冲压模具课程设计说明书

1、1前言.12零件的工艺性分析 .32.1结构与尺寸 .32.2精度 .32.3材料 .33工艺设计 .43.1排样方式的确定及计算 .43.2计算凹、凸模刃口尺寸 .53.2.1确定凸、凹模刃口尺寸的原则 .53.2.2确定加工方法 .63.2.3工作部分尺寸的计算 .63.3计算冲压力与压力中心 .83.3.1冲压力的计算 .83.3.2确定压力中心 .94主要零部件的设计 .94.1工作零部件的结构设计 .94.2定位零件的设计 .134.3卸料与出件装置 .12冲压模具课程设计任务书设计要求：1、设计名称：冲压件2 、零件简图：3、基本参数：材料： 45料厚： 1mm批量：大批量冲压模具

2、课程设计关键词：模具；冲裁件；凹模；凸模；1 前言冲压是利用安装在冲压设备 （主要是压力机） 上的模具对材料施加压力， 使其产生分离或塑性变形， 从而获得所需零件 （俗称冲压或冲压件） 的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工， 且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。 冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具， 简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。 冲模在冲压中至关重要， 没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行； 没有先进的冲模， 先进的冲压工艺就无法实现。 冲压工艺与模

3、具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素， 只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比， 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 , 而模具的寿命一般较长 , 所以冲压的质量稳定 , 互换性好 , 具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、 形状较复杂的零件， 如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、 覆盖件等， 加上冲压时材料的冷变形硬化效应， 冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没

4、有切屑碎料生成， 材料的消耗较少， 且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多， 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。 概括起来， 可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序， 按基本变形方式不同又可分为冲裁、 弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中， 当冲压件的生产批量较大、

5、 尺寸较少而公差要求较小时， 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。 这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成， 称为组合的方法不同，又可将其分为复合 -级进和复合 -级进三种组合方式。复合冲压 在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压 在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合 -级进 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。 通常按工序性质可分为冲裁模、 弯曲模、拉深模和成形模等

6、；按工序的组合方式可分为单工序模、 复合模和级进模等。 但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位， 压力机滑块带动上模下压， 在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形， 从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时， 模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、 凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计， 其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度） ，拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算

7、冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。冲压模设计题目如图 -1 所示零件：冲压件；生产批量：大批量；材料： 45t=1mm ；设计该零件的冲压工艺及模具图-1 ：零件图2 零件的工艺性分析2.1结构与尺寸该零件结构简单， 形状对称。 工件除了要求平直度和不允许冲裂外， 没有其他的有严格要求。2.2精度零件图样上明确表明了各个尺寸的公差，分别为：48 00.24 ;380 0.17 ;1400.43;2000.35 ;420.12;120.05;180.08 ，根据查表得， 这些尺寸公差的等级为 IT12 级。利用普通冲裁

8、方式可以达到零件图样要求。2.3材料45 钢，属于中碳钢，查冷冲压工艺及模具设计附表一可知抗剪强度 =480MPa，断后伸长率 =16%。此材料具有良好的塑性和较高的弹性，其冲裁加工性能好。根据以上分析，该零件工艺性较好，可进行冲裁加工。3 工艺设计3.1 排样方式的确定及计算制件长为 48mm，宽为 38mm。因为材料厚度为1mm，查参考书冲压工艺及模具设计表3-9 得制件制件的搭边为 a=2mm，制件与调料侧边的搭边 b=1.5mm。初步确定制件的排样图，有图 -2 所示两种排样方式：方案（ a）方案（ b）图-2 排样图比较两种排样方式，两种排样方式在加工效率和模具的复杂程度都基本一致，

9、两种方案的材料利用率也相差无几， 此种情况下一般经验采用关于送料方向对称的排样，所以选择方案（ b）。条料宽度：B0( D2b) 0B条料宽度尺寸，单位mm；D制件在条料宽度方向的基本尺寸，单位mm；b制件与条料侧边的搭边值，单位mm； 条料宽度公差值，单位mm；查冲压工艺及模具设计表 3-10=0.4B (48 2 1.50.4)00.451.400.4 mm条料送料步距： L=38+2=40mm.制件排样方式如图 -2 所示：材料利用率：AFO 100%AF(314211382 2020)n100%51.4n400.5= 64.2%3.2计算凹、凸模刃口尺寸3.2.1 确定凸、凹模刃口尺寸

10、的原则×1 ）落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于之间的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格制件， 凸模刃口的标称尺寸应比凹模小一个最小合理间隙。2 ）冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内， 也能冲出合格的孔。 凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。3 ）选择模具刃口制造公差时， 要考虑工件精度与模具精度的关系， 既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高23 级。工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时

11、应向材料实体方向单向标注， 即：落料件上偏差为零， 下偏差为负；冲孔件上偏差为零，下偏差为负。3.2.2 确定加工方法该模具结构简单，分开加工和配合加工两种加工方法都能达到模具的精度要求。但为了使模具加工更加方便，生产周期更短，更加经济，选用配合加工方法来制造该模具。3.2.3 工作部分尺寸的计算该零件为落料模，所以以凹模为基准件来配作凸模。该制件的零件图如图 -3 所示：由落料件 IT=10 ，查冲压工艺及模具设计表3-6 得：材料厚度 t 1mm 时， 0.16 ，磨损系数x=1 ； 0.36 ，磨损系数x=0.5 ；0.17< <0.36 ，磨损系数 x=0.75查冲压工艺及

12、模具设计表3-5 可得冲裁凸模、凹模的制造偏差如表-1 所示：表 -1 规则形状（圆形、方形）冲裁凹模、凸模的制造偏差公称尺寸凸模偏差 p凹模偏差 d18+0.020>1830-0.020+0.025>3080+0.030图 -3 落料件和落料凹模尺寸凹模磨损尺寸变化分为变大、变小、不变三种情况：1）凹模磨损后可能变大的尺寸 （属于内表面，相当于“孔” ），如图 -3b 所示的尺寸 A 1，A 2、A 3、 A 4，应使其具有最小极限尺寸，并利用 x 系数修正可按一般落料凹模尺寸公式计算，即Aa( Ax ) 0 d所以Aa1(480.750.24)00 .03047.8200.03

13、0 mmAa2( 42 0.75 0.24)00.03041.8200.030 mmAa3(380.750.17)00.03037.8700.030 mmAa4(140.50.43)00.03013.78500. 020 mm2）凹模磨损后变小的尺寸（属于外表面，相当“轴” ），如图 -3b 所示的尺寸 B1 ，应使其具有最大极限尺寸，并用 x 系数修正，即Ba(Bx )0 d所以B(20 0.75 0.35)00.02520.2600.025mma13）凹模磨损后大小不变的尺寸，如图 -3 所示的尺寸 C1、C2，分为下列三种情况：a、当工件尺寸标注偏差形式为C0 时C a(C0.5 )db

14、、当工件尺寸标注偏差形式为C0 时C a(C0.5)dc、当工件尺寸标注偏差形式为C'时CaC d所以Ca1180.02mmCa2120.0125mmAa 337.81 00.0502 mm调整公差后的结果为：13.810Aa 40.02 mm查冲压工艺及模具设计表3-2 得Zmin =0.11 ， Z max =0.15凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.11mm0.15mm之间。3.3计算冲压力与压力中心3.3.1 冲压力的计算因为该模具是采用刚性卸料装置和下出料方式的模具，所以FFpF推1）冲裁力：根据平刃口冲裁力公式：FpkLt式中 Fp 冲裁力（ N)；L 是冲

15、裁件周边长度（ mm）；t 是材料厚度（ mm）；是材料抗剪强度（ MPa）；k 是系数，通常取 k=1.3 。对于同一种材料，一般其抗拉强度b=1.3 ，则冲裁力计算公式为：FpLtb根据零件图可以算得一个零件的周边长度：L(483818)2208mm查冲模设计指导表8-1 可知： b=600MPa；所以冲裁力：FpLtb=208×1×600=124.8KN2) 推件力：查冲压工艺及模具设计表3-7 可知： Kt =0.055 ；根据推件力计算公式发F推K t Fp 可得：F 推 =0.055×124.8=6.864KN3）冲压力：FFpF推=124.8+6.8

16、64=131.664KN4）初选压力机应选取的压力机公称压力：25t。因此可初选压力机型号为J23-25。当模具结构及尺寸确定之后， 可对压力机的闭合高度， 模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。3.3.2 确定压力中心画出凹模刃口，建立如图-3 所示坐标系：图-3 压力中心因为零件图关于 y 轴对称，所以压力中心一定在y 轴上，即 x0；把零件如图 -3 所示划分为五个区域：=0A1=A 5=3×14=42， y1=y5=19；A2=A 4=11×38=418， y2=y4=19；A3=20×20=400， y3=10。所以压力中心的纵坐标：y0A1

17、y1A2 y2A3 y3A4 y4 A5 y5A1A2A3A4A54219241819240010=16.34224182400该零件的压力中心坐标为（0,16.3）4 主要零部件的设计4.1 工作零部件的结构设计1）凹模的设计。凹模采用整体、直筒型刃凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成型。凹模选用T10A 材料，热处理为淬火加回火，硬度为5860HRC。依据压力中心与模柄中心重合。其凹模外形尺寸设计如下：凹模厚度H=kb（ 15mm）凹模壁厚C=(1.52.0)H(3040mm)式中， b凹模刃口最大尺寸（ mm）；K 系数，考虑板料厚度的影响。查冲模设计指导表 2-22 可知 k=0

18、.35 ，所以，凹模厚度 H=0.35 ×48=16.8mm；凹模壁厚 C=(1.5 2)H=25.233.6mm。凹模的外形尺寸确定：凹模外形长度 L=48+30×2=108mm凹模外形宽度 B=38+30×2=98mm凹模的校核：H min3F(b a2 )b2a弯 1H min3124800(125 100) 24.67mm 25mm300122125100可取凹模厚度 H=30mm，凹模壁厚 C=30mm，凹模整体尺寸标准化， 取为 125mm× 100mm×30mm。零件图如图 -4 所示：图-4 凹模2) 凸模的设计凹模选用 T10

19、A 材料，热处理为淬火加回火，硬度为5860HRC。凸模的长度：模具采用无导向装置的开始落料模， 其中没有上模座和凸模固定板， 凸模通过螺钉直接与模柄相连。 所以凸模的长度只需要满足： L>卸料板厚度 +t+ 修模量，即 L>18+1+2=21mm，因为所选压力机型号为 JH23-16F，其最小封闭高度为 160mm,w为，了保证模具的正常工作，凸模长度选择L=100mm。凸模、凹模采用的是配做法，故其中凸模与凹模之间应保持最小间隙Zmin=0.11mm。3）模架的选择卸料装置选用整体式刚性卸料装置（4.2说明），为简化模具，模具整体结构采用无导装置的开始落料模。其特点是没有上模座

20、， 凹模直接与模柄相连依靠压力机的导轨对滑块进行导向，下模座为非标准模座， 自行进行设计， 模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。如图 -5 所示：图-5 下模座4.2 卸料与出件装置出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。由于卸料力较大， 所以采用刚性卸料方式， 刚性卸料装置主要元件为刚性卸料。该零件的料宽B=41.4mm，采用整体式卸料板，查冷冲压模具设计与制造表2.26可知，整体式固定卸料板厚度H=8mm，h=4mm；查表2.27 可知卸料板的紧固螺钉直径d 选用M8；查表2.28 可知卸料板孔与凸模的单边间隙Z1=0.2mm；缺口尺寸选择m=5mm。零件图如图-4所示：图 -6 卸料板零件图4.3 定位零件的设计定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。选用的卸料装置为整体式刚性卸料板，即卸料板与导料板合为一体， 只需要选择挡料销来确定条料的送料步距， 根据模具结构选择圆柱头式固定挡料销。查冲压模具设计实用手册表5-18 和表 5-19 选择 JB/T7649.101994 基准尺寸d=4mm 的挡料销，其结构尺寸如表 -2 所示：表 -2 固定挡料销的结构尺寸D(h11)D(m6）L基本尺寸极限偏差基本尺寸h极限偏差8mm04mm+0.0128-0.0752+0.004