冲压模具设计.docx
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冲压模具设计
一、工艺性分析……………………………………………………………2
二、工艺方案的确定………………………………………………………3
三、模具结构形式的确定…………………………………………………3
四、工艺设计………………………………………………………………3
（1）计算毛坯尺寸………………………………………………………3
（2）画排样图……………………………………………………………3
（3）计算材料利用率……………………………………………………4
（4）计算冲压力…………………………………………………………5
（5）初选压力机…………………………………………………………6
（6）计算压力中心………………………………………………………7
（7）计算凸凹模刃口尺寸………………………………………………8
五、模具结构设计…………………………………………………………8
（1）模具类型的选择……………………………………………………8
（2）定位方式的选择……………………………………………………8
（3）凹模设计……………………………………………………………8
（4）凸模设计……………………………………………………………9
（6）选择模架及确定其他冲模零件尺寸………………………………10
六、装配图和零件图…………………………………………………………12
七、结束语…………………………………………………………………12
致谢………………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………………14
设计内容
一、工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序。
材料为08F，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构相对简单。
有一个Φ6的孔和两个非圆孔：
孔与孔.孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为4mm（小孔与边缘之间的距离）。
工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
但应注意：
：
图1
（1）有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。
（2）冲裁间隙，凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。
（3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。
二、工艺方案确定
该工件包括落料.冲孔两个基本工序，可有以下三种方案：
方案一:
先落料,后冲孔.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-------落料级进冲压.采用级进生产.
方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求,方案二只需要一副模具,工件精度及生产效率都能满足，模具轮廓尺寸较小，制造成本低。
方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。
通过对上述三种方案的分析比较，该工件冲压生产采用方案二为佳。
三、模具结构形式的确定。
因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性卸料装置。
为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机，横向送料。
采用圆柱头式挡料销。
综上所述：
由《冲压手册》[1]表5—3，5—8选用弹性卸料横向送料典型组合结构形式，后侧导柱滑动导向模架。
四、工艺设计。
（1）计算毛坯尺寸。
制件长尺寸如图一。
（2）排样方式的确定及尺寸确定。
排样方式的选择
方案一：
有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。
方案二：
少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。
方案三：
无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。
考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。
制件排样如图2：
（3）计算材料利用率η。
由参考书《冲压手册》[2]P45表2-18
表2-18最小工艺搭边值（单行排列）（单位为mm）
材料厚度t
圆件及r＞2t的圆角
矩形边长L≤50
矩形边长L＞50或圆角r≤2t
工件间a1
侧边a
工件间a
侧边a1
工件间a1
侧边a
0.25以下
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
0.25～0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
0.5～0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
0.8～1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
1.2～1.6
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
1.6～2.0
1.2
1.5
1.8
2.5
2.0
2.2
选a=1.5mm,a1=1.2mm.由《冲压工艺学》P45,无侧压装置有：
条料宽度
=[D+2（a+Δ）+c1）]
导尺间距离S=b+c1=D+2（a+Δ+c1）
其中：
b—条料板公称宽度（mm）
D—冲裁件垂直于送料方向的尺寸（mm）
a—侧搭边的最小值,见表2-18（mm）
c1—导尺与最宽条料之间的单面小间隙，其值见表2-21（mm）
Δ—条料宽度的单向偏差，见表2-19、表2-20（mm）
查表2-19，有Δ＝0.6mm,表2-21，有c1=0.5mm
则；B=D+2×（a+Δ）+c1）
=50.3mm
条料步距S=14+a1=15.2mm.
查参考书《冲压手册》P506表8-12，选板料规格为600mm×1200mm×1.2mm。
由零件图算得一个零件的面积为
S=14×[48-2×（14-7×1.732）]+（14×14×3.14÷6-7×1.732×14÷2）×2-3.14×3×3-5×2×2-3.14×2×2=510.7㎜2
采用横裁时，剪切条料尺寸为50.3。
一块板可裁的条料为23，每条可冲零件个数39个零件。
则一块板材的材料利用率为：
=（n×A0/A）×100﹪
=（23×39×510.7/600×1200）×100﹪=63.6﹪
采用纵裁时，剪切条料尺寸为50.3。
一块板可裁的条料为11，每条可冲零件个数78个零件，则一块板材的材料利用率为：
=（n×A0/A）×100﹪
=（11×78×510.7/600×1200）×100﹪=60.9﹪
根据以上分析，横裁比纵裁时的板材材料利用率高，因此采用横裁。
每块裁成50.3mm×1200mm×1.2mm的条料。
（4）计算冲压力。
1）、冲裁力的计算
用平刃冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：
F=KLtτb
式中 F—冲裁力；
L—冲裁周边长度；
t—材料厚度；
τb—材料抗剪强度；
K—系数，系数Ｋ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Ｋ=1.3。
计算冲裁件轮廓尺寸L=[48-（14-7×1.732）×2]×2+3.14×2×14÷3=117.8mm
由参考书《冲压手册》查得08F的抗剪强度为τb=300MPa
由参考书《冲压手册》[2]表2－37
表2-37卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
K卸
K推
K顶
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
紫铜，黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
则：
采用弹性卸料装置冲裁力为F总=F冲+F顶+F卸
F冲裁=1.3Ltτb=55130.4N
②F推=nK推F落
由表查出K推=0.055，查得凹模刃口直壁高度h=8mm，则n=h/t=6.67
F推=nK推F落=20224.6N
顶件力：
F2=K2F
卸料力：
F3=K3F
查表：
K2=0.06K3=0.04
F2=0.06×55130.4=3307.824N
F3=0.04×55130.4=2205.216N
总冲裁力F总=F冲+F顶+F卸=55130.4+3305.824+2205.216=60644.048N=60.6KN
（5）初选压力机。
查表压力机主要参数
公称压力/KN
63
滑块行程/mm
50
行程次数/（次/min）
160
滑块中心线至床身距离/mm
110
工作台尺寸/mm前后
200
左右
315
立柱间距离/mm
150
最大倾斜角
30°
最大闭模高度/mm
170
封闭高度调节量/mm
40
冲模闭合高度H
（Hmax-5）≥H≥（Hmin+10）
165mm≥H≥140mm
（6）计算凸凹模刃口尺寸。
对于形状复杂或薄材料的冲裁件，为了保证凸凹模之间的间隙值，并使其分布均匀，必须采用配合加工，这种方法是先加工好凸模或凹模作为基准件，然后以此基准件为标准加工凹模或凸模，使二者保持一定间隙。
外形48mm，14mm由落料获得
圆孔Φ6及两个非圆孔由冲孔同时获得
查表：
Zmin=0.126mm，Zmax=0.180mm
磨损系数x尺寸
，28±0.2,5±0.12，R
x=0.75
尺寸
，R
x=0.5
尺寸Φ
x=1
基准制造偏差δ尺寸5±0.12δ=0.03
尺寸28±0.2δ=0.05
尺寸
δ=0.0325
尺寸Φ
δ=0.04
尺寸
，R
δ=0.1075
尺寸R
δ=0.0625
磨损后变大的尺寸（A类）有
，
，R
=（
-xΔ）
=（48-0.75*0.25）
=47.8125
=（14-0.5*0.43）
=47.8125
=（14-0.5*0.43）
=47.8125
磨损后变小的尺寸（B类）有Φ
，5±0.12,R
=（
+xΔ）
=（6+1*0.16）
=6.16
=（5+0.75*0.24）
=5.18
=（2+0.75*0.25）
=2.1875
孔距尺寸：
Ld=L±Δ/8=28±0.05
（7）计算压力中心。
由于此冲裁件属于中心对称件，故其压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心。
五、模具结构设计：
（1）模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，需落料冲孔两个工序，所以模具类型落料冲孔复合模。
（2）定位方式的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销。
而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。
（3）凹模设计。
凹模结构形式
因制件材料简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。
因生产批量较大，由文献《冲压手册》[1]表3-5选用T10A为凹模材料。
由该文献表2-39得凹模壁厚c=30mm。
凹模高度h=22mm。
凹模刃口与边缘的距离
由文献《冲压手册》P68表2—41得a=33mm
凹模长度：
L=s1+2s2
s1-----送料方向凹模刃壁间最大距离14mm
s2-----送料方向凹模刃壁到凹模边缘最小距离33mm
L=80mm
凹模宽度：
B=s+（2.5~4）c
s----垂直于送料方向的凹模刃壁间最大距离48mm
c----凹模厚度30mm
B=123~168mm取B=125mm
凹模轮廓尺寸为80mm×123mm×30mm
凸模设计
凸模的结构形式与固定方法
落料凸模刃口尺寸为非圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将落料凸模设计成台阶式。
为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。
是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。
凸模长度计算
凸模的长度是依据模具结构而定的。
采用固定卸料板和导尺时，凸模长度按《冲压模具设计实用手册》P245公式计算：
L=H1+H2+H3+H
式中L---凸模长度，mm；
H1---凸模固定板厚度，一般为凹模厚度的60%~80%即18~24mm取H1=20mm
H2----卸料板厚度，一般取5~10mm取H2=10;
H3----导尺的厚度,倒装式复合模无导尺
H----附加长度，一般取15~20mm，取H=15mm
L=20mm+10mm+15mm=45mm
凸模的强度与刚度校核
一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。
对冲孔凸模进行刚度校核：
凸模的最大自由长度不超过下式：
有导向的凸模Lmax≤1200
，其中对于圆形凸模Imin=∏d4/64
则Lmax≤1200
=24.00mm
由此可知：
冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：
50.5
④凸模材料和技术条件
凸模材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC56～60，凸模尾端淬火后，硬度为HRC43～48为宜。
6.6模架及其它零件的选用
6.6.1模柄
模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用压入式模柄
如图8所示:
图8模柄
6.6.2模座
标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，
上模座：
125×125×30GB2855.5-81材料：
HT200GB/T9436-88
下模座：
125×125×35GB2855.6-81材料：
HT200GB/T9436-88
导柱：
20×100GB2861.1-81材料:
20钢GB/T699-1999
导套：
25×65×78GB2861.6-81材料:
20钢GB/T699-1999
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。
6.6.3垫板
垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。
是否要用板，可按下式校核：
P=F12/A
式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力；
F12—凸模承受的总压力；
A—凸模头部端面与承受面积。
P=402.857x1000/71.5x71.5=1378.26MPa>[σc]=90~140MPa
由于计算的P值大于灰铁模座材料的许用应力，因此在凸模与模座之间需要加垫板。
6.6.4紧固件的选用
上模螺钉：
螺钉起联接紧固作用，上模上6个，45钢，尺寸为M6*63下模螺钉：
6个，45钢，尺寸为M6X50.销钉起定位作用，同时也承受一定的偏移力.上模3个，45钢，尺寸为Φ6X60.
6.6.4橡胶
卸料橡胶的设计见表：
项目
公式
结果
备注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
4㎜
h1为凸模凹进卸料板的高度0.8mm
h2为凹模冲裁后进入凹模的深度2mm
橡胶工作行程h工
h工=h工+h修
8㎜
H修为凸模修模量，取4mm
橡胶自由高度h自由
h自由=h工/0.27
30㎜
取h工为h自由的27%
相交的预压缩量h预
h预=15%h自由
4.5㎜
一般h预=（10%~25%）h自由
每个橡胶承受的载荷F
F=a×a×p
15625N
a=125mmp=1MPa
F>F
橡胶合适
六、装配图
结束语
冲压成形课程设计是我在大学期间的一门重要的课程，是把理论应用到实践中的过程。
通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。
创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑；并使我巩固了自己的知识，加深了对冲压成形的理解，同时认识到自己的不足。
把以前不懂或模糊的知识上升到了深刻理解，相信对我们将来从事工作将有很大帮助。
本设计是一个小型零件成形工艺的设计。
主要包括了冲孔和冲压模具的设计计算以及主要零件和模具的CAD制图,使我学到了不少东西，
通过本次课程设计，我学到了很多新的东西，也发现了大量的问题，有些在设计过程中已经解决，有些还有待今后慢慢学习。
只要学习就会有更多的问题，更多的难点，但也会有更多的收获。
在这次设计过程中，体现出自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。
在此感谢我们的xxx老师.，老师严谨细致、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，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
参考文献
【1】王孝培.《冲压手册》.：
机械工业出版社，2000.
【2】郑家贤.《冲压模具设计实用手册》.：
机械工业出版社，2007.
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