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冲孔落料复合模设计说明书

目录

第一章设计任务————————————————3

1.1零件设计任务———————————————3

1.2分析比较和确定工艺方案——————————3

第二章计算冲裁压力、压力中心和选用压力机———5

2.1排样方式的确定及材料利用率计算——————5

2.2计算冲裁力、卸料力————————————5

2.3确定模具压力中心—————————————6

第三章模具工作部分尺寸及公差—————————7

3.1冲孔部分—————————————————7

3.2落料部分—————————————————7

第四章确定各主要零件结构尺寸—————————9

4.1凹模外形尺寸确定—————————————9

4.2其他尺寸的确定——————————————94.3合模高度计算———————————————9

第五章模具零件的加工—————————————9

第六章模具的装配———————————————10

第七章压力机的安全技术措施——————————12

参考文献————————————————————14

第一章设计任务

1.1、零件设计任务

零件简图：

如图1所示

生产批量：

小批量

材料：

Q235

材料厚度：

0.5mm

未标注尺寸按照IT10级处理,未注圆角R2.

（图1）

1.2、分析比较和确定工艺方案

（一）加工方案的分析.由零件图可知，该零件包含冲孔和落料两个工序。

形状较为规则，尺寸较小，精度要求IT10。

材料低硬度，强度极限为40MPa.

根据镶片（如图1）包括冲孔、落料两道冲压工序。

模具形状较为规则即可以在一个工位完成所有工序。

可采用以下两种方案可采用以下几个方案：

（1）方案一（级进模）

夹头镶片包括冲孔、落料两道冲压工序在内。

形状较为规则，尺寸较小，精度要求IT10。

可采用级进模。

（2）方案二（倒装复合模）

将冲孔、落料两道冲压工序用一副模具直接完成冲孔、落料两道工序。

采用冲孔、落料倒装复合模（弹性卸料）。

模具结构参看所附装配图。

（3）方案三（正装复合模）

正装复合模方案完成工序和倒装复合模完成的工序一样。

凸凹模在上模。

弹性卸料板卸料。

方案比较：

方案一：

采用级进模，安全性好，，但是考虑到级进模结构复杂，工件精度加工精度不高,对称度和位移误差较大,以及加工难度较大，装配位置精度要求高，按照实际生产，级进模成本也高。

方案二：

倒装复合模，冲孔废料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及时清理。

安全性相对较低。

但工件精度较高,同轴度,对称度及位置度误差较小,生产效率较高,对材料要求不严,可用边角料.

方案三：

正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，安全性更差。

综合以上两个方案分析比较结果说明，本零件采用第二方案最为合适。

（二）模具结构型式的选择

确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：

（1）能冲出符合技术要求的工件；

（2）能提高生产率；

（3）模具制造和维修方便；

（4）模具有足够的寿命；

（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。

1、模具结构型式

在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。

大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装式复合模的虫孔废料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。

工件由上面的凹模带上后，由推荐装置推出，再由压力机附上的接件装置接走。

条料由下模的卸料装置脱出。

这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。

而正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。

故本零件采用倒装式复合模结构。

2、定位装置为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。

　　因为板料厚度t=0.5mm,属于较小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销.

3、推件装置

在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。

刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。

但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。

由于刚性推件装置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。

为兼顾工件的平整度和尺寸精度，可在刚性推件装置和凸模固定板之间镶嵌橡胶。

4、卸料装置

复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。

在下模的弹性卸料装置一般有两种形式：

一种是将弹性零件（如橡胶），装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下。

由于该零件的条料卸料力不大，故采用前一种结构，并且使用橡胶作为弹性零件。

5、导向装置

采用二导柱式模架。

第二章计算冲裁压力、压力中心和选用压力机

2.1、排样方式的确定及材料利用率计算

（1）排样方式的确定

查《冲压手册》表2-17，两工件之间按矩形取搭边值b=2.5mm，侧边取a=2.5mm。

进料步距为h=10+2.5=12.5mm；

条料宽度为B=（D+2×a）0-Δ，查《冲压手册》表2-19得，条料宽度偏差Δ=0.4mm，冲裁件垂直于送料方向的尺寸为D=35mm，则

B=（D+2×a）0-Δ=（35+2×2.5）0-0.4=400-0.4mm

（2）材料利用率计算

板料规格选用0.5×1000×2000mm；

采用纵裁时:

每板的条数n1=1000/40=25条余零每条的工件数n2=2000/12.5=160件余零每板的工件数n=n1×n2=25×160=4000个利用率为：

η=4000×10×35/（1000×2000）×100%=70%采用横裁时:

每板的条数：

n1=2000/40=50条余零每条的工件数：

n2=1000/12.5=80件余零每板的工件数：

n=n1×n2=50×80=4000个利用率：

η=4000×10×35/（1000×2000）×100%=70%经计算横裁.纵裁时板料利用率相同都为70%,故采用横裁或纵裁都可以.排样方式（如图2）所示：

（图2）

2.2、计算冲裁力、卸料力：

查表得材料Q235的抗张强度为δb=400MPa;

落料尺寸：

L1=90；冲圆形孔尺寸：

L2=9.42，冲方形孔尺寸：

L3＝32

（1）落料力

F落=L1tδb＝90×0.5×400=18×103N

（2）冲孔力

F2=L2tδb=9.42×0.5×400=1884N

F3=L3tδb=32×0.5×400=6400N

F冲=F2+F3=8284N

（3）冲孔推件力F推=nK推F冲（查表计算n=16k=0.045F冲=8284N）

F推=16×0.04×8284=5964.5N

（4）落料时的卸料力

F卸＝k卸×F落＝0.03×18×103＝540N冲床总压力

F总＝F冲+F推+F落+F卸=32.789×103N

2.3、确定模具压力中心

计算出各个凸模的冲裁周边长度：

L1=3.14×3=9.42mm

L2=2×5+2×3=16mm

L3=L2=16mm

X1=45-6=39mm

X2=5+3+8+10-2.5=23.5mm

X3=8+10-2.5=15.5mm

Y1=Y2=Y3=15mm

对整个工件选定x、y坐标轴，代入公式：

X0=（L1X1+L2X2+L3X3）/（L1+L2+L3）=23.93mm

Y0=（L1Y1+L2Y2+L3Y3）/（L1+L2+L3）=15mm

压力中心在工件中的位置是距右边为23.93-10=13.93mm，距中间15-10=5mm。

第三章模具工作部分尺寸及公差

3.1、冲孔部分：

1、小凸模：

查表《冲压手册》第57页，冲裁凸模、凹模的极限偏差为：

δp=0.02mm，δd=0.02mm

查表《冲压手册》第54页，冲裁模初始双面间隙为：

Zmax=0.04mm，Zmin=0.03mm

由于δp+δd=Zmax-Zmin=0.01mm，故采用凸模与凹模配合加工。

冲孔情况，磨损后凸模减小

查表得因数：

x=1

小凸模尺寸：

dp=（A+x△）-0.06250=（2.95+1×0.25）－0.06250=3.2－0.06250mm

凹模配作，最小间隙Zmin=0.030mm;

凹模尺寸：

dd=（dd+Zmin）0+0.0625=3.2300+0.0625mm，

大凸模尺寸：

（1）长度方向尺寸5.020-0.04mm，

（2）宽度方向尺寸为：

3.020-0.04mm，

3.2、落料部分：

查表《冲压手册》第57页，冲裁凸模、凹模的极限偏差为：

δ凸=0.02，δ凹=0.02

查表《冲压手册》第54页，冲裁模初始双面间隙为：

Zmax=0.04，Zmin=0.03

由于δ凸+δ凹=Zmax-Zmin=0.01，故采用凸模与凹模配合加工。

零件图如下图：

落料件应以凹模为基准件，然后配作凸模。

（1）凹模磨损后尺寸增大：

计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为

A0-Δ,再按落料凹模公式进行计算：

①宽度方向尺寸为：

10.020-0.04mm，即Δ=0.04mm

查表《冲压手册》表2-30，磨损系数X=1；

凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故

凹模尺寸：

A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（10.02-1×0.04）0+0.01=9.98+0.010mm

凸模宽度方向尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。

②长度方向尺寸为：

35.020-0.04mm，即Δ=0.04mm

查表《冲压手册》表2-30，磨损系数X=1；

凹模制造偏差：

δ凹=Δ/4=0.04/4=0.01mm，故

凹模尺寸：

A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.01=（35.02-1×0.04）0+0.01=34.98+0.010mm

凸模长度方向尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。

③圆角部分尺寸为：

R20-0.08mm，即Δ=0.08mm

查表《冲压手册》表2-30，磨损系数X=1；

凹模制造偏差δ凹=Δ/4=0.08/4=0.02mm，故

凹模尺寸：

A0-Δ=（Amax-XΔ）0+0.02=（2-1×0.08）0+0.02=1.92+0.020mm

凸模圆角部分尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙Zmin～Zmax，即0.03～0.04mm。

第四章确定各主要零件结构尺寸

4.1、凹模外形尺寸确定查《冲压手册》表2-39b=35mm,a=10mm,t=0.5mm<0.8mm,c=26mm,h=20mmB=b+2c=35+2×26=87mmA=a+2c=10+2×26=62mmH=20mm对以上尺寸数据根据结构要求适当放大、取整为：

90×100×20mm

4.2、其他主要零件结构

上模垫板90×100×6mm；凸模固定板90×100×20mm；下模卸料板90×100×10mm；

凸凹模固定板90×100×20mm。

4.3、合模高度计算

H0=30+39+20+20+6+30-5=140mm，39mm为凸模长度,-5mm是考虑凸模进入凹模的深度

第五章模具零件的加工

普通零件的加工是按产品零件图要求全部加工完毕，再进行总装。

而模具零件的加工有些是不能按模具零件图全部加工完毕的，要待部件组装或整模组装时修配或配钻，所以模具零件图上的形状和尺寸是否全部加工出来，还要根据模具加工的装配方法而定。

若以凸模凹模为基准装配时，零件图上的导柱孔在零件加工时就不加工，若以四导柱导套作型腔，凸模相对位置控制基准时，则凹模及凸模固定板的导柱孔应与凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同时加工出来。

使用铣床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、材料、使用刀具、加工参数确定下来，保证加工能顺利完成，同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以减少加工的困难，所以在加工前要慎重考虑各种细节。

在买回来的模板里，要确定模板的加工基准，哪些面是基准面，这一般在订购模板时会标明那几个面是经过打磨，之后就是把加工基准定下来，当然事前必须准备好零件图，根据零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就必须把加工原点定出来。

定好加工方案后，就可以开始加工，先把台虎钳装夹到铣床导轨上微微夹紧，然后打表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时，不能使用太快的进给速度，否则很容易碰坏仪表，在校平行度时，最好先来回走几遍，观察大概偏向，然后使用木锤轻轻敲击虎钳，使其保持在很小的偏差范围就行了，然后夹紧虎钳，把两个基准方向的平行度定好后，把工件装上放平然后夹紧，就要把刀具装到铣床上，利用刀具找正工件坐标原点，在设置坐标原点时要将刀具的半径算进去，这样才能使主轴对应工件原点，x-y平面的坐标定下来后，确定z方向上的原点，将z方向上的原点设在工件表面上，以方便编程。

之后就是加工，加工程序编好后必须进行一次模拟运行，察看刀具路线是否会超出铣床的工作行程，防止出事故。

如果程序没错，就可以传到数控铣床运行。

不同刀具要使用不同转速，钻孔要比铣槽的转速慢，进给速度要根据观察来手动调试，加工时要时刻观察走刀情况，同时适当加冷却液及扫除铁屑，当程序完成后，刀具就会自动回原点，（若发现有不正常的现象，必须马上停止。

）若无异常现象即可继续做下一工序。

零件加工工艺卡参看附件。

第六章模具的装配

1、常用的装模工具

（1）、平行夹

平行夹一般成对使用，将两块或几块平行的板料夹在一起引孔或装调模具时夹紧用。

（2）、平行垫铁：

即两块垫铁的厚度要相同。

1）、在钻床打孔时特别是用平行夹头夹住板料之后，板料不能直接放在钻床工作台上，必须要用平行垫铁，将工件垫平后打孔,

2）、调节冷冲模上下或塑料动定模之间的距离用

3）、调整凸凹原间隙用

（3）、铜棒（铜榔头）

铜棒主要是利用铜料较软的特点，用其镐打模具，销钉及装入凸模型芯等和零件，可使棒杆变形而不伤害模具零件.

2、模具的装配：

（1）、冷冲模的装配过程

冲模的装配原则是将模具的主要工作零件如凹模，凸模凸凹模或导板等选为装配的基准件，复合模一般的装配顺序为：

一般以凸凹模为基准件，先装凸凹模部分再装凹推板和凸模等。

该倒装复合模装配过程如下（装配图见附录）：

<1>、按零件图和工艺要求检验全部零件

<2>、底座划漏料孔线，加工漏料孔

<3>、上模座划线，加工模柄孔

<4>、凸模压入固定板并磨平

（1）将凸凹模装入下固定板并正反面磨平

（2）将圆凸模装入上固定板并磨平

注意：

安装圆凸模时必须以凸凹模的冲孔凹模为基准，看凸模压入固定板与冲孔凹模的间隙是否均匀。

<5>、组装下模：

（1）打卸料板上的螺纹孔。

1）将凸凹模插入卸料板，调整好方向垫好垫铁。

2）由固定板向凹模引孔。

A：

用6.7的钻头引螺钉过孔。

B：

用6.7的钻头引卸料螺钉过孔。

3）用6.7后钻头打孔。

4）攻丝4-6.8。

（2）打下模座上的孔

1）将凸凹模和固定板上在下模座上（注下模座的漏料孔与凸凹模的漏料孔应对正）。

2）用平行夹夹紧固定板和下模。

3）由固定板向下模座引孔。

A：

用6.8的钻头引螺钉过孔。

B：

用9的头引卸料螺钉头过孔。

4）做好记后分开。

5）用9的钻头打4个螺钉过孔。

6）用13.5的钻头打4个卸料螺钉头过孔。

7）反面将4－9的孔沉孔13.5×10。

8）用13.5的锪孔钻锪孔保证深12。

9）正反面孔倒角。

（3）组装下模

1）将垫板、凸凹模包括（固定板）按方向放在下模座上。

2）用螺钉拉紧并辅以平行夹夹紧。

3）用7.8的钻头打8销钉孔的预孔。

4）铰孔。

5）选配并打入销钉（卸料板暂时不装）。

<6>、组装上模

（1）将冲孔凸模和固定板固定在上模上。

1）将冲孔凸模插入凸凹模的冲孔凹模孔中，两边用平行垫铁垫在上下固定板之间,使冲孔凸模插入冲孔凹模深约5mm。

2）将上垫板对准上固定板的孔位放置好。

3）合上上模座。

4）用平行夹将上模座、上垫板及上固定板夹紧。

5）调整冲孔间隙。

6）用撬杆将上下模分开。

7）用9的钻头由上凹模板向上模座引4－9的螺钉过孔（两销钉孔不引孔）。

8）用7.8的钻头打8销孔预孔。

9）用8的铰刀铰孔。

10）做上记号后折开。

11）打4－9的螺钉过孔。

12）将4－9的孔沉孔13.5深10。

13）用13.5的锪孔钻锪孔深12。

14）上模座正反面的孔倒角。

15）装模柄。

16）打止转螺钉预孔5.1×12。

17）攻丝Ｍ6。

18）上转螺钉。

（2）装落料凹模并组装上模

1）将落料凹套在凸凹模上，加垫铁同样使凸凹模进入凹模约5mm（注意挡料钉让位孔的方向与卸料板挡料钉的位置相符）。

2）将推块套入冲孔凸模。

3）将冲孔凸模插入冲孔凹模，推板插入落料凹模。

4）放入顶杆。

5）放上上顶杆。

6）将打板和打杆装配一体并铆接后插入模柄孔中。

7）合拢上模，打入上模座和上固定板的销钉。

8）微调落料凹模方向后拉上上模的螺钉。

9）辅以平行夹。

10）调整废料间隙。

11）用8的钻头将两销孔引在上模座上。

12）用7.8的钻头打两销钉预孔。

13）用8的铰刀铰孔。

14）选配并打入销钉。

<7>、安装下模座的卸料板

（1）安装伸缩挡料销弹簧及螺钉。

（2）安装固定档料钉。

（3）在下固定板和卸料板之间垫上橡皮。

（4）安装卸料板。

整个装模结束。

产品模具装配图和主要零件图参见附件。

第七章压力机的安全技术措施

根据压力机的种类和作业方法的不同，应采取与其相适应的安全装置。

安全装置应安装调整方便，维护管理简单，工作可靠，不受外界环境（光、噪声、震动等）干扰，不影响操作者视线，不防碍作业效率。

本套模具采用：

光电保护装置。

在操作者与危险区（上下模具的空间）之间用光屏截住，一旦操作者的手或肢躯进入危险区遮住光屏时，则光信号转换为电信号，电信号放大或，使继电器动作，控制压力机的启动控制线路，压力机便立即停车或不能动。

该装置适用范围较广，具有摩擦离合器的大、中、小型压力机均可应用。

除了在压力机上合理采用上述安全装置，从模具上解决好安全问题亦是很必要的。

因此，在模具设计时，应周密地从各个不同角度考虑必要的安全措施。

模具外部不能有突出部分或尖角部分，凡与机能无关的一切锐角都要倒棱，以免

割伤皮肤；将模具上模座的正面做成斜面，以增加安全操作空间；在复合模中，减少可能的危险面积在卸料板与凹模之，做成凹槽或斜面，并减少卸料板前后的宽度；为了避免压手，导板或刚性卸料板与凸模固定板之间应保持足够的间隙，一般不小于15—20毫米；在需要用镊子将工件放入定位板时，应在凹模和弹性卸料板上各切去一凹槽，以便装卸工作。

采用弹性刮料板和自动接件装置，以代替用手去卸工件。

弹性刮料板一般适用于工件料厚>1.5毫米的情况；为防止冲压时，操作者的手指误入冲模危险区，可以在模具周围安装防护罩或安全栅栏。

设置防护罩或安全栅栏时，应保证操作者有足够的可见度；单面冲裁时，尽量将凸模的突起部分和平衡挡块安排在模具的后面；在拉伸模与弯曲模中，压料板与下模座的空间必需用导板或角钢封闭起来；使用各种专用的送料装置外，为了送进单个毛坯也可以采用溜槽，滑板等多种形式代替手工操作；在带刚性卸料板的连续模中，临时挡料销的操作端应加长，并引到模座的外廓尺寸之处，以免手接近危险区；一般在压力机上使用的模具，从下模座上平面至上模座下平面或压力机滑块平面的最小间距不得小于50毫米；在可动部分等危险处所，操作者容易因不慎而触手、或夹住某部分、或因弹簧一类飞散出来的危险部分，都应保护起来，加上防护罩；容易产生夹手的危险的可能部分应留出空刀槽，或加上防护罩；笨重的模具必须重装起重螺钉，以利搬运和安装；为了防止顶件器因损坏而下落，应制成阶梯式结构，当由螺钉、铆接等方法制成时，应采用防松螺母等防落措施。

参考资料：

1、《金属塑性成型原理》；

2、《冲压工艺及模具设计》；

3、《模具数控加工技术》；

4、《模具成型工艺及模具设计》；

5、《模具制造工艺》；

6、《模具CAD/CAM》；

7、《MasterCAM数控加工》；

8、《机械设计/基础课程设计》；

9、《冲压手册》；