冲压模具设计.docx

1、冲压模具设计一、工艺性分析2二、工艺方案的确定3三、模具结构形式的确定3四、工艺设计3（1）计算毛坯尺寸3（2）画排样图3（3）计算材料利用率4（4）计算冲压力5（5）初选压力机6（6）计算压力中心7（7）计算凸凹模刃口尺寸8五、模具结构设计8（1）模具类型的选择8（2）定位方式的选择8（3）凹模设计8（4）凸模设计9（6）选择模架及确定其他冲模零件尺寸10六、装配图和零件图12七、结束语12致谢13参考文献14设计内容一、工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为08F，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单。有一个6的孔和两个非圆孔：孔与孔.孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁

2、厚为4mm(小孔与边缘之间的距离)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。但应注意： 图1（1）有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。（2）冲裁间隙，凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。（3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。二、工艺方案确定该工件包括落料.冲孔两个基本工序，可有以下三种方案：方案一:先落料,后冲孔.采用单工序模生产.方案二:落料-冲孔复合冲压.采用复合模生产.方案三:冲孔-落料级进冲压.采用级进生产.方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求,方案二

3、只需要一副模具,工件精度及生产效率都能满足，模具轮廓尺寸较小，制造成本低。方案三也只需一副模具，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，该工件冲压生产采用方案二为佳。三、模具结构形式的确定。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性卸料装置。为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机，横向送料。采用圆柱头式挡料销。综上所述：由冲压手册1表53，58选用弹性卸料横向送料典型组合结构形式，后侧导柱滑动导向模架。四、工艺设计。（1）计算毛坯尺寸。制件长尺寸如图一。（2）排样方式的确定及尺寸确定。 排样方式的选择方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件

4、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。制件排样如图2：（3）计算材料利用率。 由参考书冲压手册2 P45表2-18 表2-18 最小工艺搭边值（单行排列） （单位为mm)材料厚度t圆件及r2t的圆角矩形边长L50矩形边长L50或圆角 r2t 工件

5、间a1侧边a 工件间a侧边a1工件间a1侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.52.02.2选a=1.5mm,a1=1.2mm.由冲压工艺学P45,无侧压装置有：条料宽度 = D+2 (a+)+c1)导尺间距离 S=b+c1=D+2(a+c1)其中：b条料板公称宽度（mm） D冲裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） a侧搭边的最小值,见表2-18（mm） c

6、1导尺与最宽条料之间的单面小间隙，其值见表2-21（mm） 条料宽度的单向偏差，见表2-19、表2-20（mm）查表2-19，有0.6mm,表2-21，有c1=0.5mm则；B = D+2(a+)+c1) = 50.3 mm 条料步距 S=14+a1=15.2 mm.查参考书冲压手册P506表8-12，选板料规格为600mm1200mm1.2mm。 由零件图算得一个零件的面积为S=1448-2(14-71.732)+(14143.146-71.732142) 2-3.1433-522-3.1422=510.72 采用横裁时，剪切条料尺寸为50.3。一块板可裁的条料为23，每条可冲零件个数39个

7、零件。则一块板材的材料利用率为：=（nA0/A）100 =（2339510.7/6001200）100=63.6采用纵裁时，剪切条料尺寸为50.3。一块板可裁的条料为11，每条可冲零件个数78个零件，则一块板材的材料利用率为：=（nA0/A）100 =（1178510.7/6001200）100=60.9 根据以上分析，横裁比纵裁时的板材材料利用率高，因此采用横裁。每块裁成50.3mm 1200mm 1.2mm的条料。 （4）计算冲压力。 1)、冲裁力的计算用平刃冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLt b式中F冲裁力； L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度； K系数，系数是考虑到实

8、际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。 计算冲裁件轮廓尺寸L=48-(14-71.732) 2 2+3.142143=117.8mm由参考书冲压手册查得08F的抗剪强度为 b=300MPa由参考书冲压手册2表237 表2-37 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚t/mmK卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金紫铜，黄铜0

9、.0250.080.020.060.030.070.030.09则：采用弹性卸料装置冲裁力为F总= F冲+F顶+ F卸F冲裁=1.3Ltb=55130.4NF推=nK推F落 由表查出K推=0.055，查得凹模刃口直壁高度h=8mm，则n=h/t=6.67F推=nK推F落=20224.6N顶件力：F2=K2F卸料力：F3=K3F查表：K2 =0.06 K3 =0.04F2=0.0655130.4=3307.824NF3=0.0455130.4=2205.216N总冲裁力F总= F冲+F顶+ F卸=55130.4+3305.824+2205.216=60644.048N=60.6KN（5）初选压力

10、机。查表压力机主要参数公称压力/KN63滑块行程/mm50行程次数/(次/min)160滑块中心线至床身距离/mm110工作台尺寸/mm 前后200 左右315立柱间距离/mm150最大倾斜角30最大闭模高度/mm170封闭高度调节量/mm40冲模闭合高度H（Hmax-5）H(Hmin+10) 165mmH140mm（6）计算凸凹模刃口尺寸。 对于形状复杂或薄材料的冲裁件，为了保证凸凹模之间的间隙值，并使其分布均匀，必须采用配合加工，这种方法是先加工好凸模或凹模作为基准件，然后以此基准件为标准加工凹模或凸模，使二者保持一定间隙。 外形48mm，14mm由落料获得 圆孔6及两个非圆孔由冲孔同时获

11、得 查表：Zmin =0.126mm ，Zmax =0.180mm 磨损系数x 尺寸，280.2,50.12，R x=0.75 尺寸，R x=0.5 尺寸 x=1 基准制造偏差 尺寸50.12 =0.03 尺寸280.2 =0.05 尺寸 =0.0325 尺寸 =0.04 尺寸，R =0.1075 尺寸R =0.0625磨损后变大的尺寸（A类）有 ，R=（-x）=（48-0.75*0.25）=47.8125=（14-0.5*0.43）=47.8125=（14-0.5*0.43）=47.8125磨损后变小的尺寸（B类）有，50.12 ,R =(+x)=(6+1*0.16)=6.16=(5+0.7

12、5*0.24)=5.18=(2+0.75*0.25)=2.1875孔距尺寸：Ld =L/8=280.05（7）计算压力中心。由于此冲裁件属于中心对称件，故其压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心。五、模具结构设计：（1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，需落料冲孔两个工序，所以模具类型落料冲孔复合模。（2）定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。（3）凹模设计。 凹模结构形式因制件材料简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。因生产批量较大，由文献冲压手册

13、1表3-5选用T10A为凹模材料。由该文献表2-39得凹模壁厚c=30mm。凹模高度h=22mm。 凹模刃口与边缘的距离 由文献冲压手册P68表241得a=33mm 凹模长度： L=s1+2s2 s1 -送料方向凹模刃壁间最大距离 14mm s2 -送料方向凹模刃壁到凹模边缘最小距离 33mm L=80mm 凹模宽度： B=s+(2.54)c s-垂直于送料方向的凹模刃壁间最大距离 48mm c-凹模厚度 30mm B=123168mm 取B=125mm 凹模轮廓尺寸为 80mm123mm30mm凸模设计凸模的结构形式与固定方法落料凸模刃口尺寸为非圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将落料凸模设

14、计成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用固定卸料板和导尺时，凸模长度按冲压模具设计实用手册P245公式计算： L=H1+H2+H3+H 式中 L-凸模长度，mm； H1-凸模固定板厚度，一般为凹模厚度的60%80% 即1824mm 取H1=20mmH2-卸料板厚度，一般取510mm 取H2 =10; H3-导尺的厚度,倒装式复合模无导尺H-附加长度，一

15、般取1520mm，取H=15mmL=20mm+10mm+15mm=45mm 凸模的强度与刚度校核一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。对冲孔凸模进行刚度校核：凸模的最大自由长度不超过下式：有导向的凸模Lmax1200，其中对于圆形凸模Imin=d4/64则Lmax1200=24.00mm由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：50.5 凸模材料和技术条件凸模材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 5660，凸模尾端淬火后，硬度为HRC 4348为宜。 6.

16、6 模架及其它零件的选用6.6.1 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用压入式模柄如图8所示: 图8 模柄 6.6.2 模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，上模座：12512530 GB 2855.5-81 材料： HT200 GB/T9436-88下模座：12512535 GB 2855.6-81 材料： HT200 GB/T9436-88导柱 ： 20100 GB 2861.1-81 材料: 20钢 GB/T699-1999导套： 256578 GB2861.6-81 材料: 20钢 GB/

17、T699-1999模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。6.6.3 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A式中P凸模头部端面对模座的单位面积压力；F12凸模承受的总压力； A凸模头部端面与承受面积。P=402.857x1000/71.5x71.5=1378.26MPa c=90140MPa由于计算的P值大于灰铁模座材料的许用应力，因此在凸模与模座之间需要加垫板。6.6.4 紧固件的选用上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模上6个，45钢，尺寸为M6*63下模螺钉：6个，45钢，尺寸为M6X50.销钉起

18、定位作用，同时也承受一定的偏移力.上模3个，45钢，尺寸为6X60.6.6.4 橡胶 卸料橡胶的设计见表：项目公式结果备注卸料板工作行程h工h工=h1+ t+h24h1为凸模凹进卸料板的高度0.8mmh2为凹模冲裁后进入凹模的深度2mm橡胶工作行程h工h工= h工+h修 8H修为凸模修模量，取4mm橡胶自由高度h自由h自由= h工 /0.2730取h工为h自由的27%相交的预压缩量h预h预=15%h自由4.5一般h预=（10%25%）h自由每个橡胶承受的载荷FF=aap15625Na=125mm p=1MPaFF 橡胶合适六、装配图结 束 语冲压成形课程设计是我在大学期间的一门重要的课程，是把

19、理论应用到实践中的过程。通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑；并使我巩固了自己的知识，加深了对冲压成形的理解，同时认识到自己的不足。把以前不懂或模糊的知识上升到了深刻理解，相信对我们将来从事工作将有很大帮助。本设计是一个小型零件成形工艺的设计。主要包括了冲孔和冲压模具的设计计算以及主要零件和模具的CAD制图,使我学到了不少东西， 通过本次课程设计，我学到了很多新的东西，也发现了大量的问题，有些在设计过程中已经解决，有些还有待今后慢慢学习。只要学习就会有更多的问题，更多的难点，但也会有更多的收

20、获。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 在此感谢我们的xxx老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。 同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参考文献【1】 王孝培.冲压手册.：机械工业出版社，2000.【2】 郑家贤.冲压模具设计实用手册.：机械工业出版社，2007.