5 主要零部件设计
虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。
设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。 5.1 凹模设计
5.1.1 凹模外形的确定
凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。 凹模各尺寸计算公式如下：
凹模边壁厚 H=Kb1 （5-1） 凹模边壁厚 c=(1.5～2)H （5-2） 凹模板边长 L=b1+2c （5-3） 凹模板边宽 B=b2+2c （5-4）
式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸； b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸；
K-系数，考虑板料厚度的影响，查表5-1。
表5-1 系数K值
材料厚度t/mm 材料料宽s/mm ≤1 ≤50 >50～100 >100～200 >200 0.30～0.40 0.20～0.30 0.15～0.20 0.10～0.15 >1～3 0.35～0.50 0.22～0.35 0.18～0.22 0.12～0.18 >3～6 0.45～0.60 0.30～0.45 0.22～0.30 0.15～0.22 13
查表5-1得：K=0.3。
根据公式（5-1）可计算落料凹模板的尺寸： 凹模厚度：
H=Kb1=0.3×84=25.2（mm）
根据公式（5-2）可计算凹模边壁厚：
c=(1.5～2)H=1.5×25.2～2×25.2（mm）
取凹模边壁厚为40mm。 取凹模厚度为30mm。
根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。 选用标准模板，即：L×B×H=160mm×140mm×30mm。 5.1.2 凹模刃口结构形式的选择
冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。
5.1.3 凹模精度与材料的确定
根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为IT11级，内型腔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um，上下平面的平行度为0.04，材料选Cr12。 5.2 凸模的设计 5.2.1 凸模结构的确定
凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。 5.2.2 凸模材料的确定
该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12，热处理58～62HRC。 5.2.3 凸模精度的确定
根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表
14
面粗糙度为Ra0.8um。 5.3 凸凹模设计
5.3.1 凸凹模外形尺寸的确定
凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定。凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。 5.3.2 凸凹模壁厚的确定
凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒型刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大一些。
凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验数据确定。正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小一些,一般取厚度的1.5倍，即为3mm。本设计中凸凹模的壁厚为11mm，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。 5.3.3 凸凹模洞口类型的选取
本设计采用的是倒装式复合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要设计凸凹模洞口类型，排出积存废料。
(a) (b) (c) (d)
(e)
图5-1 凸凹模洞口的类型
(a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)锥筒式 (e)锥形式
凸凹模洞口的类型如图5-1所示，其中a、b、c型为直筒式刃口
15
凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料的聚集而增大了推件力和凸凹模的涨裂力，给凸、凸凹模的强度都带来了不利影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是锥筒式刃口，在凸凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大。
综上所述，本设计选用a型洞口。 5.4 卸料橡胶的设计
表5.2卸料橡胶的设计计算 项目 公式 结果 备注 h1为凸凹模进卸料板卸料板工作行程 ΔHˊ=h1+h2+t 4 的高度1mm。 h2为凸模冲裁后进入凹模的深度1m。 橡胶工作行程 H工=ΔHˊ+h修 8 h修为凸模修模量，取4m。 橡胶自由高度 H自L言，L工—冲模的工作=L工+h0.25~0.3修行程mm，对冲裁模而32 工=t+1 修磨 h—预留的 修磨量。根据模具设计寿命一般取4~6mm。 L预—橡胶的预压缩量 橡胶预压缩量 每个橡胶承受的载荷 橡胶的横截面积 L预=（0.1~0.15）H自 4mm F1=F卸/4 1260N 取2520mm2，直径取30mm 选4圆筒形橡胶 F：每个所需的弹压力 A? Fq16
校核橡胶自由高度 橡胶的安装高度 0.5≤H自由/D H=H-L预 满足 28 q：约为0.26-0.5Mpa。 装自 5.5 卸料板的设计
在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凸凹模的间隙值由表5-3确定，取0.1mm。
卸料板的厚度选为15mm，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸160mm×140mm×30mm，从而可以确定卸料板的尺寸160mm×140mm×15mm。
表5-3 卸料板与凸凹模间隙值
材料厚度t/mm 单边间隙Z/mm ＜0.5 0.05 5.6 固定板的设计
凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。
凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度，使凸凹模与下模座、下垫板更好的定位。凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。 则固定板的厚度：
H固=（0.6～0.8）H凹 （5-5）
式中： H固-固定板厚度；
H凹-凹模厚度。
根据公式（5-5）得凸模固定板和凸凹模固定板厚度都为：
17
0.5～1 0.1 ＞1 0.15