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冲压模设计论文

河南工业职业技术学院

HenanPolytechnicInstitute

毕业设计（论文）

题目＿＿＿托架落料冲孔复合模设计＿

班级＿＿＿＿定向1201＿＿＿＿＿＿

姓名＿＿＿＿xxxx＿＿＿＿

指导教师＿＿＿＿于玲＿＿＿＿＿

前言

冲压技术是目前以及将来广泛应用在航空、汽车、家电、通信等行业的零部件成型加工。

据国际生产技术协会预测,本世纪中，机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要有模具来完成加工生产。

因此，冲压技术对未来发展生产、增加效益、更新产品等方面具有不可或缺的作用。

目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论以及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国在模具寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距还是比较的大。

本次设计是在参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。

本次设计主要介绍托架冲压复合模。

在本次设计中，在编写及内容安排中指导老师提出不少有益意见。

在此，谨向尊敬的指导老师表示真诚的感谢和崇高的敬意！

由于本人知识水平和能力有限，在设计过程中不免存在很多纰漏和不足之处，恳请各位老师给予宝贵的批评与指正。

前言1

绪论5

一.冲压工艺分析及工艺方案的确定

1.1工艺分析6

1.2工艺方案的确定6

1.3模具结构形式的确定7

二.冲压工艺计算及设计8

2.1排样8

2.1.1条料宽度的确定及排样图8

2.2计算材料利用率9

2.3计算冲压力10

2.4压力设备类型的选择11

2.5压力中心的确定12

2.6计算凸凹模刃口尺寸和公差13

2.6.1已凹模为基准13

三.冲模零件结构设计17

3.1凹模外形尺寸的确定17

3.1.1凹模厚度H的确定17

3.1.2凹模壁厚C的确定18

3.1.3凹模长度L的确定18

3.1.4凹模宽度B的确定18

3.2固定板外形尺寸的确定19

3.3垫板外形尺寸的确定20

3.4卸料板外形尺寸的确定21

3.5冲孔凸模结构形式的确定22

3.5.1冲孔凸模长度的确定22

3.5.2冲孔凸模外形尺寸的确定23

3.6落料凸模结构设计23

四.标准零件的选择24

4.1模架的选用24

4.2模柄的选用25

4.3、其他固定零件的选用26

五.模具的装配与调试27

5.1模具的装配27

5.1.1凹模预装27

5.1.2装配下模27

5.13装配上模27

5.2模具的调试28

5.3模具的工作原理28

六．冲模零件加工工艺设计29

6.1冲孔凸模加工工艺29

6.2落料凸模加工工艺29

6.3凹模加工工艺29

6.4固定板加工工艺30

6.5垫板加工工艺30

6.6卸料板加工工艺31

七．模具材料的选择…………………………………………………32

7.1模具材料的要求………………………………………………32

7.2凸凹模选材……………………………………………………34

结论35

致谢36

参考文献37

绪论

模具工也是一种新兴工业，它有较高材料利用率、节约能源、较高的生产效率、以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中发挥着越来越重要的作用，模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲裁模具在模具工业中有着举足轻重的地位。

冲压技术是目前以及将来广泛应用在航空、汽车、家电、通信等行业的零部件成型加工。

据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要有模具来完成加工生产。

因此，冲压技术对未来发展生产、增加效益、更新产品等方面具有不可或缺的作用。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量、大型、精密、更新换代速度快的变化特点。

冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。

为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计，依靠手工经验和常规机械加工向以计算机（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。

本次毕业设计是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。

目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走向工作岗位从事技术工作打下良好的基础。

本次课程设计题目为托架落料冲孔复合模,首先对托架冲压工艺进行了分析介绍了托架设计要点,同时编写了托架模具的制造工艺和装配工艺.

一.冲压工艺分析及工艺方案的确定

1.1工艺分析

该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。

由制件图分析可知：

（1）该零件结构简单，上下，左右对称比较适合于冲裁

（2）该零件的连接处多用圆弧来连接，因此冲裁时要保证零件的精度。

（3）该零件的两个孔与边缘较近，因此冲裁时要小心。

（3）制件较小，从安全考虑要采用适当的取件方式。

（4）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

1.2工艺方案的确定

根据制件工艺性分析，其基本工序有落料，冲孔二种。

按其先后顺序组合，可得如下三种方案：

（1）方案一

采用单工序模生产方式，先落料后冲孔。

该方案模具结构简单，需要两道工序，两幅模具才能完成零件的加工，生产效率低。

生产过程中由于零件较小，操作也很不方便。

（2）方案二

冲孔，落料连续冲压，采用级进模生产。

级进模生产适用于产品批量大，模具设计，制造与维修水平相对高的外形较小零件生产。

对此产品不是太适合。

（3）方案三

采用复合模生产，落料与冲孔复合。

考虑到零件的结构和精度等，同时为了保证零件的生产精度和提高生产效率，决定采用复合模进行生产。

从工件的尺寸以及精度等方面考虑，复合摸采用正装式复合模结构以及弹性卸料，定位钉定位方式。

1.3模具结构形式的确定

因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。

它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。

为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机纵向送料，

综上所述，由《冷冲模设计指导》表4-2，4-7应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，后侧导柱滑动导向模架。

二.冲压工艺计算及设计

2.1排样

排样的方法不同，直接影响着材料的利用率以及生产效益的多少，合理的排样对冲裁零件质量和模具使用寿命有直接关系。

有零件图尺寸可看出，零件外形轮廓尺寸为87x36，考虑生产方便，保证零件尺寸和孔之间的定位精度，决定采用单排有废料排样。

由于搭边值对冲裁工艺有着很大影响，它能够补偿条料送进时的下料误差和定位误差，可以保持条料刚性，还可以避免冲裁时毛刺掉入模具间隙中，从而提高模具的使用寿命。

搭边值是有查表得到的，查《冲压工艺与模具设计》表2.8排样搭边最小搭边值可知，根据零件厚度（2mm）两工件之间按矩形取其搭边值为a=2.5mm，侧边按圆形取其搭边值为b=2.8mm

步距即连续模的步距S=D＋a＝36+2.5=38.5mm

2.1.1条料宽度的确定及排样图

该冲裁件采用的是有侧压装置，查《冲压工艺与模具设计》可知条料宽度为：

B-△=（Dmax＋2b）-△

=（87＋2×2.8）-△

=92.6-△

查《冲压工序与模具设计》表2.9可知△=0.8

即条料宽度B-△=94-0.8

排样图如2-1图所示

图2-1排样图

2.2计算材料利用率

根据步距和搭边值确定条料宽度

步距S=D+a=36+2.5=38.5mm

条料宽度B-△=92.6-0.8，剪板下料为93mm

查《冲压模具设计手册》表1-12轧制薄钢板（GB/T708——1988）选用3mm×900mm×2000mm

一块钢板可剪制N1=2000÷93=2余47mm托架面积A=3.14×8×8+38×30－2×3.14×1.751.75=1302mm2-4

材料利用率为η=N总A/A总×100%

=（896×1302/2000×900）×100%

=65%

2.3计算冲压力

完成本制件所需的冲压力落料力，冲孔力及卸料力，顶件力组成

（1）落料力F落（N）的计算公式

F=KS

=Klt

式中K——系数，K=1.3

L——冲裁周边长度（mm）

——材料的抗剪强度（MPa

t——材料厚度（mm）

F落=KS

=Klt

=1.3x3x213.58x300=250kN

（2）冲孔力F冲（N）的计算工式

F冲=KS

=Klt

式中K——系数，K=1.3

L——冲裁周边长度（mm）

——材料的抗剪强度（MPa

t——材料厚度（mm）

F冲=KS

=Klt

=1.3x3x26.7x2x300=63kN

（3）卸料力F

和顶件料力F

由计算公式F

=K

F

F

=K

F

n

式中K

，K

——系数。

查《冷冲压技术》表3-19卸料力，推料力和顶件力的系数得K

=0.05F

=0.035

n——卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数，一般卡3~5件，取n=5

F

=0.035x250kN=8.75kN

F

=5x0.05x63=15.75kN

F=F

+F落+F

+F

=250+63+8.75+15.75

=337.5kN

2.4压力设备类型的选择

冲压的公称压力，应大于或等于计算出总冲压力的1.1——1.3倍，最大闭合高度应大于冲模闭合高度5mm，工作台台面尺寸应满足模具的正确安装，按以上所述及其要求，查《实用模具冲压手册》表1-39开式压力机的主要技术参数，确定使用型号J23—40开式双柱可倾压力机。

J23—40开式双柱可倾压力机参数如下：

标称压力：

400KN

滑块行程：

80mm

行程次数：

45/90次/每分

最大闭合高度：

330mm

连杆调节量：

65mm

工作台尺寸：

420×630（前后×左右）

电动机功率：

5.5KW

模柄孔尺寸：

Φ50×70mm（直径×深度）

2.5压力中心的确定

为了避免压力机的滑块受到偏心载荷从而破坏导轨和模具，因此，必须保证模具的压力中心与滑块轴线重合。

有零件图可知，该零件是个对称几何图形，则落料时的压力中心是A，如图2—2压力中心。

图2—2压力中心

2.6计算凸凹模刃口尺寸和公差

该零件既有冲孔件又有落料件，按照凸模与凹模刃口确定原则，查《模具设计与制造》表2.3冲裁模初始双面间隙Z。

Zmin=0.460Zmax=0.640

2.6.1已凹模为基准

落料时依凹模为基准件来配作凸模，在模具使用过程中凹模刃口尺寸会发生变化，即有变大、不变和变小三种形式。

（a）凹模磨损后变大的尺寸有：

39.6、36、R9.5

这些尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，按IT14级进行查表，即查《公差配合与测量技术》表1.4标注公差数值（GB/T1800.1—2009）确定公差为36-0.62、39.6-0.62、9.5-0.36

计算公式为DA=（Amax－X△）+0.25Δ

查《冲压工艺与模具设计》表2.13磨损系数X，36-0.62、39.2-0.62、9.5-0.36磨损系数X=0.5

将已知数据代入公式可得

A1=（39.2—0.5×0.62）+0.62/4=38.890+0.155

A2=（9.5－0.5×0.36）+0.36/4=9.32.0+0.09

A3=（36－0.5×0.62）+0.062/4=35.690+0.155

（b）、凹模磨损后变小的尺寸9.5

这些尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，按IT14级进行查表，即查《公差配合与测量技术》表1.4标注公差数值（GB/T1800.1—2009）确定公差为9.5-0.36

计算公式B=（Bmin+X△）-0.25△

将以知数据代入公式可得

B=（9.5-0.52+0.52X0.50）-0.052/40=9.2-0.0130

（c）、凹模磨损后不变的尺寸有：

5

这些尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，按IT14级进行查表，即查《公差配合与测量技术》表1.4标注公差数值（GB/T1800.1—2009）确定公差为5±0.30

计算公式为

C=（Cmin+△/2）±△/8

将已知数据代入公式可得

C1=（5+0.5×0.30）±0。

30/8=5.15±0.0375

落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是38，9，35，9，5.不必标注公差，但要在技术条件中标明：

凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Zmin=0.460落料凹模，凸模尺寸如下图

2.6.2冲孔时凸模尺寸为基准

（a）在此零件中仅有Φ8.5是以凸模尺寸为基准，而且Φ8.5未注公差，属于自由尺寸，按IT14级查公差表确定公差，并且用基孔制表示，查《公差配合与测量技术》表1.4标注公差数值（GB/T1800.1—2009）确定公差为Φ3.5+0.36

计算公式为：

冲孔凸模尺寸：

dT=（dmin+x△）－δT

冲孔凹模尺寸：

dA=（dT+Zmin）+δA

查《冲压工艺与模具设计》表2.3常用金属材料的冲裁模初始双边间隙值，查得Zmax=0.640、Zmin=0.460

查《冲压工艺与模具设计》表2.13磨损系数X，查得X=0.5

查《冲压工艺与模具设计》表2.14规则外形（圆形、方形）冲裁时凸模、凹模的制造偏差，查得凸模偏差δT=0.020mm、凹模偏差δA=0.020mm

校核间隙：

Zmax－Zmin=0.640－0.460=0.180

｜δT｜＋｜δA｜=0.020+0.020=0.040

｜δT｜＋｜δA｜≤Zmax－Zmin

即0.040≤0.180

满足条件，制造公差合适。

将已知和查表所得数据代入公式，得：

dT=（dmin+x△）－δT2-16

=（8.5+0.5×0.36）－0.020

=8.68－0.020

dA=（dT+Zmin）+δA2-17

=（8.68.65+0.460）+0.020

=9.14+0.020

冲孔凸模，凹模尺寸如图所示

图2-4冲孔凸模凹模

三.冲模零件结构设计

3.1凹模外形尺寸的确定

3.1.1凹模厚度H的确定

凹模厚度有两种方法可知，即查表确定凹模外形尺寸和根据经验公式

：

根据经验公式：

H=ks（不小于8）

查《冲压工艺与模具设计》表2.22凹模厚度系数k，即k=0.35-0.50。

s—冲裁件的最大外形尺寸；

将已知数据代入公式可得：

即H=（0。

35-0.50）×87=30.45-43.5

确定凹模厚度H=40（mm）

3.1.2凹模壁厚C的确定

凹模壁厚计算公式：

C=（1.5~2）H

即C=（1.5~2）×40=60-80

3.1.3凹模长度L的确定

将已知数据代入公式可得：

即L=b+2C=87+2×（60~80）=（207~247）mm

3.1.4凹模宽度B的确定

凹模宽度B的计算公式B=s+（2.5-4.0）H

s-垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离

c=凹模的壁厚

B=s+（2.5-4.0）H=36+（2.5-4.0）X40=136-196

综上所述，确定凹模外形尺寸为250X160X36

如图3—1所示

图3-1凹模

3.2固定板外形尺寸的确定

有凹模外形尺寸可知，查《冷冲模具设计资料与指导》表4.11固定板（JB/T7643.2—2008）可知、长度L=250mm、宽度B=160、厚度H=20~45mm，综合实际使用情况厚度选为H=36mm

综上所述，固定板外形尺寸确定为250mm×160mm×36mm

如图3—2所示

图3-2固定板

3.3垫板外形尺寸的确定

有凹模外形尺寸可知，查《冷冲模具设计资料与指导》表4.11垫板（JB/T7643.2—2008）可知、长度L=250mm、宽度B=160mm、厚度H=8、10

综上所述，确定垫板外形尺寸为：

250mm×160mm×10mm

图3-3垫板

3.4卸料板外形尺寸的确定

由于该模具设计为弹性卸料，下出料方式，即卸料板不仅起到卸料作用而且起到导向作用，即相当于导板。

有凹模外形尺寸以及相应要求，卸料板长L=250mm、宽度B=1600mm、厚度H=15mm

综上所述，确定卸料板的外形尺寸为：

250mm×160mm×15mm

如图3-4所示

图3-4卸料板

3.5冲孔凸模结构形式的确定

3.5.1冲孔凸模长度的确定

根据计算公式L=H1+H2+H3+H

L—冲裁凸模长度

H1—凸模固定板厚度

H2—凹模的长度

H3—空心垫板的长度

H—附加长度

将已知数据代入公式得：

L=36+15+36+10mm=97mm

3.5.2冲孔凸模外形尺寸的确定

查《冲压模具设计手册》确定使用表6-6B型圆凸模（JB/T8057.2—1995）

如图3-5

图3-5冲孔凸模

3.6落料凸模结构设计

由以上计算出的凸模刃口尺寸可知，具体尺寸，落料凸模高度应比冲孔高度高1mm如图3—6所示

图3-6落料凸模

四.标准零件的选择

4.1模架的选用

根据凹模周界250mm×160mm可知，查才《冷冲压模设计资料与指导》，由于本设计零件尺寸不大，为了提高经济效益确定选用后侧滑块导柱铸铁模架（表4.4）

查表4.4后侧导柱模架（GB/T2851—2008）

即：

最小闭合高度170mm

最大闭合高度210mm

确定上模坐GB/T2855.5—2008）250mm×160mm×45mm

确定下模坐GB/T2855.2—2008）250mm×160mm×50mm

A型导柱GB/T2861.1—1990）32mm×160

A型导套GB/T2861.6—1990）32mm×43mm×105mmm

图4-1导柱，导套

4.2模柄的选用

模柄有刚性和浮动两大类。

刚性模柄是指模柄与上模坐是刚性连接的，不能发生相对运动，连接稳定。

浮动模柄是指模柄相对于上模坐能做微小摆动，采用模柄后，压力机滑块运动的误差会影响上、下模的导向，若应用浮动模柄，导柱与导套不能脱离。

根据以上分析决定选用刚性模柄压入式

查《冷冲模设计资料与指导》表4.13压入式模柄（JB/T7646.1—2008）以及根据冲压机J23—40规定模柄孔尺寸Φ50mm×70mm即选用d=50mm、d1=132mm、d2=15mm、L=91mm、L1=23mm、L2=5mm、d3=91mm、d4=11mm、d5=18mm、h=11

如图4.3-1详细所示

图4.2-1模柄

4.3、其他固定零件的选用

始用挡料销、螺钉、销钉、弹簧都选用标准件

五.模具的装配与调试

5.1模具的装配

根据复合模装配特点，以凹模为基准，先装下模，再装上模，并调整间隙。

5.1.1凹模预装

（a）、装配前仔细检查凹模尺寸与形状，是否满足图纸要求尺寸精度与形状精度。

（b）、将凹模与凸模相配，检查配合间隙是否均匀，若不适合应从新修模或更换新的

5.1.2装配下模

（a）、在下模坐上画中心线，按中心线安装导板、卸料板、及凹模，打入销钉加以定位固定。

（b）安装螺钉、挡料销、导料销

5.13装配上模

（a）、在上模坐上画中心线，按中心线安装垫板。

（b）、按中心线安装凸模，安装凸模固定板，装入螺钉

（c）、将下模坐装入导柱，上模坐安装导套，把导柱装入导套内，适当加些润滑油

5.2模具的调试

装机条冲，并根据冲压结果作相应调整与修复。

图5-1装配图

5.3模具的工作原理

机器开动后，落料凸模在压力机作用下向下运行，落料凸模先压住工件然后继续下行，冲孔凸模接触工件。

此时落料冲孔同时进行。

工件冲完后压力机上行卸料板在橡胶的作用的下把条料板从落料凸模上卸下，下模部分顶件块在顶杆的作用下把工件推出凹模。

当冲孔凹模中积累到三到四个冲孔废料时，推杆在压力机作用下把废料推出凹模。

六．冲模零件加工工艺设计

6.1冲孔凸模加工工艺

1、备料

2、锻造直径为87×19的坯料

3、根据图纸要求在车床上加工

4、按图纸要求进行热处理

5、检验

6、入库

6.2落料凸模加工工艺

1，备料

2，锻造成68mm×38mm×55mm的模快

3，在刨床上先加工以一基准面

4，以该基准面按图纸要求画线

5，在加工中心上加工图纸上的外形

6，在钻床上加工导正销的孔

7，按图纸要求进行相应的热处理

8，检验

9，入库

6.3凹模加工工艺

1、备料

2、在铣床上加工250mm×160mm×40mm模快

3、按图纸要求画线

4、在钻、铣床上加工螺钉孔和销钉孔

5、上铣床

6、用数控铣床加工工作刃口

7、按图纸要求进行热处理

8、检验

9、入库

6.4固定板加工工艺

1、备料

2、在铣床上加工250mm×1600mm×36mm模快

3、按图纸要求画线

4、在钻、铣床上加工冲孔凸模孔、销孔、螺钉孔

5、攻丝

6、用电火花慢走丝加工落料凸模孔

7、检验

8、入库

6.5垫板加工工艺

1、备料

2、在铣床上加工250mm×160mm×10mm模快

3、按图纸要求画线

4、在钻、铣床上加工图纸要求的孔

5、检验

6、入库

6.6卸料板加工工艺

1、备料

2、在铣床上加工250mm×160mm×15mm模快

3、按图纸要求画线

4、在钻、铣床加工螺钉孔、圆销孔、冲孔凸模孔

5、攻丝

6、在电火花上加工落料凸模孔

7、检验

8、入库

七、模具材料的选择

7.1模具材料的要求

（一）满足工作条件要求

1．耐磨性

坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。

所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影响耐磨性的主要因素。

一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。

另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

2．强韧性

模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。

为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3．疲劳断裂性能

模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。

其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

4．高温性能

当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。

因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。

5．耐冷热疲劳性能

有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。

冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性