冲压模具设计与制造-冲模结构及设计

案例九冲模结构与设计冲模是冲压生产的主要工艺设备，冲模结构设计对冲压件品质、生产率及经济效益影响很大。

因此，了解冲模结构，研究和提高冲模的各项技术指标，对冲模设计和发展冲压技术是十分必要的。

8. 1冲模分类及其特点按不同的特征对冲模进行分类，其分类方法主要有：（1）按冲压工序性质可分为冲裁模、拉深模、翻边模、胀形模、弯曲模……。

习惯上把冲裁模当作所有分离工序模的总称，包括落料模、冲孔模、切断模、切边模、半精冲模、精冲模及整修模等。

（2）按冲压工序的组合方式可分为单工序模、级进模和复合模。

1）单工序模在压力机一次冲压行程内，完成一道冲压工序的模具。

2）级进模在压力机一次冲程内，在模具不同工位上完成多道冲压工序的模具。

3）复合模在压力机一次行程内，在模具一个工位上完成两道以上冲压工序的模具。

（4）按进料、出件及排除废料方式可分为手动模、半自动模、自动模。

（5）按模具零件组合通用程度可分为专用模（包括简易模）和组合冲模。

（6）按凸、凹模材料可分钢模、硬质合金模、钢结硬质合金模、聚氨酯模、低熔点合金模等。

（7）按模具轮廓尺寸可分为大型模、中型模、小型模等。

8.2冲模零部件分类及功能各种类型冲模复杂程度不同，所含零件各有差异，但根据其作用都可归纳为如下五种类型：(1)工作零件工作零件直接使被加工材料变形、分离，而成为工件，如凸模、凹模、凸凹模等。

(2)定位零件定位零件控制条料的送进方向和送料进距，确保条料在冲模中的正确位置，有挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板、导料板、侧压板和侧刃等。

(3)压料、卸料与顶料零件压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀、拉深模中的压边圈等。

卸料与顶料零件在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行；拉深模中的压边圈的作用是防止板料毛坯发生失稳起皱。

(4)导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件品质。

冲压模具的基本结构及工作原理冲压模具是一种用于金属材料加工的工具，用于将金属板材或条形材料在变形压力下通过冲裁、弯曲、拉伸、压实等工艺加工成一定形状和尺寸的零件或工件。

冲压模具是冲压机的配套工具，可以分为冲裁模、成型模和冲压上下模。

冲裁模是冲压模具的主要结构，一般由上模座、上模、下模座、下模和导向装置组成。

上模座和下模座相对固定在冲压机上，而上模和下模则位于上模座和下模座之间，可以进行移动。

导向装置用于保持上模和下模的相对位置，以确保模具的稳定工作。

冲裁模具通常用于将金属板材剪切成一定形状和尺寸的零件。

成型模是用于将金属材料进行弯曲、拉伸、压实等成型工艺的冲压模具，一般由上模座、上模、下模座、下模、弯管装置和导向装置等组成。

弯管装置用于将金属板材进行弯曲成型，导向装置用于保持上模和下模的相对位置。

冲压上下模是用于将金属材料通过冲压工艺加工成一定形状和尺寸的零件的冲压模具，一般由上模座、上模、下模座和下模组成。

冲压上下模通常用于将金属板材进行冲孔、拉伸等工艺，形成一些特定的凹形或凸形结构。

冲压模具的工作原理主要是通过冲击力将金属材料加工成所需形状的零件。

在进行冲裁操作时，冲压机将上模座和下模座夹紧住，上模和下模分别位于上模座和下模座上方和下方。

冲压机的活塞以很高的速度向下移动，冲击上模，使上模和下模之间的金属板材被切割或冲裁成所需形状的零件。

通过适当的模具结构设计和材料选用，冲压模具能够实现高速、高效、高精度的加工。

总之，冲压模具是一种重要的金属加工工具，其基本结构包括冲裁模、成型模和冲压上下模。

冲压模具通过冲击力将金属材料加工成所需形状的零件，具有高速、高效、高精度等优点。

冲压模具的设计和制造需要综合考虑多个因素，以满足零件的加工要求。

冲压模具的设计与制造分析摘要：现代社会必须以先进的科技手段促进经济的快速发展，这就对各个领域的技术手段提出了新的要求和期望。

重点介绍了冲压工艺和冲压设计，近年来随着市场竞争的加剧，人们对其提出了更高的要求。

但是，一项技术开发与研究是一个非常漫长和困难的过程，往往受到很多外部因素的影响。

因此，在目前的情况下，冲压模具的设计和制造仍存在许多问题，本文就此展开研究。

关键词：冲压模具；设计；制造引言冲压模具的设计和制造水平是决定模具制造质量的关键，目前在我国行业总体上，冲压模具的制造趋向于更加准确和技术化。

为了有效提高模具零件的质量和生产效率，需要对模具冲压新技术有更深入的了解，根据市场需求设计模具，使冲压模具行业具有新产业的发展优势。

1.冲压模具的概述以及分类冲压是通过安装在成型设备上的模具对材料进行加压，使材料发生分离或塑性变形，以获得所需零件。

由于成型通常是材料在温度下的冷变形，因此称为冷成型。

冲压是材料塑性加工的主要方法之一，属于材料成形技术。

用于成型的模具称为冲模，是用于为必要的成型零件准备材料的专用工具，在成型过程中非常重要。

没有合格的冲模，就很难进行大规模的冲压，先进的成型技术是不可能的。

冲压技术的三个要素包括冲压工艺、冲压设备和冲压材料，必须结合起来才能获得现成的零件。

与其他塑料加工方法相比，冲压具有许多独特的技术和经济优势。

在对成型模具进行分类时，主要根据模具材料、模具结构和工作特性进行分类。

冲压模具被广泛使用，并在技术不断发展的情况下，模具制造业也有着非常广阔的前景。

2、冲压模具设计分析2.1 设定目标尺寸在设计模具图的过程中，第一步是根据产品图的尺寸分析确定最终产品的尺寸。

具体而言，在可接受的产品公差范围内，最终产品尺寸值由冲头和模具的磨损趋势决定。

例如，在选择内径时，选择最大值，在考虑冲击器磨损和毛刺等因素的情况下设置外径，然后选择最小值。

总的来说，目标大小的选择与设计人员的工作经验、专业技能水平、产品预测等密切相关。

河源职业技术学院《冲压模具设计与制造工艺》课程设计说明书班级：10模具设计与制造2班学号：姓名：指导老师：设计时间：2012、12、25共17页第 1 页目录1.绪论 (1)（1）模具行业发展前景分析 (1)（2）发展趋势分析 (2)2.分析冲压零件的工艺性 (3)（1）冲裁件的结构工艺性 (3)（2）冲裁件的精度与断面粗糙度 (3)（3）冲裁件的材料 (4)3.确定冲压工艺方案 (5)4.确定模具总体结构方案 (5)（1）模具类型 (5)（2）操作与定位方式 (5)（3）卸料与出件方式 (5)（4）模架类型及精度 (5)5.冲压工艺与设计计算 (6)（1）排样设计与计算 (6)（2）计算冲压力，初选压力机 (8)（3）排样设计及材料利用率分析 (9)（4）冲压工艺过程卡 (10)（5）计算凸，凹模刃口尺寸及公差 (11)6.设计选用模具零，部件，绘图模具总装图 (11)（2）落料凸模设计 (11)（3）卸料板的设计 (12)（4）凸模固定板板 (12)（5）垫板设计 (13)（8）模具总装草图 (13)7. 紧固件选着与校核压力机的强度 (15)（1）紧固件的选择 (15)（2）校核压力机强度 (15)（3）装配技术条件要求 (16)共17页第 2 页1绪论（1）模具行业发展前景分析模具作为产品制造的基础工艺装备，又是集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造等高新技术为一体的高新技术产品，以及在制造业中的重要地位和作用，在全国人大通过的《国民经济和社会发展第十二五个五年规划纲要》的第三篇“转型升级提高产业核心竞争力”中明确“提升模具等基础零部件水平”作为制造业发展重点方向。

在我国，重工业发展是经济发展的一大组成部分，其中，模具产业又是重工业中的重中之重，因此，模具产业的发展对我国经济的发展有这非凡的意义。

由于各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具等。

冲压模具设计和制造实例冲压模具是一种用于加工金属产品的工具，通过压力将金属材料加工成所需形状的工具。

下面，我将介绍两个冲压模具设计和制造的实例。

实例一：汽车车门冲压模具设计和制造汽车车门是汽车的一个重要部件，它通常由多个金属板件组成，需要通过冲压来制造。

车门冲压模具的设计和制造需要考虑以下几个方面：1.车门的形状和结构：车门通常由多个金属板件组成，包括外板、内板、框架等。

模具的设计需要根据车门的结构设计成相应的多工位冲模，以便一次完成多个工序的冲压操作。

2.材料选择：考虑到车门需要具备一定的强度和耐腐蚀能力，通常选择高强度钢板作为材料。

模具的设计和制造需要根据材料的性质和特点来选择合适的模具材料，确保模具具有足够的硬度和耐磨性。

3.工艺流程：冲压车门需要经过多道工序，包括剪切、成形、冲孔、弯曲等。

模具的设计需要根据车门的工艺流程，分解各个工序，确定模具的结构和工作方式。

4.精度和尺寸控制：冲压车门需要保证尺寸的准确性和表面的光洁度。

模具的设计和制造需要考虑到尺寸控制和表面质量的要求，采取相应的控制措施，如安装导向装置、调整模具的工作间隙等。

实例二：家用电器外壳冲压模具设计和制造家用电器外壳通常由金属材料制成，冲压是常用的制造工艺。

下面是家用电器外壳冲压模具的设计和制造实例：1.外壳结构和形状：家用电器外壳通常具有盒状结构，需要通过冲压来成形。

模具的设计需要根据外壳的尺寸和形状，设计成相应的单工位或多工位冲模。

2.材料选择：外壳通常采用不锈钢或者冷轧钢板作为材料，以保证外壳的强度和耐腐蚀能力。

模具的设计和制造需要选用适当的模具材料，以确保模具具有足够的硬度和耐磨性。

3.工艺流程：外壳冲压通常包括剪切、成形、冲孔、折弯等工序。

模具的设计需要分解各个工序，确定模具的结构和工作方式，以便一次完成所有工序。

4.精度和表面质量：外壳冲压需要保证尺寸的准确性和表面的光洁度。

模具的设计和制造需要考虑到尺寸控制和表面质量的要求，采取相应的控制措施，如安装导向装置、选用合适的冲头等。

冲压模具设计与制造实例例：图1所示冲裁件,材料为A3,厚度为2mm,大批量生产.试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程. 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm一、 冲压工艺与模具设计1.冲压件工艺分析①材料：该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能. ②零件结构：该冲裁件结构简单,并在转角有四处R2圆角,比较适合冲裁. ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差.孔边距12mm 的公差为,属11级精度.查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm零件内形：10 mm孔心距：37±0.31mm 结论：适合冲裁. 2.工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个工序,可以采用以下三种工艺方案：+①先落料,再冲孔,采用单工序模生产.②落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产.③冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产.方案①模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式.由于孔边距尺寸12 mm有公差要求,为了更好地保证此尺寸精度,最后确定用复合冲裁方式进行生产.工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式.3.排样设计查冲压模具设计与制造表 2.5.2,确定搭边值：两工件间的搭边：a=2.2mm工件边缘搭边：a1=2.5mm步距为：32.2mm条料宽度B=D+2a1=65+2=70确定后排样图如2所示一个步距内的材料利用率η为：η=A/BS×100%=1550÷70××100%=%查板材标准,宜选900mm×1000mm的钢板,每张钢板可剪裁为14张条料70mm×1000mm,每张条料可冲378个工件,则η为：η=nA1/LB×100%=378×1550/900×1000×100%=%即每张板材的材料利用率为%4.冲压力与压力中心计算⑴冲压力落料力 F总=τ=××2×450=KN其中τ按非退火A3钢板计算.冲孔力 F冲=τ=×2π×10×2×450=KN其中：d 为冲孔直径,2πd为两个圆周长之和.卸料力 F卸=K卸F卸=×=KN推件力 F推=nK推F推=6××=KN其中 n=6 是因有两个孔.总冲压力：F总= F落+ F冲+ F卸+ F推=+++=KN⑵压力中心如图3所示：由于工件X方向对称,故压力中心x0=32.5mm=13.0mm其中：L1=24mm y1=12mmL2=60mm y2=0mmL3=24mm y1=12mmL4=60mm y4=24mmL5=60mm y5=27.96mmL6=60mm y6=24mmL7=60mm y7=12mmL8=60mm y8=12mm计算时,忽略边缘4-R2圆角.由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为,135.工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制.即以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制.刃口尺寸计算见表16.工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb≥15mmH=×凹模边壁厚：c≥~2H=~2×=~mm 实取c=30mm凹模板边长：L=b＋2c=65＋2×30=125mm查标准JB/T ：凹模板宽B=125mm故确定凹模板外形为：125×125×18mm.将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为：125×125×14mm.凸凹模尺寸：凸凹模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50mm其中：h1-凸凹模固定板厚度h2-弹性卸料板厚度h-增加长度包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,根据强度要求查冲压模具设计与制造表2.9.6知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够.冲孔凸模尺寸：凸模长度：L凸= h1+h2+h3=14+12+1440mm其中：h1-凸模固定板厚 h2-空心垫板厚 h3-凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆,强度足够.7.其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/,确定其它模具模板尺寸列于表2：根据模具零件结构尺寸,查标准GB/选取后侧导柱125×25标准模架一副.8.冲床选用根据总冲压力 F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块.其主要工艺参数如下：公称压力：63KN滑块行程：130mm行程次数：50次/分最大闭合高度：360mm连杆调节长度：80mm工作台尺寸前后×左右：480mm×710mm二、模具制造1、主要模具零件加工工艺过程制件：柴油机飞轮锁片材料：Q235料厚：1.2mm该制件为大批量生产,制品图如下：一冲裁件的工艺分析1、冲裁件为Q235号钢,是普通碳素钢,有较好的冲压性能,由设计书查得τ=350Mpa.2、该工作外形简单,规则,适合冲压加工.3、所有未标注公差尺寸,都按IT14级制造.4、结论：工艺性较好,可以冲裁.方案选择：方案一：采用单工序模.方案二：采用级进模.方案三：采用复合模.单工序模的分析单工序模又称简单模,是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模.工件属大批量生产,为提高生产效率,不宜采用单工序模,而且单工序模定位精度不是很高,所以采用级进模或复合模.级进模的分析级进模是在压力机一次行程中,在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模.因为冲裁是依次在几个不同的位置逐步冲出的,因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距,为此,级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进模.另外级进模有多个工序所以比复合模效率低.复合模的分析复合模是在压力机一次工作行程中,在模具同一位置同时完成多道工序的冲模.它不存在冲压时的定位误差.特点：结构紧凑,生产率高,精度高,孔与外形的位置精度容易保证,用于生产批量大.复合模还分为倒装和正装两种,各有优缺点.倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料账力较大,正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件,冲出的工件比较平整,平直度高,凸凹模内不积存废料减小孔内废料的胀力,有利于凸凹模减小最小壁厚.经比较分析,该制件的模具制造选用导料销加固定挡料销定位的弹性卸料及上出件的正装复合模.二排样图设计及冲压力和压力中心的计算由3-6,3-8表可查得：a1=,a=,△=查书391.料宽计算： B=D+2a=62+2=64mm2.步距：A=D=a1=62+=62.8mm3.材料利用率计算：η=A/BS×100%=πR2-πR2+12/64=312-+/64×100%=%其中a是搭边值,a1是工作间隙,D是平行于送料方向冲材件的宽度,S是一个步距内制件的实际面积,A是步距,B是料宽,R1是大圆半径,R2是小圆半径,12×是方孔的面积,η为一个步距内的材料的利用率4.冲裁总压力的确定：L=231+2+12+2=周边总长计算冲裁力：F=KLtτ查设计指导书得τ=350MpaF=350≈180KN落料力：F落=τ=231350=卸料力：F卸=kF落==冲孔力：F冲=τ+12+2350=顶件力：F顶=-k2F落==冲裁总压力：F∑=F落+F卸+F冲+F顶=+++=F压=~F∑=246KN说明：K为安全系数,一般取；k为卸料力系数,其值为~,在上式中取值为；k2为顶件力系数,其值为~,式中取值为5.压力机的初步选用：根据制件的冲裁的公称压力,选用开式双柱可倾式压力机,公称压力为350k N 形号为J23-35 满足：F压≥F∑。