冲裁模 课程设计

冲压模具课程设计材料科学与工程学院

材料成型及控制工程

班级： 03班

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目录

一．零件说明 (3)

二．零件工艺性分析 (3)

三．主要工艺设计计算 (4)

1.排样方式的设计计算 (4)

2.压力中心的确定及计算 (4)

3.冲压力的计算 (5)

3.冲裁凸凹模刃口尺寸计算 (5)

四．模具中各零件设计 (6)

1.模架的选择 (7)

2.凹模及凹模固定板的设计 (7)

3.凸模及凸模固定板的设计 (8)

4.垫板的设计 (11)

5.卸料板的设计 (11)

6.导正销的设计 (12)

7.导料板的设计 (12)

8.压力机的选择与模柄的选用 (12)

五．模具工作零件的加工工艺 (13)

六．模具装配 (13)

1.模具总装图 (13)

2.模具工作过程 (15)

3.模具的装配过程 (15)

七．进一步提高冲裁件精度的其它方法 (16)

八．总结 (18)

参考文献 (19)

附：工作零件的零件图 (20)

一、零件说明

制件如下图所示：

二、零件工艺性分析

1.零件工艺性分析

（1）材料分析

该制件材料为Q235，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛,可用于冲裁工艺。

（2）结构分析

该零件形状，应力对称。

没有突出的悬臂和凹槽，但零件复杂，棱角很多，头部有三个小孔。

孔距边界之间的最小孔边距很小，但大于一个板厚。

存在很小的孔（直径2.8mm）但大于0.35倍的板厚，因此可以冲裁。（3）精度分析

图示零件尺寸公差要求约为IT10对尺寸精度要求较高，因此在模具设计时需要特别注意精度的要求。

2．冲压工艺方案的确定

该工件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—落料级进冲压。采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，精度低，难以满足大批量、高精度的生产要求。

方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但是有两个孔距零件边缘的位置较近，小于凸凹最小允许壁厚，模具制造难度大且强度得不到保证。此外冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。

方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，因为是在一套模具上完成冲裁，精度明显高于简单模。

所以经过比较，采用方案三最为合适。

三.主要工艺设计计算

1.排样方式的确定以及计算

由于该零件有一头大一头小的特点，直排的材料利用率低，应采用直对排的排样方法，设计成隔位冲裁，可显著减少废料。具体方法为：将第一遍冲裁后的条料水平方向旋转180度，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。

排样方法如图所示：

条料排样图

查的搭边数值：工件之间搭边a1>3.5mm

工件与边界之间，a>4mm

取a1=4.4mm a=5.75mm

步距s= 2×10.6+2×4.4=30mm

条料宽度b=103.4+5+2×5.75+29.1+1=150mm

因此条料宽度为150mm，步距为30mm，

材料利用率η=(nA/LB)×100%=(2×1429.3)/(150×30)=63.5%

2.压力中心的确定及相关计算

压力中心的确定：模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

冲模的压力中心，可按下述原则来确定：

（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。

（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。

（3）冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计算法求出。

压力中心的计算：

因此取模柄在条料正中间为原点的坐标系下的（-25,10）处

3. 冲压力的计算

计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。

冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抵抗力。它是随着凸模切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力是最大值。选择压力机就是按冲裁力最大力计算。

冲裁后，由于板料的弹性恢复，使零件（或废料）仍梗塞在凹模洞口内，需要把零件（或废料）从凹模洞口推出或顶出。把从凹模洞口顺冲裁方向推出的力

称推件力Ft；把逆冲裁方向从凹模洞口顶出的力称顶件力F d。

由于冲裁后板料的弹性恢复，使废料（或零件）紧卡住凸模，需要把这废料（或零件）从凸模上卸下来的力称卸料力Fx。

此处所设计的冲孔模中，通过卸料板将卡在凸模上的零件卸下来，有卸料力存在。由于所冲完的废料或零件是直接从凹模落下，所以不需要在凹模下设置顶料装置，故不存在顶料力。

查得Q235的抗剪强度约为τb=300MPa，Kx=0.04mm，Kt=0.045.

F= KLtτb=1.3×4×300×（103.4×2+23×2+3.14×（3.3+2.8×2））=437.96kN Fx=KxF=0.04×437.96=17.52KN

n=h/t=8/4=2件

Ft＝nKtF＝2×0.045×437.96=39.41KN

=F＋Fx＋Ft＝494.90KN

F

Z

4.冲裁凸凹模刃口尺寸计算

凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙也靠凸、凹模的刃口尺寸及其公差来保证。在计算模具刃口尺寸及其制造公差时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：

（1）落料落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，因此其光面尺寸与