冲模设计说明书

1、第一章绪论冲模概述冲模的概念、作用及其特点所谓冲压成形确实是利用安装在压力机上的模具，使板料或带料产生分离或塑性变形，从而取得具有必然尺寸、形状和力学性能的产品或半成品的塑性加工方式。由于冲压通常在常温下进行，因此常被称为冷冲压。在冲压加工进程中，将毛坯材料加工成冲压件的一种特殊工艺装备，被称为冲压模具（或称冲模、冷冲模）。故此，冷冲压具有一下特点： 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。这是因为冲压是依托冲模和冲压设备来完成加工，一般压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次乃至千次以上，而且每次冲压行程就可能取得一个冲件。 2） 2）冲压时由于

2、模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一样不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一样较长,因此冲压的质量稳固,互换性好,具有“一模一样”的特点。（ 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）冲压一样没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因此是一种省料，节能的加工方式，冲压件的本钱较低。可是，冲压加工所利用的模具一样具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。因此，只有在冲压件生产批量较大的情形下，冲压加工的优势才

3、能充分表现，从而取得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大量量生产中应用十分普遍。相当多的工业部门愈来愈多地采纳冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少那么60%以上，多那么90%以上。很多过去用锻造=铸造和切削加工方式制造的零件，此刻大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此能够说，若是生产中不采纳冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产本钱、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.1.2 冲模结构组成关于一套冲模而言，不管其结构形式如何，一样都是由固定部份和活动部份两大块

4、组成。通常，固定部份用压铁、螺栓等紧固零件固定在压力机的工作台上，称为下模；而活动部份一样固定在压力机的滑块上，称为上模。上模随着压力机的滑块依照必然的运动规律做周期性的往复直线运动，从而完成冲压加工。一套冲模依照其复杂程度不同，一样都由几个、几十个乃至更多的零件组成。但不管其结构形式和复杂程度如何，大多都能够将模具零件分为工作零件、定位零件、卸料和推料零件、导向零件、安装和固定零件等五种类型。固然，并非是所有的冲模都必需具有上述五部份零件。关于试制或小批量生产的情形，位了缩短生产周期、节约本钱，可把冲模简化成只有工作部份零件如凸模、凹模和几个固定部份零件即可；而关于大量量的持续生产，为了提高

5、生产效率和保证冲压生产的顺利进行，还应增加自动送料装置等。1.1.3 冲模分类冲模的结构形式和分类方式多种多样，能够别离依照冲模的工艺特点、冲模工序的组合方式和组合程度、冲模的结构形式、凸（凹）模的材料等进行分类。（ 1） 依照冲模的工艺特点，可将冲模分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模、翻边模等。（ 2） 依照冲模工序的组合方式和组合程度，可将冲模分为单工序模、复合模和持续模等。（ 3） 依照冲模的结构形式进行分类。按上、下模的导向方式，可分为无导向模、导柱模和导板模等；按卸料装置的形式，可分为固定卸料板冲模和弹性卸料板冲模；按挡料形式，可分为固定挡料销冲模、活动挡料销冲模、导正销冲模和侧刃定

6、距冲模等。（ 4） 依照冲模工作部份的材料，可将冲模分为一般冲模、硬质合金模、钢结硬质合金模、钢带冲模、橡皮冲模和聚氨酯冲模等。冲模技术现状及进展分析冲模设计与制造水平冲模设计是一项技术性很强的工作，设计进程是一个制造性的工作进程，设计包括合理的模具结构的选择和各部份的详细设计，要依据制定的冲压工艺规程，充分考虑毛坯的定位、出件、废料排除等问题，模具的制造维修方便、操作平安靠得住等因素和可供选用的冲压设备。冲模的制造更是受到来自软件的、硬的两方面因素的阻碍。所谓软的因素确实是指参与模具制造有关的技术人员和加工人员，而硬的因素那么是指与模具制造紧密联系的加工装备的水平和各类环境因素等。20世纪8

7、0年代以来，我国冲模的设计与制造能力通过几十年的进展，在现代信息、运算机技术的支撑下，已具有了相当高的水平，但是与国际先进水平相较仍有教大差距。目前，应该进一步提高和改良的方面包括：加大力度进展大型、周密、复杂、长寿命的模具；进一步进展多工位级进模和多功能模具；开发和利用先进的冲模加工方式和装备；大力培育冲模设计和制造的高级专门人材；进一步改良治理水平，提高组织实施能力，包括成立信息化平台等；深切研究与冲模制造有关的技术，包括新材料的开发、表面处置新技术的应用等。冲模CAD/CA般术近几十年来，运算机技术、机械设计与制造技术的迅速进展和有机结合，形成了运算机辅助设计与运算机辅助制造(CAD/C

8、AM这一新技术，而且一直在不断的进展和提高。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高技术、高效益的系统工程。它以运算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助运算机对冲压产品、模具结构、成形工艺、数控加工及生产本钱等进行设计和优化。冲模CAD/CA眼术能显著缩短冲模设计及制造周期、降低生产本钱、提高产品质量，这已称为人们的共识。我国模具CAD/CA眼术的进展已有30连年的历史。在“八五”、“九五”、“十五”期间，国内几乎所有的模具企业已推行普及了运算机画图技术，数控加工的利用率也愈来愈高，并陆续引进了相当数量的商业化CAD/CA陈统。随着功能壮大的专业软件和

9、高效集成制造设备的显现，以三维造型为基础、基于并行工程(CE)的模具CAD/CAM/CA技术正成为模具行业的重点进展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形进程的模拟和数控加工进程的仿真，使设计、制造、分析(CAD/CAM/CAE一体化。但是，目前的模具CADft术大多停留在运算机辅助画图的层面上，如何实现真正意义上的运算机辅助设计、实现CAD/CAM/CA技术的一体化，是有关人员应该紧密关注和深切研究的重点。1.2.3冲模专业化程度模具专业化包括有多层意思：模具生产独立于其他产品生产，作为专业模具生产厂家生产模具外供；按模具种类划分，专门从事某一类模具生产，如冲模制造企业等；在某一类模具

10、中，按其效劳对象或模具工艺及尺寸大小，选取该模具中的某种模具进行专业化生产，如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具生产等；专业生产模具中的某一些零件供给模具生产企业，如模架、冲头、弹性元件生产企业等；按工序开展专业化协作，如我国江浙一带某些进行模具生产的民营企业，它们专业化程度高、分工细、投资少、合作灵活、生效快。相较国外先进水平，我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例太高。国外模具自产自配比例一样位30%，我国冲模自产自配比例为60%，这就对冲模专业化产生了很多不利阻碍。1.3模具标准化1.3.1 模具标准化的意义由于冲压生产的高效率和冲压产品良好的综合力学性能，在现代工业产品

11、中愈来愈多的冲压件取代机械加工零件已是大势所趋。要想专门好地知足日趋增加的冲压产品的需要，必需有高效批量的冲模生产方式和手腕与之相适应，这就需要冲模工业打破传统的生产制造模式，其关键是大力提倡和进展冲模标准化。模具的标准化是把模具的每一个零部件的外形尺寸和各零件的装配尺寸进行标准化、系列化，制定出在模具设计与制造中应遵循和应用的一系列技术标准与基准。例如：除对模架中各零部件进行标准化、系列化之外，对凸模、凹模、垫板、凸（凹）模固定板、卸料板、顶件装置等其他零部件的外形尺寸和模具安装螺孔、销孔的位置尺寸与模架一路进行标准化、系列化。而且，各系列零部件的安装位置尺寸也必需进行统一。在新产品开发上，

12、为使新产品更早更快地投放市场，在模具设计和制造上，模具采纳标准化，就能够够制造出模具的模块，然后把旧产品的同一系列模具中的模块改换下来，在做适当加工就能够专门快投入利用。这就能够够在专门大程度上缩短模具制造、生产周期，而且也能够减少产品的一次性投资本钱。1.3.2 中国模具标准件产需概况由于中国模具标准化工作起步晚、进展慢，中国模具标准件长期以来一直是一种品种规格少、生产规模小、流通不顺畅通的状态。即便是目前生产较多的模架、导向件、弹性元件等，也是中低档产品多、中高级产品少的局面。目前，冷冲模架和弹性元件已达到了很高的利用覆盖率，但是其中的钢板模架和周密模架的需求缺口仍是比较打的。另外，模板模

13、块、导向件、标准凸凹模等模具标准件的品种规格少，利用覆盖率低，自产自用的多。1.3.3 冲模标准制定原那么制定冲模标准时，必需使制定出的标准能全面有效地操纵、保证和提高模具设计和制造质量，最大限度地节约原材料，提高材料利用率和生产效率。其制定原那么要紧包括以下几个方面。保证模具产品标准的通用性。制定模具通用零件标准，必需保证其通用性强。基于国家的模具标准尺寸。冲模的零、部件的要紧尺寸和尺寸系列须采纳国家标准标准尺寸。采纳或等效采纳国际通用模具标准。在制定、修定模具技术标准时，采纳或等效采纳国际通用标准，参照或采纳国际先进的模具技术标准，是我国标准化工作的一项技术政策。参照或采纳国际先进标准。制

14、定我国模具技术标准时，参照或采纳国际先进企业标准，也是一条重要的技术政策。执行和采纳国家基础标准。设计要求：张力盘落料、冲孔、拉深复合模工件简图如以下图1-1冲压技术要求：工件名称：张力盘厚度t=生产批量：大量量材料：Q235-A钢第二章冲裁模设计计算冲件工艺分析冲压件的工艺分析从工件简图看，图样所示零件均未标注公差的一样尺寸,按老例取IT14级,符合一样冲压的精度要求。图样零件材为Q235钢板,能够进行一样的冲压加工,市场上也容易患到这种材料,价钱适中；外形落料的工艺性:零件属于中小零件,材料厚t=,外形简单,尺寸精度要求一样,因此可用冲裁落料工艺；冲孔工艺：冲中心孔孔径为,三个腰形孔孔径为

15、16mm,24mm,R乳尺寸精度要求一样可采纳冲孔工艺；该工件从变形的程度来看属局部浅拉深起伏件。因此，在起伏进程中可否一次成形，保证工件平整且无裂纹是该工件模具设计的关键。确信工艺方案方案一：采纳单工序模。即分多次对该工件进行冲压加工，但对工作效率有必然的阻碍，且该工件位大量量生产，故该方案排除。方案二：采纳级进模。级进模能够进行多工序持续冲裁，乃至成形和装配，比单工序模生产率高，减少模具数量。但其结构相对复杂。更者，该工件工序较多，结构较复杂，故此方案也不宜选用。方案三：采纳复合模。对该工件应采纳复合模方可实现落料、冲孔、拉深等工序。经多方论证，方案三可行，且实惠。2.2. 冲裁工艺设计计

16、算2.2.1 凸、凹模间隙值的确信冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的阻碍，而且还阻碍模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此，间隙是一个超级重要的工艺参数。由于理论计算法在生产中利用不方便，经常使用查表法来确信间隙值。有关间隙值的数值，可在一样冲压手册中查到。查冲压工艺与冲模设计中表3-5，得：zmin0.072mm，zmax0.104mm2.2.2 排样设计冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式叫排样。排样正确与否将阻碍到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等。依照材料的合理利用情形，条料排样方式可分为三种：(1)有废料排样沿冲件全数外行冲裁，在冲件周边都留有搭

17、边。(2)少废料排样沿冲件部份外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。(3)无废料排样沿直线或曲线切断条料而取得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。本冲裁件为中心对称图行，采纳有废料排样，如以下图2-1所示：图2-1毛坯尺寸的计算由于该冲裁件板料厚度小于1mm故可按外形尺寸来计算其毛坯尺寸。查冲压工艺与冲模设计中表5-4,得毛坯计算公式：Dd：4d2H3.44也代入数据得：D、4424303.53.44130=mm从冲压工艺与冲模设计中表5-3查得拉深的修边余量R=o那么毛坯的直径D=+=,故取D=50mm有废料排样的搭边值可从冲压工艺与冲模设计

18、中表3-14查得：工件间搭边a11.0mm,侧边搭边值a1.2mm那么：条料宽b50mm2a52.4mm条料步距h50mma151mm冲裁单件材料的利用率按下式计算，即：A=100%bh2D100%=%4bh2.2.3 凸、凹模刃口尺寸的确信关于该工件均为未注公差，可按IT14计算，双面间隙上面已查得(1) 落料刃口尺寸计算5000.62mm的凸、凹模的制造公差由表2-1查得：a0.030,t0.020表2-1规那么形状(圆形、方行)冲裁时凸模、凹模的制造误差(mrm基本尺寸凸模偏差T凹模偏差A181830308080120120180180260260360360500500由于TAZmax

19、Zmin,故采纳凸模与凹模配合加工方式。因数由表2-2查得，x=。那么：00.0300DADx500.50.620.03049.690mmDt按凹模尺寸配制，其双面间隙为。Dt49.6200.020mm/图2-2(2)冲孔刃口尺寸计算关于孔 7.4，36 mm的凸、凹模的制造公差由表2-1查得:a 0.02 mm由于T A ZmaxZmin ,故采纳凸模与凹模配合加工方式。因数由表2-2查得，x=。那么:07.4 0.5 0.36 002 mm07.580.02mm表2-2系数x料厚t非圆形圆形mm111224413365050100100200200表2-5凹模孔壁至边缘的距离s材料宽度材料

20、厚度t/mmB/mm0.84020222832405022253035507028303640709034364246901203842485212015040455255冲孔凹模结构设计冲孔凹模采纳直通式A型圆凹模，凹模的厚度和壁厚等，可依照冲压件的形状和尺寸按JB/中的圆凹模进行选用。一样以H7/m6或H7/r6的配合关系压入凹模固定板，然后再通过螺钉、销钉将凹模固定板固定在模座上。凹模的孔口部份采纳直刃壁结构形式，刃口锋利，这种凹模要紧用于冲孔。其各部份尺寸可查冲压模具标准件选用与设计指南中表4-10得出，结构形式见以下图2-7所示。图2-72.3.3 冲模模板的设计与标准模座属于板类零

21、件，是组成模架的要紧零件之一，一样都是由平面和孔系组成，用来连接及固定工作零件，使其组成完整的模具结构。其中，上模板是上模最上面的板类零件，工作时固定在压力机滑块上。而下模板是下模底面的板状零件，工作时直接固定在压力机工作台面或垫板上。冷冲模架依照上、下模做所采纳材料性质的不同，可分为铸铁模架与钢板模架两种；而依照导向装置中导柱与导套间的摩擦性质的不同，又可分为滑动导向模架与转动导向模架两大类。模柄的选择设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和利用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块模柄孔的直径相一致。本套模具采纳压入式模柄，如图2-8所示，它与上模座孔采纳H7/m6过渡配合，

22、并加销钉防转，利用于中、小型模具。本套模具板材厚度为t=mm,应选用铸铁后侧导柱上模座，其材料选用HT20Q各部份的结2构参数见表2-4冲压模具标准件选用与设计指南，技术条件按JB/T8070-1995的规定。本凹模周界L=100mm、B=100mm,厚度选H=25mm勺后侧导柱上模座的标记为“后侧导柱上模座100X100X25GB”。具结构图如2-9所示:A图2-9同上，模具板材厚度为t=mm,应选用铸铁后侧导柱下模座，其材料选用HT20Q各部份的结结构参数见表2-4冲压模具标准件选用与设计指南，技术条件按JB/T8070-1995的规定。本凹模周界L=100mm、B=100mm,厚度选H=

23、30mmB勺后侧导柱下模座的标记为“后侧导柱下模座100X100X30GB”。其结构图如2-10所示：图2-102.3.4 定位零件的设计与标准为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必需保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必需定位。条料在模具送料平面中必需有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向。二是在送料方向上的限位，操纵条料一次送进的距离（步距），称为送料定距。复合模送进导向的限位多采纳导料销。导料销一样设两个，并位于条料的同一侧，从又向左送料时，导料销装在后侧；之前向后送料时，导料销装在左侧。本设计为后者。本设计中送料定

24、距采纳固定挡料销。其结构简单，制造容易，普遍用于冲制中、小型冲裁件的挡料定距，其缺点是销孔离凹模刃口较近，减弱了凹模的强度。国家标准结构的固定挡料销如图2-11所示：图2-112.3.5 卸料与推件零件的设计卸料装置能够卸下废料，也能够卸下冲件。其结构形式有固定的、弹压的和废料切刀等。本设计采纳固定卸料装置。2.3.6 导向零件的设计与标准冲模导向零件属于结构性零件，要紧用于保证凸模和凹模之间的均匀间隙。冲模导向零件对冲压生产的阻碍专门大，其制造和装配精度直接阻碍着冲压件的精度。模具导向零件要紧包括导柱导套（滑动式、转动式）、导板、背靠块等。模具行业中应用最广的导向装置为滑动式导柱导套。其外形

25、为圆形，加工方便，容易装配，导柱与下模座导柱孔、导套与上模座导套孔采纳过盈配合，导柱与导套之间采纳间隙配合。导套长度必需保证在冲压前导柱进入导套10mmz上。本套冲模选用A型导柱与导套，A型导柱、导套结构形式参考冲压模具标准件选用与设计指南图3-一、3-2所示，材料选用20钢，热处置要求渗碳深度，硬度5862HRC技术条件按JB/T8070-1995的规定。其各部份尺寸查冲压模具标准件选用与设计指南中表3-2与表3-3可得。导柱：A20h5X130GB/导套：A32H5X65GB/2.3.7 固定板与垫板的选用垫板：当冲压件的厚度较大而外形尺寸又较小时，在冲压成形中凸模上端面或凹模下端面对模板

26、作用有较大的单位压力，有时可能超过模板的许诺抗压应力，现在就采纳垫板。垫板的作用是直接经受和扩散凸、凹模传递的压力，以降低模板所经受的单位压力，避免模板局部破坏致使模具寿命的降低。冲模中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模板之间。本套模具采纳矩形垫板，材料选用45钢。其尺寸参数可查冲压模具标准件选用与设计指南表7-4，结构形式参考冲压模具标准件选用与设计指南图7-4所示。固定板（凸、凹模固定板）要紧用于固定中、小型的凸模与凹模，小型的凸、凹模零件一样通过固定板间接地固定在模板上，以减少模具钢的用量。为了保证安装、固定牢靠，固定板必需有足够的厚度，此厚度能够由下面的体会公式求出。凸模固定

27、板H11.5D凹模固定板H0.60.8H0式中H固定板的厚度；H0凹模高度与垫板高度之和；D凸模与固定板相配合部份的直径。由凸模结构尺寸知配合部份直径D=10mm,故H=1015mm取H=12mm.由垫板和凹模高度之和H0=26mm,可得，H=mm,取H=20mm.本套模具采纳矩形固定板，材料选用Q234钢。其尺寸参数可查冲压模具准件选用与设计指南表7-2，结构如以下图2-12所示。图2-122.3.8 冲模紧固零件与弹性元件的选用在设计模具的进程中，当需要选用紧固零件时，一样要依照此处连接的结构特点来选择连接方式或紧固零件的类型，并依照计算（或凭体会）得出所需要经受负荷的类型和大小，然后选择

28、所需要的紧固零件。冲模中经常使用螺钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可 应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中螺钉用于固定模具零件，冲模中普遍M6M12勺螺钉最为经常使用。内六角螺钉紧固牢靠，螺钉头部不外露，能够保证模具外形平安美观。内六角圆柱头螺钉如图2-13所示，可作为卸料螺钉，也可用于凹模垫板和下模板的固定等。图2-13弹性元件利用材料的性能和结构特点，在工作时产生弹性，把机械功或动能转变成变形能，或把变形能转化为机械功或动能。本套模具选用橡胶弹簧即橡胶制造的带孔或不带孔的圆柱状弹性体，模具中利用的橡胶弹簧的介质材料要紧有聚氨酯橡胶和耐油的丁腈橡胶。橡胶弹簧具有重量轻、弹性大、形状不受限制

29、、较高的内阻、可吸收冲击和高频振动的能量、工作平稳、噪声小、安装和调整方便、便于保护和保养等优势。但橡胶弹簧也存在一些不足的地方，如耐高温、低温和耐油性差，容易老化变脆，弹簧刚度受温度等阻碍大，紧缩变形时要求有足够的横向变形空间，由于材质不是纯弹性体，属于黏弹性材料，其力学性能比较复杂，特性曲线的非线性度大，不易精准计算弹力等，这些问题在利用中必需引发足够重视，避免显现破碎、发粘、弹力不足或“胀死”等故障。橡胶弹簧弹性力的计算公式为：P=Aq式中P橡胶弹簧的弹性力；A橡胶弹簧的横截面积；q与橡胶紧缩量有关的橡胶弹簧的单位压力，一样通过实验取得。上卸料采纳橡胶作为弹性元件按式H0(3.54)Hx

30、式中H0橡胶的自由高度(mm) ；Hx工作行程与模具修磨量(46mm之和。H0(3.54)3.515=38mm,那么取H035mm。由式H1(0.850.9)H0可计算橡胶的装配高度H1=()X35=mm,取H1=30mm。下顶块压边采纳橡胶作为弹性元件采纳上面中的方式与公式，可得:H0(3.54)Hx=4)+5)=34mm取H0=30mm；H1(0.850.9)H0=27mm取H1=26mm。第三章拉深模工艺与模具设计3.1拉深模简介及工艺计算拉深模概述拉深是利用拉深模使平面坯料（工序件）变成开口空心件的冲压工序。拉深能够制成筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形及其它复杂形状的薄壁零件，能够拉深从

31、轮廓尺寸为几毫米、厚度仅为的小零件到轮廓尺寸达23m、厚度200300mm的大型零件。拉深进程中应注意拉深凸缘部份的起皱和底面圆角部份的拉裂，设拉深的“危险断面”.3.1.2拉深工艺计算零件拉深次数的确信（零件图如下2-14所示）图 2-14因为工件厚度t1mm故能够不考虑厚度的阻碍。 判定可否一次拉深成形可按3.5300.80.12依照冲压工艺与冲模设计 够一次拉深成形。D dt d d m 50500.021.673030 - 0.6D 50中表 5-九、表5-10、图5-20都说明工件能工序件刃口尺寸3000.62的确信拉深凸模和凹模的单边间隙可按Z/2=1t计算，Z/2=由于拉深工件的公差为IT14级，故凸、凹模的制造公差可采纳