冷冲压课程设计

1、目 录前言2一， 零件工艺性分析4 二， 零件工艺计算5三， 冲裁工艺力7四， 计算凸凹模的刃口尺寸8五， 凸凹模的设计9六， 主要的零部件11七， 模具的总体设计与压力机的选择12八， 设计总结14参考文献14冷冲压模具课程设计 作 者：刘 科 指导老师：周光永 摘 要： 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和

2、经济价值。关键词：冲压 模具 发展 生产效率前 言模具是现代工业生产的主要工艺装备之一。无论是工业制品的生产，还是新产品的开发，都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术和新设备的产生与应用往往源于模具工业，模具制造技术代表了一个国家的工业制造技术的发展水平。冷冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。

3、但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冷压模一定会得到更普及地应用。随着冲压工艺的广泛应用于国民经济中，再加上随着数控技术和机械CAD/CAM的发展，冷冲模的发展和迅速。它以生产率高、成本相对低廉被广泛应用。外国的冲压模发展水平相当高，无论是设计还是制造，都达到较高的水平。以精确的定位，合理的工艺，连续加工精度很高的薄臂零件。而国内模具行业的起步较晚，基本上以单模为主，因此，加工精度够高。 冷冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冷冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、

4、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。 经过了一个多月的学习，设计，绘图，我学会了冲裁的机理，冲压的基本理论；理解了冲裁力，卸料力等工艺参数的确定；熟悉了冲裁模的结构，内部的结构零件及其设计的控制点；同时对于弯曲模、冲孔模、拉深模、落料模的结构能够熟悉了解。 插片的加工包括了冲孔、落料、和弯曲的加工。通过对冲孔模、落料模、弯曲模的学习，分析和比较了各加工工艺方案，完成了模具总体的结构分析，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计,然后确定外形尺寸,选择冲压设备,绘制总的装配图和非标准的零件图。落料和冲孔都

5、属于冲裁模。冲裁模是从条料、带料或半成品上使材料烟规定的轮廓产生分离的模具，随着科学技术的发展，冲压技术也向高速化、自动化、精密化的方向发展。冲裁模一般分为简单模、级进模、和复合模。简单模在国内应用比较广泛，它是在压力机的冲压行程中完成一次冲裁工艺。简单模也分为无导向简单模、导板式简单模，和导柱式简单模；级进模是在单工序冲模基础上发展的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工艺，在最后工位冲出完整的工件。由于级进模是连续冲压，因此生产效率高，适用于大规模生产，但是因为其结构复杂，定位要求比较严格，因此说制造成本高。复合模是指在压力机的一次

6、冲压行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展的一种较先进的模具。与连续模相比，冲裁模冲裁件的位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，适用于生产批量大，精度要求高，内外形尺寸差较大的冲裁件。插片的材料是冷轧钢板，适用于冷冲压加工。如何安排合理的加工工艺，确保生产的效率最高，同时也能满足零件的加工要求。这是整个设计的重点。在该零件的加工中，包括了冲孔，落料，以及弯曲等冷冲加工。冲孔属于冲裁加工的一种。冲裁模的结构比较简单，冲裁过

7、程分为弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。其断层直接关系到冲裁加工质量的好坏，一般的，断面分为四个特征区，即圆角带，光亮带，断裂带，和毛刺。我们必须有合理的冲裁模的间隔来保证良好的特征带的分布。冲裁模有刃口尺寸、冲裁力等工艺参数的确定。在设计插片的冲孔和落料加工时，须首先确定其力学性能，然后设计主要零件，完成结构草图，最后完成装配图。 弯曲是将金属材料完成一定的角度、曲率和形状的冲压工艺方法。通常弯曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。弯曲有回弹的现象，因此回弹会降低弯曲件的精度，是在弯曲加工中不易解决的问题，因此在设计的时候必须考虑这个问题，例如可以考虑通过利用回弹规律补偿回弹，改变弯

8、曲变形区应力状态校正回弹等。在了解了弯曲加工的特点及工艺参数后，安排了插片的合理的工序，熟悉各种模具结构。进而完成零件设计和结构设计，绘制零件工作图。 在冲压模的设计过程中，还必须考虑到模具的成本，因此在进行选材，结构设计时，必须尽量不设计形状复杂的结构，同时采用镶嵌式代替整体式的结构。针对模具的定位要求高的特点，在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。总的一句话，必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上，尽量降低模具材料的成本，简化模具的结构，这样才能有利于这个行业在我国的高速发展。一，零件工艺性分析 工件为图所示的落料件，材料为Q275A，材料厚度2mm。工艺分析内容如下：1，

9、材料分析 Q275A是普通碳素钢，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。2， 结构分析 零件结构简单，无内孔。有一尖角，但满足冲裁要求。3， 精度分析图上都是未注公差，所以该冲压件尺寸的极限偏差按 GB1800-79 IT14级制造。二，零件工艺计算1， 排样排样方式如上图所示。这种排样能保证冲裁件的质量，冲模的寿命较长，更重要的是最大限度的提高了材料利用率。2， 材料利用率零件如下图所示abr把零件分为两部分，计算其面积S1=3010-2(33-32/4)=296.13图尖角处去掉的面积为s3tana=30/4

10、6=0.65 tana/2=r/ba=33.10。 b=6.73 mms3=21/2rb-(180-33.10)/360r2 =8.33 mm2 s2=1/24630- s3=681.67 mm2 A= S1+ s2=977.8 mm2 材料利用率： h=nA/bh100%=83.71% 3, 搭边图上已给出，搭边值都为2mm。 4， 条料宽度图上已给出，宽度B=73mm。采用导料板导向，且有侧压装置的模具。5， 压力中心的计算 如图所示， 计算各边长： L1=1/42r=4.71mm L2=56-3-6.73=46.27mm L3 =2r2(180-33.1)/360=5.13mm L4 =

11、(302+462)1/2 -6.73=48.19mm L5= 10-3=7mm L6=4.71mm L7=30-3-3=24mm则零件总周长为 L=140.01 mm各边压力中心到x，y轴的距离： x1 =1.09 mm y1 =1.09mm x2=20.13 mm y2=0x3=1.79 mm y3 = 49.99mmx4= 30.18 mm y4= 16.84mmx5= 6.5 mm y5= 30mmx6= 1.09mm y6= 28.09mmx7= 0 y7= 12mm则压力中心到x轴的距离为 X=17.50 mm压力中心到y轴的距离为 Y= =12.17 mm三，冲裁工艺力1， 选用平

12、刃口模具冲裁，理论冲裁力为 F=Ltt但选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大。查表得 sb =550 MPa F=1.3Ltt=Ltsb=154 KN2， 推件力F推=n K推F 查表2.10得 K推 =0.055，取h=6 mm，n=h/t=3F推=n K推F=25.4 KN 采用刚性卸料装置和下出件的模具 FS= +F推179.4KN四， 计算冲裁模刃口尺寸冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现和保证，正确的确定凸凹模刃口部分尺寸是相当重要的。尺寸计算：根据材料的力学性能及厚度，查表2.12得

13、间隙值， Zmin=0.30 mm Zmax=0.34 mm对未注公差的尺寸按IT14级，查表7.14得各尺寸的极限偏差为： 2 0-0.25 mm ， 3 0-0.25 mm, 10 0-0.36 mm 30 0-0.52 mm, 56 0-0.74. mm.根据材料厚度及工件公差，查表2.17的磨损系数x R2,R3 mm圆角，L=10 mm的边，x=0.75 L=30, 56 mm边， x=0.5根据零件特点，形状简单，厚度为 2mm，刃口尺寸计算可采用分开制造。查表可得凸凹模的制造公差dp =0.020 mm，dd =0.020 mm为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙，凸模，凹模制造

14、公差必须保证 dp +dd Zmax Zmin 。将上数据代入公式中，不等式成立。落料件尺寸的基本计算公式为： 凸模 ： Dd=（Dmax-x）+0dd 凹模 ： Dp=（Dmax-x- Zmin）-dp 0 凸模刃口尺寸的计算Dd r2=（Dmax-x）+0dd =（2-0.750.25）+00.020 =1.81+00.023Dd r3=（Dmax-x）+0dd=（3-0.750.25）+00.020=2.81+00.023Dd10=（Dmax-x）+0dd=（10-0.750.36）+00.020 =9.73+00.020Dd30=（Dmax-x）+0dd =（30-0. 50.52）0

15、+0.020=29.740+0.020Dd56=（Dmax-x）+0dd=（56-0. 50.74）0+0.020=55.630+0.020凹模刃口尺寸的计算Dp1=（Dmax-x- Zmin）-dp 0 =（2-0.750.25-0.3）-0.020 0=1.51-0.0230Dp2=（Dmax-x- Zmin）-dp 0=（3-0.750.25-0.3）-0.020 0=2.51-0.0230Dp3=（Dmax-x- Zmin）-dp 0=（10-0.750.36-0.3）-0.020 0=9.43-0.0200Dp4=（Dmax-x- Zmin）-dp 0=（30-0.50.52-0.3

16、）-0.020 0=29.44-0.0200Dp5=（Dmax-x- Zmin）-dp 0=（56-0.50.74-0.3）-0.020 0=55.23-0.0200五， 凸凹模的设计1, 凸模（1）凸模结构基本类型：由于冲裁小型零件，则选用整体阶梯式。（2）凸模的固定方式：选用固定板固定，且为台肩固定。（3）凸模长度 凸模长度L应根据模具的结构确定，因采用固定卸料板和导尺，凸模长度为： L=H1+H2+H3+H=65 mm 固定板厚度H1为：16 mm 卸料板厚度H2为：14 mm 导尺厚度H为：5mm 附加长度H为：30 mm 凸模进入凹模的长度：1 mm，总修磨量：12 mm 安全距离：

17、17 mm。（4）凸模抗压强度校核 凸模正常工作的条件是其刃口端面承受的轴向压应力不超过模具许用压应力。 即 sc= sc 可算得， sc=179400/140.01=1281 MP 根据材料取 sc =1400 MP 则 sc sc ，抗压强度满足。2，凹模（1） 由于刃口强度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不变，对冲裁间隙无明显影响，故凹模型孔的结构类型可选择喇叭形直臂式。（2） 凹模结构类型：嵌入式（3） 凹模的固定方式：用螺钉，销钉直接固定在模座上。（4） 整体式凹模外形尺寸的确定查表2.20 ，取 K=0.31b1=56-（6.73-2）=51.27 mm凹模厚度H=K b1 =0.

18、3151.27=15.89 mm 取H=16 mm则C=2 H = 32 mm垂直于送料方向的凹模宽度B为 B=b1+4 H =51.27+416=115 mm 凹模孔壁至凹模边缘的最小距离l1 查表得 l1 =42 送料放向的凹模长度A为 A=L1+2 l1=330+242= 174 mm六，主要的零部件1, 定位零件 为了保证模具正常工作并冲出合格的制件，要求在送进的平面内，毛皮相对于模具的工作零件处于正确的位置。送进导向方式采用导尺式。 为限定条料送进距离的方式选用固定挡料销定距。2，固定卸料板 由于条料比较的宽，选用分离式。 查表2.26得h=8mm，H=13mm3, 导柱和导套 对生

19、产批量大，要求模具寿命高，工件精度较的冲裁模，采用导柱和导套来保证上下模的精确导向。且该设计采用滑动导柱，导套。导柱与导套之间采用间隙配合。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与下模柱导套孔采用过盈配合。该模为固定卸料单工序落料模。条料的送进，由导尺控制其方向，由固定挡料销控制其进距。4, 上，下模座采用后侧导柱模柱，可以三面送料，操作方便。适应冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具。5, 模柄 采用带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，以保证较高的同轴度和垂直度。6 , 固定板 凸模和凹模镶块与固定板选用H7/n6配合。压入固定板后将底面与固定板一起磨平。凸模固定板的厚度取：16 mm。7, 垫板 外形尺寸与凸模固定板相同，为方便模具装配，销钉通过孔直径可以比销钉直径大0.30.5 mm。垫板材料选用45钢，淬火硬度HRC4348。垫板厚度取10mm。七，模具的总体设计与压力机的选择1, 模架选用后侧导柱标准模架 上模座：L/mmB/mmH/mm=20020045 下模座：L/mmB/mmH/mm=20020050 B型导柱：D/mmL/mm=28150 B型导套：d/mmL/mmD/mm=289042模架闭合高度：170mm210mm垫板厚度：10mm凸模固定板厚度：16mm卸料板厚