螺母板支座模具的设计毕业论文说明书.doc

山东建筑大学毕业设计说明书

摘 要

本论文主要介绍了螺母板支座的冲压工艺分析，冲压方案的确定及最佳工艺方案的选择，在保证冲压件满足各种性能要求的前提下使其具有最大的经济性； 本文对零件进行了工艺分析和必要的工艺计算。该工件的成型包括落料、冲孔及弯曲三个工序。经分析比较确定最终的工艺方案为：落料冲孔工序复合、冲孔、弯曲。根据确定的工艺方案，最终设计出了落料拉深复合模、冲孔模、弯曲模三套模具，并用CAD完成了装配图和零件图的绘制。

关键字：冲压；落料；冲孔；弯曲；模具设计
Nut Plate Bearing Stamping Process and Design of the Die

ABSTRACT
This paper introduced the analysis of the stamping process of the nut plate bearing, determination and selection of the best stamping technology program. Under the premise of ensuring stamping parts to meet a variety of performance requirements, greatest economic can be got. Process analysis and necessary calculation were made,the results showed that blanking, punching and bending processes should be done to obtain the workpiece.After analysis and comparision ,the best of all kinds of possible stamping schemes listed is:compound process of blanking and punching, punching,bending. In accordance with the established technology program,three sets of dies were completed in this paper : compound die of blanking and punching, punching die,bending die.At last ,AutoCAD drawing software was used to finish some pieces of 2D assembly-die drawings and detail drawings.
Key Words : stamping, blanking, punching, bending, mold design

37
1 前 言

板料成形通常称为冲压或冷冲，即在室温下，利用安装在压力机上的冲压模具（冷冲模、冲模）对材料（板料、条料或带料）施加压力，使其产生分离或发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸、具有一定力学性能的零件的一种压力加工方法。
冲压模具是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品件）的一种特殊工艺装备。冲压成型加工必须具备相应的模具。模具是技术密集型产品，其制造属于单件小批量生产具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%~30%）的特点。所以，只有在冲压件生产批量大的情况下，冲压成型加工的优点才能得到充分体现，从而获得好的经济效益。
冲压生产具有生产率高，材料利用率高，生产的制件精度高、复杂程度高、一致性高等一系列突出优点，因此在批量生产中得到了广泛应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防及民用工业生产中必不可少的加工方法。
冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。冲模设计是冲压工艺设计中关键的一环，工艺设计结果直接影响模具的结构和生产的冲压产品质量。冲压工艺方案的产生和处理是冲压工艺设计的主要内容，其中工序生成、工序排序及工序组合是工艺方案设计的主要工作。
在冲压生产中，冲压模具作为冲压工艺的具体执行工具，是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此，开发和推广冷冲压生产工艺，必须高标准地超前攻克冲模技术，这是必然的逻辑和规律。早在20世纪50年代，美、日等工业发达国家已注意及此，在开发应用冷冲压新技术的同时，集中了部分优势人才和资金，结合市场的需要，将模具作为一个统一的产业来发展，因而取得明显的效果。经过多年的耕耘，不仅在模具精度、模具结构、模具寿命、模具周期等方面取得了明显的突破，而且在板材成形过程模拟、模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论和方法，为适应新的市场环境进一步实现快速制模，开辟新的效益空间，打下了基础[1]。
我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。在现代技术迅猛发展的今天，要想圆满完成一套模具的设计，除了要有模具设计相关方面的知识外，还要全面了解与模具制造有关的新技术、新方法，从而不断更新、改进落后传统的设计原则，形成面向制造、面向世界的模具制造设计原则：制造可行性、制造合理性、制造经济性、制造效率、制造设备等。这几方面相互依存、相辅相成，进行模具设计时要综合考虑。本次设计即是依据以上原则，尽量兼顾节材、高效、低成本拟定的工艺方案，从而设计模具。
本次设计共分为六章：第一章，主要介绍模具设计任务书和工件图；第二章，主要从技术和经济两个方面对工件进行工艺分析；第三章，通过工艺分析和比较，选定最佳工艺方案；第四章，主要介绍各个工序冲裁力的计算方法，同时选择合理的冲压设备；第五章，主要介绍落料、冲孔复合模的结构和设计；第六章，主要介绍弯曲模的结构和设计。
2 产品图
本次的设计任务是通过多道冲压工序完成螺母板支座的成型。制件图如图1-1所示：

图2-1 制件图3 冲压工艺分析
该零件为螺母板支座，零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，是典型的板料冲压件。零件外形尺寸公差要求不高，壁部圆角半径r1，相对圆角半径r/t＝0.5，大于参考文献[2]表3-5所示的最小弯曲半径值。弯曲件直边高度h＞2t，因此可以弯曲成形。Ф4mm的两个孔均布在零件的两个弯曲直边上，孔距有位置要求，但孔径无公差配合。Ф10mm圆孔无公差配合，弯曲角为90，也无公差配合。
通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的板料弯曲件，尺寸精度要求不高，因此可以用冲压方法生产。
4 工艺方案的确定
4.1 毛坯展开尺寸计算
4.1.1 计算公式的确定
零件有落料，冲孔，弯曲工序，所以应将其展开计算：
根据参考文献[1]弯曲件r=0.5t：
有圆角半径的弯曲件，其展开长度是根据弯曲前后应变中性层长度不变的原则进行计算的。弯曲件毛皮长度等于直线部分的长度和弯曲部分应变中性层展开长度之和。
L= ∑l直+∑l弯
式中L—弯曲件毛坯长度（mm）
∑l直—弯曲件各直线段长度之和（mm）
∑l弯—弯曲件各弯曲部分（圆弧部分）应变中性层展开长度之和（mm）
该工件属于双直角弯曲且，因此
（文献[1]）

图4-1

4.1.2 毛坯尺寸计算

当 （文献[1]）

所以毛坯总长度为

所得毛坯如图3-2所示：

图4-2 产品毛坯图

4.2 确定排样方式和计算材料利用率
零件外轮廓尺寸较复杂，考虑操作方便和材料利用率的问题，采用双排。如图4-3所示。

图4-3 工件排样图
由参考文献[2]表2-13查得搭边数值为：
a＝2.0mm，
a1＝2.2mm
条料宽 b＝42＋24＋2a＋a1
＝（42＋24＋2×2.0＋2.2）mm
＝72.2mm
进距 A＝B+a
＝（52.71＋2.0）mm
＝54.71mm
选用板料规格为 2mm×800mm×2500mm，采用横排，剪切条料尺寸为72.2mm×2500mm。
条数 n1＝800／72.2＝11条 余5.8mm
每条个数 n2＝（2500－2.2－24）／54.71＝45个 余11.85mm
每板个数 n3＝2n1n2＝2×11×45＝990个
冲片面积

材料利用率 η＝（1096.77×990)／(800×2500）×100%
＝54.3%
考虑到冲裁送料时板料的定位问题，剪切条料尺寸修正为：73.2mm×2497.52mm。
4.3 冲压工序性质和工序次数的选择
冲压该零件，需要的基本工序和次数有：
1．落料
2．冲Ф4孔2个
3．冲Ф10孔1个
4．弯曲成形
4.4 工序组合及其方案比较
根据以上这些工序，可以作出下列组合方案。
方案一： 1. 落料
2. 冲Ф10孔1个
3. 弯曲成形
4. 冲侧壁Ф4孔2个
方案二： 1.落料
2.冲Ф10孔1个
3.冲Ф4孔2个
4.弯曲成形
方案三： 1.落料
2.冲Ф4孔2个，冲Ф10孔1个
3.弯曲成形
方案四： 1.落料，冲Ф10孔1个
2. 冲Ф4孔2个
3.弯曲成形
从生产效率、模具结构和寿命方面对以上四种方案进行比较，可以看出：
方案一：将落料和冲孔分开加工，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构也较简单。但是，须设计四套模具，浪费材料，显然生产效率不高。另外，在弯曲成形之后再冲侧壁孔，可以提高孔距精度，保证零件质量，但在壁部冲孔增加了操作难度，操作不便，同时模具费用也较高。
方案二：情况与方案一基本相同，但弯曲成形安排在冲孔之后，操作方便，弯曲成形在冲孔以后进行，弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。
方案三：将三个孔组合到一套模具上冲压，减少了一套模具，节省了工序，降低了生产成本。弯曲工序在冲孔之后进行，产生与方案二相同的缺点。
方案四：落料与冲孔符合，满足最小壁厚要求。模具结构紧凑且少一套模具设计。弯曲工序在冲孔之后进行，与上述方案基本相同。
通过以上的方案分析，结合零件对孔距精度要求不高的情况，可以看出，方案四的模具设计无论是工艺性还是经济性都比较合理，符合本次设计，故选用方案四的模具设计。
5 各工序冲压力的计算和冲压设备的选择
5.1 冲裁力的计算
5.1.1 冲裁力计算公式的确定
计算冲裁力的目的是为了合理地选用压床和设计模具。所选用的压床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求[2]。
一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力。影响这些力的因素较多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件形状尺寸以及润滑情况等[2]。
冲裁时的冲压力是冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在设计模具和选择压力设备时是否需要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。
由于本部分落料、冲孔模具的设计是采用弹性卸料装置和下出料方式，所以冲裁力为：
F总＝F+F顶+F卸 （5-1）
本部分设计采用平刃口模具冲裁，考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际冲裁力按参考文[2]献式(2-1)计算：
F＝1.3Ltτ (5-2)
式中 F—冲裁力；
t—材料厚度；
τ—材料抗剪强度，[τ]为MPa；
L—冲裁周长。
5.1.2 所需落料力的计算
因为 L＝（2×22+15×2+2×30.71+2×18+2×9）mm
＝189.42mm
查参考文献[3]表D-22得：
τ＝360～480MPa
取 τ＝400MPa
代入式（5-2）得： F1＝1.3Ltτ=196996.8N
5.1.3 所需冲孔力的计算
冲Ф10mm孔所需的冲裁力
因为 L＝πd
＝π×10mm
＝31.4mm
代入式(5-2)得：
F2＝1.3Ltτ=32656N
5.1.4 所需推件力的计算
顶件力参照参考文献[2]计算：
F顶＝K顶F＝K顶（F1+F2） (5-3)
式中 F顶—顶件力，[F]为N；
K顶—顶件力系数，其值见表参考文献[2]表2-2；
F—冲裁力，[F]为N。
查参考文献[2]表2-2得：
K顶＝0.06
代入式(4-3)得：
F顶＝13779.168N
5.1.5 所需卸料力的计算
卸料力参照参考文献[2]计算：
F卸＝K卸F＝K卸（F1+F4） (5-4)
式中 F卸—卸料力，[F]为N；
K卸—卸料力系数，其值见表参考文献[2]表2-10；
F—冲裁力，[F]为N。
查参考文献[2]表2-2得：
K卸＝0.04～0.05
取 K卸＝0.045
由式(5-4)得：
F卸＝10334.376N
5.1.6 所需总冲裁力的确定
F总＝F1+F2+F顶+F卸
＝196996.8+32656+13779.168+10334.376N
＝253766.344N
≈254KN
5.2 冲小孔工艺力计算
5.2.1冲裁力的计算
冲小孔时采用弹性卸料装置和下出料，故其总冲压力为
F总＝F冲+F卸
因为L=2×πd=（2×3.14×4）mm=25.12mm
查参考文献[3]表D-22得：
τ＝360～480MPa
取 τ＝400MPa
按参考文[2]献式(2-1)计算：
F冲＝1.3Ltτ=（1.3×25.12×2×400）N=26124.8N
5.2.2 所需卸料力的计算
卸料力参照参考文献[2]计算：
F卸＝K卸F＝K卸F冲 (
式中 F卸—卸料力，[F]为N；
K卸—卸料力系数，其值见表参考文献[2]表2-10；
F冲—冲裁力，[F]为N。
查参考文献[2]表2-2得：
K卸＝0.04～0.05
取 K卸＝0.045
由式得：
F卸＝1175.616N
故 F总＝F冲+F卸=（26124.8+1175.616）N=27300.416N
5.3 弯曲力的计算
弯曲力是拟订板料弯曲加工工艺和选择设备的重要依据之一。板料弯曲时，开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进入塑性状态，并逐渐向板的中心扩展进行自由弯曲，最后是凸、凹模与板料相互接触并冲击零件的校正弯曲。弯曲力包括自由弯曲力、校正弯曲力和压料力（或推件力）。
5.3.1 自由弯曲力的计算
自由弯曲力参照参考文献[1]式（2.3-37）计算：
(5-5)
式中—最大自由弯曲力，[]为N；
—材料抗拉强度，[]为MPa；
K—安全系数，一般取k＝1.3；
B—弯曲件宽度，[b]为mm。
已知 B＝9mm t＝2mm r＝1mm
查参考文献[3]表D-22得：
σb＝450～600MPa
取 σb＝500MPa
代入式得：
＝5460N
5.3.2 校正弯曲力
校正弯曲力按参考文献[1]式（2.3-38）计算：
Fj＝f·A (5-6)
式中 Fj—校正弯曲力，[Fj]为N；
A—弯曲件校正部分的投影面积，[A]为mm2；
f—单位校正力，其值见参考文献[1]表2.3-4
因为 A＝27×9mm2
＝243mm2
由参考文献[1]表2.3-4查得：
f＝50～70MPa
取 f＝60MPa
代入式（5-6）得：
Fj＝14580N
5.3.3 压料力的计算
压料力参照参考文献[1]按下式计算：
Fd（或Fy）＝kFz (5-7)
式中 Fd—顶件力（N）
Fy—压料力（N）
Fz—自由弯曲力（N）
K—系数，可查表2.3-5 文献[1]
计算顶件力时系数取0.4
计算压料力时系数取0.8
由式（5-7）得：
Fd＝2184N
Fy=4368N
5.4 冲压设备的选择
在冲压生产中，最常用的是摩擦压力机、偏心压力机和曲轴压力机（俗称冲床）以及油压机等。冲压设备的选择是冲压工艺及模具设计中一项重要内容，它直接关系到冲压设备的安全使用，冲压工艺能否顺利实现和模具寿命、产品质量、生产效率、成本高低等重要问题。冲压设备的选用包括选择设备类型和确定设备规格两项内容。
冲压设备类型的选择主要是根据冲压工艺特点和生产率、安全操作等因素来确定的。在中小型冲压生产中，主要选用开式压力机；对需要变形力大的工序（如冷挤压等），应该选用刚性好且比较精密的闭式压力机；对于校平、整形和温、热挤压等工序，最好选用摩擦压力机；对于薄材料的冲裁工序，最好选用导向准确的精密压力机；对于大型拉深件的冲压工序，最好选用拉深压力机；在大量生产中，应该选用高速压力机或多工位自动压力机；对于不允许冲模导套离开导柱的冲压工序，最好选用行程可调整的偏心式压力机。经过如上分析，本次螺母板支座冲压件的设计选用开式压力机。
在压力机的类型选定好之后，应该进一步根据变形力的大小、冲压件尺寸和模具尺寸来确定设备的规格。具体地说，在完成某一工序而选用压力机时，必须考虑的参数有：公称压力、滑块行程、行程次数、工作台面尺寸、闭合高度和电动机的功率等。
在实际选用设备时，除了要参照压力机的公称压力进行选择，还需要考虑模具空间的大小，工艺流程和设备负荷等因素，再作合理安排。此次设计的模具由于制件尺寸较小，而且整个模具的外形结构也简单，只需选用开式压力机。
5.4.1 落料、冲孔模
根据参考文献[5]，通过工艺力及做功校核选择压力机
根据工艺计算力，可初选J23—40设备，因为此时工艺计算力图完全落在压力机许用负荷图安全区内。
做功校核。对J23—40压力机Sg=7mm，Fg=400KN

根据式（2-18），压力机做功能力有 文献[5]

而此时工件变形功A2为

故可选J23—40压力机
通过计算及校核可选400KN的开式压力机。由参考文献[1]400KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：
公称压力 400KN
公称压力时滑块下死点距离 7mm
滑块行程 100mm
行程次数 80次/min
最大封闭高度 300mm
封闭高度调节量 80mm
滑块中心到床身距离 220mm
工作台尺寸 左右 630mm
前后 420mm
工作台孔尺寸 左右 300mm
前后 150mm
直径 200mm
立柱间距离 300mm
模柄孔尺寸 Ф50×70mm
工作台板厚度 80mm
倾斜角 30º
垫板厚度 65mm
5.4.2 冲小孔冲孔模
方法同上述落料冲孔，由同样的方法可选择100KN的开式压力机。由参考文献[1]100KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：
公称压力 100KN
公称压力时滑块下死点距离 4mm
滑块行程 60mm
行程次数 135次/min
最大封闭高度 180mm
封闭高度调节量 50mm
滑块中心到床身距离 130mm
工作台尺寸 左右 360mm
前后 240mm
工作台孔尺寸 左右 180mm
前后 90mm
直径 130mm
立柱间距离 180mm
模柄孔尺寸 Ф30×50mm
工作台板厚度 50mm
倾斜角 30º
5.4.3 弯曲模
由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正弯曲力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，在选择冲压设备时，可仅以校正弯曲力作为依据[1]，即
F压力机≥（1.1~1.2）Fj (5-8)
根据以上计算，可选用40KN的压力机。
参照参考文献[1]40KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：
公称压力 40KN
公称压力时滑块下死点距离 3mm
滑块行程 40mm
行程次数 200次/min
最大封闭高度 160mm
封闭高度调节量 35mm
滑块中心到床身距离 100mm
工作台尺寸 左右 280mm
前后 180mm
工作台孔尺寸 左右 130mm
前后 60mm
直径 100mm
立柱间距离 130mm
模柄孔尺寸 Ф3050mm
工作台板厚度 35mm
倾斜角 30º
5.5 压力中心的计算
为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。
形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其在冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。形状复杂的工件、多凸模及连续模的压力中心则用解析法或作图法来确定。由参考文献[5]可知对于形状不规则的冲压件，其压力中心可按下列公式计算：
x0＝（l1x1+l2x2+…+lnxn）/(l1+l2+…+ln) (5-9)
y0＝（l1y1+l2y2+…+lnyn）/(l1+l2+…+ln) (5-10)
式中 l1，l2…ln—冲裁边各线段的长度；
x1，x2…xn—各线段中心的x坐标值；
y1，y2…yn—各线段中心的y坐标值；
x0，y0—压力中心的坐标值。
由于工件结构简单而且左右对称，故可设其压力中心O点坐标为（x0，y0），如图5-1所示：
由图5-1可知：
x0＝26.55mm
由式（5-10）得：
y0≈21.47mm
即压力中心O点坐标为（26.55，21.47）。

图5-1 压力中心计算
6 落料冲孔模模具设计

图6-1 落料冲孔模具示意图
6.1 落料、冲孔模简介
从工件的外形分析，工件要先经落料、冲孔，才能进行下一步工序，由此根据模具设计的基本原则，选择使用落料、冲孔倒装复合模。
所谓复合模，是指在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上同时完成落料、冲孔等多个冲压工序，而冲件材料无需随工序进给移动的模具。复合模的结构，一般都很紧凑，具备导向、顶料、卸料、缓冲、复位等多种辅助系统。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，加工制造较困难，模具成本较高。复合模适于生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件。
落料、冲孔复合模具有复合形式的凸凹模，它既是落料凸模，又是冲孔凹模。按凸凹模的安装位置，复合模分倒装式和正装式两种结构型式。落料凹模装在上模的复合模为倒装复合模。在这种模具上所产生的冲孔废料，是由冲孔凸模直接推入下模部分的凸凹模下漏出的，工件则嵌在上模部分的落料凹模内，必须通过顶料销与顶料板顶出。顶料板对工件不起压平作用。因此，对于多孔和对平直度要求较松的零件，多采用倒装结构的复合模[1]。
6.2 凸凹模刃口尺寸计算
由于落料冲孔件的工作尺寸均未标注公差，由国家标准按IT11级精度选取，由参考文献[3]表E-1查得各部分尺寸公差如下：
A1＝22mm Δ＝0.13mm
A2＝9mm Δ＝0.09mm
A3＝15.355mm Δ＝0.13mm
A4＝15mm Δ＝0.11mm
A5＝18mm Δ＝0.11mm
D1＝10mm Δ＝0.09mm
D2＝4mm Δ＝0.075mm
标注公差的落料冲孔件如图6-2所示：

图6-2 落料冲孔件
凸模与凹模分开加工：
采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，必须满足下列条件[2]：
δp＋δd≤Zmax－Zmin （6-1）
或取： δp＝0.4（Zmax－Zmin） （6-2）
δd＝0.6（Zmax－Zmin） （6-3）
冲孔部分尺寸可按参考文献[2]式（2-8）和（2-9）计算：
（6-4）
（6-5）
落料部分尺寸按参考文献[2]式（2-6）和（2-7）计算：
（6-6）
（6-7）
式中 ，—冲孔凸、凹模直径，[]与[]为mm；
，—落料凹、凸模尺寸，[]与[]为mm；
—工件制造公差，[]为mm；
Zmax—最大合理间隙（双面），[Zmax]为mm；
Zmin—最大合理间隙（双面），[Zmin]为mm；
δp，δd—凸、凹模的制造公差，[δp]与[δd]为mm；
—磨损量，其中系数x是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。x值在0.5～1之间，与工件制造精度有关，可查参考文献[2]表2-11。
由参考文献[2]表2-5查得：
Zmax＝0.18mm, Zmin＝0.14mm
则 Zmax－Zmin＝0.18－0.14mm＝0.04mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.025mm
δp＋δd＝0.045mm＞Zmax－Zmin
由式（6-2）和（6-3）得：
δp＝0.016mm
δd＝0.024mm
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-6）和（6-7）得：
mm
mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.020mm
δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-6）和（6-7）得：
mm
mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.020mm
δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-6）和（6-7）得：
mm
mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.020mm
δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-6）和（6-7）得：
mm
mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.020mm
δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-6）和（6-7）得：
mm
mm
对于mm
由参考文献[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：
δp＝0.020mm δd＝0.020mm
δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin
由参考文献[2]表2-11查出： x＝1
由式（6-4）和（6-5）得：
mm
mm
6.3 复合模主要零件的结构与设计
由所选择的压力机的基本参数，初步确定复合模的闭合高度为：
300－5≥h模≥220＋10
295≥h模≥230
根据设计需要选取模具的闭合高度为：
H＝230mm
6.3.1 工作零件的设计
6.3.1.1凸模结构形式
参照参考文献[4]表1-10-1此部分冲孔凸模采用B形圆凸模（如图6-3所示），凸模做成阶梯形，用以增加强度，凸模各部分长度视模具设计需要而定。凸模和固定板为过渡配合，固定板用螺钉、销钉与上模座连在一起。凸模的固定如图6-4所示。

图6-3 B形圆凸模

图6-4 凸模的固定
6.3.1.2凸模长度计算
参照参考文献[4]表1-10-1根据模具设计需要选取凸模总长度L＝50mm，凸模台阶高度H＝3mm，凸模与凸模固定板配合长度L1＝23mm。
6.3.1.3凸模强度计算
（1）凸模承压能力的校核
凸模材料的许用应力[]决定于其热处理状况和模具的结构。一般模具钢（T8A、T10A、GCr15、Cr12MoV等）的许用应力，当淬火硬度为HRC58～62时，可取[]=1500～2100MPa。
已知材料厚度t＝2mm，模具材料为T10A碳素工具钢，由参考文献[3]表D-22查得其抗剪强度τ＝600MPa，取其许用压应力[]＝1500MPa。
由参考文献[2]可知圆形冲裁凸模的最小直径：
（6-8）
式中 dmin—凸模最小直径；
t—材料厚度；
τ—材料抗剪强度，[τ]为MPa；
[]—凸模材料的许用应力，单位为MPa。
则由式(6-8)可知:
dmin＝3.2mm
（2）凸模抗弯能力的校核
凸模抗弯能力的校核参照参考文献[1]表3.1-10相关规定按下式进行。
（6-9）
式中 Lmax—凸模许可的最大长度；(mm)
C—系数；见表3.1-11 文献[1]
E—凸模材料弹模量（Mpa） 见D-22 文献[3]
—冲件抗剪强度（Mpa） 见D-22 文献[3]
对于冲小孔凸模：
由式(6-9)可知:
Lmax≈67.2mm
对于冲大孔凸模：
由式(6-9)可知:
Lmax≈171.5mm
由以上计算结果可知冲孔凸模强度校核合格。
6.3.2凹模的设计
工件的外形落料凹模采用整体结构，直筒形刃口凹模。这种刃口形式强度比较好，孔口尺寸不会随着刃口的刃磨而增大，适用于形状复杂、精度高的工件。