冲裁模设计完结Word下载.docx

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600-0.74mm,800-0.52mm。

内形尺寸:

:

16+0.360mm。

孔心距：

42±

0.08mm。

4、材料：

该冲裁件的材料为45钢，为普通碳素钢，

具体性能为：

材料状态为未退火，抗剪强度为310～380MPa,抗拉强度为380～470MPa.伸长率为21～25%，屈服强度为240MPa。

从以上四个方面的分析来看符合冲裁工艺要求。

三、确定冲裁件的工艺方案

在对冲裁件进行工艺分析的基础上，可拟订出几套工艺方案。

通过对各种方案的分析和比较，从实际生产条件出发，确定出经济上合理，技术上切合实际可行的最佳工艺方案，确定时需要考虑冲压工序的性质、数量、顺序、组合方式以及其他辅助工序的安排。

针对该零件进行工艺方案的确定：

1工艺的确定

该冲压件为平板件，从制件的结构上看，只有两道工序：

即落料、冲孔。

由于对边角无特殊要求，故不需其他修补工序。

针对落料、冲孔这两道工序，初步确定工序方案如下：

（1）先落料，后冲孔，采用单工序模具生产。

（2）落料—冲孔复合冲裁。

采用复合模生产。

（3）冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

2工艺方案分析比较

方案

（1）采用单工序模生产，模具结构简单，但需要两套模具才能完成零件的生产（落料模、冲孔模，同时完成两孔的冲制），制件在生产过程中，需要两次定位，对零件的尺寸精度有一定影响，且生产效率低，适合中小批量生产。

方案

（2）采用复合模生产，模具结构较复杂，但只要一套模具即可完成制件的生产，制件的尺寸精度容易得到保证，而且生产效率高，适合大批量生产。

方案（3）采用级进模生产。

模具结构较复杂，外型尺寸较大，但生产率较高，适合大批量生产。

经过对以上三种方案的分析、比较，各有优点和缺点，具体采用那种方案，应结合企业的实际情况来确定。

为便于引导学生学会设计冲裁模的方法、步骤和过程，下面我们仅对前两种方案进行模具设计，该制件完全适合冲裁。

四、单工序落料模具的设计

在设计落料模时，首先应从制件的排样方法开始，因为制件的排样方法，直接决定着模具的结构，同时也决定着材料的利用率。

1排样与搭边

从前面对制件工艺性分析不难看出，该制件的外型近似于方形件，而且采用手工送料的方式进行生产，考虑到工人的生产劳动强度（条料的重量），以及版料的有效使用率，可采用以下两种直排的方法，如图4-1，4-2所示。

查《冲压手册》表2-18，或查《冲压工艺与模具设计》教材表2.5.2，确定搭边值。

两工件间的搭边：

a1=2.2mm，工件边缘搭边a=2.5mm,则，

排样方案一：

条料宽度为B=[（D+2（a-δ）+C]

D=80mm；

a=2.5mm；

δ=0.6mm；

C=0.5mm；

条料宽度B=[80+2（2.5-0.6）+0.5]=84.3mm取B=85mm；

；

如图4-1所示。

图4-1止动件排样方案一

在设计制件的排样时，必须同时考虑板材的标准规格（国家标准）。

查板材标准，宜选用900×

1000的钢板。

无论采用那一种排样方案，必须将标准板材裁减成条料方可生产，具体裁减方式可有两种。

方法一：

横裁1000/70=14条（余2mm）每条可冲（900/32.2=27）27个制件坯料，每块标准板材可冲制14×

27=378个制件坯料。

竖裁900/70=12条（余6mm）每条可冲（1000/32.2=31）31个制件坯料，每块标准板材可冲制12×

31=372个制件坯料。

方法二：

横裁1000/35=28条（余20mm）每条可冲（900/67.2=13）13件个制件坯料，每块标准板材可冲制28×

13=364个制件坯料。

竖裁900/35=25条（余7mm）每条可冲（1000/67.2=14）14个制件坯料，每块标准板材可冲制25×

14=350个制件坯料。

对以上两中排样方法进行比较，采用方法一的横裁方式是比较合理的。

2材料利用率的计算（落料）

2.1一个步距内的材料利用率

一个步距内材料的利用率η为：

η=

×

100%

A=24×

（14.5+65/2）+

Π×

302-2Π×

52

=1552mm

B=70mm（条料的宽度）；

S=32.2mm（一个步距）；

100%=68.9%

2.2一块条料的材料利用率

η=

×

n=27（一块条料冲制27个制件坯料）；

A=24×

302

=1709mm2；

L=900mm（条料的长度）；

2.3整块板材的材料利用率

n=378（整张板料可冲制278个制件坯料）；

B=900mm（条料的宽度）；

L=1000mm（条料的长度）；

=

100%=65%

即每张钢板的材料利用率为65%。

3冲压力的计算

冲压力是选择并确定压力机的重要技术参数，同时也是设计模具的重要技术参数。

3.1冲裁力的计算：

在单工序落料模具中，落料力既为总的冲裁力，计算如下：

F=KLtτ

其中：

系数K取1.3；

落料件周长L=80+60ⅹ2+14.5ⅹ2+2Π=180.75mm；

材料厚度t=1。

5mm；

材料抗剪强度τ：

查《冲压工艺与模具设计》表1.4.1τ=（310～380）MPa。

F=1.3ⅹ180.75ⅹ2ⅹ（310～380）

=145684.5～178581N

=145.68KN～178.58KN

取F=170KN。

3.2推件力的计算：

F=nK推F

N与刃口高度有关，暂取为3

K推——查《冲压手册》表2-37取K推=0.055

则，F=3ⅹ0.055ⅹ170=28KN。

3.3卸料力的计算：

F卸=K卸F

K卸——查《冲压手册》表2-37取K卸=0.05

则，F卸=0.05×

170=8.5KN。

冲压力F=F+F+K卸=170+28+8=206KN,

3.4压力机的选择：

根据冲压力206KN，参照《冲压手册》表9-3选取250KN开式压力机。

其各项数据如下：

发生公称压力时距下死点6mm

滑块行程：

80mm

行程次数：

100次/分钟

最大闭合高度：

250mm

封闭高度调节量70mm

滑块中心到床身距离190mm

工作台尺寸：

左右560mm，前后360mm

工作台孔尺寸：

左右260mm，前后130mm，直径160mm

立柱间距离：

260mm

模柄孔尺寸（直径×

深度）：

Φ50mm×

70mm

工作台板厚度：

垫板厚度：

50mm

倾斜角：

30。

4压力中心的计算

制件的压力中心是设计模具的重要参数，压力中心计算的是否正确，直接关系到压力机导轨与滑块的磨损，以及模具的使用寿命，为此，在计算制件的压力中心时，必须正确无误

建立如图5-4所示坐标系，各线段标注标号如图。

计算时，忽略边缘4-R2，由于该零件X方向对称.故压力中心Xo=65/2=32.5。

对照图4-4，

L1=14.5mm,X1=7.25,y1=24

L2=38.75mm,X2=32.5,y2=30

L3=14.5mm,X3=57.25,y3=24

L4=24mm,X4=65,y4=12

L5=65mm,X5=32.5,y5=0

L6=24mm,X6=0,y6=12

Yo==

=

=13.5

则该零件压力中心的坐标为（32.5，13.5）。

5模具主要工作零件设计

5.1.1凹凸模刃口尺寸计算

该模具采用凸模与凹模配合加工，为落料件，故需先计算出落料凹模的尺寸，凸模与凹模配合加工。

凸模只需标注基本尺寸，在保证双面间隙的条件下与凹模实际尺寸配做。

落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制。

该落料凹模所有外形尺寸在磨损以后均变大。

查教材《冲压工艺与模具设计》表2.10知Zmin=0.27mm,Zmax=0.31mm；

确定初始间隙，查表2-12，冲孔两个直径为16磨损系数x为0.75：

落料80mm，60mm的实体磨损系数为1

冲孔凹凸模刃口计算

查表2-11的：

凸模制造公差负值=-0.01mm，凹模制造公差正值=0.015mm

凸模刃口尺寸：

Dp=（d+x&

）=（16+0.75*0.04）=16.03mm:

凹模刃口尺寸：

Dd=（Dp+Zmin）=（16.03+0.27）=16.30mm。

校核：

|&

p|+|&

d|=（0.010+0.015）mm=0.025mm

Zmax-Zmin=（0.31-0.27）mm=0.040mm满足|&

d|<

Zmax-ZMin的要求

落料凸、凹模刃口尺寸计算（80mm）

查表2-11得：

-&

p=-0.012mm+&

d=+0.020mm

Dd=（D-X）=（80-1*0.07）mm=79.93mm

Dp=（Dd-Zmin）=（79.93-0.27）mm=79.66mm

落料凸、凹模刃口尺寸计算（60mm）

d=0.020mm

Dd=（D-X）=（60-1*0.005）mm=59.995mm

Dp=（Dd-Zmin）=（59.995-0.27）mm=59.725mm

总体80mm，60mm校核：

d|=（0.012+0.020）mm=0.032mm

Zmax-Zmin=（0.31-0.27）mm=0.04mm

满足|&

p+|&

d|《Zmax-Zmin的要求

5.1.2凹模结构及外形尺寸设计：

（1）凹模结构：

由于制件较小，其外形近似于矩形，考虑到送料方式及板料的弹性变形，凹模外形也确定为矩形，且凹模采用整体式。

6落料模结构设计（草图）

由于该模具是一套落料模，冲裁力比较小（170KN），可选用开式压力机，故采用从右向左送料较为方便，凸模采用凸模固定板与上模座用螺钉连接，凹模采用螺钉与下模座连接的方式进行连接，卸料采用固定卸料的方式进行卸料，板料采用导料板和挡料销进行定位，模柄与上模板采用镶入式连接方式进行连接，并加一防转销防止转动。

模具结构草图如图4-2所示。

图4-2落料模结构草图

1-下模座，2、12-垫板，3-导柱，4-凹模，5-导料板，6-导套，

7-上模座，8、18、19-螺钉，9、16、17-销钉，10-模柄，11-止转销，

13-凸模固定板，14-凸模，15-卸料板，20-挡料销。

7其他零件的设计

7.1凸模固定板的设计

7.1.1凸模固定板外形尺寸的确定

根据凸模的结构形状与尺寸，为了保证起连接的可靠性，与模具整体结构的一致性，取其外形尺寸同凹模板相同为：

125×

18。

7.1.2凸模固定板的材料

根据模具零件的材料选取原则，选取凸模固定板材料为45#。

7.1.3凸模固定板连接螺钉的布置

①螺钉数量的确定

由于凸模固定板与上模座相连接，其具体要求是可靠性和稳定性，且该凸模固定板为矩形，故采用4个螺钉相连接。

②螺钉大小的确定

由于采用固定卸料，且卸料力为8.5KN，故采用连接螺钉为M8，长度根据被连接零件的厚度来确定。

③螺钉位置的确定

在确定螺钉位置时，选取对角布置的方式。

（4）销钉布置：

①销钉数量的确定

根据模具结构的要求，销钉在模具中主要起定位作用，故采用2个销钉。

②销钉大小的确定

由于该模具从外形结构上讲并不大，故采用Ф6（销钉直径可取与螺钉直径相等或比螺钉直径小一个规格）。

③销钉位置的确定

为了保证被连接零件定位的准确性，采用对角布置。

螺钉、销钉的具体布置如图4-7所示。

7.2凸模垫板的设计：

为了保护上模座在工作过程中在外力的作用下不受破坏，故采用一垫板。

7.2.1外形尺寸的确定

考虑到模具整体外观的一致性，取其外形尺寸同凸模固定板相同为：

6

7.2.2材料

根据垫板的作用及材料的选取原则，选取凸模垫板材料为T8A。

7.2.3螺钉、销钉孔的布置同凸模固定板一致。

7.3模柄的选取

根据所选压力机模柄孔的尺寸，参照《冲压手册》表10-47选取模柄为：

A50×

95。

7.4固定卸料板的设计

7.4.1外形尺寸的确定

考虑模具整体外观的一致性，其外形尺寸确定为125×

6。

7.4.2材料

根据卸料板的作用及材料的选取原则，选取卸料板材料为A3。

7.4.3卸料板的连接与安装

采用螺钉、销钉连接安装

根据结构需要，采用4个螺钉。

在确定螺钉位置时，选取对角布置的方式

固定板草图如图4-8所示。

7.5导料板（2件）

根据模具设计的总体要求，以及安装、连接的可靠、方便性，导料板采用分体式。

7.5.1材料

根据导料板的作用及材料的选取原则，选取导料板材料为A3。

7.5.2导料板的连接

同卸料板的螺钉、销钉孔一致。

导料板如图4-3所示。

图4-3导料板

7.6凹模垫板的设计

为了保护下模座在工作过程中在外力的作用下不受破坏，故采用一垫板。

7.6.1外形尺寸的确定

考虑到模具整体外观的一致性，取其外形尺寸同凹模相同为：

20

7.6.2材料

根据垫板的作用及材料的选取原则，选取凹模垫板材料为T8A。

7.6.3螺钉、销钉孔的布置同凹模一致。

7.7挡料销选取

根据模具的结构需要，查《冲压手册》表10-60确定挡料销为A6×

4×

3。

7.8防转销

根据模具结构的需要，防止模柄与上模座的转动特设置一防转销，其结构与尺寸与模柄相一致。

五、单工序冲孔模的设计

根据制件的结构，同时完成两个Ф16孔的冲制。

由于冲孔是在落料件上进行，故不存在排样问题。

但需要确定坯料在模具上的定位。

1冲压力的计算

1.1冲裁力的计算：

落料件周长L=2×

2∏R=2×

2×

3.14×

5=62.8mm；

料厚t=2mm；

F冲=1.3ⅹ62.8ⅹ2ⅹ（310～380）

=50616.8～61453.6N

≈50.6KN～61.5KN

取F冲=60KN。

1.2推件力的计算：

F推=nK推F冲

n与刃口高度有关，暂取为3

则，K推=3ⅹ0.055ⅹ60=9.9KN。

1.3卸料力的计算：

F卸=K卸F冲

K卸——查《冲压手册》表2-37取K卸=0.05

60=3KN。

冲压力F=F冲+F推+F卸=60+9.9+6=75.9KN,

1.4压力机的选择:

根据冲压力75.9KN，参照《冲压手册》表9-3选取100KN开式压力机。

发生公称压力时距下死点4mm

60mm

135次/分钟

180mm

封闭高度调滑块中心到床身距离130mm

左右360mm，前后240mm

左右180mm，前后90mm，直径130mm

Φ30mm×

35mm

30节量50mm

2压力中心的计算

建立如图5-1所示坐标系，由于两孔各自于y轴对称，故x=0，由于两圆大小相等，圆心在y轴上，所以y=80\2=40.

3模具主要工作零件的设计

该模具采用凸模与凹模配合加工，由于为冲孔件，故先确定并计算出凸模的刃口尺寸，凹模刃口尺寸与凸模刃口尺寸配合加工。

凹模只需标注基本尺寸，在保证双面间隙的条件下与凸模实际尺寸配做。

。

3.1凹模采用固定板的方式进行连接

3.2初步拟订凹模固定板的结构形状及外形尺寸

根据凹模的结构形状，以及坯料在凹模固定板上的定位要求（由于坯料近似于方形），确定凹模固定板的外形结构为矩形，并根据坯料的最大外形尺寸65mm，确定其固定板的外形尺寸为（长×

宽×

高）100×

100×

3.3模架的选取

3.7.1结构类型的选取

由于该零件结构简单，所需的冲裁力不是太大，因此选用后侧导柱模具结构。

3.7.2尺寸大小的选取

根据凹模的外形尺寸（长×

高）100mm×

100mm×

18mm，查《冲压手册》表10-30得：

上模座：

30mm.

下模座：

40mm

闭合高度：

最小125，最大140

导柱：

20×

110

导套：

70×

28

：

x=0,y=40：

4冲孔模结构设计（草图）

由于选用的压力机为开式压力机（100KN），且冲裁力（60KN）较小，并采用手工将坯料放入模具的方式进行冲裁。

另外该模具是一套冲孔模，料厚为2mm，且在坯料上进行冲孔，故采用弹性卸料的方式进行卸料。

模具结构草图如图5-2所示：

5其他零件的设计

5.1凹模固定板的设计

5.1.1外形尺寸的设计

原拟订凹模固定板的外形尺寸为100×

18，符合设计要求。

5.1.2凹模固定板材料

根据凹模固定板的作用及材料的选取原则，选取凹模固定板材料为45#。

5.1.3螺钉布置

由于凹模固定板将凹模与下模座相连接，其具体要求是可靠性和稳定性，故采用4个螺钉相连接。

根据模具结构的需要，在保证连接可靠性的前提下，选取螺钉规格为M8，长度根据被连接零件的厚度来确定。

图4-4冲孔模结构草图

1-下模座，2-导柱，3-凹模垫板，4-凹模固定板，5-挡料销，6-导套，

7-凸模固定板，8-上模座，9-内六角卸料螺钉，10、20-销，11-模柄，

12-防转销，13、21-内六角螺钉，14-凸模垫板，15-凸模，

16-橡皮，17-坯料，18-卸料板，19-凹模

5.1.4销钉布置：

根据模具结构的要求，销钉在模具中主要起定位作用，故采用2个销钉。

凹模固定板草图如图4-5所示。

图4-5凹模固定板草图

5.2凹模垫板的确定

5.2.1外形尺寸的确定

考虑到模具整体外观的一致性，取其外形尺寸同凹模固定板相同为：

5.2.2材料

根据垫板的作用及材料的选取原则，选取凹模垫板材料为45#。

5.2.3螺钉、销钉孔的布置同凹模固定板一致。

5.3凸模固定板的确定

5.3.1外形尺寸的设计

取与凹模固定板的外形尺寸相一致为100×

20。

5.3.1凸模固定板材料

根据凸模固定板的作用及材料的选取原则，选取凸模固定板材料为45#。

5.3.3螺钉布置

由于凸模固定板将凸模与上模座相连接，其具体要求是可靠性和稳定性，故采用4个螺钉相连接。