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冲裁工艺与冲裁模的设计一、引言冲裁工艺是指利用冲压设备对金属或非金属材料进行一次或多次的剪切、冲击或挤压，将材料裁剪成所需形状或尺寸的过程。
冲裁模是冲裁工艺中使用的一种专用工具，用于固定和加工待冲裁的材料。
本文将对冲裁工艺与冲裁模的设计进行探讨。
二、冲裁工艺的分类根据不同的冲裁目标和冲裁要求，冲裁工艺可以分为以下几类：1.剪切：将材料按照预定尺寸进行分割，常见于板材、线材等的裁剪。
2.冲孔：在材料上制作一个或多个具有特定形状的孔，常见于钢板、塑料片等的加工。
3.冲压成形：通过对材料应用压力，使其在冲裁模中发生形变，实现所需的形状或曲线。
三、冲裁模的结构冲裁模一般由上模、下模和导向结构组成。
其中，上模和下模分别固定在上模板和下模板上，通过导向结构进行定位和导向。
根据冲压工艺的不同要求，冲裁模还包括冲头、冲针等辅助部件。
1. 上模上模是冲裁模中用于对材料进行加工的主要部分，通常具有与被加工材料相适应的形状和几何结构。
上模还需要具备足够的强度和刚度，以承受冲压工艺中产生的冲击力和挤压力。
2. 下模下模是冲裁模中与上模相对应的部分，其主要作用是支撑被加工材料并传递冲击力。
下模的结构应该确保被加工材料能够稳定地固定在上模的加工位置上。
3. 导向结构导向结构一般由导柱、导套等组成，用于定位和导向上模和下模的相对位置，以确保冲模运动的准确性和稳定性。
4. 冲头和冲针冲头和冲针是一些特殊冲裁工艺中常用的辅助部件。
冲头一般是用于在材料上打孔、压印等操作，而冲针常用于冲切较薄材料或特殊形状的材料。
四、冲裁模的设计原则在进行冲裁模的设计时，需要考虑以下几个原则：1.结构合理：冲裁模的结构应该能够满足冲裁工艺的要求，并能够方便材料的定位和加工。
2.强度与刚度：冲裁模需要具备足够的强度和刚度，以承受冲击力、挤压力等工艺中产生的载荷。
3.导向准确：冲裁模的导向结构应该具备高精度的定位和导向能力，以确保冲裁过程的准确性和稳定性。
冲裁模具设计资料摘要：冲裁模具是一种用于冲压工艺的专用模具，其设计关系到产品的加工效率和质量。
本文将介绍冲裁模具的设计要点、设计步骤以及所需的设计资料，以帮助读者了解冲裁模具设计的基本知识。
一、冲裁模具的设计要点1.加工工艺要求：需要了解产品的冲压工艺要求，例如材料的厚度、强度、硬度等，以及产品的形状和尺寸要求。
这些要求将直接影响模具的设计和制造。
2.模具结构设计：模具的结构设计需要考虑冲头、模座、模板、导向装置等组成部分之间的相互配合关系，以及冲击力和工作台面的承载能力。
此外还需要设计合适的导向方式和过渡孔等结构来保证模具的稳定性和工作精度。
3.模具材料选择：模具的材料需要具备足够的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，以确保模具在长时间的工作中不会出现损坏或变形。
常见的模具材料有优质合金工具钢、硬质合金、高速钢等。
4.冲裁模具的位置和安装：冲裁模具在机床上的安装需要考虑机床的尺寸和结构限制，以及工作台面的承载能力。
正确的安装位置和方式可以提高冲裁模具的工作效率和精度。
二、冲裁模具的设计步骤冲裁模具的设计步骤通常包括以下几个步骤：1.分析产品要求：了解产品的形状、尺寸和加工要求，包括冲压工艺要求和质量要求。
2.绘制工艺图：根据产品要求绘制工艺图，包括冲压工序和冲裁模具的位置和结构。
3.确定模具结构：根据工艺图和实际生产情况，确定冲头、模座、模板等组成部分的结构和尺寸。
4.选择材料：根据冲裁模具的工作环境和要求，选择合适的模具材料。
5.设计模具零件：根据模具结构确定各个零件的尺寸和形状，包括导向装置、过渡孔等。
6.绘制模具图纸：根据模具设计要求，使用CAD软件或手绘图纸绘制模具零件图纸。
7.制造模具：根据模具图纸进行模具的制造和组装。
8.调试和试产：进行模具的调试和试产，检验模具的工作效果和生产能力。
三、冲裁模具设计所需的资料1.产品图纸：了解产品的形状、尺寸和加工要求。
2.工艺要求：包括产品的冲压工艺要求和质量要求。
设计案例冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序,下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算、模具设计和模具主要零件的加工工艺;案例1冲裁模设计如图1所示零件：托扳生产批量：大批量材料：08F t=2mm设计该零件的冲压工艺与模具;图1 托板零件图一冲裁件工艺分析1. 材料：08F钢板是优质碳素结构钢,具有良好的可冲压性能;2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角,为提高模具寿命,建议将所有90°清角改为R1的圆角;3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差;经查公差表,各尺寸公差为：、、、、14±、17±、Ф+结论：可以冲裁二确定工艺方案及模具结构形式经分析,工件尺寸精度要求不高,形状不大,但工件产量较大,根据材料较厚2mm的特点,为保证孔位精度,冲模有较高的生产率,通过比较,决定实行工序集中的工艺方案,采取利用导正钉进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式;三模具设计计算1．排样计算条料宽度及确定步距首先查有关表确定搭边值;根据零件形状,两工件间按矩形取搭边值b=2,侧边按圆形取搭边值a=2;连续模进料步距为32mm;条料宽度按相应的公式计算：B=D+2a-⊿查表⊿=B=58+2×2=画出排样图,图2图2 排样图2．计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式,故总的冲压力为：P0=P+P tP=P1+P2而式中P1--------落料时的冲裁力P2--------冲孔时的冲裁力按推料力公式计算冲裁力：P1=KL tτ查τ=300MPa=258-16+230-16+16π2300/10000= tP2=4π2300/10000=t按推料力公式计算推料力Pt：P t=nK t P 取n=3,查表2-10,K t=Pt=3+304=t计算总冲压力PZ：P Z =P1+P2+Pt=++=t3．确定压力中心：根据图3分析,因为工件图形对称,故落料时P1的压力中心在O1上；冲孔时P2的压力中心在O2上;设冲模压力中心离O1点的距离为X,根据力矩平衡原理得：P1X=32-XP2由此算得X=7mm4．冲模刃口尺寸及公差的计算刃口尺寸计算方法及演算过程不再赘述,仅将计算结果列于表1 中;在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时,应以凹模为基准,凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制,保证双面间隙为~;为了保证R8与尺寸为16的轮廓线相切,R8的凹模尺寸,取16的凹模尺寸的一半,公差也取一半;在计算冲孔模刃口尺寸时,应以凸模为基准,凹模尺寸按凸模实际尺寸配制,保证双面间隙为~;图3 压力中心表1 冲模刃口尺寸凸模固定板孔中心距的制造尺寸为：L14=14±8=14±L17=17±8=17±5. 确定各主要零件结构尺寸1凹模外形尺寸的确定凸模厚度H的确定：H=31.0P P取总压力=184750N*1.0=26mmH=3184750凹模长度L的确定W1==31；工件b=58L=b+2W1=58+231=120mm凹模宽度B的确定B= 步距+工件宽+2W2取：步距=32；工件=30；W2=B2=32+30+239=140mm2凸模长度L1的确定凸模长度计算为：L1=h1+h2+h3+Y其中导料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18则L1=8+12+18+18=56mm选用冲床的公称压力,应大于计算出的总压力P0=;最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装;按上述要求,结合工厂实际,可选用J23-25开式双柱可倾压力机;并需在工作台面上配备垫块,垫块实际尺寸可配制;3设计并绘制总图、选取标准件按已确定的模具形式及参数,从冷冲模标准中选取标准模架;绘制模具总装图;如图4,单排冲孔落料连续模;按模具标准,选取所需的标准件,查清标准件代号及标记,写在总图明细表内见表2;并将各零件标出统一代号;图4 单排冲孔落料连续模1-簧片 2-螺钉 3-下模座 4-凹模 5-螺钉 6-承导料 7-导料板 8-始用挡料销9、26-导柱 10、25-导套 11-挡料钉 12-卸料板 13-上模座 14-凸模固定板 15-落料凸模 16-冲孔凸模 17-垫板 18-圆柱销 19-导正销 20-模柄 21-防转销 22-内六角螺钉 23-圆柱销 24-螺钉序号名称数量材料热处理标准件代号备注页次1 簧片 1 65Mn2 螺钉 1 45 HRC40~453 下模座 1 1 HT2004 凹模 1 T10A HRC58~625 螺钉 4 45 HRC40~456 承导料 1 457 导料板 2 45 HRC40~458 始用挡料销 1 459 导柱 2 20 渗碳HRC56~6010 导套 2 20 渗碳HRC586211 挡料钉 1 4512 卸料板 1 Q235A313 上模座 1 HT20014 凸模固定板 1 4515 落料凸模 1 T8A HRC56~6016 冲孔凸模 1 T8A HRC56~6017 垫板 1 45 HRC40~4518 定位销 1 45 HRC40~4519 导正销 1 45 HRC40~4520 模柄 1 Q235A521 防转销 1 45 HRC40~4522 内六角螺钉M12×70 10 45 HRC40~4523 圆柱销12n6×100 6 45 HRC40~4524 内六角螺钉M12×70 1 45 HRC40~45五绘制非标准零件图本实例只绘制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样,供初学者参考;见图5至图8;图5 凸凹模图6 落料凹模图2-16 凸模固定板图7 固定板图8卸料板六模具主要零件加工工艺规程的编制1．凸凹模加工工艺规程的编制表32．落料凹模加工工艺规程的编制表4表3凸凹模加工工艺规程。
目录一、设计任务书 (2)二、冲压工艺性及工艺方案的确定 (3)三、主要设计计算 (4)四、模具总体设计 (8)五、主要零部件设计 (8)六、冲压设备的选定 (12)七、设计小结 (13)八、参考文献 (13)一、课程设计任务一、题目：冲孔、落料复合模二、零件：材料：Q235厚度：批量：大批量三、任务内容：(一）工艺设计1、工艺审查与工艺分析2、工艺计算：?毛胚计算?工序件计算或排样图3、工艺方案的确定?工序的确定? 基准和定位方式的选择（二）模具设计1、总图2、零件图二、冲压工艺性及工艺方案的确定一、工艺性分析1、材料零件的材料为Q235普通碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
2、结构该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称。
孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚（见参考文献①表），故可以考虑复合冲压工序。
3、精度零件外形：80±属于10级精度，60±属于9级精度。
零件内形: 16060.00Φ+属9级精度。
孔间距：42±属11级精度（均由参考文献精度②附录一查得）。
因零件边有90o的尖角，应以圆弧过渡，查参考文献①表取r=。
零件精度较高，模具按六、七级制造可达到尺寸精度要求。
4、结论可以冲裁。
二、冲压工艺方案的确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:方案①:先落料、再冲孔。
采用单工序模生产。
方案②:落料—冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案③:冲孔—落料级进冲压。
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。
方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。
尽管模具结构较方案①复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。
方案③也只需要一套模具，生产效率高，但零件的冲压精度不易保证。
通过以上三种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用方案②为佳。
三、主要设计计算（1）排样方式的确定及计算查参考文献①表，查得：取两工件间的最小搭边：a1= 侧面搭边值：a= 由下表计算可知条料宽度5.8506.0-mm，步距。
查参考文献③第8页选取t=，950mm⨯2000mm的钢板。
一个步距材料利用率%（计算见下表）。
每条钢板可剪裁为11张条料（⨯）每张条料可冲32个工件，故每张材料利用率为%（计算见下表）确定后的排样如下图：（2）冲压力的计算该模具采用倒装式复合模，拟选弹性卸料，刚性出件，冲压力的相关计算见下表。
排样冲压力计算表总冲压力总F总F =落F +冲F +推F +卸F=+++（3）压力中心的确定该工件尺寸，形状对称，因此该工件的压力中心在工件轮廓的几何中心O 上。
（4）工作零件刃口尺寸的计算查参考文献①表取60.30max =Z ，246.0m in=Z磨损系数x=1尺寸及分类计算公式结果 备注 落料60±模具凹模按七级制造，凸模按六级制造。
T A δδ，均由参考文献②附录一查得，且均满足：≤+T A δδZ m ax -Z min80±冲孔中心距42±（5）卸料橡胶的设计计算采用40.51245⨯⨯ JB/T 聚氨酯弹性体项目 公式 结果 备注卸料板工作行程I hI h =1h +t+2h4mm1h 为凹凸模凹进卸料板的高度1mm四、模具总体设计（1）模具类型的选择由冲压工艺性分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。
（2）定位方式的选择该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。
控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。
（3）卸料、出件方式的选择倒装式复合模，采用弹性卸料，刚性出件。
（4）导向方式的选择为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用后侧导柱模架。
五、主要零部件设计一、工作零件的设计（1）落料凹模凹模的厚度：H=kb（≥15mm）=⨯=24mm(参考文献①表凹模的壁厚：C=（～2）H （≥30～40mm）凹模宽度：B=b+2c=80+2⨯40=160mm凹模长度：L=160mm（查参考文献②表标准JB/取得）凹模厚度：由上计算厚度24mm，将凹模版做成薄板形式并加空心垫板后厚度取14mm。
得凹模轮廓：⨯⨯mm（2）凹凸模高度：L=h+h+2h=20+35+10=65mm1如下图式中：h为凹凸模固定板厚度（查参考文献②表初选1⨯⨯mm），2h弹性卸料板厚度（初选⨯⨯mm），h为增加高度（冲压时橡胶高32mm+凹凸模高过卸料板3mm=35mm）。
（3）冲孔凸模结合工件外形考虑加工，将凸模设计成直通式凸模，与凸模固定板按H7/m6配合。
其总长度：L=h+4h+5h=14+12+24=50mm3式中各参数如上图中：h凹模厚度、4h空心垫板厚度（查参考3文献②表初选⨯⨯mm）、h凸模固定板厚（查参考文献②表初选5⨯⨯mm）。
经查圆柱头直杆圆凸模标准，采用：50 JB/T 5825-2008 的凸模。
二、定位零件的设计（1）挡料销：因模具采用橡胶弹性卸料，且卸料橡胶安装高度36mm 较高。
为方便挡料，采用橡胶弹顶挡料销装置。
查参考文献①表得挡料销高出卸料板3mm，卸料板厚10mm，故取挡料销H=14mm。
挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。
（2）导料销：使用两个导料销，采用橡胶弹顶导料装置。
查参考文献①表得导料销高出卸料板6～8mm，卸料板厚10mm，故取导料销H=18mm。
挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。
三、出件装置的设计：采用刚性出件，由推杆直接推动推件块，将凹模内的工件推出。
根据推杆连接的各板高度，和模柄孔径查参考文献②表取带肩推杆：A 12X140 JB/T 。
推件块的周界尺寸和零件的周界尺寸相同，考虑凹模厚度、空心垫板厚度、及推杆安装、凹模修模量等因素，取高度16mm。
四、卸料部分的设计：卸料板：由活动挡料销和导料销安装高度：选用卸料板轮廓⨯⨯mm卸料螺钉：模具采用橡胶弹性卸料橡胶由上可知橡胶孔直径，查标准取M8X60 JB/T 卸料钉尾部有足够的形成空间，卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凹凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调节。
五、模架及其它零部件的设计和选用模架：160X160X180～220 GB/T 2851-2008上模座：160X160X40 GB/T下模座：160X160X45 GB/T导柱：28X170 GB/T导套：28X100X38 GB/T凸凹模固定板：160X160X20 JB/T凸模固定板：160X160X24 JB/T上垫板：160X160X8 JB/T空心垫板：160X160X12模柄： B 50X110 JB/T该模具的闭和高度：H闭=H上模座+H垫+L+H+H下模座-h2=40+8+50+65+45-1=207mm式中：L为凸模长度50mm，H凹凸模厚度65mm，h2凸模进入凹凸模的深度1mm。
六、冲压设备的选定根据总冲压力F=，模具闭合高度207mm，冲床工作台面的总尺寸，选用J23-40其主要设计参数如下：公称压力；400KN滑块行程：120mm最大装模高度：220mm工作台尺寸（前后⨯左右）:480mm⨯710mm模柄孔尺寸; Φ50mm⨯70mm最大倾斜角度：30o机床工作台孔尺寸(直径⨯前后⨯左右)：Φ⨯⨯0 Array因下模座外形尺寸（作台孔的尺寸故需加垫板：材料45见如右图的零件图。
七、设计小结?作为模具专业的学生,计是我们即将迈入社会的个人作业,也是对我们这专业知识一次总结与检验.设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到了许多的问题，在老师及朋友的帮助下予以解决。
首先要感谢老师对我的指导和督促，给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路。
总的来说通过本次课程设计还是受益匪浅。
首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了进一步的加深；其次，本次设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识及运用。
本次课程设计也为我们以后走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。
由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。
?八、参考文献①李小海、王晓霞主编.模具设计与制造.电子工业出版社.2011②杨关全、匡余华.冷冲模设计资料与设计指导（第二版）.大连：大连理工大学出版社，2009。
③模具设计与制造简明手册、冷冲压模具结构图册。
④刘家平主编. 机械制图.武汉理工大学出版社2008。
○5工程材料与热加工基础。
○6公差配合与测量技术。
○7工程力学。
