管接板冲压模具设计说明书.docx
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管接板冲压模具设计说明书
目录
一、设计任务书及产品图3
二、序论3
三、冲裁模具的工艺分析4
（一）冲裁件工艺分析4
（二）工艺方案的确定4
（三）冲裁变形过程5
（四）冲裁间隙5
四、模具设计的计算6
（一）排样6
（二）搭边值的确定7
（三）条料宽度的确定8
（四）材料利用率的计算8
（五）冲压力计算9
（六）确定模具压力中心10
（七）冲模刃口尺寸及公差11
1.冲孔部分11
2.落料部分12
（八）各主要零件结构尺寸的确定13
3.8.1凹模外形尺寸的确定13
3.8.2凸模长度LP的确定13
（九）定位零件14
五、冲压设备选取14
六、模具的装配16
（一）设计并绘制总图、选取标准件16
（二）组装17
（三）试模18
七、绘制部分零件图19
八、结论21
附录A22
附录B23
附录C24
九、致谢24
十、参考文献25
简单冲裁模具设计
摘要
本次我设计的是简单冲裁模具。
因为本次设计题目与实践结合紧密，经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。
再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。
得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。
在本次设计中采用了冲孔、切断级进模。
该模具的特点是在排样过程中不用考虑搭边值，板料宽度与零件宽度一致，节约材料。
同时简化了步骤，提高了工作效率。
关键词：
冲压，冲孔，落料，压力机
一、设计任务书及产品图
零件名称：
管接板
材料：
Q235t=4mm
生产批量：
中批量
二、序论
冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。
板料，模具和设备是冲压加工的三要素。
冲压加工是一种金属冷变形加工方法。
所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。
它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。
冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldf随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer等国际通用软件。
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。
三、冲裁模具的工艺分析
（一）冲裁件工艺分析
由于本零件（如图2.1）为左右对称结构，选用的冲压材料为长111mm宽70mm厚4mm的Q235板料制件。
图2.1零件
（二）工艺方案的确定
该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的．工件的尺寸落料IT11，冲孔按IT10级设计．将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。
方案一采用复合模加工。
复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。
复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
方案二采用级进模加工。
级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。
但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
比较方案一与方案二，对于所给零件，由于两小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模加工。
（三）冲裁变形过程
1）当凸凹模间隙正常时，其冲裁过程大致可以分为三个阶段：
弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。
2）对普通冲裁零件的断面做进一步分析，我们可以发现这样的规律：
零件的断面与零件的表面并非完全垂直，而是带有一定的锥度，除光亮带以外，其余均粗糙，并带有毛刺和塌角。
而较高质量的冲裁件断面应该是：
光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁件表面无折弯现象。
冲裁断面质量随不同材料的性能不同而变化。
一般塑性差的材料，断裂倾向严重。
光亮带、塌角及毛刺均较小，且断面大部分是断裂带。
塑性好的材料与其相反，其光亮带所占比例较大，塌角毛刺均较大，而断裂带较小。
对于同一种材料而言，光亮带、断裂带、塌角和毛刺四部分在断面上所占比例也不是固定的，与材料本身的厚度，冲裁间隙，模具结构，冲裁速度及刃口锋利程度等因素有关，其中影响最大的是冲裁间隙。
（四）冲裁间隙
1）冲裁间隙是指冲裁的凸模与凹模刃口之间的间隙，凸模与凹模每一侧的间隙成为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙。
冲裁间隙的数值等于凹模刃口尺寸与凸模刃口尺寸之差。
2）当冲裁间隙合理时能够使材料在凸凹模刃口处产生的上下裂纹相互重合于同一位置，冲裁件质量较为满意。
间隙过小时，光亮带增加塌角毛刺均减小，但过小则会在凸模刃口处产生裂纹与在凹模人口出产生的下裂纹向外错开一段距离。
上下裂纹中的材料被二次剪切，断面质量变差。
若间隙过大，则会使裂纹向里错开一段距离。
此外冲裁间隙对冲裁件尺寸，冲压力，模具寿命都有影响。
3）由图纸可知凸凹模单边间隙为0.03mm，所以由此可得出凹模尺寸。
间隙选取原则
除了冲裁间隙之外，在冲裁过程中，凸凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件尺寸精度。
并且合理的冲裁间隙也要依靠凸凹模刃口尺寸的准确性来保证。
在确定刃口尺寸及制造公差时应遵循以下原则：
1）落料尺寸决定于凹模尺寸，冲孔尺寸决定于凸模尺寸；
2）根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取之间尺寸公差范围内的最小值；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸；
3）不管是落料还是冲孔，在初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值；
4）冲裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原则上是单项入体原则，即凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值。
5）根据加工方法不同，可分为互换加工法和配合加工法。
四、模具设计的计算
（一）排样
排样：
冲裁件在板料或条料上的布置方法。
冲裁件的排样与材料的利用率有密切关系,对零件的成本很大,因此应设法在有限的材料面积上冲出最多数量的制件。
排样的选择，冲裁排样有两种方法：
1）从废料角度来分可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。
2）按制件在材料上的排样形式来分，可以分为直排、斜排、对排、混合排、多样排和冲裁搭边法。
注：
因为直排能在有限的材料上冲出较多的这种冲裁件,所以选用直排。
因生产批量大为了简化冲裁模结构，便于制造和定位。
如图3.1。
图3.1排样
（二）搭边值的确定
搭边主要指冲裁时制件与制件之间、制件与条料边缘之间的余料.搭边值虽是废料，但在冲压工艺上起着很大的作用。
首先，搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；其次，能保持具有一定的刚行，便于送料；再者能起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报销。
搭边值的大小决定于制件的形状、材料、料厚及板料的下料方法。
搭边值太小材料利用率较高，但给定位和送料造成很大困难，同时制件精度也不易保证，搭边太大，材料利用率降低。
所以搭边值的选择是很重要的由表3.1确定搭边值，一般由经验确定。
表3.1搭边值表
料厚
b
a
b
a
0.3
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
1.4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
3.2
3.0
2.3
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
3.2
3.5
4.0
1.4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
3.2
3.0
2.3
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
3.2
3.5
4.0
根据零件形状两式件间按矩形取搭边值:
b=3.2mm，侧边取搭边值:
a=3.5mm
则，进距：
h=86.06mm
（三）条料宽度的确定
1）有侧压装置B=（Lmax+2a1）.△
1）无侧压装置B=（Lmax+2a1+C）.△
Lax——制件垂直于送料方向的最大极限尺寸；
△——条料达到宽度公差；
a1——侧面搭边值；
C——送料保证间隙：
B≤100，C=0.5～1.0;
B＞100,C=1.0～1.5
表3.2条料宽度公差△
条料宽度h
材料厚度t
～1
1～2
2～3
3～5
～50
50～100
100～150
150～220
220～300
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
查表3.2得：
△=0.2
条料宽度B-△=70+3.5*2-0.2=76.8mm
（四）材料利用率的计算
一个进距的材料利用率为：
η=S／S0×100%=S／A·B×100%
η=S/（B×h）×100%=/（77*111×100%）≈56.51%
A—在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离85.42mm；
B—条料宽度77mm；
S—一个步距内制件的实际面积=8547mm2；
（五）冲压力计算
1.冲裁力
式中F——冲裁力（N）；
L——冲裁件周边长度（mm）；
K——系数，取K=1.3；
T——材料厚度（mm）;
τ——材料抗剪强度（MPa）。
查表9-1.可知该材料的抗剪强度为303~372MPa,所以取350MPa。
根据工件尺寸可知T=4mm
L=4*（16.36+34.92+17.85）=276.35mm
所以得到冲压力即冲裁力F=276,。
35*1.3*350*4=502.9KN
2.冲孔力
大圆孔：
=1.3*3.14*50*350*4=285.7KN
2个小圆孔：
=1.3*3.14*11*2*350*4=125.7KN
3.冲裁时的推料力
K推－－推料力系数
n－－同时卡在凹模口内的冲裁件
表2--10卸料力、推件力及顶件力的系数
材料种类
板料厚度/mm
K 卸
K推
K顶
钢
～0.1
>0.1～0.5
>0.5～2.5
>2.5～6.5
>6.5
0.06～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
黄铜、紫铜
0.02～0.06
0.03～0.09
铝、铝合金
0.025～0.08
0.03～0.07
查冲压工具手册的：
K推=0.045
故 F推=n·K推·F
=914.3×0.045×5=205.7KN
4.冲压力的计算:
1）采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为：
F∑=F+F卸+F顶
2）采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为：
F∑=F+F推
3）采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为：
F∑=F+F推+F卸
此模具采用刚性卸料下出料方式所以总压力为：
F+F推=914.3+205.7=1120KN
（六）确定模具压力中心
按比例画出零件形状（如图2.1），建立直角坐标系，如下图。
分析零件Y+,Y-
方向是对称的，所以在Y方向的中点一定落在X轴上；力的大小可以看做冲裁周长的大小，所以有229.22/274.92=L/86.06-L所以L=38.37mm
因冲裁力与冲裁长度成正比例，所以
（七）冲模刃口尺寸及公差
磨损系数表（如表3.5）
表3.5磨损系数X
材料厚度
t/mm
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.7
0.5
制件公差
～1
<0.16
0.17～0.35
≥0.36
＜0.16
≥0.16
>1～2
<0.20
0.21～0.41
≥0.42
＜0.20
≥0.20
>2～4
<0.24
0.25～0.49
≥0.50
＜0.24
≥0.24
>4
<0.30
0.31～0.59
≥0.60
＜0.30
≥0.30
1.冲孔部分
刃口尺寸计算方法及演算过程不再赘述，仅将计算结果列于表3.4中。
冲模刃尺寸计算工件外形落料时，以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.064~0.088mm。
计算冲孔模刃口尺寸时以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，双面间隙为0.064~0.088mm。
表3.4冲裁
性质
尺寸分类
尺寸转换
计算
结果
落料
Φ15.5
Φ70
34.92
Φ15.5-0.28
Φ70-0.4
34.92-0.28
A=（Amax-△X）
Φ15.36+0.07
Φ69.8+0.1
34.71+0.07
冲孔
Φ11
Φ50
Φ11+0.12
Φ50+0.2
B=（Bmin+△X）
Φ11.09-0.03
Φ50.15-0.05
对冲孔采用凸、凹模分开的加工方法。
由表3.4查得
Zmin=0.064mmZmax=0.088mmZmax-Zmin=0.088-0.064=0.024mm由表3.4查得
对冲
孔时：
=0.0144mm ，
=0.0096mm
对冲
孔时：
=0.0144mm ,
=0.0096mm
故满足条
件
图3.2冲孔凸模
2.落料部分
对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法。
当以凹模（如图3.3）为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。
图3.3凹模
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值保证双面间隙为0.064~0.088mm。
（八）各主要零件结构尺寸的确定
1.凹模外形尺寸的确定
刃口尺寸及制造公差的确的原则:
设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上,冲裁间隙通过减小凸模刃口的尺寸来取得;设计冲孔模时以凸模为基准间隙取在凹模上冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸的尺寸来取的。
因为此冲裁件为冲孔件所以以凸模为基准,间隙取在凹模上。
落料凹模厚度H的确定轮廓尺寸可按照第二章公式（2-24）公式（2-25）来计算：
凹模厚度H=kb=111*0.3=33.3（查表2-22得k=0.3）
凹模壁厚C=（1.5~2）H=49.55~66.6
取凹模厚度H=60mm壁厚C=60mm
凹模长度L的确定：
L=77+2*60=197mm
凹模宽度B的确定：
B=190+2*60=310mm
所以轮廓尺寸为310mm*200mm*60mm
2.凸模长度LP的确定
凸模长度因根据冲模的整体结构来确定。
一般情况下,在满足使用要求的前提下,凸模越短,其强度越高,材料越省。
凸模长度计算为：
L=凹模+固定板+t
凹模厚度:
60mm
固定板厚度:
30mm
料厚：
4mm
则：
L=60+30+4=94mm
凹凸模H=卸料版+凹凸模固定板+安全高度+t
20+30+3+10.5=64.5mm
闭合高度=上模座+下模座+垫板+L+H-t
50+60+12+64.5+94-3=277mm
（九）定位零件
模具上定位零件的作用是使条料在模具上能有正确的位置。
定位零件有两种条料在模具中的定位有两个内容:
1）在送料方向上的定位,用来控制送料的进距；
2）在送料方向垂直方向上的定位,通常称为送进导向。
五、冲压设备选取
先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力F总=1120KN；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。
按上述要求，结合工厂实际，可称用JA21-160开式双立柱压力压力机。
并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。
双柱可倾压力机JA21-160参数：
公称压力：
1600KN
滑块行程：
160mm
最大闭合高度：
450mm
工作台尺寸（前后mm×左右mm）710*1120
模柄尺寸（直径mm×深度mm）：
Φ70*80
六、模具的装配
（一）设计并绘制总图、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模架，绘制总图（如图5.1）。
图5.1总装配图
按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内，并将各零件标出统一代号。
部分零件尺寸：
上模座：
Dmm*Tmm=440*50
下模座：
Dmm*Tmm=440*60
导柱：
Dmm*Lmm=35*230
Dmm*Lmm=40*230
导套：
Dmm*Lmm*Hmm=35*125*48
Dmm*Lmm*Hmm=40*125*48
垫板：
Bmm*Lmm*Hmm=197*12*190
凸模固定板：
Bmm*Lmm*Hmm=197*30*190
凹模：
Bmm*Lmm*Hmm=60*197*190
卸料板：
Bmm*Lmm*Hmm=197*190*20
（二）组装
根据复合模的特点,先装上模,再装下模较为合理,并调整间隙,试冲,返修.具体过程如下:
上模装配
①仔细检查各将要装配零件是否符合图纸要求,形状并作好划线,定位等准备工作。
②先将凸模与凸模固定板装配,再与凹模板装配,并调整间隙。
③把已装配好的凸模及凹模与上模座,并在次检查间隙是否合理后,打入销钉及拧入螺丝。
图5.2上模座装配图
下模装配
①仔细检查各将要装配零件是否符合图纸要求,形状并作好划线,定位等准备工作。
②先将凸凹模放在下模座上,再装入凸凹模固定板并调整间隙,以免发生干涉及工件损坏。
接着依次按顺序装入销钉,活动挡料销,弹顶橡胶块及卸料板,检查间隙等合理后拧入卸料螺钉,再拧入紧固螺钉,并再次检查调整。
③将经调整后的上下模按导柱,导套配合进行组装,检查间隙及其它装配合理后装机进行试冲并根据试冲结果作出相应调整,直到生产出合格制件。
图5.3下模座装配图
（三）试模
模具调试的目的：
①鉴定模具的质量；
②帮助确定产品的成形条件和工艺规程；
③帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准；
④帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸；
⑤通过调试，发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水平。
冲裁模的调试
冲裁模调试要点：
①模具闭合高度调试；
②导向机构的调试；
③凸、凹模刃口及间隙调试；
④定位装置的调试。
七、绘制部分零件图
结构模型、凹模、凸模、卸料版4个零件图样。
图6.1结构模型
图6.2导向板
图6.3凸模
图6.4卸料版
八、结论
在这次的设计中，我综合了一年来所学的所有知识，使我受益匪浅。
不仅使自己的专业技能有所发挥并且掌握的更为熟练，也加强了在大学阶段所学专业理论知识的巩固。
在做毕业设计的过程中，在设计和绘图都遇到方面遇到了一些问题，经过老师和同学的指导帮准，再加上自身不懈的努力，问题得到了及时解决。
这次的设计使我从中学到了许多东西，同时认识到了自己的不足。
我运用所学的专业知识，以与专业相关联的课程为出发点，设计了零件的工艺、编制了零件的加工工序，并熟悉了这两年来所学过的软件AUTOCAD和PRO/E。
在设计思想中尽可能体现了我所学的、掌握的和了解的知识。
总之，通过此次的设计，是我很清晰的找出了自己这一年来所学知识的种种漏洞，并得以改正，使我对于自身专业又有了全新的认识，为我之后的学习和工作奠定了坚实的基础。
九、致谢
踉踉跄跄地忙碌，我的模具设计课题得以完成。
师者所以传道授业解惑，本设计能够顺利的完成，归功于任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。
正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的设计工作完成的比较顺利，在此向体老师表示由衷的谢意。
感谢他们对我辛勤栽培。
不积跬步何以至千里，本次课程设计也让我看到我自身的很多不足。
知识掌握的并不够扎实，知识量也少。
所以在今后的学习里，我会更加努力
附录A零件图
附录B上下模座
附录C总装图
参考文献
[1]林承全,胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例[M].北京：
化学工业出版社，2008.3.
[2]刘靖岩.模具设计与制造[M].北京：
中国轻工业出版社，2009.9.
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