本文主要介绍的是角尺的冲压模具的设计方法。

首先工艺分析，包括模具材料的选择。

接着介绍了模具结构形式的确定，然后是模具结构的设计与基本工作原理。

关键词：落料冲孔倒装复合模摘要 (I)目录 (I)1、工艺分析 (1)1.1 冲压材料 (1)1.2 工艺方案的分析和确定 (1)2、模具结构形式的确定 (2)2.1 卸料装置的确定 (2)2.2 排样设计方案 (2)2.3 计算冲压力 (3)2.4 模具各工作部分刃口尺寸计算 (4)3、模具的结构设计 (5)3.1 凹模结构设计 (5)3.2 凸、凹模设计 (6)3.3 模具总装图 (6)4、模具的基本工作过程 (7)5、模具设计完成后的注意事项 (8)6、结论 (8)致谢 (9)参考文献 (10)1、工艺分析1.1 冲压材料冲压材料为普通碳素结构钢，其牌号为Q235，材料选择2mm厚度，冲压件的尺寸精度为IT13级，为普通小型冲压件。

因为制件的尖角比较多。

在结构上，要保证凸凹模刃口尺寸，所以模具设计时应对此加以考虑。

图1制件图1.2 工艺方案的分析和确定从制件图上看，此工件只有落料和冲孔两道工序。

根据对加工要求和工序先后顺序的合理性分析，我制定出的加工顺序是先落料后冲孔,采用倒装式复合模，结构简单，也可保证零件的尺寸精度和形状精度。

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可用三种工艺方案方案一、先落料、后冲孔，采用单工序模生产。

需要两幅模具，要进行两次定位，带来定位的积累误差且生产效率低，不适合采用。

方案二、落料到冲孔的复合冲压，用复合模生产。

只需要一副模具，冷冲件的尺寸精度和形状精度能保证，且生产效率快。

不过模具结构复杂，造价成本高。

方案三、冲孔到落料连续冲压，用级进模生产。

也只需要一副模具，生产效率高，可实现自动化。

但制件冲裁精度稍差。

制件一般精度要求稍高且为大批量生产，所以选用复合模具。

复合模有分正装与倒装两种，正装与倒装优缺点比较如图表1。

图表1 复合模正装与倒装比较正装倒装序号1 对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2 操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出操作方便，能装自动拨料装置，既能提高生产效率又能保证安全生产。

孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力，有利于凸凹模减小最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增强度4 装凹模的面积较大，有利于复杂冲件用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板2、模具结构形式的确定2.1 卸料装置的确定由于材料的厚度不大，为了保证冲压制件表面的平整性，所以选择采用弹性卸料装置。

为了保证制件的加工精度，使用了导料销和挡料销作为板料的导向和定位装置。

出件机构的设计，有以下几点值得注意：顶杆应能使顶板有效地顶出冲件，但不能太长，以防止在行程下死点时受力。

合理的设计应保证有一定的间隙。

顶出装置要有足够的位移量，可以容纳几个工件。

这样，如果顶出装置失效，工件没有顶出时，操作者可以有足够的时间停车。

压力机上的顶出装置，只在接近行程上死点时才起作用。

有气源的车间，应尽量利用压缩空气吹件。

2.2 排样设计方案零件外形为多变形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。

此排样为有废料排样。

冲件尺寸完全由冲模保证，此冲裁件质量好，模具寿命高，到材料利用率高。

排样方法首先应以材料的利用效率来决定，保证材料的最大利用率。

因零件为矩形，小批量生产，可采用直排式影响排样形式的因素(1)零件的形状。

零件的合理排样与其形状有密切关系，例如圆形零件不可能实现无废料排样。

在使用条件许可时，也可改变零件形状，以设计最佳排样方式。

(2)零件的断面质量、精度要求。

当零件的断面质量和尺寸精度要求较高且形状较复杂时，应采用有废料排样形式。

(3)冲模结构。

有废料排样的冲模结构比较复杂。

少、无废料排样冲裁多用连续模、导板模，当零件孔与外形相对位置公差很小时，可用复合模。

在无废料冲裁中，多数凸模单面切割，受到很大的侧向力，为此，凸模侧面要有支撑结构零件，如反侧压挡块。

(4)模具寿命。

有废料排样模具全部刃口参与冲裁，受力均匀，模寿命较高；少、无废料排样凸模单面切割，有时毛刺会被凸模带入间隙，导致模具寿命较短。

(5)操作的方便与安全。

有废料排样模具的零部件较为安全，操作方便、安全；少、无废料排样的模具结构简单，操作时往往欠方便与安全。

(6)生产率。

有的少、无废料排样模具一次冲裁可获得两个以上的零件，有利于提高生产率。

图2排样图2.3 计算冲压力一般来说，冲裁力、卸料力和推件力，三者的代数和就是冲出制件所需的冲压力。

冲裁力 N KLt F b 481003702503.1=⨯⨯⨯==τ 卸料力 N F K F X X 5.216448100045.0=⨯== 推件力 N F nK F T T 25.145504810055.055.0=⨯⨯==由于用的是弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以冲压力为：N F F F F T X Z 75.6481425.145505.216448100=++=++=2.4 模具各工作部分刃口尺寸计算间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命都有很大的影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个非常重要的工艺参数。

间隙值可查表确定对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以提高模具寿命和降低冲裁力为主，选用较大的双面间隙值。

由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件的结构上分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差适用于圆形或简单形状的制件。

冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度。

模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来保证。

正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。

从生产实践可发现：由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或伸出的孔却带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。

冲孔尺寸取决于凸模尺寸，因先确定凸模尺寸使凸模尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸φ24+0.12 0的孔 又公式得dp=（dmin+x Δ）0 -δp=（24+0.2*0.12）0 -0.02=24.0240 -0.02 dd=（Dd+Zmin ）+δd 0=(24.024+0)+0.025 0落料尺寸取决于凹模尺寸，所以设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，间隙通过减小凹模的刃口尺寸取得Dd=（Dmax- x Δ）+δd 0=(30-0.2*0.22)+0.030 Dp=(Dd-Zmin)0 -δp=（29.956-0）0 -0.02=29.956 0 -0.02Dd 落料凹模基本尺寸dd 冲孔凹模基本尺寸Dp 落料凸基本尺寸dp 冲孔凸模基本尺寸Zmin 凸凹模最小初始双向间隙Dmax 落料件最大极限尺寸dmin 冲孔件尺寸最小极限尺寸x 磨损系数Δ制件公差δp凸模下偏差δd凹模上偏差a．落料:以凹模为基准,使凹模基本尺寸接近或等于零件的最小极限尺寸,计算公式为:凹模:02.002.0max745.49)34.075.050()(+++=⨯-=∆-=AxDDAδ,凸模：02.002.0min499.49)246.0745.49()(---=-=-=TZDDATδ。

b．冲孔：以凸模为基准，使凸模刃口的基本尺寸接近或等于孔的最大极限尺寸，计算公式为：凸模：02.0min4)(--∆+=，求得：TxddTδ；凹模:02.0min336.4)(+++=，求得：AZddTAδ3、模具的结构设计3.1 凹模结构设计由于考虑到模具材料问题和该制件右下角30°角太长，所以凹模分为上下两块板板，以保证模具强度，冲出合格的零件凹模材料为Cr12，加工时应先按图纸要求加工台阶孔，应注意刃口部分先打φ4的小孔，然后进行热处理达到要求，利用线切割加工刃口部分达到图样要求图3凹模结构图3.2 凸、凹模设计垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择。

凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸与凹模板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。

固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。

凸模固定板为圆形，厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，材料为45#。

凸凹模是模具中具有落料凸模和冲孔凹模的零件。

本模具是倒装结构，内孔形式为直筒形刃口，且是下出料方式，所以内孔会积群废料，胀力大，故壁厚应大些。

图4凸凹模结构图3.3 模具总装图如图所示，该模具的凸凹模在下模，落料凹模和冲孔凸模在上模，所以该模具属于倒装式复合模。

1.顶杆2.模柄3.凹模板4.顶件块5.13.圆柱销6.卸料板7.24.导料销8.橡皮9.凸凹模固定板10.17.垫板11.导柱12.凸凹模22.推杆14.18.内六角螺钉15.推板16.上模座19.凸模固定板20.凸模21.凹模23.下模座25.挡料销图5 模具组装图4、模具的基本工作过程如图所示，当冲模开始运行时，滑块的移动会带动模柄向上运动，与模柄相连的上模座与垫板、凸模固定板、凸模、凹模等零件发生联锁的向上运动，条料被自动送料装置送到模具的正确位置中。

模具中的导料销和挡料销与加工的条料相接触，对条料起到导向和固定作用，这样可以确保条料在冲压时处于正确的位置且不发生位移。

压力机带动滑块向下运动，这时毛坯被卸料板和凹模固定压紧，接着就开始冲裁。

被冲下来的毛坯材料会被凸凹模压在孔内，而外部的毛坯材料则在凸凹模上被压紧。

然后，冲床滑块开始它的回程运动。

坯料则会在弹簧的作用下，通过卸料板推出凸凹模，剩下的工件则被留在了凹模的孔内。

当推杆接触到冲床的打料横梁后，向下移动带动推板，推板推动推杆向下运动，而推杆会推动顶件块向下运动，最终将工件从凹模中顶出5、模具设计完成后的注意事项1.模具安装后，先要进行空运转或试冲，确保上、下模在模具中占有正确位置,以及卸料、打料、顶料装置是否灵活、可靠。

再在模具上安装好安全防护装置并确定其达到要求，才可投入生产。

2．在加工生产过程中，安全文明生产很重要。

包括对冲压机床的定期检查，在进行每次操作之前也要认真检查各部分零件；严禁几个人同时对同一台机床进行操作；冲小型工件时，注意不要用手送料；如果工件卡在模具中，不要用手拿，而应使用专用工具将之取出。