哈工大冲裁模课程设计说明书

设计说明书目录一、设计任务二、零件工艺性分析2.1结构与尺寸分析2.2材料分析2.3精度分析三、冲裁工艺方案的确定四、确定模具总体结构方案4.1模具类型4.2操作与定位方式4.3卸料与出件方式4.4导向方式4.5模架类型及精度五、垫片冲压工艺计算5.1排样设计与计算5.2计算冲压力5.3计算模具压力中心5.4模具刃口尺寸计算六、垫片复合模主要零件的设计计算6.1落料凹模6.2固定板6.3垫板的设计6.4卸料板的设计6.5凸模设计6.6卸料弹簧设计6.7凸凹模长度确定6.8卸料板的设计6.9模架设计6.10卸料弹簧窝座深度的确定6.11选择紧固件和定位零件6.12模柄的设计七、参考文献一、设计任务工件为垫片，材料为08Al ，未标注公差，精度要求取IT14，尺寸如图所示，设计一套冲压模具，大批量生产。

图1 垫片零件图二、 零件工艺性分析1.结构与尺寸分析零件结构简单，形状对称，零件中部为梯形孔，外接圆直径为20mm ，满足冲裁最小孔径mm t d 1min =≥的要求；孔与零件边缘间的最小孔边距为10mm ，满足冲裁件最小孔边距mm t 1C min =≥的要求。

由于冲孔转角处有尖角，应改为圆弧过渡，便于模具加工，圆角α=0.60t=0.6°。

因此，零件的结构满足冲裁的要求。

2.材料分析08Al 为优质碳素结构钢，具有很好的冲裁成形性能。

3.精度分析零件的精度要求为IT14，模具按精度IT11计算，普通冲裁即可满足图样要求。

由以上分析可知，该零件工艺性较好，可以进行冲裁加工。

三、冲裁工艺方案的确定零件为落料冲孔件， 可采用冲孔－落料复合冲压，采用复合模生产。

该方案只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

四、确定模具总体结构方案1．模具类型根据之前确定的零件冲裁工艺方案，采用倒装式复合冲裁模。

2．操作与定位方式为降低成本，可采用手工送料方式。

板料定位靠导料销和橡皮顶的活动挡料销完成，因为该模具采用的是条料，采用导料板控制材料的送进方向。

3.卸料与出件方式冲压完毕后，打杆推动推板，推杆和推件块将零件从凹模中推出。

冲孔废料则从凸凹模孔通过工作台孔落下。

4.导向方式根据零件尺寸大小，该模具为中小型模，采用滑动导柱导套导向。

5. 模架类型及精度考虑到零件的结构特点，采用中间导柱模架。

五、垫片冲压工艺计算1．排样设计与计算（1）分析零件形状，并考虑到定位方便，采用单行直排；（2）搭边值确定：查《冲压模具设计手册》表2-16，确定搭边值a，b。

当t=1时 a=1.5 b=1.5图2 搭边示意图（3）条料宽度和导尺间距的计算：定位采用挡料销定位，无侧压装置，板料采用龙门剪床裁剪。

条料宽度式中Z—导尺与最宽条料之间的最小间隙，查《冲压模具设计手册》表2-20得Z=0.5mm；—条料宽度的单向偏差，mm，查《冲压模具设计手册》表2-19得=-0.6mm。

所以 (mm)导尺间距离A(mm)材料利用率式中 n—板料（或带料、条料）上实际冲裁的零件数量；—零件的世纪面积，mm2；L—板料（或带料、条料）长度，mm；B—板料（或带料、条料）宽度，mm；若取工件数量n=20件，则料长为(mm)取 L=832mm所以条料规格为所以材料的利用率为2．计算冲压力冲裁力公式为式中 P—冲裁力；—冲孔冲裁力；—落料冲裁力。

(1)冲孔冲裁力。

式中 K—系数，一般取1.3；—冲孔周长，47.4mm；t—材料厚度，t=1.0mm；τ—材料抗剪切强度，MPa，查《冲压模具设计手册》表1-20得τ=300Mpa。

所以 (N)取 (kN)(2)落料冲裁力。

(mm)所以 (N)取49 (kN)(3)卸料力。

式中—卸料力；—卸料系数，查《冲压模具设计手册》表2-29得.所以 (kN)(4)推料力。

式中—推料系数，查《冲压模具设计手册》表2-29得n—同时卡在凹模洞孔内的件数，取n=4.所以 (kN)(5)顶件力。

式中—顶件力；—顶件系数，查《冲压模具设计手册》表2-29得.所以(6)总冲压力。

采用弹性卸料装置和下出件方式，总的冲压力为(kN)初选压力机：根据总的冲压力，选择压力机型号为J23-16(开式双柱可倾式压力机)，主要技术参数如下：标称压力 160KN滑块行程 55mm行程次数 120次/min最大闭合高度 220mm闭合高度调节量 45mm滑块中心到机身距离 160mm工作台尺寸前后300mm 左右 450mm工作台孔尺寸 210mm模柄孔尺寸直径40mm 深度60mm3.计算模具压力中心图3 压力中心的确定4.模具刃口尺寸计算由于零件为形状简单的工件，采用凸、凹模分开加工。

查《冲压模具设计手册》表2-24得 mm； mm(1)冲孔凸模的尺寸计算设工件孔的尺寸为，根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。

其计算公式为：(冲孔凸模刃口尺寸)(冲孔凹模刃口尺寸)式中、、，、、—冲孔凸模和凹模尺寸，mm；A、B、C—落料件工件孔的基本尺寸，mm；—最小合理间隙(双面)，mm；、—凸模和凹模的制造公差，mm，查《冲压模具设计手册》表2-28得，；x—磨损系数，与制造精度有关，查《冲压模具设计手册》表2-27得x=0.75；—工件的制造公差，mm，。

表1 冲孔模具尺寸(2)落料凹模的尺寸计算设落料件的尺寸为，根据冲裁模刃口尺寸计算原则，落料应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上。

其计算公式如下：(落料凹模刃口尺寸)(落料凸模刃口尺寸)式中、—落料凸模和凹模尺寸，mm；—工件的制造公差，mm，；—最小合理间隙(双面)，mm；、—凸模和凹模的制造公差，mm，；x—磨损系数，与制造精度有关。

六、垫片复合模主要零件的设计计算1.落料凹模凹模外形如图 4所示。

图4 落料凹模尺寸在设计凹模时一般按经验公式计算。

凹模厚度为：14 mm式中 K—系数，查《冲压模具设计手册》表2-29得K=0.35；b—工件最大的外形尺寸，b=40mm。

由于H应大于15mm，故取H=15mm。

凹模壁厚为：由于零件形状简单，故取 C=30 mm。

由于工件形状为圆形，故选用圆凹模凹模直径 mm凹模直壁高度 mm由以上算的凹模轮廓尺寸,查有关国家标准JB/T7643.4-94，取标准尺寸,凹模材料选用T8A，热处理淬硬（5862）HRC。

2.固定板(1)凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，其厚度可按经验公式计算：,取H=12mm，选取板的规格为(2)凸凹模固定板：凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择15mm，选取板的规格为3.垫板的设计垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块强度较高的垫板。

凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取4mm，选取规格。

凸凹模垫板的外形尺寸与凸凹模固定板相同，厚度取10mm，选取规格。

4.卸料板的设计用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为10mm,即, 卸料板材料为45号钢。

5.凸模设计(1)冲孔凸模为非圆形凸模，其固定部分做成圆柱形，采用骑缝螺钉定位。

凸模长度冲模材料选用普通碳素工具钢T8A，热处理淬硬（58-62）HRC，[σt]=1000-1600MP。

凸模如图5所示。

图5 冲孔凸模尺寸(2)凸模强度校核校核公式式中—凸模最小断面的面积，；—冲裁力，N；—凸模材料的许用应力，MPa，取1300MPa。

因为所以凸模强度符合要求。

(3)凸模刚度校核凸模校核公式式中—凸模最大自由长度，mm—凸模最小断面惯性矩，，；—冲裁力。

代入公式，得实际所以凸模刚度符合要求。

6.卸料弹簧设计(1)单个弹簧所承受的符合已知总卸料力设卸料弹簧个数为n=8个所以(2)根据的大小，从标准中初选弹簧规格。

初选弹簧参数：弹簧中径；弹簧钢丝直径d=4.0mm；节距t=5.3mm；最大工作负荷；最大工作负荷下的总变形量；弹簧的自由长度；弹簧有效圈数n=12；最大工作负荷下的单圈变形量f=1.04mm。

(3)弹簧压缩量。

(4)校核弹簧最大压缩量。

校核公式式中—最大工作负荷下的总变形量，mm，；—弹簧压缩量，mm，；F—卸料板工作行程，mm，取F=料厚+1=1+1=2mm；—凸凹模修模余量，mm，，取。

所以结论：因为所选弹簧满足公式，所以所选弹簧规格符合要求，八个弹簧的分布情况如图6所示。

图6 卸料弹簧在凸凹模固定板上布置情况7.凸凹模长度确定，壁厚校核凸凹模各部分尺寸如图7所示。

图7 凸凹模各部分尺寸(1)凸凹模长度确定。

式中—弹簧的自由长度，mm，；—弹簧压缩量，mm，；—卸料板厚度，mm，取。

(2)其他。

取漏料孔直径υ=22mm，刃口直边高度设计存四片料，高为4mm，凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装骑缝螺钉防转。

8.卸料板的设计(1)卸料板的形状及尺寸。

卸料板取如图6所示的圆形板，直径为100mm，厚度；卸料板材料选45钢，不用热处理淬硬。

(2)卸料板上成形孔的设计。

取弹压卸料板与凸模的双面间隙为。

所以卸料板上与凸模装配的成形孔尺寸为式中—落料凸模刃口尺寸(mm)；C—弹压卸料板与凸模的双面间隙，取C=0.3mm。

9.模架设计模架为圆形模架，凹模外形为υ=115mm，查《模具设计与加工速查手册》表2-263得：选择中间导柱模架，尺寸为L=260mm，，。

10.卸料弹簧窝座深度的确定在弹性卸料机构中，卸料弹簧窝座得深度H应保证冲模在闭合状态时，弹簧压缩到最大许用压缩量的程度。

弹簧窝座H的计算公式如下式中—弹簧的自由长度，mm，；—最大工作负荷下的总变形量，mm，；—卸料板厚度，mm，取；—凸凹模高度，mm，；h—刃口修磨量，mm，取；t—料厚，mm，t=1.0mm；l—凸模进入凹模深度，mm，取l=1mm。

代入公式11.选择紧固件和定位零件螺钉规格的选用：根据标准GB699选取材料为45号钢，热处理硬度值为HRC35-40，卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉，卸料板上设置8个卸料螺钉，公称直径为12mm，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。

活动挡料销：在卸料板上固定了2个导料销，用于条料送进的定位。

12.模柄的设计由压力机型号 J23-16，可查的模柄孔的直径为40mm，深度为60mm。

即选模柄A40×78GB 2862.3-81。

七、参考文献1 马朝兴主编.冲压模具设计手册.北京：化学工业出版社，20092 林承全，胡绍平主编.冲压模具课程设计指导与范例.北京：化学工业出版社，20083 彭建生主编.模具设计与加工速查手册.北京：机械工业出版社，20054 金铃，刘玉光，李利群主编.画法几何及机械制图.哈尔滨：黑龙江人民出版社，20035 周玲主编.冲模设计实例详解.北京：化学工业出版社，2007。