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1、 目 录 第1章 概论……………………………………………………………………2 1.1 冲压模地位及冲模技术................................2 1.2.1冲压模相关介绍................................2 1.2.2冲模在现代生产中的地位........................3 第2章 冲压件的工艺分析 3 2.1 冲裁工艺性 3 2.2 翻边工艺性 4 2.3 工艺方案的确定…………………………………………………..4 2.3.1 初步确定加工方案 4 2.3.1 冲压方案的制定 5 第3章
2、冲压设备的确定 7 3.1 冲裁力的计算 7 3.2 计算压力中心 7 3.3 冲压设备的确定 8 第4章 模具主要工作部分尺寸的确定 8 4.2冲孔刃口尺寸 8 4.3 翻边刃口尺寸 9 第5章 模具结构和主要零部件设计 10 5.1 模架的选择 10 5.2冲孔凸模的设计 10 5.3 凹凸模的设计 11 5.4 翻边凹模的设计 11 5.5 其他部件的设计 12 第六章 装配图装配 12 6.1 装配图 13 参考文献 14 总结 第一章 概论 1.1引言 日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座
3、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。 1.2冲压模地位及我国冲压技术 1.2.1冲压模相关介绍 冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。
4、 冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。 冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。 冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率
5、以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 1.2.2冲模在现代工业生产中的地位 在现代工业生产中，冲模约占模具工业的50%，，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。在各种类
6、型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套。 第二章 冲压件的工艺分析 2.1 冲裁工艺性 如图所示零件，中批量生产，已有毛坯如图所示， 材料为08钢，厚度为1.5mm。 08钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能，和良好的塑形成型能力。查《冷冲压模具设计与制造》表2.3冲压件内、外形所能达到的经济精度，因制件形状简单、对称，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT12-IT13。 由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。 2.2 翻边工艺计算 翻孔工艺计算有两方面的内容：一是要根据翻孔的孔径，计算毛坯预制孔的尺寸；二是
7、要根据允许的极限翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度。 平板毛坯翻孔预制孔直径可以近似地安弯曲展开计算 将及h=H-r-t代人上式并整理后可得预孔直径为 =D-2（H-0.43r-0.72t）=25.5-2X(9-0.43X5-0.72X1.5)=12.46mm 一次翻孔的极限高度，可以根据极限翻孔系数及预制孔直径推导求得。 即 式中 所以最大翻边高度 其中 D—翻边后的中经(mm) Kmin—极限翻边系数 r—翻边圆角
8、半径(mm) t—材料厚度(mm) 根据相对厚度查表可得极限翻边系数=0.50 于是 因为工件翻边高度H<，所以在平板上能一次性翻边成形。 2.3冲压方案的确定 2.3.1初步确定加工方案 根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方案： 方案一：一套冲孔、翻边复合模 方案二：一套冲孔、翻边单工序模 方案三：一套冲孔、翻边连续模 2.3.2 冲压工艺的制定 单工序模、连续模和复合模的相互比较见表2-2 表2-1单工序模、连续模和复合模的性能比较 项目 单工序模 连续模 复合模 工作情况 尺寸精度 精
9、度较高 可达IT13～10级 可达IT9～8级 工件形状 易加工简单件 可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件 形状与尺寸要受模具结构与强度的限制 孔与外形的位置精度 较高 较差 较高 工件平整性 推板上落料，平整 较差，易弯曲 推板上落料，平整 工件尺寸 一般不受限制 宜较小零件 可加工较大零件 工件料厚 一般不受限制 0.6～6mm 0.05～3mm 工艺性能 操作性能 方便 方便 不方便，要手动进行卸料 安全性 比较安全 比较安全 不太安全 生产率 低，压力机一次行程只能完成一道工序，但在多工位压力机使用多副
10、模具时，生产率高 高，压力机一次行程内可完成多道工序 较高，压力机一次行程内能完成两道以上工序 条料宽度 要求不严格 要求严格 要求不严格 模具制造 结构简单，制造周期短 结构复杂，制造和调整难度大 结构复杂，制造难度大 总的看来： 方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度大。 方案二：生产效率不高，由于要多机
11、床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。 方案三：生产效率较高，完成冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。 因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合模。 正装复合模和倒装复合模的比较见下表2-3 序号 正装 倒装 1 对于薄冲件能达到平整要求 适用于较硬且厚度较大的材料但不能达到平整要求 2 操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出 操作方便，能装自动拔料装置，能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉 3 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次
12、由打棒打出，可减少孔内废料的胀力，有利于凸凹模减少最小壁厚 废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度 4 装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构 如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板 表2-2正装复合模和倒装复合模的比较 从表2-2中可以看出：正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚但是不能冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料而倒装虽不能达到平整要求，而且废料在凸凹模孔内积聚，但能冲裁较硬的板料。 从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模，即模具结构为冲孔、翻边倒装复合模。 第三章 冲
13、裁力及压力中心计算 3.1 冲裁力的计算 3.1.1 冲孔力的计算 冲孔力公式F冲= 式中 L————冲裁件周长（mm） t————材料厚度（mm） ————材料的抗剪强度（MPa）查表知=260MPa K————系数，常取K=1.3 则 F冲= 3.1.2 推件力的计算 F推 =nK推F冲 式中K推————推件力因数，查表知K推=0.05 n————工件卡在凹槽内的个数，取n=3 则
14、 F推= 3.1.3 翻边力的计算 F翻= 式中 —————材料的屈服强度，查表得=200MPa D——————翻边直径（mm）,D=24mm ——————毛坯预制孔直径，=20.96mm 则 F翻= 3.1.4 总的冲裁力 F= F冲+F推+F翻 =33.37+5.01+3.15KN=41.53KN 3.2 计算压力中心 计算压
15、力中心的目的是使模柄轴线和压力机滑块的中心线重合，避免滑块受偏心载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。 从制件的形状可以看出，该制件是回转体结构，形状对称，故模具压力中心就在圆心部位，即无须再来计算了。 3.3 冲压设备的确定 由于复合模的特点，为防止设备过载，可按公称压力F压》（1.6~1.8）F选择压力机。 F压》（1.6~1.8）F》66.45~74.75KN 查表选取公称压力为100KN的开式压力机，参数如下： 公称压力：100KN 滑块行程：55mm 滑块行程次数：145次/min 最大闭合高度：180mm 最
16、大装模高度：145mm 模柄孔尺寸：30mm55mm 第四章 主要工作部分尺寸计算 4.1 冲孔刃口计算 查表冲裁模初始双面间隙Z取 Zmin=0.132m Zmax=0.240m 对零件图中未注公差的尺寸，冲压件一般保证精度IT14，因制件形状简单且对称，在这里保证精度IT13。 查《互换性与测量技术基础》表3-6简单形状冲裁时mm的极限偏差，磨损因数查表得x=0.75。 冲孔凸凹模的制造公差由表差得：凸=0.020mm 凹=0.025mm 校核：凸+凹=0.045mm<=0.108mm 则凸模刃口尺寸 d凸=
17、 4.2 翻边工作刃口尺寸计算 如图5-1，由于在翻边过程中，材料沿切向伸长，因此其端面的材料变薄非常严重，根据材料的统一变形情况，翻边凹模与翻边凸模之间的间隙应小于原来的材料厚度。 图5-1 翻边间隙 查表得平板毛坯翻边时凸凹模之间的间隙取Z/2=1.3mm. 翻边凸模的刃口尺寸计算如下： 查表得翻边凸模极限偏差为：Φmm 查表磨损系数取 X=0.5 则 =（d+XΔ） =(24+0.5*0.28) =24.14 mm 翻边凹模的刃口尺寸计算如下： 根据翻边间隙和翻边凸模的刃口尺寸来确定翻边凹模的人口尺寸
18、 D=（d+2*Z/2） =（24.14+2*1.3） =26.74 mm 第五章 主要零部件及模具结构设计 5.1 模架的选择 查《中国模具设计大典》第3卷，表22.4-30后侧导柱模架（GB/T2851.3-1990） 根据凹模周界尺寸选择选择模架160X160mm 名称 尺寸 材料 热处理 上模板 下模板 导柱 导套 凸缘模柄 160×160mm×40mm 160×160mm×45mm φ28mm×150mm φ28mm×100mm×40mm φ32mm×59mm HT200 HT200 20
19、20 Q235 渗碳58～62HRC 渗碳58～62HRC 5.2 冲孔凸模的设计 凸模长度的计算公式 式中 ————凸模固定板厚度 ————固定卸料板厚度 ————导料板厚度 h————增加长度 所以 L=15+0+0+38mm=53mm 因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm所以冲孔凸模选用材料为T8A钢，淬硬处理。 具体的凸模设计如下： 5.3 凹凸模的设计 凹凸模由下凸模固定板固定，伸出导板的部分起冲裁作用并对毛坯起导向作用。其高度在本模具设计中由凹模固定板高度、
20、导板高度、翻边后高度和预留高度决定。 所以凸凹模高度h=12mm+40mm+14mm+4mm=70mm 因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm所以翻边凹模选用材料为T8A钢，淬硬处理。 倒装复合模的冲孔废料容易积存在凸凹模型内，所受胀力大凸凹模最小壁厚要大些。所以查表可知倒装复合模的凸凹模最小壁厚为3.8mm 又（24.14mm-12.70mm）/2=5.72mm>3.8mm 所以此凸凹模可以满足要求 具体的凸凹模结构设计如图： 5.4 翻边凹模的设计 翻边凹模由上凹模固定板固定，工作时，凹模下行，对毛坯进行压边从而达到翻边的作用。因
21、为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm所以翻边凹模选用材料为T8A钢，淬硬处理。 具体结构设计如下图： 5.3 其他部件的设计 名称 尺寸 材料 热处理 压边圈 上模垫板 导板 带肩推板 推杆 翻边凹模固定板 凸模固定板 凹模固定板 高度34mm 高度24 φ105mm×40mm - φ13mm 高度18mm 高度 15mm 高度 12mm 45 Q235 Q235 Q235 45 Q275 Q275 Q275 - - 淬火 淬火 淬火（43-48
22、HRC） - - - 第六章 装配图 由以上设计计算，并绘图设计，该外壳零件的落料冲孔倒装式复合模装配图如下： 参考文献 1 王秀凤、万良辉《冲压模具设计与制造》北京航空航天大学出版社 2 杨占尧《冲压模具图册》高等教育出版社 3 肖景容《冲压工艺学》机械工业出版社 4 梁炳文《冷冲压工艺手册》北京航空航天大学出版社 5 王孝培《冲压设计资料》 6.许发樾 《冲模设计应用实例》机械工业出版社 7.余银柱 《冲压工艺与模具设计》北京大学出版社 8.王立人 《冲压模设计指导》北京理工大学出版社 14
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