1、 中物院工学院课程设计说明书1中国工程物理研究院工学院CAEP冷冲压模具说明书全 套 设 计 ， 联 系 153893706学院名称 ： 中物院工学院 专 业 ： 数控技术 班 级 ： 05 数控（3 班） 姓 名 ： 指导教师姓名： Zhong guo gong cheng wu li yan jiu yuan课 程 设 计中物院工学院课程设计说明书2目 录第一章 设计任务31.1 零件设计任务31.2 分析比较和确定工艺方案3第二章 计算冲裁压力、压力中心和选用压力机52.1 排样方式的确定及材料利用率计算52.2 计算冲裁力、卸料力52.3 确定模具压力中心6第三章 模具工作部分尺寸及公
2、差73.1 冲孔部分73.2 落料部分7第四章 确定各主要零件结构尺寸94.1 凹模外形尺寸确定94.2 其他尺寸的确定94.3 合模高度计算9第五章 模具零件的加工9第六章 模具的装配10第七章 压力机的安全技术措施12参考文献14中物院工学院课程设计说明书3第一章设计任务1.1、零件设计任务零件简图：如图 1 所示生产批量：小批量材料：Q235材料厚度：0.5mm未标注尺寸按照 IT10 级处理, 未注圆角 R2.（图 1）1.2、分析比较和确定工艺方案(一)加工方案的分析.由零件图可知，该零件包含冲孔和落料两个工序。形状较为规则，尺寸较小，精度要求 IT10。材料低硬度，强度极限为 40
3、MPa.根据镶片（如图 1）包括冲孔、落料两道冲压工序。模具形状较为规则即可以在一个工位完成所有工序。可采用以下两种方案可采用以下几个方案：（1）方案一（级进模）夹头镶片包括冲孔、落料两道冲压工序在内。形状较为规则，尺寸较小，精度要求IT10。可采用级进模。（2）方案二（倒装复合模）将冲孔、落料两道冲压工序用一副模具直接完成冲孔、落料两道工序。采用冲孔、落料倒装复合模（弹性卸料） 。模具结构参看所附装配图。（3）方案三（正装复合模）正装复合模方案完成工序和倒装复合模完成的工序一样。凸凹模在上模。弹性卸料板卸料。方案比较：方案一：采用级进模，安全性好， ，但是考虑到级进模结构复杂，工件精度加工精
4、度不高,对称度和位移误差较大,以及加工难度较大，装配位置精度要求高，按照实际生产，级进模成本也高。方案二：倒装复合模，冲孔废料由下模漏出，工件落在下模表面，需要及时清理。安全性相对较低。但工件精度较高,同轴度,对称度及位置度误差较小 ,生产效率较高,对材料要求不严,可用边角料.中物院工学院课程设计说明书4方案三：正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，安全性更差。综合以上两个方案分析比较结果说明，本零件采用第二方案最为合适。 （二）模具结构型式的选择确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式，使其尽量满足以下要求：（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（3）模具
5、制造和维修方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。1、模具结构型式在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装式复合模的虫孔废料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。工件由上面的凹模带上后，由推荐装置推出，再由压力机附上的接件装置接走。条料由下模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。故本零件采用倒装
6、式复合模结构。2、定位装置为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度 t=0.5mm,属于较小厚度的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个固定挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个弹簧挡料装置的活动挡料销.3、推件装置在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。由于刚性推件装
7、置已能保证工件所有尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。为兼顾工件的平整度和尺寸精度，可在刚性推件装置和凸模固定板之间镶嵌橡胶。4、卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的弹性卸料装置一般有两种形式：一种是将弹性零件（如橡胶） ，装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性零件装设在下模板下。由于该零件的条料卸料力不大，故采用前一种结构，并且使用橡胶作为弹性零件。5、导向装置采用二导柱式模架。中物院工学院课程设计说明书5第二章 计算冲裁压力、压力中心和选用压力机2.1、排样方式的确定及材料利用率计算（1）排样方式的确
8、定查冲压手册表 2-17，两工件之间按矩形取搭边值 b=2.5mm，侧边取 a=2.5mm。进料步距为 h=10+2.5=12.5mm；条料宽度为 B=（D+2a） 0- ，查冲压手册表 2-19 得，条料宽度偏差=0.4mm，冲裁件垂直于送料方向的尺寸为 D=35mm，则B=（D+2a） 0- =（35+22.5） 0-0.4=400-0.4mm（2）材料利用率计算板料规格选用 0.510002000mm； 采用纵裁时:每板的条数 n 1=1000/40=25 条余零每条的工件数 n 2=2000/12.5=160 件余零每板的工件数 n=n 1n2=25160=4000 个利用率为： =4
9、0001035/(10002000) 100%=70%采用横裁时:每板的条数： n 1=2000/40=50 条余零每条的工件数： n 2=1000/12.5=80 件余零每板的工件数： n=n 1n2=5080=4000 个利用率： =40001035/(10002000) 100%=70%经计算横裁.纵裁时板料利用率相同都为 70%,故采用横裁或纵裁都可以.排样方式（如图 2）所示：（图 2）2.2、计算冲裁力、卸料力：查表得材料 Q235 的抗张强度为 b=400MPa;落料尺寸：L 1=90；冲圆形孔尺寸：L 2=9.42，冲方形孔尺寸：L 332中物院工学院课程设计说明书6(1)落料
10、力F 落 =L1t b900.5400=1810 3 N(2)冲孔力F2=L2t b=9.420.5400=1884 NF3=L3t b=320.5400=6400 NF 冲 =F2+F3=8284 N(3)冲孔推件力 F 推 =nK 推 F 冲 (查表计算 n=16 k=0.045 F 冲 =8284N)F 推 =160.048284=5964.5 N(4)落料时的卸料力F 卸 k 卸 F 落 0.031810 3540 N 冲床总压力F 总 F 冲 +F 推 +F 落 +F 卸 =32.789103 N2.3、 确定模具压力中心计算出各个凸模的冲裁周边长度：L1=3.143=9.42mmL
11、2=25+23=16mmL3=L2=16mmX1=45-6=39mmX2=5+3+8+10-2.5=23.5mmX3=8+10-2.5=15.5mmY1=Y2=Y3=15mm对整个工件选定 x、y 坐标轴，代入公式：X0=(L1X1+L2X2+L3X3)/(L1+L2+L3)=23.93mmY0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3)/(L1+L2+L3)=15mm压力中心在工件中的位置是距右边为 23.93-10=13.93mm，距中间 15-10=5mm。中物院工学院课程设计说明书7第三章 模具工作部分尺寸及公差3.1、冲孔部分：1、小凸模：查表冲压手册第 57 页，冲裁凸模、凹模的极限偏差为：
12、 p=0.02mm， d=0.02mm查表冲压手册第 54 页，冲裁模初始双面间隙为：Zmax=0.04mm，Z min=0.03mm由于 p+ d=Zmax-Zmin=0.01mm，故采用凸模与凹模配合加工。冲孔情况，磨损后凸模减小查表得因数：x=1小凸模尺寸：d p=(A+x) -0.06250 =(2.95+10.25)0.0625 0=3.20.0625 0mm凹模配作，最小间隙 Zmin=0.030mm;凹模尺寸：d d=( dd +Zmin)0+0.0625=3.2300+0.0625 mm，大凸模尺寸：（1） 长度方向尺寸 5.020-0.04mm，（2）宽度方向尺寸为：3.02
13、 0-0.04mm，3.2、落料部分：查表冲压手册第 57 页，冲裁凸模、凹模的极限偏差为： 凸 =0.02， 凹 =0.02查表冲压手册第 54 页，冲裁模初始双面间隙为：Zmax=0.04，Z min=0.03由于 凸 + 凹 =Zmax-Zmin=0.01，故采用凸模与凹模配合加工。零件图如下图：落料件应以凹模为基准件，然后配作凸模。（1）凹模磨损后尺寸增大：计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为A0- ,再按落料凹模公式进行计算：宽度方向尺寸为：10.02 0-0.04mm，即 =0.04mm查表冲压手册表 2-30，磨损系数 X=1；凹模制造偏差 凹 =/4=0.04/4=0.01mm，故
14、凹模尺寸：中物院工学院课程设计说明书8A0- =（A max-X） 0+0.01=（10.02-10.04） 0+0.01=9.98+0.010mm凸模宽度方向尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙 ZminZ max，即 0.030.04mm 。长度方向尺寸为：35.02 0-0.04mm，即 =0.04mm查表冲压手册表 2-30，磨损系数 X=1；凹模制造偏差： 凹 =/4=0.04/4=0.01mm，故凹模尺寸：A0- =（A max-X） 0+0.01=（35.02-10.04） 0+0.01=34.98+0.010mm凸模长度方向尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙 ZminZ max，即
15、0.030.04mm。 圆角部分尺寸为：R2 0-0.08mm，即 =0.08mm查表冲压手册表 2-30，磨损系数 X=1；凹模制造偏差 凹 =/4=0.08/4=0.02mm，故凹模尺寸：A0- =（A max-X） 0+0.02=（2-10.08） 0+0.02=1.92+0.020mm凸模圆角部分尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙 ZminZ max，即 0.030.04mm。 中物院工学院课程设计说明书9第四章 确定各主要零件结构尺寸4.1、凹模外形尺寸确定查冲压手册表 2-39b=35mm,a=10mm,t=0.5mm、按零件图和工艺要求检验全部零件、底座划漏料孔线，加工漏料孔、上模
16、座划线，加工模柄孔、凸模压入固定板并磨平（1）将凸凹模装入下固定板并正反面磨平（2）将圆凸模装入上固定板并磨平注意：安装圆凸模时必须以凸凹模的冲孔凹模为基准，看凸模压入固定板与冲孔凹模的间隙是否均匀。、组装下模：（1）打卸料板上的螺纹孔。1）将凸凹模插入卸料板，调整好方向垫好垫铁。中物院工学院课程设计说明书112）由固定板向凹模引孔。A：用6.7 的钻头引螺钉过孔。B：用6.7 的钻头引卸料螺钉过孔。3）用6.7 后钻头打孔。4）攻丝 4-6.8。（2)打下模座上的孔1）将凸凹模和固定板上在下模座上（注下模座的漏料孔与凸凹模的漏料孔应对正） 。2）用平行夹夹紧固定板和下模。3）由固定板向下模座
17、引孔。A：用6.8 的钻头引螺钉过孔。B：用9 的头引卸料螺钉头过孔。4）做好记后分开。5）用9 的钻头打 4 个螺钉过孔。6）用13.5 的钻头打 4 个卸料螺钉头过孔。7）反面将 49 的孔沉孔 13.510。8）用13.5 的锪孔钻锪孔保证深 12。9）正反面孔倒角。（3）组装下模1）将垫板、凸凹模包括（固定板）按方向放在下模座上。2）用螺钉拉紧并辅以平行夹夹紧。3）用7.8 的钻头打8 销钉孔的预孔。4）铰孔。5）选配并打入销钉（卸料板暂时不装） 。、组装上模（1）将冲孔凸模和固定板固定在上模上。1）将冲孔凸模插入凸凹模的冲孔凹模孔中，两边用平行垫铁垫在上下固定板之间,使冲孔凸模插入冲
18、孔凹模深约 5mm。2）将上垫板对准上固定板的孔位放置好。3）合上上模座。4）用平 行夹将上模座、上垫板及上固定板夹紧。5）调整冲孔间隙。6）用撬杆将上下模分开。7）用9 的钻头由上凹模板向上模座引 49 的螺钉过孔（两销钉孔不引孔） 。8）用7.8 的钻头打8 销孔预孔。9）用 8 的铰刀铰孔。10）做上记号后折开。11）打 49 的螺钉过孔。12）将 49 的孔沉孔13.5 深 10。13）用13.5 的锪孔钻锪孔深 12。14）上模座正反面的孔倒角。15）装模柄。16）打止转螺钉预孔5.112。17）攻丝6。18）上转螺钉。（2）装落料凹模并组装上模1）将落料凹套在凸凹模上，加垫铁同样使
19、凸凹模进入凹模约 5mm (注意挡料钉让位孔的方向与卸料板挡料钉的位置相符)。2）将推块套入冲孔凸模。3）将冲孔凸模插入冲孔凹模，推板插入落料凹模。4）放入顶杆。5）放上上顶杆。中物院工学院课程设计说明书126）将打板和打杆装配一体并铆接后插入模柄孔中。7）合拢上模，打入上模座和上 固定板的销钉。8）微调落料凹模方向后拉上上模的螺钉。9）辅以平行夹。10）调整废料间隙。11）用8 的钻头将两销孔引在上模座上。12）用7.8 的钻头打两销钉预孔。13）用8 的铰刀铰孔。14）选配并打入销钉。、安装下模座的卸料板（1）安装伸缩挡料销弹簧及螺钉。（2）安装固定档料钉。（3）在下固定板和卸料板之间垫上
20、橡皮。（4）安装卸料板。整个装模结束。产品模具装配图和主要零件图参见附件。第七章 压力机的安全技术措施根据压力机的种类和作业方法的不同，应采取与其相适应的安全装置。安全装置应安装调整方便，维护管理简单，工作可靠，不受外界环境（光、噪声、震动等）干扰，不影响操作者视线，不防碍作业效率。本套模具采用：光电保护装置。在操作者与危险区（上下模具的空间）之间用光屏截住，一旦操作者的手或肢躯进入危险区遮住光屏时，则光信号转换为电信号，电信号放大或，使继电器动作，控制压力机的启动控制线路，压力机便立即停车或不能动。该装置适用范围较广，具有摩擦离合器的大、中、小型压力机均可应用。除了在压力机上合理采用上述安全
21、装置，从模具上解决好安全问题亦是很必要的。因此，在模具设计时，应周密地从各个不同角度考虑必要的安全措施。模具外部不能有突出部分或尖角部分，凡与机能无关的一切锐角都要倒棱，以免割伤皮肤；将模具上模座的正面做成斜面，以增加安全操作空间；在复合模中，减少可能的危险面积在卸料板与凹模之，做成凹槽或斜面，并减少卸料板前后中物院工学院课程设计说明书13的宽度；为了避免压手，导板或刚性卸料板与凸模固定板之间应保持足够的间隙，一般不小于 1520 毫米；在需要用镊子将工件放入定位板时，应在凹模和弹性卸料板上各切去一凹槽，以便装卸工作。采用弹性刮料板和自动接件装置，以代替用手去卸工件。弹性刮料板一般适用于工件料
22、厚1.5 毫米的情况；为防止冲压时，操作者的手指误入冲模危险区，可以在模具周围安装防护罩或安全栅栏。设置防护罩或安全栅栏时，应保证操作者有足够的可见度；单面冲裁时，尽量将凸模的突起部分和平衡挡块安排在模具的后面；在拉伸模与弯曲模中，压料板与下模座的空间必需用导板或角钢封闭起来；使用各种专用的送料装置外，为了送进单个毛坯也可以采用溜槽，滑板等多种形式代替手工操作；在带刚性卸料板的连续模中，临时挡料销的操作端应加长，并引到模座的外廓尺寸之处，以免手接近危险区；一般在压力机上使用的模具，从下模座上平面至上模座下平面或压力机滑块平面的最小间距不得小于 50 毫米；在可动部分等危险处所，操作者容易因不慎而触手、或夹住某部分、或因弹簧一类飞散出来的危险部分，都应保护起来，加上防护罩；容易产生夹手的危险的可能部分应留出空刀槽，或加上防护罩；笨重的模具必须重装起重螺钉，以利搬运和安装；为了防止顶件器因损坏而下落，应制成阶梯式结构，当由螺钉、铆接等方法制成时，应采用防松螺母等防落措施。中物院工学院课程设计说明书14参考资料：1、 金属塑性成型原理 ；2、 冲压工艺及模具设计 ；3、 模具数控加工技术 ；4、 模具成型工艺及模具设计 ；5、 模具制造工艺 ；6、 模具 CAD/CAM ；7、 MasterCAM 数控加工 ；8、 机械设计/基础 课程设计 ；9、 冲压手册 ；
