冲压模

课程设计报告题目：模具复合冲裁模设计专业：材料成型及控制工程班级：08材料（2）班学号：20080310040235姓名：曹宇铭导师：时间：2011年11月30日“模具设计”课程设计任务书姓名吴爱仁专业班级08材料教研室主任题目插片的冲压模具设计指导教师设计时间2011年月日～月日（共3周）设计地点制品：插片材料：25钢料厚：2mm数量：大批量课程设计提交的档案材料1. 设计计算说明书6000字（A4幅面）1份2. 模具装配图（1#图纸）1张3. 模具工作零件图（2#或3#图纸）3张4. 上述材料电子文档基本要求及设计步骤建议：1、冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；2、模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；3、计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；4、计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；5、计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；6、协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；7、绘制模具总装配图：1)、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；3)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。

8、绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；9、编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；10、计划进度：第1周接受并消化设计任务，搜集资料，冲压工艺及模具结构方案设计；第2周模具工作零件设计，绘制装配图、凸模、凹模或凸凹零件图；第3周编写计算说明书；答辩。

机电工程学院材料成型及控制工程教研室插片的冲压模具设计（一）零件工艺性分析工件为图1所示的插片件，其材料为25钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。

尺寸及工艺性分析内容如下：1.材料分析：25钢为优质碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能，该材料的强度极限即=450 MPa。

2. 结构分析：该零件为板形零件，在满足工艺性要求时，进行大批量生产，一般时采用冲裁成形的。

毛料为方形板料，可以通过落料获得。

零件底部的孔如满足工艺性要求，可通过冲孔得到。

因此，该零件再满足工艺性要求的前提下，采用的冲压工序是落料和冲孔。

d≥1.0t=1.8mm的要求。

3. 精度分析：该零件的底部孔的直径为9mm，满足冲裁最小孔径min零件上的尺寸只有两个尺寸标注了公差，其他尺寸没有标注，可以按照IT14等级进行计算。

由此可知，该零件的总体的精度等级最高为12级，另一个是IT13级，其他都为IT14级。

冲裁件精度一般可达到IT10-IT12级，所以此零件可以通过冲压的加工方法制得。

综上所述，该零件的精度及结构尺寸都能满足冲压工艺要求，在大批量生产时，可用冲压加工。

冲压的基本工序为落料和冲孔。

（二）冲裁工艺方案的确定该冲压件有三道工序，落料、冲孔。

这里需要进行计算并确定冲孔及拉深的顺序的安排。

通过孔壁来确定，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产。

方案二：先落料和冲孔复合模生产。

采用方案一，用单工序冲裁模冲裁，冲压精度一般，生产率低，要求不严格，工件尺寸的积累误差大，一般不采用。

而方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

（三）排样设计及计算排样的方案的选择，由于毛料为方形零件，所以采用直排方案。

根据模具课程设计指导书，该零件的尺寸精度等级决定了该零件应该采用有废料的排样法。

由于有拉深工序，所以该零件适合采用一模一件的排样方案为宜。

根据《模具设计与制造》，查表2-7，材料的厚度为1.8mm得到搭边值：工件间a1=2mm，沿边a=2.2mm。

确定相关尺寸,进距 h=52+2=54mm确定条料的宽度条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。

因此，在确定条料宽度时必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构分别进行计算。

因为此级进模考虑采用的是自动送料方式，所以设计时采用侧压装置，所以计算条料宽度时，按以下式计算：B=D+2a+∆式中：B—条料宽度的基本尺寸（mm）； D—工件在宽度方向上的最大尺寸（mm)；a—侧搭边的最小值（mm）；∆—条料宽度的单向（负向）公差（mm）。

查《模具设计与制造》（第二版）（西安电子科技大学出版社）中表2—7得：a=2.5mm,工件间搭边值a1=2mm。

查《冷冲模设计及制造》(机械工业出版社)中表3—13得∆=0.5mm。

就实际意义来说，条料的宽度单向（负向）公差，就是保证搭边值双边为2a。

实际也就是保证条料的宽度为B=D+2a=62+2*2.5=67mm。

材料的利用率计算即计算一个步距内材料的利用率η，η=F/(B×h）×100%式中：F—单个零件的实际面积，该零件的毛料的面积。

由毛料尺寸可知，F=813.9194mm²,所以η0=813.9194×100%/(35.2×33.4) =70%（四）零件工艺计算1、计算冲压力（1）冲裁力的计算此制件需要落料、冲孔两部分组成，均采用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）可按下式进行计算式中 L—冲裁件周边长度（mm）； t —材料厚度（mm）；—材料抗剪强度（M Pa）； K—系数。

（考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3）为了计算方便，也可以用下式估算冲裁力：F=Lt；式中为材料的抗拉强度。

（2）卸料力,推件力和顶件力冲裁时材料在分离前存在着弹性变形。

在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复使落料或冲孔废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下。

将梗塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。

从凸模上卸下板料所需的力称卸料力F 卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶。

F卸，F顶，F推和冲件轮廓的形状，冲裁间隙，材料种类和厚度，润滑情况，凹模洞口形状等因素有关。

在实际生产中常用以下经验公式计算：F卸=K卸F F顶=K顶F F推=nK推F式中：F—冲裁力K卸—卸料力系数K推—推件力系数K顶—顶件力系数n —梗塞在凹模内的冲件数查《模具设计与制造》（第二版）（西安电子科技大学出版社）表2-5得：卸料力、推件力系数，K卸=0.04，K推=0.055；n—梗塞在凹模直壁内的制件或废料数量，n=h/t。

在落料工序里，冲裁力F = Lt=214×2×450=192.6kNF卸=K卸F =0.04×192.6kN=7.7kNF推=nK推F =1×0.055×192.6kN=10.6kN在冲孔工序里，冲裁力F= Lt=3.14×9×2×425=24kNF卸=K卸F =0.04×24kN=0.96kNF推=nK推F =4×0.055=1.32kN所以该零件得复合模的总冲裁力F是两个工序的力的总和，F=240.18kN2、冲压设备的选择（1）压力机的吨位应当大于冲裁时的总冲压力：F压≥F总式中： F压为所选压力机的吨位，F总为冲裁时的总冲压力。

由前面算得F总= 240.8KN，查《现代冷冲模设计应用实例》表2-8得，完成该制件所需的冲压力为250kN。

（2）初步选择压力机由《现代冷冲模设计应用实例》表2—8查得，选压力机为开式双柱可倾压力机，型号为J23-25，其参数如表1所示。

表1型号J23-25公称压力/kN 250滑块行程/㎜70滑块行程次数/（次/min）55最大封闭高度/㎜270 闭合高度的可调节量55 滑块中心线至床身距离/㎜55 床身两立柱间距离/㎜270 工作台尺寸/㎜前后 370 左右 560 工作台孔尺寸/㎜前后 200 左右 290 直径 260 垫板尺寸/㎜厚度 50 直径 150 模柄孔尺寸/㎜直径 40 深度 60 滑块底面尺寸/㎜ 前后180 左右200 最大倾斜角度/（°）30o3、确定模具压力中心冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。

为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。

由零件图可知，压力中心就是零件的对称中心。

（五）零件冲压工艺计算落料工序计算。

1.凸、凹模间隙值的确定凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。

冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值来选用。

查《模具设计与制造》（第二版）表2-1，该冲裁件为25钢板，板料厚度为2mm ，故冲裁模初始双边间隙Z min =0.13mm ， Z max =0.18mm 。

2.凸、凹模刃口尺寸的确定确定凸、凹模刃口尺寸的原则：落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸应比凹模小一个最小合理间隙。

选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。

一般冲模精度较工件精度高2～3级。

工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为零，下偏差为负。

该零件的落料模是选用分开加工还是采用配作法加工应先进行校核。

δp +δd < Z max- Zmin δp 、δd 为凸、凹模制造公差，参考《模具设计与制造》，表2-4，方形L=125mm ，得δp =0.03mm 、δd =0.04mm ，则δp +δd =0.07mm> Z max - Z min =0.18-0.13=0.05mm 。

所以不符合分开加工的要求，只能进行配作法加工凸、凹模。

对于该零件来说，落料工序只为得到一个方形板料，落料时应以凹模为基准来配作凸模，并按凹模磨损后的尺寸变大的规律进行计算。

所以凹模刃口尺寸Anax d X A A δ+∆-=0)(式中△为零件的公差(mm)、 X 为磨损系数，与落料的零件制造精度有关，零件的精度为IT14,X 取值为0.5，△=0.62mm 。