衬板冲压模具设计

1、学 号_ 课程设计 课 题 学生姓名 系 别 专业班级 指导教师 二0 一二 年 五 月目 录摘 要- 1 -第一章 零件的工艺分析- 2 -第二章 生产方案的制定- 3 -第三章 模具的总体设计- 4 -3.1模具形式的确定- 4 -3.2送料方式- 4 -3.3卸料方式- 4 -3.4定位方式- 4 -3.5导向方式- 4 -3.6模架- 4 -3.7模柄- 5 -第四章 模具设计工艺计算- 6 -4.1排样设计- 6 -4.2 材料利用率计算- 6 -4.3排样选择- 7 -4.4冲裁压力中心的确定- 7 -4.5刃口尺寸的计算- 7 -加工方法的确定- 7 -4.5.2 基本工序- 7

2、 -刃口尺寸计算- 7 -4.6冲压工艺力的计算- 9 -4.7冲压设备的选择- 10 -总 结- 12 -参考文献- 13 -附 录- 14 -衬板冲压模具设计摘 要本文对一个简单冲压件的冲压工艺进行了分析，并设计了单工序落料模具及主要零部件，在这个课程设计中详细介绍了冲裁件从排样设计到模具结构设计的整个过程，通过这一简单的例子让我们知道了什么是冷冲压工艺。冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法，一般以金属板料为原料，利用压力机上的模具作往复运动，在常温下对金属板施加压力，使板料产生塑性变形以达到预定的形状尺寸。冲模是进行专门设计与制造，实行单件生产规模的专用、定制型产品。采用建立在标

3、准化和生产经验积累基础上的冲模 CADCAMCAE，已经成为现代冲模设计与制造的先进方式，提高了冲模精度等级和综合生产能力。显然，提高模具标准化程度与水平，研究、设计冲模定型结构、原型结构和板材成形模拟分析软件，将促进冲模实行专业化量产，提高冲模设计与制造的一次成功率，实现冲模设计与制造智能化，是冲模生产技术持续发展、进步的方向与任务。关键词：衬板；模具结构；排样设计；冲孔；落料第一章 零件的工艺分析如图1-1所示零件图；生产批量：大批量; 材料：30钢；板料厚度：2mm（1）该材料，具有较高的强度、硬度，有较好的韧性，适合做中等强度的零。（2）尺寸精度：零件图上的尺寸均未标注公差，属自由尺寸

4、，可按IT14级确定工件的公差。经查公差表，各尺寸公差为： 、，四个孔的位置公差为：、。（3）工件结构形状：制件需要进行落料、冲孔两道基本工序，尺寸较小。（4）制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。（5）结论：该制件可以进行冲裁。图1-1 衬板第二章 生产方案的制定根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔两道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）落料冲孔，单工序模冲压；（2）冲孔落料，级进模冲压；（3）冲孔落料，复合模冲压。方案（1）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两

5、种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（2）属于级进模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小，厚度小，级进模结构复杂，因此，不宜采用该方案。方案（3）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有级进模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。根据分析采用方案（3）复合冲裁。表2-1 单工序模、级进模和复合模的特点比较项目单工序模级进模复合模冲压精度较低较高（IT13IT10）高（IT10IT8级）制件平整程度一般

6、不平整，高质量件需较平因压料较好，制作平整冲模制造的难易程度及价格容易、价格低简单形状制件的级进模比复合模制造难度低，价格也较低复杂形状制件的复合模比级进模制造难度低，相对价格低生产率较低最高高使用高速自动压力机的可能性有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高适用于高速自动压力机不宜用高速自动压力机材料要求条料要求不严格，可用边角料条料或卷料，要求严格除用条料外，小件可用边角料，但生产率低生产安全性不安全比较安全不安全，需采取安全措施第三章 模具的总体设计3.1模具形式的确定正装式复合模：适用于冲制材料较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，但冲孔废料落在下模工作面上不易清除，有可能影响操作和安

7、全，从而影响生产率。倒装式复合模：结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。由零件分析知：制件的精度要求较低，孔边距较大，平直度较高为提高经济效益，适宜采用倒装复合模生产。3.2送料方式零件的生产批量较大，合理安排生产时可用手工送料方式，提高经济效益。3.3卸料方式固定卸料装置：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0.5m

8、m且模具结构为倒装的场合。弹压卸料装置：具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于1.5mm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2mm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。3.4定位方式因零件采用复合模冲裁，倒装式弹性卸料装置进行卸料，故选用弹顶式导料销进行横向定位，活动挡料销进行纵向定位。3.5导向方式方案一

9、：导板式导向装置：导板式模架一般适用于有细凸模的级进模；方案二：导柱导套式导向装置：保持冲裁间隙，减少冲裁时冲压设备对模具的不良影响，并且可承受冲裁时产生的侧向力；方案三：滚珠导向装置：一般是一种无间隙导向，精度高，寿命长，适用于精密冲裁件模、硬质合金模、高速冲模以及其他精密模具上。综上所述采用导柱导套式导向装置3.6模架 方案一：中间导柱模架：适用于单工序模和工位少的级进模； 方案二：后侧导柱模架：工作面敞开，适用大件边缘冲裁。但刚性和安全性最差，工作不够稳定，常用于小型冲模； 方案三：四导柱模架：模架刚性好，导向非常平稳准确可靠，但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性与精度都很高的精密

10、冲裁模，以及同时要求模具模具寿命高的多工位自动级进模； 方案四：对角导柱模架：适用于各种冲裁模使用，特别适于级进冲裁模使用。综合以上方案分析比较得出：采用后侧导柱模架。3.7模柄由表3-1可选用压入式模柄。表3-1 模柄的类型及应用类型特点及应用整体式模柄与上模座成整体，适用于小型模具压入式模柄与模座安装孔用H7/n6配合，可保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中、小型模具螺纹旋入式模柄制造及安装方便，为了防止松动，可以拧入防转螺钉，主要用于中、小型模具凸缘式用螺钉、销钉与模座紧固在一起，适用于较大模具浮动式这种结构可以通过球面垫板消除压力机导轨误差对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套

11、导向的精密模具第四章 模具设计工艺计算4.1排样设计第一种：无搭边，如图4-1；第二种：有搭边，如图4-2，搭边值查附录1得： 。图4-1 少废料排样图4-2 有废料排样4.2 材料利用率计算第一种：=44mm =62mm （4-1） （4-2） （4-3）式中 ：步距；：条料宽度；S一个步距内制件实际面积；：一个步距内毛坯所需面积。第二种： (4-4) (4-5) (4-6) (4-7) 式中 ：步距；：条料宽度；S：一个步距内制件实际面积；：一个步距内毛坯所需面积。4.3排样选择虽然第一种排样比第二种材料利用率高，但第一种对模具精度要求高，一般模具无法满足，故不采用第一种，所以选第二种。4

12、.4冲裁压力中心的确定通过分析该工件，可以发现该工件属于完全对称的，所以冲裁压力中心在该工件的中心位子。4.5刃口尺寸的计算4.5.1加工方法的确定结合模具及工件的形状特点，因为该工件精度要求不高，模具制造可以采用分开加工法获得，将凸凹模分别进行加工，各自保证凸凹模的基本尺寸和公差要求，相应就获得了凸凹模的间隙。采用分开加工法。4.5.2 基本工序落料 冲孔4.5.3刃口尺寸计算凸、凹模分别加工时，其工作不分尺寸的计算公式，如表4-1所示；表4-1 凸、凹模尺寸计算公式 工序性质工件尺寸凹模尺寸凸模尺寸冲孔d落料DD=（1）落料 由表4-1中公式计算各尺寸查教材表3-3确定初始间隙值： 凹、凸

13、模的制造公差，由附录1查得 校核间隙：（4-8）说明所取凹凸模公差不能满足条件，但相差不大，可调整如下： (4-9) （4-10）尺寸1：为 由表4-2查得x=0.5，（4-11）尺寸2：为 由表4-2查得x=0.5， （4-12） (2)冲孔由表4-1中公式计算各尺寸确定初始间隙值，由教材表3-3得： 确定凹、凸模的制造公差，由附录1查得 校核间隙： （4-13） 故符合条件。尺寸3：为 由表4-2查得x=0.5， （4-14）尺寸4：为 由表4-2查得x=0.5，（4-15）表4-2 系数x料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.

14、240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.304.6冲压工艺力的计算查附表4得： （4-16） （4-17）根据公式得(1)冲裁力： （4-18） （4-19） 式中 :落料时冲裁力；:冲孔时冲裁力；：落料时冲裁周边总长；：冲孔时冲裁周边总长；:安全系数，一般取1.3； t：料厚。总冲裁力： （4-20）由表4-3查的=0.04 =0.055 (2)卸料力： （4-21）式中 ：卸料力系数。(3)推料力：查表4-4得h6 取h=6；则n=h/t=3 （4-22）式中 ：

15、推料力系数； n：同时梗塞在凹模内的工件数；h：凹模洞口的直壁高度表； t：料厚。表4-3 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09表4-4 凹模孔口形式及主要参数材料厚度刃口高度0.50.5.01.02.52.56.06.0本模具采用弹性卸料装置和下出件的方式，所以 （4-23）4.7冲压

16、设备的选择冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机（表示其型号）和液压机（表示其型号）。由表4-5可选择机械式压力机中的曲柄式压力机。常用冷冲压设备的工作原理和特点如表4-5。表4-5 常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械式压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘摩擦损坏大，生产率低。适用于中小件的冲压加工，曲柄式压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经

17、连杆使滑块作直线往复运动。生产率高，适用于各类冲压加工。高速压力机工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工为级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上下、往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。根据冲压力的计算，由附表5可得：选择开式双柱可倾压力机的型号为J23-63其参数如下：公称力：630KN滑块行程:130mm滑块行程次数50nmin-1最大闭合高度：360mm最大装模高度：280mm连杆调节长

18、度：80mm工作台尺寸 左右：480mm 前后：710mm垫板 尺寸 厚度：80mm 孔径：250mm模柄孔尺寸 直径：50mm 深度：80mm最大倾斜角：30总 结这次设计是在学习了冲压工艺与模具设计，机械制图等专业课之后，对所学习的知识进行综合的练习，也是更好的掌握关于本课程的一些常识性知识，达到理论与实践相结合的目的。此次课程设计涉及了模具设计相关的工艺知识，实现了对所学习的知识的应用与固化。涉及的问题主要有模型制作的基本过程，对制作模具所用到的设计过程的认识，对相关工具的使用方法以及设计时应注意的问题。还有以前学习的机械制图方面的知识在本次课程设计中也有用到。在这次设计过程中，体现出自

19、己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢各位指导老师一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们批评与指正，本人将万分感谢。参考文献【1】翁起金，徐新成.冲压工艺及冲模设计M

20、.北京：机械工业出版社，2008【2】魏春雷. 冲压工艺及冲模设计M.北京：北京工业大学出版社，.2008【3】齐卫东。简明冲压模具设计手册M.北京：北京理工大学出版社，2010【4】郭纪林，余桂英.机械制图M.大连：大连理工大学出版社，2005附 录附表1 中小件合理搭边值条料厚度t/mm搭边值/mm0.250.250.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.83.61.52.51.82.62.23.22.43.42.73.73.04.03.34.33.54.54.05.0(0.81)t1.52.51.22.21.52.

21、51.82.82.03.02.23.22.53.52.83.83.04.03.54.5(0.70.9)tmm附表2 规则形状（圆形、方形）冲裁凸模、凹模的极限偏差 基本尺寸凸模极限下偏差凹模极限上偏020+0.020+0.025+0.030801200.025+0.0351201801802600.030+0.040+0.0452603603605005000.0350.0400.050+0.050+0.0600.070附表3 标准公差数值（摘自GB/T 1800.31998）基本尺寸mm标准公差等级IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14大于至mmm30.81.2234610142540600.10.140.253611.52.545812183048750.120.180.361011.52.546915223658900.150.220.3610181.2235811182