课程设计 冲裁模具说明书.docx
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课程设计冲裁模具说明书
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1 金属垫片冲裁正装复合模设计 引言 在现在工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造，锻造，冲压，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生产行业中得到广泛应用。
于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以，汽车，飞机、拖拉机电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具加工。
随着工业科学技术的，工业产品的品种和数量不断增加，产品的改性换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。
，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争能力，阻碍生产和经济的发展。
因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。
冲压是在室温下，利用安装在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，从而获得所需的零件的一种压力加工方法。
冷冲压在工业生产中应用十分广泛，其加工效率高，且操作方便，易于实现自动化；冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量，而且寿命比较长，所以冲压件质量稳定，互换性好具有“一模一样”的特征；可以加工出尺寸范围比较大、形状复杂的零件，如小到钟表的秒针，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压件强度和刚度均较高；冲压没有切屑废料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的热设备，也是一种省料的加工方法；冲压件陈本较低；但是冲压一般使用的模具具有专用型，有时一个复杂的零件需要数套模具才能加工成型，且模具精度较高，技术要求高，是技术密集型产业，所以只有在冲压件生产批量较大杜锋情况下才能充分的体现从而获得较好的经济效益。
1 2 金属垫片冲裁正装复合模设计 1零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定 制件结构图如图1-1所示：
图1-1制件结构图 零件工艺性分析材料分析 该制件材料为含碳量为%的钢，于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛,可用于冲裁工艺。
结构分析 该零件形状，应力对称。
没有突出的悬臂和凹槽，但零件相对简单，无棱角，对称分布四个小孔。
孔距边界之间的最小孔边距很足够，且远大于一个板厚。
存在的最小孔大于1倍的板厚，因此可以冲裁。
精度分析 图示零件尺寸公差要求约为IT12。
冲压工艺方案 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[1]：
方案一：
先落料，后冲孔。
采用单工序模生产。
2 3 金属垫片冲裁正装复合模设计 方案二：
冲孔—落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案三：
冲孔—落料复合冲压。
采用复合模生产。
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。
方案二只需要一副模具，生产效率高，但结构复杂，制造困难，成本高，且必须保证条料或带料的准确定位才可能保证冲压件的质量。
方案三也只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，模具制造相对简单，制件精度高，采用倒装复合模能够有效的清理模具上的冲孔废料，操作不方便。
所以经过比较，采用方案三最为合适。
3 4 金属垫片冲裁正装复合模设计 2毛坯排样方案设计及材料利用率计算 毛坯排样方案设计 毛坯最大尺寸60mm，不算太小，为保证冲裁件的质量、模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，根据卸料方式、制件长度和厚度，取条料中制件间距为~之间，所以选[2]。
如图2-1所示：
图2-1排样 搭边值的确定 排样时冲裁件之间，以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。
搭边有两个作用：
一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件，二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率[1]。
根据卸料方式、制件长度和厚度，取条料的搭边值为~之间，所以选[1]。
4 5 金属垫片冲裁正装复合模设计 条料宽度的确定 常用的条料宽度确定方法分为：
有侧压装置、无侧压装置、有侧刃定距三种，此次采用无侧压装置确定条料宽度[1]，所以条料宽度：
B?
Dmax?
2a 式中 Dmax——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 a——侧搭边值 所以 B?
Dmax?
2a?
50?
?
2?
材料利用率计算 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标[1]。
一个步距内的材料利用率?
可用下式表示：
?
?
A?
100% BS式中A——为一个步距内冲裁件的实际面积 B——为条料宽度 S——为步距 若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则一张板料上总的材料利用率?
2为 ?
2?
nA1?
100% BL 式中n——为一张板料上的冲裁件总数目 A1——为一个冲裁件的实际面积 B——为板料宽度 L——为板料长度 5
6 金属垫片冲裁正装复合模设计 所以 ?
2?
?
100%?
?
100%?
%BS1452 6 7 金属垫片冲裁正装复合模设计 3冲裁力及压力中心计算 冲裁力的计算 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一 [1] 。
平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算：
F?
KLt?
b 式中F——为冲裁力 L——为冲裁周边长度 T——为材料厚度 ?
b——为材料抗剪强度 K——为系数 系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K= 查手册[2]得材料的抗剪强度为250Mpa。
根据制件尺寸可计算得：
F?
KLt?
b?
?
（88?
38?
）?
1?
250?
压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。
对于有模柄的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线，否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命，甚至损坏模具[1]。
冲裁形状对称的冲件时，其压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心。
此次的制件为对称形状，所以其压力中心在其几何中心。
7 8 金属垫片冲裁正装复合模设计 4选择压力设备 压力机的公称压力必须大于等于冲压力。
此次采用的冲裁模为倒装的复合模，所以总冲压力FZ包括冲裁力F、弹性卸料装置的卸料力FX和下出料方式的推件力FT，其中 卸料力为 FX?
KXF, 推件力为 FT?
nTKF， 其中KX、KT为卸料力系数、推件力系数，根据手册[1]表3-9取KX取，KT取，所以 卸料力为 FX?
KXF?
?
67405?
3033N 推件力为 FT?
nTKF?
?
67405?
3707N 所以 FZ?
F?
FX?
FT?
67405?
3033?
3707?
74145N根据手册[2]表A—8取压力机型号为JC31—160. 8 9 金属垫片冲裁正装复合模设计 5模具总体结构设计 出料方式 此次采用的模具结构为正装复合模，其冲孔废料直接冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶料装置，结构简单，操作方便。
卸料和出件方式 通常，卸料是指把冲件或废料从凸模上卸下了。
卸料装置可分为固定卸料装置、弹压卸料装置、废料切刀装置，此次的模具结构采用弹压卸料装置，其基本零件包括卸料板、弹性元件、卸料螺钉等。
弹压卸料装置的卸料力较小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平面度较高。
因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜采用弹压卸料装置[1]。
此次采用的弹压装置。
于此次采用的是正装复合模，所以卡在凹模中的冲件打杆、推板、推杆和推件板组成的刚性推件装置推出。
凹模板尺寸的计算 凹模类型很多，凹模的外形有圆形和矩形；结构有整体式和镶拼式；人口有平刃和斜刃。
此次的结构采用矩形整体平刃式凹模[1]。
凹模厚度的确定：
H?
ks 式中s——垂直送料方向为凹模刃口的最大尺寸（mm） k——为系数，考虑板料厚度的影响，其值查表3-13[1]根据制件测得s=50mm，查表3-13选取系数k=，所以H=20mm 垂直于送料方向的凹模宽度：
B?
s?
（~）H 9 10 金属垫片冲裁正装复合模设计 所以 B?
s?
（~）H ?
50?
4?
20?
130mm B的范围为100到130，根据标准取125mm。
送料方向的凹模长度：
L=s1+2s2 式中s1——为送料方向的凹模刃口的最大尺寸（mm） s2——为送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离（mm） 值可查表3-12得出 根据材料宽度和厚度查表3-12得s2=60mm，其中s1=45mm 所以 L?
s1?
2s2?
60?
2?
45 ?
150mm 考虑到推件板的厚度及模架的标准，取凹模为160?
125?
20mm其他模板尺寸的确定模柄 中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上，常用的模柄的形式有旋入式模柄、压入式模柄、凸缘模柄、浮动模柄、通用模柄、槽型模柄，此次采用的是凸缘模柄，这种模柄的优点在于凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，凸缘模柄以下的模座部分仍可加工出型孔，以便容纳推件装置的推板[1]。
凸模及凸凹模固定板 标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式。
选用时，根据凸模固定和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的60%~80%，凸 10
11 金属垫片冲裁正装复合模设计 凹模固定板的厚度根据凸凹模的厚度、卸料装置的厚度确定。
固定板与凸模、固定板与凸凹模为过渡配合,压装后将凸模端面与固定板一起磨平，对于弹压导板等模具，浮动凸模与固定板采用间隙配合[1]。
垫板 在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，拼块凹模与下模座之间也加垫板。
垫板的平面形状尺寸与固定板相同，其厚度一般取6~10mm，如果结构需要，如在用螺钉吊装凸模时，为在垫板上加工吊装螺钉的沉孔，可适当增大垫板的厚度，如果模座是用钢板制造的，当凸模截面面积较大时，可以省去垫板。
此次的垫板采用10mm[1]。
模架的选择 按导柱位置的不同，导柱模模架可分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架和四导柱模架。
此次采用中间导柱模架，导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故[1]。
其上下模座依次如图5-3所示：
图5-3上模座与下模座 11 12 金属垫片冲裁正装复合模设计 6凸、凹模零件设计 落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的，故计算刃口尺寸时，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，为保证在凹模磨损到一定程度时仍能冲出合格零件，故落料凹模的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。
而落料凸模的基本尺寸，则按凹模的基本尺寸减最小初始间隙。
冲孔工件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凸模的磨损而减小，故冲孔凸模的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。
而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模的基本尺寸加最小初始间隙。
孔心距当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度凹模孔心距保证。
于凸、凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。
冲裁刃口制造公差凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具具有一定的使用寿命。
刃口尺寸计算 根据凸、凹模加工方法的不同，人口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为分别加工法和配合加工法，此次采用分别加工法计算[1]。
落料：
?
?
d Dd?
（Dmax?
x?
）0 00?
x?
?
Zmi） Dp?
（Dd?
Zmi）n?
?
p?
（Dmaxn?
?
p 冲孔：
dp?
（dmin?
x?
）0?
?
p ）0 dd?
（dp?
Zmin?
?
p?
?
d?
（dmin?
x?
?
Zmin）0 孔心距：
12 13 金属垫片冲裁正装复合模设计 ?
?
?
?
Ld?
（Lmin?
）?
d?
（Lmin?
）?
2228式中 Dd、Dp——为落料凹、凸模尺寸； dp、dd——为冲孔凸、凹模尺寸； Ld——为凹模孔心距的尺寸； Lmin——为工件孔心距的下极限尺寸； Dmax——为落料件的上极限尺寸； dmin——为冲孔件孔的下极限尺寸； ?
——为冲裁件制造公差； Zmin——为最小初始双面间隙； ?
p、?
d——为凸、凹模的制造公差； X——为系数 表6-1规则形状凸、凹模的制造偏差 基本尺寸～1818～3030～80 80～120凸模偏差?
p 凹模偏差?
d 基本尺寸120～180180～160160～3601360～500500～30凸模偏差?
p 凹模偏差?
d 根据手册[1]表3-3可以查得Zmin=，Zmax=落料：
基本尺寸60mm公差 ?
p= ?
d=校核间隙：
?
p?
?
d?
（?
）mm?
?
Zmax?
Zmin?
?
?
说明所取凸、凹模公差不能满足?
p?
?
d?
Zmax?
Zmin的条件，作调整如下 13 14 金属垫片冲裁正装复合模设计 ?
p?
（Zmax?
Zmin）?
?
?
?
d?
（Zmax?
Zmin）?
?
?
?
?
dDd?
（Dmax?
x?
）0?
?
（60?
1?
）0?
?
Dp?
（Dd?
Zmin）0?
?
p?
（Dmax?
x?
?
Zmin）0?
?
p?
（60?
1?
?
）?
?
?
基本尺寸50mm公差 ?
p= ?
d=校核间隙：
?
p?
?
d?
（?
）mm?
?
Zmax?
Zmin?
?
?
说明所取凸、凹模公差不能满足?
p?
?
d?
Zmax?
Zmin的条件，作调整如下 ?
p?
（Zmax?
Zmin）?
?
?
?
d?
（Zmax?
Zmin）?
?
?
?
?
dDd?
（Dmax?
x?
）0?
?
（50?
1?
）0?
?
Dp?
（Dd?
Zmin）0?
?
p?
（Dmax?
x?
?
Zmin）0?
?
p?
（50?
1?
?
）?
?
?
冲孔 14 15 金属垫片冲裁正装复合模设计 基本尺寸10mm公差 ?
p= ?
d=校核间隙：
?
p?
?
d?
（?
）mm?
?
Zmax?
Zmin?
?
?
说明所取凸、凹模公差能满足?
p?
?
d?
Zmax?
Zmin的条件 dp?
（dmin?
x?
）0?
?
p?
（10?
?
）0?
?
?
?
（dp?
Zmin）0?
?
p?
?
d?
（dmin?
x?
?
Zmin）0?
（10?
?
?
）?
?
?
凹模孔心距尺寸 基本尺寸30mm公差 Ld?
（Lmin?
?
?
d）?
22?
?
?
（Lmin?
）?
28?
30?
4?
30?
凸模结构设计 凸模的结构类型分为标准圆凸模、凸缘式凸模、直通式凸模。
凸模的固定形式有：
采用凸模固定板固定、与上模板直接固定、采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，所以采用凸模固定板固定[1]。
凸凹模结构设计 凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
凸、凹模的结构 15
16 金属垫片冲裁正装复合模设计 大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。
在复合冲裁模中，于内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的孔边距，所以当冲裁件孔边距较小时必须考虑凸凹模强度。
为保证凸凹模强度，其壁厚不应小于允许的最小值。
倒装复合模的冲孔废料容易积存在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些。
正装复合模的冲孔废料装在上模的打料装置推出，凸凹模型孔内不积存废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模的凸凹模最小壁厚值[1]。
凸凹模结构如图6-2所示：
6-2凸凹模结构图 凹模结构设计 凹模类型很多，凹模的外形有圆形和矩形；结构有整体式和镶拼式；刃口有平刃和斜刃。
凹模的刃口形式选用直筒式刃口。
该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模[1]。
16 17 金属垫片冲裁正装复合模设计 7卸料和顶件装置设计 卸料装置的选择 常见的卸料零件有固定卸料板和弹压卸料板。
前者是刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。
其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。
主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。
在自状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口～。
卸料板的厚度取h=15mm。
顶件装置的设计 主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它打杆、推板、连接杆和推件块组成。
其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。
17 18 金属垫片冲裁正装复合模设计 8模具结构三维设计。
金属垫片冲压正装复合模的装配图如图8-1所示：
8-1正装复合模装配图 正装复合模工作原理如下：
凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在下模。
模具工作时，条料沿两个导料销送至挡料销处定位。
冲裁时，上模向下运动，因弹压卸料板与安装在凹模型孔内的推件板分别高出凸凹模和落料凹模的工作面约，故首先将条料压紧。
上模继续向下，同时完成冲孔和落料。
冲孔废料直接冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便。
卡在凹模中的冲件弹性推件装置推出。
18 19 金属垫片冲裁正装复合模设计 结束语 冲压工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。
我们大学生对于冲压工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次冲压模具课程设计，让我们更多的了解有关冲压模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于冲压模具设计的步骤和方法，对冲压模有了一个更高的认识。
这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。
冲压制件成形及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。
因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。
我相信在未来的我一定能走到最前头。
19 20 金属垫片冲裁正装复合模设计 致谢语 转眼之间，两周的冲压模具设计已经临近尾声。
时间上不是很充裕，而且对于一个没有工作经验、相关知识匮乏的大学生，难免会有很多问题考虑不周全。
所幸在四位老师的殷切指导及纠正下，我们顺利完成了冲压模具设计，在这里我要衷心感谢四位老师，感谢他们为我们课程设计所付出的辛劳，同时也感谢他们悉心的指导，为我们及时纠正课程设计中出现的错误。
其次还要感谢大学三年来所有的老师，为我打下模具专业知识的基础；也要感谢所有我的同学们，正是因为有了你们的支持和帮助，本次课程设计才会顺利完成。
最后感谢母校三年来的大力栽培。
20
21 金属垫片冲裁正装复合模设计
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