冲压模课程设计 (5)

1、本科课程设计（说明书）冲压模设计课程设计目录1.冲压概述4A冲压工艺的特点4B冲压加工的三要素.4C冲压生产特点.42.任务要求与分析53.冲材件工艺性分析7.（1）冲压零件的工艺分析.8（2）冲压工艺方案设计8（3）模具结构形式确定8(4).模具总体设计8A模具类型选择9.B操作与定位方式.9C卸料出料方式9(5) .冲压力的计算9（6）.冲裁力的计算9（7）.卸料力的计算.10.（8）.模具压力中心的确定11（9）.冲裁间隙分析12（10）.冲模刃口尺寸及公差的计算13（11）.卸料弹簧的设计.144.主要零件设计.15(1).凹模的设计计算.15(2)凸模的设计计算.16(3).卸料装置

2、17 A. 卸料板的设计.17 B卸料螺钉的设计 17(4).上下模座级其他零件 .185.模具闭合高度的确定和验算18(1).校核模具闭合高度 18(2).冲压设备的选定196.设计并绘制模具总装图 197.绘制非标准件零件图20A.凸模固定板.20B.定位板.208.设计小结.219.参考文献.221.冲压概述A、冲压工艺的特点冲压是利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力使其产生分离或塑料变形，从而得到一定形状，并且满足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常温（冷态）下进行的，所以又称为冷冲压。又由于它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。日常生活中人们使用的很多用具

3、是用冲压方法制造的，比如搪瓷面盆，它是用一块圆形金属板料，在压力机上利用模具对板料加压力而冲出来的。B.冲压加工的三要素1.冲床 供给变形所需的力。2.模具 冲压所用的用具是各种形式的冲模，冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变形所需的零件。3.原材料 所用的原材料多为金属和非金属的板料。B.冲压生产特点冲压是一种先进的板料加工方法，与其他加工方法（切削）比较，在技术上、经济上有如下优点。它是无屑加工，被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形，不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。在压力机的简单冲压下，能得到形状复杂的零件，而这些零件用其他的方法是不可能或者很难得到的。制得的零件一般不进一步

4、加工，可直接用来装配，而且有一定的精度，具有互换性。在耗料不大的情况下，能得到强度高、足够刚性而质量轻的零件，由于加工过程中不损坏原材料的表面质量，制得的零件外表光滑美观。生产效率高，冲床一次一般可得一个零件，而冲床一分钟的行程少则几十次，多则几百次、千次以上。同时，毛坯和零件形状规则，便于实现机械化和自动化生产。冲压零件的质量主要靠冲模保证，所以操作简单，便于组织生产。在大量生产的条件下，产品的成本低。冲压工艺存在的不足之处有：对于批量较小的制件，模具费用使得成本明显增高，所以一般要有经济批量，同时，模具需要一个生产准备周期；冲压生产会产生噪声和振动，劳动保护不到位时，还存在安全隐患；冲压件

5、的精度取定于模具精度，如零件的精度要求过高，用冷冲压生产就难以达到。总体上看，冲压是一种制件质量较好、生产效率高、成本低，其他加工方法无法替代的加工工艺，在机械、车辆、电机、电器、仪器仪表、农机、轻工、日用品、航空航天、电子、通信、船舶、铁道、兵器等制造业中获得了十分广泛的应用。2.任务要求与分析本次课程设计我们小组所接受的任务是根据任务书上产品图设计冲压模具。编制零件的加工工艺规程。如图1所示为产品图和图2产品尺寸图，材料为10号钢，大批量生产。图1 产品图图2：产品尺寸前期根据我们小组的讨论与分析，完成产品所有的工艺分析和相关的计算，后期根据自己确定选用的工序来完成接下来的所有冲压模设计。

6、目录给出任务都是我需完成的，因此，设计时要考虑的因素很多，设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，造价便宜，特别那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模余量，模具零件应耐磨耐用，模具结构要适应产品的成型特性。设计要求：1）设计过程中，认真，能独立完成在规定时间内的设计任务；2）思路清晰，方案基本正确，图面质量好；3）说明书条理清晰，公式正确；4）答辩中能全面、准确地回答问题；5）在规定的时间内完成所有的内容（图纸和设计说明书）。3.冲材件工艺性分析（1

7、）冲压零件的工艺性分析冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。本零件形状简单而规则，零件尺寸公差无要求，故按IT13级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为10号钢，厚度为1mm。T10碳素工具钢,强度及耐磨性均较T8和

8、T9高,但热硬性低,淬透性不高且淬火变形大，晶粒细,在淬火加热时不易过热,仍能保持细晶粒组织;淬火后钢中有未溶的过剩碳化物,所以耐磨性高,用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。特性： T10是最常见的一种碳素工具钢，韧度适中，生产成本低，经热处理后硬度能达到60HRC以上，但是，此钢淬透性低，且耐热性差（250），在淬火加热时不易过热，仍保持细晶粒。韧性尚可，强度及耐磨性均较T7-T9高些，但热硬性低，淬透性仍然不高，淬火变形大。力学性能硬度：退火,197HB

9、,压痕直径4.30mm;淬火,62HRC 热处理规范：试样淬火760780,水冷。该产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证。该零件是该零件外形对称、无尖角，凹陷或者其他形状突变，属于典型的板料冲压件。零件的外形尺寸无公差要求，零件上12和6的孔分别均布在零件的两个表面上，孔距没有位置要求，且孔径无公差配合。由于材料为10钢，则查表的最小相对弯曲半径为0.4mm,由于图中未注弯曲半径，则视为很小，几乎为零，则由于该半径小于0.4，则不能一次弯曲成形，需要弯曲后进行校正。且弯曲角为900.通过上述工艺性的分析，可以看出该零件为普通

10、的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成型问题，有属于大批量生产，因此可以用冲压的方法生产。（2）冲裁工艺方案的确定冲载方案根据零件弯曲变形方式，考虑工序组合，可以有如下四种冲载方案：方案一：单工序冲载方案二：进级模冲载方案三：复合模冲载方案一：优点：模具结构简单，制造周期短，制造简单，模具寿命长，定位基准统一且与设计基准重合，回弹小容易控制，尺寸精度高，操作方便。方案二：特点：模具结构复杂，制造周期长，制造较复杂，模具寿命短，尺寸精度较差方案三：精度和模具寿命都比较好(3）模具结构形式的确定根据零件分析，制件的精度要求较低，孔边距较大，为提高经济效益和简化模具结构。根据以上分析确定该制件

11、的生产采用冲孔模具生产(4) 模具总体设计A模具类型的选择经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单,根据材料厚度，决定实行单工序冲孔工艺，加弹性卸料装置，自然漏料结构方式。B操作.定位方式采用手工装料取料方式，侧标卸料，手工清理废料，根据零件结构采用定位板定位 C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

12、、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板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，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模。 工件平直度较高，料厚为1mm较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，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。(5).冲压力的计算（6）.冲裁力的计算用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算：F=KLtb 式中F冲裁力； L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度； K系数，系

13、数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。查表8-7取b=400Mpa （冲压手册中查得，下同）。所以 F=KLtb =1.3（12+6）1400 =29405 N（7）.卸料力的计算卸料力F卸F卸=K卸F冲查表得K卸=0.045F卸=K卸F冲=0.04529405 =1323 N所以总冲压力F总=F冲+F卸=29405+1323 =30728根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J2316。由于冲载力都大于10KN根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J2316（8）.模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合

14、力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。L1=12=37.7L2=6 =18.8X0=37.737.5+18.816/(37.3+18.8)=30 mmY0=37.721+18.821/(37.3+18.8)=21 mm所以压力中心距离工件右端21 mm ， 距里端11 mm即在工件对称中心轴线上。（9）.冲裁间隙分析1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个

15、差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。2）间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。3）间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520

16、%左右时，冲裁力的降低不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。4）间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围

17、作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所常采用查表法来确定间隙值。（10）.冲模刃口尺寸及公差的计算冲孔凸模、凹模尺寸计算该制件只有冲

18、孔dp=(d x) 0-p dd=( dpZmin)d0 查表2-23 、2-30得： Zmax=0.02 mm Zmin=0.02 mm X=0.5 校核：pd=0.04mmZmaxZmin，满足pdZmaxZmin的条件。将已知和查表所得的数据代入公式，即得：12的凸模 dp=(12+0.50.27）0-0.02=12.140-0.02 mm dd=(12.14+0.1)0+0.20 = 12.240+0.20 mm6的凸模 dp=(6+0.50.16）0-0.02=6.080-0.02 mm dd=(6.08+0.1)0+0.20 = 6.180+0.20 mm第三类尺寸C =（22+0

19、.50.3）1/80.3=22.150.04 mm(11).卸料弹簧的设计 根据模具安装位置，拟选用4根弹簧，则每个弹簧的负荷为：F预=F卸/4=1323/4=330.75 N查表101，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为，d=3.5、D2=18、t=5.93、Fj=557h0=32、n=4.5、hj=9.75、L=368（规格标记为：弹簧3.51832）Fj=388 N hj=12.6 mmh预=hj/FjF预=9.75/557330.75=5.79mmh预+h工作+h修磨=5.79+2+1.5=9.299.75故所选弹簧式合适的。4.主要零件设计(1).凹模的设计计算依据计算压力中心的数

20、据，将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算：凹模厚度查表2-40得 b=0.35 h=kb =0.3538.5=13.475 70 mm 合适12的凸模 27012.142/(1.3121400)0.5=284 mm 70mm 合适(3)卸料装置A.卸料板的设计卸料板采用45钢制造，淬火硬度4045HRC，厚度为20mm。B.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,螺纹部分为M810mm,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。(4)上下模座级其他零件以

21、凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选用中间导柱圆形模架，选一组导套、导柱。导柱为22mm150mm,导套为22mm80mm 33mm；上模座厚度H1取35mm,垫板厚度取8mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取25mm,凹模厚32mm，下模坐厚度取45mm。(5)模具闭合高度的确定和验算(1).校核模具闭合高度模具闭合高度H应该满足Hmin 10 mmHHmax 5 mm式中Hmax压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合高度；根据拟选压力机J2325，查开式压力机参数表得：Hmax=300mm, Hmin=160mm160 mm H 190 mm经计算该模具闭合高度H=188 mm，在

22、160mm190mm 内，开式压力机公称压力160KN，满足要求。(2).冲压设备的选定通过校核，选择开式压力机公称压力160KN能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：160KN滑块行程：70mm最大闭合高度：300mm最大装模高度：160mm工作台尺寸（前后左右）：300mm450mm 垫板尺寸（厚度）：40mm模柄孔尺寸：30mm50mm最大倾斜角度：3006.设计并绘制模具总装图7绘制非标准件零件图A.凸模固定板B.定位板总结时间过得很快，转眼2个礼拜的课程设计就已经进入尾声了。本次课程实训让我系统地巩固了大学三年的学习课程，使我对模具设计特别是冷冲压部分的过程有了更深刻的体会。这次的课程设计在上一门注塑模课程设计的程度上又有了一