冲裁模具课程设计说明书Word格式.docx
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6.10导料板的确定…………………………………………………..16
第七章模架及其它零件的设计.........................................................18
第八章冲压设备的选用......................................................................19
8.1压力机的选择.............................................................................19
8.2模具的闭合高度的计算.............................................................20
第九章固定方式的确定......................................................................20
9.1凸和凹模的固定........................................................................20
9.2确定装配基准.............................................................................20
第十章绘制模具装配图...........................................................................21
结束语………………………………………………………………………..23
参考文献…………………………………………………………………………24
第一章设计任务
冲压工艺及模具设计
材料：
Q235厚度：
3mm
图1零件图
第二章确定工艺方案及模具结构形式
2、1冲压工艺分析
该该零件材料为Q235，料厚为3mm，制件的尺寸精度为IT7级，生产批量为中批量。
其结构简单，形状对称,尺寸较小，设计该零件的冲裁模。
冲孔时有尺寸φ4.20+0.08根据课本P67页知冲孔时,因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。
冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等。
根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9×
3=2.7mm<
φ4.20+0.08所以满足工艺性要求.
2零件尺寸精度
工件结构相对简单，只有落料和冲孔两个工序。
将外形视为落料，需要冲的孔有1个，为Ф4.2mm，零件尺寸公差除Ф4.2接近于IT16级以外，其余尺寸均低于IT7级，亦无其他特殊要求。
通过查阅冲裁件尺寸公差表可知，利用普通冲裁方式可达到零件图样要求。
3材料
该零件材料为Q235，抗剪强度303~372Mpa，伸长率26%~31%，此材料具有良好的弹性和塑性，其冲裁加工性较好。
综上所述，此零件可用冷冲压加工成型。
2、2冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：
1方案一：
先落料，后冲孔，采用单工序模生产。
2方案二：
落料冲孔复合，采用复合模生产。
3方案三：
先冲孔再落料，连续冲压，采用级进模生产。
进行比较：
方案一模具结构简单，但需两道工序和两副模具，成本较高，而生产效率低。
方案二只需要一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3mm小于凸凹模许用的最小壁厚3.2mm，模具强度较差。
方案三生产效率高，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，同时考虑到加工的经济性。
该件的冲压生产采用方案三为佳。
第三章模具总体结构的设计
3、1模具类型的确定
由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，选用冲孔落料级进模。
3、2定位方式的选择
因为该模具选用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。
控制条料送进步距采用挡料销，而第一次冲压的位置因为条料长度有余量，所以可采用目测来定。
3、3卸料装置的选择
该模具采用级进模，材料厚度为3mm，由后面算出的冲裁力较大，拟选择固定卸料、下出件，采用固定卸料装置。
3、4导向装置的确定
为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该级进模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用导向平稳的对角导柱模架。
导柱采用滑动型。
第四章排样图设计
4、1排样相关尺寸的计算
排样采用如图所示的直对排方法。
搭边值a1取2.5mm，a取2.8mm，条料宽度为B=[D+2（a+δ+c]=41.2mm，步距为S=22.5mm，一个步距的材料利用率为65.95%（计算见表2）。
4、2绘制排样图
计算材料利用率η材料利用率计算的通用公式η=nA/BS×
100％
式中A——冲裁件面积；
n——一个进距内冲件数目；
B——条料宽度（mm）；
S——进距（mm）。
采用直对排排样方式。
图2零件排样图
第五章主要工艺计算
（1）冲裁力根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=114.85mm（首次冲裁除外）,又因为τ=160Mpa，t=3mm，取K=1.3，则根据式3-18，F=KLtτ=1.3×
114.85×
3×
160=71.6664KN
卸料力:
查表3-16,取K卸=0.06,则F卸=K卸×
F=0.06×
71.6664=4.KN
推件力:
由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm，为了修模时能保证模具仍具有足够的强度，所以直壁高度取h=8+6=14mm，故n=h/t=14/4=3.5，查表3-16，取K推=0.09,
F推=nK推F=3.5×
0.09×
471.99=148.68KN。
由于采用固定卸料和下出件方式，所以
F∑=F+FT=148.68+471.99=620.67KN
由式3-23应选取的压力机公称压力为:
P0≥（1.1～1.3）F∑=（1.1～1.3）×
620.67=682.74KN
因此可选压力机型号为JD21-80。
5、1压力中心的计算
建立坐标系如下图。
由AutoCAD画出排样图，由软件计算可得零件的压力中心为（0，1.1275），冲孔的压力中心为（67.3866，50），（67.3866，0），（67.3866，-25）在整个级进冲裁模的压力中心为（32.93，0.2）不会超过模柄的面积之外。
5、2冲压力的计算
冲裁力F冲——由落料时的冲裁力F1和冲孔时的冲裁力F2组成。
冲裁力可由公式F=KLtτb计算
式中K——系数，K=1.3；
L——冲裁周边长度（mm）；
τb——材料的抗剪强度（Mpa）；
t——材料的厚度（mm）。
推件力FT=nKTF；
式中KT——系数，由文献[1]中表2-11可得KT=0.045；
冲压工艺总力Fz=F+FT
计算结果见下表
图3压力中心图
条料及冲压力的相关计算
项目分类
项目
公式
结果
备注
排样
冲裁件面积A
A的面积由AutoCAD计算算出
1421.8mm2
查表2-5得，最
小搭边值
a=1.8mm，a1=2.2mm
条料宽度B
B=96.4+0.5
96.9mm
步距S
S=67.39
67.39
一个步距的材料利用率η
η=nA/SB×
100%
43.5%
冲压力
冲裁力F
F=KLt
b=1.3×
320.67×
337.5
N
L=320.67mm;
K=1.3
b=337.5MP
推件力FT
FT=nKTF=5×
0.045×
94968N
查表2-11得
KT=0.045
冲压工艺总力F
Fz=F+FT
=+94968
517KN
固定卸料，
下出件
冲压设备拟选JB23-63。
5、3工作零件刃口尺寸计算
由于材料较厚，模具间隙较小，故凸、凹模采用分开加工为宜。
表2工作零件刃口尺寸计算（单位：
mm）
直径（尺寸）
凸模尺寸
凹模尺寸
校核
冲孔
符合
落料
参考公式:
落料:
冲孔:
校核：
δ
+δ
<
=Z
-Z
相关表格：
见参考文献[1]2-102-112-122-13
第六章主要零件结构尺寸的设计
6、1凹模结构的设计
1.凹模外形尺寸的确定与选择
凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度，模具的合理间隙值也是靠模具的刃口尺寸和公差来保证，因此要进行刃口相关尺寸的计算。
因工件结构相对简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。
凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。
为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.8～0.4um。
底面与销孔的Ra=1.6～0.8um。
凹模采用矩形板状结构和直接用螺钉、销钉与下模座固定的方式。
因冲裁件的批量为大中型，考虑凹模的磨损和保证冲裁件的质量，凹模刃口采用直刃结构，刃壁高度取15mm，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大。
凹模可采用整体凹模板，其轮廓尺寸可按公式2-45计算：
凹模厚度H=K1K2（0.1F）1/3=1.3×
1.37×
（0.1×
）1/3mm=62mm式中K1取1.3，K2=1.37（查课本表2-19）但考虑到凸模和固定板的长度取H=62mm。
沿送料方向的凹模型孔壁间最大距离为l=125mm
垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离为b=96.9mm
凹模壁厚c取50mm（课本表2-18）。
凹模长度L=l+2c=（125+2×
50）mm=225mm取200mm。
凹模宽度B=2c+b=2×
50+96.9mm=196.9mm取200mm。
查GB2858.1-81
凹模轮廓尺寸为200mm×
200mm×
62mm。
凹模采用Cr12MoW加工，要求淬火达到58~62HRC。
图4凹模结构图
6、2凸模结构的设计
凸模采用台阶型，一方面便于加工，另一方面又便于装备和更换。
凸模长度可根据H=H1+H2+H3+T=36+10+8+（15～20）=69～74mm尺寸与结构如下图。
凸模采用Cr12MoW加工，要求淬火达到58~62HRC。
头部回火同样达到40~50HRC。
考虑到最小凸模直径为4mm的冲孔凸模进行强度刚度校核。
（1）凸模最小直径的校核
由于d>
1.3t（其中d=4,t=3），故不需校核。
（2）凸模最大自由长度校核（稳定性校核）
凸模最大自由长度L应满足
L<
=90d2/（F）1/2=90×
42/（1.3*3.14*4*3*337.5）1/2=11.2mm
即小冲孔凸模工作部分长度不能超过11.2mm。
取10mm。
冲孔凸模：
落料凸模：
图5凸模结构图
6、3定位零件的设计
在凹模板上设置一个固定挡料销，挡料销采用标准件A10JB/T7649.10。
材料45钢热处理43~48HRC按JB/T7653-1994的规定。
导正销选用标准件B型导正销：
25×
19.88×
63JB/T7647.2材料：
9Mn2V热处理硬度52-56HRC，技术条件：
按JB／T7653—1994的规定。
6、4卸料装置的设计
卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为10mm。
卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。
6、5销钉和螺钉的设计
为了便于安装和定位，防止下模座和凹模板和导料板的位置发生移动，所以定位采用4个销钉，销钉采用标准件GB/T117-86A8×
110。
同理凸模和固定板跟上模座也采用4个销钉，销钉采用标准件GB/T119-86A8×
70。
6、6模柄的确定
通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表5-51《冷冲压模具设计指导》[1]
模柄的尺寸如下
d=50m极限扁差+0.050,-0.050
D=61mm
材料为Q235-A·
F压入式模柄的A型模柄50*120，JB/T7646.1的规定。
6、7矩形垫板的确定
矩形垫板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为8mm。
垫板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。
垫板200×
200×
8-45钢JB/T7643.2。
技术条件：
按JB/T7653—1994的规定。
6、8卸料装置的确定
本例采用固定卸料板，固定卸料板装于下模，具有卸料力大、工作可靠、模具安装方便等特点；
但是冲裁时卸料板压不住材料，冲出的工件平整度差。
采用45钢制造。
固定卸料板与凸模的间隙一般为0.2～0.6mm，本例间隙值取0.5mm。
固定卸料板的外形尺寸与凹模外形一致。
厚度直接查表为10mm.成形孔基本与凹模刃口的形状相同。
固定卸料板的尺寸为200×
10，如图6所示。
6、9凸模固定板的确定
矩形固定板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。
固定板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。
固定板200×
20，材料45钢JB/T7643.2。
如下图7所示。
6、10导料板的确定
导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取0.5mm
导料板厚度取8mm，采用45钢制作，热处理硬度HRC40~45，用螺钉和销钉固
定在凹模上。
图6卸料板结构图
图7凸模固定板
第七章模架及其它零件的设计
一般根据凹模，定位和卸料装制的平面布置，来选择模座位的形状和尺寸。
该模对角导柱形式，查《模具制造与设计简明手册》[3]选择模架规格为200×
220~265mm，，零件精度要求不高，采用Ⅰ级模架精度。
上模座尺寸200×
50mmGB/T2855.1
下模座尺寸200×
60mmGB/T2855.2
外型尺寸L=200mmB=200mm
导柱的型号为A32×
210，A35×
210GB/T2851.1-1990
导套的型号为32×
115×
48，35×
48GB/T2851.1-1990
为了方便安装，上模垫板、凸模固定板外围尺寸应和凹模一样200×
200，垫板厚度H取8mm，凸模固定板厚度H取20mm。
第八章冲压设备的选用
8、1压力机的选择
压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。
压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。
当压力机的动精度不好时，就等于精度不好的压力机进行冲压加工。
由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。
因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。
根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为JB23-63其技术规格如下:
公称压力630KN
滑块行程120mm
最大封闭高度360mm
最大装模高度250mm
工作台尺寸前后480mm
工作台尺寸左右710mm
8、2模具的闭合高度的计算
冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。
冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。
压机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。
当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；
连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。
冲模的闭合高度H应符合关系：
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm260-5>
H>
220+10
根据H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-H2=50+8+70+62+60-2=248mm。
式中L---凸模长度，H---凹模厚度，H2—凸模进入凹模厚度
如果冲模的闭合高度大于压力机最大装模高度时，冲模不能在该压力机上使用。
反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板使用。
第九章固定方式的确定
模柄采用压入式模柄，由防转销紧固在上模座上。
9、1凸模和凹模的固定
本模具采用台阶式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板，垫板和卸料板用螺纹与销钉紧固在上模座上。
螺钉规格为M8×
60
9、2确定装配基准
首先确定凹模在模架中的位置，安装凹模组件，确定凹组件在下模座的位置，然后用螺钉和销钉将凹模和导料板固定在下模座上。
冲裁模具材料的选取：
可查《冷冲压模具设计指导》表8-8和8-9：
凸模的材料为Cr12MoW，凹模的材料为Cr12MoW，热处理硬度为58-62HRC，垫板、凸模固定板、凸模固定板的材料的45钢，热处理硬度为HRC43-48。
冲裁模的常用配合：
①H6/h5的间隙定位配合，导柱和导套的配合。
②H7/r6的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。
H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。
第十章绘制模具装配图
结束语
通过几天的模具设计，综合运用所学课程理论和生产实际知识，进行了一次冷冲压模具设计工作，不但培养和提高了独立思考能力，还巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，熟悉了冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，本人在多方面都有所提高，受益匪浅。
设计过程是体现学生单独设计能力及综合运用知识的能
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