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毕业设计（论文）

论文（设计）题目冷冲压模具设计专业名称模具设计与制造班级名称

学生姓名

指导教师

完成时间

施加压力，使其产生分离或塑

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产与自动化。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,因此冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采纳的冲压工艺方法也是多种多

样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。

上述两类工序，按差不多变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种差不多工序，每种差不多工序还包含有多种单一工序。

在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采纳集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。

复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。

级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。

复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。

冲模的结构类型也专门多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分

组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。

此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，要紧零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。

冲裁模设计题目

如图1所示零件：垫扳

生产批量：大批量

材料：08F t=2mm

设计该零件的冲压工艺与模具

2 零件的工艺分析

2.1 结构与尺寸

该零件结构简单,形状对称。

硬钢材料被自由凸模冲圆形孔,查《冷冲压工艺及模具设计》表3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:Φ6>1.3t=1.3×2=2.6。

由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行,故最

小孔边距不应小于材料厚度t,该工件的空边距(20)>t=2,(10)>t=2,均适宜于冲裁加工。

2.2 精度

零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级

确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分不为：

， 38062.0-, 30052.0-, 16043.0-, 零件外形:580

8036.0-

零件内形:630.00+

孔心距:18±0.215,

利用一般冲裁方式能够达到零件图样要求。

2.3 材料

08F，属于碳素结构钢,查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知抗剪强度τ=260MPa,断后伸长率=32％。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。

依照以上分析,该零件的工艺性较好,能够进行冲裁加工。

3 确定冲裁工艺方案

该零件包括落料、冲孔两个差不多工序，能够采纳以下几种工艺方案：

(a)先落料，再冲孔，采纳单工序模生产；

(b)采纳落料——冲孔复合冲压，采纳复合模生产；

(c)用冲孔——落料连续冲压，采纳级进模生产。

方案(a)模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，要紧采纳复合冲裁或级进冲裁方式。采纳复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案能够达到较好的零件质量。

依照以上分析，该零件采纳复合冲裁工艺方案。

4 确定模具总体结构方案

4.1 模具类型

依照零件的冲裁工艺方案，采纳复合冲裁模。复合模的要紧结构特点是存在有双重作用的结构零件——凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采纳倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采纳倒装式复合冲裁模。

4.2 操作与定位方式

尽管零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采纳手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采纳导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采纳始用挡料销，采纳使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。

4.3 卸料与出件方式

采纳弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，能够保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采纳由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

4.4 模架类型及精度

考虑到送料与操作的方便性，模架采纳后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是专门高，但冲裁间隙较小，因此采纳I级模架精度。

4.5 凸模设计

凸模的结构形式与固定方法：

落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，

可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。

5 工艺设计计算

5.1 排样设计与计算

零件外形近似矩形，轮廓尺寸为58×30。考虑操作方便并为了保证零件精度，采纳直排有废料排样。如图1所示：

查《冷冲压工艺及模具设计》表3-13，工件的搭边值a=2，沿边的搭边值a1=2.2。级进模送料步距为S=30+2=32mm

条料宽度按表3-14中公式计算：

B -0△=(D max+2a1)-△0查表3-15得：△=0.6

B=（58+2×2.2）0

6.0-=62.40

6.0-

（㎜）

由零件图近似算得一个零件的面积为1354.8㎜2，一个进距内的

坏料面积

B×S=62.4×32=1996.8㎜2。因此一个进距内的材料

利用率为：

η=（A/BS）×100﹪=67.8﹪

查《冷冲压工艺及模具设计》附表3选用板料规格为710×2000

×2。

采纳横裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为

32，每间条可冲零件个数22个零件。则一块板材的材料利用率

为：

η=（n×A0/A）×100﹪

η=（22×32×1354.8/710×2000）×100﹪=67.2﹪

采纳纵裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为

11，每条可冲零件个数62个零件，则一块板材的材料利用率为：

η=（n×A0/A）×100﹪

η=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=59.2﹪

依照以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因

此采纳横裁。

5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机

冲裁力：依照零件图可算得一个零件外周边长度：

L1=16π+8+28+38×2

=162.27 内周边长度之和：

L=2π×3=18.84㎜

查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知：260

τMP a;

查《冷冲压工艺及模具设计》附表3可知：K x=0.05, K T=0.055.

落料力：

F落=KL1 t T

=1.3×162.27×2×260

=109.69KN

冲孔力：

F孔=KL2 t T

=1.3×6 ×2×260

=12.74

卸料力：

Fx=KxF落

=0.05×109.69

=5.48KN

推件力：

依照材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6,

故:n=h/t=3

F T=nKtF孔

=3×0.055×25.47

=4.20KN

总冲压力：

FЁ= F落+ F孔+Fx+ F T

则FЁ=109.69+12.74+5.48+4.20

=132.11KN

应选取的压力机公称压力：25t.

因此可初选压力机型号为J23-25。

当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。

确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：

由图可知，该形状关于X轴上下对称，关于Y轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点O。该点坐标为（0，0）。

5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差

由于模具间隙较小，固凸、凹模采纳配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分不进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循

以下原则：

（I ）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的差不多尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的差不多尺寸则按凹模差不多尺寸减最小初始间隙；

（II ）冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的差不多尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的差不多尺寸则按凸模差不多尺寸加最小初始间隙；

（III ）凸模与凹模的制造公差，依照工件的要求而定，一般取比工件精度高2~3级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。

a): 落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算：

i)凹模磨损后增大的尺寸，按《冷冲压工艺及模具设计》公式：D A =(D max -X △);计算，取 δA =△/4，制件精度为IT14级，故X=0.5

58074.0-: D A1 =(58-0.5×0.74 )185.00

+=57.63185.00+ （㎜） 380

62.0-: D A2=（38-0.5×0.62）155.00+=37.69155.00+ （㎜）

300

52.0-: D A3=（30-0.5×0.52）13.00+=29.7413.00+ （㎜） 16

043.0-: D A4=（16-0.5×0.43）1075.00+=15.7851075.00+（㎜） 80

36.0-: D A5=（8-0.5×0.36）09.00+=7.1809.00+（㎜）

ii)凹模磨损后不变的尺寸，按《冷冲压工艺及模具设计》公式：C A =（C min +X △）±0.5δA: 计算，取δA =△/4 ，制件精度为IT14级，故X=0.5