南湖学院

毕业设计（论文）

题目：连接板落料冲孔复合模具设计

作    者          曾晓波         届  别            2011届       

系    别    机电系         专  业 机械设计制造及自动化  

指导教师      李凯旋       职  称        高级工程师       

完成时间                    2011年5月21号                

摘 要

本次设计以连接板的冲孔为研究对象，设计本着经济和安全的原则，进行模具的设计，以及对模具零件的加工方法进行一系列的分析。通过对连接板冲孔的工艺分析，确定了成形的方案，进行了必要的工艺参数计算，冲压模具类型和结构选择，选择合理的压力机并设计主要的零部件。对简单冲压件的批量生产找到一条适用的解决方案。

关键词：连接板；落料冲孔复合模具；设计

ABstract

This design for connecting plate punching as research object, the design in line with the principle of economic and security, mould design, and mould parts processing methods are a series of analysis. Based on analyzing the process of connecting plate punching, determines the forming scheme, and the rational choice of press and design main components. For simple stamping batch production to find a suitable solution. 

Keywords: Linking slab, Mould; Stamping, Security; economic

1 绪  论

1.1冲压的概念、特点及应用

冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对放置在模里的板料施加变形力。使板料在模具里变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工常在室温下进行，因此也称冷冲压。冲压成型是金属压力加工方法之一。它是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成形工程技术，冲压加工的原材料一般为板料或带料，故也称板料冲压。冲压工艺师指冲压加工的具体方法（各种冲压工序的总和）和技术经验。冲压模具是指将板料加工成冲压零件的特殊专用工具。

板料、模具和冲压设备是构成冲压加工的三个必备要素。

冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与机械加工及塑性加工等其他加工方法相比，在技术和经济方面有如下特点：

（1）冲压件的尺寸精度由模具来保证，且一般不破坏冲压件的表面质量，成形质量较高，并且模具的寿命一一般较长，另外冲模件具有“一摸一样”的特征，所以质量稳定，互换性好。

（2）由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的，壁薄、重量轻、刚度好、表面质量高、形状复杂的零件。

（3）冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工金属，所以他不但节能，而且节约金属。

（4）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压加工是依靠冲模和冲压设备来完成加工的，对于普通压力机每分钟可生产几十件，而高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件，便于生产出产品及冲压件。

由于冲压工艺具有上叙突出的特点，因此在国民经济各个领域广泛应用。例如，航空航天、机械、电子信息、交通、兵器、日用电器及轻工业等产业都有冲压加工。不但产业界广泛用到他它，而且每一个人每天都直接与冲压产品发生联系。冲压可制造钟表及仪器中的小型精密零件，也可制造汽车、拖拉机的大型覆盖件。冲压材料科使用黑色金属、有色金属以及某些非金属材料。

冲压加工一般没有切屑和碎料生成，材料的利用率比较高，产生的肥料较少，且不需要其他加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本大大降低。但是冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有事复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度要求高，技术要求高，是技术密集形产品，所以，只有在冲压件生成批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济利益。

冲压也存在一些缺点，主要表现在冲压加工时的噪声、振动两种 公害。这些问题并不完全是冲压工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备落后所造成的。随着科学技术的进步，这两种公害一定会得到解决。

1.2冲压的基本工序

概括来说，冲压工序可分为分离工序和成形工序两大类；冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。

分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限σb以后，使坯料发生断裂而产生分离从而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压产品的工序。分离工序主要有剪裁和冲裁等。

成形工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限σs，但未达到强度极限σb，在不破裂的前提下使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。

上叙两种工序根据基本方式的不同又可分为冲裁、歪曲、拉深和成形等基本工序。

1.3冲压模的结构类型及特点

冲压的结构类型很多，通常按工序可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等：按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论哪种类型的冲模都可看成由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作件的作用下坯料产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出料装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便下一次冲压循环。

另外是选用正装模具结构（即凹模装在下模座上)，还是选择倒装模具结构（即凸模装在下模座上）也是一个重要的问题。

正装模具的结构特点是凹模安装在下模座上。故无论是工件的落料、冲孔，还是其它一些工序，工件或废料能非常方便的落入冲床工作台上的废料孔中。因此在设计正装模具时，就不必考虑工件或废料的流向。因而使设计出的模具结构非常简单，非常实用。

产批量不大的工件，采用单工序模具还是比较合适的。尤其是现在我们国家实行的是社会主义市场经济。新产品的开发与研制对每个企业来说，都是至关重要的。而对一些需要冲压生产的新产品来说，就提出了一个要求：要求研制周期短，开发速度快，制造成本低。因为只有这样开发出的产品才能迅速占领市场。而在这一点上，单工序模具就更能满足这倒装模具的结构特点是凸模安装在下模座上，故我们就必须采用弹压卸料装置将工件或废料从凸模上卸下。而它的凹模是安装在模座上，因而就存在着如何将凹孔内的工件或废件从孔中排出的问题。

综上所述可知，我们在设计冲模时，应遵循的设计原则是：应优先选用正装模具结构。只有在正装模具结构下能满足工件技术要求时，才可以考虑采用其它形式的模具结构。

单工序模具结构的特点：所谓单工序模具结构，就是在冲床的一次行程内，只能完成一道工序。

单工序模具结构的优点：

（1）模具结构简单，制造周期短，加工成本低；

（2）模具通用性好，不受冲压件尺寸的即适合于中小型冲压的生产；也适合于一些外形尺寸较大、厚度较厚的冲压件的生产。

单工序模具结构的缺点：（1）制件精度不高；（2）生产效率低。

单工序模具结构的选用原则：综上所述可知，对一些精度要求不高，生一要求，所以就显得更实用一些。

复合模具结构的优点

（1）制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。

（2）生产效率高。

（3）模具结构紧凑，面积较小。

复合模具结构的缺点

（1）凸凹模璧厚不能太薄（外形与内形、内形与内形），以免影响强度。

（2）凸凹模刃磨有时不方便。尤其是在凸凹模即冲裁，又成形的情况下更难处理。复合模具结构的选用原则：综上所述可知，只有当制件精度要求高，生产批量大，表面要求平整时，才选用复合模具结构。

此次设计采用正装模具，单工序模具结构；关于级进模在这就不做过多说明。

1.4模具在现代工业中的作用

模具是一种重要的加工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。它在现代工业生产中的重要作用主要表现在以下几个方面：

（1）成产品的模具是压力加工或其他成型加工工艺中，使材料（金属或非金属）变形制一种重要工艺装备，应用广泛。它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要的作用。模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等，都是使金属材料在模具时发生塑性变形而获得的；压铸零件、粉末冶金零件也是在模具中充填加工成形的；而塑料、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形加工也多依靠模具。

（2）冲孔加工是机械制造发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现冲孔加工工艺的关键。模具成形有优质、高产、低消耗和低成本等特点，因此得到了广泛应用。据初步统计：依靠模具加工的产品和零件，家电行业占80%，机电行业占70%以上。轻工、军工、冶金及建材等行业大部分产品的生产都离不开模具。

（3）模具生产影响到产品开发、更新换代和发展速度。由于人们对工业产品的品种、数量、质量要求越来越高，为适应产品更新换代，因此对模具的性能要求更高、精度要求更严、制造速度要求更快、种类要求更多，模具需求量加大、模具的工作条件更苛刻、形状更复杂、工作温度更高、寿命要求更长。这就要求合理选用模具材料，合理实施热处理和表面强化工艺，大力推广应用新材料、新工艺、新技术。

1.5冲压技术的现状及发展方向

 随这科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展，其主要表现和发展方向如下：

(1)冲压成型理论及冲压工艺方面

冲压成型理论的研究时提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。

研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。

(2)冲模是实现冲压生产的基本条件

在冲模的设计制造上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现在生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展：另一方面，为了适应产品更新换代和试制小批量的需要，锌基合金冲模、聚氨脂橡胶冲模、模板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。

  精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。

模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。

（3）冲压设备和冲压生产自动化方面

性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、搞寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，价值机械及至机器人的大量使用，冲冲压生产相率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其跟新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势,FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放体统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。

目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%～80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆长、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。

(4)冲压标准化及专业化生产方面

模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%~80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。

2 模具类型的总体设计与分析

2.1 设计要求

连接板落料冲孔复合模具设计

                             技术要求

名称：连接板

材料：A3

数量：大批量

公差等级：未注公差按IT14级计算

             四孔去除毛刺后粗糙度小于0.05

2.2零件的工艺性分析

从上面的设计要求可以初步确定本次设计任务为设计一副多孔冲孔模，模具所要求的基本功能只要完成连接板的冲孔工序。零件整体的工艺性分析：该零件的材料为A3钢材，具有良好的塑性，较高的弹性，冲裁性能较好，适合于冲裁加工。

设计模具是选用一般模具材料就能满足该材料对模具材料强度的要求，又由于零件为大批量生产，选用模具材料是适当提高模具材料一个档次。从零件精度方面看，该零件的公差要求等级为IT14级，设计要求精度较低，普通冲裁模生产的冲件一般都可以达IT11级，因而设计一副一般精度的冲模就能满足此零件的精度设计要求。

方案的选择：

方案一：采用单工序模，对于该零件，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，比较容易在实现自动化，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产效率不太高。

方案二：采用复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料，但是很难实现自动化，只能实现部分自动化，而且制造复杂性和价格都比单工序模高。

方案三：采用级进模，压力机一次行程内可以完成多个工序，生产效率高，冲件精度高，适合中小型零件的大批量零件生产，容易实现自动化，较难保证内外形相对位置一致性。模具强度高，耐磨性能要好，级进模制造复杂性和价格要比复合模低。

比较以上方案，根据零件的实际尺寸情况，决定采用复合模冲裁该零件。由于冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，所以采用复合模冲裁该零件。

2.3模具结构设计

2.3.1设计背景

近年来，随着各类机电与家电产品制造业的发展，板料冲压工艺成为金属加工与制作业的主导工艺之一，冲压加工业得到空前广泛的普及与发展。冲压产品品种及产量随着经济的发展和市场的拓宽不断增加，冲压工作不断增加，而安全生产往往被忽视，而发生冲压事故，特别是压手指的人身伤害事故时有发作且近年来呈上升趋势。不少企业老板为了以最小投入获得最大的回报，低价购进老式或二手甚至是国企报废的压力机，使用无导向、无安全防护的简单敞开式冲模，完全靠手工送料进行冲压生产。经调查，一般小型简单冲压产品，冲压件尺寸小，形状复杂，大多数采用多序分模冲制，冲模都是单工序敞开式冲模，几乎全部靠手工将毛坯或半成品送入模位，另外所使用的压力机吨位小，滑块行程快，一般每分钟冲压80~100次。操作工必须是非常熟练的老工人，手脚必须配合好，同时受送料和脚踏开关，冲压操作简单枯燥，长时间工作，工人易疲劳，一但精神不集中，必将出现误操作，容易造成生产安全事故，威胁到工人的生命安全。因此企业在生产成批与大量生产的冲压件时，在考虑经济性的同时，也该考虑到工人操作的危险性和安全性，企业必须淘汰无导向敞开式单工序模，特别是手工送料的敞开式单工序模。这里介绍一种采用固定卸料的导板式冲模，该类模具结构简单，有安全防护功能，手工送料在模外，而其制造又特别适于电加工，即电火花成形、线切割等现在普遍采用的制模工艺。这类冲模可以从根本上消除冲压的压手断指事故，但自今这种冲模使用不广，有待推广普及。

2.3.2模具总体结构类型的确定

模具的设计尽量节省材料并能达到连接板冲孔的目的，尽可能采用国家标准，按照要求选取模架结构，由于这种连接板的冲孔较为简单，只需在零件上冲出四个孔，没有别的特殊要求，总和考虑后根据国家标准选用模架进行设计，确定模具类型为单工序冲孔模。

2.4 绘制模具装配图

3冲压模具工艺与设计

3.1计算冲压力与确定压力中心，初选压力机

冲裁力：

为了合理的设计模具及选用冲压设备，必须根据零件计算冲裁力。压力机的顿位必须大于所计算出的冲裁力，以适应冲裁的最基本的力学性能要求：

平刃冲裁时，理论冲裁力（N）按下面公式进行计算：

=KLtτ

其中L—冲裁件周边长度，mm

t—材料厚度，mm

τ—材料抗剪强度，Mpa

K—系数（取K=1.3）

查表得该材料LF12的抗剪强度τ=370Mpa,

则有=KLtτ=1.34071.5370=293650.5N

选择吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取

=300000N    取F=300KN

卸料力、顶件力：

查表取Kx=0.05,Kd=0.06则

Fx=KxF=0.05300000=15000N

Fd=KdF=0.06300000=18000N

根据上面计算应选取的压力机公称压力为：

        P0Fx+Fd+F=1.11300=333KN

初选压力机：

查表可初选压力机型号为J23-65，其主要参数如表（1）所示

压力中心：冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的

工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。

该零件压力中心分析如图（2）所示。

图2 （压力中心图）

由零件图易得知，此冲压的零件为完全对称零件，冲压部位也完全对称。因此，其冲压中心为其几何中心。如图。

3.2计算凸凹模刃口尺寸

根据凸模与凹模分别加工法计算凸凹模刃口尺寸，冲孔刃口计算原则计算公式如下：

凸模尺寸:

冲孔凸模尺寸

冲孔凹模尺寸

其中   —冲孔件孔的最小极限尺寸

—冲孔件制造公差 

—最小初始双面间隙

、—凸、凹模的制造公差，可查有关资料，或取0.4（）、0.6（）

X—系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸。

这里取值X=0.5

查表，△=0.028，，，

=0.012mm,    =0.018mm

校核：││+││=0.030mm,故符合条件。

将已知和查表的数据代入公式，即得

==mm

=mm=mm

根据连接板零件数据查冲压工艺及冲模设计（表3-7）得：

凹模孔心距=mm=76.014±0.0035mm

                      =（25+0.014）±0.0035=25±0.0035

  落料： 查表得，，

=0.012mm,    =0.018mm

 ==mm

=mm=mm

==mm

=mm=mm

3.3 排样设计

查《冲压模具设计与制造》表，确定搭边值：

两工件间的搭边：a=1.8mm ;

工件边缘搭边：b=2.0mm ;

由于选取1000X1200mm的板材，因此此处取a=2.0mm b=10.0mm。最终一块板材可冲出所需连接板210件

确定后的排样图如下图所示。

 图3（冲压排样图）

4冲压模具的零件设计

4.1凹模的设计

凹模采用巨型板状整体式结构，并采用通过螺钉、圆柱销与上模座固定的固定方式与压力机固定。考虑凹模的磨损和保证冲件的质量凹模人口采用直筒形人口壁结构。

采用公式计算和查表的方法确定凹模形状尺寸误差都比较大，因此用经验公式根据冲件材料的厚度和最大外形尺寸老确定凹模轮廓。

尺寸计算如下：

凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB（长X宽）及厚度尺寸H。

凹模厚度  (不小于8)

式中 s—垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）；

k—系数，考虑板料厚度的影响

取s=100，查表的k为（0.22～0.35）

  H为（22～35）

垂直于送料方向的凹模宽度B

B=s+(2.5～4.0)H  B为（155～240）

送料方向的凹模长度

L=

式中—送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）；

—送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离（mm）

取=100mm，查表的=45mm,则可求的

L==100+2×45=190mm

根据以上算的凹模的轮廓尺寸取L×B×H=220×180×25这种尺寸。

刃口高度查表取h=8mm

凹模的具体结构以及尺寸如图（4）所示：

4.2凸凹模的设计

由凸凹模刃口尺寸得计算知：

=mm=mm

=mm=76.014±0.0035mm

 =（25+0.014）±0.0035=25±0.0035

==mm

==mm

根据复合模矩形厚凹模典型组合（JB/T8067.1-95）及查表，取凹凸模长度为69mm。

刃口高度查表取h=8mm

凸凹模尺寸

  凸凹模长度:L=

其中：——凸凹模固定板厚度

——橡胶厚度

——卸料板厚度

凸凹模的具体结构以及尺寸如图（5）所示

4.3凸模的设计

冲孔凸模刃口部分为正圆形，结构形式简单因此可以根据国家标准选用设计。

凸模的主要长度尺寸根据凸模固定板厚度、凹模板厚度、空心垫板厚度和安装固定要求尺寸以及前面所设计的刃口高度确定最终值。对于凸模长度按下式计算：

L=++

—凸模固定板厚度（mm）

—空心垫板厚度（mm）

—凹模板厚度（mm）

根据后续设计数据计算凸模长度L=25+30+25=80mm

凸模材料选用：

参照课本冲压工艺及冲模设计和模具材料，凸模材料选用T10A. T10A是冲模中应用最广、价格最便宜的材料。适宜形状简单的冲模，加工性能好，热处理后的硬度为58～62，做为凸模材料使用，对连接板进行冲孔能满足使用要求，所以在这里选用T10A做为凸模材料。

在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没必要进行校核，只有在凸模的界面尺寸很小时使凸模尺寸特别细长时，应该进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。这次设计中连接板冲孔要求的精度并不是很高且结构较为简单，所以就没必要进行校核了。

凸模详细结构如图（6）所示

4.3 其它模具零件的设计及选用

根据复合模具形式特点:凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94,确定其它模板尺寸列于表下:

橡胶板的选用：

在这里橡胶板的主要作用就是利用橡胶给卸料板施加一个卸料力，关于橡胶的厚度根据经验选用h=30mm。凸凹模固定板、橡胶板与卸料板固定在一起，固定的时候使橡胶收缩5mm，然后再根据试模的情况适当调整橡胶需要收缩的厚度。

模架的选择：

根据GB/T2851.5-90,由凹模周界L×B220×180，根据GB/T2851.1-1990及安装要求选取：

上模座：315×250×45，下模座：315×250×50。

导柱：50×210，导套：50×115×48。

模柄的选择：

由压力机的型号JD21-63。可查得模柄孔的直径为50，深度为70，由装配要求，模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转，模柄如图（7）所示

4.6选择坚固件及定位零件

4.6.1螺钉及挡料销规格的选用

凹模的固定：根据凹模以及固定板的厚度，还根据实际开孔情况可知，查标准选用GB/70-85，选用内六角螺钉M10×130,数量为4个。

凸模的固定：根据上模模座、垫板以及凸模固定板个零件的总厚度,查国家标准GB/70-85，选用内六角螺钉M12×55，数量为4个。

卸料板及橡胶与凸凹模固定板的连接：根据卸料板的厚度以及橡胶与凸模固定板的厚度，查国家标准GB/70-85,选用内六角螺钉M10×65，数量为4个。

凸凹模固定板与下模座的固定选用内六角螺钉M8×70，数量为4个。

4.5.2销钉及挡料销规格的选用

销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一规格，因此参考凹模和凹模固定板及下模座的总厚度，根据国家标准选用GB119-2000，选用直径为10mm，长度为130mm的销钉4个，直径为10mm长度为70mm的销钉4个，上模中与上模座、凸模固定板、凹模按IT7级公差采用H7/H6配合；下模中与凸凹模固定板、下模座按IT7级公差采用H7/H6配合。

固定挡料销据JB/79.10-1994,采用d=10，d1=4,h=3,l=16的挡料销3个。

5压力机的校核

5.1公称压力 

根据公称压力的选取压力机型号为，它的压力为，所以压力得以校核。

5.2滑块行程   

滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出。这里只是材料厚度t=1.5mm,凸模冲入凹模的最大深度10，即S1=1.5+10=11.55.3行程次数   

行程次数为。因为生产批量为大批量，又是手工送料，不能太快，因此是得以校核。

5.4工作台面的尺寸 

根据下模座，而压力机的工作台面，故符合要求，得以校核。

5.5滑块模柄孔尺寸 

滑块上模柄孔的直径为，模柄孔深度为，而所选的模柄夹持部分直径为，长度为60故符合要求，得以校核。

5.6闭合高度 

由压力机型号知  M=55   H1=50

Hmin=Hmax–M=270-55=215

 (M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)

模具的闭合高度H=40+5+80+14+28+45=212

由式：

( Hmax–H1)-5≥H≥( Hmin–H1)+10，得

(270–50)-5≥212≥(215–50)+10

即  215≥212≥175  ，所以所选压力机合适，即压力机得以校核。

6冲压模具零件加工工艺的编制

6.1模具加工工艺过程卡片

    通过毕业设计，我深深体会到，毕业设计不同于课程设计，它经历的时间长，涉及的知识面广，要读懂零件图、装配图，必须具备《机械制图》的相关知识;制定加工工艺，包括选材、热处理等，必须具备《工程材料》的相关知识；要选择表面粗糙度、形位公差，又必须具备《几何测量与公差配合》的相关知识；翻译英文资料，还必须掌握《机械工程专业英语》等。进行毕业设计，不但要会查看资料、手册等，更要注重与同学之间的合作。遇到难题是无法逃避的，和同学讨论，与指导老师交流，许多问题往往是仁者见仁，智者见智。还必须熟练地运用一些常用软件，如：AutoCAD、Microsoft word、Pro-E等，AutoCAD是专业绘图软件，机械设计的制图基本上靠它完成，入不能熟练的运用它，就会极大影响设计进度。因此，灵活使用这些软件，是顺利完成图片绘制的必备条件。

    当然，正因为毕业是一段比较长的时间，没有耐心和毅力是很难认真完成的，总的来说，它让我系统地回顾了大学阶段所学的专业知识，培养了我严谨务实的工作态度，使我能够及时认识到自己的不足，及时进行查漏补缺，相信这些收获对我在今后的工作中将大有帮助。

参考文献

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                    中国模具论坛

                    中国模具设计论坛

                    中国模具教育网

                    成航精品课程网

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