冲裁模设计说明书

1、 设计说明书标题：簧片冲裁模设计簧片冲裁模设计 系 别： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导老师： 1摘摘 要要在这次设计中根据所给题目的要求，笔者首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了冲孔落料的方案。根据对零件的综合分析，在本笔者这次设计中我设计的模具是倒装落料冲孔复合模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产中应用最广泛的工序之一。由于材料和厚度的原因，笔者采用的加工方法为：采用复合工序冲孔落料模进行加工。关键词关键词： 冲孔；落料；搭边；2目 录 摘 要 .1目 录 .2引 言 .31.工件

2、的工艺性分析 .41.1 冲压时的工艺性分析.51.2 冲压材料选用.51.3 冲裁工艺方案的确定.62 模具设计计算 .72.1 排样方案的确定及计算 .72.2 冲压力的计算.92.3 模具压力中心的确定.112.4 冲模刃口尺寸及公差的计算 .112.5 零件结构尺寸的确定.142.6 模具总装图.173.模具材料的选用 .174 冲压设备的选择 .195.模具的装卸 .205.1 模具的装配.205.2 卸料装置的确定.21结束语 .23致 谢 .25参 考 文 献 .26 3引引 言言本次设计中选用的工序冲裁，我们运用了学习过的冲压模具设计的知识，根据给定的课题及要求进行我们的课程设

3、计，课程设计就是检查我们这一年里我们学到的知识与独立做事的能力，及对模具设计与制造专业应用能力训练为主线，以专业知识、常规机械加工实训等实践教学环节为基础，其目的在于自我鉴定与自我提高专业水平知识。冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备，良好的模具结构是实现工艺方案的可靠保证。冲压零件的质量好坏和精度高低，主要取决于冲裁模的质量和精度。冲裁模结构是否合理、先进，有直接影响到生产效率及冲裁模本身的使用寿命和操作的安全、方便性等。 由于冲裁件形状、尺寸、精度和生产批量及生产条件不同，冲裁模的结构类型也不同。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因

4、素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产） 、复合模、多工位级进模（供大量生产）,以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。模具是指工业生产上通过冲压、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模子和工具。模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母” 。据统计，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件都需要由模具成型，而绝大部分塑料(11940,-105.00,-0.87%)制品也由模具成型。根据所成型的材料的不同，模具可分为金

5、属模具和非金属模具，其中金属模具主要有铸造模具和冲压模具，非金属模具主要是塑料模具。塑料模具和冲压模具是主要的模具品种，2010 年的市场规模分别达到了 630 亿和 520 亿，分别占模具行业的 45%和 37%。塑料模具主要用于塑料制品的压制成型，冲压模具主要是用于金属材料的冷冲压成型。行业快速成长，规模持续扩大。42000 年以来，受益于下游汽车、电子、塑料制品行业的快速发展，我国的模具行业取得了长足的发展。模具行业的行业收入从 2003 年的 140 亿元快速增长到 2010 年的 1400 亿元，8 年间增长 10 倍，年平均增长率在 28%以上。金融危机仅仅使行业增速放缓到 12.

6、5%，仍然远远高于 GDP 的增速，可见我国模具行业的发展势头十分强劲。一般而言，模具生产商需要根据客户的需求定制模具所用的材料模具钢，然后选购适当的模具标准件构建模架，最后设计制作模仁，形成模具。因此模具行业的产业链主要包括三个子行业：模具钢(原材料)、模架(标准件)和模具(成品)。模具钢进口替代前景广阔。模具钢是指用来制造模具的钢种，是模架以及模具制作的原材料，直接影响到模具的使用寿命以及成型质量。2010 年，我国的模具钢消费额达到 129 亿美元，比 2009 年增长 20%。我国连续五年成为全球模具钢消费量最大的国家，占全球消费量的 21%，同期国内模具钢产值只有 70 亿美元，虽然

7、已经是全球第三大模具钢生产国，但是供需缺口达到 59 亿美元，进口依存度高达 46%，且高档模具和出口模具的材料几乎全部依靠进口。随着国内企业逐渐掌握模具钢的生产技术，国内模具钢行业发展前景看好，2010 年行业增长率达到 37%。标准件覆盖率提升驱动模架需求。模架是模具的支撑，是模具设计中标准化的部分。对于一般的模具来说，许多结构是相同的，所不同的只是每套模具的成型部分。使用模架和模具标准件能缩短模具生产时间 25%-40%，节约模具加工工时 25%以上，对于模具厂商来说节省的时间十分可观，因此模具设计生产厂商一般会采用标准模架来做模具。目前我国的模具标准件运用还比较落后，覆盖率估计仅在 4

8、5%左右，而国外成熟市场上覆盖率能达到 70%以上。标准件覆盖率的提升加上模具需求上升的双重打动将驱动模架的需求。51.1.工件的工艺性分析工件的工艺性分析零件简图 ：了解零件形状与各表面构成特征之后，检查零件是否表达是否正确及清楚，尺寸及有关技术要求标注齐全，几何元素之间的关系应明确。如图 1.1 所示零件的技术要求分析 ：对零件的尺寸精度，形状精度，位置精度，表面粗糙度及热处理。保证过使用性能的情况下保证是否经济合理，在现有的生产条件下是否能实现。零件的结构特点分析 ：零件的结构特点决定了他的安装方式和加工方法。零件的结构工艺性分析 ：零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下

9、，制造的方便性，可行性与经济性，即零件的结构应方便于加工时的装夹、对刀、测量、可以提高切削效率。结构工艺性不好会使加工困难浪费材料和加工时间，有时甚至无法加工。材料分析 ：在满足使用性能的条件下应选择廉价材料，材料选择应立足国内，尽量选择我国资源丰富的材料。本零件选择材料：H62厚度 ：0.5mm 图图 1.11.1 零件图零件图61.1 冲压时的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。冲裁件的形状应能符合材料合理排样，

10、减少废料。冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则 R 应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。1.2 冲压材料选用冲压工

11、艺对材料的基本要求主要是：1） 对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。2） 对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好73） 常用冲压材料冲压用材料

12、的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 总上所述，冲压材料我选择 H62 作为冲压件的材料。1.3 冲裁工艺方案的确定一般对于这样的工件，通常采用冲孔，落料加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把这道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。将这道工

13、序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：1)先冲孔，后落料的工步；2)落料冲孔为同一工步完成。采用方案 1 加工工件，不易保证长度尺寸的精度，而且易使孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析，使用方案二较好。mm3115. 00该冲压工件的形状为简单且对称，除孔有精度要求外其余尺寸mm25. 004精度要求不高，材料为 H62 其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，根据表 1-1 知复合摸的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。表表 1-11-1 强度系数强度系数料厚 t0.40.50.60.70.80.91.01.21.51.75最小壁厚 m1.41.61.82.02.32.52.73.23.84.0最小直

14、径 D151821料厚 t2.02.12.52.753.03.54.04.55.05.58最小壁厚 m4.95.05.86.36.77.88.59.310.012.0最小直径 D212528323545452 2 模具设计计算模具设计计算2.1 排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废

15、料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刀”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关：1) 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大

16、些。2)工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。3) 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。4) 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种：9a)有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。b)少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。c)无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排

17、样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。总上所述排样如图 2.1 所示。表表 2-22-2 搭边值表搭边值表手送料圆型非圆形往复送料自动送料料厚a1aa1aa1aa1a-11.51.521.5321-221.52.523.52.5322-32.5232.543.53-432.53.535443由表 2-2 确定搭边值表根据零件形状两式件间按矩形取搭边值 b=1.2mm，侧边取搭边值。a=1.2mm则进距： h=10+1.2=11.

18、2mm条料宽度aDb2 =31+2X1.2=33.4mm10图图 2.12.1 排样图排样图2.2 冲压力的计算1）落料力计算 MPa300KLtF落=1.3X0.5X82X300=15990N2）冲孔力计算 直径 4 孔： KLtF1孔=1.3X(4X3.14)X0.5X300=2449.2N113）冲裁时的推件力计算表表 2-32-3 卸料力、推件力及顶件力系数卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料K 卸K 推K 顶纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.070.10.060.0750.10.140.10.50.04500550.0650.080.52

19、.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.05钢材料厚度 mm6.50.020.030.0250.03续表续表 2-32-3查表 2-3 055. 0K推序号 1 的凹模刃口形式，则 n=4/0.5=8 个mmh4 FKFn落推推落 =8X0.055X15900=10494N为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图 2.2。图图 2.22.2 阶梯凸模阶梯凸模12则最大冲压力：推孔推落孔落总FFFFF1 =15990+2449+10494=28933N

20、2.3 模具压力中心的确定如图 2.3 根据图形分析，因为工件图形对称，故模具压力中心在产品中心；图图 2.32.3 压力中心压力中心设冲模压力中心离 O1 点的距离为 x，根据力矩平衡原理得：FFF2125孔孔落2.4 冲模刃口尺寸及公差的计算1）冲孔部分对冲孔，采用凸、凹模分开的加工方法表表 2-42-4 初始双面间隙初始双面间隙、maxZminZ08、10、3509M2、Q235Q34540、5065Mn材料厚度 t/mmmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZ小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.060

21、0.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.072130.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2

22、200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380续表续表 2-42-4由表 2-4 确定初始双面间隙、的值：maxZminZ mmZ360. 0max mmZ246. 0min mmZZ114. 0246. 0360. 0minmax规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差制造公差表制造公差表基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.04018060263603605005000.0300.0350.0400

23、.0500.0450.0500.0600.070对冲直径 4 孔时：， mmp020. 0mmd020. 0mmdp04. 0故满足条件minmaxZZdp14冲直径 4 孔部分：)(06ddp =（4+0.5X0.2）=4.1mm2）落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法表表 2 26 6 因数因数 X X非圆形 x 的值圆形 x 值0.750.50.750.5材料厚度t/mm工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.

24、600.300.302.5 零件结构尺寸的确定（1）凹模外形尺寸的确定图图 2.42.4 凹模凹模152）凸模长度的确定L 图图 2.52.5 冲孔凸模冲孔凸模2.6 模具总装图图图 2.62.6 总装图总装图3.3.模具材料的选用模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计16时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模

25、、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。1)应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在 60HRC 强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2)应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。

26、故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3) 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4)应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火变形，硬度HRC6258小的模具钢。nrWMC174

27、4 冲压设备的选择冲压设备的选择按公称压力选取压力机查表 2-7FF总压)8 . 16 . 1 (2-72-7 开式双柱可倾压力机技术规格开式双柱可倾压力机技术规格型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-16BJ23-25JC23-25公称压力/KN31.563100160160250350滑块行程/mm25354555706580滑块行程次数(次/mm)2001701451201205550最大封闭高度/mm120150180220220270280封闭高度调节量/mm25353545605560滑块中心线至床身距离/mm90110130160160200205立柱

28、距离/mm120150180220220270300前后160200240300300370380工作台尺寸/mm左右250310370450450560610前后90110130160110200200左右120160200240210290290工作台孔尺寸/mm直径110140170210160260260厚度30303540605060垫板尺寸/mm直径150直径25303040404050模柄孔尺寸/mm深度40555560606070前后90180190滑块底面尺寸/mm左右100200210床身最大可倾角45453535353520选取公称压力 630KN 的开式双柱可倾压力机，

29、该压力机与模具设计的有关系参数为：公称压力：KN630滑块行程：mm13018封闭高度调节量：mm80工作台尺寸：mmmm710480模柄孔尺寸：mmmm8050冲孔凸模、落料凹模、凸凹模及弯曲凸、凹模的材料可用 Cr12，热处理硬度 60-64HRC。5.5.模具的装卸模具的装卸5.1 模具的装配复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料拉深复合模其装配一般按下面的步骤进行：1）装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。2）将拉深凸模装在下模座

30、上，并相对下模座底面垂直。 。同磨端面平齐后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉。3）以顶件块定心，将凹模装在下模座上，经调整与拉深凸模同轴后，用平行夹板夹紧，做螺钉孔和销钉，并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。4)将凸凹模装在固定板上，并保持垂直，同磨大的；端面齐平。5)用平行夹板将上凸凹模的固定板与上模座加紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模的外圆对正凹模后，配作螺钉和螺钉过孔，并拧入螺钉但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致的调整，待凸凹模和凹模的间隙均匀后，配作凸凹模固定板和上模座的销孔，并配入相应过盈量的销钉。6）加工顶件块时，外圆按凹模的孔实配，内孔按拉深凸模的外圆实配，保持要求的间

31、隙。装配后，顶件块的顶面须高于凹模而拉伸凸模的顶面不得高于凹模。mm1 . 07）安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其他零件的装配均符合要求后打标记。195.2 卸料装置的确定卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元

32、件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为 2.0 mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料，又因为是复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。6.模具检测表 2-11 冲裁模具质量检测序号质量管理及检测内容说明1组织质量监控系统，对模具生产过程全面检查与监控1 模具原材料的质量检验模具零件加工后质量检验，主要包括零件的形状、尺寸精度及表面质量、硬度及形位精度。2 具装配后前后的检验。3 模具试模后的验收。4 具内在质量的无损探伤检测。5 具包装、运输质量检验。20续表续表 2-112-112组织对加工设备及工装夹具检查1 检查加工设备运行情况及加工精度2 检验共装卡具工作及精度状况。3组织产品质量分析1 进行产品质量分析。2 提出提高产品质量措施3 提出改进方案、意见4组织质量教育与技术教育1 对操作者进行质量全面管理教育，以提高操作者责任心。2 对操作者进行技术培训，以提高操作者技术水平5组织维护、