1、0冲压课程设计 班 级: 09 机制 1 班 学 号: 09530027 姓 名: 任 星 星 指导老师: 王 睿 1目 录第 1 章 冲裁件的工艺分析 3第 2 章 冲裁工艺方案的确定 3第 3 章 级进模的总体设计 43.1 定距方式 43.2 操作方式 43.3 卸料方式 43.4 出料方式 53.5 送料方式 5第 4 章 模具设计计算 54.1 排样、条料宽度、导料板宽度、步距、材料利用率的计算 54.1.1 条料宽度的计算 54.1.2 条料宽度的计算 54.1.3 导料板导料宽度的计算 64.1.4 步距的确定 64.1.5 材料利用率的计算 74.2 冲压力的计算 74.2.1
2、 冲裁力和弯曲力的计算 84.2.2 卸料力和顶件力的计算 84.3 压力中心的确定 94.4 冲模刃口尺寸计算 9第 5 章 主要零部件设计 115.1 工作零部件的设计 115.2 其他零件的设计 13第 6 章 校核模具闭合高度 156.1 模具闭合高度 156.2 模具闭合高度的校核 152第 7 章 模具总体结构 16第 8 章 弯曲模设计 16设计结论 20参考文献 21致谢 223第一章 冲裁件的工艺分析本次设计冲压工件如下图：由上图分析知：材料为 A3 铁，材料性能相当于 Q235-A,Q235-A 钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件
3、、紧固件，如垫片、垫圈等，适合冲裁加工。工件结构形状相对较为复杂，有 2 个弯曲，中间有一个没有闭合方孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为 1.2mm 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。根据零件图得知此零件为未注公差，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 IT14 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 2 章 冲裁工艺方案的确定2.1 工艺方案的类型方案一：单工序模生产, 先落料，再弯曲开口部分，后弯曲另一部分。方案二：采用级进模生产，先冲孔，再弯曲开口部分，后弯曲另一部分。方案三：采用一套级进模和一
4、套弯曲模生产，级进模先冲孔，在弯曲开口4部分，后落料。弯曲模完成最后一次弯曲。方案四：复合模生产。2.2 工艺方案的选择方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而精度和生产效率低，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比较高，但材料利用率低。方案三需要两副模具，制件精度和生产效率都较高，冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，材料利用率高。方案四只需一副模具，但是模具结构复杂，操作复杂，不适合大批量生产。通过对上述四种方案的分析比较，由于工件有 2 次弯曲，较为复杂，所以该工件采取 2 套模具设计，先级进
5、模：冲方孔，弯曲，落料。然后采用单工序弯曲模进行弯曲。第 3 章 级进模的总体设计3.1 定距方式级进模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。使用侧刃定距的级进模精度较高，生产效率高，送料操作方便。侧刃是特殊功用的凸模，根距零件的形状，该级进模在送料的方向上需要切边，侧刃可以当凸模用，这样有利于简化模具结构，减少凸模数量，因此本级进模采用侧刃定距。3.2 操作方式零件大批量生产，为达到大的生产效率，须采用自动送料的送料方式，以满足生产的需求，同时，随着生产效率的提高，经济效益也相对于手动操作有了提升。3.3 卸料方式卸料有弹性卸料和刚性卸料两种，刚性卸料的卸料力大，卸料可靠。弹性卸料的卸料力
6、小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁件质量好，平直5度高，适合冲裁薄板零件。本零件壁厚较薄，且采用级进模，冲裁长度方向长，容易变形，因此采用弹性卸料方式。3.4 出件方式因采用连续模生产，故采用向下落料出件。3.5 送料方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 故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。第 4 章 模具设计计算4.1 排样、条料宽度、导料板导料宽度、步距、材料利用率的计算4.1.1 排样方案的选择方案一：横排，由于有弯曲，弯曲前必须将其与前面的工件断开，这就需要两侧面留有载体，因此材料利用率低。方案二：竖排，由于零
7、件在送料方向不对称，因此受力不对称。方案三：对排，竖排能够很好的解决不对称的问题，且相对单排来说效率提高了一倍，生产效率高，结构对称。由以上分析可知，因选择方案三的排样方式：对排。4.1.2 条料宽度的计算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，由表 2-35 2查得 =0.6mm，根据工件尺寸，因此选取对排两工件之间的尺寸为 d=4mm，则 06.06.0101max0 487)24.32()2()( bDLbLB式中 条料宽度方向两冲裁件外侧之间的最大尺寸；侧刃冲切得料边定距宽度，通常取 =1.52.5mm,薄料取小值，1 1b6厚料取大值，这里取 =2。
8、1b条料宽度方向冲裁件的最大尺寸L故条料宽度为 76.48mm。4.1.3 导料板导料宽度的计算侧刃未切条料部分导料板之间的宽度： mZB48.71.6 侧刃切去条料部分导料板之间的宽度： yL63.25.0.2max式中 -冲切前的条料宽度与导料板间的间隙。Z-冲切后的条料宽度与导料板间的间隙，通常取 。y my2.014.1.4 步距的确定送料步距 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。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导
9、料板之间送进条料，并有一定的间隙。根据图 3-101可知，冲裁件形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹槽，对于软钢、黄铜等材料其宽度 ，高碳钢或合金钢等硬材料 。tb5.1tb2悬臂和凹槽的长度最大为 5b。对本零件所用材料 ，但mtb8.15.1是其凹槽相对较深，综合考虑，取 。 m4级进模送料步距 S aD7.16.2xDmax零件横向最大尺寸，排样图如下图所示。74.1.4 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率 %10BSA式中 A个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一
10、般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：1） 、提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状） 。2) 、排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3) 、 模具结构简单、寿命高。4) 、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积 279)5.162473( mA所以一个步距内的材料利用率 %1.0.8.9%10BS8
11、4.2 冲压力的计算4.2.1 冲裁力和弯曲力的计算冲裁力是指冲裁是凸模所承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力。平刃口冲裁模的冲裁力 F 一般按下式计算： bKLt式中 F冲裁力（N） ；L冲裁周边长度(mm)；t材料厚度(mm)； b材料抗剪强度(MPa)；系数； mL9.2745.162)7.48.2( 系数 K 是考虑到实际生产中，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 k=1.3。 b的值查表 1-12为 310-380MPa,取 b=380Mpa所以 KNLtFbC 7.163802.973.1根据计算，模具总的冲压和
12、拉深力应该取最大值即 161.7KN。该弯曲为 U 型件弯曲，其弯曲力大小为 trkbW 5.12.146058.707.02 4.2.2 卸料力和顶件力的计算卸料力 KNFKX5.67104.推件力 nTt 23式中 、 分别为卸料力和推件力系数，由表 3-111查得 、04.XK05.Tn 为同时梗塞在凹模内的废料数。本模具采用弹性卸料的下出料方式，根据式 3-291得， NFFWTXZ 7.1965.2.671根据总压力，查附录 B35初选 J23-25 开式双柱可倾压力机，其基本参数如下：9公称压力： kN250滑块行程： m6最大闭合高度： 7最大装模高度: 封闭高度调节量： 5工作
13、台尺寸（前后左右）： m4035垫板尺寸厚度 m0模柄尺寸（直径深度）： 64.3 压力中心的确定以对称中心轴为 X 轴，以第三对凸模的垂直于 X 轴的对称线为 Y 轴建立坐标系，由式 3-351得， nLxxL210分子= 18.524.821.507620.95.392 76348.35476 分母= .7.161.2. mLxxLn 25.17.26854210该模具刃口关于 Y 轴对称，所以该模具的压力中心为（21.255，0） 。4.4 冲模刃口尺寸计算该级进模个工位凹凸模形状规则，适采用凹凸模分开加工法。该级进模包含四个冲裁凹模和四个凸模。查表 3-41可知 ， mZ126.0in
14、mZ180.ax1、 送料方向上的第二对凸、凹模该尺寸为冲孔尺寸，宽度方向的基本尺寸为 ，该工件为未注公差，2.4为 IT14 级公差，查表 3-25得 ,模具制造公差表 2-12 5可知3.， ，由表 3-51系数 。p02.d02. 75.0x校核间隙： mZmdp 4.4.| inax10满足要求 mxdpmip 02.02.0 45)375.24()( mZd .0.00in 116为保证凸模能将板料最外侧冲掉，凸模长度方向应伸出板料一段距离，取，长度方向尺寸要求不高，但必须保证对称两凸模之间和两凹模之间的l3距离符合要求，取长度方向的尺寸为 mdp02.。.5以下尺寸计算查表的方法与
15、上面相同。2、 送料方向上的第一对凸、凹模该尺寸为冲孔尺寸，宽度方向尺寸 ，长度方向上由于整个长度方向的3.04尺寸都将被切去，所以尺寸精度要求不高。 mZmdp 05402| inax满足要求 xpmip 02.02.)375.4()( pip 0.02.0).)( Zdd 200min 14162( 长度方向尺寸，取冲去工件部分长度为 ，则m9p02.d.53、 送料方向上的第三对凸模该尺寸为弯曲尺寸， 由弯曲类型来看，该弯曲属于 U 型弯曲，由表 4-101查得间隙系数 n=0.1，则 mntZ32.1.021maxZ-弯曲凸模与凹模的单面间隙-材料厚度的最大尺寸maxt因此凸凹模之间要
16、保证 的间隙3.凹模板上成型 U 型件在垂直送料方向的尺寸为 mL 02.02.0 563745.8.62)5. ）（ 凹凸 凸模宽度方向应突出之间宽度部分一段距离，则凸模宽度方向11mLp 02.02.714)7.1(4、 送料方向上的第四个凸、凹模裁切单排工件之间部分凸模宽度尺寸 xdpmip 02.02.0 54)375.4()( 凹模宽度尺寸 mZdpd 02.02.0in 31)16.2.()( 裁切中间载体部分凸模宽度尺寸 xpmip 02.02. 54375.4 凹模宽度尺寸 mZddp 02.02.0in 1)16.2.()( 为了保证完全冲裁工件之间搭接的部分，凸模两部分在长
17、度方向尺寸应大出搭接最远处 左右，分别取其基本尺寸为 ， ，并保证关于凹m137.模送料方向的中心线对称。第五章 主要零部件设计5.1 工作零部件的设计5.1.1 凹、凸模的结构1)凹模洞的类形常用凹模洞口的类形如下图所示：12其中图 a、b、c 为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图 a、c 型，下出件的冲裁模用图 b 或图 a 型，图 d、e 型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口
18、强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大,此工件为方向，斜面难加工。综上所述及其对工件孔分析，选择 A 型凹模洞口。2)凸模的固定方式考虑到凸模比较薄，其固定端应适当加厚，在加厚端设置凸缘，然后安装在凸模固定板上面，其结构图如下：3）凹模的外形尺寸根据式 3-461凹模厚度 (不小于 8)ksH凹式中 s垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）;k系数，考虑板料厚度的影响，由表 3-15 查得 k 的范围为 0.220.35 之间，取 K=O.3则 ,取 。msH74.218.3025根据式 3-471，垂直于送料方向的凹模宽度 mB 48.1769.)0.(.6).452( 取 m16根据式 3-
19、481，送料方向的凹模长度 sL5.215.21根据模架的参，取 ，其中 由表 3-14 查得,考虑到落料孔的尺寸m52和由于压力中心不在中心而需要偏移的尺寸。4）凸模的长度尺寸由式 3-371得13hhL4321其中初定凸模固定板厚度 mh01橡胶厚度 h25卸料板厚度 3导料板厚度 m4为增加长度，包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度（ ）,这里h m15.0取 。则 mhL6541250321 5.2 其他零件的设计1.模架按导柱不同的位置，可分为如下四种模架：对角导柱模架：由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，既可横向送料，也可纵向送料。适用于各种冲裁模适用。后侧导柱模架：其优点是
20、工作面产开，适于大件边缘冲裁，但是不够平稳，刚性和安全性最差。中间导柱模架：适用于单工序模和工位少得级进模。四导柱模架：模架刚性最好，导向非常准确可靠，但价格较高。一般用于大型冲裁模和要求模具刚性和精度都很高的模具，以及要求模具寿命很高的多工位自动级进模。该模具采用级进模的形式，冲裁力较大，对模具的刚度要求较高，同时零件大批量产，需要模具的寿命高，因此采用四导柱模架。根据凹模的周界尺寸，查表 9-712选取模架 250160170 210 I GB/T2851.7-81其基本参数：凹模长度 L(mm) 250 凹模宽度 B(mm) 160上模座 25016045 下模座 25016050导柱
21、1 32160 导套 2 32105432模柄模柄有多种形式，有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘式模柄、浮动式模柄，14要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，根据实际情况，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛。查表 2-353选取模柄 A4045，其基本参数如下：)(md)(D)(1m)(H)(mh)(1)(mb)(a40 42 50 105 45 6 3 13、导向装置（导柱 导套）根据模架的选择，选择 A 型滑动导柱导套对模具的运动导向，其结构图如下：4、凸模固定板标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式，选用是，根据凸模固定和经固件合理布置的需
22、要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的，选取 。%806 m2016205、垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击而出现凹陷，致使凸模松动。15垫板的平面形状尺寸与固定板相同，其厚度一般取 ，本模具取m106。m106206、导料板该模具采用弹性卸料装置，所以倒料板采用分体式倒料板，为使条料顺利通过，两倒料板间距离等于条料最大宽度加上一个间隙值。导料板厚度由表 3-17 1查得 。H4导7、卸料板卸料方式有弹性卸料和刚性卸料两种，固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠，弹压卸料装置，卸料力小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁件质量较好，平直度
23、较高，适用于质量要求较高的冲裁件或 t1.5mm 的薄板件。此模具冲压所用的材料厚度为 1.2mm，卸料力小，因此采用弹性卸料装置。该模具采用倒料板导向，为使冲压出来的工件平直度较好，冲压前模具对毛坯有预压作用，卸料板下端应有突出部分，突出部分高度由式 3-53 1得， mtHh 8.364.21)3.0(4)3.01( 导取 ，卸料板厚度由表 7-86查得， 。m7.3 H卸其结构图如下：第 6 章 校核模具闭合高度和压力机的校核6.1 模具闭合高度 mHHHH1950241520145 下 模 板凹 模导卸橡 胶凸 模 固 定 板垫 板上 模 板6.2 模具闭合高度的校核模具的闭合高度应满
24、足： 1max1max1max1min HMHH或式中 模具闭合高度；16压力机最小闭合高度；minH压力机最大闭合高度；ax垫板高度；1压力机的最小装模高度；min压力机的最大装模高度；1axH连杆调节量；M由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后，模具的闭合高度可能要减小。因此一般模具的闭合高度接近于压力机的最大装模高度。所以在实用上为：5101maxmin HH代入数值，得 297527190521， 即满足要求。7 章 模具总体结构17工艺卡产品型号零件名称 支板 共 1 页(厂名) 冷冲压工艺卡片 产品名 称 零件型 号 第 1 页材料牌号及规格 材料技术要求 毛坯尺寸每毛坯可制件数毛
25、坯重量 辅助材料A3 钢（ 1.2mm）20001000mm200076.481.2mm 119工序号工序名称工序内容 加工简图 设备工艺装备 工时1 下料剪床上裁板 剪板机182冲孔弯曲落料先冲方孔，在弯曲，最后落料J23-25 开式双柱可倾压力机冲孔弯曲落料级进模编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记 处数更改文件号签字 日期 标记 处数更改文件号签字 日期第八章 弯曲模设计8.1 弯曲模局的模架选择采用滑动导向中间导柱式模架的导向方式 模架的结构与尺寸都直接由标准中选取，因为它的模具较高所以选取比较大一点的模架相关参数如下：凹模周界 L: 250凹模周界 B: 250闭合高度(参考)|
26、最小: 240闭合高度(参考)|最大: 2851 上模座 数量 1 规格: 250250502 下模座 数量 1 规格: 250250653 导柱 数量 1 规格: 35230 4 导套 数量 1 规格: 3512548导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距19离不小于 10-15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为 0.5-1mm。导柱与导套之间的配合为 H7/h6,导套与上模座之间的配合为 H7/r6，导柱与下模座之间的配合为 R7/h5。导柱与导套材料采用 20 钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC。上下模
27、座材料采用 45 钢，热处理硬度为调质 28-32HRC。8.2、模柄的确定为简化模具结构，选择凸缘式模柄，其结构如下图：8.3、模具总体结构20设计总结本次课程设计为期两周，在这两周里，让我学到了很多东西，老师说过，仅仅只是上课，不去系统的设计是不能系统的学到模具设计知识的，只有通过一些综合的训练，如本次的课程设计，才能够将课堂中所学的知识很好的衔接起来，为将来的工作打下良好的基础。本次课程设计我们三人一个小组，共同努力，积极探讨模具设计的方法，大量查阅资料，从完全不懂怎么做，到对模具设计过程有了一个很好的概念，最后积极总结，让我们的课程设计圆满的完成。课程设计是重要的实践环节，是与课堂教学
28、相结合的重要环节，这让我们对我们所学的知识也是一个很好的巩固，让我们在今后的学习中朝着正确的方法去不断努力，同时通过课程设计增加了我们对模具设计的兴趣，培养了我们的能力，提高了我们素质的综合性实践活动。通过本次课程设计，我学到了以下知识：211.首先是对工程软件的进一步熟练。之前自己有自学过 AUTOCAD 和 PROE，但是在学习的过程中真正练习的还是比较少的，跟多的是跟着教学视频话，真正将自己所学的东西搬到舞台上来还是少之甚少，实践证明，只有不断的练习，才能更好地掌握软件知识，并且在工作效率上面有所突破。2.对所学知识系统性的掌握。这个学期开了好几门专业课，由于课程安排的时间少，讲课的内容
29、又多，很多时候都是初略的讲一下，一堂课下来，感觉自己也没学到什么东西，所以在一开始做课程设计的时候不知道从何下手。这就需要我们在课程设计的过程中去不断地查阅各种对设计有用的资料，让我们的设计顺利的进行，在对各种资料的查阅和回忆上课是老师讲的知识之后，我们的设计铺展开来，第一次，不求创新，但求对设计流程的掌握，对冲压模具设计只是有一个相关性的认识，提高自己的知识水平，通过课程设计，我感觉自己有了进步。3.此次设计要感谢图书馆提供给我们的大量资料。课堂上所学的知识毕竟是有限的,课程设计就告诉了我们如何利用现有资源去获得所需要的知识,简言之就如何学习,课程设计让我们有了这样一个训练自己的学习方法的平
30、台,对我们不久的将来如何适应工作是个很好的启发。参考文献1 翁其金，徐新成冲压工艺及模具设计机械工业出版社,2004.7 2 张正修冲压设计实用数据速查手册机械工业出版社，2008.113 王芳冲压模具设计指导机械工业出版社，1999.104 徐学林互换性与测量技术基础湖南大学出版社，2009.75 模具使用技术丛书编委会冲模设计应用实例机械工业出版社，1999.66 高军，李熹平，修大鹏冲压模具标准间选用与设计指南化学工业出版社，2007.722致 谢经过一翻努力，本次课程设计圆满结束，感谢老师对我们的指导，是你们让我们有这样的好机会，是你们让我们在课程设计中不断的学习，是你们让我们在这个过程中不断的前进；同时，我也感谢我的同学在设计过程中为我提供丰富的资料，让我的课程设计得以顺利进行，感谢你们！23学生签名：日 期：
