冲压课程设计说明书

1、前 言随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。 全面推行模具标准化：模具标准化是现代模具设计与制造的基础。推行模具标准化上实现模具合理化生产必备条件。美国、德国进行模具标准化工作已有100年的历史。而中国由于模具标准化程度不高，造成生产供应的标准件品种、规格不齐，质量不高，不能满足互换性要求。为此，应当采取相应措施，针对模具生产特点，组织行业力量，进行快捷、适时地对模具生产企业进行标准化生产，以便全面推行模具标准化工作。 推行模具

2、设计与制造一体化：由于模具和制造之间的关系密切，可以说，制造是设计的延续。而采用人工设计方法比较迟缓，不可能实现模具设计与制造一体化，也不可达到优化设计的要求。实践证明，模具cad/cam技术是当代最合理的模具生产方式。推行模具专业化生产：模具生产将可以实现高度标准化、通用化和系统化，有利于采用先进设计与制造技术，使模具越做越精，同进，有利于缩短生产周期，降低生产费用。制造工艺规范化和生产过程控制与管理：模具制造是模具设计的延续，是验证设计正确性的过程。重视模具制造的规范化有利于使模具生产过程趋于科学化、合理化。在模具企业中，对模具生产过程进行计算机控制与管理，是实现合理化生产的保证和条件。从

3、模具设计、生产准备、加工与装配、试模的全过程始终处于控制与管理之中，因此，推进模具生产过程控制与管理有利于提高模具制造精度与质量，减小生产周期与生产费用。产品的介绍垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。1.冲裁件的工艺性分析1.1零件的结构及尺寸精度分析由图可见，该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，且精度不高，公差属自由尺寸。其中中心孔直径为28mm和小孔直径11mm以及大圆弧直径38mm和小圆弧R12mm精度为IT

4、11，根据GB/T1800.3查表得标准公差分别为130um，110um，160um，110um。两小圆中心距尺寸精度为IT13，根据GB/T1800.3查得尺寸对应标准公差为0.46mm，上述精度水平与零件简图中所标注的尺寸公差相比，可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产批量等情况也均符合冲裁的工艺要求。在冲裁时零件的孔与孔之间，孔与边之间均受模具强度和冲裁质量的制约，为了避免冲孔时凸模受水平推力而不被折断，所以孔与边缘最小距离应大于最小允许尺寸(11.5)t，即最小值 ，满足冲裁要求。1.2冲裁材料分析Q235钢属于普通碳素结构钢，抗剪强度=310380MPa

5、,抗拉强度=380470MPa，伸长率=2125% ，屈服强度在240MPa左右,此种材料具有良好的冲压性能，符合冲裁工艺要求。通过上述分析，该冲裁件无论在结构、精度、材料等方面都可采用普通冲裁工艺冲裁即可达到图纸要求。2.冲裁工艺方案的确定在分析了冲压件的工艺性之后，通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式的分析基础上，制定几种不同的冲压工艺方案。从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可用以下3种工艺方案：方案一：先落料、后冲孔

6、，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-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一：模具结构简单，但需要两道工序两套模具，生产效率较低，难以满足该零件的大批量生产要求。方案二：用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案三：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓

7、尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。通过以上3种方案的分析比较，对该零件冲压生产以采用方案3为佳。3.模具结构形式的确定级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距），侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。4.模具总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工

8、艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。4.2 操作方式零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板

9、具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合工件平直度较高，料厚为1mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.3.2 出件方式因采用级进模生产，故采用向下落料出件。4.4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。4.5 确定

10、导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模

11、具寿命和工件质量，该级进模采用对角导柱的导向方式，即方案一最佳。5.冲裁件的排样5.1排样的确定1）有废料排样 有废料排样的材料的利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于制件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。2）少废料排样 这种排样方法，材料利用率较高，常用于某些尺寸要求不高的制件排样。3）无废料排样 这种排样方法，材料利用率最高，但对于制件的形状结构要求严格，所以，其应用范围有一定的局限性，制件设计时要考虑这方面的工艺性能。5.2搭边排样时制件与制件之间、制件与条料边缘之间留下的余料叫搭边。合理的搭边值选择应在保证制件质量的前提下，越小越省料。据搭边的经验数表，得零件的排样图为下图所示

12、，采用直排法：根据零件形状两零件间按矩形取搭边值a1=1mm，侧边取搭边值a=1.5mm，侧刃冲切得料边定距宽度b=1.5mm。所以 步距：S=38+1=39mm条料宽度：5.3 材料利用率根据CAD分析可以得到零件外形面积为2342.9mm2，周长为190.9mm。零件的实际面积 =2342.9189.97615.44117=1420.49mm2所以一个步距内的材料利用率 6. 冲裁力及压力中心的计算6.1 冲裁力的计算已知零件厚度t=1mm，取材料抗剪切强度=330MPa，取K=1.3，则冲孔冲裁力 =1.3×3.14×1×330×(2×1

13、1+28)=67.353kN落料冲裁力=81.939kN侧刃冲裁力=34.749kN卸料力取卸料力系数KX=0.04：=0.04×(67.353+81.939) =5.972kN推件力取推件力系数KT=0.055：=5×0.055×(67.353+81.939) =41.055kN因此计算总冲压力为=67.353+81.939+37.749+5.972+41.055 =231.068kN由此初步选择公称压力为250KN的JG23-25型压力机，该压力机参数如下：滑块行程/mm65工作台尺寸前后370左右560滑块行程次数/(次/min)55工作台孔尺寸前后200直

14、径260左右290最大封闭高度/mm270垫板尺寸厚度50直径封闭高度调节量/mm55模柄孔尺寸直径40深度60滑块中心线至床身距离200滑块底面尺寸前后左右立柱距离270床身最大可倾角30°6.2 计算压力中心LXYL1=78390L2=3590L3=69.08390L4=87.92390L5=190.9200所以故取压力中心为（22,0）。7. 模具工作尺寸的计算外型由落料获得，三个孔同时由冲孔获得。由该零件的厚度及精度要求可以确定系数x=0.75，初始双面间隙Zmax=0.140mm，Zmin=0.100mm，上模为冲孔及落料凸模，下模为冲孔及落料凹模，根据凸模和凹模分别加工的

15、方法，分析得：7.1 冲孔凸、凹模根据参考资料1表3-4、3-5和有关资料得：=式中：冲孔凸模刃口尺寸；冲孔凹模刃口尺寸；冲孔件孔的最小极限尺寸，x系数工件孔尺寸公差；凸模刃口尺寸制造偏差；凹模刃口尺寸制造偏差；凸、凹模最小初始双因此可以计算得到：孔，查表取，校核间隙满足，即0.0200.0200.1400.100，满足条件凸模凹模孔，查表取，校核间隙由于0.0200.0250.1400.100，说明所取凸、凹模公差不能满足条件，但相差不大，可以调整如下：凸模凹模7.2 落料凸、凹模根据参考资料1表3-4、3-5和有关资料得：=式中：落料凹模刃口尺寸；落料凸模刃口尺寸；落料件的最大极限尺寸；X

16、系数；落料件制造公差；凸模刃口尺寸制造偏差；凹模刃口尺寸制造偏差；凸、凹模最小初始双面间隙；圆弧处，查表取，校核间隙由于0.0200.0300.1400.100，说明所取凸、凹模公差不能满足条件，但相差不大，可以调整如下：凹模凸模处圆弧，查表取，校核间隙由于0.0200.0250.1400.100，说明所取凸、凹模公差不能满足条件，但相差不大，可以调整如下：凹模凸模7.3 凹模孔心距尺寸根据参考文献1式（3-6）孔心距为， 所以8. 模具结构的确定8.1模具结构总体设计 模具类型：双侧刃级进模 卸料与出件方式：弹压卸料下出件 模架的类型：对角导柱模架8.2 凹模设计凹模采用整体凹模，采用线切割

17、机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。整体凹模的整体轮廓尺寸的确定。在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定：a.凹模厚（高）度HH=ks式中：s垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）； k系数，考虑板料厚度的影响，根据参考文献1表3-15取k=0.30所以H=83×0.3=24.9mm，取H=25mm。b.垂直于送料方向的凹模宽度BB=s+(2.54.0)H =83+(62.5100)mm=145.5186mm取B=160mm。c.送料方向的凹模长度LL=s1+2s2式中： s1送料

18、方向的凹模刃壁间最大距离(mm)； s2送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离(mm), 根据参考文献1表3-14取s2=45mm。因此L=78+2×45=168mm，取L=200mm。根据查表对角导柱模架得出国标L=200 B=160 H=25凹模材料，因为凹模具有锋利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，所以凹模应有高的硬度和适应的韧性，故选Cr12MoV。8.3凸模设计凸模长度计算零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。落料凸模总长L：Lh1h2h3h4203020272mm式中

19、：h1凸模固定板厚度；h2为橡胶安装高度；h3为卸料板厚度；h4为凸模凹进卸料板的深度。凸模材料，选用Cr12MoV，淬火后硬度（HRC达5862），采用铆接固定。凸模强度与刚度校核，这里只校核最小凸模1)承压能力校式中 凸模最小截面的压应力(MPa)；F凸模纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推件力(N)；A凸模最小截面积(mm2)；凸模材料许用抗压强度。凸模选材Cr12，查设计手册，=（10001600）MPa，取=1300MPa。因为，所以凸模强度符合要求。2)失稳弯曲应力的校核。式中：凸模最大自由长度；P凸模总压力，P=7.01×103N；E凸模材料弹性模量，一般取E=；凸模最小

20、断面惯性矩，圆型断面；支撑系数，无导板导向=2；安全系数，钢取=23。带人公式得=129mm实际l=57mm129mm所以凸模刚度符合要求。8.4弹性卸料装置弹性元件选用零件采用橡胶弹性卸料，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度 由以上两个公式，取。（2）确定橡胶的横截面积查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6MPa，所以（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，在必要的位置开孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸取橡胶外形尺寸与卸料板相同200×160。8.5模架的选用材料为45#钢，热处理淬硬，HRC43-48。上下模座材料选用HT200钢，

21、选用矩形模座，其长度比凹模板大40-70mm，取值70mm。厚度为凹模厚度的11.5倍。 选取模架：上模座选GB/T2855.51990 外形尺寸为200×160×45下模座选GB/T2855.61990 外形尺寸为200×160×508.6凸模固定板的确定凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，其厚度取凹模厚度的0.60.8倍，凸模固定板的外形尺寸为：200×160×20。8.7卸料部件的确定卸料板材料45#钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸,厚度为16mm。卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm,螺纹

22、部分为M8×6mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。8.8垫板的确定材料T8A钢，长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸：垫板的外形尺寸：200×160×108.9模柄的选择选用压入式模柄，根据压力机JG23-25的相关参数可知，模柄的外形尺寸为：40×608.10螺栓销钉的选择上模座连接螺栓选用4-M12×42；上模座连接销钉选用2-10×54；下模座固定螺钉选用4-M12×42；下模座连接销钉选用2-10

23、15;63；导料板与凹模的连接用4-M8×15；销钉用6×28。9.模具闭合高度及压力机相关参数校核9.1计算模具闭合高度 H=H上模座H垫板H固定板H卸料板H下模座H橡胶H凹模板 =45mm15mm20mm20mm50mm30mm25mm =205mm9.2压力机参数校核由选的压力机可知：即：即：经计算小于压力机的最小闭合高度，所以应该增加一厚度为30mm的垫块。10.设计总结本次课程设计让我系统地巩固了大学四年的学习课程，通过课程设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。此次课程设计历时3周，系统地巩固了如：冲压工艺及冲模设计、机械制图、模具加工工艺等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。在这次设计中通过参考、