说明书

目 录

摘 要 ...................................................................................................................................... 1 1 绪论 ...................................................................................................................................... 2

1.1、冲压工艺与模具的发展方向 .................................................................................. 2 1.2、我国模具技术的发展趋势 ...................................................................................... 2 2 零件图的分析 ...................................................................................................................... 6

2.1零件的功用与经济性分析 ......................................................................................... 6 2.2零件钣金成形工艺性分析 ......................................................................................... 6

2.2.1结构形状与尺寸分析： ................................................................................. 6 2.2.2 精度与表面粗糙度 ........................................................................................ 6 2.2.3 材料 ................................................................................................................ 7

3钣金成形工艺设计 ............................................................................................................... 8

3.1成形工艺方案的确定 ................................................................................................. 8

3.1.1成形工序性质与数量的确定 ......................................................................... 8 3.1.2冲压工艺方案的分析与确定 ......................................................................... 8 3.2 冲压工艺参数的计算 ................................................................................................ 8

3.2.1工序尺寸的计算 ............................................................................................. 8 3.2.2排样设计与下料方式的确定 ......................................................................... 9 3.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择 .................................................. 11

4.落料拉深模具设计 ............................................................................................................. 13

4.1模具类型和结构形式的确定 ................................................................................... 13

4.1.1 模具结构类型的确定 .................................................................................. 13 4.1.2 工件的定位方式的确定 .............................................................................. 13 4.1.3 卸料与出件方式的确定 .............................................................................. 13 4.1.4 模架类型及模具组合形式的确定 .............................................................. 13 4.2 模具零件的设计与选用 .......................................................................................... 14

4.2.1 工作零件的设计 .......................................................................................... 14 4.2.2定位零件的设计与选用 ............................................................................... 16 4.2.3卸料与出件装置的设计 ............................................................................... 16 4.2.4支承固定零件的设计与选用 ....................................................................... 16 4.2.5模架及其零件的选用 ................................................................................... 17 4.3 模具图样的绘制及压力机校核 .............................................................................. 17

4.3.1 模具装配图的绘制 ...................................................................................... 17 4.3.2 模具零件图的绘制 ...................................................................................... 17

I

4.3.3 压力机技术参数的校核 .............................................................................. 17

5.冲孔模具设计 ..................................................................................................................... 18

5.1模具类型和结构形式的确定 ................................................................................... 18

5.1.1 模具结构类型的确定 .................................................................................. 18 5.1.2 工件的定位方式的确定 .............................................................................. 18 5.1.3 卸料与出件方式的确定 .............................................................................. 18 5.1.4 模架类型及模具组合形式的确定 .............................................................. 18 5.2 模具零件的设计与选用 .......................................................................................... 18

5.2.1 工作零件的设计 .......................................................................................... 18 5.2.2卸料与出件装置的设计 ............................................................................... 19 5.2.3支承固定零件的设计与选用 ....................................................................... 19 5.2.4模架及其零件的选用 ................................................................................... 20 5.3 模具图样的绘制及压力机校核 .............................................................................. 20

5.3.1 模具装配图的绘制 ...................................................................................... 20 5.3.2 模具零件图的绘制 ...................................................................................... 20 5.3.3 压力机技术参数的校核 .............................................................................. 20

6 模具材料的选用要求和选择原则 .................................................................................... 21

6.1冷冲模材料的选用要求 ........................................................................................... 21 6.2材料的选择原则 ....................................................................................................... 21 6.3冲裁模具的调试 ....................................................................................................... 22 6.4模具的检测 ............................................................................................................... 22 6.5 模具的工作原理与使用维护 .................................................................................. 23 7. 设计总结 ........................................................................................................................... 26 参考文献 ................................................................................................................................ 27

II

摘 要

随着模具工业的迅猛的发展，模具设计与制造以成为一个行业，工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率和质量，使操作技术简化，还能省料、节能，获得显著的经济效益。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

我的毕业设计是复合模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。

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1 绪论

1.1、冲压工艺与模具的发展方向

1、成形工艺与理论的研究

近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对σb >900MPa的高强度合金材料进行精冲。

由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。

此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。

2、为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势

发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。

1.2、我国模具技术的发展趋势

当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。

1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化

2

模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。

随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。

2、多功能复合模具将进一步发展

新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。

3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高

由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

4、模具标准件的应用将日渐广泛

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。

5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视

在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维

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或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。

模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。

加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。

7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展

快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。

RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与

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快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。

RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。

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2 零件图的分析

2.1零件的功用与经济性分析

该零件材料为Q235，厚度0.4mm。尺寸公差等级为IT9级，该零件的产量属于中批量，零件外形对称，材料为一般用钢，故冲压加工经济性良好。

2.2零件钣金成形工艺性分析

2.2.1结构形状与尺寸分析：

图 2-1 零件图

该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，属于普通冲压件，但有几点应该注意： 1 根据工件的形状分析，该工件为圆锥形件,因此在加工时要考虑到整形工序； 2 拉深的h/d较大，要考虑能否一次拉成，且最后一次拉深成型时应注意保证R0.8的圆角；

3 大批量生产，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命； 4 制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。

2.2.2 精度与表面粗糙度

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此零件的表面粗糙度均为自由表面粗糙度，尺寸公差等级为IT9级，，所以加工此零件时，模具结构较为简单，加工方便。 2.2.3 材料

支撑套所用的材料为Q235，其力学性能如下：τ=304～373Mpa, σb=432～461 Mpa, σs=235Mpa。延展性好，适合拉深。

综上所述，该零件的形状、尺寸、精度、材料均符合拉深工艺性要求，故可以采用冲压方法加工。

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3钣金成形工艺设计

3.1成形工艺方案的确定

3.1.1成形工序性质与数量的确定

（1） 成形工序性质的确定：

该零件的主要成形方法是冲裁和拉深。成形方法可以分为二种：一种，先落料，冲孔，再拉深，另一种是先落料，拉深，再冲孔，这两种方法中第一种生产简单，效率高，但是拉深后孔易变形而达不到要求。第二种方法生产比较复杂，效率不高，但是拉深后孔不易变形。所以，比较起来，采用第二种方法较为合理。

（2）根据H/d?18/21?0.85查相关表格：能够一次拉深成形，根据以上的分析本零件需要落料、拉深、冲孔共三道冲压工序。 3.1.2冲压工艺方案的分析与确定

根据以上基本工序，可拟定出以下三种冲压工艺方案： 方案一：落料、拉深、冲孔单工序模 方案二：落料拉深复合、冲孔単工序完成 方案三：采用多工位级进模

分析比较上述三种工艺方案，可以看出：方案一模具简单，数量多，冲压效率低。方案二相对于方案一模具较复杂，数量减少，冲压效率提高。方案三相对于前两种方案模具最复杂，制造周期长，数量最少，冲压效率最高，适合大批量生产。

冲压工艺方案比较表

项目 模具结构 模具数量 生产效率 方案一 简单 3套 较低 方案二 一般 2套 较高 方案三 结构较复杂 1套 高

通过上述方案性能的比较，考虑到产品是中批量生产，采用方案二是最合理的。

3.2 冲压工艺参数的计算

3.2.1工序尺寸的计算

坯料尺寸计算：零件的坯料直径D按图所示中线尺寸计算：

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根据拉深件尺寸，其零件高度为h=30，则查表5-1可知切边余量?=1.5，则

d凸?24.53?2??27mm，H≈20.16mm

d凸?21.53?20.7?21.115mm r1?R?xt?1?0.32?0.4?1.128mm 2r2?R?xt?0.4?0.32?0.4?0.528mm

根据公式：

如下图代入数据

D?d凸2?4dH?1.72d(r1?r2)?0.56(r22?r12)?67.56mm

取D=68mm

t/D?0.4/68?0.59%,查相关表格，需要用压料圈，但为了安全起见，拉深时采用压料

圈。

3.2.2排样设计与下料方式的确定

因坯料直径为?68mm不算太小，考虑到操作方便，采用条料单排。条料定位方式采用导料板导向，挡料销定距，取搭边值查相关表格，a?4mm，a1?3mm ，进距

s?Dmax?a1?68mm?3mm?71mm，通过查相关表格获得Zmin=0.5mm，条料宽度公差

0??Dmax?2a??0.6 ， b???????68?2?4??0.6?760?0.6mm，

00根据进距s及料宽b得板材规格：

t?0.4mm?800mm?1500mm

如图所示为排样图：

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1. 采用横裁法：

条料数量

m?A/b?1500/76?19条

每条零件数

n?B/S?800/71?11个

每张板料可冲零件数

N?n?m?19?11?209个 每件有效面积

S??D2/4?3631.68mm2

材料利用率

??NS209?3631.68?100%??100%?63.25% A?B1500?800

2. 采用纵裁法：

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条料数量

m?B/b?800/76?10条

每条零件数

n?A/(s?a1)?1500/71?21个

每张板料可冲零件数

N?n?m?21?10?210个

每件有效面积S不变 材料利用率

??NS210?3631.68?100%??100%?63.55% A?B1500?800由此可见，纵裁比横裁材料利用率高，且考虑到零件加工操作的方便性，则采用纵裁效果好，故采用纵裁。

3.2.3 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择 落料拉深复合模： 落料力

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F?1.3Lt?拉深力

kp?1.3???68?0.4?373?41414.34N?41.4KN 其中?kp?373MPa

F拉?K?dt?b?0.75?3.14?21?0.4?440?8704N?8.7KN 卸件力

F卸?K卸F拉?0.045?41.4?1.863KN?1863N 其中K卸?0.045 冲压总力

F??F?FF?41.4KN?8.7KN?1.8KN?拉?卸 KN51. 显然，需要选大于51.9KN的压力机，考虑冲件尺寸及行程要求，选用J23-10 压力机。 冲孔单工序模： 冲孔力

F冲?1.3Lt?kp?1.3?56.55???0.4?373?34441N?34.44KN 卸件力

F推?K?34.?44推F冲?0.055冲压总力

F??F34.44KN?1.8K9N?冲?F推? N 36. K3 其中K推?0.055 1.K N8 显然，需要选大于36.33KN的压力机，考虑冲件尺寸、行程及节约机床成本等方面要求，选用J23-10压力机。

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4.落料拉深模具设计

4.1模具类型和结构形式的确定

4.1.1 模具结构类型的确定

由冲压工艺分析可知，采用复合倒装式冲压，所以模具类型为落料-拉深倒装式复合模。

4.1.2 工件的定位方式的确定

零件的生产批量属于中批。合理安排生产可采用手工送料方式能够达到要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑零件尺寸、料厚适中，为了便于操作，保证质量，采用导料板导向、固定挡料销定距的定位方式。 4.1.3 卸料与出件方式的确定

为了保证工件质量及模具结构要求，采用上顶件方式顶出制品。由模具下方的弹顶器将工件从拉伸凸模中顶出，该顶件装置还起压料作用。考虑到卸料力较大，材料厚度t=0.4mm，冲压后卡在凸凹模上的条料废料采用刚性卸料装置卸料。 4.1.4 模架类型及模具组合形式的确定

1.模架类型的确定

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用滑动导向中间导柱模架。考虑零件精度要求不高，因此采用II级模架精度。

其中各零件参数如下： 导柱：A22h5×120； 导套：A22H6×65×35；

上模座：125×125×30,即H上模=30mm； 上模垫板的厚度取10mm,即H上垫=10mm； 卸料板的厚度取8mm,即H卸=8mm；

下模座：125×125×35,即H下模=35mm；模具闭合高度取值范围查相关资料得：H=138mm~158mm。 2.模架组合形式的确定：

凹模长和宽为:B?d?2c?68?2?28?124mm，查相关表格c＝28mm，凹模周界

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取124×130mm,配用模架闭合高度H=138mm~158mm,为了送料的方便，决定采用中间导柱模架。

4.2 模具零件的设计与选用

4.2.1 工作零件的设计

1.凸凹模间隙的确定：

该制品精度不高，所以凸凹模间隙查表得: Z=0.07~0.1mm

2.凸、凹模工作部分刃口尺寸的计算： 落料：

落料尺寸按未注公差计算（IT14级），因此落料件尺寸为?680?0.74mm。落料凹模尺

??d寸：Dd?(D??x)0?max?0.185?(?68?0.500?.74)0.10 m，式3中x?0.5，m67.6?d??/4?0.185m。落料凸模尺寸按落料凹模实际尺寸配做，并保证双边间隙

Z=0.07~0.1mm。

拉深：

拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值，双边间隙用Z表示。间隙过小，工件质量较好，但拉深力大工件容易拉断，模具磨损严重，寿命低。间隙过大，拉深力小模具寿命提高了，但工件易起皱变厚，侧壁不直，口部边线不齐，有回弹，质量不能保证。

因此，确定间隙的原则是：既要考虑到板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些，其值按下式计算；

单面间隙： z?tmax?Ct

2式中，tmax??板料的最大厚度，tmax?t??； t??板料的厚度；

???板料的正偏差；

C??间隙系数，考虑到板料增厚现象；

由表Z?2?1.1t可知有压边圈拉深时，模具的间隙值： Z?2?1.1t?0.88

因为工件的内形的尺寸要求较高，应以凸模为设计基准：

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Dt??Dmin?0.75?????21.380?0.05Da?(Dt?Z)0?0.08?22.2600t??21.53?0.75?0.2??0.05

?n?0.080??21.38?0.88?0式中， Dmax——为工件外形的工称尺寸；

Da——凹模直径尺寸； Dt——凸模直径尺寸；

?——工件的公差；

?a,?t——凸凹模的制造公差，查表取+0.08、-0.05；

3.模具压力中心的确定：

模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了制件能被模具平稳的冲裁，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命，应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合。根据制件的外形结构及尺寸可知，之间左右、前后对称，所以模具压力中心定为冲件轮廓圆形几何中心，但如果压力机中心与模柄中心线不重合，压力中心的偏离不能超出所选压力机模柄半径的允许范围，而该零件的压力中心处于零件中心位置，也是零件重心位置。

4.凸模结构形式及尺寸的确定：

拉深凸模形状为圆形，通过台肩固定。拉深凸模尺寸根据拉深工作要求及其工作尺寸要求确定。拉深凸模的材料采用T10A，工作部分热处理淬硬56～60HRC。

5.凹模结构形式及尺寸的确定：

落料凹模采用方形板状结构通过螺钉、销钉与下模座固定。因冲件产量是中批，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取3mm。

凹模直径为：B?d?2c?68mm?2?28mm?124mm，查表得：凹模选为方形，宽和长分别为124mm、130mm，凹模厚度为：H?kb?0.25?68?17mm k=0.25 ，查表3-21得。则凹模厚度取：H=20mm。根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模轮廓尺寸为，但考虑到模具具体情况，凹模厚度则根据具体情况而定。凹模材料选用Cr12，工作部分热处理淬硬60～64HRC。

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6.凸凹模尺寸的确定：

落料凸模和拉深凹模刃口形状都为圆形，形状简单，可通过台肩与固定板固定。凸凹模的尺寸根据落料凸模和拉深凹模工作尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸凹模的材料也选用Cr12，工作部分热处理淬硬60～64HRC。 4.2.2定位零件的设计与选用

导料板设计成与卸料板制成整体的结构形式，挡料销高度h=3, 导料高度h?4mm，导料板间距为：B0?76mm，挡料销采用固定挡料销。 4.2.3卸料与出件装置的设计

卸料装置设计：

根据工艺计算可知，卸料力较大，为保证卸料可靠，简化模具，卸料装置采用刚性卸料，并与导料板制作成整体结构。卸料板与落料凸模，双边间隙取0.5mm。卸料板与导料板复合，材料均为45钢，外形尺寸初定为130mm?26mm，。

出件装置设计：

出件装置主要顶件器、顶杆、卸件橡胶组成。顶杆规格取υ6-73，材料为45钢，热处理淬硬35～40HRC，卸件板规格取D=68mm，带有凸台，有限位的作用。厚度为：h=10mm，卸件橡胶取外径为D=50mm，中间有d=14mm的孔的橡胶圈。

橡胶圈尺寸设计：由上述知D=50mm,d=14mm，因为要保证正常卸料，则有

Fj?FX?F卸 ，Fj?AP??(D2?d2)/4?4.2?3.14?(502?142)/4?3.2?5787.6N，hj?h?hy?hx?hm（其中F卸?2610N，查相关表格得P=3.2MPa，聚氨酯橡胶 ）

橡胶校核：

Fy?5787N?Fx?1863N，所以该橡胶满足要求。得橡胶规格：D=50mm×d=14mm×H=60mm。

4.2.4支承固定零件的设计与选用 1.上垫板：

10mm ?68mm× 2.模柄：

由于上模固定在中小型压力机上是通过模柄与滑块相连的。而且模柄的直径与长度与压力机滑块一致。根据冲裁时所用压力机型号J23-10，查表得压力机上模孔尺寸

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D=30mm，模柄孔深度T=55mm。选择冲裁模中模柄的规格其形式为：压入式模柄，其直径d=30mm，高度H=73mm，h=18mm，材料为Q235的模柄，规格为：A30×73 JB/T7646.3-1994。

4.2.5模架及其零件的选用

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用滑动导向中间导柱模架。考虑零件精度要求不高，因此采用II级模架精度。选用中间导柱模架，其规格为：125×125。上模座规格：125mm×125mm×30mm，材料：HT200，GB/T2855.9-1990。下模座规格为：

125mm×125mm×35mm，材料：HT200，GB/T2855.10-1990。

4.3 模具图样的绘制及压力机校核

4.3.1 模具装配图的绘制

见模具装配图纸 4.3.2 模具零件图的绘制

见模具零件图的图纸 4.3.3 压力机技术参数的校核

1.模具闭合高度的校核：

模具闭合高度为：H=138mm。冲压机最大装模高度145mm，因此满足

Hmax?5?H模?Hmin?10要求。

2.冲压过程中落料力（F=51.9KN）最大，压力机的公称压力P公?F，公?100kN，P且工作时压力曲线位于压力机滑块的许用负荷曲线之下，因此满足生产要求。

3.模具最大安装尺寸为200mm×190mm，压力机工作台台面尺寸为240mm×370mm，能满足模具的正确安装。

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5.冲孔模具设计

5.1模具类型和结构形式的确定

5.1.1 模具结构类型的确定

由冲压工艺分析可知，采用正装式单工序冲裁模。 5.1.2 工件的定位方式的确定

由上述分析及冲孔工序得：手工操作方式冲孔，由定位板导正。 5.1.3 卸料与出件方式的确定

冲孔废料由冲孔凸模冲出，工件则由模具上方的卸料板推出。 5.1.4 模架类型及模具组合形式的确定 1.模架类型的确定：

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，采用滑动导向中间导柱圆形模架。考虑零件精度要求不高，因此采用II级模架精度。 导柱：A 20h5×130； 导套：A 20H6×60×32；

上模座厚度取25mm,即H上模=25mm； 上模垫板的厚度取8mm,即H上垫=8mm； 凸模模固定板的厚度取15mm,即H固=15mm；

下模座厚度取30mm,即H下模=30mm；模具闭合高度取值范围查相关资料得：H=146mm~170mm。 2.模架组合形式的确定：

凹模直径为:D?90mm，凹模周界取D=90mm,配用模架闭合高度H=146mm~170mm。

5.2 模具零件的设计与选用

5.2.1 工作零件的设计

1.模具间隙值的确定：

模具间隙根据经验法查表得Z=（10%~15%）t=0.04~0.06mm。 2.凸、凹模工作部分刃口尺寸的计算：

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冲孔：

0冲孔尺寸为?18mm?0.05，冲孔凸模尺寸：

ddd?(dmin?x?)0??p ?(17.95?0.75?0.05)0?0.0125， ?17.990?0.0125mm式中 x?0.75，?d??/4?0.0125mm。冲孔凹模尺寸按冲孔凸模实际尺寸配做，并保证双边间隙Z=0.04~0.06mm。

3.模具压力中心的确定：

该冲孔件压力中心根据上述得处于零件中心位置，也是零件重心位置 4.凸模结构形式及尺寸的确定：

冲孔凸模形状为圆形，通过台肩固定。凸模尺寸根据冲孔工作要求及其工作尺寸要求确定。材料用T10A，工作部分热处理淬硬56～60HRC。

5.凹模结构形式及尺寸的确定：

冲孔凹模也为圆形，且做成中空的结构，该零件还起导正工件的作用，也通过台肩固定。因冲件产量是中批，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取3mm。

凹模厚度为根据模具具体情况而定，凹模材料选用CrWMn，工作部分热处理淬硬60～64HRC

5.2.2卸料与出件装置的设计 卸料、出件装置设计：

卸料出件装置则在上模设计一个卸料板，在模具上升过程时，通过橡胶、卸料板推出工件。

5.2.3支承固定零件的设计与选用 1.凸（凹、凸凹模）模固定板规格：

15mm ?90mm×2.垫板：

8mm ?90mm×3.模柄：

据冲已知情况，选择模柄的规格：压入式模柄，其直径d=20mm，高度H=68mm，

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材料为Q235的B型凸缘模柄，规格为：A20×68 JB/T7646.3-1994。 5.2.4模架及其零件的选用

由上述得：采用II级模架精度。其凹模周界D=90mm，闭合高度H=145mm～170mm，II级精度的中间导柱模架，其规格为：100×145～170，GB/T2851.6-1999。上模座规格：100mm×100mm×25mm，材料：HT200，GB/T9436-1988。下模座规格为：

100mm×100mm×30mm，材料：HT200，GB/T9436-1988。导柱规格：A20h5×130mm

A20h5×130mm GB/T699-1999，导套规格为：A22H6×60×32mm A20H6×60×32mm GB/T699-1999。

5.3 模具图样的绘制及压力机校核

5.3.1 模具装配图的绘制

见模具装配图纸 5.3.2 模具零件图的绘制

见模具零件图的图纸 5.3.3 压力机技术参数的校核

1.模具闭合高度的校核：

模具闭合高度为：H=145mm。冲压机最大封闭高度180mm，因此满足

Hmax?5?H模?Hmin?10要求。

2.冲压过程中落料力（F=231KN）最大，压力机的公称压力P公?F，公?250kN，P且工作时压力曲线位于压力机滑块的许用负荷曲线之下，因此满足生产要求。

3.模具最大安装尺寸为180mm×160mm，压力机工作台台面尺寸为560mm×370mm，能满足模具的正确安装。

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6 模具材料的选用要求和选择原则

6.1冷冲模材料的选用要求

冷冲模材料应具有的性能：

冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。

1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。

2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。

3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。

4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。

6.2材料的选择原则

1.要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料；

2.要针对模具的失效形式选用钢材，钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括： ⑴为防模具开裂，要选用韧性好的材料； ⑵为防磨损，应选用合金元素高的材料； ⑶对于大型冲模应选用淬透性好的材料；

⑷为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；

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⑸为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。 3.要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用；

对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降低成本。

4．要根据冲模零件的作用选择；

凸模凹模钢材选用，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。

5．要根据冲模精密程度选用。

在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。

6.3冲裁模具的调试

模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。

冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。

在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。

6.4模具的检测

模具的检验与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。模具的检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷，并在交付客户前做

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最后的验证，保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品，模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。

加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。

6.5 模具的工作原理与使用维护

1. 模具的工作原理：

此模具采用倒装复合形式，是倒装复合模中最典型的结构。模具中，凸凹模装在上模，它的外轮廓起落料凸模的作用，而内孔起拉深凹模的作用，故称凸凹模。它通过螺钉垫板安装在上模座上，落料凹模和拉深凸模则通过固定板装在上模座部分。

工作时，条料由固定挡料销和导料卸料复合板定位，故凹模上不必加工出让位孔，冲裁完毕后，即压力机滑块到达上死点，由于弹性回复，工件会卡在拉深凸模19内，为了使冲压生产顺利进行，使用由顶销、卸件块及橡胶组成的橡胶弹顶装置将工件顶出。

2. 模具的使用维护：

模具是比较精密而且比较复杂的工艺装配，制造成本高，使用周期长。为了保证正常生产，保证制造质量，提高模具耐用度，延长模具使用寿命，必须合理使用与正确维护，修理模具。 A. 模具的使用： a) 冲模的检查:

模具的检查安排在安排时、开工前、使用中三个阶段。 （1）安装使用前的检查：

1) 使用前领取的新模具，必须是经过拭模并带有合格试件的模具；对于使用过的模具，对应检查模具的履历卡片。

2) 对照工艺文件检查所用模具及设备是否正常。

3) 模具外观应清洁、无污物、凸凹模应无裂纹、压伤的缺陷。 （2）开工前检查：

1）压力机的卸料装置是否暂时调整到最高位置。 2）检查压力机和冲模的闭合高度是否相适应。

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3）冲模上的卸料装置是否和压力机能配套使用。

4）冲模的上下模板和压力机的滑块底面，工作台面是否擦拭干净。 5）安装好的模具应再检查一下模具内外是否有异物、安装是否牢固。 （3）使用过程中的检查：

1）随时注意毛坯有无异常现象，如毛坯不能有硬折，厚度不能变化太大，严重氧化皮和翘曲等现象。一担发生异常立即停止。

2）模具在使用一段时间后，应随时停车，检查，清理台面，并定时润滑工作表面，润滑应在停车的过程中进行，严禁在冲压过程中进行。

3）随时检查毛坯是否有重叠现象，是否擦拭干净，是否涂以少量润滑油。 4）使用一段时间后，应停车检查凸凹模刃口形状状况，若发现刃口不锋利。可在机上刃磨，如毛病较大时，应停机修正。

b) 冲模使用过程中的润滑合理选择润滑剂对机进行润滑： 1）冲裁模：

常采用涂刷润滑，一般采用20号或30号机油，主要涂刷在坯料表面，也可间隔一定时间涂刷凸凹模工作表面上或导向机构表面上。

2)拉伸模:

采用各种配方润滑，润滑剂应均匀涂抹在凹模端面和口部员角度，拉伸原料时，与凹模接触的毛皮表面也应涂抹润滑剂，切忌在涂抹表面或和它接触的表面涂抹，以免材料变薄。

c) 冲模使用注意事项：

1）选用的压力机必须有足够的刚性，强度和精度。冲模安装前，需将压力机预先调整好，即应仔细检查制动器，离合器及操作机构的工作是否正常。检查方法是先踩脚踏板或按手柄，如滑块有不正常连冲现象，应该排除故障后再安装冲模。

2)冲模安装固定时，应该采用专用的压板，螺钉，螺母和压块，不可代用。并且将模具底面与工作台面擦干净。

3）安装后的冲模，所有凸模的中心线都应于凹模平面垂直，否则使刃口啃坏。 4）冲模使用一段时间后，应定期检查、刃磨刃口，每次刃磨刃口量都不应太大，一般为：0.05mm～0.1mm。刃磨后用油石进行修整。

5）冲模在使用过程中应对导柱和导套进行润滑。 6）冲压式防止叠片冲压，损坏模具。

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7）冲压过程中应随时停车检查，并检查刃口情况，若发现裂纹或啃伤，应停车维修。

B. 模具的维护：

1）开机后必须认真检查首件，合格后开始生产，不合格停机检查原因。 2）使用中应正确进行工业操作，遵守操作规程，严禁乱放、乱砸、乱碰。 3）模具工作中，应随时检查，发现异常立刻停机检查修整。

4）在模具使用中，应随时润滑模具的工作表面和活动部位，并选用合适的润滑剂，制定合理的润滑工艺，做到合理，正确地润滑。

5）某些模具在使用过程中会产生残余应力，应在使用一段时间后，采取必要的去应力措施。

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7. 设计总结

经过一个月的时间我的毕业设计终于完成了。在这其中不仅是我的工作，更是对我三年来我所学习课程的的一次总结，从一开始接到设计任务书到完成，我无不感谢帮助我的老师和同学们，他们不仅帮我查找资料而且帮我查找我在设计中出现的错误，及时的提醒我要时刻要注意的问题。如果没有他们的帮助和支持我的这份毕业设计是不可能完成的，更不可能在怎么短的时间内完成的，在此再次对他们表示衷心的感谢！

没有老师们日日夜夜的辛苦工作，我是不可能掌握那么多的知识和做人的道理的，老师对我的恩惠我是永远不能忘记的，它将陪伴着我走过我的人生长途。因为这是在其他地方学不到的东西是用金钱无法比拟的。在生活中老师们教了许多课堂上学不到的知识，这不仅增加了我的知识面更激发了我要创造梦想，实现梦想的激情。

此次毕业设计的顺利完成,我要感谢我的指导教师于俊鹏,从一开始耐心细致的讲解,以及给我提供一些相关的材料,可以说,没有于老师这位负责的指导老师,我的毕业设计也不可能这样顺利的完成, 于老师非常关注我的设计,而且在他很忙的情况下还对我进行指导,不时地给我提出修改的意见。同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师,没有他们的培养也不可能有今天的我。通过三年课程的认真学习，使我在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。

在大学生活快要过完的时候，真是有太多的话要讲了，三年的时间很快就要过去了有太多的故事让人留恋，在此非常的感谢于老师在百忙中抽出时间对我的毕业设计进行指导和修改，也感谢三年来所有的任科老师。由于时间仓促，加上我个人能力有限，设计中难免有不足之处还请各位指导老师进行批评指正，最后祝愿各位老师：全家欢乐！工作顺利！

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参考文献

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京：科大电子出版社，2004，8.

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京：机械工业出版社，2003，9.

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