196夹子冲压件设计(含全套说明书和CAD图纸)概论

设计（论文）题目夹子冲压件设计

目录

第一章、课题简介 (3)

第二章、工艺分析 (4)

一、零件工艺分析 (4)

二、工艺方案的确定 (4)

三、工艺参数的确定 (5)

第三章、工作力的计算及压力机的选择 (10)

一、冲压力的计算 (10)

二、粗选压力机 (12)

三、机床压力中心 (12)

第四章、填写冲压工序卡 (14)

第五章、模具结构设计 (15)

一、模具结构形式的选择 (15)

二、模具结构的分析与说明 (15)

三、模具工作部分的尺寸和公差的确定 (16)

四、模具结构设计 (20)

五、校核压力机安装尺寸 (23)

第六章、弯曲模具的设计 (24)

一、制件弯曲工艺分析 (24)

二、冲压工艺参数的确定 (25)

第七章、弯曲模的结构设计 (27)

一、模具结构的分析说明 (27)

二、弯曲模的卸料装置的设计说明 (28)

第八章、弯曲模的工作尺寸计算 (29)

毕业设计小结 (33)

参考文献 (35)

第一章课题简介

零件分析说明

1零件形状及其一般要求

制件如图1-1所示，材料为不锈钢，材料厚度为0.5mm，制件尺寸精度按图纸要求，未注按IT12级，生产纲领年产10万件。

图1-1

第二章工艺分析

1、零件工艺分析

本制件形状简单、尺寸、厚度适中，一般批量生产，属于普通冲压件，但在设计冷冲压模具时要注意以下几点：

2制件的外形轮廓、结构都算简单，但是要考虑几个孔的加工

A、两个2的孔的位置要求，

B、由于要装配，

C、两孔必

须有一定的同D、轴度要求，E、其值为0.15mm。

3此制件的加工难点主要在孔2的中心距的定位。

7由于几个孔的直径都较小，并且有一定的批量，在设计时要重视模具的材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

二、工艺方案的确定

根据制件的工艺的分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三种。按其先后顺序组合以及合理的加工方案有以下几种：

1、落料-冲孔-弯曲，单工序冲压。

2、落料-弯曲-冲孔，单工序冲压。

3、落料冲孔-弯曲压筋，复合冲压。

方案1)为单工序冲压模具。由于此制件有一定的生产批量，过多的工序，降低产品的精度，而且此方案生产效率底，不宜批量生产，故不宜采用此方案。

方案2)也为单工序冲压模具。它除有方案1的毛病外，还有孔的位置

精度难以保证，在并且在弯曲时也缺少定位精度难保证，故不宜采用此方案。

方案3)复合冲压模具。由于制件的结构，材料的厚度较薄，冲孔与落料一次冲压完成。故最宜采用此方案

具体方案示意如下：

A、零件的排样方案图2-1

图2-1

三、工艺参数的确定

1毛坯尺寸的计算

● 外形尺寸的长度计算

零件相对弯曲半径为：

R/t=2/0.5=4>0.5

式中 R ?弯曲半径；

T ?料厚。

可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应现求弯曲变形区的

中性层曲率半径ρ。

由课本p145中性层位置计算公式

ρ=R+Xt

式中 X——由实验测定的应变中性层位移系数

由课本p145 表4-5查出X取0.42

所以：

ρ=R+Xt

=2+0.42×0.5

=2.21mm

圆角半径较大（R>0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式

L=∑L直+∑L弯

L弯=［（180-a）/180］*πρ

图2-2

所以制件长度为如图2-2

L=L AB+L BC+L CD+L DE+L EF+L FG+L GH+L HI+L IJ+L JK+L KL

L=3+3.0342+8.54+14+1+1+1.8028+13+1.8028+1+2

L=50.1798

DE段属于工艺设置,目的是为了减少弯曲回弹,其半径很大,可看成是直线，所以DE段长度按直线计算。

1外形轮廓宽度的计算 :

由于考考虑到板料的利用率和排样的方便，此制件由CAD生成的

工艺尺寸为：外形轮廓宽度为L=53.74mm

2排样尺寸的计算

1搭边值的确定：

由课本上P46表3-14查得L>50的工件间a1的值为2.2*0.8=1.76

侧边a的值为2.5*0.8=2

3条料宽度的计算

在设计模具是为了方便，采用无侧压装置送料方式条料宽度计算公式如下：

B=(D+2a +Z) 0-δ

式中 B——为条料宽度的基本尺寸；

D——为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸a——侧面搭边

Z——导料板与最宽条料之间的间隙

δ——条料宽度的负向偏差

搭边距a如上所示

间隙δ、剪切公差Z查课本p47表3-17查得δ=0.5mm、Z=0.5mm

由上面公式计算得B=(53.74+2*2+0.5〉0-0.5=56.240-0.5mm

2步距的计算

由制件的展开图（见右图2-3）

所生成的横向有效尺寸为Ls=53.74mm

图2-3

步间距计算公式为：

L=Ls+a1 式中L——为步间距

Ls——为横向有效尺寸

a1——搭边距

L=53.74+2=55.74mm

由此可得模具排样图如下：

图 2-4 根据要求查《模具设计指导》史铁梁主编表4-1，选板的规格1500×800

×0.5每块板可剪1500×56规格条料14块，材料利用率达80%以上。

3计算材料利用率

由课本p43式子3-19

η=nA/BL×100%

η——为材料利用率；

A——一个步距内冲裁件的实际面积；

B——条料的宽度

L——条料的长度

n——一张板料上冲裁件的总数目

η=28*1932.765/（56*1500）=65%

第三章工作力的计算及压力机的选择

工作力的计算以落料冲孔模具为例计算：

一、冲压力的计算

完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力、及卸料力、推料力、顶

料力和压料力组成

1.冲裁力F冲的计算

由本课本p49式子3-28

F冲=KtLτ

式中：

τ——为材料的抗剪强度（MPa）

F冲——冲裁力（N）

L——冲裁周边总边长（mm）

t——材料厚度（mm）

说明：系数K是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模的波动（数值的

变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素

而设置的安全系数，一般取1.3。当查不到抗剪强度τ时，可用抗拉强

度σb代替τ，而取Kp=1的近似计算法计算。

τ查《模具设计指导》p90表4-12取τ=350 MPa

所以冲裁力F冲=1.3×0.5×211.059×350=48016 N =48.016KN

2. 卸料力F x 、推料力F T、顶料力F D的计算

在实际生产中影响卸料力、推料力、顶料力的因素很多，要精确计算很

困难。在实际生产中常采用经验公式计算：（查课本p50公式3-30 3-31 3-32）

卸料力： F x=K x F

推料力： F T = nK T F

顶料力： F D =K D F

式中：

F冲裁力（N）

K x卸料力系数，其值为0.045--0.055(薄料取大值、厚料取

小值）；

K T——推件力系数，其值为0.063

K D——顶件力系数，其值为0.08

n——时卡在凹模内的冲裁件数(或废料)数

n=h/t

h——凹模洞口的直刃壁高度

t——板料厚度

卸料力和顶料力是设计卸料装置和弹顶装置的依据。

因此：

F x =0.045×48.016=2.17 KN

F T=0.063×48.016=3.025008 KN

F D=0.08×48.016=3.84128 KN

总压力F总的计算

F总= F冲＋F x＋F D=54.02728 KN

二、粗选压力机

由于该制件是一普通制件，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机。它具有工作台三面敞开，操作方便，成本低廉的优点。由于冲孔落料复合模的压力行程的特点是在开始阶段即需要很大的压力，而在后面阶段所需要的反倒要小的多。因此若按总的压力来选取压力机，很可能出现虽然总的压力满足要求，但是在初始阶段冲裁时已经超载。同时，选用拉深压力机还应该对冲裁功进行核算，否则会出现压力机在力的大小满足要求，但是功率有可能过载，飞轮转速降低，从而引起电动机转速降低过大，损坏电动机。因此精确确定压力机压力应当根据压力机说明书中给出的允许工作负荷曲线，并校核功率。但是在一般条件下，可以根据生产车间的实际条件，在现有压力机中选取。在这里根据总压力为54.02728KN,从《模具设计指导》史铁梁主编一书中表4-33提供的压力机公称压力序列中选取100KN的压力机，型号为J23-10.由此可知，电动机的功率远远大于拉深所需压力机的电动机功率。故可以选用此电动机。

三、计算压力中心

由于制件图形规则，上下对称，所以其压力中心必在中心线上，用实验法测的该制件的压力中心坐标为X24，Y0如下图：

第四章、填写冲压工序卡由上可知该制件共有两道工序：即落料冲孔，弯曲压筋。冷冲压工艺卡片如下图

第五章、模具结构设计

根据确定的冲压工艺方案和制件的形状、特点、要求等因素确定冲模的类型及结构形式。

1模具结构形式的选择

在模具设计中虽然单工序模具比较简单也比较容易制造,但是制件孔离制件边缘尺寸较小在落料后冲孔势必会影响模具的精度。且，两孔在单工序模具中很难保证两孔的位置精度。所以考虑到用落料冲孔复合模具来加工第一工序。又因为冲孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模内进行落料，必然材料的切向流动的压力，有可能使φ4的凸模变形，因此考虑采用弹压卸料装置的复合冲压。这样既提高了工作效率又提高了模具的寿命，这样一来提高了模具的使用价值。因为制件精度不是多高，采用两副模具，一副是冲孔落料复合模、一副是弯曲模。这样就降低了模具的制造难度，且适合生产条件不是很好的企业生产模具，给模具生产带来一定的广度。给生产降低了成本，带来了更大的经济利益。

二、模具结构的分析与说明

1、冲孔落料模结构的分析与说明

本道模具主要用来完成落料冲孔，目的明确简单，看似易设计。但对于本制件来说它是一个上下对称的制件并且有两个Φ4的小孔，为了保证两孔在弯曲后的精度，所以要在本工序中做到两孔的精度。

在本制件考虑到形状有一定的复杂，且较薄（0.5mm），为了保证制件有较高的平直度本，故采用正装式复合模。制件制造时还要考虑到制件的定位，根据制件的特征，为了保证凹模的强度，故采用钩形当料销、和采用外形定位的定位销。

2、弯曲模结构的分析与说明

为了保证坯料在弯曲时不发生偏移，在设计时用Φ5的孔为定位孔，用定料销定位。为了防止坯料转动，采用左右定位销定位。

三、模具工作部分的尺寸和公差的确定

冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度来保证。正确决定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模具的主要任务之一。

在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下列原则：

8落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间

隙在凹模上。

14考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时，凸模基本尺寸

则应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样，在凸、凹磨