摘 要
本设计题目为铜片冲孔落料级进模模设计，体现了冲孔落料类零件的设
计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲裁模设计的基础知识，为设计更复杂的冲裁模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
本设计运用冲压工艺及模具设计的基础知识，首先分析了工件的工艺要
求，为选取排样的类型做好了准备；然后估算了板料的选取，便于导尺的宽度及确定排样的方法；最后分析了工件的特征，确定模具的设计参数、设计要点及自动漏料装置。
本工件为薄板的冲孔落料见，且工件的料厚较薄，所以在选取
压力机是不宜过大，材料上说铜料的屈服强度也没有钢料的大，工件的尺寸较小设计时必须考虑设计一个能在冲孔落料时的剪切力小于材料的屈服强度以免冲裁力过大冲出废件。
关键词：冲裁模 冲裁 极限强度
Abstract
Blank and Prerce Grogressive Dies
This design topic hurtles bore to fall to anticipate class to enter a mold mold
design for the copper, body now the blunt bore fall to anticipate a type of spare parts of design request, contents and direction, there is certain design meaning.Pass the design to the spare parts' molding tool, strengthened designed further blunt cut the foundation knowledge of[with] mold design, for design more complicated of blunt cut a molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience.
This design usage blunt press the foundation knowledge of craft and molding tool design, analyzed the craft of the work piece a request first, have done preparation for the type that the selection lines up kind;Then the selection estimating plank to anticipate, easy to lead the method of the width and assurance row kind of Chinese foot;Analyzed the characteristic of work piece finally, make sure the design parameter, design important point of molding tool and leak to anticipate device automatically.
This work piece falls to anticipate to see for the blunt bore of lamella, and the work piece anticipate thick thinner, so Be selecting by examinations pressure machine is should not lead greatly, say on the material the copper anticipates accepts defeat strength to also have no steel to anticipate of big, the size of work piece is smaller to design have to consider to design 1 can while hurtling the bore fall to anticipate of shearing and slicing the dint is small to accept defeat strength in the material in order to prevent blunt once cut dint to rush out to discard a piece greatly.
Keyword： blanking die blanking ultimate
目 录
摘要……………………………………………………………………………………………………………………………I
绪论……………………………………………………………………………………………………………………………4
第1章 冲裁工艺规程的编制………………………………………………………………………………7
1.1工艺分析、排样设计………………………………………………………………………………………7
1.2工艺方案的确定………………………………………………………………………………………………9
第2章 冲压模结构设计……………………………………………………………………………………10
2．1模具结构形式的选择与确定……………………………………………………………………10
第3章模具设计的有关计算………………………………………………………………………………11
3．1冲压力与压力中心的计算，初选压力机…………………………………………………11
3．2模具主要零件和主要工作机构的设计与标准化…………………………………14
第4章绘制模具总装图………………………………………………………………………………………28
4．1模具零件材料选用一览表…………………………………………………………………………28
结束语…………………………………………………………………………………………………………………… 30
致谢………………………………………………………………………………………………………………………… 31
参考文献…………………………………………………………………………………………………………………32
国内模 第一章 冲裁工艺规程的编制
1.1工艺分析、排样设计
1.1.1冲压零件的工艺性分析
原始资料
:
材料：
QSn4-4-2.5
厚度：0.3mm
图1-1工件图
图示零件材料为QSn4-4-2.5，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易
得到这种材料，价格适中。
外形落料的工艺性：铜片属于中等尺寸零件，料厚0.3mm，外形复杂程
度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。
冲孔的工艺性：两个相同尺寸对称的圆孔，尺寸精度要求一般，可采用
冲孔。
此工件只有外形落料和冲孔两个工序。图示零件尺寸均为未注公差的一
般尺寸，按惯例取IT14级，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取IT9级即可。
由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。
1.1.2排样样设计
一、 确定零件的排样方案
设计模具时，条料的排样很重要。铜片零件具有形状简单有点类似矩形
的称椭圆形特点，排列采用直排（图2所示）的排样方案可以提高材料的利用率，减少废料。为了降低模具的制造成本，采用连续的送料方式，即连续送料，连续冲压，条料完成第一遍冲两个相同椭圆的小孔后，再冲第二遍落料，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。
图1-2： 条料的排样
二、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算
查表取得搭边值为1.8mm和2.0mm。
条料宽度的计算：拟采用无侧压装置的送料方式，由
00b-∇=[D+2(a+∇)+c1]-∇
D—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸
∇—条料宽度偏差（查表得∇=0.4）
a—侧搭边值（查表得a=2mm）
c1—导料板与最宽条料之间的间隙,取值为0.08mm
代入数据计算，取得条料宽度为25.28mm。
导尺间距离的计算：由s=D+2(a+∇)+2c1,代入数据计算得导尺间距离为
25.36mm。
材料利用率的计算：
根据一般的市场供应情况，原材料选用1500 mm×1000 mm×0.3 mm的
冷轧薄钢板。
每块可剪1500mm ×25 mm规格条料60条，材料剪切利用率达100%。
由文献﹝2﹞ 材料利用率通用计算公式
η =nA⨯100% Bs
式中 A—一个冲裁件的面积，mm2;
n—一个进距内的冲裁件数量；
B—条料宽度，mm;
s—进距， mm
得
η=
148⨯134.628100%=79.69% 1000⨯25
1.2工艺方案的确定
1.2.1、工艺方案的确定
铜片零件所需的基本冲压工序为落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方
案。
方案一：用简单模分两次加工，即冲孔——落料。
方案二：冲孔落料复合模。
方案三：冲孔落料级进模。 采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件
为中批量生产，方案二和方案三更具有优越性。
铜片零件内有一个内椭圆的孔，外形类似矩形的椭圆边与条料边之间的
（1）距离为2.0mm，大于此零件要求的最小壁厚（0.3mm），可以采用冲孔、落
料复合模或冲孔、落料连续模。复合模模具制造难度大，并且冲压后产品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，因此选用级进模更为合
理。
第二章 冲压模结构设计
2．1模具结构形式的选择与确定
正倒装结构：根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。
送料方式：因是大批量生产，采用手工送料方式。
定位装置：本工件在级进模中尺寸是较小的，又是小批量生产，顺冲时第一个工位采用始用挡料销定位，第二个工位采用固定挡料销定位。送料时废料孔与固定挡料销作为粗定距，在大凸模上安装两个导正销，利用条料上椭圆的孔做导正销孔进行导正，依此作为条料送进的精确定距。
导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于已经采用了手工送料方式，为了提高开敞性和导向均匀性，采用对角导柱模架。
卸料方式：本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为0.3mm，料厚比较薄，为了简化模具结构和达到可靠的卸料力，选用刚性卸料板来卸下条料废料。
第三章模具设计的有关计算
3．1冲压力与压力中心的计算，初选压力机
3.1.1冲裁工序总力的计算
由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。
冲铜片内的一个椭圆孔，落外型料的力P3，向下推出第二个冲孔废料的力P1，向下推出第一个冲孔废料的力P2，向下推出工件的力P4。由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。
考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式：
P=KLtτ﹝3﹞
式中 P—冲裁力（kN）
L—冲裁件剪切周边长度（mm）
t—冲裁件材料厚度（mm）
τ—被冲材料的抗剪强度(MPa)
K—系数，一般取1.3。
上式中抗剪强度τ与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。为方便计算，可取材料的τ=0.8σb,故冲裁力表达式又可表示为：P=1.3Ltτ
≈Ltσb
式中 σb—被冲材料抗拉强度(MPa)。查手册﹝1﹞表8—7得QSn4-4-2.5的
σb=294MPa
P1=9.65×0.3×294=0.851kN
P3=58.631×0.3×294=5.171kN
推件力 Pt=nKtP
Kt—推件力系数,由手册查得Kt=0.055
n—同时卡在凹模的工件(或废料)数,其中
n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
查手册﹝2﹞表2—40可得和h=4mm,故n=13.2
P4=13.2⨯0.851⨯0.055=0.616kN
P6=13.2×0.055×5.171=3.932kN
P总=P1 +P3+P4 +P6=0.851+0.498+5.171+0.616+0.090+3.932=11.702kN
3.1.2．初选压力机
查文献[4]开式可倾压力机参数初选压力机型号为JG32-4，见表一。 公称压力/KN 40
发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 3
滑块固定行程/mm 40
滑块调节行程/mm 40/6
标准行程次数(不小于)(次/min) 200
(快速型)发生公称压力时滑块离下极点距离/mm1
(快速型)滑块行程/mm 20
(快速型)行程次数(不小于)(次/min) 400
(最大闭合高度)固定台和可倾/mm 160
(最大闭合高度)活动台位置(最低/最高)/mm -
闭合高度调节量/mm 35
(标准型)滑块中心到机身距离(吼深)/mm 100
(标准型)工作台尺寸(左右×前后)/mm 280×180
(标准型)工作台孔尺寸(左右×前后)/mm 130×60
(标准型)工作台孔尺寸(直径)/mm 100
(标准型)立柱间距离(不小于)/mm 130
(加大型)滑块中心到机身距离(吼深)/mm -
(加大型)工作台尺寸(左右×前后)/mm -
(加大型)工作台孔尺寸(左右×前后)/mm -
(加大型)工作台孔尺寸(直径)/mm -
活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离/mm-
模柄孔尺寸(直径×深度)/mm Ф30×50
工作台板厚度/mm 35
倾斜角(不小于)(°) 30
3.1.3压力中心的计算
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。
此为多凸模模具的压力中心，首先计算大凸模的压力中心
图3-1：压力中心的计算（a）
计算其压力中心的步骤如下：
①、按比例画出凸模的工作部分剖面图（见图）
②、在任意距离处作x-x轴y-y轴
③、 分别计算出各线段和椭圆的重心到x-x轴的距离y1, y2, y3和到y-y轴
的距离x1, x2, x3,
④、大凸模的压力中心到坐标轴的距离下式确定：
到y-y轴的距离
x= l1x1++l3x3+l4x4+l+l6x6+l7x07
l+l
1+l23+l4+l5+l6+l7
=9.53mm
到x-x轴的距离,因为工件的形状是对称的，所以 y0=0
⑤、由于其余凸模为规则的凸模 ，则总的压力中心为
图3-2： 压力中心的计算（b）
到y-y轴的距离
x2
0=
l1x1+l2xl
1+l2
=8.426mm
到x-x轴的距离 y0=
l1y1
l+l 12
=-3.4mm
11
3．2模具主要零件和主要工作机构的设计与标准化
3.2.1工作零部件的设计与标准化（尺寸、位置、标准与示意图）
由于制件结构简单精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。 冲孔时，间隙取在凹模上，则：
凸模尺寸
dap=（d+x△）-δ凹模尺寸
dd=(d+x△+Zmin)0+δ
式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm dp dd——冲孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm
x——磨损系数，由手册﹝1﹞查表2-30得：IT14级时x=0.5。 Zmin——双面间隙，mm △——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
①、冲裁一个椭圆孔凸模、凹模刃口尺寸的计算
凸模尺寸
由手册表2-10查得△=0.25
dap=（d+x△）-δdar=（r+x△）-δ
凹模尺寸
由表2-23得Zmin=0.012
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(2+0.5×0.25+0.012)0+0.01 =2.1370+0.01 dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(0.9+0.5×0.25+0.012)0+0.01 =1.1370+0.01
②、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的计算
因此落料件为复杂的制件，所以利用凸凹模配合法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求。
采用配作法，计算凹模的刃口尺寸，首先是根据凹模磨损后轮廓变化情况正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大还是变小，还是不变这三种情况，然后分别按不同的计算公式计算。
a、凹模磨损后会增大的尺寸-------第一类尺寸A 第一类尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.01△
12
p
0 p0 0p
=(2+0.5×0.025)0-0.01 =2.0120-0.01
=(0.9+0.5×0.025)0-0.01 =0.9120-0.01
b、凹模磨损后会减小的尺寸-------第二类尺寸B 第二类尺寸：Bj=(Bmax+x△)
-0.01△
c、凹模磨损后会保持不变的尺寸 第三类尺寸C 第三类尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△ 其落料凹模的基本尺寸计算如下：
图3-3： 落料凹模刃口部分尺寸
第一类尺寸：磨损后增大的尺寸：
A1=(Amax-x△)+0.01△ 0=(4.2-0.5×0.30)+0.01×0.0.303 0=4.15+0.00
A2=(Amax-x△)+0.01△ 0=(20.89-0.5×0.52)+0.01×0.520.031 0=20.63+0 A3=(Amax-x△)+0.01△ 0=(6.8-0.5×0.36)+0.01*0.36 0=6.68+0.0360 A4=(Amax-x△)+0.01△01×0.25 0=(2.5-0.5×0.25)+0. 0=2.475+0.025 0A5=(Amax-x△)+0.01△+0.01*0.36 0=(6-0.5×0.36) 0=5.82+0.0360
第二类尺寸：磨损后减小的尺寸：
Bj=(Bmax+x△)
-0.01△
=(3+0.5×0.25)+0.01*0.25025 0=3.125+0.00
第三类尺寸：凹模磨损后会保持不变的尺寸：
Cj=(Cmin+0.5△)60.125△=(12.59+0.5×0.43) =12.80560.024
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Zmin=0.012
13
图3-4：落料凸模刃口部分尺寸
（2）工作零部件的设计与标准化
冲椭圆孔的凸模，为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应作成逐渐增大的多级形式如图6所示：
图3-5： 冲孔凸模的结构形式
14
凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算： L=h1+h2+h3+h 式中 L—凸模长度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—导尺高度，mm
h—附加高度，一般取15~20mm
F
式中 q—凸模固定端面的压力，MPa F—落料或冲孔的冲裁力，N [σ]—模座材料许用压应力，MPa
7.07⨯103
q ==122MPa
1.52⨯π
凸模固定板端面压力超过了80～90ＭＰa，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬的垫板。矩形垫板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格见手册﹝２﹞表15.60，查得63×50×4
由于采用整体式凹模，所以由外形落料凹模确定其凹模板厚度（图6），其凹模刃口高度由表2.40查得h=4mm，β=2
外形落料凸模、凹模各尺寸及其组件的确定和标准化（包括外形尺寸和厚度）
外形凸模的设计：外形凸模用线切割机床加工成直通式凸模，用两M8的螺
钉固定在垫板上，由于采用固定卸料板，凸模按下式计算（图9）：
15
图3-8： 凸模长度的确定
L=h1+h2+h3+h
其中： h1为固定板厚度（10 mm），h2
为卸料板厚度（4mm），h3为导料板厚度（5 mm）， h为附加长度，主要凸模进入凹模的深度（1mm）及模具闭合状态下
卸料板到凸模固定板间的安全距离（15mm～20mm）等因素。 所以：L=10+4+5+15=34 mm
凸模固定板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格见手册﹝２﹞表15.57可得63×50×10
凹模
16
图3-12： 固定挡料销的位置
l=C+(
dr-d
)+0.1 2
l——挡料销与导正销的间距，mm
C——连续模的步距，mm dr——导正销的直径，mm d——挡料销头部直径，mm l=6.8+(
4.2-5
)+0.1=6.5mm 2
导正销的设计与标准化
导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。导正销的结构形式，结构设计，尺寸精度，材料的热处理等可参照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94选定。
导正销的结构形式查手册[2]选用如图
图3-13：导正销的结构形式 D=d-2a
D——导正销直径的基本尺寸 d——冲孔凸模直径
2a——导正销与孔径两边的间隙
冲裁椭圆孔的导正销 查表得h=0.6t 2a=0.05mm
D=d-2a=1.8-0.05=1.75mm h=0.6×0.3=0.18mm
导料板的设计与标准化
经查表分析得]导料板长度L=83mm，宽度B=12.5mm ，厚度h=4mm
17
图3-14： 导料板的设计
3.2.3标准模架的选用
由凹模周界可以选取标准模架。
凹模周界Ｌ＝63mm,B=50mm,闭合高度h1=100mm 材料为ZG45(ZG310-570),0I级精度的对角导柱模架。导柱标记：163110 GB/T2861.1—90
183110 GB/T2861.1—90 导套标记：16365323 GB/T2861.6—90 18365323 GB/T2861.6—90
上模座标记：63350325 GB/T2855.1—90 下模座标记：63350330 GB/T2855.2—90 模柄标记：A32379 JB/T 7646.2
18
图3-15：对角导柱示意图
模柄与上模座的联接采用压入式的结构如图17所示。
图3-16： 旋入式的模柄
3.2.4卸料装置的设计与标准化
19
在前面已经确定了采用刚性卸料板，设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有外形凸模的导向作用，并能对小凸模起保护作用。卸料板的边界尺寸经查手册[2]表15.28得： 卸料板长度L =63mm,宽度B=50mm厚度h0=10mm
此模具中，卸料板对冲孔落料凸模起导向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造.
3.2.5联接件的选用与标准化
本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体讲 内六角螺钉标记：35钢M6330 GB70—85 螺钉标记：35钢M6330 GB68—76 圆柱销钉标记：35钢φ5365 GB 119—86 止动圆柱销标记：35钢φ436GB119—86
20
第四章绘制模具总装图
前面各节已经设计好了铜片冲孔落料连续模各零件，根据前面的设计，铜片冲孔落料连续模的总装图如下。
图4-1： 铜片冲孔落料连续模总装图
1-模柄2-锁紧销 3-销钉 4-螺钉5-导柱6-导套7-上模座8-垫板9-固定板 10-凸模11-卸料板12-导尺13-凹模 14-下模座15-内六角螺钉16-销钉17-始用挡料块18-固定挡料块
4．1模具零件材料选用一览表
表4-1： 模具材料的选用
结束语
铜片件属于简单冲裁件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是两次冲裁成的，然后相应选取各次冲裁时的压力机。本设计主要是最后一次冲压模具设计，需要计算冲压时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。
由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。
铜片件的形状结构较为简单，高度不高适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。便以以后的操作、调整和维护。
铜片模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。
致 谢
时光如电，岁月如梭，大学三年一晃而过，而我也即将离开我们尊敬的老师、友好的同学和熟悉的校园走进社会。在这毕业之际，作为一名工科的学生，毕业设计是一件必不可少的事。
毕业设计涉及的知识广泛，很多都是我门的教科书上没有的，这就需要自己到图书馆查找所需的资料。在设计中，涉及很多计算的问题，必须通过所学知识、相关的资料及自己的不断努力才能解决。
在学校中，我们所学的主要是理论性知识，实践性比较欠缺，而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计，可以把我们以前学的专业知识系统地联系起来，使我们既温故又学到更多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。
由于资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，在设计的过程中难免要遇到很多问题，但经过课程设计，使我们有了一定的饿设计的经验；同时在老师的悉心指导及同学的热心帮助下，我克服了一个又一个的困难，使我的毕业设计不断完善。在此，我在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，汲取了更系统的专业知识，使自己的能力得到很大程度的提高。
最后，再次感谢原老师、于老师等在这一段时间给予无私的指导和帮助，并向你们致以深深的敬意！在以后的工作上，不辜负你们对我们寄予的厚望！
参考文献
[1] 王孝培主编主编. 冲压手册[M].北京：机械工业出版社，1988年2月 [2] 郝滨海编著.冲压模具简明设计手册[M]. 化学工业出版社，2005年1月 [3] 杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册[M].北京：机械工业出版社2005年1月
[4] 中国机床总公司编著.全国机床产品供货目录册[M].北京：机械工业出版社，2002年6月
[5] 史铁梁主编. 冷冲模设计指导[M].北京：机械工业出版社.1996年7月 [6]翟德梅主编.模具制造技术[M].河南机电高等专科学校
[7]王芳主编.冷冲压模具设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，1998 [8]任嘉卉主编.公差与配合手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000
[9]李易、于成功、闻小芝主编.现代模具设计、制造、调试与维修实用手册[M].北京：金版电子出版公司，2003
[10]彭建声、秦晓刚编著.模具技术问答[M]. 北京：机械工业出版社，1996 [11]刘建超、张宝忠主编.冲压模具设计与制造[M].北京:高等教育出版社,2002年11月