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职业技术学院
**职业技术学院
毕业设计说明书
题目:
托扳冷冲模具设计
系部:
班级:
姓名:
指导教师:
完成日期:
毕业设计（论文）任务书·································1
主要参考资料·········································3
一.冲压件的工艺分析··································4
二.确定冲压工艺方案····································4
1）工艺性质的确定······································4
2）工序数量的确定······································5
3）工序顺序的安排······································6
4）工序定位基准和定位方式的选择························7
三.冲压工艺计算·······································9
1）坯料尺寸计算、排样及裁板方式的经济性分析，材料的利用率计算··············································9
2）冲压工艺计算及设备的选择·························10
3）模具压力中心的计算·······························12
4）弹性元件的选用与计算······························12
5）凸、凹模工作部分尺寸及公差的确定···················14
四.模具设计············································17
1）凹模的设计········································17
2）凸凹模的设计······································19
3）冲孔凸模··········································20
4）卸料装置的选择····································22
5）模架的选取········································23
6）上垫板··········································25
7）下垫板············································26
8）冲孔凸模固定板···································26
9）空心垫板··········································27
10）凸凹模固定板····································31
11）卸料板··········································33
总图·········································33
六.总结··········································38
主要参考文献：
《冷冲压模具设计指导》，王芳主编
《冷冲模设计》，丁松聚主编
《冷冲模具设计及制造》，高鸿庭、刘建超主编
《冷冲模国家标准》GB2873-81
《模具设计与制造简明手册》
《冷冲压模具结构图册》
一、冲压件的工艺分析
1.零件材料:
08F钢强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。
08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。
锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差。
2.工件结构:
该零件形状简单,结构对称.依零件图知该零件为一般冲裁,冲孔,落料件.无尖角,直线与尖角的圆角大于1.即可保证了大于凸凹模正常合理制造生产,又可以提高了凹模具的寿命,同时孔边距远大于凸凹模允许的最小避厚.这是达到了合理安全的冲裁要求。
3.尺寸精度:
根据零件图上孔边距6.5mm.该工件按图纸所示无尺寸公差要求属于自由尺寸.均按IT14级确定工件的公差属于.一般冲裁均能满足其尺寸精度要求.查<<公差配合与技术测量>>附录A标准公差数值（GB/T1800.3-1998）表得各个尺寸公差为;孔4-Φ3.5+0.030mm;外形300-0.52mm;380-0.62mm;580-0.74mm;R80-0.36mm，孔距17+0.620mm；14+0.620mm。
4．经济方面，从生产要求来看该工件的生产量为月产12000件属于大比量生产，如果用其他方式加工则成本较高，而如果采用冲压加工则能取得良好的经济效益。
5.结论.由上的分析结果,以确定为用冲裁模。
由图纸分析可知,该冲裁件主要包括两道工序,即冲孔,落料。
方案一:
先落料后冲孔,采用的是单工序模生产。
方案二:
落料、冲孔复合模冲裁,采用的是复合生产。
方案三:
冲孔—落料连续冲裁,采用连续模生产。
对以上三种方案进行分析如下:
方案一是单工序模,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。
模具结构简单精度低，制造周期短，加工成本低。
但需要两副模具,模具增加使得生产成本高，生产效率低,对一些精度要求不高，月生产批量不大的工件,采用单工序模具还是比较合适的。
方案二是复合模,复合模能在同一部位上同时完成两个或者更多工序，虽然这类模具结构复杂,制造困难。
但冲出的工件精度高,生产效率高,特别是冲裁件孔对外形的位置度容易保证。
对于月产量高的,精度要求好的可以采用。
方案三是连续模,结构复杂,精度中等,生产效率中等,模具复杂,制造困难,模具成本高。
综上所述,由零件尺寸和外形要求可见,及月产量要求,采用方案二为最佳。
三、冲压工艺计算
1）坯料尺寸计算、排样及裁板方式的经济性分析，材料的利用率计算。
（1）根据零件的实际尺寸要求,查<<冷冲模设计与制造>>表3-12、表3-14可取条料的搭边值和c值分别是a=2.2mm;a1=2.0mm；c=0.5如图示:
（2）送料步距和条料宽度:
送料步距:
S=D+a1=30+2.0=32mm
条料宽度:
B–=（Dmax+2a+）=（58+2×2.2）=62.4mm
（在下模上设弹性挡料销,所以不用导料板）
（3）计算材料的利用率计算.
一个步距的计算公式为s=D+a1=30+2=32mm
D—平行于送料方向的冲裁件的宽度
一个步距内的材料的利用率:
η=nA/bh
（A一个步距内冲裁件面积,n一个步距内冲裁件数目）
一个步距的总面积为:
A=bxh=62.4×（30+2）=1996.80m㎡
一个制件的面积为:
S总=3.14X8
+38X30+16X4=1404.96m㎡
材料利用率:
η=S总/A=1404.96/1996.80=70.04%
2）冲压工艺计算及设备的选择
（1）冲裁力的计算对选择压力机吨位和模具的校核有着重要意义.
根据计算公式:
F
=KLδζ=1.3x（
x2x8+112）x2x350=147.64kN
F
=4K
Dδζ=4x1.3x
x3.5x2x350=40.00kN
（2）压力机公称压力的计算:
<1>F卸=K卸F
=0.05×147.64kN=7.38KN
查表3-16，得K卸=0.05
<2>F推=nK推F冲=4×0.055×40.00kN=8.8KN
查表3-16，得K推=0.055（n为卡在凹、凸模内的孔件废料数目
n=
由查表得h=8固n=4）
F总=F
+F冲+F卸+F推=147.64+40.00+7.38+8.8KN=203.82kN
<3>由上述计算得出的结果可以看出该模具要冲压这个工件最小的冲压力要203.82kN以上的力，查有过选取冲压设备的手册《冲压模具简明设计手册》，选取JH21系列开式固定台压力机，根据计算选用JH23-25双柱可倾压力机,其参数为:
压力:
250KN
标行行程/mm：
2.8
滑块行程/mm：
80
行程次数/次
min100
最大闭合高度/mm250
封闭高度调节/mm50滑块中心线到机身距离/mm150
工作台尺寸（前后×左右）:
400x700mm
工作台孔尺寸（前后×左右）:
150x700mm
模柄孔直径:
Φ40mm
深度:
65mm
工作垫板厚度:
70mm
由Hmin-H1+10≤H≤Hmax-H1-5可知
179mm≤H≤292mm
H:
模具的闭合高度
经过有关计算的可知模具的闭合高度202.4mm
179mm<202.4mm<292mm
完全符合装模要求
3）模具压力中心的计算
由下图的零件图可见:
工件是关于Y-Y和X-X轴的距离是对称的,因为工件是简单的几何对称图形，所以其压力中心在冲件轮毂图形的几何中心上。
因此压力中心的坐标为:
（0,0.0）根据实践经验只要模柄投影面在工件上,其压力中心可达到冲裁要求。
4）弹性元件的选用与计算
为保证模具卸料的准确和有效性,选择弹性体是关键,也确定凹凸模高度关键。
因为根据经济性和模具的要求则选择橡胶作弹性体.
在此采用4个圆筒形橡胶体,分别安装在4根卸料螺钉上.
1.确定橡胶的自由高度.
因:
F卸=7.38KN故:
F预≥F卸
H工=h工作+h修磨
h工作=δ+1mm
h修磨=（5～10）mm=6.0mm
其中H工为橡胶的工作行程高度.
h工作为卸料板的工作行程
h修磨为凸凹模的总修模量
δ为材料的厚度δ=2mm
所以:
H工=h工作+h修磨=2+1+6=9.0mm
由H0=（3.5～4.0）H工可以确定橡胶的自由高度
H0=（3.5～4.0）H工=4.0×9=36.0mm
2.确定橡胶体的横截面积.
根据上述选用的橡胶的原则可知，为使橡胶满足压力的要求，则F
=A
F
。
所以，橡胶垫的横截面积与卸料力及单位压力之间存有如下关系
A=F
/p
橡胶压缩30%;经查表对应的单位压力为:
1.52MP/mm2
每个橡胶体的横截面积为:
A=F卸/4p=7.38KN/4×1.52=1213.82mm2
3.确定橡胶的外径
常见的橡胶有圆筒形、圆柱形和矩形，根据模具的结构我们选择了圆筒形，因为橡胶的平面尺寸与橡胶垫的形状有关，所以有上式可确定橡胶的外径D和内孔d.
由A=
（D
-d
）/4，代人上面公式A=F
/p后得，外径
D=
√d2+1.27F卸/4p（由于螺钉已经确定，其外径为10mm，所以d=10mm,用已知的数据代人以上的式子求得；每个橡胶的外径为D=40.5mm如下图；
橡胶的预压缩量为H预=（10%～15%）H0=36x10
=3.6
橡胶预压缩后的高度为:
h压=36-3.6=32.4mm
校核橡胶的自由高度H0：
橡胶自由高度H0与其直径D之比应在下式范围之内，即0.5
H0/D
1.5
如果超过1.5，应将橡胶分成若干层后，在其垫以刚垫片。
若小于0.5，则应重新确定其高度。
经验证H0/D=36/40.5=0.89，符合上述要求。
5）凸、凹模工作部分尺寸及公差的确定。
刃口工作部分尺寸计算是模具设计过程中的关键.对于复合模具,工作部分包括凹凸模,凸模和凹模三个部分,其中凸凹模用电火花线切割和钻削加工出来.凹模用电火花线切割一次割出来.首先确定外形的落料凹模刃口尺寸,以凹模为基准制造凹凸模的外形尺寸冲孔凹模尺寸以凸模为基准,由于冲孔凸模为Φ=3.5mm，孔过小难加工，所以我们采用标准件。
确定好工作部分的尺寸对模具的寿命和冲裁件及其它零件的确定安装有重要的影响.
有关数据或公式查<<冲压模具简明设计手册>>可知:
（1）首先确定凹模
1.落料凹模
由零件图可知:
该零件属于一般冲孔落料件其外尺寸:
30mm;38mm;R8mm;58mm由落料获得;4-Φ3.5mm;17mm;14mm由冲孔获得;取磨损系数X=0.5
由查表得Zmin=0.246mm;Zmax=0.36mm
Zmax-Zmin=0.36-0.246=0.114mm
零件未标注公差的尺寸均按IT14级处理,查公差表得:
4-Φ3.5+0.030mm;300-0.52mm;380-0.62mm;580-0.74mm;R80-0.36mm
按照模具的制造精度高于冲裁件精度3～4级
则:
模具按照IT9级制造
<1>冲孔4-Φ3.5mm
dp=（dmin+xΔ）0-δp=（3.5+0.5×0.03）0-0.03=3.520-0.03mm
dd=（dmin+xΔ+Zmin）0+δd=（3.5+0.5×0.03+0.246）+0.030
=3.77+0.030mm
校核:
δp+δd≤Zmax-Zmin
即:
0.03+0.03＜0.114
证明:
所选取的δp和δd的值是合适的.
孔心距:
Ld=17±0.43/8=17±0.05mm
Ld=14±0.43/8=14±0.05mm
<2>落料R8mm
Rd=（Rmax-xΔ）0+δd=（8-0.5×0.36）+0.040=7.82+0.040mm
Rp=（Rmax-xΔ-Zmin）0+δp=（8-0.5×0.36-0.246）0-0.04
=7.570-0.04mm
校核:
δp+δd≤Zmax-Zmin
即:
0.04+0.04＜0.114
证明:
所取的δp和δd的值是合适的
<3>落料30mm
Ld=（L-xΔ）0+δd=（30-0.5×0.52）+0.050=29.74+0.050mm
Lp=（L-xΔ-Zmin）0-δp=（30-0.5×0.52-0.246）0-0.05=29.490-0.05mm
校核:
δp+δd≤Zmax-Zmin
即:
0.05+0.05＜0.114
证明:
所取的δp和δd的值是合适的
<4>落料38mm
Ld=（L-xΔ）0+δd=（38-0.5×0.62）+0060=37.69+0060mm
Lp=（L-xΔ-Zmin）0-δp=（38-0.5×0.62-0.246）0-0.06=37.440-0.06mm
校核:
δp+δd≤Zmax-Zmin
即:
0.06+0.06>0.114
证明:
所取的δp和δd的值是不合适的
故:
凸模、凹模的制造公差δp和δd分别取小于0.114/2=0.057取0.05
因此:
Ld=（L-xΔ）0+δd=（38-0.5×0.62）+0060=37.69+0050mm
Lp=（L-xΔ-Zmin）0-δp=（38-0.5×0.62-0.246）0-0.05=37.440-0.05mm
同理可得
<5>落料58mm由于制造公差大于0.114/2=0.057固取δp=δd=0.05得
Ld=（L-xΔ）0+δd=（58-0.5×0.74）+0060=57.63+0050mm
Lp=（L-xΔ-Zmin）0-δp=（58-0.5×0.74-0.246）0-0.05=57.380-0.05mm
<6>凸凹模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证最小双面间隙值为Zmin=0.246mm。
四、模具设计
1）凹模的设计
由Hd=Kb可以确定凹模的厚度:
K---系数,查表得K=0.28
b---冲裁件最大外形尺寸.b=58mm
Hd=Kb=0.28×58=16.24mm
可根据模具的结构需要取Hd=20mm
由C=（1.5～2.0）Hd可以确定凹模的壁厚:
C=2.0×20=40.0mm
凹模的刃口高度的确定在不影响刃口强度的情况下由冲裁件的厚度确定，所以凹模的外边缘的尺寸等于凹模的刃口尺寸加上壁厚，则外边缘尺寸宽B=2C+29.74=109.74mm
L=2C+57.63=137.63mm
1.按照冷冲模国家标准GB2873.1-81查得凹模外边缘尺寸为B=125mm;L=160mm厚度H=20mm，
2.采用典型组合
采用固定卸料、纵向送料，且凹模外形尺寸为125mmx160mmx20mm。
3.凹模设计：
1）型孔位置从拍样图上被冲切的位置获得。
2）型孔尺寸见下图凹模样图，由刃口尺寸计算获得。
3）刃口形式采用直壁式，反面扩孔，直壁高度按经验值取4倍材料的厚度得8mm。
4）螺孔、销孔各螺孔、销孔的大小、数量、位置均可以从典型组合标准GB2873.2中查得。
5）材料及技术要求材料选用Gr12硬度为:
60～64HRC。
各表面粗糙度如凹模样图所示。
6）凹模零件图由设计结果绘制成凹模零件图，如下图所示。
2）凸凹模的设计
凸凹模固定板其厚度查GB2858.2-81冷冲模模板矩形模板；
h固=0.8Hd=20x0.8=16mm
卸料板的厚度为凹模厚度的由GB2873.1-81冷冲模复合模组合矩形厚凹模典型组合，查凹模规格为125x160中查得卸料板取厚度h=14mm。
因凸凹模镶进固定板5mm，为了保证卸料的准确和有效,凸凹模应该低与卸料板0.5～1mm
故凸凹模的厚度为:
h=5+h卸+h压-1=5+14+32.4-1=50.4mm
凸凹模的结构形式直通式，形状从拍样图上被冲切的位置获得，采用螺钉固定。
凹凸模的材料及技术要求，选用Cr12，热处理58-62HRC。
各表面的粗糙度如下图所示。
由设计计算结果绘成下图：
3）冲孔凸模
根据模具的结构先确定冲孔凸模固定板的厚度:
凸模固定板其厚度查GB2858.2-81冷冲模模板矩形模板查的凸模规格125x160的凸模，厚度为16mm
冲孔凸模垫板的厚度取10mm
1.凸模的结构形式 圆形截面的凸模采用阶梯式，查标准GB2863.2，得BⅡ9.15×40。
采用固定板压入式固定。
2.凸模的长度计算：
查标准典型组合125x160x140~165GB2873.2得凸模固定板h=16mm，根据需要空心垫板取6mm，凹模厚度为20mm所以凸模长度为：
L=20+6+16+0.2=42.2mm
为保证冲孔凹模的刃口的强度和延长其寿命其厚度应该为:
4δ=8.0mm
由于冲孔凸模的孔径为3.5mm，孔过于小如果要机械加工比较难加工，而且难保证在加工过程中达到凸模加工要求，所以我们采取标准件，查《冲压模具简明设计手册》表2.54选取圆凸模有关参数如下图：
4）卸料装置的选择
1.卸料类型的选择选用弹性卸料方式，卸料螺钉的选择由典型组合标准GB2873.2查得M10x70,GB2867.5，数量为4个。
2.卸料板设计与凸模的间隙去双边0.2mm。
推件块的选择
1）推件块类型的选择采用刚性推件方式。
2）打杆查标准GB2867.1得A12x110。
推件块如下：
5）模架的选取
因模架类型的选择因冲载件尺寸不大，精度也不高，为了送料及操作方便，模架采用中间导柱的形式。
模架的规格，分别由标准GB2861.1和GB2861.6，
型导柱:
A型h628×170;28×170GB2861.1
型导套:
A型H728×95×38;28×95×38GB2861.6
模柄采用规格采用压入式模柄,查GB2862.1选用B型压入式模柄，模柄孔尺寸为34x78，材料为Q235这样的模柄可较好的保证轴线与上模柄的垂直度.可根据<<中国模具设计大典>>选用标准模架。
所选的模柄如下图：
通过计算选取中间导柱模架,中等精度其参数为:
160×125×160～190GB/T2851.1
凹模周边界:
L=160mm;B=125mm
闭合高度:
H=160～190mm
中间导柱上模座:
160×125×40GB/T2855.9
A型下模座:
160×125×50GB/T2855.10
导柱:
25×160;28×160GB/2861.1
导套:
25×95×38;28×95×38GB/T2861.6
模具的闭合高度为:
H总=Hd+h凸凹+h凸固+h
+h
+h
+h上模板+h下模板
=20.0+50.4+16.0+10.0+6.0+10.0+40.0+50.0
=202.4mm
6）上垫板
（1）上垫板的外形尺寸由典型组合标准GB2873.2查得125×160×10
（2）上垫板的螺钉、销钉过孔的直径比螺钉、销钉的直径大１mm左右，孔距由典型组合标准GB2873.2查得。
（3）上垫板的材料选用45号钢，淬火硬度HRC43～48。
（4）上垫板零件图由以上的分析、计算得出上垫板如下图所示。
7）下垫板
下垫板的加工处理与上垫板一致，经分析计算后绘如下图：
8）冲孔凸模固定板
（1）型孔位置应与凹模型孔位置一致，与凸模为H7/h6配合。
（2）外形尺寸由典型组合标准GB2873.2查得125×160×16。
（3）固定板的螺纹孔、销孔的孔径、孔距，均可以从典型组合标准GB2873.2中查得。
（4）材料选用Q235，不淬火。
（5）冲孔凸模固定板零件图由计算数据的分析、计算得出固定板如图所示：
9）空心垫板
（1）空心垫板的外形尺寸由典型组合标准GB2873.2查得125×160×6。
（2）空心垫板的螺钉、销钉过孔的孔径比穿过的螺钉、销钉的直径大１mm左右，孔距与上垫板上的相同。
（3）空心垫板的材料选用Q235。
（4）空心垫板零件图由设计计算分析得出空心垫板如图所示。
10）凸凹模固定板
（1）型孔位置应与凹模型孔位置一致，与凸凹模为M7/h6配合。
（2）外形尺寸参考典型组合标准GB2873.2，取125×160×16。
（3）固定板的螺纹孔、销孔的孔径、孔距，均可以从典型组合标准GB2873.2中查得。
（4）材料选用Q235，不淬火。
（5）凸凹模固定板零件图由分析、计算得出固定板如图所示。
11）卸料板
模具总装图
1.圆柱销2.上模座3.上垫板4.凸模固定板5.空心垫板6.凹模
7.卸料板8.凸凹模固定板9.下垫板10.圆柱销11.卸料螺钉
12.定位销13.模柄14.打杆15.凸模16、21、23螺钉17导套
18.堆件块19.凸凹模20橡胶22导柱24.下模座25挡料销26.导料销
六、总结
通过这次毕业设计的过程中，我翻阅有关模具专业的书籍和老师的指导下，我重温了很多本专业的知识，并得以加以巩固。
在做毕业设计总结了这几年来所学东西，虽然做的过程中有很多不懂，但我们发挥了团队精神，互相查阅有关书籍，互相讨论，最后确定方案的可行性。
在完成毕业设计过程中，我能够简单的做出一套冲压模，但我知道我缺少的是实践，对于真正设计一套模具出来给工厂做出效益还没有达到要求的，以后我还要深入学习有关模具专业的知识。
由于知识有限和缺乏经验，设计中难免会有错误和不足的地方，但经过我不懈的努力，终于攻破了一道道难关，当然取得这些成果除了我自身的努力外，我发觉团队的合作力量也是不可忽视的。
在以后的学习中我将会不段的
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