冲压工艺及模具设计说明书概论

目录：第1章冲压工艺性分析 (3)第2章确定模具的工艺方案 (4)第3章确定各工序模具结构形式 (4)第4章工艺计算 (5)第5章冲裁模工作部分结构参数的确定 (13)第6章拉深模工作部分结构参数的确定 (14)第7章模具主要零部件设计 (16)第8章绘制总装模具图、模具图 (21)第9章冲模的安装和安全技术 (21)第10章设计心得 (22)参考文献 (23)第1章冲压工艺性分析1.零件图（三角定位片）必须包含的冲压工序：拉深2. 工艺分析冲压件的工艺性要求是指冲压件对冲压工艺的适应性。

对冲压件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、行位公差及技术要求等。

冲压件合理的工艺性能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较长、操作方便及产品质量稳定等要求。

此工件只有落料、冲孔、拉深三个工序。

材料为08钢，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能。

结构对称、简单。

有一个三角异形孔，工件的尺寸全部为自由公差，可为IT14级，尺寸精度底，普通冲裁就能满足要求。

（尺寸有表可查得，尺寸精度为IT14）。

第2章确定模具的工艺方案该工件包括落料、冲孔、拉深三个个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，后落料再拉深，采用单工序模；方案二：冲孔、落料、拉深级进冲压，采用级进模；方案三：采用拉深-冲孔-落料复合模。

各方案优缺点的比较如下方案一：模具结构简单，制造比较方便，不过由于工序较多，需要多副模具，成本相对来说较高，生产效率比较低。

而且由于几道工序顺次进行，误差必定会增大，工件质量必定打折。

方案二：级进模是一种多工位的，高效率的加工方法。

一般适用于大批量的小型冲压件。

由于工序较多，构造会较为复杂，但是加工过程简单易操作，由于同一条生产线连续加工，所以会产生一定的累积误差，但是能满足设计要求。

方案三：拉深、冲孔，落料采用复合模一次性加工，只要一套模具，这样工序不会太复杂，但是拉深过程中会出现材料的位移，会使冲孔和落料的尺寸产生较大误差。

故不采用此方案。

方案确定：，考虑到尺寸精度的要求不高，综上所述，采用，冲孔、落料拉深单工序加工。

（冲孔落料复合模）第3章确定各工序模具结构形式单工序模（又称简单模）时至压力机在一次行程中完成一道工序的模具。

单工序模的结构简单，重量较轻，尺寸较小，模具制造简单，成本低廉。

第一步使用冲孔落料复合模，最后使用拉深模。

由于年产量10万件但精度要求不高，可以采用导板式冲裁模。

拉深模采用无压边装置的简单拉深模。

第4章工艺计算t=2mm，下面均按中线计算1. 确定修边余量△h有课本表6-2查的：==0.1324 ，取△h=1.0mm2. 计算毛坯直径D 由公式D===84.31mm3. 确定拉深次数先判断能否一次拉出。

零件所要求的拉深系数（即总拉深系数）===0.8065毛坯的相对厚度t/D=0.0237由课本表6-6，取=0.63可见，=0.8065>=0.63判断，一次就可以拉出工件的最后形状。

4. 确定拉伸系数由3可知，拉深次数为1.5. 确定拉深成品的尺寸（1）直径:因为拉深次数为1次，所以可直接取拉深系数=0.8065。

已知D=84.31mm所以=xD=68mm。

（2）成品的高度计算因为拉深次数为1次，所以高度即为最总工件的实际高度.=10mm6. 画出工序图7. 拉深力与压边力的计算根据毛坯的相对厚度t/D=0.0237，查课本表6-12可知，不需要用压边圈.由表2-3可查得，08钢的σb=324~441MP,可取σb=440MP所以：F=1.25π（D-）t σb=1.25x3.14x（84.31-68）x2x440=56.334KNt—料厚；d1—第一次拉伸成品直径；σb—抗拉强度因为不需要压边圈，所以，压边力忽略。

8. 拉深时压力机的吨位选择采用单动压力机拉伸时，压边力与拉深力是同时产生的，所以计算总拉深力=F+=F=56.334KN在选择压力机的吨位时应该注意：当拉深行程较大，特别是采用落料复合模时，不能简单的将落料力与拉深力迭加去选择压力机吨位。

因为压力机的公称压力是指滑块在接近下止点时的压力，所以要注意压力机的吨位的压力曲线。

如果不注意压力曲线，很可能由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏。

所以，选取压力机的吨位时，可取吨位为100KN的压力机。

9. 拉深功与功率计算由于拉深工作行程较长，消耗功较多，因此对拉深工作还需要验证压力机的电动机功率。

拉深功W=hX=ChX=800J式中：最大拉深力（N）；：平均拉深力（N）；h：拉深深度（mm）；C：一般取0.6~0.8拉深功率p（kw）按下式计算：P===2kw压力机的电动机所需要的功率（kw）==3.16kw式中k:不平衡常数，k=1.2~1.4；：压力机效率电动机效率n：压力机每分钟的行程次数。

综上而言，查表1-3，可选压力机的型号为JC23-40其相关参数为标称压力400kN，滑块行程90mm，行程次数65/次min，最大装模高度210mm，连杆调节长度60mm，模柄孔尺寸Ф50x70，电动机功率4kw/h.10. 排样分析1）排样方法的确定方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，但是能采用有废料和少废料的排样方法。

经过多次计算分析，画出排样图如下：条料排样图2）确定搭边值 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

或影响送料工作。

查表，取适当搭边值：工件间 1.0a =，侧面1 1.2a =。

考虑到工件冲裁是须在两边设置压边值，所以取3a =，13a =3）确定条料步距：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

步距：87.31mm ；宽度：90.31mm4）条料的利用率==70.77%模具的闭合高度模具的闭合高度（）是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。

模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。

压力机的装模高度是指滑块在下止点时，滑块底平面与压力机工作台上的垫板上平面之间的高度。

模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，否则就不能保证正常的安装与工作。

其关系为：≤≤-5mm根据压力机的参数可得150mm≤≤11.计算冲压力1)冲裁力的计算用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：F=KLtτ( 公式3-15)式中F—冲裁力；L—冲裁周边长度；t—材料厚度；τ—材料抗剪强度；K—系数，系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

查表2-3取τ=350Mpa所以Ｌ＝3.14*84.31+17*3+1/3*3.14*2*5*3=347.13mmF=KLtτ=1.3*347.13*2*350=315888.3（N）=315.89（KN）2)卸料力、推料力的计算卸料力FXF卸=K卸F （公式3-18）推料力FTF推=nK推F （公式3-19）n～梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t)；h～直刃口部分的高(mm)；t～材料厚度(mm)F卸=K卸F=0.045*315.89=14.22KN（K卸、K推为卸料力、推件力系数，其值查表可得）F推=nK推F=0.05×315.89=15.79KN 所以总冲压力F总=F+F卸+F推=315.89+14.22+15.79=345.90KN12.计算模具的压力中心模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

由零件的对称行易知Xo=0，Yo=0，所以，压力中心为（0，0）13.冲裁时压力机的吨位选择根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J21—40。

压力机的参数为标称压力400KN，滑块行程80mm，行程次数80，最大装模高度330mm，连杆调节高度70mm，模柄孔尺寸Ф50x70，电动机功率5.5kw/h.14. 模具的闭合高度模具的闭合高度（）是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。

模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。

压力机的装模高度是指滑块在下止点时，滑块底平面与压力机工作台上的垫板上平面之间的高度。

模具的闭合高度应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，否则就不能保证正常的安装与工作。

其关系为：≤≤-5mm根据压力机的参数可得270mm≤≤第5章冲裁模工作部分结构参数的确定1.间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。

因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。

考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Z min，最大值称为最大合理间隙Z max。

考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Z min。

确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。

根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。

对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。

由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。