冲压设计手册.docx
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冲压设计手册
江汉大学文理学院
冲压工艺课程设计任务
姓名：
******
学号：
*********
系部：
***************
专业：
模具设计以及制造
指导老师：
***
教研室主任：
系主任：
目
的
和
要
求
冲压模具课程设计是为材控专业学生在学完《冲压模具设计与制造》、《冲压与塑料成形设备》和《模具制造工艺学》等技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节，其目的有如下几点。
①综合运用和冲压模具设计与制造等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事冲压模具设计与制造的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。
②培养学生分析问题和解决问题的能力。
经过实训环节，学生能全面理解和掌握模具设计、模具制造等内容；掌握模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺规程编制、模具装配工艺制定；独立解决和制定工艺规程、设计冲压模具结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；学会查阅技术文献和资料，以完成在模具设计与制造方面所必须具备的基本能力训练。
③在冲压模具设计与制造课程设计中，培养学生认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。
主
要
内
容
1.拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的草图（阶段考核比例为15%）
2.计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等，初选注射机吨位（25%）；
3.确定压力机规格（5%）；
4.设计及绘制模具装配图（25%）；
5.设计及绘制模具零件图（25%）；
6.按规定格式编制设计说明书（5%）；
应
完
成
的
工
作
1.对各人给定的不同制件图进行工艺分析和工艺计算。
2.确定模具结构，选定合适的冲压设备。
3.绘制相当于1张1号图纸的符合国家标准的模具装配图纸。
4.绘制3张4号图纸的符合国家标准的模具零件图纸。
5.写出不少于20页（含图表）的设计说明书。
进
度
安
排
17周1.收集查阅与设计题目有关的资料和期刊。
2.完成工艺分析和工艺计算，绘制装配草图与工作零部件草图。
18周完成装配图与工作零部件图。
可利用CAD绘制装配图和工作零部件图。
18周写出不少于20页（含图表）的设计说明书。
交给老师审核。
答辩
应收集的资料
冲压模具设计手册机工版
冲压模具制造手册机工版
冲压成型工艺学轻工版
备
注
请将此任务书及塑料件图放于设计说明书首页。
一.课程设计任务
题目:
垫片落料冲孔复合模
零件:
材料：
Q235
厚度：
2.0mm
批量：
大批量
一.冲压工艺与模具设计
1.冲压件工艺分析
①材料：
零件的材料为Q235普通滚扎结构钢，抗剪强度σT=350Mpa断后伸长率η=21-25%。
此材料弹性较高，塑性良好，其冲裁加工性较好，根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。
②零件结构：
零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。
零件中部有一圆孔，孔的最小尺寸为18mm，满足冲裁最小孔径
≥
的要求。
另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为26mm，满足冲裁件最小孔边距
≥
的要求。
所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
③尺寸精度：
零件图上未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。
查公差表可得各尺寸公差为：
零件外形：
1400-1.00mm600-0.74mm400-0.62mm700-0.74mm
零件内型：
18+0.430
由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
二.冲裁工艺方案的确定
1.垫片复合模冲压工艺方案
零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：
方案一：
先落料，后冲孔。
采用两套单工序模生产。
方案二：
落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：
冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
各模具结构特点及比较如下表1：
表1各类模具结构及特点比较
模具种类比较项目
单工序模
（无导向）（有导向）
级进模
复合模
零件公差等级
低
一般
可达IT13～IT10级
可达IT10～IT8级
零件特点
尺寸不受限制厚度不受限制
中小型尺寸厚度较厚
小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件
形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm
生产效率
低
较低
工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高
冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低
安全性
不安全，需采取安全措施
比较安全
不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本
低
比无导向的稍高
冲裁简单的零件时，比复合模低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
由上可知方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。
所以，比较三个方案欲采用方案二生产。
现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为26mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。
2.确定模具的结构方案
模具类型：
根据零件的冲压工艺方案，采用正装复合模工作。
采用正装复合模工作时，板料是在压紧的状态下分离的，冲出的工作平直度较高。
（三）零件工艺计算
1.刃口尺寸计算
根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。
刃口尺寸计算列于表1中。
其中：
落料部分以凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。
表2刃口尺寸计算
基本尺寸及分类
冲裁间隙
磨损系数
计算公式
制作公差
计算结果
落料凹模
Dmax0-△=1400-1.00
Zmin=0.246
Zmax=0.36
Zmax-Zmin
=0.36-0.246
=0.11mm
制件精度为：
IT14级，故x=0.5
Dd=（Dmax-x△）+△/40
Dd=139.50+0.250
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间
Dmax0-△=400-0.62
Dd=39.69+0.1550
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间
Dmax0-△=600-0.74
Dd=59.63+0.1850
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间
Dmax0-△=700-0.74
Dd=69.63+0.1850
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间
冲孔
dmin+△0
=18+0.430
Zmin=0.246
Zmax=0.36
Zmax-Zmin
=0.36-0.246
=0.11mm
制件精度为：
IT14级，故x=0.5
Dp=（dmin+x△）0-△/4
Dp=18.210-0.108
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间
2.排样计算
确定布距：
送料步距S：
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
查《新编实用冲压模具设计手册》表2-30确定搭边值
两工件间的搭边：
a=2.6mm
工件边缘搭边：
a1=2.9mm
步距为：
72.6
条料宽度B=（D+2a1）0-△
=（140+2×2.9）0-△
=145.8
分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。
如下有两种排样方案，比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变形和卷曲，所以应采用方案a。
a
b
现选用4000mm×1000mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。
裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件个数为
3.冲压力计算
表3卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
KX
KT
KD
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
可知冲裁力基本计算公式为
此例中零件的周长为420mm，材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为
模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力
和推件力
为
则零件所需得冲压力为
4.确定压力中心
由于工件形状对称，所以其压力中心位于工件轮廓的几何中心。
（四）、冲压设备的选用
根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：
公称压力：
630kN
滑块行程：
130mm
最大闭合高度：
360mm
闭合高度调节量：
80mm
滑块中心线到床身距离：
205mm
工作台尺寸：
480mm×710mm
工作台孔尺寸：
200mm×290mm
模柄孔尺寸：
φ50mm×70mm
垫板厚度：
60mm
（五）、模具零部件结构的确定
1.标准模架的选用
①若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，但只能一方送料;
②若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;
③若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。
综上，结合本冲孔、落料复合模的特点，决定采用后侧导柱模架。
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。
由凹模高度和壁厚的计算公式得
凹模高度：
凹模壁厚：
凹模板边长：
L=b+2c=140+2×50=240（取250mm）
凹模的宽度为：
。
模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座250mm×160mm×50mm，
下模座250mm×160mm×60mm
导柱32mm×190mm
导套35mm×70mm×28mm。
2.卸料装置中弹性元件的计算
模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：
由以上两个公式，取
。
（2）确定橡胶的横截面积
查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以
（3）确定橡胶的平面尺寸
根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。
结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82mm×25mm，外形暂定一边长为250mm，则另一边长b为
（4）校核橡胶的自由高度
为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以
橡胶垫的高径比在0~1之间，所以选用的橡胶垫规格合理。
橡胶的装模高度约为0.5×40mm=20mm。
3.其他零部件结构
凹模固定板
1、凹模固定板的厚度:
其厚度与凹模的厚度尺寸一致,
2、凹模固定板的外形尺寸：
与卸料板的外形尺寸一致,
卸料板的设计
卸料板轮廓尺寸与凹模固定板轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T8066.2-1995规定，查《模具设计简明手册》P298典型卸料横向送料组合得相应组合的零件尺寸
凸模固定板:
1、凸模固定板的厚度：
其厚度与凸模的厚度尺寸一致，取
2、凸模固定板的外形尺寸：
与卸料板的外形尺寸一致。
4、冲压工艺规程（见表）
5、模具装配图
模具装配图如图4所示。
6、模具零件图
模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图5～14所示。
（六），制作过程
1模具零件加工工艺规程
表2.1
凹模加工工艺规程材料硬度
工序号
工序名称
工序内容
1
备料
将毛坯制成52mm×25mm×15mm
2
热处理
退火
3
铣
铣六面，厚度留单边磨量0.2-0.3mm
4
平磨
磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直
5
钳工
划各型孔、螺孔和销孔的位置线，划漏料孔的轮廓线
6
铣
铣漏料孔达到要求
7
钳工
钻Ф18mm钻铰Ф18mm在各型孔处钻穿丝孔
8
热处理
淬火回火，保证60-64HRC
9
平磨
磨厚度及侧面基面见光
10
线切割
按图切割各型孔，留0.005-0.01mm单边研量
11
钳工
眼研光各型孔达到要求
12
检验
-
表2.2
落料凸模加工工艺过程材料硬度
工序号
工序名称
工序内容
1
备料
将毛坯制成52mm×25mm×15mm
2
热处理
退火
3
铣
铣六面，厚度留单边磨量0.2-0.3mm
4
平磨
磨六面，保证各面互相垂直，上、下面到上限尺寸，侧面留单边余量0.1-0.2mm
5
钳工
划R4.7mm及刃口轮廓线
6
铣
按铣线R4.7mm及刃口轮廓，留单边余量0.1-0.2mm
7
钳工
用已加工好的凹模压印痕
8
仿刨
按印痕仿刨型面，间隙留在凸模上，留研量0.01-0.015mm
9
热处理
淬火、回火，保证58-62HRC
10
平磨
磨上下面见光，磨9,4+0.015+1.006mm达到要求
11
成型磨削
磨R4.7mm，保证19.2+0.012+0.008mm，并与9,4+0.015+1.006mm光滑连接
12
钳工
研光刃口型面，保证配合间隙达到技术要求
13
检验
-
表2.3
凸模固定板加工工艺过程材料硬度
工序号
工序名称
工序内容
1
备料
将毛坯锻成105mm×85mm×22mm
2
热处理
退火
3
铣
铣六面，厚度留单边磨量0.2-0.3mm
4
平磨
磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直
5
钳工
划各型孔、螺孔和销孔的位置线
6
钳工
钻Ф18mm，钻攻4-M8mm，在各安装型孔处钻穿丝孔（2-M8+0.0150mm装配时钻铰）
7
线切割
按图切割各安装孔达到要求
8
钳工
在个安装孔处倒角1×45°
9
检验
―
表2.4
凸凹模加工工艺过程材料硬度
工序号
工序名称
工序内容
1
备料
将毛坯锻成105mm×85mm×22mm
2
铣
铣六面，厚度留单边磨量0.2-0.3mm
3
平磨
磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直
4
钳工
划各型孔、螺孔和销孔的位置线
5
热处理
淬火，使硬度达60-64HRC
6
平磨
割凹模洞口，并留0.01-0.02mm研余量
7
线切割
研磨洞口内壁侧面达0.8µm，配推件块到要求
8
钳工
用垫片层保证凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上模座配作销钉孔
9
平磨
磨凹模板上平面厚度达到要求
10
检验
―
升级会员 