冲压模具课程设计说明书

1、冲压模具课程设计说明书模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个生产部门都越 来越多地依靠模具来进行生产加工。在产品生产的各个阶段，无论是大量生产， 批量生产，还是产品试制阶段，也都越来越地依赖于模具。因此模具工业已是 国民经济的基础工业。现代工业产品的品种发展和生产效益的提高，在很大程 度上取决于模具的发展和技术经济水平。目前，模具已成为衡量一个国家，一 个地区，一家企业制造水平的重要标志之一。我国模具制造技术是随着现代工业建设而发展的。在50年代以前，当国内需要少数模具，只有少数企事业可以仿制，主要依靠模具钳工凭着个人技艺制 造一些间单的模具，如电话机听筒之类的模具。50年代以后

2、，随着国民经济建设高潮的到来，随着国际经济技术合作交流的发展，国外的模具技术书刊，模 具设计手册，模具制造资料等逐渐介绍到我国，对指导和促进模具技术的发展 起了重要的作用。自1959年起，电火花成型加工机床开始应用于模具生产，采用成形磨削方 法加工凸模和电极，用电火花成型加工凹模，卸料板型孔，使模具制造水平又 有一个较大的提高。随后，由于模具制造技术的不断改进，模具技术的研究， 模具标准化工作的开展和模具新材料的开发也得到进一步的发展。这时我国的 模具工业开始形成，出现了一些模具专业厂。近年来，改革开放和国民经济的高速发展，推动了模具技术和模具工业的 新发展，模具的品种。精度和数量有了很大的发

3、展，模具对工业产品的影响也 越来越大，模具也更加引起人们的关注，很多科研院所和高等院校在模具技术 的基本理论，模具的设计与结构，模具制造加工技术，模具材料以及模具加工 设备等方面都取得了可喜的实用性成果。这个时期是模具技术发展最快最迅速 的时期。模具标准化工作是代表模具工业和模具技术发展的重要标志。特种加 工工艺设备的改进和提高，使模具加工的自动化程度和效率都大大提高。模具 新材料的应用，以及热处理技术和表面处理技术的开发和应用，使模具寿命大 幅度地提高。我国模具制造技术水平，从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型， 精密，复杂，长寿命模具。而模具领域最重要的组成部分就是冷冲压模具，约 占模

4、具总比例的40%。冷冲压是利用安装在压力机上上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或 塑性变形，从而获得所需要零件的一种加工方法。冷冲压不但可以加工金属材 料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。冲压模具是将材料加工成所需冲 件的一种工艺装备，冲压模具在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲压模具冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实 现。 1.1冲压模具的现状与发展趋势随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。因此模具制造质量的提高和生产周期的缩短显得尤 为重要，谁占有优势，谁就将占领市场，促使模具制造技术的发展出现以下趋

5、 势。(1) 模具粗加工技术向高速加工发展以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发 展的方向。高速铣削可以大大改善模具表面质量状况，并大大提高加工效率和 降低加工成本。另外，毛坯下料设备出现高速锯床。阳极切割和激光切割等高 效率加工设备。还出现了高速磨削设备和强力磨削设备。(2) 成型表面的加工精度自动化发展，成型表面的精加工数控，数显和计算机控制等方向发展，使 模具加工设备的CNC水平不断提高。推广应用数控电火花成型加工设备，连续 轨迹计算机控制坐标磨床和配有 CNC修整装备和精密测量装置的成型磨削加工 设备等先进设备，是提高模具制造水平的关键。(3) 光整加工技术向

6、自动化发展在当前，模具成型表面的研磨，抛光等光整加工仍然以手工作业为主，不 仅花费工时多，而且劳动强度大和表面质量低。目前工业发达的国家正在研制 由计算机控制，带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面 的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，它大大提高了光整加工 的质量和效率。(4) 快速成型加工模具技术快速成型制造技术是本世纪80年代以来，制造技术上的又一次重大发展， 它对模具制造具有重大的影响。特别适用于多品种，少批量用模具。预测本世 纪末多品种，少批量生产方式将占工业生产的75%左右，因此快速成型制模技术必将有极大的发展前途。(5) 模具CAD/CAM技术将有更快地

7、发展模具CAD/CAM技术在模具设计和制造上的优势越来越明显，它是模具技 术的又一次革命，普及和提高模具 CAD/CAM技术的应用是历史发展的必然趋 势。综上所述，在模具结构与精度方面正朝几个方面发展。首先为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、 多工位、多工能方向发展。其次为了适应市场上产品更新换代速度的要求，快 速成形方法、简易经济冲模也得到迅速的发展。再次模具正向着设计与制造现 代化发展。 1.2冲压模具与技术经济性指标1.2.1精度机械产品的精度包括：尺寸精度，形状精度，位置精度和表面粗糙度。模 具的精度主要体现在模具工作零件和相关部位的配合

8、精度。影响模具精度的主要因素有：(1) 产品制件精度产品制件精度越高，模具工作零件的精度就越高。模具精度的高低不仅对 产品制件的精度有直接影响，而且对模具生产周期，生产成本都有很大的影响。(2) 模具加工技术手段的水平模具加工设备的加工精度如何，设备的自动化程度如何，是保证模具精度 的基本条件。今后模具精度更大地依赖于模具加工技术手段的高低。(3) 模具装配钳工的技术水平模具的最终精度很大程度依赖装配调试来完成，模具光整表面的粗糙度数 值主要依赖模具钳工来完成，因此模具钳工技术水平如何是影响模具精度的重 要因素。模具制造的生产水平和管理方式模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“实配法”，

9、还是“分别制 造法”是影响模具精度的重要方面。对于高精度模具只有采用“分别制造法” 才能满足高精度的要求和实现互换性生产。 122刚度刚度对于机械行业来说非常重要，如果没有高的刚度就没有安全性对于高 速冲压模，大型件冲压成型模，不仅要求具有精度高，还应有良好的刚度。刚 度是保证设备安全性的重要指标，如果没有足够的刚度的话就安全性能来说就 是一句空话。提高刚度的方法有：1、材料的选择，尽量选用强度大的材料；2、结构的尺寸，基本结构尺寸要进行校核，刚度不够的话则需要加大尺寸；3、结构构架，选用合理的构架。 1.2.3模具生产周期模具的生产周期是从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模 具所

10、用的时间。模具生产周期长短是衡量模具企业生产能力和技术水平的综合 标志之一，也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。同时模 具的生产周期长短也是衡量一个国家模具技术管理水平高低的标志。影响模具生产周期的主要因素有：(1) 模具技术和生产的标准化程度模具标准化程度是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。模具企业的专门化程度目前，我国模具企事业的专门化程度还较低，只有各模具企业生产自己最 擅长的模具类型，有明确和固定的服务范围，同时各模具企业互相配合搞协作 生产，才能缩短模具生产周期。 1.2.4模具寿命模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数 来表示，它

11、包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。影响模具的主要因素有：(1) 模具结构合理的模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻模具承受的热-机械负荷水平。(2) 模具材料应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。生产的批量越大，对模 具的寿命要求也越高，应选择承载能力强，服役寿命长的高性能模具材料。另 外应注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时的承载能力的影 响，采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。(3) 模具加工质量模具表面粗糙度，残存的刀痕，电火花加工的显微裂纹，热处理时的表层 增碳和脱碳等缺陷都对模具的承载能力和寿命带来影响。(4) 模具工作状态模具工作时，使用

12、设备的精度与刚度，润滑条件，被加工材料的预热和冷 却条件都对模具寿命产生影响。(5) 模具零件状况被加工零件材料的表面质量状态，材料硬度，伸长率等力学性能，被加工 零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。模具的技术经济指标：精度和刚度，生产周期，模具生产成本以及模具寿 命，他们之间是互相影响和互相制约的，而且影响因素也是多方面的。在实际 生产过程中要根据产品零件和客观需要综合平衡，抓住主要矛盾，求得最佳的 经济效益，以满足生产的需要。二概述 2.1止动片的简介本次设计是由冲孔模，落料模设计组成，冲压模具主要是将板料分离或成形 而得到制件的加工方法。模具的设计与制造主要考虑到模具是否满足工件的工

13、 艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等，本次 设计的止动片，不仅考虑要使做出的零件能满足工件要求，还要保证模具的使 用寿命。由于多工位级进模能够将复杂的零件采用一副级进模快速冲压完成，因而 在工业生产中得到广泛的应用。本文在分析止动片零件冲压工艺基础上，介绍 冲孔、落料级进模排样设计、模具总体的设计和主要零部件设计，确定的级进 模设计方案，模具设计充分考虑冲压制件的结构特点和精度要求，模具采用了 自动卸料、出料、少废料冲裁，有效提高了材料利用率和生产效率。 2.2设计的题目设计题目：止动片的设计 2.3设计的任务A设计内容1) 止动片零件冲压工艺设计；2) 止动片零件

14、图一张；3) 止动片零件冲压模具(复合膜)总装图一张；4) 止动片冲压工艺卡片一套；5) 重要非标零件图两张；6) 设计计算说明书一份。B设计要求1) 设计图样必须用计算机绘制。图样正确清晰，结构完整合理,尺寸标注，技术要求规范且符合实际生产。2)说明书条理清楚，内容充实，分析透彻，计算准确3）说明书中应用的内容，公式，数据必须注明出处。 2.4设计的目的模具设计是高等学校机械类近类专业本、专科学生较全面地运用已学过的知 识，特别是模具设计原理部分已学过的知识的知识第一次较全面地对一项零件 图和零件工艺分析与计算的基本训练，是一个重要实践环节。其目的是在于运 用已学过的知识培养学生创新能力，用

15、创新思想确定出解决模具设计实际问题 的方案及其有关尺寸，并学会将方案绘制出简图和工艺分析与计算的能力。培 养学生对确定的零件简图绘制和工艺分析与计算，学会按任务进行调研、实验、 查阅技术资料、设计计算、制图等基本技能。在此基础上初步掌握计算机程序 的编制，并能用计算机解决模具设计技术问题。学会运用团队，集体解决技术 难题的能力。 2.5设计的方法大致可分为图解法和解析法两种，图解法的几何概念清晰、直观，但需逐个 分别分析设计计算精度较低；解析法精度较高，且可对各个进行迅速分析计算， 但需要有效方便的计算软件。随着计算机的普及，计算绘图增多，图解法除了 人工绘图分析设计，还出现了利用计算机进行图

16、解设计分析计算，他的精度也 可随之提高，同时又保持了形象，直观的优点，因此此法也不失是一种值得提 倡的方法。三冲裁件的工艺分析与计算 3.1工艺分析产品零件图如下图（1）零件简图：如图（1）所示 生产批量：大批量材料厚度：0.7mm材料：H62工件精度：IT9级毛培尺寸：1000X 2000mm设计该零件落料冲孔复合模 3.1.1冲压件工艺分析1）材料：该冲裁件的材料是普通黄铜，有良好的力学性能，切削 性能好，可冲压。2）零件结构：结构简单，2X9孔和圆弧R20适合冲裁。3）尺寸精度：该零件尺寸精度为IT9级结论：适合冲裁。 3.1.2分析比较和确定工艺方案I加工工艺方案的分析由零件图可知，该

17、零件包含冲孔和落料两个工序，形状较为规则， 尺寸较小，精度要求喂IT9，材料硬度低。根据止动片（如图1）包括冲孔落料两道冲压工序，模具形状较为 规则即可以在一个工位上完成所有工序，可采用一下几种方案：1） 方案一（级进模）止动片包括冲孔、落料两道冲压工序在内。 形状较为规则，尺寸较小，精度要求IT9。可采用级进模。2） 方案二（倒装复合模）将冲孔、落料两道冲压工序用一副模 具直接完成冲孔、落料两道工序。采用冲孔、落料倒装复合模（弹性 卸料）。）3方案三正装复合模方案完成工序和倒装复合模完成的工序一样。 凸凹模在上模。弹性卸料板卸料。方案比较： 方案一：采用级进模，安全性好，但是考虑到级进模 结

18、构复杂，工件精度加工精度不高，对称度和位移误差较大，以及加工 难度较大，装配位置精度要求高，按照实际生产，级进模成本也高。 方案二：倒装复合模，冲孔废料由下模漏出，工件落在下模表面，需 要及时清理。安全性相对较低。但工件精度较高，同轴度,对称度及位 置度误差较小，生产效率较高，对材料要求不严，可用边角料.方案 三：正装复合模，冲孔废料和工件都落在下模表面，安全性更差。结 论：综合以上两个方案分析比较结果说明， 本零件采用第二方案最为 合适。II模具结构型式的选择确定冲压工艺方案后，应通过分析比较，选择合理的模具结构型式使其尽量满足以下要求：（1）能冲出符合技术要求的工件；（2）能提高生产率；（

19、3）模具制造和维修方便；（4）模具有足够的寿命；（5）模具易于安装调整，且操作方便、安全。1、模具结构型式在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。大多数情况优先采用倒装式复合模，这是因为倒装式复合模的虫孔废 料可以通过凸凹模从压力机工作台孔中漏出。 工件由上面的凹模带上 后，由推荐装置推出，再由压力机附上的接件装置接走。 条料由下模 的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而 正装式复合模，冲孔废料由上模带上，再由推料装置推出，工件则由 下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，三者混杂在一 起，如果万一来不及排出废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模

20、具刃口。故本零件采用倒装式复合模结构。2、定位装置为了使条料送料时有准确的位置，保证冲出合格的制件，所以采用 定位销定位。 因为板料厚度t=0.7mm,属于较小厚度的板材，且制 件尺寸不大，固采用侧面两个固定挡料销定位导向，在送料方向由于 受凸模和凹模的影响，为了不至于削弱模具的强度，在送给方向采用 一个弹簧挡料装置的活动挡料销3、推件装置在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件 稳当地推出凹模。但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用， 故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。由于刚性推件装置已能保证工件所有

21、尺寸精度，又考虑到刚性推件装置结构紧 凑，维护方便，故这套模具采用刚性结构。4、卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸 料装置。在下模的弹性卸料装置一般有两种形式：一种是将弹性零 件(如橡胶)，装设在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将弹性 零件装设在下模板下。由于该零件的条料卸料力不大，故采用前一种 结构，并且使用橡胶作为弹性零件。5、导向装置采用二导柱式模架。四.冲裁件的排样 4.1排样方案的确定查冲压模具课程设计表2-15两工件之间按矩形取搭边值a=2.0mm 侧边取 a1=1.8mm 进料步距为 A=20+2.0=22.0mm 条料宽度为 B=(D+2a+S)

22、 0- 5,查冲压工艺与冲模设计表 2.5.3得，条料下料剪切公差3=0.5mm冲裁件垂直于送料方向的尺寸为D=65mm 贝卩B= ( D+2a1+ 3 ) = ( 65+2 X 1.8+0.5 )0/-0.5=68.60/-0.5 4.2材料利用率的计算板料规格选用0.7 X 1000 X 2000mm采用横裁时：每板的条数n仁2000/68.6=29条，余0.15452每条的工件数n2=1000/22.=45.件，余0.455每板的工件数n=n1 X n2=1305件一个步距内的材料利用率为：n =F/F0 X 100%=F/ABX 100%=1025.06/ (22. X 68.6 )

23、X 100%=67.92% 板料利用率 n =nF/1000 x 2000x 100% =1025.06 x 1305/1000 x 2000x 100% =69.19 %采用纵裁时：每板的条数n1 = 1000/68.6=14条，余0.77每条的件数n2=2000/22.=90件，余0.91每板的工件数n=n1 x n2=14x 90=1260件每板的利用率 n =nF/1000 x 2000x 100% =64.46 %经计算材料的利用率横排纵排都一样，故两者皆可。我选择纵向排样 的 方 法， 排 样 图 如 下：五冲裁压力的计算 5.1冲裁力F的计算由课程设计与模具设计中式 2-11查得

24、冲裁力F为:F=KLt t b式中:F-冲裁力L冲裁周边长度t 材料厚度t b-材料抗剪强度K系数系数K是考虑实际生产中，模具间隙值得波动和不均匀，刃口的 磨损，材料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K=1.3为简便计算，也可以按下式估算冲裁力F=Lt（T b式中。b材料的抗拉强度经计算得材料的周边长度L1=174.13mm,冲孔圆形尺寸 L2=56.55，由课本冲压工艺与模具设计表 1.4.1查得H62的。 b=380Mpa t b=300Mpa1）落料力F=KL1t t b=1.3 X 174.13 X 0.7 X 300=47537.49N2）冲孔力F= KL2t t

25、 b=1.3 X 56.55 X 0.7 X 300=15438.15N 5.2卸料力的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力冲孔推件力 F推二nK推F冲（查表计算 n=10 k=0.06 F 冲= 19792.5N)推件力F推=10 X0.06 x19792.5=11875.5 N卸料力 F 卸=Kx F 落=0.04 x 60945.5 = 2437.82 N顶件力 F 顶件力二K2Fp=0.08X 60945.5=4875.64N总冲压力 F 总=F 冲+F顶+F落+F卸=60945.5+19792.5+11875.5+2437.82=95051.32六、压力机工程压力的选取

26、冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺压力的总和F总需选择的压力机压力：F机=1.2F总=95.05KNX 1.2=114.06KN选择压力机型号为J23-16公称力160 (KN)公程力行程2(mm)滑块行程55(mm)滑块行程次数120 (min-1 )最大闭合高度220 (mm闭合高度调节量45滑块中心线至床身距离160立柱距离220工作台尺寸 前后300左右450工作台孔尺寸前后160左右240垫板尺寸40模柄孔尺寸40床身最大可倾角35七确定模具压力中心模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则冲压

27、时滑块 就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合 理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实 际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与 制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。模具是冲孔模，工件为几何对称形状，则该模具的压力中心定位工件的几何中心则整套模具的压力中心是：F=KLtF= KL2t t b=1.3 X 56.55 X 0.7 X 300=15438.15NF=KL1t t b=1.3 X 174.13 X 0.7 X 300=47537.49NX0=0Y0=(15438.15X12+47537.49X44.21) -(15438.15+47537.49 ) =36.31mm八.冲裁模具主要零部件的结构设计 8.1工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制； 冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既 以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。1) 落料凹模基本尺寸A2O=2Oo.o52/oA13=13o.o46/o aR2O=2O- 0.052/0A65=650.o74/o冲裁间隙AR20=Aj=19.960+0.013相应凸模按凹模尺寸配作，保证