冲压工艺及模具设计设计书.docx
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冲压工艺及模具设计设计书
课程设计说明书
题目：
冲孔模具设计
课程名称：
冲压工艺及模具设计_________________________
姓名：
王宇学号：
20114526
学院（系）：
材料科学与工程专业：
材料成型与控制工程
班级：
材型一班指导教师：
宋继顺
一、课程设计目的3
二、工艺分析3
2.1.1材料分析3
08#钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。
但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。
大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。
3
2.1.2结构分析4
2.1.3确定精度4
三、工艺计算5
刃口尺寸计算5
3.2对于孔φ730+0.086
3.3冲裁力6
对于直径为φ73的孔7
3.4压力中心的计算7
四、设备选择8
4.1压力机的选择8
4.1.1依据滑块的驱动力分类8
4.1.2依据滑块的数目分类8
4.1.3依据滑块的驱动机构分类8
4.1.4依据滑块驱动机构的配置分类9
4.1.5依据机架的形式来分类9
4.2其他零部件的选择9
五、装配图及零件图绘制10
六、参考文献11
一、课程设计目的
二、工艺分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。
冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。
良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。
图1.1零件
Fig1.1Parts
2.1.1材料分析
材料：
08#钢
材料厚度：
0.6mm
生产为大批量生产，
08#钢为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。
但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。
大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。
2.1.2结构分析
工件结构形状相对简单，冲件上有φ73和3×φ11三个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为0.6mm满足许用壁厚要求，可以冲裁加工。
2.1.3确定精度
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1.1得,各尺寸公差分别为：
零件外形:
φ110
孔:
3×φ11 ，φ73
孔心距:
φ90
表1.1冲裁件孔中心距公差
Table1.1Cuttingaholecenterdistancetolerance
材料
厚度
t
普通冲孔公差
高级冲孔公差
孔距公称尺寸对称
≤50
50-150
150-300
≤50
50-150
150-300
≤1
±0.1
±0.15
±0.2
±0.03
±0.05
±0.08
1-2
±0.12
±0.2
±0.3
±0.04
±0.06
±0.1
2-4
±0.15
±0.25
±0.35
±0.06
±0.08
±0.12
4-6
±0.2
±0.3
±0.40
±0.08
±0.10
±0.15
2.1.4排样
零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。
如图所示。
2.1.5搭边
确定搭边值
，
。
当t=0.6时，a=1，b=1.2
2.1.6条料宽度
B=D+2a=110+2*1=112mm
三、工艺计算
刃口尺寸计算
因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：
第一类：
按凸模与凹模图样分别加工法：
它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。
第二类：
按凸模与凹模配作法加工：
常用于冲制复杂形状的冲模。
这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核
的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。
根据基本设计原则，冲孔时应首先确定凸模刃口尺寸。
再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。
凸凹模工作部分尺寸的计算公式如下：
其中
——磨损系数的选取查下表
△——是工件的公差值
表1.2磨损系数
Table1.2Thewearcoefficient
工件精度IT10以上
=1
工件精度IT11～IT13
=0.75
工件精度IT14
=0.5
因孔的公差等级为IT14级，所以查表2.1得
=0.5
查表，确定冲裁间隙：
Zmin=0.03Zmax=0.02。
基准件的制造公差取
=0.4×（0.03-0.02）=0.004
=0.6×（0.03-0.02）=0.006
3.2对于孔φ730+0.08
则
=（73+0.5×0.08）0-0.004=73.040-0.004
=（73.04+0.03）0+0.006=73.070+0.006
所以满足
+
≤
的条件，制造公差合适。
3.3冲裁力
冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。
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。
用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：
F=KLtτb
式中F-------冲裁力，N;
L-------冲裁周边长度,mm;
T-----材料厚度,mm;
τb----材料抗剪强度（抗拉强度σb（MPa）：
375）
K-----系数（一般取K=1.3）
考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度及偏差等因素。
可按下式计算，即
F=KLtτb≈Lt
b
卸料力Fx=KxF
推件力Ft=nKtF
顶件力Fd=KdF
式中Kx、Kt、Kd-----卸料力、推件力、顶件力,如表2.1所示
n-----同时卡在凹模内的工件数量,n=h/t（h为凹模刃口的直臂高度，t为工件材料厚度）。
查表2.1取K卸=0.05、K推=0.05K顶=0.06
同时取h=2。
对于直径为φ73的孔
F冲=KLtτb≈Lt
b=73π×0.6×375=51574.5（N）
卸料力F卸=K卸F=0.05×51574.5=2578.725（N）
推件力F推=nK推F=1/0.6×0.05×51574.5=4297.875（N）
顶件力F顶=k顶F冲=0.06×51574.5=3094.47（N）
F总=3094.47＋4297.875＋2578.725=9968.07（N）
表2.1卸料力、推件力及顶件力系数
Table2.1Dischargepower,pushaforceandaforcecoefficient
冲裁材料
Kx
Kt
Kd
纯铜、黄铜
0.02～0.06
0.03～0.09
铝、铝合金
0.025～0.08
0.03～0.07
钢
材料厚度
～0.1
0.06～0.075
0.1
0.14
>0.1～0.5
0.045～0055
0.065
0.08
>0.5～2.5
0.04～0.05
0.050
0.06
>2.5～6.5
0.03～0.04
0.040
0.05
>6.5
0.02～0.03
0.025
0.03
3.4压力中心的计算
由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线，所以模具的压力中心在几何图形的狭槽点上。
四、设备选择
4.1压力机的选择
冲压机械以冲床为主，使用两个或者两个以上，成对构成的模具，经由传动机构将旋转动力转成往复运动，以便对模具中间的金属材料使加强大压力，使材料产生断离，形状改变或者塑性变形。
而成对构成的模具一般称为“冲压模具”或者“金属模具”。
冲床在外观上与机力锤非常相似，两者皆属于锻压用机械，但两者在重量特性与受力构造方面，则差异较大。
重量特性是指机械重量与标称容量的比值。
在这方面，冲床的重量小于标称容量，而机力锤是两者大致相同。
至于受力方面，冲床的加工压力皆有机架来承受，而机力锤的加工压力，则透过铁砧而由地板来加以承受。
为了适应各种不同的工作特性，冲床的形式和种类很多，且分类法也依不同的结构要素而有各种不同的组合方式。
以下，就比较其中比较普遍使用的分类方法。
4.1.1依据滑块的驱动力分类
滑块的驱动力有机械式与液压式两种。
因而，冲床也依其所使用的滑块驱动力的不同，也可以分为机械式与液压式两种冲床。
而钣金加工所使用者，大部分都是机械式冲床。
至于液压式冲床则依其所使用液体的不同，而有油压式冲床与水压式冲床之分。
前者以使用液压油为压力媒介，而后者则使用水为压力媒介。
目前市场多为油压式冲床，水压式冲床则因有生锈问题而仅在特殊加工场合才使用。
4.1.2依据滑块的数目分类
目前使用最多的为一个滑块的单动式冲床，适于各种类型的冲压加工。
此为，还有两个滑块的复动式冲床，3个滑块的三动式冲床，以及多个滑块的多动式冲床等。
4.1.3依据滑块的驱动机构分类
滑块的驱动机构可依滑块的运动曲线、运动特性和滑块的功能等不同，而有差异。
一般可分为8中：
曲柄式冲床、无曲柄式冲床、肘节式冲床、摩擦式冲床、螺旋式冲床、齿条式冲床、连杆式冲床、凸轮式冲床。
在这8种冲床中，目前以使用曲柄式机构居多。
4.1.4依据滑块驱动机构的配置分类
曲柄式冲床和无曲柄式冲床，其滑块驱动机构的配置和组件数量与压力息息相关，而滑快驱动组件的数量，一般皆以使用一组以上的来设计。
曲柄式冲床滑块驱动组件数量为一组者为单曲柄式冲床，两组者为双曲柄式冲床，4组者为四曲柄式冲床；而无曲柄式冲床则称为一点式无曲柄式冲床，两点式无曲柄式冲床，以及四点式无曲柄式冲床等。
4.1.5依据机架的形式来分类
冲床的机架形式大部分属于开背式的C型机架，其中尤以开背可倾式C型机架（Open-BackInclinableGap-Frame）冲床最为普遍，简称O.B,I.C型冲床，多使用100吨级以下的小型机床；而中大型的冲床则属于直臂型冲床的冲床居多。
该模具采用采用弹性卸料和下出料方式，因此选择开始双柱可倾压力J23-16，其主要技术参数为：
公称压力：
160KN
行程55mm
闭合高度160-205
4.2其他零部件的选择
上模座200×160×40GB/T2855.1-2008
下模座200×160×45GB/T2855.2-2008
导柱25×130GB/T2861.1-2008
导套28×85×33GB/T2861.3-2008
弹压卸料版100×100×20JB/T8065.4-1995
固定板100×100×15JB/T8065.4-1995
卸料螺钉φ8×35
模柄32×80JB/T7646.1-2008
圆柱销φ8×45
圆柱头内六角螺钉M8×40GB/T70.1-2000
垫板100×100×5JB/T8065.4-1995
弹压橡胶（自配）
圆柱头内六角螺钉M8×45GB/T70.1-2000
圆柱销φ8×45
五、装配图及零件图绘制
六、参考文献
[1]王新华冲裁模典型结构图册2011机械工业出版社
[2]刘国胜我国冲压模具技术的现状及发展[D]湖北：
黄石理工学院机电工程学院2007
[3]付宏生冷冲压成型工艺与模具设计制造化学工业出版社2005
[4]模具设计与制造技术教育丛书编委会.模具常用机构设计。
北京:
机械工业出版社,2003
[5]邓劲松，陈新坡，丁华冲压件成型仿真及其预成型模具方案设计2014
[6]王兴元机械制造与自动化2014
[7]吕华英薄壁圆管端豁口冲压模具设计2014
[8]金属加工：
冷加工2014
[9]吴诗惇冲压工艺及模具设计
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