冲压模具弹簧固定座课程设计演示文稿
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学院：机械工程学院 班级：材料 组员：
一.设计任务
成型件
二.零件的工艺分析
1.材料分析：经查《金属材料手册》知，该钢板为 08钢，属优质碳素结构钢，厚度为1. 08钢的强度硬 度很低，而塑性韧性又很高，具有良好的冷变形和 焊接性。08钢塑性很好具有良好的冲压拉深成形性 能。
2.结构分析：该零件为一有凸缘的锥形件，在底部 和侧壁上分别有∮10和∮3的孔，底部圆角半径为 R2,满足拉深件底部圆角半径大于一倍的材料厚的要 求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
上模座
下模座
10.模柄：材料为Q235，由压力机选择模柄的孔尺寸为 ∮25×55，选择压入式A型模柄 11.橡胶：材料为聚氨酯弹体 自由高度H0=（3.5～4）Hi=21～24mm 其中Hi=H工作＋h修模=6mm 取H0=21mm
橡胶的外径D d2 1.27F卸 4P 62 1.27 0.5 4 1.52 11.86 12mm
0 d p d ΧΔδp 3 0.5 0.350 . 0 2 3.125 mm 0 . 0 2 0 0
d d d ΧΔ Z m i n 3 0.5 0.35 0.10
0 . 2 2
0 . 0 2 3.225 mm 0
5斜楔式侧冲孔模的设计：
3精度分析：该零件无尺寸公差属自由尺寸， 均按IT14级确定工件的公差，属于一般冲裁均 能满足其尺寸精度要求。查《公差配合与技术 测量》得各个尺寸公差分别为
10
0.36
0
mm, 4 3
0.25
0
4.结论：该工件可以冲裁、拉深。
三.工艺方案的确定
由图纸分析可知该工件属于拉深件， 主要工序为冲孔、落料、拉深。所以 拟拟定出以下几种方案。 方案一：先冲大孔和四个小孔，然后 再落料，最后拉深。 方案二：先冲∮10的大孔，然后落料 和拉深，最后分两次冲侧壁上的四个 小孔。 方案三：先冲大孔，然后落料拉深， 最后钻孔。
3.模具的设计：
（1）凹模的设计：查表《冲压模具简明设计手册》选择凹 模的材料为Gr12，其硬度为60～64HRC
凹模的厚度Hd=kb=0.35×66=23.1㎜
壁厚C=（1.5～2）Hd=（1.5～2）×23.1=34.65～46.2㎜ 按照国家冷冲模标准GB2873.1-81 查得凹模的外缘尺寸为 100㎜×100㎜×30㎜ 查表得凹模的螺钉为M8，销为M8，螺钉孔到凹模外缘的距 离大于（1.7～2.0）d，螺钉孔与销孔的距离b〉2d 经校核凹模强度，合格。
12.卸料装置的选择：卸料板材料为45钢，硬度为43～ 48HRC ，弹性卸料，与凸模双边间隙为0.1㎜，与凸
模的配合为H7／h6 ，厚度H=（8～10）㎜ 卸料板上螺钉为M6，个数为4.
模柄
冲底孔模
工序二：落料拉深复合模设计
1.冲裁力计算
1落料：
F F F
落 推
ktlτ tlδ b π 66 32.5 1 67.35KN K F落 0.055 67.35KN 3.70KN K F落 0.05 67.35 3.37KN 74.43KN
滑块
限位块
弹簧
冲侧孔模
THE
END
thanks
2.压力机的选择
选择开式可倾工作台压力机，参数如下：
工称压力：160KN 滑块行程次数：115次∕min
最大闭合高度调节量：60㎜ 滑块行程：70㎜
滑块中心至床身的距离:160mm 立柱间距离：220mm
工作台尺寸：300×450
横柄：∮30×50
工作台孔尺寸：220×110
垫板厚度：60mm
工序一：冲φ10底孔 模具设计
1.冲裁力计算及压力机的选择
F F F
落 推
κtlτδ t 325 1 10π 10.205ΚΝ b K F落 0.055 10.205 0.51ΚΝ K F落 0.05 10.205 0.50ΚΝ
F落 F推 F卸 11.22ΚΝ
方案分析：
（1）方案一的工序较为简单，但是先冲出 的孔由于有的孔径尺寸较小在以后的落料拉 深过程中容易变形，使工件误差变大，精度 降低。
（2)方案二先冲∮10的孔，由于孔径较大且 在工件的顶部，不容易产生变形，同时该方 案的落料与拉深同时进行采用复合模结构， 使工件精度提高了生产效率。
ห้องสมุดไป่ตู้
（3）方案三工序较为分散，工序简单容易 实现，但是先冲出的孔会在以后的拉深过 程中变形，影响精度。 综上分析：该零件包括落料、拉深、冲孔 等工序，为了提高生产效率，可以考虑工 序的复合。该题中我们采用方案二落料与 拉深复合，最后分两次冲出周边的四个小 孔，使孔的精度得以保证。
斜楔式侧冲孔模是通过滑块机构使上模的垂直 运动转化为凸模的水平运动，完成冲孔工序。 斜楔的斜角a=90度-45度=45度 斜楔与滑块的位移关系：
S1=S∕tana=S其中S为斜楔滑块的运动距离，S1为斜
楔的垂直运动距离
斜楔采用后挡块得形式，挡块材料为铸钢，用 凸台嵌入下模座代替键.
凸模
凸模固定板
凸模
凹模
凸凹模
（4）模柄：采用凸缘式模柄，查GB∕T2862.1选择 尺寸为∮30×55 材料为Q235 （5）模具的闭合高度为： H总=H上模板＋H下模板＋H凸凹模固定板＋H凸模＋H卸＋H 空＋H橡胶=25＋30＋20＋34＋20＋21=150㎜ （5）凸凹模固定板：选择材料为45钢、硬度为 50～58HRC、矩形板高度H固 =20㎜ 凸凹模结构形式为直通式，与工件形状相同的 锥形用凸台固定 （6）模架：规格为160㎜×142㎜×25㎜，下模 座为160㎜×142㎜×30㎜，分别由GB∕T2861.1和 GB2861.6查出。
卸
采用弹性卸料下出料的方式冲裁
F
总
2.由上式计算结果知该工件最小冲压力为 11.22KN，查《冲压模具手册》选择压力 机型号为J23-3.15，其参数为：
公称压力：31.5KN
滑块行程：25mm
行程次数：20次∕min 最大闭合高度：120mm
闭合高度调节量：25mm 滑块中心线至床身距离：
90mm
（2）凸模的设计：查《冲压模具简明设计手册》 模具材料为Gr12，硬度为60～64HRC 凸模长度计算： L=压边圈的厚度l1＋工件的高度l2＋伸入下模座内 长度l3＋附加长度l4（一般取5～10㎜）=8＋10＋14 ＋2=34㎜
经校核凸模，能满足工作要求。
（3）凸凹模的设计：查表选择凸凹模材料为Gr12 硬度为60～64HRC,最小壁厚为Hmin=27㎜、 Dmin=18㎜（当t=1时） 为使凸凹模能装与上模内、孔内不存积废料且凸凹 模帐形力小，应使H=85㎜、D=25㎜
凸模
凹模
7.模架的选取：
经查手册选取模架规格为上模座（GB／ T2861.1）160mm×142mm×25mm,下模 座（GB／T2861.6） 160mm×142mm×30mm
8.导套：选择材料为20号钢，硬度为5862HRC B型 精度H7 9.导柱：采用滑块式导柱结构 与导套间隙 配合 型号（标准GB2861.6）20×64 ×23 精度h6
四.冲压工艺的计算
包括毛坯的尺寸计算、排样及裁板方式的 经济性分析、材料的利用率计算；冲压所 需的力、功计算；凸凹模工作部分尺寸计 算等。
经计算得1.零件修边余量为3mm、 2.毛坯直径为 66 mm 3.按有凸缘锥形件采用压边圈直接拉深 成形 4.可进行一次拉深5.搭边值ａ＝１ a1=0.8 6.送料步距S=66.8mm 条料宽度B=68.5mm 7.剪 切条料尺寸为70×960mm 8.一个步距内材料的 利用率n=72％.整条板料的利用率为70%。
（9）顶杆和推件块：选择材料为45钢，硬度为45～ 48HRC.顶杆与模柄采用间隙配合，双边间隙Z=0.05㎜
查标准GB2867.1得推杆规格为A∮12×128，推件块类 型为钢性推件方式。
推件块
弹簧
落料拉深复合模
剖面图
工序三：冲侧壁上小孔 的模具设计
采用斜楔式滑块结构形 式冲侧壁上的孔 1.冲裁力的计算： F落 ktlτδ btl 32.5 1 π 3061.5N F推 K F落 0.055 3061.5 168.38N F卸 K F落 0.05 3061.5 153.07N 同时冲两个小孔，且斜 楔的角度为45， 故冲孔时的力与压力机 下降时对斜楔的力相等 . 两个小孔采用弹性卸料 的方式 F总 2F落 2F推 2F卸 6.766KN
卸
采用弹性卸料下出料的方式
F F F F
冲 落 推
卸
2拉深：
F拉 πdtδ bk F 3.14 1 325 0.75 25 19.13KN F压 π 4 D2 d2 P π 4 502 352 1.2 12.01KN 拉深时该工件所需总的力为 F总 F冲 F拉 F压 105.57KN
工作台尺寸：160×250 模柄直径：∮25
工作垫板厚度：30mm 深度：40mm
3.模具压力中心为毛坯几何中心
4.凸凹模刃口尺寸计算及尺寸公差的确定
查《冲压工艺及模具设 计》得
Z
max
0.14mm, δb 0.02, δd 0.02 Zm i n 0.1mm,
δb δd 0.04mm Zm a x Zm i n合格 查表得x 0.5 冲孔时以凸模为基准 dp d xΔδp 10 0.5 0.36
0 0 0 . 0 2
10.018
0 0 . 0 2 0.02 0
dd d xΔ z
δd min 0
10.018 0.1
0.02 0
10.118
5.凹模设计： 选择材料为Gr12，硬度为60-64HRC 凹模厚度Hd=kb=0.35×15=5.25mm 凹模壁厚c=（15-20）mm 按国家冷冲模标准GB2873.1-81查凹模的外 缘尺寸为∮60×10. 螺孔到凹缘距离为 （1.7-2.0）d 6.凸模设计： 查《冲压模具简明设计手册》选择凸模材料 为Gr12，其硬度为60-64HRC 经校核，凸、凹模能满足工作要求。
2.压力机型号：J2 3 - 3.15 3.压力中心：冲裁时 的几何中心 4.凸凹模刃口尺寸： 冲孔时凸凹模采用分开 加工的方法，
0 . 2 5 其公差查《公差配合与 测量》按IT14级精 度计算为φ30
查《冲压工艺与模具设 计》得 Z m a x 0.14mm，Z m i n 0.1mm δ δ p 0.02mm, d 0.02mm δ p δ d 0.04mm Z m a x Z m i n合格 查表得Χ 0.5，冲孔时以凸模 为基准，刃口尺寸如下 ：
（7）导柱、导套:采用滑动式导柱导套，查《冲压模具 简明设计手册》选择材料为20钢，硬度为58～62HRC,型 号为B型，导柱精度为h6、导套精度为H7. （8）卸料板：材料为45钢，硬度为45～48HRC,选择弹 性卸料装置，与凸凹模的间隙为0.1，与凸模的配合为 H7∕h6，厚度H=（0.8～1）Hd=（0.8～1）×20=20㎜ 查表得卸料螺钉为M6，螺钉孔与凸凹模的间隙为0.1㎜， 螺钉个数为4个（GB2867.5,GB2873.2）
一.设计任务
成型件
二.零件的工艺分析
1.材料分析：经查《金属材料手册》知，该钢板为 08钢，属优质碳素结构钢，厚度为1. 08钢的强度硬 度很低，而塑性韧性又很高，具有良好的冷变形和 焊接性。08钢塑性很好具有良好的冲压拉深成形性 能。
2.结构分析：该零件为一有凸缘的锥形件，在底部 和侧壁上分别有∮10和∮3的孔，底部圆角半径为 R2,满足拉深件底部圆角半径大于一倍的材料厚的要 求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
上模座
下模座
10.模柄：材料为Q235，由压力机选择模柄的孔尺寸为 ∮25×55，选择压入式A型模柄 11.橡胶：材料为聚氨酯弹体 自由高度H0=（3.5～4）Hi=21～24mm 其中Hi=H工作＋h修模=6mm 取H0=21mm
橡胶的外径D d2 1.27F卸 4P 62 1.27 0.5 4 1.52 11.86 12mm
0 d p d ΧΔδp 3 0.5 0.350 . 0 2 3.125 mm 0 . 0 2 0 0
d d d ΧΔ Z m i n 3 0.5 0.35 0.10
0 . 2 2
0 . 0 2 3.225 mm 0
5斜楔式侧冲孔模的设计：
3精度分析：该零件无尺寸公差属自由尺寸， 均按IT14级确定工件的公差，属于一般冲裁均 能满足其尺寸精度要求。查《公差配合与技术 测量》得各个尺寸公差分别为
10
0.36
0
mm, 4 3
0.25
0
4.结论：该工件可以冲裁、拉深。
三.工艺方案的确定
由图纸分析可知该工件属于拉深件， 主要工序为冲孔、落料、拉深。所以 拟拟定出以下几种方案。 方案一：先冲大孔和四个小孔，然后 再落料，最后拉深。 方案二：先冲∮10的大孔，然后落料 和拉深，最后分两次冲侧壁上的四个 小孔。 方案三：先冲大孔，然后落料拉深， 最后钻孔。
3.模具的设计：
（1）凹模的设计：查表《冲压模具简明设计手册》选择凹 模的材料为Gr12，其硬度为60～64HRC
凹模的厚度Hd=kb=0.35×66=23.1㎜
壁厚C=（1.5～2）Hd=（1.5～2）×23.1=34.65～46.2㎜ 按照国家冷冲模标准GB2873.1-81 查得凹模的外缘尺寸为 100㎜×100㎜×30㎜ 查表得凹模的螺钉为M8，销为M8，螺钉孔到凹模外缘的距 离大于（1.7～2.0）d，螺钉孔与销孔的距离b〉2d 经校核凹模强度，合格。
12.卸料装置的选择：卸料板材料为45钢，硬度为43～ 48HRC ，弹性卸料，与凸模双边间隙为0.1㎜，与凸
模的配合为H7／h6 ，厚度H=（8～10）㎜ 卸料板上螺钉为M6，个数为4.
模柄
冲底孔模
工序二：落料拉深复合模设计
1.冲裁力计算
1落料：
F F F
落 推
ktlτ tlδ b π 66 32.5 1 67.35KN K F落 0.055 67.35KN 3.70KN K F落 0.05 67.35 3.37KN 74.43KN
滑块
限位块
弹簧
冲侧孔模
THE
END
thanks
2.压力机的选择
选择开式可倾工作台压力机，参数如下：
工称压力：160KN 滑块行程次数：115次∕min
最大闭合高度调节量：60㎜ 滑块行程：70㎜
滑块中心至床身的距离:160mm 立柱间距离：220mm
工作台尺寸：300×450
横柄：∮30×50
工作台孔尺寸：220×110
垫板厚度：60mm
工序一：冲φ10底孔 模具设计
1.冲裁力计算及压力机的选择
F F F
落 推
κtlτδ t 325 1 10π 10.205ΚΝ b K F落 0.055 10.205 0.51ΚΝ K F落 0.05 10.205 0.50ΚΝ
F落 F推 F卸 11.22ΚΝ
方案分析：
（1）方案一的工序较为简单，但是先冲出 的孔由于有的孔径尺寸较小在以后的落料拉 深过程中容易变形，使工件误差变大，精度 降低。
（2)方案二先冲∮10的孔，由于孔径较大且 在工件的顶部，不容易产生变形，同时该方 案的落料与拉深同时进行采用复合模结构， 使工件精度提高了生产效率。
ห้องสมุดไป่ตู้
（3）方案三工序较为分散，工序简单容易 实现，但是先冲出的孔会在以后的拉深过 程中变形，影响精度。 综上分析：该零件包括落料、拉深、冲孔 等工序，为了提高生产效率，可以考虑工 序的复合。该题中我们采用方案二落料与 拉深复合，最后分两次冲出周边的四个小 孔，使孔的精度得以保证。
斜楔式侧冲孔模是通过滑块机构使上模的垂直 运动转化为凸模的水平运动，完成冲孔工序。 斜楔的斜角a=90度-45度=45度 斜楔与滑块的位移关系：
S1=S∕tana=S其中S为斜楔滑块的运动距离，S1为斜
楔的垂直运动距离
斜楔采用后挡块得形式，挡块材料为铸钢，用 凸台嵌入下模座代替键.
凸模
凸模固定板
凸模
凹模
凸凹模
（4）模柄：采用凸缘式模柄，查GB∕T2862.1选择 尺寸为∮30×55 材料为Q235 （5）模具的闭合高度为： H总=H上模板＋H下模板＋H凸凹模固定板＋H凸模＋H卸＋H 空＋H橡胶=25＋30＋20＋34＋20＋21=150㎜ （5）凸凹模固定板：选择材料为45钢、硬度为 50～58HRC、矩形板高度H固 =20㎜ 凸凹模结构形式为直通式，与工件形状相同的 锥形用凸台固定 （6）模架：规格为160㎜×142㎜×25㎜，下模 座为160㎜×142㎜×30㎜，分别由GB∕T2861.1和 GB2861.6查出。
卸
采用弹性卸料下出料的方式冲裁
F
总
2.由上式计算结果知该工件最小冲压力为 11.22KN，查《冲压模具手册》选择压力 机型号为J23-3.15，其参数为：
公称压力：31.5KN
滑块行程：25mm
行程次数：20次∕min 最大闭合高度：120mm
闭合高度调节量：25mm 滑块中心线至床身距离：
90mm
（2）凸模的设计：查《冲压模具简明设计手册》 模具材料为Gr12，硬度为60～64HRC 凸模长度计算： L=压边圈的厚度l1＋工件的高度l2＋伸入下模座内 长度l3＋附加长度l4（一般取5～10㎜）=8＋10＋14 ＋2=34㎜
经校核凸模，能满足工作要求。
（3）凸凹模的设计：查表选择凸凹模材料为Gr12 硬度为60～64HRC,最小壁厚为Hmin=27㎜、 Dmin=18㎜（当t=1时） 为使凸凹模能装与上模内、孔内不存积废料且凸凹 模帐形力小，应使H=85㎜、D=25㎜
凸模
凹模
7.模架的选取：
经查手册选取模架规格为上模座（GB／ T2861.1）160mm×142mm×25mm,下模 座（GB／T2861.6） 160mm×142mm×30mm
8.导套：选择材料为20号钢，硬度为5862HRC B型 精度H7 9.导柱：采用滑块式导柱结构 与导套间隙 配合 型号（标准GB2861.6）20×64 ×23 精度h6
四.冲压工艺的计算
包括毛坯的尺寸计算、排样及裁板方式的 经济性分析、材料的利用率计算；冲压所 需的力、功计算；凸凹模工作部分尺寸计 算等。
经计算得1.零件修边余量为3mm、 2.毛坯直径为 66 mm 3.按有凸缘锥形件采用压边圈直接拉深 成形 4.可进行一次拉深5.搭边值ａ＝１ a1=0.8 6.送料步距S=66.8mm 条料宽度B=68.5mm 7.剪 切条料尺寸为70×960mm 8.一个步距内材料的 利用率n=72％.整条板料的利用率为70%。
（9）顶杆和推件块：选择材料为45钢，硬度为45～ 48HRC.顶杆与模柄采用间隙配合，双边间隙Z=0.05㎜
查标准GB2867.1得推杆规格为A∮12×128，推件块类 型为钢性推件方式。
推件块
弹簧
落料拉深复合模
剖面图
工序三：冲侧壁上小孔 的模具设计
采用斜楔式滑块结构形 式冲侧壁上的孔 1.冲裁力的计算： F落 ktlτδ btl 32.5 1 π 3061.5N F推 K F落 0.055 3061.5 168.38N F卸 K F落 0.05 3061.5 153.07N 同时冲两个小孔，且斜 楔的角度为45， 故冲孔时的力与压力机 下降时对斜楔的力相等 . 两个小孔采用弹性卸料 的方式 F总 2F落 2F推 2F卸 6.766KN
卸
采用弹性卸料下出料的方式
F F F F
冲 落 推
卸
2拉深：
F拉 πdtδ bk F 3.14 1 325 0.75 25 19.13KN F压 π 4 D2 d2 P π 4 502 352 1.2 12.01KN 拉深时该工件所需总的力为 F总 F冲 F拉 F压 105.57KN
工作台尺寸：160×250 模柄直径：∮25
工作垫板厚度：30mm 深度：40mm
3.模具压力中心为毛坯几何中心
4.凸凹模刃口尺寸计算及尺寸公差的确定
查《冲压工艺及模具设 计》得
Z
max
0.14mm, δb 0.02, δd 0.02 Zm i n 0.1mm,
δb δd 0.04mm Zm a x Zm i n合格 查表得x 0.5 冲孔时以凸模为基准 dp d xΔδp 10 0.5 0.36
0 0 0 . 0 2
10.018
0 0 . 0 2 0.02 0
dd d xΔ z
δd min 0
10.018 0.1
0.02 0
10.118
5.凹模设计： 选择材料为Gr12，硬度为60-64HRC 凹模厚度Hd=kb=0.35×15=5.25mm 凹模壁厚c=（15-20）mm 按国家冷冲模标准GB2873.1-81查凹模的外 缘尺寸为∮60×10. 螺孔到凹缘距离为 （1.7-2.0）d 6.凸模设计： 查《冲压模具简明设计手册》选择凸模材料 为Gr12，其硬度为60-64HRC 经校核，凸、凹模能满足工作要求。
2.压力机型号：J2 3 - 3.15 3.压力中心：冲裁时 的几何中心 4.凸凹模刃口尺寸： 冲孔时凸凹模采用分开 加工的方法，
0 . 2 5 其公差查《公差配合与 测量》按IT14级精 度计算为φ30
查《冲压工艺与模具设 计》得 Z m a x 0.14mm，Z m i n 0.1mm δ δ p 0.02mm, d 0.02mm δ p δ d 0.04mm Z m a x Z m i n合格 查表得Χ 0.5，冲孔时以凸模 为基准，刃口尺寸如下 ：
（7）导柱、导套:采用滑动式导柱导套，查《冲压模具 简明设计手册》选择材料为20钢，硬度为58～62HRC,型 号为B型，导柱精度为h6、导套精度为H7. （8）卸料板：材料为45钢，硬度为45～48HRC,选择弹 性卸料装置，与凸凹模的间隙为0.1，与凸模的配合为 H7∕h6，厚度H=（0.8～1）Hd=（0.8～1）×20=20㎜ 查表得卸料螺钉为M6，螺钉孔与凸凹模的间隙为0.1㎜， 螺钉个数为4个（GB2867.5,GB2873.2）