弧槽圆形调节板落料冲孔复合模设计

1、 模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是弧槽圆形调节板落料冲孔复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以弧槽圆形调节板落料冲孔复合模设计为例主要介绍了冲压模具设计的全过程：1. 经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及

2、冲模结构形式。2. 同时对所设计的模具分别进行了分析说明，3. 整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关键字：冲压模；弧槽圆形调节板；冲裁间隙；冲压工艺。Abstract Mold is the important foundation, manufacturing technology in our country special equipment manufacturing mold manufacture belong to. This design is arc tank round adjustment plate blanking punching c

3、omposite mold design the structure performance, punching directly reflects stamping technology level. Should be considered when selecting a material mold working characteristics, stress, stamping material performance, stamping production batch and precision, and the processing technology of the moul

4、d material performance and factory factors such as current conditions. Punch selection is determining the punch types and tonnage. Sheet metal cold stamping processing is mechanical processing important constituent. It used widely. But because the traditional processing exist stamping process scheme

5、 selection is not reasonable, stamping clearance choose too large, press don't match. This essay, taking arc tank round adjustment plate blanking punching compound mould design, for example mainly introduces the whole process of stamping mould design:1. Calculate by analysis , craft by craft, in

6、terval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time ,3. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of

7、the mould .Key word: Press the mould ；arc tank round adjustment plate ； the interval of blanking；press the craft目 录 1 模具设计任务书62 冲压零件的工艺性分析73 分析确定工艺方案及模具型式74 主要工艺参数计算84.1 确定排样方案84.2 条料的宽度和材料利用率的计算84.3 计算冲压力94.4 确定模具压力中心104.5 计算凸、凹模刃口尺寸115 模具主要零部件结构设计135.1 凸、凹模及凸凹模设计135.1.1 凸模的设计135.1.2 凹模的设计155.1.3 凸

8、凹模设计165.2 冲模的导向装置175.3 定位装置185.4 卸料装置185.5 推件装置195.6 紧固件195.7 其它零件的设计206 模具整体设计及模具总装图217 压力机的选择228 冲压模具的安装和安全技术239 设计体会24参考文献26致谢27附录281 模具设计任务书1、设计题目 弧槽圆形调节板落料冲孔复合模设计2、原始数据 如冲压零件图图示（包括零件尺寸、精度、材料等）， 生产批量为大批量。3、设计要求 保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低，模具寿命长。 设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。 冲模零件必须有良好的工艺性，即制造装配容易，便于管理。 便于搬运、

9、安装、紧固到冲床上且方便、可靠。 保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。4、设计图纸 模具总装图一张，全部模具零件图纸。弧槽圆形调节板零件如图（材料Q235，t=4mm）。5、设计说明书 资料数据充分，并标明数据、公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。 6、工件图 图1 弧槽圆形调节板零件图2 冲压零件的工艺性分析此冲压件为弧槽圆形调节板，材料为Q235，厚度t=2mm，精度要求不高，各未注公差取IT14级，工艺性较好，通常采用先落料，再冲孔的加工方法。由于该工件的生产批量较大，把两道工序放在一起可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源。生产效率高，且不受外形尺寸精度限

10、制。查冲压工艺与模具设计附表1得普通碳素钢Q235力学性能：未退火，抗剪强度为304373，抗拉强度为432461，屈服强度为253，伸长率为2125%。查冲模设计手册表25得，I类毛刺高度为450。3 分析确定工艺方案及模具型式该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：    方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。    方案二：落料、冲孔复合冲压，采用复合模生产。    方案三：冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。   &#

11、160;方案一模具结构简单、但需两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具，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。方案三也只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，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。方案二合理，冲压件须落料、冲孔，把两到工序复合在一起，可以把落料、冲孔为同一工步完成，这样保证了孔的精度。该冲压工件的形状为简单对称，材料为Q235钢，其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大。查冲模设计应用实例表61知复合模中的凸

12、凹模壁厚部分具有足够的强度，因此该冲压件可选用落料冲孔复合模。 4 主要工艺参数计算4.1 确定排样方案（如下图）排样方案应遵循的原则：在保证最低的材料消耗和最高劳动生产率条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作，使冲模结构简单；寿命长，并适应车间生产条件和原材料供应等情况。排样方法：排样分为有废料、少废料和无废料排样三种，按工件的外形特征又可以分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排及裁搭边等形式。通过落料尺寸的计算，根锯排样方案应遵循的原则；排样的方法确定排样方案。由冲压工艺与模具设计查得，采用直排的排样方式，搭边值为a=3.2mm，a=2.8mm。图2 排样图4.2 条

13、料的宽度和材料利用率的计算 由排样图知，条料宽度为b=150+2a=157.4mm。步距h为153.4mm。一个步距的材料利用率，根据冲模设计应用实例216公式得，×100%=×100%=92% 冲裁面积（包括内形结构废料）； 一个步距冲裁件数目；条料宽度；步距。4.3 计算冲压力、落料力 根据冲模设计应用实例公式27得，F=L tF落料力（N）；L冲裁轮廓周长，即落料轮廓内的周长（mm）；t 材料的厚度（mm），t=4mm；材料的抗拉强度（Mpa）。查冲模设计手册表25。F= L t=（160+80+160+80）×4××10N 、冲孔力 根

14、据冲模设计应用实例公式27得，F= L tF冲孔力（N）；L冲裁轮廓周长，即冲孔轮廓内的周长（mm）；t 材料的厚度（mm），t=4mm；材料的抗拉强度（Mpa）。F=（80+80+25+25+2×）×4××10N、落料时的卸料力 根据冲模设计应用实例公式211得， F=K FF卸料力（N）；K卸料力因素，查冲模设计应用实例表215，取K=0.03。F××10×10N、冲孔时的推件力 根据冲模设计应用实例公式211得，F=n KFF推件力（N）；K推件力因素，见冲模设计应用实例表215取K=0.045；n卡在凹模洞口中的工件

15、数目；n=h/t， t为材料厚度， h为凹模直刃高度，取h =5mm ，n =1。F=1×××10×10NF= F+ F+ F+F=（829.44+427.991+24.883+19.26）×10=13014.4 确定模具压力中心为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏载，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度严重时会损坏模局和设备，造成冲压事故。任何几何图形的重

16、心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。画出工件形状，把冲裁周边分成基本线段，并选定坐标xOy，该工件为对称形状的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心O点。图3 模具压力中心4.5 计算凸、凹模刃口尺寸查冲模设计应用实例附录D冲裁件未注公差尺寸的极限尺寸得，基本尺寸80120，=0.87；120180，=1.

17、0 。、查冲模设计手册表35得间隙值Z=0.50, Z=0.58 .对冲方孔的模具，采用凸、凹分开加工的方法，其凸、凹模刃口部分的尺寸计算如下：查冲模设计应用实例表212规则形状冲裁时的凸、凹模的制造公差：=0.025mm ，=0.035mm 。校核：ZZ=0.58-0.50=0.08mm ，+=0.025+0.035=0.06mm ， 满足ZZ+的条件查冲模设计应用实例表213得，因数=0.5，查冲模设计与制造实用手册表21得公式： = =mm= =mm证明所取的和是合适的。 注：冲孔凸模刃口设计尺寸（mm）；冲孔凹模刃口设计尺寸（mm）；工件基本尺寸（mm）；磨损系数；取0.51工件公差

18、。最小初始单面间隙（mm）；其工作部分及结构尺寸如零件图所示、对外轮廓的落料，由于形状简单故采用分开加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 落料凸凹模公差由冲模设计应用实例表212得， =0.030mm ，=0.040mm ；查冲模设计与制造实用手册表21得公式： =159 mm ；= mm ；校核： + ZZ证明所取的和是合适的。注：冲孔凸模刃口设计尺寸（mm）；冲孔凹模刃口设计尺寸（mm）；工件基本尺寸（mm）；磨损系数；取0.51工件公差 。5 模具主要零部件结构设计以下材料的选择及热处理要求见冲模设计应用实例表165.1 凸、凹模及凸凹模设计5.1.1 凸模的设计材料选Cr12M

19、ov，硬度为5862HRC。凸模的结构设计的三原则： 为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都满足如下三原则。 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。 防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转的问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。这时就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。 以上

20、三条原则主要是从凸模安装固定方法考虑的。在设计各种凸模的时，应注意都要满足这三条原则。凸模强度校核、压应力的校核：非圆形凸模按冷冲压模具设计式111AA凸模最小截面积（mm）F 凸模压力，即冲压力（N）。凸模材料的许用应力（Map），取10001600Mpa 。×10N，凸模最小截面积A由Pro/E计算为4032 mm得=329mm因此A凸模结构及部分尺寸如零件图所示。 图4 凸模结构图5.1.2 凹模的设计、材料为Cr12Mov，淬火硬度为6064HRC。、结构形式：由于工件外形，该模具采用矩形凹模。见冲模设计应用实例表147凹模刃壁形式。凹模壁厚凹模壁厚是指凹模刃口与外缘的距离，

21、该工件凹模壁厚按冲模设计手册表145，冲件料厚t=4mm（>35）,冲件料宽（120150），取壁厚b为50mm。凹模长L=160+2×50=260mm；凹模宽B=80+2×50=180mm凹模厚度h根据冲裁力F=829.44KN，查冲压技术手册图1415得 h=35mm或根据实用模具技术手册公式116 H=K·b式中 H凹模厚度（mm）； K因数，见实用模具技术手册表1121取K=0.22； b凹模孔最大宽度（mm）。×L×B×h = 260×200×35对照冲模技术手册表146（GB285881）将上述尺

22、寸改为 L×B×h = 250×200×35凹模的刃壁高度为5mm。凹模结构及部分尺寸如图所示。图5 凹模结构图5.1.3 凸凹模设计材料为Cr12Mov，淬火硬度为5862HRC。凸凹模的最小壁厚凸凹模内、外缘均为刃口内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。为保证凸凹模强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模结构及部分尺寸如图所示。图6 凸凹模结构图5.2 冲模的导向装置导向零件导柱和导套是应用最广泛的一种导向零件，其作用是保证凹凸模在冲压工作时有精确的配合间隙。导柱和导套： 采用滑动的导柱、导套。导柱和导套采用间隙配合，因凸、凹模间隙大于0.3mm，则采用H

23、7/h6配合。材料为20钢，渗碳淬火处理，硬度为5862HRC。导套、导柱与模座均为H7/r6过盈配合，为避免导套压入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，不与导柱相配合。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有1015mm的距离；导柱下端面与应留有25mm的距离。导套 与上模座上平面应留有不小于3mm的距离，同时上模座开横槽，以便排气。通常导柱安装在下模座，导套安装在上模座。其特点是：1、导向精度较高；2、提高模具的刚性；3、延长模具的使用寿命；4、冲裁件质量比较稳定；5、模具安装调整方便。1990）：d/mm×L/mm=40×26

24、01990）：d/mm×L/mm×D/mm=40×140×535.3 定位装置根据要求，可选用导料销横向定位。导料销材料为45号钢，在复合冲裁模上，导料销有弹性式和固定式两种，通常采用固定式导料销进行导料，该模具采用两个固定导料销。5.4 卸料装置卸料板： 材料为Q235钢，采用倒装式模具的弹性卸料板，厚度为14mm。弹性元件：选用橡胶作为弹性卸料元件，是因为橡胶承受负荷大、安全及安装调整方便等优点，选用硬度为邵氏60-75A的合成橡胶。 卸料螺钉：45号钢，热处理硬度为3540HRC。如图：标记为：圆柱头内六角螺钉M10×图7 卸料螺钉、根据

25、工作行程S计算橡胶的高度根据模具实用模具技术手册式（1122）H=（3.54）SH橡胶的自由高度（mm） S卸料板或推件块的工作行程与模具修磨或调整量（46mm）再加1。S=4 + 5 + 1 =10mm则H=（3.54）×10=3540mm .取38mm。、根据H计算橡胶的装配高度H 根据模具实用模具技术手册式（1123）H=（0.850.9）H = 2.97540mm 取22mm。 根据冲压工艺及模具设计式（2-45） hj=jH（mm） H橡胶的自由高度（mm）j橡胶块极限压缩率（%）为35%45%取40%橡胶的极限压缩量hj= 40%×22 = 8.8mm 。、橡胶

26、块的截面尺寸 根据冲压工艺及模具设计式249A= （mm） F橡胶块受压时的总压力（N）； A橡胶块的截面面积（mm）；橡胶块受压时的单位压力（MPa）。p×10N，A=5.5 推件装置 采用上模推件装置，用过渡推杆绕过中间凸模推出工件。其形式如装配图。 图中，过渡推杆采用圆柱销（GB11986）其L=63mm ，材料为45钢，淬火硬度为3540HRC。标记为：销8×63 GB11986 5.6 紧固件紧固件包括连接螺钉和定位销钉，一般采用圆柱头内六角螺钉（GB7085），一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。定位销采用普通圆柱销（GB11986）。紧固凸模的螺钉：材料45钢，见实

27、用模具技术手册附录B5，沉孔尺寸，取D为16mm， h 为10.5mm ，d为11mm 。螺钉尺寸如下图：图8 紧固件5.7 其它零件的设计1、模柄：采用凸缘式模柄（GB2862.381），查实用模具技术手册表1112得，材料为Q235钢。d =60mm ， D =115mm H =90mm ， h =20mm ，d d=17mm图9 凸缘式模柄2、上下模座： 查实用模具技术手册表111990），材料为Q235钢。 上模座：L/mm×B/mm×H/mm=315×250×55 下模座：L/mm×B/mm×H/mm=315×25

28、0×70 3、凸模固定板：材料45钢,凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同，厚度为凹模0.81倍，取35mm 。4、垫板：材料45钢，淬火热处理，硬度为4348HRC。厚度为8mm。5、挡料销：材料为45，钢淬火热处理，硬度为4348HRC 。该模具采用的挡料销为，直径d =10mm的A型的固定挡料销。58） 6 模具的整体设计及模具总装图图10 模具总装图 该工件的模具结构如图，主要由上下模座、落料凹模、凸凹模、 冲孔凸模、导柱和导套、凸模固定板、推件装置、弹性卸料板等零部件组成。两个导料销控制送进的导向，固定挡料销控制送料的步距。采用纵向送料的方式。工作原理：冲模开始工作时，将条料放

29、在卸料板15上，并由三个定位销28定位。冲裁开始时，凹模13和推件块14首先接触条料。当压力机滑块下行时，凸凹模21的外形与凹模13共同作用冲出制件外形。与此同时，冲方孔凸模22与凸凹模21的内孔共同作用冲出制件内孔。冲裁变形完成后，滑块回升时，在打杆4作用下，打下推件块14，将制件排除凹模13外。而卸料板15在橡胶反弹力作用下，将条料刮出凸凹模，从而完成冲裁全部过程。 7 压力机的选择模具的闭合高度 模具的闭合高度H是指模具在最低的工作位置时，上、下模之间距离。为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，应使模具闭合高度符合如下关系式： H-

30、5 HH+ 10模具闭合高度： H模=下模座厚度 +上模座厚度 +垫板厚+ 凹模厚 + 凸模固定板厚+凸凹模高 = 70 + 55 + 8×2 + 40 + 34 +70 =285mm查模具实用技术手册表25，选用闭式单点单动压力机JA31160B 主要的技术参数如下： 公称压力： 1600KN滑块行程： 160mm最大闭合高度： 375mm闭合高度调节量： 120mm垫板厚度： 130mm工作台尺寸（前后mm×左右mm）： 790×710滑块底面尺寸（前后）： 560mm8 冲压模具的安装和安全技术（冲模设计手册P728）模具的安装顺序：1、擦清压力机滑块底面、

31、工作台或垫板平面以及冲模上下模座的顶面和底面。2、将冲模置于压力机工作台或垫板上，移至近似工作位置。3、观察工件或废料能否漏下。4、用手扳动飞轮或利用压力机的寸动位置，使压力机滑块逐步降至下止点。在滑块下降过程中移动冲模，以便模柄进入滑块中的模柄孔内。5、调节压力机至近似的闭合高度。6、安装固定下模的压板、垫块和螺栓，但不拧紧。7、紧固上模，确保上模座顶面与滑块底面紧贴无隙。8、紧固下模，逐次交替拧紧。9、调整闭合高度，使凸模进入凹模。10、回升滑块，在各滑动部分加润滑剂。确保导套上部出气槽畅通。11、以纸片试冲，观察毛刺以判断间隙是否均匀。滑块寸动或由手扳飞轮移动。12、刃口加油，用规定材料

32、试冲若干件，检查冲件质量。13、安装、调试送料和出料装置。14、再次试冲。15、安装安全装置。安全技术（一）、人身安全技术1、消除或减少危险区域。2、防止手进入危险区域。（1）、拦阻双手进入危险区域之内。（2）、推拒双手退至危险区域外操作。（3）、改变结构、使手动可在危险区外操作。3、以机械化、自动化装置代替手工操作。4、以手工具代手进入危险区域。5、手进入危险区域压力机停止动作。6、安全起动压力机：（1）、双手都离开危险区域压力机才能起动。（2）、防止措施进入工作状态压力机才能起动。（3）、防止压力机机误动作。7、其它：（1）、防止运输和安装事故。（2）、降低噪声。（二）、装备安全技术自动保

33、护装置9 设计体会毕业设计是对大学四年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经之路，也是一个重要的实践性环节。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不仅认真探讨了模具设计领域内的各种问题，而且对机械零件的性能的问题进行了研究。因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的的理解和认识，而且也对自己发知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图过程中，使用了AUTOCAD、PRO/E、等二维和三维绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步

34、提高了我们绘图的能力。参考文献2王孝培 实用冲压技术手册5甄瑞麟.模具制造工艺学 6周小玉、陈锡栋.实用模具技术手册 致 谢 经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的指导老师曾立平教授。曾教授平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是曾教授仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩曾教

35、授的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢我的母校四年来对我的大力栽培。读书笔记送料时条料沿两个导料板11进行导料，由挡料销24定距。开始工作时，首先由凹模12和凸凹模7完成落料，紧接着由凸模19和凸凹模进行冲孔。冲孔结束后，在回程由推板20将工件从凸凹模内推出。连接推板的打杆4由螺母6锁紧。压边圈18间作兼作顶板，在冲孔过程中起压边作用，冲孔结束后又能将工件顶起，使其脱离凸模。当压

36、力机的闭合高度不够时，对模具可作如下改动：将模柄5换成凸缘式模柄，去掉垫板23；如果闭合高度仍不够，可去掉固定板22，将凸模直接嵌入下模座上。该模具采用了中间导柱模架进行导向，这是为了保证均匀的冲裁间隙，提高模具的刃模寿命，并使模具的调试简单化。因此兼有冲裁加工的冲孔模都采用模架进行导向。落料冲孔复合模比单工序模可提高生产率，但模具较复杂，装配难度也较大。由于计算的拉深件的毛坯尺寸不一定准确，常需经试模修正，因此应在冲孔件毛坯经单工序模生产验证合格之后，为我提高生产率，才设计落料冲孔复合模。对于较小的冲孔件，从安全考虑，新设计冲孔模也可以取落料冲孔复合模的方案。在变形程度允许的条件下，可适当加大毛坯尺寸，以提高模具的可靠性。对于非圆形冲孔件，新设计模具不宜采用落料冲孔复合的方案，因为其毛坯尺寸计算的