冷冲压工艺及模具设计课程设计

1 目 录

任务书……………………………………………………………………………… 2

摘要……………………………………………………………………………………4

1.零件加工方案………………………………………………………………………5

2.零件制造步骤………………………………………………………………………5

2.1零件的工艺分析……………………………………………………………5

2.2冲压工艺力的计算及压力机的选择………………………………………5

2.3压力中心的计算……………………………………………………………7

2.4凹模和凸模的设计…………………………………………………………7

2.5定位零件的设计……………………………………………………………10

2.6卸料零件的设计……………………………………………………………10

2.7固定、导向和连接零件……………………………………………………10

2.8模具总装图…………………………………………………………………14

3.模具装配…………………………………………………………………………14

3.1上模装配……………………………………………………………………14

3.2下模装配……………………………………………………………………15

4.结束语……………………………………………………………………………15

致谢…………………………………………………………………………………16

参考文献……………………………………………………………………………17

《冷冲压工艺及模具设计》课程设计任务书

----定位板冲压模设计

2

一、设计课题

某厂生产的定位板零件如图所示，中批量生产，试确定其冲压工艺方案，画出模具结构装配图，并绘出除模架和紧固件等以外的所有零件图。

图见图

二、设计内容

设计内容包括冲压工艺性分析，工艺方案制定，排样图的设计，总的冲压力计算及压力中心计算，刃口尺寸计算，弹簧、橡皮的计算，凸模、凹模结构设计以及其它冲模零件的结构设计，绘制模具装配图和工作零件图，编写设计说明书，填写冲压工艺卡等。

三、设计工作量（仅供参考）

冲模装配图 1张（A1或A2纸）

工作零件图 所有非标准件（A3或A4纸）

设计说明书 1份（约15页）（A4纸）

四、冷冲模课程设计的要求

1．冷冲模装配图

用以说明 冲模结构、工作原理、组成冲模的全部零件及其相互位置和装配关系。

一般情况下，冷冲模装配图用主视图和俯视图表示，若还不能表达清楚时，再增加其它视图。

图上应标注必要的尺寸，如模具闭合尺寸、模架外形尺寸、模柄直径等，不标注配合尺寸、形位公差。

按机械制图国家标准填写好标题栏和零件明细表，包括件号、名称、数量、材料、热处理、标准零件代号及规格、备注等内容。模具图中的所有零件都应详细填写在明细表中。

装配图中的技术要求内容包括：凸、凹模间隙、模具闭合高度、模具的特殊要求、其它等。

2．冲模零件图

要求绘制除模架和紧固件以外的所有零件图，零件图的绘制和标注应符合机械制图国家标准的规定，要注明全部尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理要求及其它技术要求。

3 3．设计说明书

设计者除了用工艺文件和图样表达自己的设计结果外，还必须编写设计说明书，用以阐明自己的设计观点、方案的优劣、依据和过程。其主要内容有：

目录；

摘要

1.零件加工方案

2.零件制造步骤

2.1零件的工艺分析

2.2冲压工艺力的计算及压力机的选择

2.3压力中心的计算

2.4凹模和凸模的设计

2.5定位零件的设计

2.6卸料零件的设计

2.7固定、导向和连接零件

2.8模具总装图

3.模具装配

3.1上模装配

3.2下模装配

4.结束语

致谢

参考文献

说明书中应附必要的简图，所选参数及所用公式应注明出处，并说明式中各符号的意义和单位。说明书最后应附有参考文献目录，包括书刊名称、作者、出版社、出版年份。在说明书中引用所列参考资料时，只需在方括号里注明其序号及页数，如：见文献[8]P118。

5．图纸CAD绘制，CAD绘制者必须交纸质图及电子文稿。

4 摘 要

冲裁工艺在工业生产中应用广泛，冲压模具设计与制造技术是一项技术性和经验性都很强的工作。本次课程设计根据课程设计任务书提供的零件图纸要求,用Auto CAD进行设计分析。根据分析结果选择合理的冲压工艺和合理的模具结构，在此基础上优化零件结构和选择合适的零件材料。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工所需的模具类型，选择所需设计的模具类型。

本文首先叙述了冲压模具的发展状况，模具在现代工业中的作用，和在整个国民经济中的地位。说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是简单说明了模具设计的基本概念和模具设计的一般步骤、模具的分类、模具零件的分类、模具的结构形式、冲压的基本概念、冲压工艺基础理论、塑性力学基础理论。然后对冲压件进行工艺分析，完成了工艺方案的确定，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，为选择冲压设备提供依据。其次对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次模具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。

本次设计阐述了冲压单工序模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。

关键字：冲裁；落料；单工序模；模具结构

5 零件如图所示：

图1

1、零件加工方案

该零件为简单零件，可直接采用落料的方法来完成。

2、零件的制造步骤

2.1、零件的工艺分析

零件如图1所示，其材料是Q235，厚度为1mm，查表得抗拉强度σb=375～460MPa，屈服极限σs=235MPa，弹性模数伸长率δ=26～31%，抗剪强度τ=303～372MPa。

（1）材料

Q235属于普通碳素钢，具有良好的冲压性能，查表得σb=400MPa

（2）结构形状

该工序件的结构简单，属于对称结构，比较规则适合落料加工

（3）确定工艺方案与模具形式

工件属于大批生产，为提高生产效率并保证加工精度，由于工序件结构简单，用单工序模可直接加工。

（4）尺寸精度

由于标注公差的尺寸精度都很低，所以未标注公差的尺寸都按IT12级由查表的各尺寸的公差为：026.0128，020.064，020.035，023.096。

结论：工艺性较好，可以落料

2.2、冲压工艺力的计算及压力机的选择

冲压工艺力是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离所必须的力和其他的附加力（卸料力，推料力，顶出力等）的总和。它是选择冲床吨位的依据，也是设计冲裁模所必不可少的依据。

（1）排样方式的确定

设计单工序模，首先要设计条料排样图，零件的形状近似于矩形，适合直排，可以减少废料，如图2所示的排样方式。

6

图2零件排样图

（2）搭边值得确定

经查表，取工件间a1=1.5mm，侧面a=1.8mm

（3）条料宽度和步距的确定

条料宽度B=128+2×1.8=131.6mm

步距S=96+1.5=97.5mm

（4）材料利用率

冲裁件面积A=128×96-4×32×30.5=12288-3904=8384mm2

一个步距内的材料利用率η=%1005.975.13183841%100BSnA=65.34%

（5）冲裁的计算：

使板料发生分离的力称冲裁力。直接影响冲裁力的主要因素有抗剪强度，材料厚度和冲裁轮廓周长。同时，冲裁间隙，刃口锋利程度，冲裁速度，润滑情况等都对冲裁力有影响。

（6）冲裁件的工艺性

冲裁件的工艺性，就是冲裁件对冲压工艺的适应性能，即冲裁件结构形状，尺寸大小，工件精度等在冲裁时的难易程度。好的冲裁工艺性能保证材料消耗少，工序数目少，产品质量稳定且效率高，模具结构简单且寿命长等要求。

完成该工序件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力及拉深力组成。

冲裁力：F1=Ltσb

式中：L-------冲裁周边长度（mm）；

t--------冲裁件的厚度（mm）；

σb----- 冲裁件材料的抗拉强度（MPa）

冲裁力：F1=Ltσb

=（128+96）×2×1×400=179200N

卸料力：从凸模上将废料（或工件）卸下来的力。

7 FT=nF1KT

式中 FT ----推件力（N）；

KT ----推件力系数，查表得KT =0.055

n——卡在凹模洞口内的工件数，取洞口直壁高度h=5mm，n=h/t=5

卸料力：FT=nF1KT=4×179200×0.055=44800N

即FT=44.8KN

根据压力机的总冲压力选择压力机的型号，选J23-6.3的压力机。主要性能参数：

公称压力为63KN；滑块的行程为35MM；最大封闭高度为150MM；模柄孔尺寸为Ф30х55。

2.3 压力中心的计算

本工序件只需一步，即可加工出零件，形状如图3：

图3

冲裁力合力作用点称为压力中心。压力中心应与冲床滑块中心线重合，以保证冲裁模具正确，平稳地工作，防止模具歪斜，造成凸，凹模间隙不均匀，产生偏心载荷等现象，从而加剧模具的磨损，影响模具的受命。所以在设计模具时，要使模具的压力中心通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心和冲床滑块中心重合。

冲裁件的压力中心与冲裁件的重心不同，压力中心是冲裁合力的中心，与冲裁力大小和作用位置有关。而重心则取决于工件形状和质量分布，只有当工件具有中心对称形状时，压力中心才和中心重合

2.4 凹模和凸模的设计

凸模

因为本套模具属于单工序模具，属于非圆形凸模，所以其刃口形状取决于工件，但其属于非圆形类，所以其固定部分做成距形。凸模的材料用T10A，刃口部分经热处理后材料的硬度为58-62HRC。尾部回火至40-50HRC。

固定方式：采用凸模固定板固定，凸模和凸模固定板之间的配合采用H7/m6的过度配合。

凹模

凹模结构设计：凹模结构设计包括，确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置 以及标注尺寸。周界尺寸计算，因制件形状简单，只有一个工位，选用整体式距形凹模。

凹模的计算