托板冲裁模具设计说明书

1、工业职业技术学院厚德强楚托板冲压工艺及模具设计说明书系部机械工程学院吴浪专业模具设计与制造班级14模具302学号5指导老师 洪 奕在老师的指导和同学的帮助下，对冲压工艺一窍不通的 我慢慢了解冲压。这是我的第一个设计，遵循“理论联系实 际，体现应用性、综合性和先进性，勇于创新”的原则，结 合老师的指点，查阅相关资料编写而成的。 本设计参考了机 械制图、互换性与技术测量、金属材料及热处理、冲 压工艺及模具以及教材书冲压工艺及模具一设计与实践 等参考资料，以实际经验为依据，注重工艺和加工。本说明 书的主要特点是：1、根据从事成型工艺及模具设计工程应用型人才的实际要求，理论以“必须、够用”为度，着 眼

2、于加强专业知识，积极吸纳新技术，体现了 应用性、实用性、综合性和先进性。2、本设计介绍了冲裁模具的设计思路和方法，着 重介绍了工艺方案的确定，重要尺寸的计算、 主要零件的设计。3、各部分均选用了较多的应用实例，重点部分精 选了综合应用实例，应用性和可操作性强，便 于生产和识读。通过本设计，我深刻体会到了 “书到用时方很少”这句话，以前的基础知识没怎么学好， 设计时步步艰难 只要一个数据出错，后面全错，必须认真查阅相关书籍， 不能有半点马虎。不过也扩展了知识面，学到了不少的 东西。由于编者水平有限，错误及不妥之处在所难免，希望老师和广大读者批评指正编者目录第一章冲裁件的工艺分析51.1冲裁件的批

3、量和材料1.2冲裁件的结构和尺寸1.3冲裁件的精度和粗糙度第二章冲压工艺流程设计及优化82.1222.32.4第三章冲压工艺类型冲压工艺次数冲压工艺顺序 冲压工艺组合方式冲裁件的工乙参数计算 123.1排样3.2定位方式3.3方案分析3.4模具中心压力的确定3.5冲裁力的计算与冲裁设备的确定第四章冲裁模具参数计算224.1冲裁模具间隙的选用和确定4.2冲裁模具刃口尺寸计算第五章模具总装图26第六章冲裁模具零部件设计286.1冲裁模具工作零件设计6.2冲裁模具卸料与出件装置设计6.3弹簧和橡胶的选用6.4冲裁模具定位零件设计6.5标准模架与与导向零件设计6.6其他支承固定零件40后记参考文献41

4、58-第一章冲裁件的工艺分析1.1冲裁件的批量和材料1、批量由零件图中的相关要求可知：该零件的生产批量为大批量，所以为提高生产效率，降低生产成本，该零件适合冲 压。2、材料由零件图中的相关要求可知：该零件所用材料为08F,据金属材料及热处理P101页可得：08F为优质碳素钢，其强度低且硬度、塑性、韧性好、易于冲裁、弯曲、拉深， 所以该零件适合冲压。1.2冲裁件的结构和尺寸1、形状由零件图分析可知：该零件形状相对简单，成对称结 构。而冲压要求零件形状相对简单、规则，有利于材料的合 理利用，提高模具的使用寿命，所以该零件适合于冲压。2 、尖角由零件图分析可知：该零件外形有 90度的尖角，为提 高模

5、具寿命，便于模具加工，零件的、外形转角处要尽量避 免尖角，应以圆弧过渡，最小圆角半径查教材表4-3，落料时交角大于等于 90度的软钢最小圆角半径为 0.25t=0.5mm， 所以建议将零件所有 90度尖角改为R0.5的圆角，并与客户 会签。3、悬臂与凹槽为提高模具寿命及零件质量，尽量避免零件过于窄长 和凸出悬臂和凹槽。由零件图分析可知：该零件无过长悬臂 和凹槽，所以该零件适用于冲压 。4 、冲孔的最小尺寸冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不宜太小， 冲孔的最小尺寸取决于材料的性能、凸模强度和模具结构 等。有零件图分析可知：零件只有一个圆形孔，查教材表3-2 可知，08F的抗剪强度为 230-

6、310Mpa。再查表4-4得：无导 向凸模冲孔最小尺寸为2.6mm由零件图可知，零件唯一的最小的孔的直径dmin=10mm2.6mm所以零件满足冲压要求。5 、孔间距和孔边距因为零件只有一个孔，所以不存在孔间距。由零件图可知，零件为对称结构，其最小边距为10mm 故不影响生产。1.3 冲裁件的精度和粗糙度1 、精度等级冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT9级。根据零件图查互换性与技术测 量表2-3，零件长度58-0.74的精度等级为IT14级，零件 宽度30-0.52的精度等级为IT14级，外圆尺寸 R8-0.22的 精度等级为IT13级，孔尺寸的精度等级为IT

7、8级，其余未标注尺寸为自由公差， 按IT14级计，所以该零件满足精度要求。2 、粗糙度冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、冲模结构和凹凸模工作部分表面粗糙度有关。 用普通冲裁方式冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度值Ra般可达3.212.5um,由零件图可知该零件的表 面粗糙度为6.3um，满足使用要求。查教材4-8，毛刺高度在试模时小于等于0.05mm,生产时小于等于0.15mm,故满足使用要求。综合上述分析，该零件适合冲压。冲压件图C.JJUL松件:B 生产雌尢雄 tt：08F = 2rn第二章 冲压工艺流程设计及优化2.1 冲压工艺类型由冲压件图可以看出

8、，该零件所需的基本工序为落 料、冲孔。2.2冲压工艺次数由冲压件图可以看出，该零件的工艺次数分为落料和 冲孔两个工序。2.3冲压工艺顺序根据第一章算出零件的孔边距为10mm如果先冲孔，零件的形状和尺寸很有可能受后续工序的影响，导致 变形，所以不宜先冲孔后落料，为减少定位误差和避 免尺寸计算，应先落料后冲孔。故零件的冲压工艺顺 序为先落料后冲孔。2.4冲压工艺组合方式单工序模方案1:落料T冲孔方案2:冲孔落料复合膜方案3:落料+冲孔方案4:冲孔+落料方案5:落料、冲孔同时进行级进模方案6:落料冲孔方案7:冲孔落料组合方式分析方案1：采用单工序模，制造成本低，尺寸和冲 压件的厚度不受限制，但冲压出

9、来的工件精度低，冲 压多工序的冲裁件时，要经过多次定位和变形，产生 累积误差大，生产效率低，生产时安全性低，只适合 小批量生产。由冲压件图可以看出，该零件生产批量大，若 采用单工序模，增加了生产周期，从冲裁质量、经济 性、安全性上看，该零件不适合采用单工序模，故不 采用单工序模，否定方案一。方案2:采用单工序模，分析同方案1,故不采用方案2。方案3:采用复合模，由教材表 4-10可知，复 合模的加工精度可达IT9-IT8级，孔与外形的位置精 度较高，冲压件平整，冲压件厚度在0.053mm之间， 适合大批量生产，能实现废料重新利用，在调校和试 模中虽技术要求高，但难度不大。但操作性能不方便， 需

10、要手动进行卸料，不太安全。由冲压件图可知，零件加工精度一般，厚度为 2mm结构简单且大批量生产。从冲裁质量、经济性 方面来看，复合模明显优于单工序模，本方案满足其 生产要求，故暂时保留方案 3.方案4:采用复合模，分析如方案三，与方案 3 工艺顺序相反，一般情况下，有落料和冲孔时，应采 取先落料后冲孔以减少定位误差和避免尺寸换算。故 不采用方案4.方案5:采用复合模，分析如方案3.但若冲孔与落料同时进行，不但对模具磨损大，而且冲裁时精 度互相影响，冲裁质量差，故不采用方案5.方案6:采用级进模，由教材表 4-10可知，级 进模的加工精度可达IT13IT10级，冲压件料厚为0.66mm之间，冲裁

11、时自动送料，冲件和废料从下模 漏下，操作方便安全，可采用高生产效率的高速压力 机。在加工形状简单的工件时模具制造成本和工作量 低于复合模，适合大批量生产，无论从生产批量、生 产效率还是安全性上来看都符合零件的生产要求。由前面的计算可知，零件孔精度要求较高，若 采用级进模，加工精度达不到要求，需要后期加工， 延长生产周期，故不采用级进模。否定方案 6.方案7:采用级进模。分析同方案6,与方案6工艺顺序不同。故不采用方案7.综合以上分析，确定采用方案3为宜，即冲压工艺组合方式为采用复合模，落料+冲孔第三章冲裁件的工艺参数计算3.1排样1. 排样方式 有废料排样 少废料排样 无废料排样由冲压件图可以

12、看出，零件结构简单，尺寸精度不高，可 选择无废料排样，但无废料排样难以保证尺寸精度，且难以 实现材料完全利用。故采用少废料排样为宜。2、排样形式由教材表4.11分析可知，选择具体形式为直排最佳3、板料纵裁和横裁的选择板料一般都是长方形的，故有纵裁和横裁两种方法。横裁和纵裁各有横排和竖排两种方式。3.2定位方式1. 初级定位初级定位定位不太准确，适用于单工序模或精度不高 的复合模。2. 中级定位中级定位比初级定位准确，适用于复合模。3. 高级定位高级定位定位最准确，适用于级进模。综合以上分析，由零件图可知，该零件精度较咼，可米用 中级定位，导料板且有侧压装置的模具。3.3工艺参数的计算根据排样方

13、式可分为四种方案：方案一：纵裁T竖排e-方案二：纵裁横排方案三：横裁T竖排C方案四：横裁T横排方案分析：查教材表 4-15 , C=5mm由冲压件图可以看出，零件面积A 1=38 X 30+16 X 2 x 2+82 Xn -4 X( - - nX 丄)=1404.85mm2444方案一搭边值：查教材表 4-12 , ai=2.2mm, a=1.8mm条料宽度：查表 4-13 , =0.6mmB0 0 0-0.6 =(Dma/+2a) -0.6 =61.6 -0.6导料板间距：A=B+C=66.6mm条料步距：S=Dmax+a1=32.2mm查冲压模具及设备表 2-5，选择长为2000mm宽为

14、1000mm勺板料板料条数：m=1000 + 61.6=16.23取整数16每条条料上的零件数:一板料上的零件数:n2=2000 2.2 =62.03 取整数 6232.2材料利用率:n 唱 X 100%=69.68%方案二搭边查教材表 4-12 得，a1=1.5mm,a2=2.2mm查表4-14 =0.2mm条料宽度二=(Dmax+2a)00.2 =34.4 00.2导料板间距离A=B+C=39.4mmn=n1X 匕=992条料步距S=D max+a1=59.5mm板料条数 n 1 = 1000=29.09取整数2934.4每条板料上零件数 n 2 = 2000 1.5=33.59取整数33

15、59.5一板料上的零件数n=957材料利用率n唱X 100%=67.22%方案三搭边值查表 4-12 a1=1.5mm a2=2.5mm查表4-14 =0.2条料宽度0 0 0B -0.2 =(Dmax+2a+c)-0.2 =35-0.2导料板间距离 A=B+C=40mm条料步距 S=Dmax+a仁59.5mm板料条数 n1= 2000 =57.14取5735每条板料上的零件数n2= 1000 2.5 =16.76取整数1659.5一板料上的零件数 n=n1n2=912材料利用率 n =皿x 100%=64.06%BL方案四搭边值 查表4-12 a1=2.0 a=1.8条料宽度查表4-13 =

16、0.6B0.6 = (Dmax+2a+c) -0.6 =61.6 -0.6导料板间距离 A=B+C=66.6mm条料步距S=Dmax+a仁31.8mm板料条数 n1= 2000=32.46 取整数3261.6每条板料上的零件数 n2= 1000 2.0 =31.38 取整数3131.8一板料上的零件数 n=n1n2=992材料利用率n =世x 100%=69.68%BL由上述分析可知，方案一和方案四的材料利用率最大，但因为纵裁裁板次数少，冲压时调换材料次数少，工人操作 方便，生产率高，所以通常情况下选择纵裁为宜，故采用方 案一，即纵裁t竖排。排样图3.4 模具中心压力的确定由冲压件图可以看出，

17、该零件是对称的，所以其压力中心是 零件的中心，即零件的圆孔中心。3.5 冲裁力的计算和冲裁设备的确定1. 计算冲裁力按F冲二KLt t计算因所用模具为复合膜则L=38X 2+2X 4+14X 2+2 nX 8+2 nX 5=193.68mm查教材表3.2得t =300Mpa由零件图可知，t=2mm K 常取1.3则冲裁力 F=1.3 X 193.68 X 2X 300=151.0704 KN2、卸料力、推件力、顶出力卸料力 F卸=K卸F查教材表4-18得K卸=0.045K推=0.055K顶=0.06F 卸=0.045 X 193.68=8.7156KNF 推=nK推 F=3X 0.055 X

18、193.68=31.9572KNF 顶=K 顶 F=0.06 X 193.68=11.6208KN3、降低冲裁力的措施为了降低冲裁力采用阶梯凸模冲裁，先落料后冲孔。4、压力机所需总压力的计算卸料方式选用弹性卸料装置和下出件模具。5、压力机公称压力的设备型号的选择由前面分析可知，采用弹性卸料的倒装式复合模。巳=F+F 卸 +F 推=152.0104+8.7156+31.9572=192.6832KN考虑到压力机的使用安全，选用压力机吨位时，总工序力巳一般不超过压力机额定吨位的80%即F设备一0.854KN0.8查教材表3-12、3-14，确定压力机的型号为J23-25，其公称压力为250KN.第

19、四章冲裁模具参数计算4.1 冲裁模具间隙的确定1冲裁模具间隙的影响1）对冲裁件断面的影响间隙太小，材料中拉应力成分减少，静水压效果增 强，不易产生裂纹。若间隙太大，材料中的拉应力 增大，容易产生剪裂纹，冲裁件翘曲现象比较显著 一般来说，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选 取较小的间隙值；当对冲裁件断面质量要求较低 时，贝U应适当的增大间隙值，以利于提高模具的寿 命。2 ）对冲压工艺的影响试验表明，冲件的单面间隙在材料厚度的5% 20%围时，冲裁力的降低不多，一般不超过冲裁力的5%- 10%。间隙对Fx、Fo的影响较为显著，而当单面间隙增大到材料 厚度的15%- 25%寸，卸料力几乎为零。3)对

20、模具寿命的影响冲裁时，凸模与被冲孔、凹模与落料件之间均有摩擦，且间隙越小，摩擦越严重。合理的间隙可使凸凹模侧面 与材料间的摩擦减小，并减小间隙不均匀的不利影响，从而 提高模具的使用寿命，所以间隙越大，模具寿命越高。2、冲裁间隙的确定1 )计算法由公式 Z2= (t-b ) tan p =t(1- b)tan B可知，若要保证冲裁质量，即b增大，z减小，则冲裁力减小，模 具寿命低；当厚度t增大，则z成正比增大，b减小。 但b不好确定，所以不宜采用计算法2)查表法由冲压件图可以看出，零件材料选用08F，材料厚度为2mm故查教材表4-21可得，该冲压件凹凸双面间隙为Zmin =0.246mm, Zm

21、ax=0,360mm模具在使用过程中，间隙会越变越大，最新模具应该要 留磨损余量，但由冲压件图可以看出，该冲压件既有冲孔，又有落料，在保证冲裁质量的前提下，为降低冲裁力，提高模具寿命，间隙值取 Z=0.25mm4.2 冲裁模具刃口尺寸的计算因为模具加工和测量方法不同，尺寸计算方法可分为凹凸模分开制作和配合制作1.凹凸模分开制作落料凸模尺寸：长边D=38D 凸=38-1-0.25=36.75D 凹=37短边D=30D 凸=30-0.5-0.25=29.25D 凹=29.5冲孔：d 凸=10+1=11d 凹=10+1+0.25=11.252、凹凸模配合制作此方法适用于加工复杂和薄材料的模具，用此方

22、法制造模具效率相对于前者低，但制造、调试、检验、装配方便，缩短了生产周期。根据冲压件图，综合上述分析，选用凹凸模配合加工为 宜。冲孔：以凸模为基准，配合制作凹模由冲压件图可以看出，零件中心孔的尺寸为io+O.O3则凹模磨损后变小的尺寸为1000.03由教材表4-25查得 刃口尺寸按公式B 凸=(B+x4-0.25 计算 查教材表4-24得 x =0.75则 B 凸=(10+0.75 X 0.03) -0.25 =10.0225 00.0075凹模尺寸按凸模尺寸配制，其双面间隙为Z=0.25 mm其刃口尺寸为10.3225+0.030凸模落料：以凹模为基准，配合制作凸模由冲压件图可以看出，凹模磨

23、损后变大的尺寸为Al = 58-0.742 = 8Oo.22A 3=302A为自由公差，为降低模具加工难度，取公差等级为IT14级，公差为 0.56，贝U A 4=380.56查教材表4-24可得磨损系数X 1=0.5X 2=0.75X 3=0.5X 4=0.5A1凹=(A1- x)畀5 =(58-0.5 X 0.74)畀85 =57.63 畀85A2凹=(A2- x 2 00.25=(8-0.75X 0.22)0.055=7.835 畀55A3凹=(A3- x 3 00.25=(30-0.5X 0.52) 。.13=29.74 0.13A4凹=(A4- x 4 00.25=(38-0.5X

24、0.56) 00.14=37.97 00.14落料凸模按落料凹模尺寸配制，其双面间隙为0.3mm凹ss.o 二戸二-T一OO5Qo- nVOO 9 co- 一7. 一R9829們關29. 7426 模具闭合咼度的确定由公式（Hmax-H1-5mmH模Hmin-H1+10mm式中Hmax、Hmin压力机最大或最小闭合高度H1 压力机工作垫板厚度（工作时尽量不取） H模一一模具闭合高度查教材表3-14，根据所选设备J23-25可知Hmax=250mm封闭高度调节量 h=70mmHmin=Hmax-h=180mm所以 250- 0-5cm H模180-0+10cm即 245cm H 模190cm托板

25、结构参考冲压模具及设备教材 116页图4-33 , 借鉴了其中的模具框架，并对其工作零件修改。原图冲裁模的冲件图的冲孔是两个孔，而我们的设计是 一个孔，则需把原结构的两个冲孔凸模改成一个冲孔凸模并 尺寸改为错误！未找到引用源。1 000.030大小的中心孔，还需要 改的是落料凹模的尺寸，改为两个半圆弧的尺寸为R8-0.220 ,两半圆弧之间的距离为 58-0.740和距离为38的长方形的长和 30520的宽，凹凸模也需要该，改的尺寸以设计以设计要求 为准。第六章冲裁模具零部件设计6.1冲裁模具工作零件设计1、落料凹模1)凹模刃口形式选用柱形刃口筒形凹模。2)凹模外形尺寸凹模厚度 H=kb(H

26、15mm)其中b为凹模孔的最大宽度由冲压件图可知 b=58mm查教材表4-37得 k=0.38则 H=kb=22.04mm 取 H=22mm凹模壁厚小凹模 c=(1.52)H大凹模 c= (23) H取 c=1.5H=33mm3)复合模中凹凸模的最小壁厚O (1.52)t 且 O 3mm取 C=2t=4mm4）凹模外形结构与固定方式凹模外形结构选用整体式刃口凹模固定方法采用螺钉和销钉直接固定在模板上5）凹模轮廓尺寸的确定凹模板的平面尺寸 L XBL=I+2C1为沿凹模长度方向刃型孔的最大距离1=58mmL=1+2C=124mm 标准取为 125mmB=b+2Cb为沿凹模长度方向刃型孔的最大距离

27、b=30mmB=b+2C=96mm 标准为 100mm凹模的尺寸为：125mnX 100mnX 322mm落料凹模如图：2、冲孔凸模1）凸模的结构形式与固定方式根据冲压件图，选用整体式圆形凸模固定方式采用阶梯形结构，将凸模压入固定板，采用也配合m62）凸模的材料及硬度凸模材料选用CrWMn凸模刃口淬火硬度为5862HRC尾部回火至 4050HRC3）凸模长度计算采用固定固定卸料版和导料板L=h1+h2+h3+hh 1为凸模固定板厚度，一般取为（）H凹取h仁16mmh2为卸料版厚度，一般取 520mm取 h2=12mmh3导料板厚度，查教材表 4-40得h3=8mmh为附加长度，一般取 h=15

28、20mm取 h=17mmL=h1+h2+h3+h=55mm?1831 |67A3. 凸模固定板凸模固定板的尺寸 LX BX H其中基本尺寸 L=125mm B=100mm H=0.8 X H 凹=22mrX0.8=16mm凸模固定板的尺寸 125mnX 100mnX 16 mmL1?67?18B-B4. 凸凹模凸凹模最小壁厚查【冲压模具及设备】P141表4-31可知：最小壁厚a=4.9mm,但因倒装式复合模的凸凹模孔一般积 存废料，胀力大，最小壁厚应大一些，故取a=5mm5. 推件板由于要完全要使冲件完全推出，所以其尺寸也应该按 该托板的基本尺寸加工。但 错误!未找到引用源。10 的孔应略大于

29、 错误!未找到引用源。10mm取错误!未 找到引用源。11mm如图：66,66、凹凸模固定板凹凸模固定板基本尺寸与凸模固定板基本尺寸相同：125mnX 100mnX 17.6mm%67127垫板垫板的基本尺寸 LX BX H,由于垫板的厚度 H通常在3mm10mm之间，所以垫板的基本尺寸为：125mnX 100mnX 8mm816.2 冲裁模具卸料与出件装置设计1. 卸料板卸料版选用刚性卸料板凸模与刚性卸料板的双面间隙为0,2mm刚性卸料板尺寸为 125 X 100 X 122. 推件与顶件装置推件装置采用刚性推件装置6.3 橡胶的选择1、橡胶所能产生的压力根据模具结构，选用 4个矩形的聚氨酯

30、橡胶，则每个橡 胶所承受的预压力为Fy= Fxn经计算 Fx=6643.728NFy=1661N2、橡胶横截面积A取hy=0.1ho,查【冲压模具及设备】表 4-35得p =1.1MPa贝 A= =1510mrmp3、橡胶截面尺寸D假设选用长为10mnX 6mml的卸料螺钉，取橡胶上螺钉通过的孔的直径d=4mm则橡胶外径D=10X 6- n X4=47.44mm,为了保证卸料力，可取D=50mm4、橡胶的自由高度为 H自由=(3.5-4.0 ) S工作S工作=t+l+S修磨S 修磨取5mm, t是板料厚度，为 2mmS 工作=2+1+5=8mmH 自由=(3.5-4.0 ) S工作=32mm5、 橡胶的装配高度H装配=0.9 H自由=28.8mm取整H装配=30mm6、 校核橡胶断面面积必须满足高径比0.5 H 1.5Dh = 5?=0.64D 50故所选橡胶符合要求6.4 冲裁模具定位零件设计1、挡料