1、冲压工件设计模板江西省兵器高级技校2013级预备技师班毕业设计说明书 题 目： 专 业： 模具设计与制造 指导老师： 黄 凡学生姓名： 20 年 月 日绪论冲压是一类典型的金属加工工艺，它是利用金属材料的塑性变形来改变毛坯材料的形状和尺寸，获得所需产品零件的加工过程。冲压加工的特点：（1） 生产效率高（2） 材料利用率高（3） 精度高（4） 操作简便冲裁、弯曲、拉深、成形是四种最基本的冲压加工工序，由此四种工序的组合可以实现复杂产品的冲压加工。各种零件的结构、尺寸、材料、精度各异，所采用的冲压加工方法也各不相同，但冲床、模具和材料是每一个冲压过程不可缺少的。冲床、模具和材料是冲压加工的三个基本
2、要素。与一般机械加工不同，冲压过程对操作者的技术水平要求低，而相关的技术含量实际上体现在模具上，因此模具具有技术密集型的特点。冷冲模就是指进行冲压加工的模具，是冲压加工的基本要素之一。据统计，在各类模具中冷冲模所占的比例约为46。由于冲压加工中产品的形状、尺寸、精度甚至材质等均由模具决定，所以其设计和制造对于提高冲压加工水平、保证冲压产品质量具有重要意义。此文作为参考。目录（用自动生成）第一部分 设计任务书1.题目来源：生产实践2.题目类型：设计3.设计拟达到的主要目标及技术参数：1） 对冲压件进行工艺分析；2） 工艺方案比较，确定最佳工艺方案；3） 确定各工序模具结构形式；4） 工艺设计：计
3、算毛坯尺寸；画排样图；计算各工序冲压力；选择冲压设备（型号和规格的确定）；模具压力中心的确定；模具主要零件尺寸的确定，如凸、凹模刃口尺寸的计算等（必要时，须进行零件的强度校核）；5） 填写冲压工艺卡；6） 模具结构设计；7） 画装配图和零件图；8） 校核压力机安装尺寸。4.设计具体任务： 模具装配图一份 凸模，凹模，凸、凹模固定板，导料板，定位板和压边圈等指定零件图两张 设计计算说明书一份5.设计要求： 设计图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重模具结构和装配要求，功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简明扼要；计算正确可靠。避免冗长，反对抄袭。
4、6.技术难点： 总体布置方案，模具结构总装图。7.重要提示： 模具结构总装图中的公差与配合，工序的组合和顺序确定。第二部分 设计过程一、冲压件的工艺分析.1、材料：该冲压件的材料是 XXXXXX钢具有较好的可冲压性能，查表1的特性如下：表1材料特性 牌号材料状态抗剪强度（/ MPa）抗拉强度（/ MPa）XXX2、零件结构： 3、尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可IT14级确定工件尺寸的公差。按附录D1冲模设计应用实例查得各尺寸公差为：零件外形如图一 图一 零件图2、冲压工艺方案及模具结构类型1）冲压工艺方案的确定（主要写根据给你的零件及批量，选择合理的工艺方案）2）模具机构
5、形式的确定、冲压件主要工艺参数计算1）毛坯的尺寸计算该毛坯的工件展开图如图2所示。 图二 毛坯的工件展开图则毛坯的外形尺寸为：查表XXXXXX可查得冲裁时的搭边值为 则条料宽度为： 送料步距为：将步距取整为 2）压力中心的计算 因为该工件是轴对称图形，所以其重心在对称中心线上，计算压力中心时，仅考虑X方向的值就可以了设模具的压力中心坐标为 等半径圆弧段的压力中心，位于任意角度的角平分线上，切距离圆心为的点上，且图三 压力中心计算各段距离图示 四、 冲压工艺力的计算计算冲裁力的目的是合理地设计模具和选择压力机。影响冲裁力的因素很多，主要的有材料机械性能与厚度、零件形状尺寸、模具间隙波动及刃口锋利
6、程度等的影响。1、 落料力 考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择冲床时的冲裁力（N）应为按冲模设计应用实例式（2-7）： =Lt式中 落料力（N）； L工件外轮廓周长，通过计算L=127.06mm； t材料厚度，t=1mm； 材料的抗剪强度（MPa）。由冲模设计应用实例书末附录A1查得=260340MPa 材料的抗拉强度（MPa）。由冲模设计应用实例书末附录A1查得= 295430MPa 落料力则为： =2、冲孔力冲裁模设计时，为了合理设计模具及设备，必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。以适应
7、冲裁的要求。平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按下式计算： 式中： L冲裁件周长； t材料厚度； 材料抗剪强度（Mpa）。 选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 式中： F最大可能冲裁力（称冲裁力） 材料抗拉强度（Mpa）卸料力、推件力和顶件力一般采用经验公式进行计算。由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔的部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力。影响卸料力、推件力的因素很多，如材料的种类，材料厚度，冲裁间隙，零
8、件形状尺寸以及润滑情况等。所以这些力通常采用经验公式计算3、卸料力 式中： 卸料力（KN）； F冲裁力（KN）； 卸料力系数（见表xxxxxxx） =4、顶件力 式中： 顶件力（KN）； F冲裁力（KN）； 卸料力系数（见表2-20） = 5、压料力 压料力的值可以近似的取弯曲力的30%80%，即 7、降低冲裁力的方法在生产中，当压力机的吨位不足时，可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作端面不在一个平面)；斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施以降低冲裁力。如图四所示：图四 减小冲裁力的方法a) 斜刃落料； b)斜刃冲孔； c)梯形布置冲头本设计中因为冲裁力较大，需要分成几次冲裁所以
9、选用凸模阶梯布置的形式（C）。8、冲压设备的选择为安全起见，防止设备的过载，可按公称压力是总压力倍的形式来计算选取压力机。压力机是冲压加工的基本要素之一，为冲压加工过程提供冲压力。压力机种类很多，典型的有曲柄连杆式、液压式、数控式及高速冲床等。压力机选择时主要考虑的因素包括：（1） 提供足够的成形力功率满足要求。（2） 台面要足够大，能容纳模具（3） 闭和高度合适，行程满足冲压要求。（4） 冲压速度满足生产率的要求（5） 精度和刚性有保证（6） 上料和出件满足模具的使用要求（7） 操作安全、方便。根据计算可选取公称压力为xxxxxxxKN的开式双动压力机J23-16 公称压力： 滑块行程： 最
10、大闭合高度： 封闭高度调节量： 工作台尺寸（前后左右）： 模柄孔尺寸（直径深度）：五、工艺设计1）排样图设计1、排样设计是多工位级进模设计的重要内容，2、是模具结构设计的依据之一。3、它影响到材料利用率、冲件质量、模具结构、成本和寿命。 本设计选用直排形式如图五所示： 图五 零件的排样图形式2）材料利用率的计算: 式中材料利用率； n一个进距内冲裁件的数目； A 冲裁件面积(包括内形结构废料)； b条料宽度；h进距。越大，废料所占的面积就越小。一般将作为衡量毛坯排样方案优劣的指标。材料利用率的计算有时候也可以整个条料为基础或者以一块板料为基础计算。从上式可看出 ，若能减少废料面积，则材料利用率
11、高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图3-1）。搭边和余料属工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料由工件的形状特点决定，一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则： 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 设计了如下方案毛坯排样方案：如图六所示：图六 毛坯排样方案3）
12、搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧 边之间 留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边太小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入 凸 、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。搭边值通常是由经验确定，表3-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表（3-1）搭边a和a1数值(低碳钢)a ,a1 分别是XXxxx,xxxxxmm。4）条料宽度的计算条料宽度：是指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸有式：BD2a 取 a=1.50mm B：条料宽度的理论值D：垂
13、直于送进方向的毛坯最大轮廓尺寸则 B六、主要工作部分尺寸的计算 落料凹模、冲孔凸模、凸凹模和弯曲凸模的工作关系如模具总装图十二所示：根据表211查得，冲裁模的初始双边间隙Zmin =xxxx,Zmax=xxxxx为注公差按IT14级精度要求计算。冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2，冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙是冲裁设计中一个很重要的工艺参数。冲裁间隙值的选取对工件质量，冲裁力的大小，模具的寿命都有显着影响，冲裁间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升的现象，也会使脆性材料从凹模孔中高速穿出以至危及操作者
14、的安全，由 冲压工艺及冲模设计表3-10选择间隙 材料10#钢 厚度t最小间隙Z最大间隙Z1mm0.13mm0.16mm由于各类间隙值之间没有绝对的界限，因此，还必须根据冲裁件的情况、模具结构冲压方法以及模具加工方法等因素，酌情增减间隙值。如：1）对于尺寸精度、断面垂直度要求高的冲裁件，应选用较小间隙值。对于尺寸精度和断面垂直度要求不高的冲裁件，应降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用大间隙值。2）在同样条件下，非圆形凸、凹模刃口形状比圆形间隙大。冲孔落料的间隙大。3）凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。4）高速冲裁时模具容易发热，间隙应增大。5）热冲时材料强度低，间隙应比冷冲时减小。6）冲裁
15、热扎硅钢片应比冷扎硅钢片的间隙大。7）电火花穿孔加工凹模型孔时，其间隙应比磨削加工时小。一般平刃口模具冲裁力可按下式计算磨损系数X的值查表得其值1、 刃口尺寸的计算落料的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模的尺寸也就是落料模尺寸以凹模为基准，冲孔的尺寸以凸模为基准。 对基准件刃口尺寸的磨损后增大的，其刃口的公称压力尺寸应取尺寸公差范围较小的数值，对基准件刃口尺寸在磨损后减小其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围的较大数值 采用凸凹模分开加工的方法1） 落料部分刃口的尺寸计算设冲模凸模、凹模分别按精度要求IT6和IT7的尺寸精度要求来计算，也可查表来计算222 凸模的制造公差凹模的制造公差落
16、料部分零件如图七所示图七 落料凹模零件 工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料冲孔 ，分别为落料凸凹模的刃口尺寸（mm）； ，分别为冲孔凸凹模的刃口尺寸（mm）； D，d分别为落料件和冲孔件的基本尺寸（mm）； 分别凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7，也可按表212选取，或取，； 制造的制造公差（mm）； 最小合理间隙（mm）； X磨损系数，其值在1之间。 L2=L3=L4=L= 校核 对于L2 对于L3 对于L4 因此，所有的尺寸是合适的。符合基本条件。2、冲孔刃口尺寸的计算（1） 凸模形式常见的圆形凸模结构形式如图八所示： （a） ( b ) （c） 图八 常见的圆形凸模结构形式图
17、a、c适用的冲裁直径d=120mm,为避免应力集中和保证强度与刚度方面的要求，而做成圆滑过渡的阶梯形或在中部增加过渡阶段。图b适用的冲裁直径d=830mm该设计中有1个圆形凸模，其中XXXXXX 孔。决定采用图a的结构。（根据自己的选）对于圆形凸模，GB286381的冷冲模标准已制订出这类的凸模的标准结构形式与尺寸规格。设计时可按国标选择。对于非圆形凸模，采用台阶式凸模一般采用机械加工，当形状复杂时，成形部分常采用成型磨削。 常见的整体式凸模结构形式如图九所示：图九 常见的整体式凸模结构形式（2）凸模的长度凸模长度应根据模具结构的需要来确定。由于采用固定卸料板和导料板结构，凸模的长度应该为：L
18、h1h2h3（1520）mm（26) 式中：h1、h2、h3分别为凸模固定板、卸料板、导料板的厚度。1520mm为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。（3）凸模结构设计为防止小凸模的折断，常采用如图十所示的结构进行保护。图十 凸模护套本次设计中直径为12的孔，不需要采用护套，所以凸模采用整体台阶式凸模结构。（根据自己的来选）（4）凸模强度校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用校核。但对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险断面的尺寸和自由长度是否满足强度要求。 本次设计中凸模的长度相同，凸模材料拟用C
19、r12MoV,最小的凸模是d=XXXmm，七、模具主要零件及结构尺寸主要有上模座、下模座、落料凹模、冲孔凸模、弯曲凹模、凸凹模、活动凸模、卸料板、压料板、固定板、垫板等零件组成。1、 卸料零件的设计计算。该模具采用弹性卸料装置初定下卸料板用11根弹簧，根据工厂经验可求出弹簧最大的工作负荷。 并根据来选弹簧。= =由书中数据可选用3438号弹簧。其其工件弹簧序号H= H=+(=5mm)故选用36号弹簧，钢丝直径为xxx，自由状态下高度为xxxx 弹簧的装配高度为下卸料板厚度取xxxx，根据结构选用xxxxxxxxxx标准，内孔与凸凹模间隙为xxxxx同理，根据模具设计尺寸，上卸料装置的基本结构，
20、上卸料装置选取两个xxxxx号弹簧，外径D=xxxxxxxx，直径钢丝为xxxx，自由状态下高度H=xxxx；装配高度H=x 2、 凸凹模外形尺寸的计算可知凸凹模的壁厚有足够的强度。根据下卸料板弹簧和下卸料板的厚度及模具结构，可选取凸凹模的高度为xxxx。其结构形式按图示。模架的选取凹模外形尺寸及弹簧尺寸确定后，可参考有关标准选取后侧导柱模架选用xxxxxxxx。依据上面计算的结构初步选定木架的闭合高度为xxxxxx 计算凸模长度。 计算得到凸模的长度为xxxx 上模座 xxxxxxxxx 下模座 xxxxxxxxx 垫板 xxxxxxxxxxxx 固定板 xxxxxxxxxxx卸料板xxxx
21、xxxxx 螺钉 xxxxxxxxxxxx 圆柱销 xxxxxxxxxxxx 螺钉 xxxxxxxxxxxxxxxxx 模具的动作过程是：当上模下行完成落料、冲孔后，落料凸模同时充当弯曲凹模接触材料使其完成弯曲工序。上模回升，零件由上模中设置的打料杆打出。其余工件回位，为下次冲压做好准备。图十二 模具总装图八、工艺卡片东华理工大学冷冲压工艺卡片产品型号共 页产品名称工序工序名称工序内容加工草图设备工艺装备工时0下料1冲压2检验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九、模具的装配序号工序工艺说明1凸,凹模预配2凸模装配3装配下模4装配上模5试冲与调整第三部分 设计总结（写自己在设计中的体会）第四部分 参考资料1.冲压模具设计手册 冲压模具设计手册编写组 机械工业出版社2.冲模设计应用实例 模具实用技术丛书编委会编 机械工业出版社 3.冷冲压模具设计指导 王芳主编 机械工业出版社4.冲压工艺与模具设计 成虹主编 高等教育出版社5、6、7、
