冲压工艺与模具课程设计报告书.docx
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冲压工艺与模具课程设计报告书
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一、止动件零件冲压工艺及模具课程设计任务书··············3
二、止动件冲裁工艺性分析·····················4
三、工艺方案及模具结构类型确定···················5
四、排样设计··························6
五、计算材料的利用率·······················7
六、冲裁力与压力中心的计算····················8
七、凸凹模刃口计算························11
八、模具设计及其它零件设计·····················13
九、模具装配图及零件图·······················17
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一、止动件零件冲压工艺及模具课程设计任务书
设计题目：
“止动件”零件冲压工艺及模具设计
内容及任务：
一、设计的主要技术参数：
见产品图；
二、设计任务：
完成该产品的冲压工艺方案、设计说明书、模具装配图及工
作零件图；
三、设计工作量：
制定冲压工艺方案
模具总图一张，凸模及凹模零件图2张
设计说明书一份，20页左右
四、设计要求：
1.图纸用CAD绘制并交纸质图及电子档
2.本任务书应与说明书、图纸一同装订成册，并加封面，装入资料袋
中，否则不接收
3.设计必须认真仔细，允许讨论，但严禁抄袭、复制或复印
名称：
止动件批量：
大批量材料：
Q235厚度：
2mm
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二、止动件冲裁工艺性分析
①材料：
该冲裁件的材料为Q235普通碳钢，具有较好的可冲压性能。
②零件结构：
该冲裁件结构简单，形象应力也较为简单，并在转角
有四处R2圆角，没有凸角，比较适合冲裁。
同时，在零件中部有
两个对称的规则圆孔Φ10，并且圆孔直径满足直径落料冲裁最小
孔径：
dmin1.2t（查冲压工艺及模具设计表3-8），dmin=2.4mm的
要求。
另外圆孔和工件外形之间的距离为7mm。
满足冲裁最小间距lmin1.5t=3mm的要求，所以该零件的结构满足冲裁要求。
③尺寸精度分析：
零件上所有未标注的尺寸，属于自由尺寸，按照规定按照IT14级确定工件公差。
孔边距12mm的偏差为-0.11mm，属于11级精度。
查公差表可得各尺寸为：
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零件外形尺寸:
650.74mm、2400.52mm、3000.52mm、R3000.52
mm、R200.25mm
零件内形尺寸:
Φ1000.36mm
孔中心距：
3700..3131mm
结论:
此零件适合运用普通冲裁的加工。
三、工艺方案及模具结构类型确定
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种方案:
①先落料，再冲孔，采用单工序模生产；
②落料——冲孔复合冲压，采用复合模生产；
③冲孔——落料连续冲压，采用级进模生产。
方案①：
模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。
由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
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方案②：
只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保
证，且生产效率也高。
尽管模具结构较方案一复杂，
但由于零件的几何形状简单对称，凸凹模壁厚大于最
小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合
模及弹性卸料方式。
方案③：
也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。
所以，欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析和比较，采用方案②为佳。
四、排样设计
查表确定搭边值得:
两工件间的搭边：
a1=2.2m;
工件边缘搭边：
a=2.5m;
步距为：
32.2m；
条料宽度B0=（Dmax+2a）0
=65+2x2.5=70mm;
偏差值查P50表3-10得=0.50
确定后排样图如图2所示
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五、计算材料的利用率
一个步距内的材料利用率η:
裁单件材料的利用率（按冲压工艺及冲模设计3-15）计算,即
Ax100%=1550/（70x32.2）x100%
BS
=68.8%
式中A—冲裁面积（mm2）；
B—条料宽度（mm）；
S—步距（mm）。
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查板材标准，宜选900mmx1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料（70mmx1000mm），每张条料可冲378个工件，则总为：
nA1×
总=100%
BL
=37851550×100%
9001000
=65.1%
试中：
n——一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数
目；
A1——一个冲裁件的实际面积（mm2）；
B——板料（或带料、条料）宽度（mm）；
L——板料（或带料、条料）长度（mm）。
六、冲裁力与压力中心的计算
1、冲裁力
6.1.1
落料力
F总=F1KLtb=1.3×215.96×2×450
=
=252.67（KN）
式中：
F落——落料力（N）;
L——冲裁周边的长度（mm）;
T——材料厚度；
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b——材料的搞剪强度（Mpa），查表退火Q235材料
钢为450Mpa,未退火时为350MPa；
K——系数，一般取K=1.3。
6.1.2冲孔力F冲=KLtb=Ltb=1.3x27x3.14x10x2x450
=74.48（KN）
其中：
d为冲孔直径，27x3.14为两个孔圆周长。
2、卸料力
F卸
F卸F落
式中：
K卸—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得K卸=0.05。
则卸料力：
F卸
=6
×
×
0.055
37.24
=12.30（KN）
3、推件力
推件力计算按公式：
F推=nK推F冲
式中：
K推—推件力因数，其值查表得Ｋ推=0.05；
n—卡在凹内的工件数，n=4。
推件力则为：
F推=6×0.055×37.24
=12.30（KN）
其中n=6是因有两个孔.
4、模具总冲压力为：
F总=F落+F冲F卸+F压
=252.67+74.48+12.30+12.30
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=351.75KN
5、压力中心为：
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，的按下述原则确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何
中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。
6.5.1如图3所表示
由于工件x方向对称，故压力中心X0=32.5mm；
由于工件x方向对称，故y0
=L1Y1L2Y2L3Y3L4Y4
L5Y5L6Y6L7Y7L8Y8
L1L2L3L4
L5L6L7L8
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其中：
L1
24mm
y1
12mm
L2
60mm
y2
0mm
L3
24mm
y3
12mm
L4
11.3mm
y4
24mm
L5
60mm
y5
rsin
21.97mm
其中r=32，a=l5
r46.25321.445,
a为弧度，转换度数为3600
（1.4456.28）82.80
L6
11.3mm
y6
24mm
L7
31.4mm
y7
12mm
L8
31.4mm
y8
12mm
计算时，忽略边缘4-R2圆角。
故：
y=14.17mm
由以上计算可知冲压件压力中心坐标为（32.5,14.17）。
七．凸凹模刃口计算
7.1落料模具工作零件刃口尺寸计算：
落料部分以落料凹模为基准计算，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。
零件图中落料部分的尺寸偏差如下：
6500.74mm2400.52mm3000.52mmR3000.52mmR200.25mm
查（冲压工艺及冲模设计，表3-4）可知：
凸模和凹模最小间隙为：
Zmin0.22mm
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凸模和凹模最大间隙为：
Zmax0.26mm；
查（冲压工艺及冲模设计，表3-5）可知因数X为：
当
0.50时，x0.5
当＜0.50时，x=0.75
查（冲压工艺及冲模设计，表3-8）可知：
Ad
Amax
x
4
0
65
65
0.5
0.74
0.744
64.63
0.185
d
max
0
0
24
24
0.5
0.52
0.52/4
23.74
0.13
d
0
0
30
30
0.5
0.52
0.52/4
29.74
0.13
d
0
0
R2d
2
0.75
0.25
0
0.25/4
1.810
0.063
落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证其双面间隙为：
0.22mm～0.26mm。
7.2冲孔模具工作零件刃口尺寸计算：
冲Φ10的孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开的加工的方法制造，以冲孔凸模为基准计算，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：
查（冲压工艺及冲模设计，表3-4）可知：
凸模和凹模最小间隙为：
Zmin0.22mm
凸模和凹模最大间隙为：
Zmax0.26mm
查（冲压工艺及冲模设计表3-5）得因数x为：
x=0.5
查（互换性及其测量技术标准公差表）得：
凸模按IT6，凹模
按IT7级查，可知：
p0.011mmd0.018mm
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校核：
Zmax
Zmin0.2600.220
0.040mm
p
d0.011
0.018
0.039mm
满足：
Zmax
Zminp
d条件
查（冲压工艺及冲模设计表3-6）得：
凸模尺寸计算：
dpdminx0p
=（10+0.5x0.36）0.0110mm
=10.180.0110mm
凹模尺寸计算：
dd（dp
Zmin）d0
=（10.18+0.22）0.0180mm
=10.40
0.0180mm
孔心距尺寸计算：
两圆孔之间的位置公差为0.62mm
查（冲压工艺及冲模设计，表3-5）可知因数X为：
x=0.5查（冲压工艺及冲模设计表3-6）得：
Ld（Lmin/2）
d=（37-0.31+0.5x0.52）
0.125x0.52mm
2
=37
0.078mm
八、模具设计及其它零件设计
8.1工作零件结构尺寸
落料凹模板尺寸：
落料凹模厚度：
H=ks（≥8mm）
式中：
s——垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离
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K——由b和材料厚度t决定的凹模厚度系数
则：
s=65mm
查表3-15知，k=0.28H=0.28x65=18.2mm落料凹模壁厚：
C≥（1.5～2）H
=（1.5～2）x18.2
=（27.3～36.4）mm
则取：
C=30mm
查标准JB/6743.1-94:
凹模板宽B=125mm送料方向的凹模长度：
L=s12s2
式中：
s1——送料方向的凹模刃壁间最大距离；
s2——送料方向的凹模刃壁之凹模边缘的最小距
离，其值查（冲压工艺及冲模设计表
3-14）。
得：
s2=30mmA=65+2x12=89mm
查表（GB/T2863.2-81）
确定凹模板外形为：
125x125x20（mm）
凸凹模长度为：
L=h1h2h=16+10+16=42（mm）
其中：
h1——凸凹模固定板厚度，取16mm
h2——弹性卸料板厚度，取10mm
H——增加长度（包括凸模进入凹模深
度，弹性元件安装高度等），取
16mm凸凹模外刃口间薄壁校核：
查表可知冲裁结构的凸凹模内外刃
口最小壁厚7mm,根据强度要求查
表可知，该壁厚为4.9mm<7mm,故
该凸凹模强度足够。
冲孔凸模高度尺寸：
L=h1h2h3=14+10+25=49mm
其中：
h1——凸模固定板厚度，14mm
h2——卸料板厚度，10mm
h3——附加长度（包括总修模
量，凸模进入凹模深度，
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模具闭合下的安全距
离），25mm
凸模板强度校核：
该凸模长径比为：
Ld49104.9<10
所以此凸模不属于细长杆，强度足够。
8.2其他模具零件结构尺寸和模架的选定
根据倒装复合模形式特点：
凹模板尺寸并查标准JB／
T-6743.1-94，确定其他模具模板尺寸列于表中：
序号
名称
长x宽x厚（mm）
材料
数量
1
上垫板
125X125X15
T8A
1
2
凸模固定板
125X125X14
45钢
1
3
卸料板
125X125X10
45钢
1
4
凸凹模固定板
125X125X16
45钢
1
5
下垫板
125X125X10
T8A
1
根据模具零件结构尺寸，查表GB/T2855.5-90选取后侧导柱
125X125标准模架一副。
8.3弹性元件选择
由于卸料力为7.96KN
采用四根螺旋压缩弹簧作为弹性元件
则每根弹簧承受的力为1.99KN
采用螺旋压缩弹簧，查标准（GB/1089-80）可知：
我们可选用10X45X130的弹簧
材料为60Si2MnA,热处理硬度为HRC43～48，弹簧两端拼紧并磨平。
主要尺寸：
10——簧丝直径，mm
45——弹簧中径，mm
130——弹簧自由度，mm
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其他参数为：
工作极限负载Ff：
5170N
工作极限负荷下变形量hf：
35.3mm
弹簧圈数n：
7.5
设置工作行程：
h工作：
15mm
弹簧每圈最大压缩量：
hfn35.5/7.54.73mm
弹簧每圈预压缩量：
1990/5170X4.73=1.82mm
弹簧每圈剩余压缩量：
4.73-1.82=2.91mm
弹簧的预压缩量：
1.82Xn=1.82X7.5=13.65mm
弹簧的剩余压缩量：
2.91Xn=2.91X7.5=21.83mm
＞
h工作=15mm
弹簧总的压缩量：
h总h预h工作h修模
=13.65+15+6=34.65mm
校核：
hf35.3h总在卸料力的作用下弹簧未压
死，
所以选的弹簧尺寸合适。
弹簧的安装长度：
h安h自由h预
=130-13.65=116.35mm
8.4冲床的选定
根据总冲压力F总=358.52KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-63开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。
其主要工艺参数如下：
公称压力：
630KN
滑块行程：
130mm
行程次数：
50次/分
最大闭合高度：
360mm
连杆长度：
80mm
工作台尺寸（前后X左右）：
480mmX710mm
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九．零件总装配图
模具装配图
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模具零件图
冲孔凸模
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落料凹模
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