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1、莱芜职业技术学院 毕业设计 （正文） 目录引 言11 冲裁件的工艺分析21.1冲裁件的结构与尺寸21.2冲裁件的材料32 冲裁间隙42.1间隙对冲压力的影响42.2间隙对模具寿命的影响42.3冲裁间隙值的确定53 凸、凹模刃口尺寸的公差63.1凸、凹模刃口尺寸计算的原则63.2凸、凹模刃口尺寸的计算方法63.3计算凸、凹模刃口及公差84 排 样94.1材料的合理利用94.2搭边与条料宽度的确定94.3排样图115 冲压力与压力中心的计算125.1冲压力的计算125.2压力机规格参数135.3压力机的选用要点135.4压力中心确定146 模具零部件的设计与选用156.1 凹模设计166.2 凸模
2、设计176.3凸模固定板设计196.4卸料板的设计206.5定位零件选用206.6模架及其零件的选用206.7模柄设计226.8导套和导柱选择236.9挡料销、限位柱、压柱的设计256.10紧固零件选择256.11 接触环级进模结构总图26致谢 28参考文献29盘形零件冲孔落料连续模设计机电技术教育专业学生 周广威指导教师：高迟摘 要: 本文主要介绍连续冲裁模的设计方法。在模具的设计中，对冲裁件的零件结构与尺寸进行了工艺分析；对连续冲裁级进模中的冲裁间隙、凸模、凹模的刃口尺寸进行精确计算；对条料进行排样，计算冲裁所需要的冲压力，及压力中心；对凸、凹模及固定板、卸料板进行尺寸计算与机构的设计，并
3、根据计算所得数据选择模架和紧固零件。从而使模具达到了冲裁精确、使用寿命延长、制造成本降低的良好效果。关键词: 凸模；凹模；级进模引 言模具是机械工业的重要工艺装备。随着我国工业的发展，特别是冲压工艺理论及计算技术的发展，冲压模具设计与制造方法发生了根本的变革。采用模具生产零部件，具有高效、节材、成本低廉、保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具设计是制造模具的依据和基础，因此进行模具设计时，设计者不仅要有较高的模具设计理论知识，还要有一定的模具制造及使用实践经验，才能设计出结构合理、成本低廉、使用方便、寿命较长的优质模具来1。冲裁是利用冲模使一部分材料与另一部分材料实
4、现分离的冲压工艺方法。冲裁除用于直接加工平板零件外，还用于弯曲、拉深等成型工序的毛坯制备，修边、切口、冲孔、剖切等。1 冲裁件的工艺分析1.1冲裁件的结构和尺寸 图1.1零件平面图 图1.2零件实体图 1）生产批量：小批量；材料：10钢；材料厚：2mm。该零件结构较简单，形状对称，尺寸较小。冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样式废料最少。2）零件最小宽度为5mm，满足搭边值，满足最小搭边要求。由零件图可见，该零件外形简单，精度要求一般，零件经过两次冲裁成形，冲裁件为小批量生产，质量轻，尺寸小。3）冲裁件的外形或内形的转角处，要避免尖角出现
5、，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。表1-1冲裁件的凸出悬臂和凹槽最小宽度B(mm)材料B硬钢（1.5-2.0）t黄铜、软钢（1.0-1.2）t铝（0.8-0.9）t4）冲孔时，由于受到冲孔凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。见表1-2。表1-2凸模冲孔最小尺寸冲件材料圆形孔（直径d）方形孔（孔宽b）矩形孔（孔宽b）长圆形孔（孔宽b）钢钢钢黄铜、铜、铝、锌1.5t1.3t1.0t0.9t0.8t1.35t1.2t0.9t0.8t0.7t1.2t1.0t0.8t0.7t0.6t1.1t0.9t0.7t0.6t0.
6、5t注：为抗剪强度；t为料。若采用带护套凸模冲孔，则采用表1-3中的尺寸进行计算。表1-3 带护套凸模冲孔的最小尺寸冲件材料圆形孔（直径d）矩形（孔宽b）硬钢软钢及黄铜铝、锌0.5t0.35t0.3t0.4t0.3t0.28t注：t为料厚冲裁件的经济公差等级不高于IT11，一般落料件公差等级最好低于IT10级，冲裁孔件公差等级最好低于IT9级。该零件尺寸除接近于IT11以外，其余尺寸均低于IT12级，亦无其他特殊要求。从表1-3可知，利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。冲裁件的断面粗糙度几毛刺高度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锋利程度、冲模结构及凸、凹模工作部分表面粗糙度等因素有关。1
7、.2冲裁件的材料冲裁件所用的材料，不仅要满足其产品使用性能的技术要求，还应满足冲裁工艺对材料的基本要求。该零件选用10号钢,软态，带料，抗剪强度b=260340MPa,断后伸长率10=29%，此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性较好。2 冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口之间的空隙。其双面间隙用Z表示，单面间隙Z/2，如图2.1所示。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数11。选择合理的冲裁间隙，使冲裁件的断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较高。但分别按质量、冲裁力、精度、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙值
8、并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理的间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的零件。冲裁件间隙的数值等于凸、凹模刃口间隙值，如图 2.1所示，即Z=Dd-dp 式中 D d凹模刀；d p凸模刃口尺寸。查表2.10得间隙值：Zmin=0.30mmZmax=0.34mm 图2.1冲裁间隙冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影和模具寿命也有着较大的影响。为了减小磨损对模具的影响，通常在满足凸、凹模间隙的情况下，选择较小的间隙。即Z=0.30mm。2.1间隙对冲压力的影响间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应
9、力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小。但试验表明，当单面间隙介于材料厚度的5一20范围内时，冲裁力降低不多，不超过5一10。因此，在正常情况下间隙对冲裁力的影响不很大。 间隙对卸料力、顶件力、推件力的影响比较显著。由于间隙的增大，使冲裁件的光面变窄，材料弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸,冲孔件尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的15一25左右时，卸料力几乎降为零。2.2间隙对模具寿命的影响模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹模的胀裂产生较大影响。在
10、冲裁过程中，由于材料的弯曲变形、材料对模具的反作用力主要集中在凸、凹模刃口部分。如果间隙小于垂直冲裁力，则侧向挤压力将增大，摩擦力也增大，且间隙小时，光而变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使凸、凹模刃口磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生骸结现象，严重的还会产生崩刃。另外，小间隙因落料件堵塞在凹模洞口的胀力也大，容易产生凹模胀裂。小间隙还易产生小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常现象。凸、凹模磨损后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺，且因刃口尺寸发生变化，冲裁件的尺寸精度也降低，模具寿命减小。因此，为了减少模具的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下，应当选用较
11、大的间隙值。2.3冲裁间隙值的确定在冲压实际生产中，冲压实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力和保证模具有一定的寿命，我们给间隙值规定一个范围，这个间隙值范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙(Zmin=0.30mm)，最大值称为最大合理间隙(Zmax=0.34mm)。考虑到冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙会增大，故在设计和制造新模具时，应采用最小合理间隙。图2.2合理间隙的确定确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种。由于理论计算法在身产中使用不方便，主要用来分析间隙与上述几个因素之间的关系。因此，实际生产中广泛采用经验数据来确定间隙值。经验确定法是根据经验数据来
12、确定间隙值。有关间隙值的经验数据值，可在一般冲压手册中查到，见表2-1。表2-1冲裁模初始双面间隙(mm)材料名称45、T7、T8（退火）65钢10、15、20、冷轧钢带、30钢板Q215、Q235钢板厚度t（mm）ZminZmaxZminZmaxZminZmax2.00.380.420.300.340.220.262.50.490.550.390.450.290.353 凸、凹模刃口尺寸的计算原则3.1凸、凹模刃口尺寸计算的原则1）落料模设计时，以落料凹模刃口尺寸50mm与冲件尺寸基础一致，作为设计基准尺寸，凸、凹模间隙靠减小凸模刃口尺寸得到。模具在冲裁过程中不断被磨损，致使凹模刃口尺寸逐渐
13、增大，故设计时，应选用接近或等于工件的最小极限尺寸作为凹模刃口尺寸。2）冲孔模设计时，以冲孔凸模刃口尺寸10mm、非圆形凸模与冲件孔径基本一致，作为设计基础尺寸，凸、凹模间隙靠加大凹模刃口尺寸得到。冲孔凸模刃口在冲制中也会因逐渐被磨损而减小尺寸，故设计时，应选用接近或等于工件的最大极限尺寸作为凸模刃口尺寸。3)其他冲裁模凸、凹模刃口尺寸的计算，依照其冲裁过程变形规律与落料或冲孔相同，来确定基准尺寸及间隙取向。例如冲槽、冲缺模，则与冲孔模设计计算相同，而修边模则与落料模的计算相同。4)冲裁摸的凸、凹模在冲制中均会磨损，从而使冲裁间隙增大，故设计模具时，一般应依照磨损的规律，选择最小合理间隙值Cmin=0.30mm。但是，对于高弹性材料或某些材质较软的厚板，由于在冲裁完成后弹性恢复较大，而使工件尺寸变化较大。这时不宜选用Cmin，而应选择较大的初始间隙。5)选择凸、凹模刃口尺寸公差，应依照冲件的精度要求，一经济合理为原则。一般模具精度应比冲件精度要求至少高两个级别。表3-1为模具精度与冲裁件的精度关系。 表3-1 模具精度与冲裁件精度关系 材料厚度t/m工件精度模具精度0.50.81.01.52345681012IT67IT8IT8IT9IT10IT10-IT78-IT9IT10IT10IT12IT12IT12-IT9
