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1、目 录绪论.11 冲裁件工艺性分析.2 1.1材料.2 1.2工件结构形状.2 1.3尺寸精度.22 冲裁工艺方案的确定.33 模具结构形式的确定.54 模具总体设计.5 4.1模具类型的选择.5 4.2操作与定位方式.5 4.2.1操作方式.5 4.2.2定位方式.5 4.3卸料与出件方式.5 4.3.1卸料方式.5 4.3.2出件方式.6 4.4送料方式.6 4.5导向方式.65 模具设计计算.6 5.1排样、计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率.6 5.1.1排样方式的选择.6 5.1.2计算条料宽度.7 5.1.3确定步距.8 5.1.4计算材料.9 5.2冲压力的计算.10 5.2
2、.1冲裁力的计算.10 5.2.2卸料力、顶件力的计算.11 5.3模具压力中心的确定.11 5.4模具刃口尺寸的计算.13 5.4.1冲裁间隙的分析.14 5.4.2落料刃口尺寸计算.15 5.4.3冲孔刃口尺寸计算.15 5.5卸料橡胶的设计与选用.16 5.5.1卸料板工作行程.16 5.5.2卸料橡胶工作行程.16 5.5.3卸料橡胶自由高度.16 5.5.4卸料橡胶的预压缩量.16 5.5.5每个橡胶所承受的载荷.17 5.5.6卸料橡胶的外径.17 5.5.7较核橡胶的自由高度.17 5.5.5卸料橡胶安装高度.176 主要零部件设计.17 6.1工作零件的结构设计.17 6.1.
3、1凸凹模设计.17 6.1.2落料凹模设计.18 6.1.3冲孔凸模设计.19 6.2卸料部件的设计.19 6.2.1卸料板的设计.19 6.2.2卸料螺钉的选用.19 6.3模架及其他零部件的选用.197 较核模具闭合高度及压力机有关参数.20 7.1校核模具闭合高度.20 7.2冲压设备的选定.208 设计并绘制模具装配图、选取标准件.219 绘制非标准件零件图.21 总结.22 致谢.23 参考文献.24 附录.25 附录1 冲压常用金属材料规格.25 附录3 开始压力机规格及参数.26门锁套件冲压模具设计摘要通过对门锁套件冲裁工艺性的正确分析，设计了一副正装式复合冲裁模。详细的叙述了模
4、具的整个设计过程包括零件工艺性分析、冲裁工艺方案的确定、模具结构形式的确定、模具总体结构的设计、主要参数设计计算等，并绘制出模具装配图和非标准件零件图。关键词：零件分析 ；装配图；模具设计绪论冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。 模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备
5、。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产
6、率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。1 冲材件工艺性分析工件名称：门锁套件工件简图：如下图1所示生产批量：大批量材料：Q235-A钢材料厚度：2mm图11.1材料由表1、表2分析知：Q235-A钢为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。1.2工件结构形状工件结构形状相对简单，有两个矩形孔，孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为5mm满足许用壁厚要求（两矩形孔
7、之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁。1.3尺寸精度根据零件图上所注尺寸公差，经查公差表，内孔和外形都为IT12级，尺寸精度均较低，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。表1 碳素结构钢的化学成分、性能及用途牌号等级化学成分S/MPa5/%b/MPa用途举例钢材厚度和型材直径16mmc%不小于Q1950.060.1219533315390用来制造薄钢板、钢丝、管钢、钢钉、螺钉、地脚螺栓等Q215A0.090.1521531335410BQ235A0.140.2223526375460用来制造拉钉、螺栓、螺母、轴、销子、螺纹钢、角钢、槽钢、钢板等B0.120
8、.20C0.18D0.17Q255A0.180.2825524410510用来 制造各种型条钢和钢板BQ2750.280.3827520490610相当于3540钢表2 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa）普通碳素钢Q195未退火260-320Q235310-380Q275400-5002 冲裁工艺方案的确定方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。表3 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸
9、不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂
10、，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表3分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。方案二也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。3 模具结构形式的确定正装式复合模和倒装式结构比较：正
11、装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。制件的平直度要求较高，孔边距较小，工件最小壁厚为5mm接近倒装式复合模最小许用壁厚4.9mm,不能使用倒装是复合模生产。由以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。4 模具总体设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为正装式复合模。4.2操作与定位方式4.2.1操作方式零件的生产批量较大，但合理安
12、排生产可用手工送料方式，也能满足生产要求，这样就可以降低生产成本，提高经济效益。4.2.2定位方式因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。 4.3卸料、出件方式4.3.1卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。
13、主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.3.2出件方式因采用正装式复合模生产，故采用上出件为佳。4.4确定送料方式因选
14、用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B大于送料方向的凹模长度L故采用纵向送料方式，即由前向后送料。4.5确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱
15、模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。单只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该复合模采用中间导柱的导向方式，即方案四最佳。5 模具设计计算5.1排样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率5.1.1排样方式的选择方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方
16、案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.1.2计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表4所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。根据零件形状，查表4工件之间搭边值a=2.0mm, 工件与侧边之间搭边值a1=2.2mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值B=
17、（Dmax2a）0 （公式1）式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a 冲裁件之间的搭边值； 板料剪裁下的偏差；（其值查表5）B=12022.2=124.40-0.7mm故条料宽度在123.124.4mm之间表4 搭边值和侧边值的数值材料厚度t（mm)圆件及r2t圆角矩形边长l50矩形边长l50或圆角 r2 工件间a1侧边a 工件间a侧边a1工件间a1侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.
18、92.01.62.01.21.52.02.22.02.2表5 剪裁下的下偏差（mm）条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)50501001002002000.50.50.71.00.51.01.01.031.01.01.01.51.01.01.02.05.1.3确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。复合模送料步距SS1226240mm排样图如
19、图2所示。图25.1.4计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率/BS100% (公式2)式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；B条了宽度；S步距；由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样
20、时应考虑如下原则：1、 提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。2、 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3、 模具结构简单、寿命高。4、 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积A=2024(4050)7=3510mm2所以一个步距内的材料利用率BS100% =35104984.812440.2100%=70.4%考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为 总= nA1LB100% (公式3)式中 n一张板料上冲裁件的总数目； A1一个冲裁件的实际面积； L板料长度； B板料宽度。查板材标准（见附录1），宜选用650
21、mm1300mm的钢板，每张钢板可剪裁为5张条料（124.4mm1300mm）,每张条料可以冲32个工件，所以每张钢板的材料利用率总 = nA1/LB100%=32(3510-664)/124.41300100%=62.4%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达62.4%，满足要求。5.2冲压力的计算5.2.1冲裁力的计算在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算：F=KLtb( 公式4)式中F冲裁力； L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度；系数；L=12022450
22、2040215226214210230 =468mm系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。b的值查表2为310380pa,取b=380Mpa所以F=KLtb =1.34682380 =462384N5.2.2卸料力、顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶
23、件力。一般按以下公式计算：卸料力 F X=KXF （公式5）顶件力 FD=KDF （公式6）FX=KXF =0.05462384N=23119.2N（KX为卸料力系数，其值查表6可得）FD=KDF=0.06462384N=27743.88N所以总冲压力FZ=F+FX+FD=462384N+23119.2N+27743.88N =513247.08N压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选压力机为J2363。表6 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030
24、.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.095.3模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：1.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的
25、压力中心与零件的对称中心相重合。3.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) （公式7） Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln） （公式8）用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图3所示。在图中将XOY坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L10共10组基本线段，用解析法求得该模具压力中心的坐标。有关计算如表7所示。由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。图3表7 压力中心的计算基本要素长度L/mm待添加的隐藏文字内容2基本要素压力中心的坐标值（mm)XYL1=401526L2=157.519L3=503512L4=24600 L5=1200-12L6=20-5012L7=80-150L8=80300L9=15-37.519 L10=24-600 合计4684.50.845.4模具刃口尺寸的计算5.4.1冲裁间隙分析根据JB/Z27186规定，冲裁间隙是指凸，凹模刃口间隙的距离，用符号C表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙
