目 录
摘要绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
第一章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.5
1.1课题目的、意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5
1.2相关研究动态„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.3研究方法和设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.4设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7
第二章 冲裁件工艺分析绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.1 准备工作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
2.2 零件的工艺性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
2.2.1零件的材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9
2.2.2零件的结构形状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2.3零件尺寸精度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
第三章 冲裁工艺方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
第四章 模具结构形式的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
第五章 模具总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
5.1 模具类型的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.11
5.2 操作方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.11
5.3 卸料、出件方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
5.3.1 卸料方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
5.3.2 出件方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„. 12
5.5 确定导向方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
第六章 模具设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..13
6.1 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用
率„„„„„„„„„„„13
6.1.1 排样方式的选择……………………………………………………………………13
6.1.2 计算条料宽度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
6.1.3 确定步距 ....................................................... 15
6.1.4 计算材料利用率 ................................................. 16
6.2 冲压力的计算 ....................................................... 17
6.2.1 冲裁力的计算 ................................................... 17
6.2.2 卸料力、顶件力的计算 ........................................... 18
6.3 压力中心的确定 ..................................................... 19
6.4 模具刃口尺寸的计算 ................................................. 20
6.4.1 冲裁间隙分析 ................................................... 20
6.4.2 落料尺寸 ....................................................... 21
6.4.3 冲孔尺寸 ....................................................... 22
第七章 主要零部件设计.................................................... 23
7.1 工作零部件的结构设计 ............................................... 23
7.1.1 凸模 ........................................................... 23
7.1.2 落料凹模 ....................................................... 23
7.2 卸料部件的设计 ..................................................... 24
7.2.1 卸料板的设计 ................................................... 24
7.2.2 卸料螺钉的选用 ................................................. 24
7.3 模架以及其他零部件的选用 ........................................... 24
第八章 校核模具闭合高度及压力机有关参数.................................. 25
8.1 校核模具闭合高度 ................................................... 25
8.2 冲压设备的选定 ..................................................... 26
第九章 设计并绘制模具总装图及选取标准件.................................. 27
设计总结................................................................. 27 设计图纸
第十章 模具制造........................................................28
10.1制造的模具装配图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„...29
10.2加工零件图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„....30
10.3加工工艺卡„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„...31
10.4模具加工、装配、调试总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„....32
参考文献...............................................................33
致
谢...................................................................34
中文摘要及关键词
摘要：近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。
冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。
本次毕业设计是完成摩托车离心块冲压工艺及模具设计。采用落料、拉深、冲孔、修边工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模、修边的单工序模具装配图和零部件图。
本课题通过对摩托车离心块固定板的设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。
关键词: 冲压模具；冲压成型；模具设计
Abstract ：In recent years, the rapid development of China's household electrical appliance industry mould industry, especially cold blunt mould put forward more and more high demand, in 2004, cold in the whole mold industry rush mold the proportion of has greatly rising, experts predict, in the next few years, China cold blunt mould industry will continue to keep an annual growth rate of 15% or so of the high speed development. Stamping forming is the metal forming a kind of important method, it is mainly applied to materials softer metal forming, can be a complex shape of precision stamping forming. This topic is will petrochemical, chemical, electric power industries of the flange gasket seal structure design model, as will the related knowledge of cold blunt mould as basis, this paper expounds the design process of cold blunt mould.
The graduation design is complete motorcycle centrifugal block stamping process and mold design. Adopt blanking, deep drawing, punch, deburring process. In the design of workpiece stamping technology analysis, calculated blank layout, blunt pressure, the blade size calculation, etc. The major parts of the overall structure, mould design, painted blanking, deep drawing, punching composite modulus, trimming single procedure mold assembly drawing and parts drawing.
This topic through centrifugal blocks of motorcycle fixed board design, strengthening and deepening the knowledge learnt, achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent.
Keywords: stamping mould; Stamping forming; Mold design
第一章 绪论
1.1课题目的和意义
摩托车是我们日常生活中使用较为广泛的一种交通工具，摩托车中
的制动装置对人车安全起到了至关重要的作用。本设计中的离心块固定
板是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响制
动效果的好坏。
通过完成毕业设计：“摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计”, 巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识, 并运用所学的冷冲压工艺与模具设计知识, 解决冲压工艺中的实际问题, 提高分析问题, 解决实际问题的能力.
着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具设计的了解。
1.2 相关研究动态
我国对模具工业的发展也十分重视。国务院于1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，将模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有数以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计的小型模具企业。可以说，中国在模具设计和制造方面的发展空间很大。
近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在：
（1）、研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。
（2）、开发了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需
要研制了一批精密的塑料注射模。
（3）、研发了一些模具加工新技术和新工艺，如三维曲面数控、仿真加工、模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速制模技术等。
（4) 、 模具加工设备已得到较大发展, 国内已能批量生产机密坐标磨床、计算机数字控制（CNC ）铣床、CNC 电火花线切割机床及高精度电火花成形机床等。
（5）、模具计算机辅助设计和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在国内开发并广泛应用。
我国的模具技术虽然得到了较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金向国外进口模具，其原因是：
专业化生产和标准化程度低。
模具品种少，生产效率低、经济效益较差。
模具生产制造周期长、精度不高，制造技术落后。
模具生产力量分散、管理落后。
1.3研究方法和设计方案
本次毕业设计的冲压件是摩托车离心块固定板的生产过程的设计。该工件如图所示
该工件是一个带卡槽的筒行件，对零件的硬度要求较高，这关乎到刹车片的稳定性，除了需要保证好它的公差外还要保证孔的圆角半径R3mm 、R4mm 还有上面的腰圆型孔R14mm 。
从以上对摩托车离心块固定板的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉伸，冲孔，修边等冲压工序，但它需要冲孔、凸凹模尺寸如何计算以及冲孔应
该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点，本次设计的模具精度并不需要很高。工作图见下
1.4设计目的
毕业设计是整个教学过程中极为重要的环节，通过本课题的完成，全面复习、
巩固大学四年所学的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺和模具设计方面的基础
知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养事实求是的科学态度和认真细致的工
作作风。通过文献检索、英文翻译、CAD 辅助设计，提高计算机应用水平及英文
阅读翻译的能力。
第二章 冲裁件的工艺分析
2.1 准备工作
设计前必须了解并掌握以下资料：
1）、产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标。
2）、生产纲领。
3）、生产条件：包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等。
4）、有关技术标准、手册和设计资料。
5）、了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。
2.2 零件结构及工艺性分析
在明确了设计任务、收集了有关资料的基础上，分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。
本零件是摩托车的一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求不是很高，但要求具有较高的刚度和强度。
本零件是板类零件，形状简单，冲压工艺性好。
该支座零件要用支的冲压基本工序有：落料、冲孔、冲成型模、修模，可以
组合多种不同的工艺方案。
2.2.1零件材料
图纸中没有标注，但是我们可以根据摩托车离心块的用途可以自行
选择，离心块固定是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的
质量直接影响着制动效果的好坏。因此该零件的材料应该具备可塑性、
高强度性、高硬度性、适合冲裁加工，综上选择10#钢为优质碳素结构
钢。
2.2.2 零件结构形状
工件结构形状相对简单，有四个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2.5mm 满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。
2.2.3零件尺寸精度
根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，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，综合评比适宜冲裁加工。
第三章 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3-1 各类模具结构及特点比较
根据分析结合表分析：
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。
方案二只需一副模具，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。
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，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。
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三为佳。
第四章 模具结构形式的确定
级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。
本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。
第五章 模具总体设计
5.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。 5.2 操作方式
零件的生产批量比较大，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。
5.3 卸料、出件方式 5.3.1 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（0.2～0.5）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。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（0.1～0.2）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2.5mm 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。
5.3.2 出件方式
因采用级进模生产，故采用向下落料出件。 5.4 确定送料方式
因选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 小于送料方向的凹模长度L 故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。 5.5 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：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。
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，该级进模采用中间导柱的导向方式，即方案一最佳。
第六章 模具设计计算
6.1 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 6.1.1 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。
6.1.2 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。 搭边值通常由表4所列搭边值和侧搭边值确定。
根据零件形状，查《冲压模具设计手册》工件之间搭边值a=2.7mm, 工件与侧边之间搭边值a 1=3mm, 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，下偏差为负值—△
B 0△=（D max ＋2 a1＋2b 1）0△ 公式（6-1）
式中 Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a 1---冲裁件之间的搭边值；（其查值表6-1）可得a 1=3mm b 1---侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6-2）可得△=2.0mm。 △—板料剪裁下的偏差；（其值查表6-2）可得△=0.9mm。
B 0△=100＋2×3＋2×2.0 =110.00-0.90mm
故条料宽度为110.0mm 。
表6-1 搭边值和侧边值的数值
表6-2 普通剪床用带料宽度偏差△（mm ）
表6-3 侧刃冲切得料边定距宽度b 1（mm ）
6.1.3 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，是决定侧刃长度的依据。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。
级进模送料步距S
S=Dmax +a1 公式（5-2）
D max 零件横向最大尺寸，a 1搭边
S ＝100＋2.7
＝102.7mm
排样图如图6-1所示。
图6-1
6.1.4 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
η＝Ａ/BS×100% 公式（6-2）
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B —条料宽度； S —步距；
由此可之，η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指标。因此，排样时应考虑如下原则： 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=π×502-π×32×2 -π×42×2-π×142+2×(π×142×60/360-1/2×14×
12.15)
=7112.6mm2
所以一个步距内的材料利用率
Η=Ａ／BS ×100% 公式（6-2） =7112.6／102.7×110×100%
=69.2%
考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η
η
总
总
为
= nA1／LB ×100% 公式（6-3）
式中 n—一张板料上冲裁件的总数目；A 1—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，宜选用700mm ×1250mm 的钢板，每张钢板可剪裁为6张条料（116mm ×1250mm ）, 每张条料可以冲11个工件，所以每张钢板的材料利用率
η
总
= nA1/LB×100% 公式（6-2） =11×7112.6/110×1250×100% =56.9%
根据计算结果知道选用直排材料利用率可达56.9%，满足要求。 6.2 冲压力的计算 6.2.1 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Ｆ一般按下式计算：
F=KLtτ
式中 F —冲裁力； L—冲裁周边长度； t —材料厚度； τb —材料抗剪强度； Ｋ—系数；
L=π×100+π×8+π×6+π×28×240/360+28
b
公式（6-4）
=444.6mm
系数Ｋ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Ｋ=1.3。
τb 的值查表2为310~380Ｍpa, 取τb =380Mpa 所以
F=KLtτb
=1.3×444.6×2.5×380
=549081.0N
6.2.2 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件力。一般按以下公式计算：
卸料力
F X=KX F 公式（6-5）
顶件力
F D =KD F 公式（6-6） F X =KX F
=0.04×549081.0N=21963.2N （K X 、K D 为卸料力系数，其值查表7可得）
F D =KD F
=0.06×549081.0N=32944.9N
所以总冲压力
F Z =F+FX +FD
=549081.0N+21963.2N+32944.9N
=603989.1N
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
J23—63。
表6-4 卸料力、推件力和顶件力系数
6.3 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。
X 0=（L 1x 1＋L 2x 2＋„L n x n ）/(L1＋L 2＋„L n ) 公式（6-7） Y0=（L 1y 1＋L 2y 2＋„„L n y n ）/（L 1＋L 2＋„＋Ln ）公式（6-8） 用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图5-5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L 1~L5共3组基本线段 (注：由于图中3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一组) ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。有关计算如表6-5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6-2
表6-5 压力中心的计算
6.4 模具刃口尺寸的计算 6.4.1 冲裁间隙分析
根据JB/Z271——86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，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。
1）、间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，
二是模具本身的制造偏差。 2）、间隙对模具寿命的影响
模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 3）、间隙对冲裁工艺力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 4）、间隙值的确定
由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙C min ，最大值称为最大合理间隙C max 。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值C min 。
确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。
根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。其间隙暂取厚度的12%，所以由公式：
Z min =厚度×12% 公式（6-9）
取中间间隙可得：
Z min =2×12%=0.24mm
由于工件形状较简单，所以可分别加工凹、凸模。 6.4.2 落料尺寸
落料尺寸大小为：
为保证冲出合格冲件。冲裁件精度IT10以上，X 取1. 冲裁件精度IT11~IT13,X取0.75. 冲裁件精度IT14，X 取0.5。由于本产品采用IT14级精度，所以X 取0.5.
Φ1000-0.4 DA =( Dmax －△x) +0.020=(100－0.62×0.5) +0.020=99.69 +0.020 DT =( DA －Z min ) 0-0.02=(99.69－0.24) 0-0.02=99.450-0.02 6.4.3 冲孔尺寸
Φ280+0.013 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(28＋0.43×0.5) 0-0.02=28.215 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(28.215＋0.24) +0.020=28.455 +0.020
Φ140+0.43 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(14＋0.43×0.5) 0-0.02=14.22 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(14.22＋0.24) +0.020=14.46 +0.020
Φ20+0.25 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(4＋0.25×0.5) 0-0.02=4.125 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(4.125＋0.24) +0.020=4.365 +0.020
第七章 主要零部件设计
7.1 工作零部件的结构设计 7.1.1 凸模
零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。落料凸模总长L ：
L ＝H 1＋H 2＋H 3＋H 4 公式（7-1） ＝18＋15＋16＋2.5
＝51.5mm
H 1为凸模固定板厚度，H 2为橡胶安装高度，H 3为卸料板厚度，H 4为凸模凹进卸料板的深度。
7.1.2 落料凹模
落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算：
凹模厚度
H ＝KS 公式（7-2）
＝0.35×100 ＝35mm
(查表7-1取K ＝0.3) 取凹模厚度H ＝18mm 凹模宽度
B=料宽＋2预设导料板宽度 公式（7-3）
=110＋2×32 =174mm
根据JB/T 7643.1-1994规定，取凹模宽度B=175mm
凹模长度
L ＝n （次数）×步距+两边距离 公式（7-4） ＝2×102.7+2×15~20＝235.4~245.4mm
根据JB/T 7643.1-1994规定，以及凹模宽度对比，取凹模长度L=240mm。 （其中S 为垂直于送料凹模刃壁间最大距离，K 为系数查相关图表可得。） 凹模整体轮廓尺寸L×B×H=240mm×175mm×18mm
表7-1 凹模厚度系数K
7.2 卸料部件的设计 7.2.1 卸料板的设计
卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T 8066.2-1995规定，选用240mm×175mm ×140-170组模具参考，其厚度为16mm 。
7.2.2 卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm, 螺纹部分为M8×6mm, 卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm, 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
7.3 模架以及其他零部件的选用
该模具采用对角导柱模架。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。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。
上模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取30mm, 垫板厚度取6mm, 固定板厚度取18mm, 卸料板厚度取16mm, 下模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取40mm 。根据上下模座选取导柱分别Φ28h5mm ×130mm ×40mm , Φ25h5mm ×130mm ×45mm ；导套分别为Φ28H6 mm×80 mm×28mm , Φ25H6 mm×80 mm×28mm 。
模具闭合高度H
H＝H 上模座＋H 垫板＋H 固定板＋H 卸料板＋H 下模座＋H 橡胶＋H 凹模板 公式（7-5）
＝30mm ＋6mm ＋18mm ＋16mm ＋40mm ＋15mm ＋18mm
＝143mm
第八章 校核模具闭合高度及压力机有关参数
8.1 校核模具闭合高度
模具闭合高度H 应该满足
Hmin －H 1＋10≤H ≤Hmax －H 1－5 公式（8-1）
式中 Hmax—压力机最大闭合高度； Hmin—压力机最小闭合高度；
H1—垫板厚度。
根据拟选压力机J23—63，查开式压力机参数表得：
Hmax＝460mm, Hmin＝210mm,H 1＝80mm. 将以上数据带入公式8-1，得140＜H ＜365
经计算该模具闭合高度H=143mm，在140mm ～365mm 内，且开式压力机
J23—63最大装模高度250mm, 大于模具闭合高度143mm , 可以使用。
8.2 冲压设备的选定
通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J23—63能满足使用要求。其主要技术参数如下：
公称压力：630KN 滑块行程：120mm 最大闭合高度：460mm 最大装模高度：250mm
工作台尺寸（前后×左右）：710mm×480mm 模柄孔尺寸：50mm×70mm 最大倾斜角度：300
第九章 设计并绘制模具总装图及选取标准件
按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。 绘制模具装配图，见图9-1。
图9-1
设计总结
本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。
从2010年10月到2011年5月，我们历时七个月，系统地巩固了如：《塑料模具与冲压模具》、《机械制图》、《模具加工工艺》等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计
制作的。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
总之，本次毕业设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。
通过这次模具设计及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动脑、动手的能力。只实践也理论相结合才能达到规定的各项性能指标。
郭响林
2011-5-3
目 录
摘要绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
第一章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.5
1.1课题目的、意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5
1.2相关研究动态„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.3研究方法和设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.4设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7
第二章 冲裁件工艺分析绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.1 准备工作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
2.2 零件的工艺性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
2.2.1零件的材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9
2.2.2零件的结构形状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2.3零件尺寸精度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
第三章 冲裁工艺方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
第四章 模具结构形式的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
第五章 模具总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
5.1 模具类型的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.11
5.2 操作方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.11
5.3 卸料、出件方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
5.3.1 卸料方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
5.3.2 出件方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„. 12
5.5 确定导向方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.12
第六章 模具设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..13
6.1 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用
率„„„„„„„„„„„13
6.1.1 排样方式的选择……………………………………………………………………13
6.1.2 计算条料宽度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
6.1.3 确定步距 ....................................................... 15
6.1.4 计算材料利用率 ................................................. 16
6.2 冲压力的计算 ....................................................... 17
6.2.1 冲裁力的计算 ................................................... 17
6.2.2 卸料力、顶件力的计算 ........................................... 18
6.3 压力中心的确定 ..................................................... 19
6.4 模具刃口尺寸的计算 ................................................. 20
6.4.1 冲裁间隙分析 ................................................... 20
6.4.2 落料尺寸 ....................................................... 21
6.4.3 冲孔尺寸 ....................................................... 22
第七章 主要零部件设计.................................................... 23
7.1 工作零部件的结构设计 ............................................... 23
7.1.1 凸模 ........................................................... 23
7.1.2 落料凹模 ....................................................... 23
7.2 卸料部件的设计 ..................................................... 24
7.2.1 卸料板的设计 ................................................... 24
7.2.2 卸料螺钉的选用 ................................................. 24
7.3 模架以及其他零部件的选用 ........................................... 24
第八章 校核模具闭合高度及压力机有关参数.................................. 25
8.1 校核模具闭合高度 ................................................... 25
8.2 冲压设备的选定 ..................................................... 26
第九章 设计并绘制模具总装图及选取标准件.................................. 27
设计总结................................................................. 27 设计图纸
第十章 模具制造........................................................28
10.1制造的模具装配图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„...29
10.2加工零件图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„....30
10.3加工工艺卡„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„...31
10.4模具加工、装配、调试总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„....32
参考文献...............................................................33
致
谢...................................................................34
中文摘要及关键词
摘要：近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。
冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。
本次毕业设计是完成摩托车离心块冲压工艺及模具设计。采用落料、拉深、冲孔、修边工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模、修边的单工序模具装配图和零部件图。
本课题通过对摩托车离心块固定板的设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。
关键词: 冲压模具；冲压成型；模具设计
Abstract ：In recent years, the rapid development of China's household electrical appliance industry mould industry, especially cold blunt mould put forward more and more high demand, in 2004, cold in the whole mold industry rush mold the proportion of has greatly rising, experts predict, in the next few years, China cold blunt mould industry will continue to keep an annual growth rate of 15% or so of the high speed development. Stamping forming is the metal forming a kind of important method, it is mainly applied to materials softer metal forming, can be a complex shape of precision stamping forming. This topic is will petrochemical, chemical, electric power industries of the flange gasket seal structure design model, as will the related knowledge of cold blunt mould as basis, this paper expounds the design process of cold blunt mould.
The graduation design is complete motorcycle centrifugal block stamping process and mold design. Adopt blanking, deep drawing, punch, deburring process. In the design of workpiece stamping technology analysis, calculated blank layout, blunt pressure, the blade size calculation, etc. The major parts of the overall structure, mould design, painted blanking, deep drawing, punching composite modulus, trimming single procedure mold assembly drawing and parts drawing.
This topic through centrifugal blocks of motorcycle fixed board design, strengthening and deepening the knowledge learnt, achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent.
Keywords: stamping mould; Stamping forming; Mold design
第一章 绪论
1.1课题目的和意义
摩托车是我们日常生活中使用较为广泛的一种交通工具，摩托车中
的制动装置对人车安全起到了至关重要的作用。本设计中的离心块固定
板是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的质量直接影响制
动效果的好坏。
通过完成毕业设计：“摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计”, 巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识, 并运用所学的冷冲压工艺与模具设计知识, 解决冲压工艺中的实际问题, 提高分析问题, 解决实际问题的能力.
着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步提高科技写作的能力，加强对冲压工艺与模具设计的了解。
1.2 相关研究动态
我国对模具工业的发展也十分重视。国务院于1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，将模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有数以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计的小型模具企业。可以说，中国在模具设计和制造方面的发展空间很大。
近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在：
（1）、研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。
（2）、开发了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需
要研制了一批精密的塑料注射模。
（3）、研发了一些模具加工新技术和新工艺，如三维曲面数控、仿真加工、模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速制模技术等。
（4) 、 模具加工设备已得到较大发展, 国内已能批量生产机密坐标磨床、计算机数字控制（CNC ）铣床、CNC 电火花线切割机床及高精度电火花成形机床等。
（5）、模具计算机辅助设计和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在国内开发并广泛应用。
我国的模具技术虽然得到了较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金向国外进口模具，其原因是：
专业化生产和标准化程度低。
模具品种少，生产效率低、经济效益较差。
模具生产制造周期长、精度不高，制造技术落后。
模具生产力量分散、管理落后。
1.3研究方法和设计方案
本次毕业设计的冲压件是摩托车离心块固定板的生产过程的设计。该工件如图所示
该工件是一个带卡槽的筒行件，对零件的硬度要求较高，这关乎到刹车片的稳定性，除了需要保证好它的公差外还要保证孔的圆角半径R3mm 、R4mm 还有上面的腰圆型孔R14mm 。
从以上对摩托车离心块固定板的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉伸，冲孔，修边等冲压工序，但它需要冲孔、凸凹模尺寸如何计算以及冲孔应
该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点，本次设计的模具精度并不需要很高。工作图见下
1.4设计目的
毕业设计是整个教学过程中极为重要的环节，通过本课题的完成，全面复习、
巩固大学四年所学的专业课程的基本理论，特别是冲压工艺和模具设计方面的基础
知识，提高分析问题和解决问题的能力，培养事实求是的科学态度和认真细致的工
作作风。通过文献检索、英文翻译、CAD 辅助设计，提高计算机应用水平及英文
阅读翻译的能力。
第二章 冲裁件的工艺分析
2.1 准备工作
设计前必须了解并掌握以下资料：
1）、产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标。
2）、生产纲领。
3）、生产条件：包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等。
4）、有关技术标准、手册和设计资料。
5）、了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。
2.2 零件结构及工艺性分析
在明确了设计任务、收集了有关资料的基础上，分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。
本零件是摩托车的一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求不是很高，但要求具有较高的刚度和强度。
本零件是板类零件，形状简单，冲压工艺性好。
该支座零件要用支的冲压基本工序有：落料、冲孔、冲成型模、修模，可以
组合多种不同的工艺方案。
2.2.1零件材料
图纸中没有标注，但是我们可以根据摩托车离心块的用途可以自行
选择，离心块固定是制动装置中用来固定刹车片的一个零件，该零件的
质量直接影响着制动效果的好坏。因此该零件的材料应该具备可塑性、
高强度性、高硬度性、适合冲裁加工，综上选择10#钢为优质碳素结构
钢。
2.2.2 零件结构形状
工件结构形状相对简单，有四个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2.5mm 满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。
2.2.3零件尺寸精度
根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，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，综合评比适宜冲裁加工。
第三章 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3-1 各类模具结构及特点比较
根据分析结合表分析：
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。
方案二只需一副模具，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。
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，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。
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三为佳。
第四章 模具结构形式的确定
级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。
本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。
第五章 模具总体设计
5.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。 5.2 操作方式
零件的生产批量比较大，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。
5.3 卸料、出件方式 5.3.1 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（0.2～0.5）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。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（0.1～0.2）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2.5mm 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。
5.3.2 出件方式
因采用级进模生产，故采用向下落料出件。 5.4 确定送料方式
因选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 小于送料方向的凹模长度L 故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。 5.5 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：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。
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，该级进模采用中间导柱的导向方式，即方案一最佳。
第六章 模具设计计算
6.1 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 6.1.1 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。
6.1.2 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。 搭边值通常由表4所列搭边值和侧搭边值确定。
根据零件形状，查《冲压模具设计手册》工件之间搭边值a=2.7mm, 工件与侧边之间搭边值a 1=3mm, 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，下偏差为负值—△
B 0△=（D max ＋2 a1＋2b 1）0△ 公式（6-1）
式中 Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a 1---冲裁件之间的搭边值；（其查值表6-1）可得a 1=3mm b 1---侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表6-2）可得△=2.0mm。 △—板料剪裁下的偏差；（其值查表6-2）可得△=0.9mm。
B 0△=100＋2×3＋2×2.0 =110.00-0.90mm
故条料宽度为110.0mm 。
表6-1 搭边值和侧边值的数值
表6-2 普通剪床用带料宽度偏差△（mm ）
表6-3 侧刃冲切得料边定距宽度b 1（mm ）
6.1.3 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，是决定侧刃长度的依据。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。
级进模送料步距S
S=Dmax +a1 公式（5-2）
D max 零件横向最大尺寸，a 1搭边
S ＝100＋2.7
＝102.7mm
排样图如图6-1所示。
图6-1
6.1.4 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
η＝Ａ/BS×100% 公式（6-2）
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B —条料宽度； S —步距；
由此可之，η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指标。因此，排样时应考虑如下原则： 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=π×502-π×32×2 -π×42×2-π×142+2×(π×142×60/360-1/2×14×
12.15)
=7112.6mm2
所以一个步距内的材料利用率
Η=Ａ／BS ×100% 公式（6-2） =7112.6／102.7×110×100%
=69.2%
考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η
η
总
总
为
= nA1／LB ×100% 公式（6-3）
式中 n—一张板料上冲裁件的总数目；A 1—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，宜选用700mm ×1250mm 的钢板，每张钢板可剪裁为6张条料（116mm ×1250mm ）, 每张条料可以冲11个工件，所以每张钢板的材料利用率
η
总
= nA1/LB×100% 公式（6-2） =11×7112.6/110×1250×100% =56.9%
根据计算结果知道选用直排材料利用率可达56.9%，满足要求。 6.2 冲压力的计算 6.2.1 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Ｆ一般按下式计算：
F=KLtτ
式中 F —冲裁力； L—冲裁周边长度； t —材料厚度； τb —材料抗剪强度； Ｋ—系数；
L=π×100+π×8+π×6+π×28×240/360+28
b
公式（6-4）
=444.6mm
系数Ｋ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Ｋ=1.3。
τb 的值查表2为310~380Ｍpa, 取τb =380Mpa 所以
F=KLtτb
=1.3×444.6×2.5×380
=549081.0N
6.2.2 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件力。一般按以下公式计算：
卸料力
F X=KX F 公式（6-5）
顶件力
F D =KD F 公式（6-6） F X =KX F
=0.04×549081.0N=21963.2N （K X 、K D 为卸料力系数，其值查表7可得）
F D =KD F
=0.06×549081.0N=32944.9N
所以总冲压力
F Z =F+FX +FD
=549081.0N+21963.2N+32944.9N
=603989.1N
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
J23—63。
表6-4 卸料力、推件力和顶件力系数
6.3 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。
X 0=（L 1x 1＋L 2x 2＋„L n x n ）/(L1＋L 2＋„L n ) 公式（6-7） Y0=（L 1y 1＋L 2y 2＋„„L n y n ）/（L 1＋L 2＋„＋Ln ）公式（6-8） 用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图5-5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L 1~L5共3组基本线段 (注：由于图中3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一组) ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。有关计算如表6-5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6-2
表6-5 压力中心的计算
6.4 模具刃口尺寸的计算 6.4.1 冲裁间隙分析
根据JB/Z271——86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，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。
1）、间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，
二是模具本身的制造偏差。 2）、间隙对模具寿命的影响
模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 3）、间隙对冲裁工艺力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 4）、间隙值的确定
由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙C min ，最大值称为最大合理间隙C max 。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值C min 。
确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。
根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。其间隙暂取厚度的12%，所以由公式：
Z min =厚度×12% 公式（6-9）
取中间间隙可得：
Z min =2×12%=0.24mm
由于工件形状较简单，所以可分别加工凹、凸模。 6.4.2 落料尺寸
落料尺寸大小为：
为保证冲出合格冲件。冲裁件精度IT10以上，X 取1. 冲裁件精度IT11~IT13,X取0.75. 冲裁件精度IT14，X 取0.5。由于本产品采用IT14级精度，所以X 取0.5.
Φ1000-0.4 DA =( Dmax －△x) +0.020=(100－0.62×0.5) +0.020=99.69 +0.020 DT =( DA －Z min ) 0-0.02=(99.69－0.24) 0-0.02=99.450-0.02 6.4.3 冲孔尺寸
Φ280+0.013 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(28＋0.43×0.5) 0-0.02=28.215 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(28.215＋0.24) +0.020=28.455 +0.020
Φ140+0.43 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(14＋0.43×0.5) 0-0.02=14.22 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(14.22＋0.24) +0.020=14.46 +0.020
Φ20+0.25 d T =( dmin ＋△x) 0-0.02=(4＋0.25×0.5) 0-0.02=4.125 0-0.02 dA =( dT ＋Z min ) +0.020=(4.125＋0.24) +0.020=4.365 +0.020
第七章 主要零部件设计
7.1 工作零部件的结构设计 7.1.1 凸模
零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。落料凸模总长L ：
L ＝H 1＋H 2＋H 3＋H 4 公式（7-1） ＝18＋15＋16＋2.5
＝51.5mm
H 1为凸模固定板厚度，H 2为橡胶安装高度，H 3为卸料板厚度，H 4为凸模凹进卸料板的深度。
7.1.2 落料凹模
落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算：
凹模厚度
H ＝KS 公式（7-2）
＝0.35×100 ＝35mm
(查表7-1取K ＝0.3) 取凹模厚度H ＝18mm 凹模宽度
B=料宽＋2预设导料板宽度 公式（7-3）
=110＋2×32 =174mm
根据JB/T 7643.1-1994规定，取凹模宽度B=175mm
凹模长度
L ＝n （次数）×步距+两边距离 公式（7-4） ＝2×102.7+2×15~20＝235.4~245.4mm
根据JB/T 7643.1-1994规定，以及凹模宽度对比，取凹模长度L=240mm。 （其中S 为垂直于送料凹模刃壁间最大距离，K 为系数查相关图表可得。） 凹模整体轮廓尺寸L×B×H=240mm×175mm×18mm
表7-1 凹模厚度系数K
7.2 卸料部件的设计 7.2.1 卸料板的设计
卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T 8066.2-1995规定，选用240mm×175mm ×140-170组模具参考，其厚度为16mm 。
7.2.2 卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm, 螺纹部分为M8×6mm, 卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm, 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
7.3 模架以及其他零部件的选用
该模具采用对角导柱模架。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。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。
上模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取30mm, 垫板厚度取6mm, 固定板厚度取18mm, 卸料板厚度取16mm, 下模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取40mm 。根据上下模座选取导柱分别Φ28h5mm ×130mm ×40mm , Φ25h5mm ×130mm ×45mm ；导套分别为Φ28H6 mm×80 mm×28mm , Φ25H6 mm×80 mm×28mm 。
模具闭合高度H
H＝H 上模座＋H 垫板＋H 固定板＋H 卸料板＋H 下模座＋H 橡胶＋H 凹模板 公式（7-5）
＝30mm ＋6mm ＋18mm ＋16mm ＋40mm ＋15mm ＋18mm
＝143mm
第八章 校核模具闭合高度及压力机有关参数
8.1 校核模具闭合高度
模具闭合高度H 应该满足
Hmin －H 1＋10≤H ≤Hmax －H 1－5 公式（8-1）
式中 Hmax—压力机最大闭合高度； Hmin—压力机最小闭合高度；
H1—垫板厚度。
根据拟选压力机J23—63，查开式压力机参数表得：
Hmax＝460mm, Hmin＝210mm,H 1＝80mm. 将以上数据带入公式8-1，得140＜H ＜365
经计算该模具闭合高度H=143mm，在140mm ～365mm 内，且开式压力机
J23—63最大装模高度250mm, 大于模具闭合高度143mm , 可以使用。
8.2 冲压设备的选定
通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J23—63能满足使用要求。其主要技术参数如下：
公称压力：630KN 滑块行程：120mm 最大闭合高度：460mm 最大装模高度：250mm
工作台尺寸（前后×左右）：710mm×480mm 模柄孔尺寸：50mm×70mm 最大倾斜角度：300
第九章 设计并绘制模具总装图及选取标准件
按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。 绘制模具装配图，见图9-1。
图9-1
设计总结
本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。
从2010年10月到2011年5月，我们历时七个月，系统地巩固了如：《塑料模具与冲压模具》、《机械制图》、《模具加工工艺》等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计
制作的。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
总之，本次毕业设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。
通过这次模具设计及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动脑、动手的能力。只实践也理论相结合才能达到规定的各项性能指标。
郭响林
2011-5-3