冲压模课程设计

机械工程学院课程设计报告题目：____ 冲压模具设计___专业：机械工程及自动化（材料成型）姓名：______ 某某某_____ _____________ 导师：____某某某_ ________________ _ 时间：____ 2011年11月16日__________目录1.冲压件的工艺分析与计算 (2)2.冲裁件的排样 (3)3.冲裁间隙的选用 (5)4.冲压力的计算 (6)5.确定模具压力中心 (7)6.计算凸、凹模具的刃口尺寸 (9)7.冲裁部分及零件的设计 (11)8.设计小结 (20)9.参考书目 (21)1.冲压件的工艺分析与计算1.1 工艺分析产品零件图如下所示图1-1-1 产品零件外形零件外形: 65032.0-mm 24031.0-mm R30008.0-mm R505.0+-mm零件内形: 孔中心距37±0.16mm 12±0.081）此工件只有落料和冲孔两个工序。

工件结构相对简单，有2个Φ10的孔，孔与孔，孔与边缘之间的最小C距离满足C>1.5t要求，最小壁厚为7mm，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。

2）正方形部分清角（不带圆角R），异形凸模加工困难，且容易折断，所以应分步冲裁；正方形部分有尖叫，查表夹角部分应设计R0.4。

3）冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。

断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小，尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内，零件外形应该满足图纸要求，表面尽可能平直，即拱弯小。

本产品在断面粗糙度和毛刺高度没有严格要求，所以要模具达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。

4) 本产品的材料为10钢（普通碳素钢，未退火），具有良好的冲压性能，适合冲裁，抗剪强度为255~333 t/MPa，抗拉强度为294~432 бb/MPa，屈服强度为206 бs/MPa，可见产品材料性能符合冲压加工要求。

5）产品批量为大批量，很适合采用冲压加工，最后采用连续模或复合模，加上自动送料装置，会提高生产率。

经上述分析，该零件的尺寸精度能够在冲裁加工中得到保证，故决定采用冲孔落料级进冲裁模进行加工。

1.2 冲裁工艺方案的确定止动片冲裁工艺过程包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一:先冲孔，后落料。

特点：结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二：落料—冲孔复合冲模，采用复合模生产。

特点：只需要一副模具，工件精度及生产效率都较高，工件最小壁厚为7mm，模具强度较好，但模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。

方案三：冲孔—落料级进冲模，采用级进模生产。

特点：也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但是制造精度不如复合模，模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。

通过对上述三种方案的分析比较，根据本零件的设计要求以及各方案的特点，采用方案三（级进模）最合理，即选用级进模具结构。

2.冲裁件的排样冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。

合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。

2.1 排样方案的确定按零件的尺寸关系，可以有三种排样方案，单排横放有废料排列图2-1-1，单排直放有废料排列图2-1-2和交叉有废料排列图2-1-3。

图2-1-1 单排直放图2-1-2 单排横放图2-1-3 交叉有排列分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。

2.2 选择搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。

搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。

搭边值由上表得到，工件间1a =2mm ，沿边a=2.5mm 。

2.3 送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为： S= m ax D + 1a式中：m ax D ——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a ——搭边值条料宽度的计算公式为： B=(D+2a +△) 0-Δ式中：△——条料宽度的单向（负向）偏差，取△=0.6C ——导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。

采用直排:1a =2mm ，a=2.5mm步距：S=30+2=32mm宽度：B=(65+2.5×2+0.6) 0-0.6=70.60-0.6mm2.4 计算材料的利用率η冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。

利用率计算公式为：η=A/BSx100%A——一个步距内冲裁件的实际面积B——条料宽度S——步距若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料的利用率η总为η总=(nA1/LB)x100%n——----一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目A1——一个冲裁件的实际面积L——板料长度B——板料宽度值越大，材料的利用率就越高，在冲裁件的成本中材料费用一般占60％以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标。

一个步距内材料利用率为：η=A/BSx100% （2-4-2）A=(38x2/360x3.14x30x30+24x65-2x3.14x5x5)-=596.9+1560-157.1-437=1563mm2BS=70 x32=2240mm2η= 1563/2240x100%=69.78％3.冲裁间隙的选用冲裁间隙对制件质量及模具寿命有较大影响，间隙的选择主要与材料的种类、厚度有关，应尽可能的选择较大的间隙，以利于提高模具的寿命、降低冲裁力。

在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值,只要间隙在这个范围内，能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命,这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin ），最大值称为最大合理间隙（Zmax ）,查的Zmax=0.140mm Zmin=0.100mm 。

4.冲压力的计算4.1 冲裁力F 的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。

冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。

用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F 一般按下式计算：F=KLt b τ式中 F ——冲裁力；L ——冲裁周边长度；t ——材料厚度；b τ——材料抗剪强度，此设计b τ=300MPaK ——安全修正系数。

一般取K ＝1.3。

为计算简便，也可按下式估算冲裁力：F L tD =F=KLt b τ=1.3x180.75x1x300=70490N4.2 卸料力F 、顶料力F 和推料力F 的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力。

推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。

卸料力 F 卸 = K 卸F推件力 F 推 =n K 推Fn=h/t=8/1=8(h 是凹模洞口的直刃高度)式中 F ——冲裁力；K 卸、K 推——卸料力、推件力系数表4-2-1 卸料力、推件力和顶出力因数F 卸 = K 卸F =0.05×70490=3524.5NF 推 =n K 推F =8×0.05×70490=28196N4.3 压力机公称压力的计算及选取压力机压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和F 。

F 的计算应根据不同的模具结构分别对待，本次采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时F 总=F+F 卸+F 推= 70490+3524.5+28196=102210N为安全起见，防止设备的超载，一般g F ≥F 参照《冲压加工设备与自动化》可选取公称压力为25KN 的开式双柱曲柄可倾压力机JH23～25该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力： 250KN 滑块行程： 75mm最大闭合高度： 260mm 滑块行程次数： 80mm连杆调节量： 55mm 工作台尺寸： 370×560模柄孔尺寸： φ40×60 滑块中心到机身距离190mm工作台孔尺寸左右260mm5.确定模具压力中心模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。

为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合，否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。

在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。

5.1 计算第一套模具压力中心第一套模具是冲孔模，工件为几何对称形状，则该模具的压力中心定位工件的几何中心。

如下图所示图5-1-1 压力中心5.2计算第二套模具压力中心（下页）图5-2-1 计算压力外形复杂零件的压力中心用解析法计算，根据此零件的形状，建立了上图所示的 坐标系，计算公式为：1122660126............l x l x l x x l l l +++=+++1261260126...........y y y l l l y l l l +++=+++ 式中X 、Y 为与之相应线段的压力中心。

圆弧的压力中心计算公式为Y=R s ／b式中R 是半径，s 式弧的弦长，b 弧长计算得到：X0=0； Y0=13.5 mm5.3 计算整套模具压力中心图5-3-1 压力中心则整套模具的压力中心是：F=KLt b τF 冲=2×3.14×5×2×1×300=18840N F 落=（65+24×2+14.5×2+38.75）×1.3×1×300=70492.5N0X =00Y =45.51884070492.518840⨯12+70492.5⨯+=38.43mm6.计算凸、凹模具的刃口尺寸确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法，结合冲裁模具的特点，工作零件的形状相对简单，适宜采用线切割机床加工，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。

因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。

6.1 对凸凹模分别加工进行分析冲裁模计算原则为：落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应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比凹模小一个最小合理间隙；冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凹模刃口的标称尺寸比凸模大一个最小合理间隙；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，使用过程中凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。