冲孔落料级进模冲压工艺模具设计说明书.docx
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冲孔落料级进模冲压工艺模具设计说明书
设计说明书
院系机械工程
班级095
专业材控
姓名杨山虎
学号0901102B573
指导教师谢老师
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日期
目录
第一章零件设计任务1
第二章冲裁件的工艺分析2
2.1工件材料2
2.2工件结构形状2
2.3工件尺寸精度2
第三章冲裁工艺方案3
第四章模具结构形式的选择4
4.1模具的类型的选择5
4.2卸料装置5
4.2.1．条料的卸除5
4.2.2卸料方式5
4.3定位装置5
4.3.1．送料形式5
4.3.2．定位零件：
5
4.4.模架类型及精度5
4.4.1．模架5
4.4.2.精度6
第五章冲压工艺计算：
7
5.1．排样7
5.1.1．排样方案分析7
5.1．2．计算条料宽度7
5.1.3．确定布距：
8
5.1.4．计算材料利用率8
5．2．冲压力计算9
5.2.1．冲裁力计算9
5.2.2．卸料力、顶件力的计算10
5.3．压力中心的计算11
5.4．模具工作部分尺寸及公差11
5.4.1．落料凸凹模尺寸11
5.4.2．冲孔凸凹模尺寸12
第六章主要零部件设计13
6.1．凹模的设计13
6.2．凸模的设计14
6.2.1.冲孔凸模：
15
6.2.2.落料凸模15
6.2.3．凸模的校核：
15
6.3．固定板的设计16
6.3.1.凸模固定板:
16
6.4．模架以及其他零部件的选用16
第7章校核模具闭合高度及压力机有关参数17
7.1校核模具闭合高度17
7.2冲压设备的选定17
第8章设计并绘制模具总装图及选取标准件18
第9章结论19
第一章零件设计任务
零件简图：
如图1-1所示
材料：
10号钢
材料厚度：
1.2mm
未标注尺寸按照IT10级处理.
图1-1垫片零件图
第二章冲裁件的工艺分析
2.1工件材料
由图1-1分析知：
10#钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性能，主要用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。
适合冲裁加工。
2.2工件结构形状
工件结构形状相对简单，只有一个圆孔。
料厚为2mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。
2.3工件尺寸精度
根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT13级精度，普通冲裁完全可以满足要求。
根据以上分析：
该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。
第三章冲裁工艺方案
完成此工件需要冲孔、落料两道工序。
其加工工艺方案分为以下3种：
1.方案一：
单工序模生产。
先冲孔，后落料；
2.方案二：
级进模生产。
冲孔—落料级进冲压；
3.方案三：
复合模生产。
冲孔—落料复合冲压。
各模具结构特点及比较如下表3-1：
表3-1各类模具结构及特点比较
模具种类比较项目
单工序模
（无导向）（有导向）
级进模
复合模
零件公差等级
低
一般
可达IT13～IT10级
可达IT10～IT8级
零件特点
尺寸不受限制厚度不受限制
中小型尺寸厚度较厚
小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件
形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm
生产效率
低
较低
工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高
冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低
安全性
不安全，需采取安全措施
比较安全
不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本
低
比无导向的稍高
冲裁简单的零件时，比复合模低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
适用场合
料厚精度要求低的小批量冲件的生产
大批量小型冲压件的生产
形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产
根据分析结合表分析：
方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。
方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。
方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。
冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。
综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。
第四章模具结构形式的选择
4.1模具的类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。
4.2卸料装置
4.2.1．条料的卸除
因采用级进模生产，故采用向下落料出件。
4.3定位装置
4.3.1．送料形式
因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向手动送料方式，即由左向右送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。
4.3.2．定位零件：
零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和导正销定位。
4.4.模架类型及精度
4.4.1．模架
1．若采用四导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，能承受级进模高速冲压次数。
2.若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;
3.若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。
综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用四导柱模架。
4.4.2.精度
由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的四导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。
第五章冲压工艺计算：
5.1．排样
5.1.1.排样方案分析
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。
5.1.2.计算条料宽度
根据零件形状，查<<冲压模具设计手册>>工件之间搭边值a=1.5mm,工件与侧边之间搭边值a1=1.8mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值—△
公式（5-1）
式中：
Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a1---冲裁件之间的搭边值；=1.8mm。
△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.20mm。
B0△=16＋2×1.8
=19.6
故条料宽度为19.6
5.1.3.确定布距：
送料步距S：
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
级进模送料步距S
公式（5-2）
Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边
S＝16＋1.5＝17.5mm
排样图如图2-1所示。
图2-1排样图
5.1.4.计算材料利用率
一个步距内的材料利用率
η＝Ａ/BS×100%公式（5-3）
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B—条料宽度；
S—步距；
一个步距内冲裁件的实际面积
A=π×82-π×3.252
=190mm2
所以一个步距内的材料利用率
η=Ａ／BS×100%
=190／（19.6×17.5）×100%
=55.4%
5.2.冲压力计算
5.2.1.冲裁力计算
用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：
公式（5-5）
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；10钢τb的值查表可知：
该材料的抗剪强度为255-333Ｍpa,则取τb=320Mpa
Ｋ—系数；一般取Ｋ=1.3。
1、冲孔力计算
冲孔周长：
L=π×6.5 =20.4
所以冲孔力
F1=KLtτb=1.3×6.5π×1.2×320
=10.19kN
2．落料力的计算
落料周长L=πｘd
落料冲裁力F2=KLtτb=1.3×π×16×1.2×320=25.08kN。
5.2.2.卸料力、顶件力的计算
一般按以下公式计算：
卸料力
公式（5-6）
（
为卸料力系数，其值查表5-1可得）
冲孔推件力
落料推件力
所以总冲压力
公式（5-8）
表5-1卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
KX
KT
KD
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
由
即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取
则公称压力
.初选压力机的公称压力为600KN。
5.3.压力中心的计算
用解析计算法求出冲模压力中心。
X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/（L1＋L2＋…Ln）公式（5-9）
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn）/（L1＋L2＋…＋Ln）
由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。
5.4.模具工作部分尺寸及公差
5.4.1.落料凸凹模基本尺寸计算
落料的轮廓尺寸为16
。
为保证冲出合格冲件。
冲裁件精度ＩＴ１１到ＩＴ１３,X取０．７５.查表知：
Zmax=0.360，Zmin=0.246。
查表可知：
δA=0.021mm，δT=0.013mm
综上所述可得：
落料凹模基本尺寸为
公式（5-10）
落料凸模基本尺寸为
公式（5-11）
5.4.2.冲孔凸凹模尺寸大小为
1、冲孔凸模基本尺寸的计算
公式（5-12）
2、冲孔凹模基本尺寸计算
公式（5-13）
第六章主要零部件设计
6.1.凹模的设计
冲孔落料凹模如图6-1
图6-1凹模零件图
1、凹模厚度H的计算：
=14.875mm,
查表得K取1.25公式（6-1）
又因为
故为安全着想，取H=30mm
2、凹模长度和宽度
L凹模=4×H=4×30=120mmW凹模=L÷2=60mm公式（6-2）
3、凹材料的选用:
查表可知：
材料选用Cr12MoV，HRC：
60-64
4、凹模的固定方法
直接将凹模与下模座用两个M6的螺栓装配。
6.2．凸模的设计
6.2.1.冲孔凸模：
1、冲孔凸模设计：
冲孔凸模的零件图如6-2所示
图6-2冲孔凸模零件图
长度：
凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、卸料板尺寸h2、材料厚度h3和h。
h一般在10-20mm了安全着想取15mm
所以凸模的长度L为：
L=24+2+9.4+15=50.4mm公式（6-4）
凸模材料：
参照《冲压模具设计》选用Cr12MoV，HRC：
58-62
6.2.2.落料凸模
1、长度：
有关计算同冲孔凸模；
2、材料：
参照《冲压模具设计与制造简明手册》选用Cr12MoV，HRC58-62
3、落料凸模零件图6-7如
图6-7
6.2.3.凸模的校核：
考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模8.06进行强度和刚度校核：
1、刚度的校核：
根据凸模校核公式：
L≤90d
/
公式（6-5）
带入数据可得：
=28.28mmL：
为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为
22＜28.28,所以钢度得以校核，符合要求。
2、强度校核:
凸模的最小直径d应满足:
公式（6-6）
10.16>2.6所以凸模强度得以校核，符合要求。
6.3．固定板的设计
6.3.1.凸模固定板:
1、凸模固定板的厚度：
其厚度取24mm。
2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：
3、材料：
选用45#钢。
4、配合及连接件：
凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。
6.3.2.压料板
压料板的外形尺寸与凸模固定板一致，各空位置也保持一致。
查表可得厚度H=10
6.4模架以及其他零部件的选用
该模具为级进模，采用四导柱模架，能使上模座在导柱上滑动平稳。
常用于横向送料级进模送。
以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。
上模座查表可知：
厚度取35mm，外形尺寸为，200×60垫板厚度取5mm,下模座厚度取40mm，外形尺寸与上模座一致为，200×60。
根据上下模座选取导柱为Φ25mm×150mm,导套为Φ25mm×85×33
第7章校核模具闭合高度及压力机有关参数
7.1校核模具闭合高度
公式（7-1）
式中
压力机最大闭合高度为300mm
压力机最小闭合高度为200mm
垫板厚度为15mm
将以上数据带入公式7-1，得200经计算该模具闭合高度H=167mm，在200mm～315mm内，且开式压力机最大装模高度300mm,大于模具闭合高度173mm, 可以使用。
7.2冲压设备的选定
通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。
其主要技术参数如下：
公称压力：
600KN
滑块行程：
100mm
最大闭合高度：
450mm
最大装模高度：
300mm
工作台尺寸（前后×左右）：
420mm×630mm
模柄孔尺寸：
48mm×35mm
第8章设计并绘制模具总装图及选取标准件
按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。
绘制模具装配图，见图8-1。
图8-1装配图
1模柄，2上模座，3卸料螺钉，4冲孔凸模，5卸料弹簧，6压料板，7紧固螺栓，8凹模垫板，9下模座，10定位销，11凹模，12挡料销，13导正销，14落料凸模，15凸模垫板，16上模座，17定位销，18防转销
第9章结论
本次设计是在郑英老师的悉心指导下完成的。
郑英老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的模具设计方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。
本次模具设计过程中的每一步都是在郑师的指导下完成的，倾注了郑老师大量的心血。
在此，谨向郑老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
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