the die designing and manufacturing.
This paper mainly illustrates the flat parts forming process and the mold of each design and size calculation, the structural design of the main parts, meanwhile, the design and assembly required technologies are analyzed. When designing, we consider that the die structure should be reasonable and simple to manufacture and repair and advantageous to reduce the manufacturing cycle of die production and the costs.
Keywords cover parts; The process route; Composite modulus; Mold design
II
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
第1章绪论 ............................................................................................... - 1 -
1.1我国模具技术的现状及发展趋势 (1)
1.2冲压模的现状与发展趋势 (2)
1.3外国模具工业的发展状况 (3)
第2章零件的工艺性分析.................................................................................... - 5 -
2.1设计题目内容 (5)
2.2材料的性能 (5)
2.3冲压成型工艺分析 (5)
2.4冲裁工艺方案的确定 (6)
2.5模具结构型式的确定 (6)
2.6排样的确定 (6)
2.6.2确定条料步距 ............................................................................. - 7 -
2.6.3画出排样图 ................................................................................. - 7 -
2.6.4毛坯材料利用率的计算 .......................................................... - 7 -
2.7冲裁压力中心的确定 (7)
2.8各部分工艺力的计算 (8)
2.8.1落料力、冲孔力的计算 .......................................................... - 8 -
2.8.2弯曲力的计算............................................................................. - 9 -
2.8.3卸料力、顶件力、推件力、切断力的计算 ...................... - 9 -
2.9总力的计算 (10)
2.10压力机的选择 (10)
2.11本章小结 (11)
第3章模具结构的计算 ..................................................................................... - 12 -
3.1凸、凹模刃口尺寸的计算 (12)
3.1.1 确定凸、凹模间隙及制造公差 ......................................... - 12 -
3.1.2落料凸、凹模刃口尺寸的计算.......................................... - 12 -
3.1.3 冲孔时凸凹模刃口尺寸计算 .............................................. - 13 -
III
3.2选用模架、确定闭合高度及总体尺寸 (14)
3.3模具各零部件的设计与计算 (15)
3.3.1弯曲凹模和冲孔凸模的设计 .............................................. - 15 -
3.3.2凸凹模的设计 (17)
3.3.3 凸模固定板的设计 ................................................................ - 17 -
3.3.4垫板的设计 .............................................................................. - 17 -
3.3.5定位零件的设计 ..................................................................... - 17 -
3.3.6模柄的选择 .............................................................................. - 18 -
3.3.7连接件与紧固件的选取 ....................................................... - 18 -
3.3.8下模板的确定 ......................................................................... - 18 -
3.4模具材料的选用 (19)
3.5本章小结 (19)
第4章模具的装配图的设计............................................................................ - 20 -
4.1零件的技术要求 (20)
4.2装配技术要求 (20)
4.3复合模具的安装调试要求 (21)
4.4主要组件的装配 (21)
4.5模具的装配图 (22)
4.6模具的工作过程 (22)
4.7本章小结 (23)
第5章冲压模具零件加工工艺的编制.......................................................... - 24 -
5.1凹模加工工艺过程 (24)
5.2凸模加工工艺过程 (24)
5.3卸料板加工工艺过程 (26)
5.4凸模固定板加工工艺过程 (26)
5.5上模座加工工艺过程 (27)
5.6下模座加工工艺过程 (28)
5.7导料板加工工艺过程 (28)
5.8本章小结 (28)
结论............................................................................................................................ - 30 -致谢............................................................................................................................ - 31 -
IV
参考文献 .................................................................................................................. - 32 -附录1 ........................................................................................................................ - 33 -附录2 ........................................................................................................................ - 36 -
V
第1 章绪论
1.1 我国模具技术的现状及发展趋势
我国模具工业近年来发展很快。

近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其产能增加较快；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这两个省的模具产值已占全国总产值的6成以上。

我国模具总产值虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德国、美国、日本、法国、意大利等发达国家落后许多，也要比英国、加拿大、西班牙、韩国、新加坡等落后。

落后和差距主要表现在下列5方面：
1.供不应求，国内自配率只有70%左右。

其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。

2.组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。

我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间(分厂)，自产自配比例高达60%左右，国外70%以上是商品模具；国内模具总产值中，大型、精密、复杂、长寿命模具所占比例不足30%，国外在50%以上。

3.产品水平和国际水平相比还有很大差距，模具生产周期比国际水平长许多。

产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度等方面。

4.能力较差，经济效益欠佳。

我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，不重视产品开发，在市场经济中常处于被动地位。

随之而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，不少企业亏损，缺乏后劲。

5.技术水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。

国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化企业管理的还不多。

根据模具行业实际情况，今后发展进步的重点应放在如下方面：
1.制订法律法规，出台相应政策，引导投资方向。

建议借鉴日本在20世纪六七十年代的几个振兴法(振兴措施)及其实践经验，针对我国模具工业振兴的具体对象，制订我们的法律法规。

- 1 -
2.加快体制改革，努力调整产业结构。

目前模具行业产业结构不合理。

主要表现在企业组织结构、产品结构、技术结构及进出口结构等方面。

“十一五”期间应在有关政策的引导下，采取积极措施进行调整，使之逐步合理化。

3.坚持扩大开放，加强国内外企业之间的交流与合作，进一步加强吸收外资工作的力度，积极引进技术和装备。

4.在国家有关部门大力支持下，加强产学研合作，推进模具行业科技开发和技术攻关工作，组织行业内产学研重点单位，分工合作，联合作战，争取早出成果，多出成果，共同享受成果，并加速成果产业化，以迅速提高行业的技术水平。

5.用电子信息工程等高新技术和先进适用技术改造企业传统的生产模式，将先进技术转化为生产力。

6.制订和完善模具标准，组织模具标准件大批量规模化生产，搞好模具标准件的产需衔接，促进模具行业发展。

7.加强人才培训，提高人才素质。

8.努力发展优质模具钢和各种先进适用的模具加工和测试设备，以及刀具、夹具，努力改善模具行业和有关的周边配套条件。

1.2 冲压模的现状与发展趋势
近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。

大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。

为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。

精度达到1～2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。

表面粗糙度达到Ra<1.5μm的精冲模，大尺寸（Φ>300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。

在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。

未来冲压模具制造技术发展趋势：
1.全面推广CAD/CAE/CAM技术
2.高速铣削加工
发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。

高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。

3.模具扫描及数字化系统
- 2 -
模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。

4.电火花铣削加工削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。

5.提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高，目前我国模具标准件使用率已达到30%左右。

国外发达国家一般为80%左右。

6.优质材料及先进表面处理技术
优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。

模具热处理和表面处理技术是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。

模具热处理的发展方向是采用真空热处理。

7.模具研磨抛光将自动化、智能化
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

1.3外国模具工业的发展状况
国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，生产效率极高。

国外模具企业一般不超过100人，多数在50人以下。

在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过30%，管理人员在5%以下。

我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。

国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％。

国内模具企业中一些私营、合资企业人员结构和国外差不多。

国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深。

国内模具企业分工较细，缺乏综合素质较高的人员。

国外模具企业CAD/CAE/CAM的技术的应用比较广泛,逆向工程、快速原型制造铸造模具的使用也比较多。

国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经不大，有些已经达到国外水平。

但一些中小型模具企业与国外的差
- 3 -
距还是很大的。

不过在模具材料方面，随着国外技术的引进和中国研发能力的提高，差距在逐渐缩小。

国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。

在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。

在这两方面应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的。

- 4 -
第2章零件的工艺性分析
2.1 设计题目内容
原始资料：如图2-1所示；
盖板零件材料：为Q235；厚度：为3mm；生产批量：属于大批量生产
图2-1 工件图
2.2材料的性能
Q235是普通碳素结构钢。

Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。

并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。

保证机械性能,不保证化学成分,不能热处理,机械性能较低,比较常用,价格便宜。

2.3冲压成型工艺分析
此工件为Q235，厚度为3mm, 具有良好的冲压性能，适合冲裁，具有良好
- 5 -
的冲压工艺性。

主要工艺难点在于两个精度要求，及其零件的形状不规则，在大批量的生产条件下，要保证生产效率。

选取合理的模具类型、结构，采用最经济的制模工艺。

因为该零件包含了落料、冲孔、弯曲这三道工序，对于弯曲的回弹,可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。

该冲压件的形状较为简单对称, 弯曲部分有R=2.5mm的圆角过渡。

除孔mm和mm有精度要求外, 其余尺寸精度要求不高。

Q235钢冲压性能较好, 孔与外缘的壁厚较大, 复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。

因此, 该工件可选用落料、冲孔及弯曲复合模加工。

2.4冲裁工艺方案的确定
通过工艺分析我做出了两个方案：（1）一模两件落料，冲孔，切断，弯曲复合模，这样不仅使模具受力对称，而且能提高模具寿命和生产效率以及加工的精度；（2）两套复合模具，落料、冲定位孔为一套模具，冲孔和弯曲在一套模具。

从模具的复杂程度和指导难度考虑，我选用方案（1），在方案（1）中我采用一模两件的加工方式，提高生产效率。

2.5模具结构型式的确定
模具结构型式的确定是一项关键的内容。

它直接关系到冲压过程的生产效率、冲压件的生产成本、冲压件的质量和尺寸精度以及模具寿命的高低。

必须考虑到工件成形后，如何脱模方便。

一般情况下：正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。

倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合模力就可以轻松的将工件给卸下来。

综合考虑，模具都采用倒装复合模。

2.6排样的确定
2.6.1搭边值的确定
排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，便于送料。

搭边数值取决于以下因素：
（1）件的尺寸和形状；
（2）材料的硬度和厚度；
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- 7 -
（3）排样的形式（直排、斜排、对排等）。

为了得到冲裁金属材料的搭边值，查得搭边值：
a=3mm, b=4mm
2.6.2 确定条料步距
简单计算零件展开后的长度L=190.68mm ，零件宽度b=40mm 步距： l=b+a=40+3=43mm （2-1） 宽度： B=L+2×b=190.68+2×4=198.68mm （2-2）
2.6.3 画出排样图
根据以上的内容，可以确定出制件的排样图，如图2-2所示：
图2-2 排样图
2.6.4 毛坯材料利用率的计算
零件所用的面积：
22.6500]25.80)2640(4084.14[2mm S =÷⨯++⨯⨯= （2-3） 材料的利用率为： （2-4） 2.7 冲裁压力中心的确定
如对毛坯进行加工必须要用到压力机。

而压力机位置的确定必须先确定压力中心。

其出公式如下：
000001.761004368.198
2
.6500100=⨯⨯=⨯⨯=B l S η
- 8 -
（2-5a ）
（2-5b ） 本次设计中制件的结构为中心对称图形，且材料分布均匀，因此压力中心
的位置一定在制件的中心位置，即中心点处。

2.8 各部分工艺力的计算
对模具的运动过程进行分析，可知在设计的模具重一共要有落料力、冲孔力、卸料力、推件力、压料力，弯曲力，顶件力，切断力。

这八种力的共同作用才能完成模具的运动。

这几种力是为了压力机的选择做准备。

2.8.1 落料力、冲孔力的计算
b Lt F τ3.1= （2-6） 式中：
F ——冲裁力（N ）；
L ——工件外轮廓、或孔的周长(mm)； t ——材料厚度（mm ）,t=3mm ；
b τ——材料的抗拉强度,查得a b MP 350=τ 所以
KN F 38.6313503552.4623.1.3Lt 1b =⨯⨯⨯==τ落
KN Lt F b 72.253503614.33.13.16=⨯⨯⨯⨯==τφ KN Lt F b 14.7735031814.33.13.118=⨯⨯⨯⨯==τφ
734.24KN 14.772.7258.3631F 186=++=++=φφF F F 落 式中:
落F 、6φF 、18φF ——分别为毛坯落料力、冲孔力。

∑∑===++++++=n
1
i i n
1i i i n 21n n 2211L X L L L L X L X L X L X ∑∑===++++++=n
1i i n
1i i i n
21n
n 2211L Y L L L L Y L Y L Y L Y
- 9 -
2.8.2 弯曲力的计算
U 形件弯曲：
（2-7）
式中：
自F ——自由弯曲力（N ）；
K ——安全系数，一般取K=1.3； B ——弯曲件的宽度（mm ）； T ——弯曲件的材料的厚度（mm ）； r ——弯曲件的内圆角半径（mm ）； b σ——弯曲材料的抗拉强度(a MP ），查课本1.6, b σ取440 则 2.8.3 卸料力、顶件力、推件力、切断力的计算
F K ⨯=卸卸F （2-8）
F K ⨯=推推n F （2-9） F K ⨯=顶顶F （2-10） 式中卸K 、推K 、顶K 分别为卸料力、推件力、顶件力的系数，由表2-1取卸
K =0.04，推K =0.045，顶K =0.05。

对于设有顶尖装置或压料装置的弯曲模，顶件力或卸料力近似取自由弯曲力的30%~80%，且在一定范围内可以视实际需要进行调整。

F 、卸K 、推K 、顶K 依次为冲裁力、卸料力、推件力、顶件力（N ）。

此设计中模具的卸料力、顶件力、推件力分别为： 29.37KN 734.240.04F K 11=⨯=⨯=卸卸F 33.04KN 734.240.045F K 11=⨯=⨯=推推n F 36.71KN 734.240.05F K 11=⨯=⨯=顶顶F KN 63.871.226.30F K 22=⨯=⨯=自卸卸F
t
r t F b
+=σ2.7KB 0自KN
1.2263
.52440
340.31.702=+⨯⨯⨯⨯=自F
- 10 -
表2-1 卸料力、推件力和顶件力系数
2.9总力的计算
所有在模具工作过程中产生的力已算出，取所有力之和即求出总力，则： KN 2.81186.771.
3604.3337.29734.24F F F F 2111=++++=++++=卸顶推卸总F F （2-11） 为安全起见，防止设备超载，公称压力按总压力的1.3倍来计算，则：
1054.56KN 2.811.31.3111=⨯==总公称F F
2.10压力机的选择
按照公称压力选取压力机。

经查阅模具大典，可选取公称压力为1000kN 开式可倾工作台压力机，其有关技术参数为如表2-2所示。

2.11本章小结
本章节主要是对零件进行工艺分析与计算，确定了制件的冲裁方案、排样图，计算出了毛坯的尺寸和材料的利用率，选定压力机确定了压力中心，以及计算出各工艺力，最后通过计算出总压力、公称压力选择了压力机。

- 11 -
- 12 -
第3章 模具结构的计算
3.1 凸、凹模刃口尺寸的计算
凸、凹模刃口尺寸的计算是本次设计需要重点解决的对象，其中包括落料的凸、凹模刃口尺寸；以及冲孔的凸、凹模刃口尺寸。

在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。

结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适合采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。

因此工作零件刃口尺寸计算就按照凸模和凹模分开加工的方法。

这种加工方法的特点是模具的凸凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。

缺点是为了保证初始间隙在合理的范围内，需要采用较小的凸模、凹模公差才能满足凹凸δδ-≥-min max Z Z 的要求。

3.1.1 确定凸、凹模间隙及制造公差
为了去哦定凸、凹模间隙及制造公差，查《实用冲压设计技术》表得凸、凹模间隙为：
mm Z 460.0min = mm Z 640.0max =
材料除了021
.0018+φ和15.0042+有公差要求外其余为自由公差，取IT14级，则X=0.75，凸凹模制造公差按IT7级精度选取，由《实用冲压设计技术》附录表查得：
对于冲021
.0018+φ孔：凹δδ==0.018mm 对于冲6φ孔：凹δδ==0.012mm ；
对于落料尺寸10.338mm ：凹δδ==0.018mm ； 对于落料尺寸26mm: 凹δδ==0.021mm ； 对于落料尺寸40mm: 凹δδ==0.025mm ；
对于落料尺寸161mm: 凹δδ==0.040mm 。

3.1.2 落料凸、凹模刃口尺寸的计算
为了对落料凸、凹模刃口尺寸的计算，查询《冲压工艺学》中的根据公式，落料以凹模为基准：
- 13 -
()0
D D x δ+=-∆凹
凹 （3-1） ()0
min D D Z δ-=-凸
凸凹 （3-2）
式中：
D 凸、D 凹——落料凹模刃口名义尺寸（mm ）； δ凸、δ凹 ——凸、凹模的制造公差； min Z ——最小冲裁间隙；
x ——磨损系数,与冲件精度有关；
∆——冲裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照IT14设计； D ——落料件公称尺寸（mm ）。

所以落料（10.338mm ）:
mm
x D 018
.00018.0001055.10)43.075.038.310)D +++=⨯-=∆-=（（凹凹δ mm Z x D 0
018.00018.00min 1555.9)460.043.075.038.310)D ---=-⨯-=-∆-=（（凸凸δ式中x 查《实用冲压设计技术》表3-17得，x=0.75； 查表得，∆=0.43
落料（26mm ）:
mm x D 021
.00021.000274.25)52.05.026)D +++=⨯-=∆-=（（凹凹δ
mm Z x D 0
021.00021.00min 228.25)460.052.05.026)D ---=-⨯-=-∆-=（（凸凸δ
式中x 查《实用冲压设计技术》表3-17得，x=0.5； 查表得，∆=0.52 落料（40mm ）:
mm x D 025
.00025.000369.39)62.05.040)D +++=⨯-=∆-=（（凹凹δ
mm Z x D 0
025.00025.00min 323.39)460.062.05.040)D ---=-⨯-=-∆-=（（凸凸δ 式中x 查《实用冲压设计技术》表3-17得，x=0.5； 查表得，∆=0.62
落料（161mm ）:
mm x D 04
.0004.00045.160)0.15.0161)D +++=⨯-=∆-=（（凹凹δ
mm Z x D 0
04.0004.00min 404.160)460.00.15.0161)D ---=-⨯-=-∆-=（（凸凸δ 式中x 查《实用冲压设计技术》表3-17得，x=0.5； 查表得，∆=1.0
3.1.3 冲孔时凸凹模刃口尺寸计算
查询《冲压工艺学》根据公式，冲孔以凸模为基准得：
=d d x δ-+∆凸凸（） （3-3）
min 0
=d d Z δ++凹
凹凸（） （3-4） 式中：
d ——冲件的公称尺寸（mm ）；
- 14 -
d 凸、d 凹——冲孔凸、凹模刃口尺寸(mm)；
δ凸、δ凹——凸、凹模的制造公差； min Z ——最小双边合理间隙（mm ）； x ——磨损系数,与冲件精度有关；
∆——冲裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照IT14设计； 冲孔（021
.0018+φ）：
mm x d 0
018.00018.00132.183.405.7018)d ---=⨯+=∆+=）（（凸凸δ
mm Z x d d 018
.00018.000min 178.18)46.043.075.018()(+++=+⨯+=+∆+=凹凹δ 式中x 查《实用冲压设计技术》表3-17得，x=0.75； 查表得，∆=0.43
冲孔（6φ）：
mm Z x d d 012
.00012.000min 2685.6)46.030.075.06()(+++=+⨯+=+∆+=凹凹δ
式中x 查《实用冲压设计技术》表3-1得，x=0.75； 查表得，∆=0.30
3.2 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸
设计冲压模具，根据压力机的选择就可以初步选择模架以及闭合高度。

弯曲凹模高度 H=29.7mm ；
取H=44mm ，弯曲凹模的最小厚度取36mm ，则凹模具板的周界尺寸为： 横向 B=250mm 纵向 L=100mm
此凹模板周界尺寸是按照最大尺寸计算的，这样更加有利于强度的保证，
mm
x d 0
012.00012.002225.630.05.706)d ---=⨯+=∆+=）（（凸
凸δ
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是比较保守的选择。

为了工作过程的稳定，进料与卸料的过程方便，根据《模具设计大典》中的“后侧导柱模架的选取”选择与压力机的最大、最小闭合高度范围内相适应的模架。

再按其标准选择具体结构，尺寸见表3-2。

初步定义模具的闭合高度为237mm 。

冲裁模总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应，即模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭（闭合）高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。

所谓模具的闭合高度 是模具在最低工作位置时，上、下模座之间的距离。

它应与压力机的装模高度相适应，即需满足如下要求。

max min 5+10H H H -≥≥ （3-9） 式中：
max H 、min H ——压力机的最大和最小装模高度；
H ——模具的闭合高度。

校核： mm 10mm 215H 5mm -mm 500+≥≥
即 25mm 2H 495mm ≥≥模
既模具的高度应该在225mm 至495mm 之间，不在此范围就无法满足模具开模行程与压力机的封闭高度之间的关系。

校核成功，满足条件， 所以H ＝300mm 符合要求 。

3.3 模具各零部件的设计与计算
3.3.1 弯曲凹模和冲孔凸模的设计
由于每种制作的形状和尺寸不同，因此冲模的加工以及装配工艺等实际条
件也许有许多不同，所以实际生产中使用的凹模结构形式很多。

由于是U形件弯曲，所以我设计了对称的两个凹模。

结构如下图3-1所示。

图3-1 弯曲凹模
在本设计中的模具，即冲孔模具中，冲孔凸模选用以下结构。

其结构及尺寸如图3－2所示。

图3-2 冲孔凸模
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3.3.2凸凹模的设计
该凸凹模为冲孔凹模。

凹凸模结构及尺寸如图3-3所示。

图3-3 凸凹模
3.3.3凸模固定板的设计
根据常规设计经验，凸凹模固定板厚度取＝13mm，冲孔凸模固定板取厚度H=22mm，材料均为45钢。

3.3.4垫板的设计
在设计冲模时，由模板所承受压力的大小来判断是否加装垫板。

因为模板承受的压应力大于模板材料所承受压力大小，所以使用垫板。

在冲孔凸模固定板和模板之间加置一淬硬的垫板，从而提高了冲模耐用度。

其外形与固定板相同。

材料采用45号钢。

冲孔凸模垫板的厚度H取10mm。

3.3.5定位零件的设计
定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。

条料在模具
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送料平面中必须有两个方向的限位：一是送进导向；二是送料定距。

送进导向的定位零件有导正销、导料板、侧压板等；送料定距的定位零件有用挡料销、侧刃等；在本次设计中使用的是定位销。

3.3.6模柄的选择
模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定,模柄孔的尺寸为。

根据此次设计的特点，选取B型模柄。

3.3.7连接件与紧固件的选取
下模座与下凸模固定板的固定选用M12×56的内六角螺钉，定位销选用公称直径d=8mm、长度l=60mm的圆柱销。

上模座与弯曲凸模的固定选用M16×80的内六角螺钉，定位销选用公称直径d=10mm、长度l=90mm的圆柱销。

卸料板用M5×77的圆柱头卸料螺钉连接。

3.3.8下模板的确定
在上文中模架的尺寸已经确定，下面来确定下模板的尺寸，如图3-4示。

图3-4 下模板
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上模座的尺寸与形状与下模座基本相同。

在导柱导套的配合方面有细微差别。

差别在与上模座厚H=50mm,下模座厚度为H=60mm。

下模座与导柱配合，孔直径d=32mm，上模座与导套配合，孔直径D=45mm。

3.4 模具材料的选用
选择模具材料应遵循如下原则：
1.根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；
2. 根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料；
3. 满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；
4. 满足经济性要求。

模具材料的种类很多，应用也极为广泛。

冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。

冲压模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、硬质合金和钢结硬质合金等（可参见GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981等）。

由于冲裁模主要用于各种板料的冲切成形,其刃口在工作过程中受到强烈的摩擦和冲击,所以要求模具工作材料具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。

在本套工件冲孔落料复合模中，工件所用材料较硬，且模具工作时的冲裁力较大，所以要选用抗冲击韧性大的模具钢。

所有凸模及凹凸模均采用耐磨性和耐冲击性极强的T10A材料所有凹模也采用Cr12材料。

垫板、凸模固定板、推板、打料杆、定位销、卸料板、均采用45钢，各型号内六角螺钉采用35钢。

橡胶块选用硬橡胶，上模座和下模座采用HT200，A型滑动导套、导柱采用20钢。

3.5 本章小结
本章主要是凸、凹模刃口尺寸的计算结构设计。

整套模具中凸模结构比较复杂，包含弯曲凸模、冲孔凸模。

同时为方便卸料，需加工出顶料杆和推板所需要的空间，加工难度大。

模具中的弯曲-冲孔凹模加工也比较难，特别是弯曲凹模，因为有加工精度要求，加工需要特别注意。

其他结构比较简单。

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