《冷冲压工艺及模具设计》课程设计指导书

1、冷冲压工艺及模具设计课程设计指导书1 课程设计的性质与目的： (1) 性质 冷冲模课程设计是冷冲压工艺及模具设计课程的一个重要环节，是运用所学基础和专业知识的一次综合练习。 (2) 目的 （ 1 ）使学生初步掌握冲压工艺过程的拟定和模具结构设计与计算的步骤和方法； （ 2 ）巩固，深化所学的基础及专业知识，培养独立工作能力； （ 3 ）提高学生使用国标，手册，图册的能力。 2 课程设计的任务： (1) 设计指定的冲压模，并绘制装配图1张，工作部分零件（凸模或者凹模）图1 张。 (2) 编写设计说明书 1 份 3 时间分配 (1) 熟悉设计课题、查阅资料、做好准备工作 1天(2) 工艺方案分析、

2、确定工艺方案 1.5天(3) 工艺设计和工艺计算 1.5天(4) 画模具装配草图 3天(5) 画正式装配图 3天（6）画零件图 2天（7）编写技术说明书 1天（8）整理技术说明书 1.5天（9）答辩 0.5天4 设计原则 (1) 保证冲出合格的工件 (2) 模具结构简单，寿命长，成本低且与生产批量相适应 (3) 操作方便，安全 5 设计前的准备： (1) 熟悉设计任务书，明确设计任务和要求 (2) 了解冲压零件的形状，尺寸精度和表面粗糙度，材料等技术要求和生产批量（一般按中批生产设计） (3) 配备资料 1 ）冲压设备资料 从此资料中选择冲压设备的类型，规格，查出漏料孔尺寸，模柄孔尺寸，闭合高

3、度，工作台面尺寸等，为模具设计作准备。 2 ）冲模标准化资料国标 3 ）其他参考资料 冷冲模设计手册，冷冲模结构图册 6 冲模课程设计的一般步骤及方法 (1) 分析冲压件的工艺性 冲裁件的工艺性主要从冲裁件的形状，尺寸（最小孔边距，孔径，材料厚度，最大外形）精度，表面粗糙度，材料性能等逐项分析，确定冲压工序图，若有不符者，应与设计部门协商更改或采取相应的措施。 (2) 确定合理工艺方案： 1 ）确定基本冲压工序的性质：冲孔，落料，冲搭边，切料边等。 2 ）根据基本工序的性质，数量，结合工件的形状尺寸，公差要求，材料性能，生产批量，冲压设备，模具加工条件等因素，考虑模具类型的同时确定工序组合和先

4、后顺序，在满足冲件质量要求的前提下，选择一个经济合理的工艺方案，填写工艺过程卡片。 (3) 确定模具总体结构 1 ）模具类型的确定 2 ）导向方式的确定 一般根据冲件形状，尺寸，精度及生产批量来选择。 A ，单工序模 a ，冲件形状简单且精度低时，可不用导向，采用敞开模 b ，冲件精度较高，批量较小且材料较厚而凸模强度大时，可采用固定导板导向，即采用固定导板模 c ，冲件形状复杂，精度较高，且为中，大批生产时用导柱、导套导向。此种导向生产中常用（导柱导套有滑动导向和滚动导向两种，一般都用滑动导向，只有冲件精度很高时才选用滚动导向） d ，冲件孔小，凸模多且强度弱时用弹压导板导向。 B ，复合工

5、序模 复合模都有导向，级进模的选择方法与单工序模的 b,c,d 三项相同。 3 ）滑动式模架选择 无导向和用固定导板导向的模具及用导柱、导套导向和弹压导板导向的模具，一般都有标准模架。用导柱、导套导向的模架，随导柱位置的不同又有如下几种，可根据需要选择： A ，对角导柱模架：可以承受一定的偏裁，上下动作平稳，且能纵横两方面送料，用于有偏载的大中型模具 B ，后侧导柱模架：可以三方面送料，操作特别方便，受力均为偏载，模架容易变形，一般用于受力不大或精度要求不高的中小型模具。 C ，中间导柱模架：结构简单，加工方便，但只能一个方向送料，当受偏裁时，模架也有变形。 D ，四角导柱模架：滑动平稳，导向

6、准确，用于冲件精度较高的大型冲压模具。 4 ） 压、卸料方式的确定 冲件平整度要求较高或料较薄时，用弹压卸料板，它既可压料，又可卸料，因卸料板随上模上下运动，送料直观性强，操作方便，这是生产中常用的一种卸料方式。 当料较厚，用弹压卸料难以卸件，或零件形状简单，要求不高时采用固定卸料，它可简化模具结构，但因行腔封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。 5 ）定距方式的确定 对单工序模具且单排排样，一般用挡料钉定位即可，若用双排且需调头送料的有时要用挡料钉和伸缩挡料销结合使用。 对复合工序模中的顺装复合模一般用固定挡料销定距。对倒装复合模，若挡料销在凹模上的让位孔离凹模型腔较远时用固定挡料销。若

7、挡料销让位孔离凹模型腔太近时，则要用伸缩挡料销。以免削弱凹模强度。 对复合工序模中的级进模，其定距方式有始用挡料加固定挡料定距、侧刃定距两种方式，若跳步步数较少（ 1-2 个）且料厚时，可用始用挡料加固定挡料，跳步步数较多的则用侧刃定距。从侧刃定距方便容易实现自动化送料的角度，侧刃定距在现代生产的级进模中用得越来越多。若尺寸要求较高，可在以上两种定距方式中增加导正销，提高定距精度。 (4) 根据模具类型画排样图，并计算材料利用率 画排样图是极为重要且技术性很强的设计工作，排样图的合理与否直接影响到材料的利用率，零件质量，生产率与成本，以及模具的结构与寿命等。 1 ）排样图包括排样方法，零件的冲

8、裁过程（模具类型），级进模的定距方式（用侧刃定距的应将侧刃位置画上），材料利用率，步距，搭边，料宽及料宽公差，对有弯曲，卷边等要求的零件还要考虑其纹向。 2 ）画排样图必须注意以下几点： a ，能从排样图上的剖切线看出是单工序模还是级进模或复合模。 b ，对级进模的排样图要能看出冲压顺序。 c ，级进模的排样图要考虑凹模强度，凹模洞口之间的距离小于 5 mm 时，要空步。 d ，级进模的排样图要能看出定距方式，一般未反映的为首次挡料 + 固定挡料，对侧刃定距的要画出冲切条料的位置。 e ，排样图上的尺寸，公差要完整。 3 ）排样图的设计方法和步骤 a, 一般是先从排样的角度考虑并计算

9、材料的利用率，对于复杂的零件通常用厚纸剪成 3-5 个样件，排出各种可能的方案，选择最优方案；现在常用计算机排样。 b ，再考虑模具尺寸的大小，结构的难易程度，模具寿命，材料利用率等及几个方面的问题综合考虑，选择一个合理的排样方案。 c ，查出搭边，计算步距和料宽，根据标准板（带）料的规格确定料宽及料宽公差。 d ，将选定的排样画成排样图，按模具类型和冲裁顺序打上适当的剖切线，标上算得的尺寸和公差。 (5) 从排样图上找出冲切条料的线段（即模具的受力部分），计算压力中心； (6) 从排样图上找出凹模工件洞口，在考虑压力中心影响的同时，计算凹模轮廓尺寸，确定送料方向，查标准选择典型组合有关尺寸，

10、类型，规格及代号。 (7) 计算冲，推，卸料力，初选压力机类型及规格，再按典型组合的有关尺寸校核所选定压力机的规格，校核内容： 1 ）模具与压力机闭合高度是否适应 2 ）压力机漏料孔是否能漏下工件和废料，对有弹顶装置的模具，还应使漏料孔大于弹顶器外形尺寸。即工作台漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁间距和弹压器的最大外形尺寸。 3 ）模具下模座外形尺寸与压力机工作台面尺寸是否相符，即下模座外形尺寸 +2 x （ 5070 ） 压力机工作台面尺寸，若其中一项不符，则应重选压力机，一般是类型不变，增大压力机规格。 (8) 画模具装配草图，同时进行有关零部件的设计和计算， 1 ）根据所选典型模具的结构及规

11、格，查出模架外形尺寸； 2 ）根据所选模具的闭合高度及模架外形尺寸，考虑排样图及名细表位置，按 1 ： 1 确定图纸规格； 3 ）画装配草图 A ：先打开上模，画下模的俯视图、再画模具工作位置的主视图，模具工作位置的主视图一般应按模具闭合状态画出，但为了使上下模重合部分表达清楚，可以将上下模拉开一段距离，拉开距离后，仍按闭合时的状态画图。 画模具装配草图时，模具零件的结构，尺寸都应相应确定，同时应考虑零件的加工工艺性。 选择定位元件（定位挡销，首次挡块，导料板，侧刃等）的类型及尺寸，并计算定位元件的位置。 B ：圆形小凸模用车磨法加工，用带台肩式固定。异形凸模用线切割和成型磨削加工，用铆接式固

12、定，无论哪种固定方法，若固定端为圆形，工作端为非圆形都必须在固定端的接缝处加防转销。 对大截面的凸模一般采用螺钉紧固，但凸模与固定板必须加销钉定位。 C ：计算弹压卸料板的台阶高度和宽度尺寸 D ：确定推，打板的结构形状，计算推板，打板的活动空间 E ：计算顶，打杆的长度 F ：确定模柄类型和尺寸，需考虑以下关系： (a) 模柄台阶 + 固定部分应等于上模座厚； (b) 模柄全长 上模座 + 压力机滑块的模柄 (c) 模柄安装部分的直径 压力机的模柄孔径 注：模具零部件设计要尽量靠标准。 4 ）标注尺寸： A ：导料板的进料宽度尺寸和公差，闭合高度尺寸（指实际闭合高度，不是拉开后的画图高度）

13、B ：模具外形尺寸； 5 ）按顺或逆时针标出件号并填写明细表。 明细表中，序号，名称都要填，标准件应写明标准代号和规格，非标准件要注明零件图的张次，材料及热处理硬度。 (9) 画模具零件图，并计算相关尺寸。 模具装配草图画好后整个设计计算就算大功告成了，零件图的结构形状和相关尺寸基本都有数了。 1 ）计算模具工作部分尺寸 2 ）画全部零件图，且要注意以下几点： A ：结构要合理，工艺性要好 B ：零件形状要表达清楚，投影要正确，一般将零件在模具中的工作位置作为主视图，上模的零件画仰视图，下模的零件画俯视图。具具体情况也可以改变画法，但必须以最少的视图表达清楚为宜。 C ：尺寸，公差，表面粗糙度

14、，材料，硬度及有关技术要求要合理且完整。 D ：相互联接（或有相应关系）的零件，其形状及尺寸要相对应 如： a 用侧刃定距时，导料板上的侧刃让位孔要与侧刃的形状位置相对应 b 用始用挡料、固定挡料时，导料板上的让位槽形状，尺寸与始用挡块相适应，位置应与挡料销成步距关系。 c 卸料板的台阶宽度和高度尺寸应与导料板的送料宽度及导料板的高度相适应 d 卸料板的挡料钉让位孔和始用挡块让位孔应与挡料钉和始用挡块的位置相适应 e 推板应与凹模的形状，尺寸相适应，推板打板的活动空间为 5 -8mm f 顶杆长度应能打下料来，又能保证打杆的活动空间为 5 -8mm g 固定板的型腔应与凸模结构形状相适应，台阶

15、固定的，其型腔上部要有让位槽，铆接固定的，其型腔上部要有倒角。 h 固定板，卸料板，凹模的型孔位置应一致，对于不对称的形状，画图时要注意方向以防画反。 i 相互联系的螺销孔的孔距尺寸应相同。 3 ）画零件图时，若结构或工艺性的要求改变与总图不符之处，应更改装配草图与之对应。 (10) 画模具装配正式图： 模具装配图除主俯视图外（一般不画左视图）其右上角为本次模具加工的工序图和排样图，右下角为明细表，还应写明打印项目，标注模具封闭高度。对有导料板的应标注导料板送料空间的间距并注上公差。 (11) 编写设计说明书： 设计说明书主要是将你进行工艺分析的内容，工艺方案确定的思路，计算项目等，归纳说明。

16、它包括下列内容： 1 ）简述设计的任务与要求； 2 ）冲裁件工艺性分析的内容； 3 ）模具结构与工序组合，冲件质量，批量的关系； 4 ）排样与模具结构，材料利用率的关系； 5 ）模具结构及排样对生产率，操作安全，方便及成本的关系； 6 ）模具结构设计的分析过程； 7 ）冲，推，卸料力的计算过程及选择冲压设备类型和规格的依据； 8 ）压力中心的计算过程； 9 ）凹模轮廓尺寸计算过程和典型组合的选择； 10 ）冲模主要零部件的结构形状，材料，公差的选择及技术要求的说明； 11 ）小凸模，刚度校核过程； 12 ）凸，凹模工作刃口计算的过程； 13 ）其他计算过程及需要说明的内容； 14 ）该设计的优

17、缺点及改造措施 15 ）设计所使用的参考文献； 16 ）设计的感想； 7 设计完成后装袋交给指导老师的技术资料 (1) 课程设计任务书； (2) 工艺过程卡 (3) 冲模成套图纸；按 4 号图纸折叠，且按张次顺序排列装订成册 (4) 设计说明书 设计案例冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算、模具设计和模具主要零件的加工工艺。案例1冲裁模设计如图1所示零件：托扳生产批量：大批量材料：08F t=2mm设计该零件的冲压工艺与模具 。 图1 托板零件图（一）冲裁件工艺分析1. 材料：08F钢板是优质

18、碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90°清角改为R1的圆角。3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、14±0.22、17±0.22、3.5+0.3结论：可以冲裁（二） 确定工艺方案及模具结构形式经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件产量较大，根据材料较厚（2mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工

19、艺方案，采取利用导正钉进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式。（三） 模具设计计算1排样 计算条料宽度及确定步距首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值b=2,侧边按圆形取搭边值a=2。连续模进料步距为32mm。条料宽度按相应的公式计算：B=(D+2a)- 查表 =0.6B=(58+2×2)-0.6=62-0.6画出排样图，图2 图2 排样图2计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：P0=P+PtP=P1+P2而式中 P1-落料时的冲裁力P2-冲孔时的冲裁力按推料力公式计算冲裁力：P1=KLt 查=300MPa=2.22

20、（58-16）+2（30-16）+16*2*300/10000=12.6 (t)P2=2.2*4*3.5*2*300/10000 =3.4(t)按推料力公式计算推料力Pt：Pt=nKtP 取n=3，查表2-10，Kt=0.055Pt=3*0.055*(12.6+304)=2.475(t) 计算总冲压力PZ：PZ=P1+P2+Pt =12.6+3.4+2.475 =18.475(t)3确定压力中心：根据图3分析，因为工件图形对称，故落料时P1的压力中心在O1上；冲孔时P2的压力中心在O2上。设冲模压力中心离O1点的距离为X，根据力矩平衡原理得：P1X=(32-X)P2由此算得X=7mm图3 压力

21、中心4冲模刃口尺寸及公差的计算刃口尺寸计算方法及演算过程不再赘述，仅将计算结果列于表1 中。在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm。为了保证R8与尺寸为16的轮廓线相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm。表1 冲模刃口尺寸冲裁性质工作尺寸计算公式凹模尺寸注法凸模尺寸注法落料58-0.7438-0.6230-0.5216-0.44R857.6+0.1837.7+0.1629.7+

22、0.1316.8+0.11R7.9+0.06凸模尺寸按实际尺寸配置，保证双边间隙 0.250.36mm冲孔3.5+0.3凹模尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双边间隙0.250.36mm3.65-0.08在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/8。据此，冲孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸为：L14=14±0.44/8=14±0.055L17=17±0.44/8=17±0.0555. 确定各主要零件结构尺寸（1）凹模外形尺寸的确定凸模厚度H的确定：H= P取总压力=184750NH=26mm凹模长度L的确定 W1=2.1H=31；工件b=58 L=

23、b+2W1=58+2*31=120mm凹模宽度B的确定B= 步距+工件宽+2W2取：步距=32；工件=30；W2=1.5HB2=32+30+2*39 =140mm（2）凸模长度L1的确定凸模长度计算为：L1=h1+h2+h3+Y其中 导料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18则L1=8+12+18+18=56mm选用冲床的公称压力，应大于计算出的总压力P0=18.475t;最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-25开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。（