冲压模具设计说明书.docx

冲压工艺学课程设计说明书

模具类型：冲孔——落料 连续模

姓名：

学号：

指导教师：

2015年6月

目录
一、 设计任务 1
二、 原始数据 1
三、 零件图的工艺分析 1
四、 工艺方案及模具结构类型 2
五、 冲裁件排样分析 2
六、 各种工艺计算 3
6.1 冲裁力计算 4
6.2 压力中心计算 4
6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算 5
6.4 压力机的选取…………………………………………………6
七、 模具零件设计与选择 6
7.1 主要元件设计 6
7.2主要元件强度校核………………………………………… 8
7.3 其他元件设计及尺寸选取 10
八、 设计心得 11
九、 主要参考书 12

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一、 设计任务
1. 绘制模具装配图
2. 绘制重要元件零件图2~3个
3. 完成模具设计说明书
二、 原始数据
φ30
φ20
3
零件名称：垫圈
材料：30CrMnSi 镀锌
精度等级：IT12
产量：50万件/年
板料尺寸：1000×2000

三、 零件图的工艺分析
冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的适应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺性分析。
零件尺寸公差要求IT12级，零件尺寸为大径30mm，公差为0.21mm，小径为20mm，公差为0.21mm。由于该件外形简单，形状规则，利用普通冲裁方 式可达到图样要求。材料为30CrMnSi镀锌，厚度为3mm，σ=529～736MPa，此种材料有足够的强度，适合于冲压生产。根据以上数据分析，此产品冲压工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。

四、工艺方案及模具结构类型
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：
（1） 先落料，再冲孔，采用单工序模生产；
（2） 落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产；
（3） 冲孔—落料连续冲压，采用连续模生产。
方案（1）模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或连续冲裁方式。
考虑使用连续模，可以同时完成冲孔和落料两道工序，有因为零件厚度较大，表面平直度和精度要求不高，可以采用固定卸料板。

五、冲裁件排样分析

因为外形尺寸为30mm 查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-19
孔边距为2mm 侧搭边值为2.2mm
方案一：

整个板料的材料利用率η为：
η=A0A*100℅%≈36.5%
方案二：

整个板料的材料利用率η为：
η=%≈37.7%
所以选取案二。
调料宽度：34.4mm

六、各种工艺计算
6.1 冲裁力计算
冲裁力：F=1.3=1.3Ltτ查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-28
落料时：L=πD=94.2mm t=3mm
所以=1.394.2t500=183690N
冲孔时：L=3.14D=62.8mm t=3mm
F2=1.362.83500=122460N
卸料力：查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-30 4-31 4-32及表4-24
=KF K=0.04
落料时：=0.04184=7.4kN
冲孔时：=0.04123=4.9kN
总冲裁力：落料F==191.09kN
冲孔==127.36kN
=F+=318.45kN
顶件力：
=KF K=0.05
落料时： =0.05184=9.2kN
冲孔时： =0.05123=6.15kN
6.2 压力中心计算
设落料凹模中心为原点，设压力中心距原点为X，
L

则：
根据排样图可得：L=32 所以
183690×X=122460×(32-X)
即 落料凸模距压力机中心：X=12.8mm
冲孔凸模距压力机中心：X－L=19.2mm
6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-5
=0.3mm =0.24mm
-=0.06mm
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-15
落料部分：δd=0.025mm δp=0.02mm
δd+δp=0.025+0.02=0.045＜Zmax－Zmin
冲孔部分：δd=0.025mm δp=0.02mm
δd+δp=0.045＜Zmax－Zmin
由《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-16得X=0.75
落料部分：凹模Dd=（D－xΔ）0+δd =29.840+0.025 mm
凸模=（D－Zmin）-δp0 =28.54-0.020 mm
冲孔部分：凸模dp=（d＋xΔ ）-δp0 = 20.16-0.020 mm
凹模dd=（dp＋Zmin）0+δd = 20.400+0.025 mm
6.4 压力机的选取
选用开式压力机
由最大冲裁力F=318.45kN，选用40吨的压力机
其重要参数如下：
公称压力： 400KN
滑块行程： 100mm
行程次数： 80次/分
最大闭模高度： 最高: 200mm
最低: 400mm
闭模高度调节量： 80mm
工作台尺寸： 左右 300mm
前后 150mm
七、模具零件设计与选择
7.1 主要元件设计
（1）凹模的设计
凹槽厚：H≥K×S=0.5×15
H≥15
凹模厚度：B=S+4×H=78
凹模长度：L=S1+2×S2=113
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-35
最小壁厚a=6.7 最小直径D=28

根据《中华人民共和国国家标准》选取凹模板尺寸：
L=125 mm B=100 mm H=22mm
刃口高度 H=10 mm

凹模板俯视图

（2）凸模的设计
凸模的结构形式主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。凸模形式常见的以圆形为多。为了避免应力集中和较好的强度、刚度，圆形凸模常做成台阶形式。选用T10A为凹模材料。
其长度主要根据模具结构，并考虑修磨，操作安全，装配等的需要来确定。根据国标（GB2863.1 ～2-81），刃口部分热处理硬度为58〜 62HRC，尾部回火至40〜50HRC。 模厚度及板料厚度之和决定。再加上修磨量为凸模的总长。
选取B型圆凸模，根据国标（GB2863.2-81），取凸模长度L=55mm。凸模具体尺寸如下图：
冲孔凸模零件图

7.2 主要元件强度校核
（1） 落料凹模：
根据《冲压设计资料》
压应力校核：

因为 t=3，f=500Mpa，[F压]=1500Mpa，
所以：43500/1500=4mm<d=30mm
所以设计合理。
弯应力校核：
，d=30mm，p=357kn，mm
因为=138.4>Lmax
所以设计合理。
（2）冲孔凹模
压应力校核：
t=3，f=500Mpa， [F压]=1500Mpa；
43500/1500=4mm<d=20mm
所以设计合理。
弯应力校核：
d=20mm，p=140kn，Lmax=32mm；
==89.5>Lmax
所以设计合理。
7.3 其他元件设计及尺寸选取
（1） 根据零件排样图，设计凹模周边的尺寸为125×100，凸模长度为55，根据国标（GB2871.4-81）冷冲模固定卸料典型组合－横向送料典型组合，查得以下尺寸：
垫板：125×100×6
固定板：125×100×16
卸料板：125×100×12
导料板：125×30×8
凹模：125×100×22
承料板：100×40×2
螺钉：4×M8×45、4×M8×20、4×M8×50、2×M6×10
圆柱销：2×8×45、4×8×55、4×6×35
其中螺钉为开槽盘头螺钉。
配用模架闭合高度H ：140mm～170mm
（2）模柄的选择：
均有《中华人民共和国国标》GB2862.2-81选取，
其中：模柄选旋入式尺寸A型40×90 h=30
（3）导向元件有导柱导套：
由凹模周边尺寸和模架闭合高度《中华人民共和国国标》查取，
导柱：A25h6×150 GB2831.3-81
导套：A25H7×90×38 GB2861.6-81
(4)上模座与下模座选取：
上模座：
H=30 L1=130 B1=110 S=170 S1=145 R=38 l2=60
D(H7)=350+0.025 D1(H7)=380+0.025
下模座
H=45 h=30 L1=130 B1=110 L2=200 B2=180 S=170 S1=145 R=38 l2=60
d（R7）=22-0.041-0.020 d1=25-0.041-0.020

八、设计心得
通过设计模具，我了解了基本知识，还锻炼了设计能力，运用cad的能力， 让我对于工科学习也更有信心 。通过两周的课设实验，对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能! 我觉得做冲压工艺课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。希望以后能有更多的机会学习了解冲压知识，更多的接触设计制造，为以后的学习工作打下更为坚实的基础。

九、主要参考书
1． 《机械设计手册》
2． 《冲模设计手册》
3． 《冲压工艺及冲模设计》
4． 《中华人民共和国国标》
5． 《冲压工艺与冲模设计》
6． 《冷冲压成形工艺与模具设计制造》
7． 《冷冲压工艺手册》

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