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1、摘 要本论文阐述了短连杆冲裁模设计的全过程。设计内容是从冲裁件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。进行工艺计算，确定模具的压力中心，计算出冲裁时的冲孔力、卸料力、最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模的刃口尺寸和形状。设计出定位方式、卸料装置、导向方式、模架等模具的主要零部件，并确定冲模的闭合高度从而选择压力机，完成整个模具的设计工作。关键词 短连杆 计算 冲孔 设计 目 录一、零件的工艺性分析11、冲裁件的工艺性分析12、冲裁件的精度与粗糙度13、冲裁件的材料1二、工艺方案的确定2三、冲压模具总体结构设计21、模具类型22、操作与定位方式23、卸料与出件方式24、模架类
2、型及精度2四、主要设计计算31、排样方式的确定及计算32、计算冲压力与压力中心，初选压力机4五、模具主要零部件设计61、凹模设计62、凸模设计73、选择坚固件及定位零件84、设计和选用卸料与出件零件95、选择标准模架及其它模具零件96、压力机的校核10六、模具的总装图11结 束 语13谢 辞14参考文献1513冲裁模设计步骤一、零件的工艺性分析1、冲裁件的工艺性分析 该零件材料为H62(黄铜)，强度较高，适合冲裁。该零件形状结构简单，冲裁件右端凸出的部分B=121.5 t=2.25(t为材料厚度)。冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等
3、。根据2表1-16可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.91.5=1.35mm4.811.5=1.5mm，4.8和9的孔间距：C2 =-9/2-4.8/2=6.511.5=1.5mm， 长孔的孔与边缘间距：C3 =6-4.8/2=3.611.5=1.5mm，由以上可知孔与孔之间距离C1、C2满足工艺性要求，而孔到边缘的距离C3也能满足工艺性要求，故该冲件的形状和尺寸能满足工艺性要求。2、冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级，一般落料公差等级最好低于IT10级，冲裁件公差等级最好低于IT9级，查得落料公差，冲孔公差分别为0.20，0.08，而该冲裁件落料公差，最高精度冲孔公差
4、分别为0.3，0.25，由2中表1-5可查得孔中心距公差 0.30，而该冲裁件孔中心距最高精度公差为0.86，因此可用于一般精度的冲裁，普通冲裁可以达到要求。由于冲裁件没有断面粗糙度的要求，不必考虑。3、冲裁件的材料由1表1-3可得，H62(黄铜)，抗剪强度=260Mpa，断后伸长率35%，此材料具有良好的塑性及较高的弹性和强度，冲裁性较好，可以冲裁加工。二、工艺方案的确定该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序，可有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料-冲孔，采用复合模生产；方案三：冲孔-落料，采用级进模生产。零件属于中批量生产，因此采用单工序需要模具数量较多，生产
5、率低，所用费用也高，不合理;若采用复合模，可以得出冲件的精度和平直度较好，生产率较高，但因零件的孔边距太小，模具强度不能保证;用级进模冲裁时，生产率高，操作方便，通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。三、冲压模具总体结构设计1、模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。2、操作与定位方式零件中批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸较大，为了保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。3、卸料与出件方式考虑
6、零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4、模架类型及精度由于该冲裁零件的尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。四、主要设计计算1、排样方式的确定及计算该冲裁件尺寸大，且有12mm凸缘，首先可考虑斜排或交错排，因为是手工送料，所以带料不可能做得很长，斜排时材料的利用率大打折扣。若采用交错排，经计算材料的利用率和下面的直排或横排相近，且凹模两型孔间的壁厚强度不易保证。因此可采用直排或横排，如图2、图3所示。对图3有： 查3中的表2-
7、34，可取a=21.2=2.4mm，a1=1.51.2=1.8mm， (其中1.2为材料相对应的系数)。查3中的表2-36及表2-38分别得=0.7mm Z=0.5mm。因此根据3中表2-35的式子确定条料的宽度为:B=（Dmax+2a+z）= =mm进距为:S=(18+12+6)+a1=36+1.8 =37.8mm导板间距为：A=B+Z= Dmax+2a+2z=110.8mm由零件图在AutoCAD中可算得一个零件的面积为2513.41mm2 图2 直排 图3 横排 一个进距内的坯料面积:BS=110.337.8=4169.34mm2，因此材料利用率为:=(A/BS)100%=(2513.4
8、1/4169.34)100%=60.3%同理可算得图2的材料利用率为57.3%由利用率可知，图3的排样合理。因此选用横排排样方式。 2、计算冲压力与压力中心，初选压力机2.1 冲裁力根据零件图，用CAD可计算出冲裁件周边长度L为263.97mm，由2中的表7-2查得 =260Mpa，t=1.5mm，取K=1.3冲裁力的计算:由4书中的公式3-10有F冲孔=1.3Lt=1.371.631.5260=36316 NF落料=1.3Lt=1.3263.971.5260=133833 NF冲裁= F冲孔+F落料=166.9 KN卸料力的计算:查4中的表3-12，取K卸料=0.06，则F卸料= K卸料F落
9、料=0.06133833=8030 N推件力的计算:查4中的表3-12，取K推=0.09，根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h2t=3，为了修模时能保证模具仍具有足够的强度，所以直壁高度取h=3+6=9mm，故n=h/t=9/1.5=6则有K推=n F推件F冲孔=60.0936316=19611 N总冲裁力的计算: 由于是采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以由4中的式3-19得F总=F冲裁+F推件=(36316+133833)+19611=181.7kN冲裁力的计算: 查4中的表3-21得F总=F冲裁+F卸料+F推件=(36316+133833)+19611=190 kN所以应选取的压力机公
10、称压力为:Po(1.11.3)F总=(1.11.3)190=228kN因此可选压力机型号为JH23-25。2.2 压力中心根据排样，我们可以在AutoCAD里使用查询可得出冲裁件的压力中心，取原点在o处，则可得它的压力中心为 (48.17，54.78)，如图4所示。图4压力中心2.3 工作零件刃口尺寸计算由于材料较厚，模具间隙较小，模具的间隙由配作保证，工艺比较简单，并且还可以放大基准件的制造公差，(一般可取冲件公差的1/4)，使制造容易，因此采用配作加工为宜。由落料尺寸得，凹模尺寸会变大，所以以凹模为基准，配作凸模。 由冲孔尺寸得，凸模尺寸变小，所以以凸模为基准，配作凹模。 根据4中表3-3
11、，由材料厚度可得Zmin=0.09mm， Zmax=0.12mm由落料凹模磨损后变大:A1=105，A2=36，A3=24，A4=12，A5=6，A6=3， A7=18全为自由尺寸，其公差按IT14查取，查GB/T1800.3-1998得1=0.87，2=0.62，3=0.52，4=0.43，5=0.3，6=0.25，7=0.43查4中表3-6可得磨损系数X1=X2=X3=X4=X5=X6=0.5， 由4中表3-10的公式有：A1凹=(A1max-X11)=(105-0.50.87) =104.57A2凹=(A2max-X22)=(36-0.50.62) =35.69A4凹=(A4max-X4
12、4)=(12-0.50.43) =11.79A5凹=(A5max-X55)=(6-0.50.3) =5.85A6凹=(A6max-X66)=(3-0.50.25) =2.88A7凹=(A7max-X77)=(18-0.50.43) =17.79A3凹=2A4凹=23.57(因圆弧R12与尺寸A3=24相切，故A3不需采用刃口尺寸公式计算，而直接取A3=2A4凹)凹模磨损后变小的有:B1凹=3按IT14查GB/T1800.3-1998得1=0.25，由4中的表3-6可查得磨损系数为1=0.5，则有B1凹=(B1min+X1)=(3+0.50.25)=3.13因为A1凹A6凹及B1凹为落料尺寸，故
13、以凹模为基准，配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.090.12mm。五、模具主要零部件设计1、凹模设计1.1 凹模刃口形状凹模采用矩形板状结构和通过螺钉、销钉与下模座直接固定的方式固定。考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据4中的表3-32，凹模刃口采用直筒形刃口壁结构，刃口高度根据前面步骤“四、2”计算冲裁力时所取h=9mm，漏料部分刃口轮廓可以适当扩大0.51mm，取1mm，(为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状)。1.2 凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LB(长宽)及厚度尺寸H。从凹模外边缘到凹模刃口的最短距离称
14、为凹模壁厚C。该凹模刃口形状简单基本对称可认为压力中心与对称中心同属一点，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定，由4中的式3-45有:L=l+2C=105+240=185mm B=b+2C=236+240=152mm其中C值可根据4中的表3-33查得。整体式凹模板的厚度可由5中的式2-19如下经验公式估算:H=Kb=0.2105=21mm其中K可由5中的表2-24查取为0.2。由以上算得凹模轮廓尺寸LBH=185mm152mm21mm，查有关国家标准，并无厚度合适，因此，选LB为标准尺寸，得LBH=250mm200mm22mm。1.3 凹模材料的选用根据2中的表7-22、7-13，材料选用6W6Mo5Cr4V。孔与孔的校核:由3表3-27校核孔间距以及孔壁至边缘的距离都能达到要求，因此得以校核。凹模刃口尺寸及其它具体见后面所附的零件图。设计中，因为压力中心与凹模板的几何中心相差不远，由压力机选取模柄孔尺寸为50，压力中心仍在模柄投影面
