垫板冲压模具
垫板冲压模具课程设计
摘要：本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇毕业设计。
关键词：模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模；
1 前言
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。
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，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
（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,所以冲压的质量稳定,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，因而生产中采用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，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本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。这时在工艺上多采用集中的方案，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。
冲模的结构类型也很多。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，主要零、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,各尺寸公差分别为：
，38062.0-, 30052.0-, 16043.0-, 8036.0-
零件外形:580
-
74
.0
零件内形:630.00+
孔心距:18±0.215,
利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。
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。
根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。
3 确定冲裁工艺方案
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：
(a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产；
(b)采用落料——冲孔复合冲压，采用复合模生产；
(c)用冲孔——落料连续冲压，采用级进模生产。
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，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，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可以达到较好的零件质量。
根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。
4 确定模具总体结构方案
4.1 模具类型
根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要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。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。
4.2 操作与定位方式
虽然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，因此采用手工送料方式。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，宜采用导料板导向，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，采用始用挡料销，采用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
采用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，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用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，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用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，采用直排有废料排样。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/B S）×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。
采用横裁时，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﹪
采用纵裁时，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﹪
根据以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因此采用横裁。
5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机
冲裁力：根据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
KN
卸料力：
Fx=KxF落
=0.05×109.69
=5.48KN
推件力：
根据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F
Ё=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、凹模采用配作加工为宜，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别进行。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，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本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，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；
（III）凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，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+ （㎜） 30052.0-: 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
18±0.215: C d1=(17.785+0.5×0.43)±0.43/8=18±0.05375（㎜） 冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。
查《冷冲压工艺及模具设计》表3-3可知Z max =0.360㎜ , Z min =0.246㎜ 相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm
冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按《冷冲压工艺及模具设计》公式d T =(d min +x △)0-
计算，取δT =△/4，制件精度为IT14级，故X=0.5 1230
.00
+: d T1=(6+0.5×0.30)0075.0-=6.150
075.0-
6 设计选用零件、部件，绘制模具总装草图
6.1 凹模设计
凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命，其值可查《冷冲压工艺及模具设计》表3-23。
凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取6mm, 漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.5 mm
凹模轮廓尺寸的确定：
查《冷冲压工艺及模具设计》表3-24，得：K=0.28; 查《冷冲压工艺及模具设计》表3-25, 得: s 2=36;
凹模厚度H=ks=0.28×58=16.24（㎜）B=s+（2.5～4.0）H
=58+（2.5～4.0）×16.24
=98.6～122.96 （㎜）
L=s
1+2s
2
=30+2×36
=102 （㎜）
根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为L ×B×H=125×125×28.5（㎜）
凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A。工件部分淬硬至HRC58~62。外轮廓棱角要倒钝。
如图2所示：
其余
图2 落料凹模
6.2 凸模设计
6.2.1 凸模的结构形式与固定方法
冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。
为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。 6.2.2 凸模长度计算
凸模的长度是依据模具结构而定的。
采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=h 1+h 2+h 3计算， 式中 L---凸模长度，mm ；
h 1---凸模固定板厚度，mm; h 2----卸料板厚度，mm ; h 3----卸料弹性元件被预压后的厚度 L=22mm+10mm+18.5mm =50.5mm
6.2.3 凸模的强度与刚度校核
一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。
对冲孔凸模进行刚度校核： 凸模的最大自由长度不超过下式：
有导向的凸模L max ≤1200，其中对于圆形凸模I min =∏d 4/64
则L max ≤1200
260
2123.164
4
12????ππ=24.00mm
由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm ，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：50.5 6.2.4 凸模材料和技术条件
凸模材料采用碳素工具钢T10A ，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 56～60，凸模尾端淬火后，硬度为HRC 43～48为宜。 如图3所示：
其余
技术要求
材料采用碳素工具钢T10A.
2.刃口淬硬至56～60HRC,尾端淬硬至43～48HRC.
图3 冲孔凸模
6.3 凸凹模的设计
6.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法
凸凹模的结构简图如图4所示：
技术要求：
1.上下面无毛刺，平行度为0.0
2.2.材料为T10A,热处理56-60HRC.
3.带* 号的尺寸按 凹模实际尺寸配作， 保证Zmin=0.246.
4.带**号的尺寸按 凸模实际尺寸配作， 保证Zmin=0.246.
其余
图4 凸凹模
凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6配合。 6.3.2 校核凸凹模的强度
冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=2mm ，而实际最小壁厚为5mm ，故符合强度要求。 6.3.3 凸凹模尺寸的确定
凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Z min =0.246mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Z min =0.246mm 。 6.3.4 凸凹模材料和技术条件
凸凹模材料采用碳素工具钢T10A ，淬硬至56～60HRC 。
6.4 定位零件
定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。
选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为GB/T7694.10-94，材料45号钢，硬度为43～48HRC
选用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为6X2，如图5所示：
图5 导料销
6.5 卸料与出件装置
出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。
由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。
卸料板：
弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍, 卸料板与凸模的单边间隙按《冷冲压工艺及模具设计》表3-32选取,t＞1mm时,单边间隙为0.15mm。
为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺
寸端面0.3～0.5，卸料板的尺寸规格为：125mmX125mmX10mm，材料为:45#钢。如图6所示：
图6 卸料板
卸料螺钉：
卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规格为，JB/T7650.5-94。如图7所示：
图7 卸料螺钉
卸料装置：
由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件，卸料橡皮的选择原则：
为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力F
X
F XY =AP≥F
X=5.48KN
式中F
XY—
橡皮工作时的弹力，A—橡皮的横截面积，P—与橡橡皮压缩量有关
的单位压力，一般预压时压缩量为10%～15%。由《冷冲压工艺及模具设计》图3-64知，取P=0.6MPa，求得A=91.3cm2,由《冷冲压工艺及模具设计》表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35×26×24
根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm，模具维修时
刃磨留量为2mm，开启时卸料板高于凸模1mm，则求得总工作行程：h
工件
=6mm, 使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%～45%否则是皮的自由高度应为：
H=h/(0.25～0.30)
=6/(0.25～0.30)
=20～24mm
模具组装时的预压缩量为：
H
预
=（10%～15%）H
=2.4～3.6mm
取H
=3mm
预
由此可知：安装橡皮高度尺寸为21mm,
式中的H———所需的工作行程。
由上式所得的高度，还在按下式进行校核:
0.5≤H/B≤1.5
如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段,并在橡皮之间垫上钢圈。
由《冷冲压工艺及模具设计》表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35×26×24
6.6 模架及其它零件的选用
6.6.1 模柄
模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用3～4个螺钉固定在上模座上。
如图8所示:
图8 模柄
6.6.2 模座
标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，
上模座：125mm ×125mm×35mm；
下模座：125mm×125mm×45mm；
模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。
6.6.3 垫板
垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：
/A
P=F1
2
式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力；
F1
—凸模承受的总压力；
2
A—凸模头部端面与承受面积。
由于计算的P值大于《冷冲压工艺及模具设计》表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。
垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC43～48，其尺寸规格为：
125mm×125mm×10mm。
上下面须磨平，保证平行。
如图9所示：
图9 垫板
模架选用后侧导柱标准模架：
上模座：L×B×H =125mm×125mm×35mm 下模座：L×B×H=125mm×125mm×45mm 导柱：D×L=￠22mm×150mm
导套：d×L×D=Φ35mm×85mm×Φ38mm 模架的闭合高度：160～190mm
垫板厚度：10mm；
凸模固定板厚度：22 mm
上模底板厚：35 mm，
凹模厚度：28.5mm
橡皮厚：24mm
卸料板厚度10 mm
凸凹模固定板厚度：45 mm，
下模底板厚：45 mm
模具的闭合厚度：
Hd=35+10+22+28.5+2+1+45+45
=188.5mm
6.6.4 冲压设备的选择
选用开式双柱可倾压力机J23-25。
公称压力为25t，
滑块行程为65mm,
最大闭合高度270mm,
滑块中心线至床身距离200 mm，
工作台尺寸：370 mm×560 mm，
垫板厚度：50 mm，
模柄孔尺寸：Φ40 mm×60 mm.
6.6.5 紧固件的选用
上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模上6个，45钢，尺寸为M8X70下模螺钉：
6个，45钢，尺寸为M6X55.销钉起定位作用，同时也承
受一定的偏移力.上模3个，45钢，尺寸为Φ6X60.
7 压力机的校核
7.1 公称压力
根据公称压力的选取压力机型号为J23-25,它的压力为25t>15.79t,所以压力得以校核;
7.2 滑块行程
滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=2mm,卸料板的厚度H=10mm,及凸模冲入凹模的最大深度2mm,即S1=2+10+2=14mm 7.3 行程次数 行程次数为105次/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核. 7.4 工作台面的尺寸 根据下模座L×B=125mm×125mm,且每边留出60~100mm,即L1×B1=325mm ×325mm,而压力机的工作台面L2×B2=560mm×370mm,冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸小于58mm×30mm,而压力机的孔尺寸为250×250,故符合要求,得以校 1.冲压工艺性分析及冲压模方案确定 工件名称：端盖 生产批量：大批量 材料：F 08 材料厚度：2mm 零件图 1.1 冲压工艺性分析 （1）冲压件为F 08钢板，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能； （2）该工件没有厚度不变的要求，因此工件的形状满足拉深工艺要求。各圆角尺寸R=1mm ,满足拉深对圆角半径的要求。由φ24+00.23mm 查参考文献[1]中表7.14可知它的尺寸精度为IT13级，满足拉深工序对工件的公差等级的要求。 （3）该零件的外形是圆形，比较简单、规则。工件中间有孔，且孔在平面上，。这部分可以用冲裁工序完成. （4）零件图上未标注尺寸偏差的，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查参考文献[1]中表7.14，各尺寸为： 6.1-00. 36mm R10036.0-mm R7036.0-mm 3.005+φmm 48435.0±mm 。 1.2 工艺方案及模具结构的确定 根据工件的根据工件的工艺性分析，可知冷冲压要完成的基本工序有：拉深、落料、冲孔和整形。由此制定两套工艺方案： 方案一：先落料，然后冲孔，再拉伸，三个简单模,此方案模具结构简单，使用寿命长，制造周期短，但是需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产率低，难以满足零件大批量生产的要求，而且工件尺寸的累积误差大，所需要的模具操作人员也比较多。 方案二：拉深、落料、冲孔复合模。此方案模具结构紧凑，工序集中，对压力机工作台面的面积要求较小，且内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好，制件面平直，并且制造精度高。缺点是结构复杂，安装、试和维修不方便，制造周期长。由零件图可知，圆筒件部分的拉深尺寸不大，亦可一次拉成，可以考虑采用复合模；又由于产品批量较大，工序分散的单一工序生产不能满足生产需求，应考虑集中的工艺方法。经综合分析论证，采用拉深、落料、冲孔复合模既能满足生产量的要求，又能保证产品质量和模具的合理性，故采用方案二。 2 模具的设计 2.1 落料模设计计算 2.1.1毛坯尺寸及排样 根据公式 D=rd dH dp 44.34)2(2-++δ 计算出展平后φ38mm 所变化成的直径大小。 D=20144.31.4204)638(??-??++ 《冲压模具设计与制造》期末总复习题 一、填空题： 1、在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是 ---提高塑性， -------- ，增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；----降低变形抗力-------提高工件的成形准确度。 2、.冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。 3、按工序组合程度分，冲裁模可分为----单工序模、级进模、复合模--等几种。 4、材料的塑性--越好， ---，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就--越小--。 5、工件上有多个弯曲角时，一般应该先弯外角，后弯内角。 6、拉深件的壁厚 ----不均匀------。下部壁厚略有--减薄----，上部却有所增厚---。 7、冷冲模是利用安装在压力机上的模具对材料施加变形力，使其产生变形或分离，从而获得冲件的一种压力加工方法。 8、胀形变形区内金属处于双向拉伸的应力状态，其成形极限将受到拉伸破裂的限制。 9、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度硬度指标增加，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。 10、在弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短，外层纤维切向受受拉而伸长。 11、对于弯曲件上位于变形区或靠近变形区的孔或孔与基准面相对位置要求较高时，必须先弯曲，后冲孔。 12、缩口变形区由于受到较大切向相对弯曲半径的作用，易产生切向失稳而最小弯曲 半径，所以失稳起皱是缩口工序的主要障碍。 13、拉深系数是表示拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直 径之比，用式d/D表达。 14、最小相对弯曲半径是指在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与毛坯厚度的比值，用r /t来表示。 min 冲裁模具设计步骤 第一步工作:对所设计模具之产品进行可行性分析 , 以电脑机箱为例, 首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组合分析 (套图 , 确保各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处。 第二步:对产品进行分析采用什么样的模具结构 , 并对产品进行排工序, 确定各工序冲工内容, 并利用设计软件进行产品展开, 在产品展开时一般从后向前展开, 例如一产品需要量五个工序, 则从加工成品开始展开,一直向前四工序、三工序、二工序、一工序,并展开一个图形后复制一份再进行前一工序的展开。注意, 这一步很重要, 同时要细心。 第三步:依产品展开图进行备料, 在图纸中确定模板尺寸, 包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。注意:如果直接在产品展开图中进行备料并加入定位销钉、导柱、螺丝孔的位置。可以大大的提高设计效益。如果进行手工计算效率太低。 第四步:模具图的绘制 , 在备料图纸中再制一份出来, 进行各组件的绘制,并且加入线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙, 一定不能忘记。尺寸的标注也是一个非常重要的工作。 第五步:校对 设计实例 1 冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工 序,下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。零件简图:如图 3-1所示. 名称:垫圈 生产批量:大批量 材料:Q235钢 材料厚度:2mm 要求设计此工件的冲裁模。 图 3-1 一 . 冲压件工艺分析 该零件形状简单、对称, 是由圆弧和直线组成的。根据冲模手册表 2-10、 2-11查得,冲裁件内外所能达到的经济精度为 IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为 ±0.1mm .将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较, 可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证. 其它尺寸标注、生产批量等情况, 也均符合冲裁的工艺要求, 故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。 方案一:采用复合模加工。复合模的特点是生产率高, 冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高, 冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂, 制造精度要求高, 成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案二:采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高, 冲压模具设计与制造实例 例：图1所示冲裁件，材料为A3，厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺编制。 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm 图1 产品零件图 一、冲压工艺与模具设计 ⒈冲压件工艺分析 ①材料：该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 ②零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。 ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工 件尺寸的公差。孔边距12mm的公差为±0.11，属11级精度。查公差表可得各 尺寸公差为： 零件外形：650 74 .0 -mm 240 52 .0 - mm 300 52 .0 - mm R300 52 .0 - mm R20 25 .0 - mm 零件内形：1036.0 +mm 孔心距：37±0.31mm 结论：适合冲裁。 ⒉工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案： ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 ②落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产。 ③冲孔－落料连续冲压，采用连续模生产。 方案①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，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸12011.0-mm 有公差要求， 为了更好地保证此尺寸精度，最后确定用复合冲裁方式进行生产。 工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。 ⒊主要设计计算 ⑴ 排样设计及计算 查《冲压模具设计与制造》表2.5.2确定搭边值： 两工件间的搭边：a=2.2mm ； 工件边缘搭边:a 1=2.5mm ； 步距为: 32.2mm ； 条料宽度B=(D+2a 1)?- =(65+2×2.5)?- =70 确定后排样图如图2所示。 图2 排样图 一个步距内的材料利用率η为： %100?=BS A η =1550÷(70×32.2)×100％ = 68.8％ 复习题： 1.根据生产统计，正常搭边比无搭边冲裁时对模具寿命影响小。 2.降低冲裁力方法。（1）阶梯凸模冲裁（2）斜刃冲裁（3）加热冲裁 3.送料导向、送料步距。 在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向。 在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离，称为送料步距。 4.筒件拉深过程中，主要变形区是？平面凸缘部分 5.总的拉深系数小于极限拉深系数，是否可以一次拉深成型。不能 6.拉深过程中，凸缘平面部分材料在径向和切向应力的性质（拉应力还是压应力？径向拉应力，切向压应力） 7.内孔翻边特点是:坐标网络由扇形变成了矩形，说明金属沿切向伸长，越靠近孔口伸长越大。金属在径向变形很小。竖边的壁厚有所减薄，尤其在孔口处减薄较为显著。 8.一般来说，弯曲件愈复杂，一次弯曲成形角的数量愈多，则弯曲时各部分相互牵制作用愈大，回弹大小？回弹越小 9.弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向平行时（或垂直）时，最小弯曲半径大小关系。 如果折弯线与板料纤维方向平行，rmin/t的数值最大；垂直时，最小相对弯曲半径rmin/t的数值最小。10.金属材料发生塑性变形时，体积会发生变化，“伸长类”和“压缩类”变形会使体积增大还是减小？增大 10.材料的屈强比与材料变形抗力小、抵抗破坏的能力、对冷冲压成形工艺利弊？ 一般来说，材料的屈强比小，说明材料变形抗力小，而抵抗破坏的能力强，这样对冷冲压成形工艺有弊；相反，屈强比大，则有利。 11.冲裁模具间隙设计的原则是：间隙值的大、小与模具寿命关系。 间隙值越小，磨损越严重，寿命越短；较大的合理间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并减缓制造和装配精度的限制而出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 12.冲裁模的弹性卸料装置一般通过弹簧或者橡皮的作用来进行卸料，在冲压时弹性卸料装置既可以卸料又可以压料，特别适合于在制件要求平整的复合模具上使用。(√) 13.复合冲裁模正装式冲裁模，还是倒装。 复合冲裁模的落料凹模安装在上模时，称为倒装式冲裁模。 14.弯曲变形主要发生在弯曲件的圆角部分，弯曲变形区会发生板料厚度变薄的现象。（√） 15.在级进模中，落料或切断工步一般安排在最后工位上。（√） 16.小螺纹底孔翻孔工艺是一种变薄翻边工艺。（√） 17.冲压工艺制定时，若发现制件的冲压工艺性不良，工艺设计人员应在不影响制件使用的前提下，对制件的形状、尺寸及涉及的问题进行修改，使其既满足使用性能，又符合冲压工艺要求。（×） 18.冲裁变形过程中的塑性变形阶段形成了哪一部分？光亮带 19.模具的合理间隙是指：只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。 20.模具的压力中心是指冲压时各冲压力合力的作用点位置。 21.弯曲件在变形区的切向内侧部分拉应力还是压应力？压应力 22.以后各工序拉深模的常用定位方式不包括( C ) A.凹模上加工出供半成品定位的凹窝 B.采用特定的定位板 C.利用半成品底部的工艺孔定位 D.利用半成品的内孔用凸模外形来定位 23.拉深润滑部位？压料板与坏料的接触面和凹模与坏料的接触面 24.编制冲压工艺方案的内容主要包括：确定工序顺序和工序数目；模具类型与结构；选择合适冲压设备25在模具间隙正常情况下，冲裁变形过程分哪几个阶段？ 弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。 概述 模具是工业生产中使用极为广泛的工艺装备之一，也是发展工业的基础。模具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备，是工业生产中发展和实现少无切屑加工技术不可缺少的工具。模具是一种高效率的工艺设备，用模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。 为了实现工业现代化今后的模具发展趋势大致包括以下几方面： 1、发展高效模具。对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发5冲模的工作部分零件必须具备的性能展多工位级进模以提高生产效率。 2、发展简易模具。对于小批量生产用模具，为了降低成本、缩短模具制造周期应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模具。 3、发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量，要发展多工位级进模及具有组合功能的双色、多色塑料注射模等。 4、发展高寿命模具。高效率的模具必然需要高寿命，否则将必然造成频繁的模具拆卸和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理、表面强化技术予以开发和创新。 5、发展高精度模具。计算机硬件，软件以及模具加工，检测技术的快速发展使得精锻模具CAD/CAM/CAE一体化技术成为锻造企业切实可行的技术。精密，高效是现代锻造业的发展趋势；应用该技术的实践表明，只有基于效率的模具CAD/CAM/CAE…CAX平台才能实现精锻件及其模具的高效率开发。 冲压模具设计书班级 学号 同心圆垫片冲压模具设计 目录 一．冲压件 1.1.冲压件零件图 二．零件的工艺性分析 2.1.零件的工艺性分析 2.2.冲裁件的精度和粗糙度 2.3.确定工艺方案 三．冲压模具总体结构设计 2.1.模具类型 2.2.操作及定位方式 2.3.卸料及出料方式 2.4.模架类型及精度 四．冲压模具工艺及计算 4.1.排样设计及条料宽度计算 4.2.设计冲裁压力及压力中心，初选压力机五．冲裁模间隙的分析及确定 5.1.冲裁模间隙的分析 5.2.冲裁模间隙的确定 六．凸凹模刃口尺寸的计算 6.1.刃口尺寸的计算的基本原则 6.2.刃口尺寸的计算 6.2.1凸凹模的刃口尺寸计算 七．主要零部件的设计 7.1.工作零件设计及计算 7.2.模架及其与它零件的设计 一．冲压件 二．零件工艺性分析 2.1.零件工艺性分析 该零件只有冲孔落料两个工序，材料为15钢，强度极限为450MPa，具有良好的冲压性能，适合普通冲裁。该零件冲孔及落料的尺寸均满足冲裁要求 2.2.冲裁件的精度和粗糙度 按零件的尺寸公差查公差表得零件的冲裁精度不超过IT11，故冲孔的精度为IT11,落料的精度为IT12，均满足普通冲裁要求。 2.3.确定工艺方案 以上分析可得，有冲孔落料两道工序，结构简单，可采用两工位连续冲裁，可选择级进模或复合模。 三．冲压模具总体结构设计 2.1.模具类型 复合模和级进模均只需要一副模具，但是复合模结构相对复杂，设计难度较大，而级进模的结构简单，更容易设计和制作，故选级进模。 2.2.操作及定位方式 该级进模可同时两工位连续冲裁，为提高工作效率，可选用自动送料。采用固定定位销和导料板定位 2.3.卸料及出料方式 为了实现快速卸料，采用弹性卸料，并采用下出料方式。在落料的同时，将零件顶出。 2.4.模架类型及精度 综合比较无导向模架，导板式模架，导柱式模架，该级进模更适合导柱式模架。该模架在模具冲孔落料时，有定位的作用，提高零件的精度，且导柱和导套也容易加工到较高精度。故选用导柱式模架，模架的尺寸根据凹模的尺寸选择标准的模架。 四．冲压模具工艺及计算 《塑性成型与模具设计》课程设计设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计 学院：机械与汽车工程 班级：材控 ： 学号： 《塑性成型与模具设计》课程设计 设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计 冲压工艺分析 设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面: 名称：垫板 生产批量：大批量 材料：A3 厚度：0.5mm 零件图如下： 冲裁模： 设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面: (1) 冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高， 操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能会更有效果。 (2) 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材料消耗少，工序目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳定，操作简单，方便等。 零件的工艺分析 A3即Q235.4 代表这种钢的屈服强度为235MPa,是一种普通碳素钢，能够保证力学性能。 1.该冲裁件结构对称、简单，由圆弧组成的，无悬臂。 2.圆形孔直径d>0.35t,符合要求。 3.孔间距与孔边距c>2t，在模具强度和冲裁件质量的限制围之。 冲裁： 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度; 而经济级是指模具达到最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上有最合理的精度。为降低 设计题目： 零件图： 前 言 从几何形状特点看，矩形盒状零件可划分成 2 个长度为 (A-2r) 和 2 个长度为 (B-2r) 的直边加上 4 个半径为 r 的 1/4 圆筒部分。若将圆角部分和直边部分分开考虑，则圆角部分的变形相当于直径为 2r 、高为 h 的圆筒件的拉深，直边部分的变形相当于弯曲。但实际上圆角部分和直边部分是联系在一起的整体，因此盒形件的拉深又不完全等同于简单的弯曲和拉深，有其特有的变形特点，这可通过网格试验进行验证。 拉深前，在毛坯的直边部分画出相互垂直的等距平行线网格，在毛坯的圆角部分，画出等角度的径向放射线与等距离的同心圆弧组成的网格。变形前直边处的横向尺寸是等距的，即321L L L ?=?=?，纵向尺寸也是等距的，拉深后零件表面的网格发生了明显的变化(如图1所示) 。这些变化主要表现在： 图 1 ⑴直边部位的变形 直边部位的横向尺寸变形后间距逐渐缩小，愈向直边中间部位缩小愈少，纵向尺寸变形后，间距逐渐增大，愈靠近盒形件口部增大愈多，可见，此处的变形不同于纯粹的弯曲。 (2) 圆角部位的变形 拉深后径向放射线变成上部距离宽，下部距离窄的斜线，而并非与底面垂直的等距平行线。同心圆弧的间距不再相等，而是变大，越 向口部越大，且同心圆弧不位于同一水平面内。因此该处的变形不同于纯粹的拉深。 盒形件拉深有以下变形特点： σ的分布是不均匀的。在圆角部分最大，直 (1) 凸缘变形区内径向拉应力 1 σ也远小于相应的圆筒形件的拉应力。边部分最小。即使在角部，平均拉应力 1 因此，就危险断面处载荷来说，矩形盒拉深时要小得多；对于相同材料，矩形盒拉深的最大成形相对高度要大于相同半径的圆筒形零件拉深时的最大成形相对高度。 (2) 由于直边和圆角变形区内材料受力情况不同，直边处材料向凹模流动的阻力要远小于圆角处，并且，直边处材料的径向伸长变形小而圆角处材料的径向变形大，使变形区内两处材料的变形量不同，直边处大于圆角处。由此引起两处位移速度差，因而必然诱发出切应力（图2），以协调直边与圆角处的变形。 图2 盒形件拉深时的应力分布 σ的分布也是不均匀的。从角部到中间直 (3)在毛坯外周边上，切向压应力 3 σ的数值逐渐减小。通常情况下，起皱都发生在角部，但是起边部位，压应力 3 皱的趋势要小于拉深相应圆筒形件时的情况。 常用相对圆角半径r/B表示矩形盒的几何形状特征，0 目录 目录 (1) 1. 工件的冲压工艺设计 (2) 1.1工艺分析 (2) 1.2确定工艺方案 (3) 1.3工艺计算 (5) 1.4凸模凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算 (9) 1.5其他模具零部件的选择 (13) 2.装配图 (14) 3.小结 (14) 4.参考文献 (15) 1. 工件的冲压工艺设计 1.1工艺分析 冲压件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量零件设计是否合理。一般来讲，满足使用要求的条件下，能以最简单、最经济的方法将工件加工出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的冲压工艺性就差。工艺性的好坏是相对的，他直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件的影响。 该零件尺寸中，未注公差按照IT13确定工件尺寸的公差。查公 差表，则其外形尺寸为被包容尺寸00.3942mm -,00.3933mm -,0 0.229.6mm - 零件简图：如图所示 零件名称: 典型盖板件 上产批量: 中批量生产（10万件） 材料：Q235钢 厚度：2mm 1.2确定工艺方案 确定工艺方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数、工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应对不同的工艺方案进行全面的分析与研究。在选择工艺时，一般要考虑模具的结构形式，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 在确定冲压件的工艺路线时，应主要考虑以下几个方面：冲压零件的几何形状、尺寸大小、精度等级、生产批量、加工零件时操作的难易程度、模具的加工成本及时间等。 经分析该零件属于大批量生产，形状简单，工艺性较好、冲压件 尺寸精度较高。冲压该零件需要的基本工序有落料和冲孔。 方案一：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 方案二：落料和冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模（连续模）生产。 方案一单工序模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。 方案二复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔等多道工序，所冲压的工件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置重复性好，由于压料冲裁的同时得到了校平，冲件平直且有较好的剪切断面。 方案三级进模可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件，且可冲裁比较厚的零件，但级进模冲裁受压力机工作台面尺寸与工序数的限制，冲裁件尺寸不宜太大。另外级进模冲裁中、小型零件时零件平面度不高，高质量工件需校平。 根据冲压模工艺原理，结合该零件结构的特点，通过对比以上三种方案，采用复合模结构简单实用，冲压工艺过程稳定可靠，比较适合该零件了生产制造。 一填空题每空一分，共计20分 1．在冲压工艺中，有时也采用加热成形方法，加热的目的是（），增加材料在一次成型中所能达到的变形程度；（）提高工件的成形准确度。 2．材料对各种冲压加工方法的适应能力 称为材料的（）。 3．冲裁件的切断面由（）、（）、（）、（）四个部分组成。 4．当间隙值较大时，冲裁后因材料的弹性回复使（）凹模尺寸；冲孔件的孔径( )。 5．凸、凹模分开制造时，它们的制造公差应符合( )的条件。6．按工序组合程度分，冲裁模可分为 ( )、( )和( )等几种。7．对于大中型的凸、凹模或形状复杂，局部薄弱的小型凸、凹模常采用 （）。 8．、材料的塑性（），塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就（）。 9．在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是（）。 10．拉深件的壁厚（）。下部壁厚略有（），上部却有所（）。 二单项选择题每题 2分共计20分 1．拉深后坯料的径向尺寸 _____ _____ ，切向尺寸 ___ _ ______ 。 A、增大减小 B、增大增大 C、减小增大 D、减小减小 2．有凸缘筒形件拉深、其中 __________ 对拉深系数影响最大。 A、凸缘相对直径 B、相对高度 C、相对圆角半径 3．为保证弯曲可靠进行，二次弯曲间应采用 ________ 处理。 A 、淬火 B 、回火 C 、退火 D、正火 4、弯曲件为 ____ ____ ，无需考虑设计凸、凹模的间隙。 A 、π形 B 、 V 形 C 、 U 形 D、桶形 5、能进行三个方向送料，操作方便的模架结构是 _________ 。 A 、对角导柱模架 B 、后侧导柱模架 C 、中间导柱模架 D、四导柱导架 6、凸模和凸模固定板之间采用 ____ 配合，装配后将凸模端面和固定板一起磨平。 A 、 H7/h6 B 、 H7/r6 C 、 H7/m6 D、M7/h6 7、侧刃和导正销共同使用时，侧刃的长度应 __________ 步距。 A 、≥ B 、≤ C 、＞ D 、＜ 毕业设计（论文）开题报告 系（部）：机械工程系年月日（学生填表）课题名称挡环冲压模具设计 学生姓名专业班级课题类型工程设计 指导教师职称课题来源生产 1.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 近些年来我国模具工业迅速发展，中国正成为世界模具大国，但模具水平和生产工艺水平比国际先进水平低很多，成为真正的模具强国任重而道远。 改革开放以来，随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。 21世纪，随着科技的发展，计算机的普及以及操作性能的提高，CAD/CAM 开始技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM 技术。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 近几年来，随着工业和高科技产业的飞速发展，我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平。尽管如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。为了弥补这一技术上的差距，我国正在努力改善生产工艺，提高生产技术，紧追世界模具发展步伐，现如今代表着最先进冲模技术水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。其中具有代表性的集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 模具的专业化程度也是限制冲压模具发展的一大因素，因此想要提高我国整体冲压模具水平，还得从最基础做起，首要的就是多与国外的先进技术进行交流，教育知识与国外的相同步，另外，国内企业也应多和国内外大中专学院开展模具技术的研究和开发，确保能获得最前沿的知识与最先进的技术。 就全球模具发展现状而言：日本模具产能约占全球的40%，居世界第一位；德国在模具行业具有领先世界的技术；美国模具占有率逐渐减少，但在高端模具领域占有重要地位。 国外模具发展趋势——工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计模拟软件进行模具结构的设计；模具加工上已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工和数控编程技术对模具进行加工，使模具的加工质量和附加值大大 冲压模具设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 材料：08F,厚度1.5mm生产批量为大批量生产（级进模） 1.冲压件工艺性分析 （1）材料 O8F为优质碳素钢，抗剪强度=220~310Mpa、抗拉强度b=280~390Mpa、伸长率为 10=32%、屈服极限s=180Mpa、具有良好的冲压性能，适合冲裁加工。 （2）结构与尺寸 工件结构比较简单，中间有一个直径为22的孔，旁边有两个直径为8的孔，凹槽宽度满足b 2t,即卩6》2x1.5=3mm,凹槽深度满足I 5b，即5《5x6=30。结构与尺寸均适合冲裁加工。 2.冲裁工艺方案的确定 该工件包括落料和冲孔两个工序，可采用一下三种工艺方案。 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：落料一一冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔一一落料级进冲压，采用级进模生产。 综合考虑后，应该选择方案三。因为方案三只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，所以应该选用方案三比较合算。 3.选择模具总体结构形式 由于冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 （1）确定模架及导向方式 采用对角导柱模架，这种模架的导柱在模具对角位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起模具歪斜。导柱导向可以提高模具寿命和工件质量，方便安装调整。 （2）定位方式的选择 该冲件采用的柸料是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置；控制条料的送进步距采用侧刃粗定距；用导正销精定位保证内外形相对位置的精度。 （3）卸料、出件方式的选择 因为该工件料厚1.5mm，尺寸较小，所以卸料力也较小，故选择弹性卸料，下出件方式。 4.必要的工艺计算 （i）排样设计与计算 该冲件外形大致为圆形，搭边值为a i=1.5mm,条料宽度为43.57mm，步距为A=88.4mm， 一个步距的利用率为63.98%。见下图 S=1668.7-11x11x3.14-2x4x4x3.14=1188.28 一 填空题 每空一分，共计15分 1．精冲时，剪切区内的金属处于三向（ ）应力状态，从而提高了材料的（ ） 。 2．弹压卸料板具有（ ）和 （ ）的双重作用。。 3．挡住条料搭边或冲孔件轮廓以限制条料送进距离的定位零件称为（ ） 4．由于凸、凹模间隙的存在，冲孔件小端尺寸等于（ ）尺寸 5．屈强比σs/σb 越（ ），板料由屈服到破裂的塑性变形阶段越长，有利于冲压成形。 6．搭边和余料是与排样形式和冲压方式有关的废料，属于（ ）废料。 7．采用定距侧刃时，侧刃切边工序与首次冲孔同时进行，以便控制送料（ ）。 8．当作用于毛坯变形区内压应力的绝对值最大时，在这个变形方向上一定是（ ）变形。 9．导板式落料模的上模回程时不允许凸模（ ）导板 ，以保证对凸模的 （ ）作用。 10．固定卸料板结构也称为 （ ）卸料装置，常用于较( ) 、厚度较( ) 、精度要求不高的工件卸料。 二 单项选择题 每题 2分 共计20分 1. 冲裁变形过程中的塑性变形阶段形成了___________。 A 、光亮带 B 、毛刺 C 、断裂带 2. 模具的压力中心就是冲压力___________的作用点。 A 、最大分力 B 、最小分力 C 、合力 3. 导板模中，要保证凸、凹模正确配合，主要靠_____ _____导向。 A 、导筒 B 、导板 C 、导柱、导套 4. 平端面凹模拉深时，坯料不起皱的条件为t/D __________ 。 A 、≥(0.09 ～ 0.17)(m 一l) B 、 ≤(0.09 ～ 0.17)(l/m 一l) C 、 ≥ (0.09 ～0.017)(1一m) D 、≥(0.09 ～ 0.17)(l/m+l) 5. 分开加工的凸模、凹模，为了保证凸模与凹模的冲裁间隙，它们的制造公差必须满足的条件是__________。 A 、Z Z d p min max -≥+δδ B 、Z Z d p min max -≤+δδ C 、Z Z d p min max -=+δδ 6. 斜刃冲裁比平刃冲裁有___________的优点。 冲压模具材料制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 a.碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A 等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低[1]。 b.低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、 7CrSiMnMoV(代号CH-1、6CrNiSiMnMoV(代号GD等。 c. 高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔）改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。 d. 高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。 e. 高速钢高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。高速钢也需要改锻，以改善其碳化物分布。 f. 基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。 g. 硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作 冲压工艺及模具设计模具课题设计 班级： 姓名： 学号： 日期： 材料科学与工程学院 College of Materials Science and Engineering 引言 在工业产品中，板材件占据了一个大比例。许许多多的机械零件，产品覆盖件都是用板料加工而成的，因此，研究板料的成形方法对产品的设计与加工有着重要的意义。 现在的板材成形方法有许许多多种，其中冷冲压占据很大的一部分。冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要的零件的一种压力加工方法。冷冲压可以分为两大类，即分离工序和成形工序。分离工序是指使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状，尺寸和切断面质量的冲压件的工序；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冲压件的工序。 冷冲压过程主要依靠冲模和压力设备完成加工的，便于实现自动化生产，生产率很高，操作简单。而且产品壁薄、质量轻、刚度好、可以加工成形复杂的零件，小到钟表的秒针，大到汽车纵梁，覆盖件等。 冷冲压与其他加工方法相比具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。 本课程即将结束之时，为了了解冲压工艺的基本原理，掌握冲压工艺的编制和模具的设计，我将选择了一个垫片零件。通过设计冲裁模实现零件的大规模的生产与制造。 目录 引言 .............................................................................................................. I 一零件的工艺性分析.. (1) 1.1 零件要求 (1) 1.2 冲裁件的工艺性分析 (1) 1.3 冲裁工艺方案的设定 (2) 二冲模设计相关计算 (2) 2.1 排样的相关设计与计算 (2) 2.2 冲裁力的计算 (3) 2.3 冲裁压力中心的计算 (4) 2.4 冲裁模刃口尺寸及公差的计算 (4) 2.5主要零件的尺寸计算 (5) 三定位装置的设计 (7) 3.1 横向送料定位装置设计 (7) 3.2 纵向送料定位装置的设计 (8) 四标准件的选用 (9) 4.1 模座选用 (9) 4.2 压力机选用 (10) 4.3 紧固件选择 (10) 五模具加工工艺 (11) 5.1 凸模加工工艺 (11) 5.2 凹模加工工艺 (11) 4 冲裁模具设计 教学容：确定模具类型，设计计算凸凹模刃口的形状、尺寸、精度、配合间隙以及选择定位、卸 料方式等。 教学要求：了解各种类型冲裁模具的结构形式、使用围及其特点。掌握冲裁模具的设计步骤。 根据工艺方案所定的工艺顺序、工序性质 和设备选用情况设计一般的冲裁模具。4.1 普通冲裁模设计 基本原则： (1) 模具与制件的尺寸精度及生产批量适应 (2) 模具与压力机适应 (3) 模具与工艺适应 (4) 尽量选用标准模架和模具零件 (5) 模具工作与存放安全 4.1.1 无导向开式简单冲裁模 特点：结构简单，重量轻，尺寸小，制造容易，成本低。但调整麻烦，寿命低，冲裁件精度差， 操作不够安全。 应用：精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。 图4.1 无导向开式简单冲裁模 4.1.2 导板式落料冲裁模 特点：有导板导向，但压力机行程要短(一般不大于20mm)。 . .. . 图4.2 导板导向式冲裁模 4.1.3 设计实例 4.1.3.1 导柱导套式落料冲裁模 特点：导柱、导套进行精确导向定位 应用：精度要求较高、生产批量较大的冲裁件 图4.3 导柱导套式落料模4.1.3.2 设计举例 . .. . 图4.4 制件图 材料Q235，大批量生产 1) 冲裁件工艺分析 外形简单，一次冲裁加工即可成形。 大批量生产，采用单工序、后侧导柱导套式冲裁模进行加工。 制件尺寸较厚，采用固定卸料板刚性卸料和下出料的方式。 2) 工艺计算 (1) 冲裁力、卸料力、推件力计算及初选压力机 查表Q235的 MPa MPa b 460375～=σ，取 MPa b 460=σ。 表4-1 部分碳素结构钢力学性能 牌 号 屈服强度s σ/ MPa 伸长率 δ/% 抗拉强度b σ/ MPa Q215 Q235 Q255 Q275 165～215 185～235 205～255 225～275 26～31 21～26 19～24 15～20 335～410 375～460 410～510 490～610 计算冲裁力： 瓯江学院期末考试试卷 2006—2007学年第一学期 一、是非判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）（10分） 1、冲裁厚板或精度要求不高的零件时，为了降低冲裁力，可采用加热冲裁的方法进行。 （ ∨ ） 2、压力机的闭合高度是指模具工作行程终了时，上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。 （ × ） 3、弯曲件的回弹主要是因为弯曲变形程度很大所致。 （ × ） 4、冲压模使用刚性卸料的主要优点是卸料可靠，卸料力大。 （ ∨ ） 5、冲裁模的间隙应该小于模具导向件的间隙。 （ × ） 6、弯曲变形程度用相对弯曲半径来表示。 （ ∨ ） 7、所有塑料的收缩率都是相同的，设计时取一样的值。 （ × ） 8、抽芯设计时，斜导柱与开模方向的夹角一般要大于锁紧块与开模方向的夹角2°～3°。 （ × ） 9、注塑机锁模力不足时，容易发生制品飞边现象。 （ ∨ ） 10、热流道注射模具每次开模时，需要从分型面取出塑件和浇注系统凝料。 （ × ） 二、选择题（10分） 1、冲裁件外形和内形有较高的位置精度要求，宜采用 _____ C ______ 。 A 、导板模 B 、级进模 C 、复合模 2、不对称的弯曲件，弯曲时应注意 ____ B ____ 。 A 、防止回弹 B 、防止偏移 C 、防止弯裂 3、压入式模柄与上模座呈 ____ A ______ 的配合，并加销钉以防转。 A 、H7/m6 B 、M7/m6 C 、H7/h6 4、级进模一般适用于 _______ A _ _冲压件的生产。 A 、大批量、小型 B 、小批量、中型 C 、小批量、大型 D 、大批量、大型 5、塑件的表面粗糙度主要与 B 有关 A 、塑件的成型工艺 B 、模具型腔表面的粗糙度 C 、注塑机类型 D 、尺寸精度 学院-------------------------------------- 班级---------------------------------- 姓名------------------------------------- 学号------------------------------------- 冲压模具技术要求 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998 技术要求 1.冲裁凸凹模刃口间隙不均匀度≤0.03mm; 2.成形凸凹模刃口间隙不均匀度≤0.06mm； 3.模具闭合时，长宽高尺寸为405×343×；模具开启时，卸料板行程为21.5mm； 4.本模具采用开式压力机J23—63； 5.检查各个活动机构是否适当，保证没有松动和卡死现象，导柱和导套之间的相对运动既能保持精度又无阻滞现象，模具的开合过程流畅； 6.装配后进行试模验收，推出机构与其他零部件不得有干涉现象，制件质量要达到设计要求，不能有变形，如有不妥，修模再试； 7.模具制造按GB2854—81“冷冲模架技术条件”和GB2870—81“冷冲模零件技术条件”的有关规定执行，模架按Ⅰ级精度验收； 8.制件表面不平度≤0.15mm。 技术要求 1.冲裁凸凹模刃口间隙不均匀度≤0.03mm; 2.成形凸凹模刃口间隙不均匀度≤0.06mm； 3.模具闭合时，长宽高尺寸为405×343×；模具开启时，卸料板行程为21.5mm； 4.本模具采用开式压力机J23—63； 5.检查各个活动机构是否适当，保证没有松动和卡死现象，导柱和导套之间的相对运动既能保持精度又无阻滞现象，模具的开合过程流畅； 6.装配后进行试模验收，推出机构与其他零部件不得有干涉现象，制件质量要达到设计要求，不能有变形，如有不妥，修模再试； 7.模具制造按GB2854—81“冷冲模架技术条件”和GB2870—81“冷冲模零件技术条件”的有关规定执行，模架按Ⅰ级精度验收； 8.制件表面不平度≤0.15mm。 技术要求 1.本模具为倒装落料拉深冲孔复合模,由于要求在凸缘上冲孔,故要在拉深完全完成的前提下进行冲孔. 2.该模具闭合高度为233mm. 3.本模具使用J21-25开式压力机. 4.模具制造按照GB2854-81"冷冲模架技术条件"和GB2870-81"冷冲模零件技术要求"的有关规定执行. 5.冲裁与拉深间隙都要均匀.冲裁双边间隙Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm,拉深双边间隙Z=1.1mm 6.导柱导套的轴线与模座上下面垂直公差为4级.轴承端盖冲压模具设计说明书
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