目 录
第1章 引言.............................................................. 2
第2章 零件工艺分析.................................................... 2
2.1工艺方案的确定..................................................... 3
2.2 零件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析.................... 3
第3章 主要工艺参数计算............................................... 3
3.1 冲裁部分相关计算.................................................. 3
3.1.1、合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率..................... 3
3.1.2 冲裁力计算.................................................. 5
3.1.3 冲裁压力中心的确定.......................................... 5
3.1.4 冲裁设计中橡胶选取与计算.................................... 6
3.1.5 确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸.................. 6
第4章 压力机的选择.................................................... 8
第5章 模具总体结构设计............................................... 9
5.1 凸模和凹模外形尺寸的确定.......................................... 9
5.1.1 整体凹模外形尺寸的确定...................................... 9
5.1.2 落料凹模外形尺寸的确定...................................... 9
5.1.3.冲孔凸模长度及强度校核..................................... 10
5.2 选定定位元件..................................................... 11
5.3 固定板、垫板设计与标准........................................... 12
5.4上、下模座........................................................ 13
5.5 闭合高度......................................................... 13
5.6 模架的设计....................................................... 13
5.7 模柄与标准....................................................... 14
5.8 卸料、出件方式的选择............................................ 15
5.9 紧固件与模具定位件的标准与确定................................... 16
5.10 导正销的选择及导柱导套导向装置.................................. 16
第6章 冲压模具的安全技术............................................ 17
第7章冲模的安装....................................................... 18
第8章 模具的装配图................................................... 18
结论..................................................................... 19
参考文献................................................................ 19
第1章 引言
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。
第2章 零件工艺分析
2.1工艺方案的确定
零件传统的生产工艺一般先在落料、冲孔复合模上进行冲裁，这种方法所需模具较多，冲床利用率低，不易实现自动化生产，且生产效率低，不能适应该产品生产的需求。将冲压生产支板的模具设计成自动送料的多工位级进模，在解决上面问题的同时，还可以避免分模加工中定位误差的产生，提高产品质量，降低操作工人的劳动强度和生产成本，有助于提高其产品的市场竞争能力。
支板是飞轮上用来止动的零件，其材料为20钢，生产批量很大。零件简图如图一所示，零件类似一垫片，零件结构尺寸较小，属于典型的中小型冲压件。
2.2 零件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析
该零件形状简单，是由圆和直线组成的．按照要求普通冲裁件外形与内孔尺寸所能达到的经济公差等级一般不高于IT11级，由《冲压工艺及冲模设计》表3-6、3-7查得，普通冲裁件外形公差可达到0.14mm，内孔公差可达到0.05mm。图样中精度及断面质量均没有特别的要求，零件图上的所有的尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，即可在IT12—IT18取公差值,按IT14级确定工件尺寸的公差。
该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．断面质量按一般标准处理。根据生产实践可知其装配关系大致为一般的普通落料模形式的改进，其它如生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。
第3章主要工艺参数计算
3.1 冲裁部分相关计算
3.1.1、合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率
（1）排样方法的确定
根据工件的形状，确定采用有废料排样的方法。模具为连续模，采用直排，经多次排样算画出排样图，如图二
图二:排样
（2）计算板材规格
查《冲压工艺及冲模设计》表3-10排样方法，根据零件形状两制件间按矩形且为有废料排样，查《中国模具设计大典》取搭边值为1.5，侧边取搭边值也为2。
进距为：h=63.5mm
条料宽为：b= 67.2mm
（3）计算条料的利用率
一个进距内的材料利用率
为
式中 A——冲裁件面积（
）；
n—— 一张条料上的的冲件总数目；
B——条料宽度（mm）
——条料长度（mm）
在此排样中：
=
%
3.1.2 冲裁力计算
（1）冲裁力
平刃口冲裁模的冲裁力一般按下式计算：
在这里为计算简便，也可按下式估算冲裁力：
F≈
其中：
查《实用冲压技术手册》表8-49碳素结构钢20钢抗拉强度
为98~137MPa。在这可取
因此
由于冲裁与切舌不是同时进行，所以最大总冲裁力：
（3）卸料力
查《冲压工艺及冲模设计》表3-11得
=0.04
=
3.1.3 冲裁压力中心的确定
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，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，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 压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的 座标 位置 O?0(x?0,y?０)，即为所求模具的压力中心)。
由于本设计的零件为对称形状的单个冲裁件，所以冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。但冲孔和落料同时进行，故还需进一步确定。在冲孔时，F孔的压力中心在矩形的几何中心，即圆心以两工位中心点连线中点为（0,0）建立直角坐标系。
3.1.4 冲裁设计中橡胶选取与计算
橡胶允许承受的负荷较大，安装调整灵活方便，是冲裁模中常用的弹性元件。
橡胶的选用与计算步骤如下：
1）根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料较硬橡胶；拉深压料较软橡胶。
2）根据卸料力求橡胶横截面积尺寸。橡胶产生的压力按下式计算：
F=AP A=F/P F=
=1939.76/5=388N
查得P=0.25MPa
A=
r=22.5mm
高度H=L/（0.25~0.3）=22mm
3.1.5 确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸
（1）加工方法的确定：
模具制造有凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工两种方法。
凸模与凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸，凸模和凹模分开加工可使凸模和凹模具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。
凸模与凹模配合加工法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配置保证，工艺比较简单，并且还可以适当放大基准件的制造公差，使得制造也容易。冲件精度要求不高，故采用此方法。并且，一般工厂也常常采用此方法。
结合模具制造及工件的形状特点，冲孔采用分开加工，落料采用凸模和凹模配合加工的方法。
（2）刃口尺寸计算
在确定冲模凹模和凸模刃口尺寸时，必须遵循以下原则。
1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸。故冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理的间隙
2）根据凹凸模刃口的磨损规律。凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后使冲孔孔径减小，故应使尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。
3)考虑工件精度与模具精度间的关系，在确定模具制造公差时，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙数值，一般冲模精度较工件精度高2-3级
1、冲孔凸模、凹模
由《冲压工艺及冲模设计》表3-3查得
，
由《实用冲压技术手册》表2-29查得
，
故满足
条件
查表2-30得 x=0.75，则
冲孔：
=37
=37.084
落料：
第4章 压力机的选择
使用冲床的公称压力应大于计算出的总压力
；最大闭合高度应大于冲模闭合高度
；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。为安全起见，防止设备的超载，可按压力机公称压力p=(1.1~1.3)
来选择压力机。
现取系数1.2，则有P = 1.2 
= 58KN
查询机械设计手册开式压力机规格表可选用公称压力为63KN的开式压力机。
其参数如下：
公称压力：63KN
滑块行程： 50mm
最大封闭高度：170mm
封闭高度调节量： 40mm
工作台尺寸（前后×左右）： 315mm ×200mm
工作台孔尺寸（前后×左右×直径）:150mm×70mm×110mm
模柄孔尺寸（直径×深度）：
30×50mm；
工作台厚度：40mm
查表得A3钢最小相对弯曲半径
为0.4~0.8，分析冲裁后的零件图样，图样中的弯曲角分别为R3、R4，都大于最小相对弯曲半径的最大值，故可得：用A3号钢作为材料的此形状工件可经弯曲成形。
第5章模具总体结构设计
5.1 凸模和凹模外形尺寸的确定
5.1.1 整体凹模外形尺寸的确定
材料：Cr12
热处理：硬度:HRC58~62
技术条件：按JB/T7653-1994的规定
查表得k=0.35
孔径D=62、d=37、刃壁高度h=4/mm、s=62，高度H=sk=21.7/mm。
5.1.2 落料凹模外形尺寸的确定
凹模：凹模类型很多，凹模的外形有圆形和矩形；结构有整体式和镶拼式；刃口有平刃和斜刃。在实际生产中，由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为圆形或矩形的凹模板，在其上面开设所需要的凹模洞口，用螺钉和销钉直接固定在模板上。
凹模外形尺寸是否合理，将直接影响到凹模的强度、刚度和耐用度。凹模外形主要与制件外形尺寸及制件厚度有关。冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式和固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前尚不用理论计算方法确定凹模轮廓尺寸。本设计采用经验公式
凹模高度
的确定：
凹模壁厚（刃口到外边缘的距离）：
C=（1.5~2）H
垂直于送料方向的凹模宽度B
送料方向的凹模长度
式中s——垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离；s=62/mm
——送料方向的凹模刃壁间最大距离；=62/mm
——送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离，根据材料厚度t=1.2mm，材料宽度67mm， 查《冲压工艺及冲模设计》表3-14取160/mm。
——系数，考虑板料厚度的影响，由《冲压工艺及冲模设计》表3-15查得凹模厚度系数k=0.35
因此，凹模的长L= 62+63.5+63.5+31=220/mm，取为250/mm
凹模的宽B=68.2+57.8=126mm，取为160mm
凹模高度H=21.7mm
凹模壁厚C=30mm
对照《中国模具设计大典》的标准将上述长×宽×高尺寸改为250×160×21.7mm。
对于孔口的结构形式，本设计采用常用的阶梯形直刃壁型孔。如图三所示：
（图三）
根据以上分析取h =4/mm ，b = 0.5/mm
5.1.3.冲孔凸模长度及强度校核
凸模的结构类型分为标准圆凸模、凸缘式凸模、直通式凸模。根据设计要求，本设计采用凸缘式凸模。凸缘式凸模的工作段截面一般是非圆形的，而固定段截面则取圆形、方形、矩形等简单形状，以便加工固定板的型孔，当固定段取圆形时，必须在凸缘边缘处加骑缝螺钉或销钉。本设计的固定段截面为矩形，所以无须其它装置。
凸模长度计算：凸模长度需根据冲模的结构要求和凸模刃磨量等因素确定。可按下式计算：
式中 L——凸模长度，mm；
——凸模固定板厚度，mm；=17.36/mm
——卸料板厚度，mm；=25/mm
——导料板厚度，mm；h=8/mm
——凸模进入凹模的深度（0.5~1）mm；
H——附加长度，包括凸模的修磨量及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板之间的安全距离，一般取h=15~20mm。
而本设计采用弹压卸料装置，故不用导料板厚度这一项，却要考虑固定板至卸料板间弹性元件的厚度
=63.86/mm
凸模结构选取B型圆凸模
材料及热处理：9Mn2V，硬度HRC5~62，尾部回火HRC40~50。
切舌弯曲凸模：
由于本冲压模不但有冲裁还有一小段弯曲，既有一步是进行切舌弯曲的，由于为了冲压时的平稳及减少一次冲裁所受的冲裁力减小以保护切舌刃口和冲裁刃口，因此切舌弯曲凸模比落料凸模和冲孔凸模短两毫米。
切舌弯曲凸模的有关计算，切舌弯曲凸模的长度为61.86mm。
其材料为T10A，硬度为HRC58~62.
5.2 选定定位元件
（1）在级进冲裁模上设置侧压装置后，将迫使条料在送进时始终紧贴基准导料板，可减少送料误差，提高工件内形和外形的位置尺寸精度。但自动送料的模具不宜采用侧压装置。故采用无侧压导料装置。
（2）选用特定步距送料装置送料，在开始时用初始挡料销定距，往后就用送料装置定距，再用导正销导正。
始用挡料销
长度L=54/mm 厚度H=4/mm 始用挡料块64×4 弹簧0.5×6×20 弹簧心柱4×16
技术条件：按JB/T 7653-1994的规定
5.3 固定板、垫板设计与标准
根据模具结构分析，本设计只在冲孔凸模和冲孔凹模采用矩形的固定板固定，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，应还考虑螺钉和销孔的位置，厚度一般取为凹模的60%~80%。固定板孔与凸模采用过渡配合(H7/m6)，压装后端面磨平，以保证冲模的垂直度。
固定板的基本结构、尺寸可按GB2858.1-81 ~ GB2858.6选取。
对角导柱式模架矩形固定板（摘自JB／T 7643.2—1994）查表得：
卸料板
长度L =250/mm、宽度B = 160/mm、厚度H = 15.5/mm、材料为Cr12钢的矩形凹模板：
卸料板 Cr12钢JB/T 7643.2
技术条件：按JB/T 7653-1994的规定
凸模固定板：
长度L = 250/mm、宽度B =160/mm、厚度H = 21.7/mm、材料为45钢的矩形固定板：
固定板45钢JB/T 7643.2
技术条件：按JB/T 7653-1994的规定
矩形垫板：
垫板主要用于直接承受和扩散凸（凹）模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。垫板厚度一般取6~12mm，外形尺寸按固定板形状决定。常用材料为45钢、T7A。
垫板的基本结构、尺寸可按GB2859.~GB2859.6选取。
查表得：
长度L = 250/mm、宽度B = 160/mm、厚度H = 8/mm、材料为45钢的矩形垫板：
垫板250×160×8 - 45钢JB/T 7643.3
技术条件：按JB/T 7653-1994的规定
5.4上、下模座
模具的全部零件,均安装在上、下模板上，从而构成模具的整体并传递压力机的压力来完成落料、冲孔及弯曲工作。模板应该具备足够的强度和刚度。如果模板的刚度不够，则落料工作时模板会产生严重的弹性变形，导致模具零件迅速的磨损或损坏。
根据最大轮廓尺寸220mm，考虑壁厚30mm，选相近规格标准模板.
由【6】表2-41得
上模座的外形尺寸为25016050mm
下模座的外形尺寸为25016060mm;
上下模座的材料均采用HT200。
5.5 闭合高度
模具闭合高度应为上模座、下模座、凸模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和，即
H＝204.06mm
冲裁及切舌弯曲时凸模进入凹模的深度,可根据生产现场调整，可略有增减，以保证能生产出合格的产品为准。
所选压力机闭合高度满足
要求。
5.6 模架的设计
模架是模具的主体结构，模架由上下模座、导柱、导套等组成。模具的全部零件都固定在它上面，并承受冲压过程中的全部载荷。模具的上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。，本设计采用在中、小型模具中应用最广的滑动导向副结构对角导柱模架在凹模面积的对角中心线上，装有前、后导柱，其有效区在毛坯进给方向的导套间。受力平衡，上模座在导柱上运动平稳。适用于纵向或横向送料，使用面宽，常用于级进模或复合模。模架允许的凹模周界长（L）、宽（B）、直径（D）及最大最小闭合高度等基本尺寸均有国标（滑动导向模架：GB2851.1 ~ GB2851.7），本设计根据设计要求与成本的估计选择后侧导柱模架（GB2851.3-81）各尺寸查国标如下：
由于采用对角导柱式模架，因此两对导柱、导套的直径不同，但均按GB/T 2851.1-1990选取，由中国模具设计大典得：
1、导柱的尺寸为32210mm；
导套的尺寸为3211548mm；
2、导柱的尺寸为35210mm；
导套的尺寸为3511548mm；
它们的材料均采用20钢，导柱表面进行渗碳处理。
5.7 模柄与标准
本设计采用适用于所有中小型模具的压入式模柄，它与模座孔采用H7/m6过渡配合。具体标准如下：
A型压入式模柄
直径d(js10) =30mm、高度L = 88/mm的A型压入式模柄：
模柄A30×50 JB/T 7646.1
d1(m6) = 39+0.025 +0.009/mm d2= 43/mm d3= 30/mm
材料：Q235
技术条件：按JB/T 7653-1994的规定
5.8 卸料、出件方式的选择
对于卸料力要求大，有要求卸料板与凹模间有较大的空间位置时，可以采用活动刚性卸料板结构。而为了防止细长凸模纵向失稳弯折，可以采用有导向的弹性卸料板，且根据模具冲裁的运动特点,该模具采用弹性卸料方式比较方便。因为工件料厚0.35mm，推件力比较小，用弹性装置取出工件比较容易，且对弹力要求不高，应用方便。卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同, 其宽度和长度均与固定板的长度、宽度一致，再根据冲件料厚查《冲模技术》中表9-15得：长度L = 80/mm、宽度B = 63/mm、厚度H = 10/mm,材料为45#钢,淬火硬度为40~45HRC的卸料板采用4个M6的螺钉固定.长度L=75 mm.
卸料螺钉：
卸料螺钉多数也是圆柱头和内六角两类，由于弹压卸料板在装配后应保持水平，故卸料螺钉长度L应控制在一定的公差范围内。本设计采用较为常用的圆柱头卸料螺钉，具体标准如下：
圆柱头卸料螺钉
直径d = M8/mm、长度L = 75/mm的圆柱头卸料螺钉：
圆柱头卸料螺栓M10×80 JB/T 7650.5
d1= 10/mm d2= 15/mm d3= 6.2/mm l = 8/mm H = 6/mm
t = 3/mm n = 2.5/mm C = 1.5/mm b = 2/mm r ≤ 0.5/mm r1≤ 0.5/mm
材料：45，热处理硬度35~40HRC
技术条件：按JB/T 3098.3-2000的规定
5.9 紧固件与模具定位件的标准与确定
螺钉、销钉在冲模中起紧固定位的作用，设计时主要是确定它的规格和金顶位置。
螺钉拧入的深度不能太浅，否则紧固不牢靠；也不能太深，否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。
模具紧固件主要指螺钉和销钉。
螺钉主要承受拉应力，用来连接零件。常用的有内六角螺钉和各种带槽的柱头螺钉，螺钉旋进的深度等尺寸参见下图。本设计除特殊说明外都使用M6×50的内六角圆柱头螺钉紧固。
对于钢h = d1 对于铸铁h = 1.5 d1
销钉：本设计除特殊说明外，一律选用10×30的销钉定位。配合间隙为m6/h8。
5.10 导正销的选择及导柱导套导向装置
柴油机飞轮锁片冲压模先冲小孔再冲大孔，所以后面粗定位时可采用导正销导正，所以可以在落料凸模上装一导正销，提高定距精度，导正销有四种，分别为A、B、C和D，只有D型导正销能满足要求，它用于导正d=12~50mm的孔，而我需要导正的孔径为37mm，刚好符合要求。如图，
导正销的头部由圆锥的导入部分和圆柱形的导正部分组成。导正部分的直径和高度尺寸及公差很重要。导正销的基本尺寸可按下式计算：
d=
-a
式中 d——导正销的基本尺寸——冲孔凸模的直径 a——导正销与冲孔凸模直径的差值，查表得a=0.12
导柱导套导向装置
导柱导套导向装置有很多种形式，常用形式导柱导套与模座均为H7/r6过盈配合。导柱导套与模座可以采用过渡配合H7/m6代替过盈配合，容易保证导柱和导套的轴线垂直于模座平面，使模架的导向精度只决定于加工精度，而容易制成精密模架。
为了保证使用中的安全性与可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项：当模具处于闭合状态时，导柱上端面与上模座的上平面应留10~15mm的距离；导柱下端面与下模座下平面应留2~5mm的距离。导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离，同时上模座开横槽，以便排气和出油。
第6章 冲压模具的安全技术
在设计冲压模具时，必须满足下列要求
模具结构应能保证操作方便，安全可靠，操作者勿需手，臂，头伸入危险区即可顺利完成冲压工作
调试，安装，修理，搬运和贮藏方便安全，不会因模具结构问题而引起意外事故
模具零件要有足够的强度，材料选择合理，模具应避免有与机能无关的外部凸凹，外部应倒棱，导柱，导套应远离操作者，模具压力中心应通过或靠近模柄中心线，导向定位等重要部件要使操作者能看清楚
设计模具时应考虑安装机械化装置的位置，以便必要时机械化自动化装置代替手工操作
顶件器，推件器以及卸料板等结构必须可靠，不使操作者有不安全的感觉
第7章 冲模的安装
冲模的使用寿命，工作安全和冲件质量等 于冲模的 正确安装有着极大的关系:
1:冲模应正确安装在压力机上使模具上下部分不发生偏斜和位移，这样就可以保证模具有较高的准确性,避免产生废品,而且可保证模具寿命
2:模具安装时将带有导向的模具上下应同时搬到工作台面上。应先固定上模，然后根据上模的位置固定下模
3:在冲压生产过程中，由于压力机的振动，可能引起固定冲模的紧固零件的松动。操作者必须随时注意和检查各紧固零件的工作情况
第8章 模具的装配图
冲裁时，凹模固定不动，条料由右边送进，放置在凹模。压力机通过模柄带动上模座、冲孔凸模、落料凸模和切舌下行。通过导柱和导套的导向作用同时完成冲孔和切断。而弹性卸料板同时顶住条料起校平作用。上模回程时，弹性卸料板被卸料弹簧顶出。将条料从冲孔凸模上卸下，冲孔废料则直接由凹模孔中漏到压力机台面下，工件从最后的凹模以下出料方式落入落料凹模。
结 论
通过本次课程设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到，以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。
参考文献
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