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冲裁模课程设计说明书
一 设计任务
《冷冲压工艺与模具设计》课程设计是冷冲模课程的最后一个教学环节，课程设计的任务为常用简朴冲压零件的冲模设计。内容如下：
（1）模具整体方案设计，涉及零件的工艺分析、模具类型的拟定、压力中心计算、刃口尺寸计算、压力机选择等；
（2）模具整装配图和模具重要零件设计；
（3）编写设计计算说明书。
规定完毕：模具整体装配图1 张，凸模、凹模、凸凹模等零件图3－5张，设计计算说明书1份（不少于15页）。
零件图：

材料为08钢，板料厚度t=2　mm 生产批量：大批量
二 冲压工艺分析
1.材料分析
08钢为冷冲压薄板用钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的冲裁成形性能，重要用于制造厚度在4mm一下的各种冷冲压构件。
2. 结构分析
该制件形状简朴，结构对称，重要由是由圆弧和直线组成。厚度适中，且大批量生产。零件两边有两个对称的孔，孔的直径7mm，满足冲裁最小孔径≥的规定。此外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为7mm，满足冲裁件最小孔边距≥的规定。所以，该零件的结构满足冲裁的规定。属普通冲压件。但应注意：
1）制件具有圆弧连接的特性，应注意尺寸的精度。
2）大批量生产，应重视材料与模具结构的选择，保证一定的模具寿命。
3. 精度分析：
零件上标注了公差规定的尺寸，由公差表查得其公差规定都属IT12，故可采用普通冲裁工艺。对于未注公差尺寸按IT13精度等级查补。
综合以上分析，对零件可采用普通冲裁方式。
三 拟定工艺方案
本冲件所需的基本工序为冲孔、落料、一般可采用：
方案（1），单工序模；生产率低，积累误差大，生产不够安全，模具简朴，制造容易。
方案（2），连续模；生产率高、误差小，生产安全，模具较复杂，制造稍难。
方案 （3），复合模；生产率高，误差小，生产不够安全，模具复杂，制造困难。
考虑到大批量生产该零件，生产的效率不容忽视，拟采用方案（2）、（3）。现将这两种模具的工艺技术功能比较如下：
项目
连续模
复合模
模具寿命
冲压工件与生产条件相同，刃磨寿命和使用寿命较高
冲压工件与生产条件相同，刃磨寿命和使用寿命低于连续模
工艺性能
操作方便，安全性较高，
要用手动进行出件和卸料，安全性较差
适应高速冲压的也许性
可以进行常速和高速冲压，推荐的安全冲压速度：板材条料。手工送进≤60~100次/min；带料半自动送进≤200~400次/min；卷料全自动送进＞800次/min
不能进行高速冲压。推荐安全冲压速度：手工出件≤40次/min；自动出件≤80次/min
生产效率
工件及冲孔废料从模下推出并落入压力机工作台下的工件箱中，可连续冲压，生产效率高
模上出件，生产效率低
模具制造
形状简朴工件比复合模容易
形状复杂工件比连续模容易
调校与试模
规定技术高，难度大
比较复杂，但难度不太大
根据设计规定，工件的质量及精度规定不是很高，需大批量生产，需要高生产效率。连续模具有生产效率高，模具寿命长操作安全性好，可进行高速冲压等优点。故对于此工件，应选用连续模冲裁的方案。
四 选择模具的结构型式
模具结构形式：
（1）采用级进模冲裁，导料销导料，横向送料，两道冲裁工序并排方案，第一工序冲孔，首件用定位销定长，第二工序落料依旧有定位销定长，也可采用侧刃定距。
（2）凹模周界及厚度：凹模周界为100x80 ，闭合高度为110--130mm,厚度为14mm
（3）由于08钢属极软的低碳钢，零件厚度仅为2mm，为了保证冲裁件平整度，卸料采用弹性卸料装置卸料，将废料从凸模上卸下。
（4）出件由装在模座之下的顶出装置实现。
（5）上、下模之间由导柱导套进行导向。
五 排样设计
一、排样方式
冲裁件在条料上的布置方法称为排样。在冲压生产中，材料费用占60%以上，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地拟定冲件尺寸和合理排样是减少成本的有效措施之一。
冲件的合理布置（即材料的经济运用），与冲件的外形有很大关系。分析零件形状，最大轮廓尺寸为49mm，批量较大，为了操作方便，采用单列直排。
零件也许的排样方式有如下三种。

方案1 方案2

方案3

方案1：工件同向横排，材料运用率较高，适合于连续模生产，模具设计较为简朴，且生产效率高，故为排样首选；
方案2：工件反向横排，材料运用率过低，舍弃；
方案3：工件反向错位横排，材料的运用率最高，但模具结构过于复杂，为模具的设计及生产导致了一定的困难，因此舍弃。
二、搭边
排样时冲裁件与冲裁件之间（a）以及冲裁件与条料侧边之间（a1）留下的工艺余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。
搭边数值要合理拟定。从节省材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。早搭边值过小时，作用在凸模侧边面上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。因此，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。所以，搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。搭边值大小与下列因素有关：
①材料的力学性能。硬材料的搭边值小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。
②工件的尺寸和形状。工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时，搭边值应大一些。
③材料的硬度和厚度。薄材料因其刚度差，易于拉入凹模，故搭边值亦应大一些。
④排样的形式（直排、斜排、对排等）。
⑤条料的送料方法，有侧压导向的搭边值可以小一些。
⑥挡料装置的形式（涉及挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。
总的来说，搭边值一般是由经验再通过简朴计算拟定的。
查表3—10得搭边值：
a=1.5mm,
a1=1.8mm
三、送料步距

四、条料宽度
条料宽度的计算实在抛秧方法及搭边值拟定后进行的。并且条料宽度的计算还与是否采用侧压装置和侧刃有关。本零件采用无侧压装置的冲孔落料模，调料宽度用以下方法拟定

六 计算工艺参数
一、 冲裁的计算
冲裁力是选择压力机的重要依据，也是设计模具所必须的数据。压力机的吨位要大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的规定。平刃模具冲裁时，冲裁力基本计算公式为

抗剪强度不仅与材料的性质有关，还与材料硬化限度，材料相对厚度，凸、凹模相对间隙以及冲裁速度有关，可用如下公式计算：

为简化计算，可按下表选用
材料抗剪强度

此零件周长为144.83mm，材料厚度2mm，08钢的抗剪强度取250MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为

模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需推件力和卸料力为

查表3-8得均为0.05。而
=2*0.05*94.14kN≈9.414kN
=0.05*94.14kN=4.707kN
此零件采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力为
=（94.14+4.707+9.414）kN=108.261kN
小型或中小型零件一般选用开式机械压力机，初选开式压力机J23—16。
二、 压力中心的计算
冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合。压力中心的计算采用空间平行力系的合力作用线的求解方法。
按比例画出工件形状，将工件轮廓线提成，…的基本线段。并标定坐标系如右图。因工件左右对称，其压力中心一定在对称轴y上，即，故只计算。
，
,
,
,
,
,
,

因此，压力中心为x=0，y=5.77。
七 冲压模零件设计
一、 模具零件的分类
根据模具零件的不同作用可将其提成两类：
1. 工艺零件
这类零件直接参与完毕冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。涉及工作零件，定位零件，压料，卸料及出件零件。
2. 结构零件
这类零件不直接参与完毕工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完毕工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用。涉及导向零件，固定零件，紧固及其他零件。
二、工作零件设计
1、凸、凹模工作部分尺寸及公差的计算
根据零件的形状，加工时可先冲出两个的孔，再使用落料工艺获得零件的外部轮廓，因此凸、凹模工作部分尺寸应分两步拟定。
1）、冲孔部分
对孔
由表3-3查得：凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm
Zmax -Zmin=（0.360-0.246）mm=0.114 mm
由表3-6查得：凸模制造公差，凹模制造公差，
=（0.020+0.020）mm=0.040mm
满足≤条件。故对冲孔部分凸、凹模采用分别加工的方法。
查表3-5得磨损系数x=0.5，则
由冲孔基本公式 ，可得：

2）、落料部分
零件的外部轮廓由于形状较复杂，且属于薄料冲裁，一般会采用单配加工方法。

假如凹模为基准件，对于R7mm，11.5mm，42mm，5.9mm，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸（第一类尺寸）。尺寸4.0mm是B类尺寸（第二类尺寸），而圆弧尺寸R10mm，没有特殊规定，一般习惯不改变其基本尺寸，仅缩小其制造公差，暂按C类尺寸来计算。零件图中末注公差的尺寸由表18.2-1和表18.2-2查出其极限偏差

，， ，，
查表3-5得：对于尺寸为4.0， 11.5的磨损系数x=1，其余尺寸均为x=0.75。
落料凹模的基本尺寸计算如下：
=（A-x△）=（7-0.75×0.15）=6.875mm
=C±（1/8）△=10-0.18/2±（1/8）*0.18=9.10±0.0225mm
=（A-x△）=（42-0.75×0.3）=41.775mm
=（A-x△）=（5.9-0.75×0.3）=5.675mm
=（A-x△）=（11.5-1×0.18）=11.32mm
=（B-0.12+x△）=（4.0-0.12+1×0.12）=4.0mm
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是6.875mm、 9.10mm、 41.775mm、 5.675mm、11.32mm、 4.0mm。不必注明公差，保证双面间隙值为0.246~0.360mm与落料凹模配制。
2、凸、凹模外形结构设计
1）、冲孔凹、凸模
模具工作刃口尺寸为：，
A 凸模组件及其结构设计
中、小型凸模采用整体式，冲孔凸模部分涉及两个台阶式圆形凸模、凸模固定板、垫板、防转销、用于固定的螺钉、销钉等，如图。

圆型凸模
a.凸模形式 凸模的刃口形式为台阶式圆形凸模，工作部分和固定部分的形状与尺寸不同。固定部分多做成圆形或矩形。选用台阶式凸模强度和稳定性较好，且加工成较为方便。模具中间增长一个过渡段用于提高模具的强度和刚度。冲模直径<，因此选用凸模a),如图示：

b.凸模长度
凸模长度一般是根据结构上的需要拟定的，上述凸模设计中，采用了弹性卸料板，凸模长度的计算可按下式进行：
凸模长度
式中，——是凸模固定板的厚度；
——是卸料板的厚度；
——是导料板的厚度；
——是凸模进入凹模深度；
——凸模刃口的修磨量和模具闭合状态下固定板与卸料板间的安全距离等因素需要增长的长度，一般取15～20mm。
16mm，(查《冷冲模设计P98》)
——是卸料板的厚度； 18mm，（查表拟定=18mm）
——是导料板的厚度； 6mm，（查《冲压工艺及模具设计》P81）
——附加长度，涉及凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板与卸料板的安全距离A等。其中A取15～20mm.
因此，
此外，凸模刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此须有高的硬度和适当的韧性。形状简朴的凸模可用T8A，T10A制造。凸模工作部分的表面粗糙度=0.8～0.4ūm,固定部分=1.6～0.8ūm.
凸模一般不必进行强度计算。
c.凸模固定板
凸模固定板的尺寸一般与凹模大小同样，可由标准中查得。固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。
凸模固定板的固定方法是将凸模压入固定板内，其配合用H7/m6.
d.垫板
垫板装在固定板与上模座或下模座之间，防止冲裁时凸模压坏上模座。垫板尺寸可在标准中查得，一般用45钢。
（2）凹模结构设计
凹模刃口选用直简形刃口，其特点是刃口强度较高，修模后刃口尺寸不变；凹模内易积存废料或冲裁件，特别间隙较小时刃口直壁部分磨损较快；用于冲裁形状复杂或精度规定较高的零件。
凹模的轮廓尺寸通常根据冲裁板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来拟定( 如右图)：
凹模厚（高）度：
凹模壁厚：
式中：b——凹模刃口的最大尺寸，mm；
k——系数，考虑板料厚度的影响，查表可得。
因此，由t=2mm，b=7.446mm查表可得：k=0.42

由于计算结果：H<15mm，C<30mm，因此采用此经验公式计算凹模厚度及壁厚不对的。查取国标可得H=18mm，C=30mm。
2、落料凹、凸模结构设计
模具工作刃口最大尺寸为：
，
（1）凸模结构设计
凸模的刃口形式为非圆形凸模，加工成台阶式结构。由于冲裁直径较小，为了改善凸模的刚度和强度，在中间增长一个过渡段。
查课本99页得凸模长度计算公式为：
凸模长度
其中 －是凸模固定板的厚度； 16mm，(查《冷冲模设计P98》)
－是卸料板的厚度； 18mm，（查下表拟定=18mm）
－是导料板的厚度； 6mm，（查《冲压工艺及模具设计》P81）
-附加长度，涉及凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板与卸料板的安全距离A等。

（2）凹模结构设计
凹模的轮廓尺寸通常根据冲裁板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来拟定( 如右图)：
凹模厚（高）度：
凹模壁厚：
式中：b——凹模刃口的最大尺寸，mm；
k——系数，考虑板料厚度的影响，查表可得。
因此，由t=2mm，b=55.775mm查表可得：k=0.28

查国标取：H=18mm
C=25mm