模具课程设计说明书.docx
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模具课程设计说明书
模具课程设计说明书
设计题目:
冲裁模设计__
弯曲件下料__姓名:
柯友文_专业:
金属材料工程学_班级:
_
学号:
_
指导教师:
_
年月日至年月日
一（零件说明…………………………………………………………………………3二（零件工艺性分析…………………………………………………………………3三（主要工艺设计计算………………………………………………………………4
11.排样方式的设计计算…………………………………………………………4
1.2.压力中心的确定及计算………………………………………………………5
1.3.冲压力的计算…………………………………………………………………5
1.4冲裁凸凹模刃口尺寸计算……………………………………………………6
1.5冲压设备选择…………………………………………………………………7
1.6.冲裁凸凹模刃口尺寸计算……………………………………………………8四（模具中各零件设计………………………………………………………………8
2.1.凹模的设计……………………………………………………………………8
2.2凸模及凸模固定板的设计……………………………………………………92.3凸凹模的设计…………………………………………………………………92.4.模架的设计………………………………………………………………………102.5.挡料销的设计……………………………………………………………………112.6模柄的设计………………………………………………………………………11五（模具工作零件的加工工艺………………………………………………………12六（模具装配…………………………………………………………………………12
6.1.模具总装图…………………………………………………………………13
6.2.模具工作过程………………………………………………………………14
6.3.模具的大致装配过程………………………………………………………15七（进一步提高冲裁件精度的其它方法……………………………………………15八（总结………………………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………………………17附:
工作零件的零件图………………………………………………………………18
一、零件说明
零件名称:
弯曲件下料
生产批量:
中等批量生产
材料:
1Cr18Ni9Ti
板厚:
2.5mm
要求设计此工件的冲裁模:
制件图
（1）单位mm
二、零件工艺性分析
2.1材料分析
表
（1）不锈钢的化学，力学性能
名称牌号材料状抗剪强度抗拉强伸长屈服强
态/MPa/MPa度/MPa率%度/MPa
不锈1Cr18Ni9Ti热处理430-550540-77040200
钢退火
分析上面的数据可知，该材料的屈服强度，抗拉强度不是很高，有一定的韧性，具有良好的冲压性能。
2.2形状
由图1可知零件形状较为复杂，尺寸与公差均未标出，在proe，autocad图纸中体现，金属件的内外形经济精度最好不高于IT11。
由于冲裁件的厚度2.5mm，基本尺寸83.5mm，69mm可知，落料经济精度IT13，冲孔经济精度IT12。
2.3结构分析
该零件形状，应力对称。
没有突出的悬臂和凹槽，但零件复杂，圆弧很多，头部有三个小孔。
孔距边界之间的最小孔边距7.5，但大于一个板厚。
存在很小的孔（直径4mm）但大于0.35倍的板厚，因此可以冲裁。
2.4精度分析
图示零件尺寸公差要求约为IT12对尺寸精度要求较高，因此在模具设计时需要特别注意精度的要求。
2.5冲压工艺方案的确定
该工件包括落料冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料，后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二:
落料—冲孔复合冲压。
采用复合模生产。
方案三:
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，精度低，难以满足大批量、高精度的生产要求。
方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但是要求有两个孔距零件边缘的位置较远，小于凸凹最小允许壁厚，模具制造难度大但是强度可以得到保证。
此外冲压成品件留在模具上，尽管清理模具上的物料影响冲压速度，操作并不繁琐。
方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，但是精度较差。
因为一个模具上同时进行两道工序，难以保证两道工序进行时刚好放置在模具刃口相同的地方，也就是说难定位，精度明显低于复合膜。
所以经过思索，由于零件上圆弧较多，确保精度采用方案二落料冲孔复合模较为合适。
三.主要工艺设计计算
3.1排样方式的确定以及计算
该冲压件的月生产批量属于中等批量的生产类型，因此不考虑多排、或一模多件的方案（该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上）;也不考虑采用简易冲裁模常用的单、直排方案，根据成批生产的特点，再结合该冲压的形状特点，以单排、一模一件、复合落料，冲孔方案为宜。
如图条料排样
（2）
查的搭边数值表2-7:
工件之间搭边a1>2mm
工件与边界之间，a>2.2mm
取a1=3.5mma=4.5mm
步距s=54+22+7.5+3.5=87mm
查表2-9和表2-8可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为
B0=0.8mm，条料下偏差值=-1.0mm
0条料宽度b=60+2×4.5+0.8=69.8mm-1
此条料宽度为69.8mm，步距为87mm，
工件top面面积（3）
材料利用率η=（nA/LB）×100%=（3668.39+4×3.14×3）/（69.8×87）=61.03%
3.2压力中心的确定及相关计算
压力中心的确定:
模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。
否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定:
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计算法求出。
压力中心的计算:
如下图所示建立坐标系求材料的压力各边的冲裁力中心如下表所示
压力坐标系图（4）
L/mmX/mm
L1=6.28-22
L2=42.9-14.75
L3=11.783.75
L4=9.4257.5
L5=1216
L6=12.560
L7=422
L8=223
L9=1024
L10=3039
L11=3054
计算结果为:
Y0=0,X0=2699.9275?
170.945=18.2?
因此取模柄在条料正中间为原点的坐标系下的（18.2,0）处
3.3计算总冲压力
计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。
冲裁力是指冲裁过程中的抵抗最大剪切力。
它是随着凸模切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力是最大值。
选择压力机就是按冲裁力F最大力计算。
冲裁后，由于板料的弹性恢复，使零件（或废料）仍梗塞在凹模洞口内，需要把零件（或废料）从凹模洞口推出或顶出。
把从凹模洞口顺冲裁方向推出的力称推件力Ft;把逆冲裁方向从凹模洞口顶出的力称顶件力Fd。
由于冲裁后板料的弹性恢复，使废料（或零件）紧卡住凸模，需要把这废料（或零件）从凸模上卸下来的力称卸料力Fx。
该模具采用弹性卸料和下方出料的方式，不需要在凹模下设置顶料装置，故不存在顶料力。
总冲裁力Fz由冲裁力Fc是由冲裁力Fc，Fx，Ft组成。
由于采用是落料冲孔复合模，其冲裁力F是由落料冲裁力F1和冲孔冲裁力F2两部分组成。
凹模周界长度图（5）
b,查得1Cr18Ni9Ti的抗拉强度约为=650MPa，Kx=0.04mm，Kt=0.055.
b,F1=Lt=324.2×650×2.5=526.8kN
4，,F2=Stb=×650=8.16KN
F=F1+F2×3=551.2KN
Ft=nKtF2=0.055×8.16×3=1.35KN
Fx,KxF,0.045×526.8=23.7KN
F=F，Fx，Ft,576.26KNZ
3.4冲压设备选择
为了使压力机能安全工作取P×F取1000KN压机=（1.5~1.8）Z
故要选择压力机J23-100开式双柱可倾压力机，有文献可知:
主要技术参数
项目名称单位J23-100
公称力千牛kN1000
滑块行程毫米mm130
次/分SPM38行程次数
最大装模高度毫米mm380
装模高度调节量毫米mm480
喉深毫米mm260
工作台板
前后F.B.毫米mm710
左右L.R.毫米mm1080
立柱间距离毫米mm350
垫板孔径厚度毫米mmΦ250X100
机身最大可倾角角度30
主电机型号Y132M2-6
外型尺寸
前后毫米mm2472
左右毫米mm1736
高度毫米mm3312
重量千克kg10000
3.5冲裁凸凹模刃口尺寸计算
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。
模具的合理间隙也靠凸、凹模的刃口尺寸及其公差来保证。
在计算模具刃口尺寸及其制造公差时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下:
（1）落料落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，因此其光面尺寸与凹模尺寸相等，故应以凹模尺寸为基准。
又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料件凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。
而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。
（2）冲孔孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的，因此其光面的孔径与凸模尺寸相等，故应以凸模尺寸为基准。
又因冲孔的尺寸会随着凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。
而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。
凸模凹模刃口计算
（3）凸模刃口计算
对于冲孔ф4mm的圆孔采用凸凹模分开加工，外轮廓的落料采用配合加工的方法。
查表2-10得间隙值Zmin=0.49,Zmax=0.55
冲孔ф4mm的圆孔的凸凹模刃口尺寸如下:
查表2-11得凸凹模制造公差:
Qp=-0.020，Qd=+0.035
由于Zmax-Zmin=0.06，Qp+Qd=0.015。
满足Zmax-Zmin>Qp+Qd查表2-12得磨损系数X=0.75。
0d=（d+X）=4+0.75×0.12=4.09mmp-0.17+0.035d=（dp+Zmin）=4.09+0.49=4.58mmd0
（4）凹模刃口计算
凹模刃口计算对于外轮廓的落料，以凹模为基准，凹模磨损后尺寸增大。
精度取00000IT13，单位（mm）对于60,20，28,59，ф15取公差（0，+0.04）。
-0.46-0-0..00221-0.0211-0.046
四（模具中各零件设计
模具总体设计:
该冲裁模对内孔与边缘之间有着较高的位置精度要求，生产批量中等，采用一次冲压成形，冲孔落料复合膜。
模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位，弹性卸料，下方出料方式的倒装式复合模结构。
确定各主要零件结构尺寸:
4.1凹模外形尺寸设计
凹模的确定主要包括凹模厚度H凹模壁宽c，凹模宽度B1和凹模长度L1凹模厚度H的确定（按经验公式）
H=ks（H>15mm）
式中查2-15得k凹模厚度修正系数0.35。
s=87。
H=0.35×87=30.45mm取28
凹模壁厚c=（1.5~2.0）H取40
凹模宽度B1=B0+2c=69.8+40×2=150mm设计时取210mm凹模长度尺寸L1=s+2c=87+2×40=167mm设计时取210mm
凹模Proe中的图形（6）
4.2凸模结构尺寸的确定。
凸模长度尺寸与凸模固定板和推件板的厚度有关。
凸模固定板的厚度取H1=15mm,卸料板的厚度取H2=12，自由尺寸与修模量及进入凹模深度总计取15
凸模长度L2=H1+H2+15取45mm
凸模proe尺寸图（7）
4.3凸凹模的尺寸的确定
凸凹模既是落料凸模又是冲孔凹模，因此能保证冲件内外形之间的形状位置。
根据模具的具体情况，凸凹模的厚度=凸模固定板的厚度+卸料板的厚度+修模量板料厚选取60mm。
凸凹模的外刃尺寸配置，并保证间隙0.49~0.55mm。
凸凹模proe图（8）
4.4模架的尺寸确定
模架的选取后侧模架的选取
模架尺寸表（9）
grou类型LBHmHm上模座下模座导柱导套pinax
14200×200200200170210200×200×32×32×43
×170~210200×45200×160×105
50
模架原理图（10）
上模架的参数单位（mm）:
H=60，L1=220，S=232，A1=150，A2=260，R=60，L2=120，D=43下模座的参数单位（mm）:
H=60，L=B=200，h=20，L1=220，S=232，A1=150，A2=260，R=60，+0.025L2=120，D=320
4.5弹簧挡料销尺寸确定
参数如下单位（mm）:
d=20，l=66，L=100，D=26,d1=22弹簧选择:
D=11.5,节圆r=1.5，L=51
弹簧挡料销结构图（11）4.6模柄的选择
模柄采用的压入式模柄，其与上模座孔采用过渡配合。
模柄结构图（12）参数如下单位（mm）:
d=46,D=50,D1=55,H=98,h=40,C1=5，h1=10
五.模具零件的加工工艺
本副冲裁模，模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。
若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。
下表所示为落料凸凹模的加工工艺过程为例。
序号工序名工序内容
1备料将毛坯锻成长方体，条料锯切（退火状态）2粗铣铣六面见光
3平磨磨高度两平面
4钳,划线在长度一侧留线切割夹位6mm后，分别凸模轮廓线
并划两凹模洞口中心线
钻孔按凹模洞口中心线切割穿孔。
凹模落料沉孔的要求，钻螺纹底孔并攻丝到要求5粗刨刨六面,互成直角，留单边余量0.5mm6热处理淬火硬度达60-64HBC后，高温回火7平磨高度到指定的要求
8线切割割凸模及凹模，并搭边值按，图切割型孔达到尺寸要求9钳,研配研凸凹模并配入凸模固定版
研磨各侧壁到0.1mm
10平磨磨高度达到要求
11钳工精修总装配
12检验是否满足要求
凸凹模加工工艺过程图（13）
六（模具装配
6.1模具总装图
主视图（14）
俯视图（15）
左视图（15）
模具装配效果图（16）
模具中的装配图分解视图（17）
6.2模具工作过程
将剪裁好的板料送入模具中，由定位销定位。
冲压时，上模降下，穿过卸料板后继续下降闭合，冲孔凸模冲出三个孔，落料凸模冲出零件，废料被冲孔凸模推出，零件由落料凸模推出;冲完后模具开启，上模上升，卸料板把板料从凸模上卸下;继续送进板料进行下一次冲压。
冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出。
3.模具的大致装配过程（螺钉装配省略）
（1）下模座导柱导套的装配
（2）导柱导套装配
（3）凸凹模固定板装配
（4）凸凹模装配
（5）卸料棒装配
（6）卸料版装配
（7）导板装配
（8）凹模装配
（9）凸模固定板装配
（10）凸模装配
（11）垫板装配
（12）上模座装配
（13）模柄装配
（5）试冲与调整
装机试冲并根据试冲结果进行相应调整
七（进一步提高冲裁件精度的其它方法
由于本零件的精度要求较高，如果条件允许可以采用更加精密的成型方法进行冲裁。
提高零件尺寸精度的方法有:
小间隙圆角刃口冲裁（又称光洁冲裁）。
1.
由于采用小间隙圆角刃口，冲裁变形区的压应力显著提高，能起到抑制裂纹的作用，改变了普通冲裁条件，因而所得到的工件质量高于普通冲裁件，断面的表面粗糙度可达0.4-1.6um，工件尺寸精度可达IT8-IT11级。
具体做法为:
凸、凹模具的间隙很小，双面间隙为0.01-0.02mm。
凸模与凹模其中的一个取小圆角刃口，圆角半径约板料厚度的10%。
落料时，凹模刃口为小圆角;冲孔时，凸模刃口为小圆角。
这种方法的设备比较简单，冲裁力比普通冲裁约大50%，适用于塑性好的材料，可适用于本零件。
2.针对此零件提高零件垂直度行为公差的方法有:
采用凸模逐步切除废料，每次只切一条边。
采取直排方式，将零件条料的废料分为五块，分三次将这五块废料去除，这样能更好的保证零件的形位公差精度。
八（总结
在这次模具设计的课程设计中，我对普通模具冲裁的零件工艺性进行了分析，主要工艺设计冲压力计算，在proe中画出模具中各零件的设计以及模具装配的设计。
此外，由于这个零件的精度要求较高，除了普通冲裁模具的设计外，我还学习思考了一些进一步提高零件冲裁精度的更精密的成型方法。
仔细想想这份课程设计对我来说还是很难得，通过网上查找资料，查看论坛讨论的结果，图书馆借阅图书，杂志，进一步了解模具图形的结构，看了大量的视频。
刚开始时，由于理论知识的不足，在加上平时没有什么设计经验，有些手忙脚乱，不知从何入手。
接着看了老师的指导书，和同学的讨论下，我找到了信心。
现在想想其实课程设计的每一天都是很累的，其实，模具设计并不简单，每一个数据都都得仔细查找、考察，绝对不是空想能想出来的。
每当有一个问题得
到解决的时候，就觉得很高兴，可是问题还是会不断的涌现出来，在整个设计的过程中，可以说是困难重重。
虽然现在，种种困难我都已经克服，但是还是难免有些疏忽和遗漏的地方，完美总是可望而不可求的。
不再同一个地方跌倒两次才是最重要的。
抱着这样的心理，我一步步走了过来，最终完成了我的任务。
这次的课程让我对冲压工艺及模具的设计有了更加深入的了解，尤其是在查阅资料的经验方面，受益尤多。
因为我们以后到了学习和工作中的时候，就没有老师在指导的情况下，必须靠自己主动的解决在工作中遇到的问题。
这就对我们自己搜集资料，通过各种渠道获取自己想要信息的能力提出了很高的要求。
而课程设计刚好锻炼了我们的这种能力。
因为在整个课程设计中，查阅到自己所需的资料可以说是一个很重要的组成部分。
他对我们搜集资料的能力的提升无疑是巨大的。
这次的课程设计让我学到了很多的东西，这些东西对我以后的学习和工作都有很大的帮助。
感谢学院给我们安排了这样一次意义重大的课程设计～感谢老师在我的设计过程中对我的指导～
参考文献
1、张荣清，《模具设计与基础》，高等教育出版社，2008.032、模具实用技术丛书编委会，《冲模设计应用实例》，机械工业出版社，1999.06、周树银，《冲压模具设计及主要零件加工》，北京理工大学出版社，2010.073
4、关明，《冲压模具工程师专业技能入门与精通》，机械工业出版社，20085、王孝培，《冲模设计手册》，机械工业出版社,2000
6、王卫卫，《材料成型设备》，北京，机械工业出版社，2010
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