目录一、设计任务 (2)（一）零件工艺性分析 (2)1. 结构与尺寸分析 (2)2. 材料分析 (2)3. 精度分析 (2)（二）冲裁工艺方案的确定 (3)（三）确定模具总体结构方案 (3)1．模具类型 (3)2．操作与定位方式 (3)3. 卸料与出件方式 (3)二、零件工艺计算 (4)（一）排样设计与计算 (4)（二）模具刃口尺寸计算 (4)（三）设计冲压力和压力中心，初选压力机 (5)三、模具零部件结构的确定 (6)（一）凹模设计 (6)（二）固定板 (7)1. 凸模固定板 (7)2. 凸凹模固定板 (8)（三）垫板的设计 (8)（四）卸料板的设计 (10)（五）凸模设计 (10)（六）卸料装置中弹性元件的计算 (11)（七）凸凹模设计 (12)（八）选择紧固件和定位零件 (13)（九）选择模架及其它安装零件 (13)（十）模柄的设计 (14)四、装配图 (14)（一）注释 (15)（二）工作原理 (15)参考文献 (15)一、设计任务：工件为垫圈，材料为Q235钢，精度要求为IT11~IT12，尺寸如下图所示，设计一套冲压模具，大批量生产。

图1（工件）（一） 零件工艺性分析：1. 结构与尺寸分析：零件结构简单，形状对称，零件中部圆孔直径为15.02mm ，满足冲裁最小孔径mm t d 22.10.1min =≥的要求；孔与零件边缘间的最小孔边距为7.5mm ，满足冲裁件最小孔边距mm t l 83.15.1m in =≥的要求，因此，零件的结构满足冲裁的要求。

2. 材料分析：Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

3. 精度分析：零件的精度要求为IT11~IT12，取精度为IT11，模具按精度IT7~IT8计算，普通冲裁即可满足图样要求。

由以上分析可知，该零件工艺性较好，可以进行冲裁加工。

（二）冲裁工艺方案的确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。

方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔—落料级进冲压，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案三也只有一副模具，生产效率高，操作简便，但零件的冲压精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上安装导正销导正，故模具的制造安装比较复杂，相对比较三种方案，选择方案二复合模具比较合适。

冲孔废料用刚性卸料装置卸除，落料件用弹性卸料装置顶出。

（三）确定模具总体结构方案1．模具类型根据之前确定的零件冲裁工艺方案，采用倒装式复合冲裁模。

2．操作与定位方式导向形式：纵向由滑动导柱导套导向，横向由导料销导向。

定位方式：该模具采用的是条料，板料定位靠导料板和弹簧弹顶的活动挡料销完成，导料板控制条料的送进方向，挡料销控制条料的送进步距。

3. 卸料与出件方式凸模与凹凸模冲孔，冲孔废料由凸凹模的孔中落下；凹凸模和落料凹模落料，利用推件块将制件顶出。

二、零件工艺计算（一）排样设计与计算1．分析零件形状，并考虑到定位方便，采用单行直排；2．搭边值确定：查表2-9得，a=1.5mm b=2mm图2（排样图）3. 定位采用挡料销定位，无侧压装置，板料采用斜刃剪床裁剪。

条料宽度 mm z a D B 92.325.02.021202.3022=+⨯+⨯+=+∆++=。

其中 mm D 02.30=，a=1mm,查表3-14得，导料版与条料间的最小间隙mm z 5.0=，查表3-12可得，条料宽度偏差mm 20.0=∆ ，根据实际情况取料宽为35mm.（二）模具刃口尺寸计算由于零件为形状简单的圆形工件，采用凸、凹模分开加工。

由于零件对断面质量、尺寸精度要求一般（IT11~IT12），且为大批量生产，对模具寿命要求较高，宜采用中等间隙（Ⅱ类）查附表2（金属材料冲裁间隙比值）得：%0.20%0.15≤<tz 故取 ,183.0m in mm Z =mm Z 244.0m ax =∴ mm Z Z t 007.0)(183.0m in m ax =-=δmm Z Z a 009.0)(224.0m in m ax =-=δ（1）落料件尺寸的基本计算公式为：a x D D a δ+∆-=0)(min )(t Z x D D t δ--∆-=查表3-16得：系数x=0.5，∆=0.25故m m 875.2925.05.002.30(009.00009.00++⨯-=＝）a D mm 692.29183.025.05.0-02.30(D 0007.00007.0t --⨯=＝）－ （2）冲孔件尺寸的基本计算公式为：)(t x d d t δ-∆+=a Z x d d a δ++∆+=0min )(查表2-5得：系数x=0.5，∆=0.25故mm 145.1525.05.002.15(0007.00007.0--⨯+=＝）t dm m 328.15183.025.05.002.15(d 009.00009.00a ++⨯+=＝）＋ （三）设计冲压力和压力中心，初选压力机零件周长：mm 426.14102.1502.3014.3)(）＝＋（⨯=+=d D L π材料厚度：mm 22.1t =查表2-3，取条料抗剪强度：Mpa 320b ＝τ则有：KN 15.5532022.126.141＝。

⨯⨯==b Lt F τ KN 7.713.13.10＝F Lt F b ⨯==τ由于采用弹性卸料装置和下出料方式，查表3-18有：卸K =0.040,推K =0.055, 顶K =0.060. 故：KN 868.271.704.0F K F ＝卸卸⨯==KN F 302.47.71060.0K F =⨯==顶顶查表2-40，根据材料厚度取凹模入口直壁h=6mm,92.4.221/6==÷=t h n KN 4.197.71055.092.4F K F ＝＝＝推推⨯⨯n从而总的冲压力：KN 986.934.19868.27.71F F F F ＝＝＋＋＝推卸总++根据总的冲压力，选择压力机型号为J23-40(开式双柱可倾式压力机)，主要技术参数如下：标称压力 400KN滑块行程 100mm行程次数 80次/min最大闭合高度 300mm闭合高度调节量 80mm滑块中心到机身距离 300mm工作台尺寸 前后520mm 左右 870mm工作台孔尺寸 150mm模柄孔尺寸 直径50mm 深度70mm电动机功率 4KW压力中心计算由于零件为简单对称件，所以零件的压力中心就是零件的几何中心。

三、模具零部件结构的确定（一）凹模设计查《简明冲压设计手册》式2.16和2.17可得：凹模高度Kb H = 凹模壁厚H C )25.1(-= 其中凹模刃口最大宽度b=30.02mm,由表3-21查得 K=0.35 所以：mm Kh H 507.1002.3035.0=⨯== C=(1.5~2)H=15.76~21.014，取C=20mm由于工件形状为圆形，故选用圆凹模凹模直径 mm C b D 02.7020202.302=⨯+=+=凹模直壁高度 mm h 6/=由以上算的凹模轮廓尺寸mm H D 507.1002.70⨯=⨯,查有关国家标准JB/T7643.4-2008，取标准尺寸1680⨯=⨯H D ,凹模材料选用Cr12MoV ，热处理淬硬（58-62）HRC 。

凹模尺寸见下图图3（凹模）（二）固定板1. 凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择20mm ，选取板的规格为 1680⨯=⨯H D (JB/T7643.5-2008)图4（凸模固定板）2. 凸凹模固定板：凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择25mm ， 选取板的规格为680⨯=⨯H D图5（凸凹模固定板）（三）垫板的设计垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块翠英磨平的垫板。

1.凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取8mm ，选取规格880⨯φ，详细尺寸见下图：图6（凸模垫板）2.凸凹模垫板的外形尺寸与凸凹模固定板相同，厚度取10mm ，选取规格1080⨯φ，详细尺寸见下图：图7（凸凹模垫板）（四）卸料板的设计用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为9mm,即980⨯=⨯H D (表9-15) 卸料板材料为45号钢。

图8（卸料板）（五）凸模设计1.冲孔凸模采用B 型圆凸模，凸模长度 mm L L L 361620=+=+=凹固 冲模材料选用普通碳素工具钢，热处理淬硬（58-62）HRC ，[σt ]=1000-1600MP 。

凸模刃口基本尺寸见下图。

图9（凸模）2.凸模强度校核：（1）承压应力校验冲裁时凸模承受的压应力不超过σt 凸模材料强度允许的压应力[σt ]，对于圆形凸模[]στt t 4t d ≥ 则 []mm t d 5616.1100022.13204 t4m in =⨯⨯=≥στ故d = 15.145mm 满足要求（2）弯曲应力校核：凸模不发生失稳弯曲的最大长度为nF EJ L 42m ax π≤，对于圆形凸模mm F d L 135.511411056270270145.1522m ax =⨯=≤ 故L=36mm 满足要求（六）卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：1.确定橡胶的横截面积Ap F A x /=查得矩形橡胶在预压缩量为10%-15%时的单位压力是0.5Mp, 所以257365.0/2868/mm p F A ===卸2.确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，选择圆形橡胶。

由于要布置固定螺钉和销钉，所以采用6块圆形橡胶分别安装在螺钉与销钉中间则：设橡胶直径为D ： 2/1242A D =⨯π计算得，D=17.44mm,取D=20mm3.确定橡胶的自由高度H0.30~0.25LH =L 是考虑修模最后的卸料或压边的工作行程L=t+1+2=4.22mm故H ≥16.88mm 又∵5.15.0≤≤D H ，H=10~30mm ，取H=20mm4.计算橡胶装模高度0H橡胶垫的预压缩量为15%，则橡胶的装模高度约mm 3422085.0=⨯⨯,所以选用的橡胶规格合理, 装模高度H 0取34mm ，工作高度H=43-t-1=30.78mm.（七）凸凹模设计凸凹模的壁厚20mm ，查表2-51最小壁厚=(2.0~2.5）t =2.44~3.05,所以满足最小壁厚要求。