模具设计说明书

冷冲压模具设计

课程设计

学生姓名：霍俊贤

学号：2013241113

班级：1班

专业：模具设计与制造

指导老师：肖永康

时间：2015年10月

目录

设计任务书 (3)

第一章前言 (4)

1.1设计目的 (4)

第二章冲压工艺设计 (6)

2.1冲裁件的工艺分析 (6)

2.1. 1材质的分析 (6)

2.1. 2冲裁件的结构分析 (6)

2.2冲压工艺方案的确定 (7)

第三章模具结构形式的确定 (12)

第四章排样设计及材料利用率计算 (14)

4.1排样方案的确定 (14)

4.2搭边的选取 (15)

4.3材料利用率的计算 (15)

第五章冲裁工艺计算 (16)

5.1冲裁力和压力中心的计算 (16)

5.1. 1冲裁力的计算 (16)

5.1. 2卸料力、推件力和顶件力的计算 (17)

5.1. 3压力中心的计算 (17)

5.1. 4压力机的选择 (17)

5.2凸凹模刃口尺寸的计算 (18)

5.2 .1落料刃口尺寸的计算 (18)

5.2.2冲孔刃口尺寸的计算 (18)

第六章模具主要零部件结构和设计………………………………………………

19

6.1卸料装置 (19)

6.1. 1弹簧的选用 (20)

6.2出件装置 (21)

6.3定位装置 (21)

6.4凹模的设计 (21)

6.5凸凹模的设计 (22)

6.6凸模的设计 (22)

6.7联接与固定零件 (23)

6.7.1模柄 (23)

6.7.2凸模固定板与垫板 (23)

第七章主要零件的加工工艺………………………………………………………

25

第八章设计总结……………………………………………………………………

29

参考文献 (30)

设计任务书设计题目: 设计一正装式复合模

材料：T2

第一章前言

1.1设计目的

（1）综合运用和巩固冲压模具设计与制造等课程及有关课程的基础理论和知识，培养我们从事冲压模具设计与制造的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。

（2）培养我们分析问题和解决问题的能力。

（3）在冲压模具设计与制造课程设计中，培养我们认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。

(4)培养我们掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺规程编制、模具装配工艺制定。

(5)独立解决在制定冲压工艺规程、设计冲压模具结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题。

（6）学会查阅技术文献和资料，以完成在模具设计与制造方面所必须具备的基本能力训练。

第二章冲裁工艺设计

2. 1冲裁件的工艺分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响，一般情况下对冲压件工艺性影响最大的是几何尺寸和精度要求。

2.1.1材质的分析

冲压所用的材料，不仅要满足工件的技术要求，同时也必须满足冲压工艺要求：

（1）应有良好的塑性。在成形工序中，塑性好的材料，其容许的变形程度大。在分离工序中，良好的塑性才能获得理想的断面质量。

（2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态。表面状态好的材料，加工时不易破裂，也不容易擦伤模具，制成的零件也有良好的表面状态。（3）材料的厚度公差应符合国家标准。因为一定的模具间隙，适应于一定厚度的材料

本零件采用T2紫铜板，T2化学成分Cu+Ag:99.90 Bi:0.001 Sb:0.002 As:0.002 Fe:0.005 Pb:0.005 S:0.005 力学性能屈服强度（MPa）240 抗拉强度（MPa）300其韧性好，强度适中吻合加工的要求。

2.1.2冲裁件的结构分析

(1)冲裁件的形状应尽量简单，最好是规则的几何形状或由规则的几何形状所组成。同时应避免冲裁件过长的悬臂与凹槽,它的宽

度要大于料厚的1.5到2倍，冲裁件的最小尺寸为0.3mm大于0.8t。（3）孔与孔之间的距离或孔与零件边缘之间的距离a，因受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，一般应取a>2t(3-4mm)。如使用级进模，而且对零件精度要求不高时，a可适当减少，但也不宜于小于板厚。该零件的孔与孔之间的最小尺寸为 3.8mm，孔与零件边缘的最短距离为1.2mm。

（4）冲裁件的精度一般可达IT10-IT12，高精度可达IT8-IT10级，冲孔比落料约高一级。该零件没有标准公差，则对于非圆形件按国家标准《非配合尺寸的公差数值》IT14精度来处理，冲模则可按IT10精度制造。

综上分析，此工件满足冲裁的加工要求。

该工件有两道加工工序：冲孔、落料。可以有以下三种方案：方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。

方案二：落料和冲孔连续加工，采用级进模生产。

方案三：落料和冲孔复合加工，采用复合模生产。

方案一虽然模具结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低廉。但模具依靠压力机导轨导向，模具的安装调整麻烦，

很难保证上、下部分对正，从而难以保证凸、凹模之间的间隙均匀，冲裁件精度差，模具寿命低，操作也不安全，需要两套模具，生产率较低而且不适和大批量生产。

方案二级进模是多工序模，在一副模具上能完成多道工序，使用级进模可以减少模具和设备数量，提高生产效率。级进模容易实现冲压生产自动化。但是，级进模比简单模结构复杂，制造麻烦，成本增加。级进模的条料的准确定位的问题不好解决。

方案三复合模也是多工序冲模，在一副模具中一次送料定位可以同时完成几个工序。和级进模相比，冲裁件的内孔和外缘具有较高的位置精度，条料的定位精度要求较低，冲模轮廓尺寸较小，复合模适合于生产批量较大、精度要求高的冲裁件，且零件的形位精度容易保证，条料的定位精度要求较低，生产效率较高。

此模具本应用方案二的级进模进行操作，但由于级进模的设计难度较大，经教学需求，改用方案三的复合模。

第三章模具结构形式的确定

3．模具结构形式的确定

复合模有两种形式，正装式复合模和倒装式复合模。复合模正装和倒装的优缺点比较见下表：

序号正装倒装

1 凸凹模安装在上模凸凹模安装在下模

2 除料、除件装置三套，顶

件装置顶出冲件，冲孔废

料由推件装置的打杆打

出，操作不方便，不安全除料、除件装置两套，推件装置推出冲件，冲孔废料直接由凸凹模的孔漏下，操作不方便，能装自动拨料装置，既能提高生产率又能保证安全生产

3 凸凹模孔内不积存废料，

孔内废料的胀力小，有利

于减少凸凹模最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度

4 先压紧后冲裁，对于材质

软、薄冲件能达到平整要

求板料不是处在被压紧的状态下冲裁，不能达到平整要求

5 可冲工件的孔边距离较

小

不宜冲制孔边距离较小的冲裁件

6 装凹模的面积较大，有利

于复杂冲件用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板

7 结构复杂结构相对简单

经上述比较，我们的得到采用正装式复合模。

第四章排样设计及材料利用率计算

4.1排样方案的确定

冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。排样的合理与否直接关系到材料利用率的高低，而冲压件的成本中，材料费用一般占60%以上，因此合理排样对提高材料利用率降低成本具有十分重要的意义。根据材料的合理利用情况，条料的排样方法可以分为三种情况：(一)有废料排样：沿工件全部外形冲裁，工件四周都留有搭边和余

料。可由搭边补偿误差，因而能保证冲裁件的精度和质量，冲模寿命也较高，但材料利用率低。不容易操作

(二)少废料排样：沿工件部分外形冲裁，局部有搭边和余料。因受

剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差就会影响模具的寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。

(三)无废料排样：工件由条料顺次切下，直接获得零件，无任何

搭边。冲件的质量较差，模具寿命低，但材料利用率采用少、无废料排样，对节省材料有重要意义。同时，因冲切周边减少，可降低冲压力并简化冲模结构。但采用少、无废料排样也存在一些缺点，如工件所能达到的质量与精度都较差，同时模具寿命也较低。此外，少无废料排样中，工件的毛刺也在同一方向。(四)无论是有废料、少废料或无废料排样，其排样的形式均可分为

直排、斜排、直对排、斜对排、混合排和多行排等。

综上分析，根据零件的形状、尺寸、材料、选取有废料排样，采用直排的形式。

4.2搭边的选取

根据零件矩形形状最长边长为21mm，厚度为0.3mm，查表2-9（冲压工艺），所以a1=1.8mm，沿边a=2.0mm。

4.3材料利用率的计算

η=S工∕S总=74.38/(8.5×24) ×100%≈36

第五章冲裁工艺计算

5. 1 冲裁力和压力中心的计算

5.1. 1冲裁力的计算

冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力，它是选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。

用平刃冲裁模时，其冲裁力的计算公式为

F=KLtτ b

式中F—冲裁力

L—冲裁件的周长

t—板料的厚度

τb—材料的抗剪强度

F=Ltσb

式中：σb——材料的抗拉强度

经查T2紫铜板的抗拉强度τb=300Mpa，由此可以得出：

落料冲裁力F=Ltσb=67.5X0.3X300=6.075KN

冲孔冲裁力F=Ltσb=(3.14X2X0.9+2X2)X0.3X300=0.8685KN

总冲裁力F=F落+F冲=6.075+0.8685=6.9435KN

5.1. 2 卸料力、推件力和顶件力的计算

K1、K2、K3——推件力系数、顶件力系数、和卸料力系数查表2-17得K1=0.06 K2=0.05 K3=0.04

F1=nK1F=3X0.06X6.9435=1.25KN

F2=K2F=0.05X6.9435=0.35KN

F3=K3F=0.04X6.9435=0.28KN

总冲压力F总是各种冲压工艺的总和，由于本模具采用弹性卸料装置，则：

F总=F+ F2+ F3=6.9435+0.35+0.28=7.5735KN=0.8吨

5.1. 3压力中心的计算

冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为保证冲模正确平衡地工作，冲模压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲模和压力机导轨的不正常磨损，提高模具寿命，避免冲压事故。

5.1. 4压力机的选择

通过以上的计算结果和校核，结合工厂实际情况，选择能满足使用要求。

5.2凸凹模刃口尺寸的计算

模具刃口尺寸的计算及其公差是影响冲裁件精度的首要因素，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定

冲裁模凸模和凹模刃口的尺寸及其公差，是冲裁模具设计的重要内容。凸模和凹模刃口尺寸及其公差的确定，必须考虑到冲裁变形的规律、冲裁件的精度要求、冲模的磨损和制造特点等多方面的情况。

5.2. 1 落料刃口尺寸的计算

基本尺寸磨损系数计算公式制造公差21 0/-0.013 0.5 At =(A-xΔ)+Δ/4 /0 0.0325 17.5 0/-0.11 0.5 At =(A-xΔ)+Δ/4 /0 0.0275 14.5 0/-0.11 0.5 At =(A-xΔ)+Δ/4 /0 0.0275

5.2. 2 冲孔刃口尺寸的计算

基本尺寸磨损系数计算公式制造公差1.35 0/-0.06 0.5 Ap =(A-xΔ)-Δp 0.02

1.6 0/0.06 0.5 Ap =(A-xΔ)-Δp 0.02

第六章模具主要零部件结构和设计

模具的零部件，有很大一部分已实现了标准化，这对于简化设计工作、稳定模具质量、简化模具的制造维修等，都具有重大的意义。在设计模具时，对于标准化的零部件，例如模架，只需在标准化的资料中正确的选择，大量的设计工作是对非标准件的设计

冲模零、部件的分类可综合如下：

工作零件：有凸模和凹模，在复合模中有凸凹模。

定位零件：有挡料销、导正销、定位销、导尺、导料销、侧压板、侧刃等。

卸料与推件零、部件：有卸料板、压料板、推件器等。

导向零件：有导板、导柱、导套、导筒。

联接固定零件：有上模板、下模板、模柄、凸模固定板、凹模固定板、垫板、限制器、螺钉、销钉、健等。

6.1 卸料装置

卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种形式，视模具的结构要求的选择。

刚性卸料装置分为两种：封闭式卸料装置和悬臂式卸料装置。刚性卸料装置结构简单，工作可靠，卸料力大，适用于平整度要求不高或厚板零件的卸料。

弹性卸料装置分为两种：一种是橡胶作弹性元件，一种是用弹簧作弹性元件。弹性卸料装置在各类冲床中广泛应用，特别是材料较薄、制件要求平整的复合模最适宜。弹性卸料板根据需要可装在上模，也可装在下模。弹性卸料装置有敞开的工作空间，操作方便，工件质量也较好，但是冲压力会增加。