冲模课程设计

前言
冷冲模设计是模具设计与制造专业学生在学完基础课理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。

其目的是：
1.应用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲模设计工作的实际训练，从而培养和提高学生工作的能力。

2.巩固与扩充“冷冲模设计”等课程所学的内容，掌握冷冲模设计的方法和步骤。

3.掌握冷冲模设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等
4.希望通过本次冷冲模设计答辩能够更好的熟悉和掌握里面所学的知识点。

希望在本次答辩能够在老师的指正下和同学的帮助下迷补不足之处。

由于处学者水平能力有限，设计中难免有不足和错误之处，恳请老师，同学给予批评指正。

目录
前言 (1)
一、制件的工艺性分
析 (4)
二、工艺方案的确
定 (4)
三、排样图的确
定 (4)
四、压力中心的计
算 (6)
五、计算冲压
力 (7)
六、模具工作尺寸的计
算 (8)
七、整体式凹模轮廓尺寸的确定及凸模的设计与校
核 (10)
八、模具其它零件的设计与计算 (12)
九、压力机相关参数的校核 (14)
十、装配
图 (14)
结束语……………………………………………………………………………………………1 5 参考文献…………………………………………………………………………………………1 5
一.制件的工艺性分析
零件名称材料
垫圈H62-M
料厚 1.5mm
生产批量大批量
1.分析零件的冲压工艺性。

（1）材料：H62-M是黄铜，它的抗剪强度有三种形式：软的，τ=260Mpa 半硬的，τ=300MPa 硬的，τ=420Mpa.取τ=420Mpa作为制件的抗剪强
度值，它具有良好的冲压性能。

（2）工件结构：该制件形状简单，对称。

孔边距远大于凸凹模允许的最小壁厚（最小壁厚见表3-16），故可以考虑用复合冲压工序。

（3）尺寸精度：该制件所有尺寸都未注公差，属于自由公差，按IT12级确定
工件的公差。

一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

经查公差表，各尺寸公差分别为
;5.0.;3.22;6;5.6;141.00021.0012.015.000180.0mm R mm mm mm mm +--+-ΦΦ01.05.0-R
结论：该制件可以冲裁。

二.工艺方案的确定
该制件包括冲孔，落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案。

方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。

方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔-落料连续冲压，采用连续模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低；两次定位累积误差大。

方案二只需一副模具，冲压件的形状精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，但模具结构较方案一复杂。

方案三也只需一副模具，且生产效率也很高，并且容易实现自动化生产，由于此制件所有尺寸都属于自由公差，尺寸精度要求并不高，只要在模具上设置导正销导正足够可以保证冲压件的形状精度，所以此制件即可以用复合模也可以用级进模进行冲压生产。

结论：此制件采用导正销级进模生产，即方案三。

三、 排样图的确定
1. 确定搭边值，由于材料厚度t=1.5mm 经查冷冲模设计表3-6可知，侧面搭边值a=1.2mm,工件间搭边值a 1=1mm 。

（此搭边值为最小搭边值）
2. 计算送料步距A ： 经计算求得A=14+a 1=14+1=15mm
3.计算料条宽度B ：经计算求得
05.1.005.1.00max 02.25)5.02.123.22()2(--∆-∆-=+⨯+=++=z a D B 圆整为0
15.026-=B ；圆
整后侧面搭边值a=1.85
4.导料板间的距离 ,
5.265.0260mm Z B B =+=+= 式中：B ——条料的宽度，单位mm
max D ——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，单位mm
a ——侧搭边值，可参考表3-6；
Z ——导料板与最宽条料之间的间隙，其直见表3-7
Δ——条料宽度的单向（负向）公差，见表3-8、表3-9。

5.排样图如下
6.计算材料的利用率： 一个步距内的材料利用率
%35.44%1002615173%100.=⨯⨯=⨯=B A S η
一张板料的利用率%100..1⨯=B L S
n η 总的材料利用率%100..1
⨯=
B L S
n 总η n ——一张板料（或带料，条料）上冲裁件的总数目 S ——一个冲裁件的实际面积，单位mm 2
L ——板料（或带料，条料）长度，单位mm B ——板料（或带料，条料）宽度，单位mm 查表可知：可利用900⨯1000的板块冲裁制件，方案一、可裁34个条料（26⨯1000），一个条料可制成n 个制件。

%1.43%1001000
900173
3466%9.43%10010002617366.66,67.661510001=⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯====
总；则取ηηn n 方案二可裁38个条料（26⨯900），一个条料可制成n 个制件. %
8.43%10010009001733860%3.44%1009002617360,.60159001=⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯===总；则ηηn 两种方案相比较，取总η较大值，即总η=43.8%，确定方案二为此制件的裁剪方案。

方案一
方案二
四.压力中心的计算
1.建立压力中心坐标图如下图
x
2.经计算L 周长=61.8 小圆的周长L 1=6.54.20=π
7.32
.8215
.3064.208.61154.205.6155.60==+⨯=+⨯=
ππ周长L x 00=y
五.计算冲压力 1.冲孔力
），公式见冷冲模设计（冲131********.14.203.1...-=⨯⨯⨯==N t L K F τ 2.落料力 N t L K F 506144205.18.613.1...=⨯⨯⨯==τ落 3.冲裁力 F=F 冲+F 落=16708+50614=67322N
式中：L ——冲裁周边长度，单位mm
t ——材料厚度，单位mm
τ——材料抗剪强度，单位Mpa ，查表可知τ=420Mpa
K ——系数，一般取K=1.3
4.卸料力的计算 430
5.033666732205.0-==⨯==查表，卸卸卸K N F K F 5.推件力的计算
45
.11
7143055.01481067322055.04=-=-=
-==⨯⨯==t h n K N F nK F ，式中查表，推推推h 查冷冲模设计表3-14
则总的冲压力F 总=F+F 卸+F 推=85498N
故KN N F P 047.9494047854981.1)3.1~1.1(==⨯==总
1. 由制件图可知，该制件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。

（1）.由于内外形尺寸都属于自由公差，按IT12级计算，取X=0.75
由查冷冲模设计表3-33得，Zmin=0.090mm Zmax=0.12mm 则Zmax-Zmin=(0.12-0.09)=0.03mm
(2)冲孔，
级，经查公差表得，属于孔类尺寸，公差按mm IT 15
.005.612,5.6+φφ凸模按I T 6级加工制造，凹模按I T 7级加工制造，查表得
015.0;009.011==A T δδ
mm X d d T T T 0
009.000min 16125.6)15.075.05.6().(11---=⨯+=∆+=δδ
mm Z X d d a A 15.00015.000min min 17025.6)09.015.075.05.6().(1+++=+⨯+=+∆+=δ
校核：min max Z Z A T -≤+δδ
09.012.0015.0009.0-≤+ 差条件）（经校核，满足间隙公,03.024.0
3.落料：
级，公差按属于孔尺寸属于轴类尺寸，，，12,5.0;5.0;63.221454321IT R A R A A A A =====φ经查公差表得:
；；；；75
.0;5.0;5.063.22141.00501.04012.03021.02018.01=X =====+----R A R A A A A φ01.0;01.0;12.0;21.0;18.054321=∆=∆=∆=∆=∆ 凸模按IT6级加工制造，凹模按IT7级加工制造 A 1:018.0;011.022==A T δδ
mm D D A A A 018.00002max 2865.13)18.075.014().(22+++=⨯-=∆-=δδχ
mm Z D D T T T 0011.000min 2max 2775.13)09.018.075.014().(22---=-⨯-=-∆-=δδχ
校核：min max Z Z A T -≤+δδ
满足间隙公差条件）(03.0029.0,09.012.0018.0011.0 -+ A 2:021.0,013.011==A T δδ
mm D D A A A 021
.0000
1max 11425.22)21.075.03.22().(11
+++=⨯-=∆-=δδχ
mm Z D D T T 0
013.00min 1max 10525.22)09.021.075.03.22().(1--=-⨯-=-∆-=δχ
校核：min max Z Z T A -≤+δδ
件）
（不能满足间隙工差条即03.0034.0,09.012.0013.0021.0 -+ 因此，只有缩小T A δδ，，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取
mm
Z Z mm Z Z A T 018.003.06.0)(6.0;012.003.04.0)(4.0min max min max =⨯=-==⨯=-=δδmm D mm D T A 0012.01018.0010525.22;1425.22-+==故
A 3:012.0008.033==A T δδ；
mm D D A A A 012.00003max 391.5)12.075.06().33+++=⨯-=∆-=δδχ（
mm Z D D T T T 0008.000min 3max 382.5)09.012.075.06().(33---=-⨯-=-∆-=δδχ
校核：min max Z Z A T -≤+δδ
满足间隙公差条件）(03.002.0;09.012.0012.0008.0 -+
A 4: 01.0;006.055==A T δδ
mm D D T T A 01
.00005max 5425.0)1.075.05.0().(55+++=⨯-=∆-=δδχ
mm Z D D T T 0006.00min 5max 5335.0)09.01.075.05.0().(51--=-⨯-=-∆-=δχ
校核：min max Z Z T A -≤+δδ
),(03.001.0006.0满足间隙公差条件经校核 + A 5:01.0;006.044==A T δδ
mm D D T T A 01.00005max 5435.0)1.075.051.0().(55+++=⨯-=∆-=δδχ
mm Z D D T T 0006.00min 5max 5345.0)09.01.075.051.0().(51--=-⨯-=-∆-=δχ
校核：min max Z Z T A -≤+δδ
),(03.001.0006.0满足间隙公差条件经校核 + 式中：D A ，D T ——落料凹凸模尺寸，单位mm
d T ,d A ——冲孔凸凹模尺寸，单位mm Dmax ——落料件的最大极限尺寸，单位mm dmin ——冲孔件的最小极限尺寸，单位mm ∆——工件制造公差
Zmin ——最小合理间隙，单位mm X ——磨损系数
34
376,--冲模设计表级来选取，也可以查冷可按—凹、凸模制造公差，—IT IT T A δδ选取，或取)(6.0);(4.0min min max Z Z Z Z x m a A -≤-≤δδ
七、 整体式凹模轮廓尺寸的确定及凸模的设计与校核 1.凹模的外形尺寸设计与形状的选择
凹模厚度：12304.0)15(=⨯=≥=mm kb H 公式查冷冲模设计（3-33）由于H 不能小于15mm ，所以H 值适当放大为15mm 。

凹模壁厚：mm mm H C )30~5.22()40~30()2~5.1(=≥= 取C=30mm 公式查冷冷冲模设计（3-34）
式中：b---凹模刃口的最大尺寸，单位mm
k ——系数，考虑板料厚度的影响，查表3-15得k=0.35～0.5，取k=0.4 凹模外形尺寸的计算：长度：mm c b A 3.823023.222=⨯+=+= 宽度：mm C B 7430214214=⨯+=+=
由于直壁式凹模的刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变，所以凹模形状采用直壁
式的。

选择后侧式导柱模架，经模架确定凹模的尺寸为A=100 B=80 H=15
2.凸模外形尺寸的设计与形状的选择。

凸模长度的计算：由于采用弹压卸料板
223;31105.195.1021-=+++=+++=公式见mm h t h h L
式中：L ——凸模长度，单位mm
h 1——凸模固定板厚度，单位mm h 2——卸料板厚度，单位mm t ——材料厚度，单位mm
h ——增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5～1）mm ，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取10～20mm ，取h=10mm 2. 凸模的强度与刚度的校核
（1） 承压能力的校核 凸模承压能力按下式校核：
[]压δδ≤=min
/
A F Z
式中：MPa 力，单位—凸模最小截面的压应
—δ 2
min mm A —凸模最小面积，单位—
N
F Z 件力（或顶件力）单位力，它包括冲裁力和推—凸模纵向所承受的压—/[]MPa 强度，单位—凸模材料的许用抗压—压δ
模具材料的许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，选用时，一般可参考下
列数值，对于T8A ；T10A ；Cr12MoV;GCr15等工具钢，淬火硬度为58～62HRC 时，可取[]MPa 3106.1~0.1⨯=）（压δ确定T10A 为凸模材料
2min /20.34821321481067322mm A N F F F Z ==+=+=；推
.,104.2382132min
/
度采用阶梯式凸模增加强MPa F Z ⨯==
=
δ以保证强度足够。

（2）.凸模失稳定弯曲应力的校核
凸模不发生纵向弯曲的最大长度为
：
）（公式见283//
2min 2max -≤Z F n EI l μπ
式中：N F Z 单位—凸模所受的总压力，—/
E ——凸模材料的弹性模量，对于模具钢，E=MPa 5102.2⨯
4
4
min min ,64
mm d I I 单位，对于圆形凸模口直径截面）的惯性矩—凸模最小截面（即刃—π=
d ——凸模工作刃口的直径，单位mm
n ——安全系数，淬火钢n=2～3
7
.02max ==μμμ，当凸模有导向时，导向时，取—支承系数，当凸模无—单位—凸模最大允许长度，—mm
l 把上述的代入上式后，min ,,,I E n μ可得出圆形截面的凸模不发生失稳弯曲的极限长度为：有导向凸模，m m F
d l Z
4182132
5.6270270
2/
2max =⨯
=≤ 长度满足要
求。

八、 模具其它零件的设计与计算 1.凸模固定板的设计
材料Q235钢，凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置，其厚度取凹模厚度的0.6～0.8，取中间值0.7。

，落料、冲孔凸模固定板的外形尺寸为：5.1080100⨯⨯，固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6. 2.卸料板外形尺寸的确定
材料Q235钢，长和宽尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8，卸料板外形尺寸为980100⨯⨯
卸料板凸台部分高度为：h=H-（0.1～0.3）t 取h=5.7,H 为导料板高度。

3. 导料板的确定
材料T8钢，长和宽尺寸选用典型模架组合尺寸，导料板的外形尺寸为：680100⨯⨯，厚度H=6查冷冲模设计表3-17，由此表还可知挡料销高度h=3。

4. 垫板的确定
材料45，长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸，垫板的外形尺寸为：580100⨯⨯
5. 上、下模座的设计
上、下模材料选用HT250钢，选用矩形模座，外形尺寸应比凹模相应尺寸大40～70mm ，厚度为凹模厚度的1～1.5倍。

选标准模架：上模座选GB/T2855.5 外形尺寸为2580100⨯⨯ 下模座选GB/T2855.6 外行尺寸为3080100⨯⨯ 6. 模柄的选择
选用压入式模柄，材料Q235，，这种模柄可较好地保证模柄轴线与上模座的垂直度。

它与上模座孔采用H7/m6，属于过渡配合，并加防转销防转动，根据压力机J23-10的相关参考可知，模柄的外形尺寸为5530⨯=⨯h d 7. 导柱、导套的设计
采用滑动导柱，导套，材料20钢，，为了增加表面硬度和耐磨性,应进行表面渗碳处理,渗碳后的淬火硬度为HRC58～62，根据标准，导柱选用：GB/T2861.1 外形尺寸为：12020⨯
导套选用：GB/T2861.6，外形尺寸为236520⨯⨯ 8. 螺钉、销钉、弹簧的选择 1. 螺钉的选择
上模座固定螺钉选用4—M10 下模座固定螺钉选用4—M10 卸料螺钉选用4—M10
导料板固定螺钉选用4—M5 2. 销钉的选择
下模座连接销钉选用2—8φ 上模座连接销钉选用2—8φ 防转销选用4φ。

导料板连接销定选用44φ⨯
3. 弹簧的选择 （1）.根据总卸料力F 卸以及模具结构估计弹簧个数n=4，计算每个弹簧所受的负荷：N n F F 5.8414
3366
==
=
卸预 根据F 预的大小，初选以下3种弹簧规格，使所选弹簧的工作极限负荷F j 大
适。

种弹簧中的任一种都合选上述修磨工预3,5.1255.25j h h h h ≤=++=++ 式中：h 预——弹簧预压缩量
h 工——卸料板工作行程，一般取料厚加1mm h 修磨——凸、凹模修磨量，一般取4～10mm 9.导正销与挡料销的设计
（1）导正销的头部由圆锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成。

导正销
的基本尺寸可按下式计算：
d=d T -a=6.61-0.06=6.55 式中：d ——导正销的基本尺寸，单位mm d T —— 冲孔凸模直径，单位mm
a ——导正销与冲孔凸模直径的差值，见表3-18，查得a=0.06,由表3-19查的导正销圆柱段高度h 1=1。

（2）挡料销与导正销的位置关系 挡料销与导正销的中心距为：
S 1=s-D T /2+D/2+0.1=s-(D T -D)/2+0.1=11.215mm 式中：s ——送料步距，单位mm D T ——落料凸模直径，单位mm D ——挡料销头部直径，单位mm
S 1——挡料销与与落料凸模的中心距。

九、压力机相关参数的校核
模具的闭合高度H 模具应介于压力机的最大装模高度H max 与最小装模高度H min
之间，否则就不能保证正常的安装与工作。

其关系为
mm H H mm H 510max min -≤≤+装模
135〈180-5=175mm(满足闭合高度要求) 但135〈H min =135+10=145,应加垫板保证正常的安装。

十.装配图
结束语
通过本次冷冲模的设计，使我对冲裁模有了更多的了解，在老师和我们的共同努力下，终于结束了。

通过这次实习，使我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识。

此次设计中，我们利用计算机辅助设计（CAD）来进行冷冲模的设计，计算机辅助设计，是在设计时，把原始数据图形数据化的参数输入计算机对其进行分析和处理并通过显示器给出分析结果和图形，同时还可在显示器上对分析结果和图形进行补充修改和完整，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见（CAD）技术在冷冲模设计中已从理论阶段走上了实用阶段。

这次设计得到谢晖老师的帮助和辅导，在这里我向他表示衷心的感谢。

使我们明白了（CAD）在模具设计时的总体流程，以后我一定更加努力学习，为将来打下坚固的基础。

参考文献
本说明书中的各参数及公式均摘自以下参考资料
1.陈智刚.冷冲模设计. 江西高校出版社.
2.王芳.冷冲压模具设计指导. 北京：机械工业出版社 .
3.王谟金.AutoCAD2005机械制图与课程设计. 北京：机械工业出版
社.2005
4. 王谟金. 机械制图. 北京：机械工业出版社.2005。