冷冲压说明书

1、电器零件冲压模的设计说明书目录、序言.1二、冲压工艺性分析2三、冲裁工艺方案的确定31. 方案种类32. 方案的比较3方案的确定3四、确定模具总体结构方案.34.1模具类型.34.2操作与定位方式.44.3卸料与出件方式.44.4模架类型与精度.44.5凸模4五、排样设计与计算.45.1 排样设计与计算45.2确定搭边值-45.3确定条料送料步距.-.,-45.4确定条料宽度45.5材料利用率的计算.5六、工序压力计算及压力中心确定.6七、确定各主要零件结构尺寸.77.1计算凸凹模刃口尺寸.77.2凹模外形尺寸的确定.87.3凸模长度的确定.87.4卸料装置97.5选择模架及其他冲模零件尺寸1

2、0八、模具总装图13九、校核压力机及安装尺寸13十.填定冲压工艺卡：-15十一.结束语16根据设计任务书，本设计为一电器零件，材料为YT12，厚度为3mm,如下图所示：r*图i一.序言:冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中

3、至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（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。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（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

4、，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）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包

5、含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压一一在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进一一在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性

6、质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具

7、结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。二. 冲压工艺性工艺分析2.1结构与尺寸该零件结构简单，形状对称。铝材料被自由凸模冲圆形孔，查文献1表3-8，可知该工件冲孔的最小尺寸为0.8t,该工件的孔径为：18>0.8t=0.8X2=1.6。2.2 精度零件内、外形尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，经查表得，各尺寸公差分别为：零件外形：14801mmOOmm54°o.74mmR2°o.25mm零件内形：1800.1孔心距：460.15利用普通冲裁方式

8、可以达到零件图样要求。2.3 材料材料为硬铝，查文献1附表1可知抗剪强度衬25MPa,断后伸长率=12%。此材料具有一定的塑性，其冲裁加工性能好。结论：根据以上分析，该零件的工艺性较好，适合冲裁加工。三. 确定冲裁方案1. 方案种类该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(a) 先落料，再冲孔，采用单工序模生产；(b) 采用落料一一冲孔复合冲压，采用复合模生产；(c) 用冲孔一一落料连续冲压，采用级进模生产。2. 方案的选择方案(a)模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采

9、用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。3. 方案的确定综上所述，本设计选用方案二，采用倒装复合模生产。四. 确定模具总体结构方案4.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件一一凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。4.2操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零

10、件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。4.3卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4.4模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模

11、架精度。4.5凸模设计凸模的结构形式与固定方法：落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定五. 排样设计与计算5.1排样方法的确定零件外形近似矩形，轮廓尺寸为148100。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。为保证工件的质量，提高模具寿命，排样方式采用有废料排样，根据工件的结构特征，宜采用直排的方式。5.2确定搭边值查文献1P63表3-13工件的搭边值a1=2.5，侧面a=2.

12、8。单位：mm。5.3确定条料送进步距复合模送料步距为S=100+2.5=102.5mm5.4确定条料宽度条料宽度按根据文献1P64表3-14中公式计算：B-0a=(Dmax+2a1)-建根据文献1P64查表3-15得=0.9-0B=（D+2a）画出排样图，如下:B=（148+22.8）00.9=153.65.5材料利用率的计算查文献1P323附表3选用板料规格为900mm1800mm。采用横裁：每板条料数：n11800/153.611(条)余116.28每条制件数：n2（9002.8）/102.58（件）余76.88116.28x900余料利用件数n3900/153.65（件）每板制件数:n

13、n1n2n3118593（件）材料利用率931072.13/900180062°。采用纵裁：每板条料数:每条制件数:n1900/153.65（条）余134.64n2（18002.8）/153.617（条）余54.33每板制件数:nn1n2n35171196（件）材料利用率9610721.3/900180064°。由此可见，纵排材料利用率高，但采用横排时弯曲线与纤维方垂直，冲裁性能较好。六. 硬铝有一定的塑性，为提高效率，降低成本，选用纵向单排工序压力计算及压力中心确定(1) 冲裁力FKLt0式中F冲裁力，N;安全系数，K=1.3;t材料的厚度，mm0材料的抗剪强度MPa,(

14、查文献1P322附表1,取i25MPa)L冲裁的周边长度根据零件图可算得一个零件外周长度：L1435.7429379.22mm内周边长度之和：L=29287mm查湖1P323附表3可知：Kx0.0525Kt0.06带入上式可得：f落KL1t1.3379.22125184.87KNFaKLt1.329312527.55KN推件力：根据材料厚度取凹模刃口直璧高度h为15,故：n=h/t=5查文献1P66公式3-17得FtnktF孔50.0632950.87KN(3)卸料力：查文献1P66公式315得FxKxFXX式中Kx卸料力系数，查文献1P67表3-18,取Kx0.525贝上FxKxF落0.52

15、5879.71KN(4)总冲裁力：由于此模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以冲压力FzFzF落F孔FtFx273KN根据以上计算结果，查文献1P326附表5,初选冲压设备J23-25，其主要技术参数见表一：表一：J23-40型压力机主要技术参数公称压力/t40滑块行程/mm100行程次数/(次/min)45最大闭合局度/mm320连杆调节长度/mm65滑块中心线至床身的距离/mm250工作台尺寸/mm前后460左右700垫板尺寸/mm厚度65孔径220立柱间距离/mm50模柄孔尺寸(直径/mm深度/mni)35X70最大倾斜角30确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系。由图

16、3可知，该形状关于x轴上下对称，y轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心，即坐标原点O，该坐点为(0,0)设为压力中心。确定各主要零件结构尺寸7.1计算凸凹模刃口尺寸由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循以下原则：落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料

17、凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；(I) 冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；(III)凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。a):落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算：a1.凹模磨损后增大的尺寸，按冷冲压工艺及模具设计公式：Da=(Dmax-XA);计算，取aa=W4,制件精度为IT14级，故X=0.51480i:Dai(1480.5I)。2514

18、7o025(mm)10000.87:DA2(1000.50.87)00.2299.5700.22(mm)5400.74:DA3(540.50.74)00.1953.6300.19(mm)00.0630.063R20.25Da4(20.50.25)o1.88。(mm)A2):凹模磨损后不变的尺寸，按文献1公式：Ca=(Cmin+XA)±0.5SA：计算，取aa=A/4，制件精度为IT14级，故X=0.5。460.15:Ca(45.850.50.3)0.5/8460.04(mm)冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影

19、响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。由文献1p52表3-2得知：Zmin0.24(mm)Zmax0.300(mm)相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm。冲孔凸模尺寸：冲孔凸模为圆形，可按文献1公式：d1(dminx)oT计算，取at=A/4，查表3-5得X=0.75。18o0.1:dA(180.750.1)00.02518.0.7500.0257.2.凹模外形尺寸的确定查文献1p85表3-24得K=0.2，表3-25得S252(mm)凹模厚度HH=KS=0.214829.5

20、(mm)垂直于送料方向的凹模宽度B=S+(2.54.0)H=148+(2.54.0)X29.5=199.25230mm送料方向的凹模长度L=S12S2100252)204mm式中k系数，考虑板厚的影响，其值查文献1P85表3-24为0.2S垂直于送料方向的凹模刃壁间的最大距离；s1送料方向的凹模刃壁间的最大距离；s2送料方向的凹模刃壁到凹模边缘的最小距离，查标准JB/T8067.1-1995:确定凹模板外形尺寸为：250mm200mm30mm。据此值查文献:2表5-4可得典型组合：250mm200mm220265mm。材料选用：Cr12,淬火硬度HRC5862.详见零件图37.3 凸模长度L1

21、的确定凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=hi+h2+h3计算，式中L-凸模长度，mm；hi-凸模固定板厚度，mm;h2-卸料板厚度，mm;h3-卸料弹性元件被预压后的厚度h3-附加长度，主要考虑凸模进入凹模深度(0.51mm)，总修模量(1015mm)及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板的安全距离(1520mm)。因冲孔直径较大，不需校核凸模的强度与刚度。代入上式：L=22mm+18mm+8mm+15mm=63mm材料选用：T10A，淬火硬度为5860HRC尾部回火4050HRC.详见零件图27.4卸料装置：由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作

22、为弹性元件，卸料橡皮的选择原则：为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力FxFxpAPAFx=5.48KN式中Fxy橡皮工作时的弹力，A一橡皮的横截面积，P一与橡橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10吩15%由文献1p100图3-64知，取P=0.6MPa,求得A=91.3cm2，由文献1p100表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35X26X24根据工件材料厚度为3mm冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm模具维修时刃磨留量为1mm开启时卸料板高于凸模1mm则求得总工作行程：h工件=6mm,使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35吩45站则是皮的自由高度应为：

23、H=h/(0.250.30)=6/(0.250.30)=2024mm模具组装时的预压缩量为：H预=(10吩15%H=2.43.6mm取H预=3mm由此可知：安装橡皮高度尺寸为21mm,式中的H所需的工作行程。由上式所得的高度，还在按下式进行校核：0.5<H/B<1.5如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段,并在橡皮之间垫上钢圈。由文献1表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35X26X247.5选择模架及其他冲模零件尺寸(1)模架根据凹模周边尺寸及模架闭合高度在220mm265mm之间，查文献2表5-8选用I级精度的后侧导柱模架。标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，由文献2P1

24、32表5-8,选择标准上模座，其规格为：上模座：250mmX200mm<45mmGB/T2855.51990材料HT200GB/T94361988;由文献2P132表5-8,选择标准下模座，其规格为:下模座：250mmX200mm<50mmGB/T2855.61990材料HT200GB/T94361988(2) 模柄的选用选用压入式模柄，固定段与上模座安装孔采用H7/m6过渡配合，并加骑缝销(6X8mm防止转动，与压力机配合模柄孔段采用H9/d11间隙配合。查文献2P170表5-37,选用标准件，其规格为：模柄A35X105mmJB/T7649.1-1994材料Q235GB/T70

25、01988技术条件：按JB/T7653-1994的规定详见图4(3) 导柱、导套的选用根据工件的精度和凸、凹模的间隙等因素，导柱导套拟采用H7/h6的配合，与上、下模座均为H7/r6过盈配合，为防止装模时，上模误转180。装配，将模架中两对导柱与导套作成大小不等。结合文献2P152表5-21,选用规格为:导柱1:导柱A32h6X210GB/T2861.1-1990材料20钢GB/T699-1999导柱2:导柱A32h6X210GB/T2861.1-1990材料20钢GB/T699-1999热处理：渗碳深度0.81.2mnx硬度HRC5"62技术条件：按JB/T8070-1995的规定

26、。查文献2P157表5-23,选用标准导套，其规格选为:导套1:导套A32H7X115X48GB/T2861.6-1990材料20钢GB/T699-1999导套2:导套A32H7X115X48GB/T2861.6-1990材料20钢GB/T699-1999热处理：渗碳深度0.81.2mm；硬度HRC5862技术条件：按JB/T8070-1995的规定。凸模固定板的选用凸模固定板与落料凸模固定端采用过渡配合H7/n6,压装后与凸模端面一起磨平；与H7/m6其外形尺寸为与凹模一材料45钢GB/T699-1999技术条件：按JB/T7653-1994的规定(5) 垫板的确定:垫板外形尺寸为与凹模一致

27、,厚度取10mm,查2P180表5-48，选用标准垫板，其规格为:垫板250X200X10JB/T7643.3-1994材料45钢GB/T699-1999热处理：淬火加回火，硬度HRC4848技术条件：按JB/T7653-1994的规定(6) 定位零件：定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，查文献2:p170表5-36规格为JB/T7649.10-1994，材料45号钢，硬度为4246HRC,如图6所示:冲孔凸模采用台阶固定，凸模与固定板之间采用过渡配合致

28、，厚度取22mm厚度一般取凹模厚0.6-0.8倍)，选用标准矩形模板加工，查文献2P177表5-44,确定其规格为:模板250X200X22mmJB/T7643.2-1994八，模具总装图通过以上设计，可得到如图5所示的模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、上垫板、凸模、凸模固定板、卸料板、卸料螺钉、卸料橡皮等组成。下模由下模座、下垫板、凹模板、导料板等组成。条料送进时靠导料板导向，而条料送进的距离靠侧刃控制。出件方式采用下出件，靠凸模将工件及冲孔废料从凹模漏料孔漏下。卸料是在开模时，依靠橡皮恢复的弹力，推动卸料板向下运动，从而推下条料。图5由图5,该模具的闭合高度为:H闭=H上模座+H上垫板+L凸+H凹+H下垫板+H下模座+H空心垫板一(0.52)=254.5取255上式中：H上模座为45mmH上垫板为10mmL凸为65mmH凹为18mmH下垫板为10m