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1、冲压件冲裁模-课程设计摘要冷冲压也称板料冲压，是塑料加工的一种基本方法，一般以金属板料为原料，利用压力机上的模具作往复运动，在常温下对金属施加压力，使板料产生塑性变形已达到预定的形状尺寸。本课程设计对一个简单冲压件工艺进行了分析，并设计了单工序落料模具及主要零部件，在这个课程设计中详细介绍了冲裁件从排样到模具结构设计，再到装配的整个过程，通过这一简单的例子让我们知道了什么是冷冲压工艺。关键词：冲压件；排样设计；模具结构；装配目 录一、确定冲压工艺和模具的结构形式 （一）冲压工艺的简介 （二）分析制件的冲压工艺性 （三）分析比较和确定工艺方案 （四）确定冲模类型及结构形式 （五）选择冲压设备（六
2、）有关设计二、工艺计算 （一）排样、计算条料宽度、确定步距 （二）计算冲压力 （三）确定压力中心 三、凸、凹模零件设计 （一）凹凸模刃口尺寸的计算 （二）确定凸、凹模零件结构尺寸 1、落料凹模外形结构、尺寸确定 2、冲孔凸模外形结构、尺寸确定 3、凸凹模外形结构、尺寸确定 四、选冲压标准模架和标准零件 五、模具总体设计及绘制出模具总装图和零件图 六、选模具非标准件 七、校核冲压设备基本参数 （一）模具闭合高度校核 （二）冲裁所需总压力校核 致谢 参考文献 一、确定冲压工艺和模具的结构形式（一）冲压工艺简介冲压是塑性加工的一种基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其
3、产生变形或分离，从而获得具有一定形状，尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。在机械加工中是一种高效率的加工方式。 冲压广泛用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等行业中占有极其重要的地位。冲压工艺有如下特点1. 能冲出其它加工难以加工或无法加工的形状复杂的零件，比如，从仪器仪表小零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均有冲压加工完成 2. 冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压工艺是有模具成型，模具制造精度高，使用寿命长，故冲压件质量稳定，制品互换性好，尺寸精度一般可打到T10T14级，最高可达到T16级，有的制件不需要安装，便可满足装配和
4、使用要求。3. 冲压件具有重量轻、强度高、刚性好、表面粗糙度小等特点。4. 冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。5. 材料利用率高，一般为70%80%，因此冲压件能实现少废料或无废料生产，在某种情况下，边角余量也可以充分利用6. 操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。对操作人员的素质要求不高，新工人经短期培训就便能上岗操作。7. 冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适于单件小批量生产，另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时；劳动
5、强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。8. 冲压模设计需要很强的想象力和与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在理论、经验、创造力方面都有很高的要求。（2） 分析制件的冲压工艺性1.冲裁件的结构尺寸 压圈 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。在一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。冲裁件的工艺性合理与否，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率等。压圈形状简单、外形结构对称。在冲裁是零件的孔与孔之间，孔与边之间均受模具强度和冲裁质量的制约，为了避免冲孔是凸模受水平推力而不被拆断，所以该零件
6、的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其生产批量等情况。也均符合冲裁的工艺要求，故压圈也符合冲裁的工艺要求。2.冲裁件的精度分析 从设计课程要求看公差等级要达到IT11级。所以经济精度可以用冲裁得到，该零件的断面粗糙没有特别要求。零件的厚度为0.2mm，可采用普通冲裁（断面粗糙可达到3.2um-12.5um）就可以达到图纸要求。3.材料分析QSn4-4-2.5经退火处理后，其抗剪强度为125550MPa，其抗拉强度为294490MPa，其伸长率为5%35%适合于做压材料。（3） 分析比较和确定工艺方案方法一：冲孔落料方法二：落料，冲孔（复合）方法三：落料，冲孔（连续）方案一：单工序模，先冲孔在落
7、料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生存率较低，且多了一模具，生产周期长。方案二：避免了多次定位的结构，并在冲裁过程中可以压料，工件较平整，较单序模缩短生存周期。方案三：根据生产量，模具可以采用连续模，但是连续模的结构复杂，对制造精度的要求高，连续模比较生产周期长，成本高，维护也困难。（四）确定冲模类型及结构形式 冲裁件的精度要求不高，尺寸不大，形状简单，只需冲孔和落料两道工序即可完成，板料厚度薄，但生产批量大。根据这些特点，为了保证孔位精度，提高冲模生产率，实行工艺集中的方案较好，即采用级进模或复合模。 经过比较分析压圈的冲压模具设计采用方案二。（五）选择冲压设备。 由于零件
8、尺寸较小，精度要求不高，批量大，且只有冲孔和落料两道工序，选用高速压力机，生产效率高。其次选开式机械压力机，适合冲裁加工，有一定的精度和刚度、操作方便、价格低廉，所以选用开式机械压力机。冲裁件尺寸为90mm x 55mm,板厚为0.2mm，查压力机规格表，初选J23-6.3型开式可倾压力机。（六）有关设计压圈由落料冲孔单工步成型，只需设计落料冲孔复合模，压圈生产过程由于结构废料较多，原材料的利用率较低，而模具费用的份额比例较大，这样要求模具的结构简单，生产率高，落料冲孔复合模设计成一模一腔。复合模采用倒装结构，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，卸料可靠，操作安全方便，生产效率高，并为机械
9、化出件提供有利条件，应用十分广泛二、工艺计算。（一）排样、计算条料宽度、确定步距。 查最小搭边值表，确定搭边值，两侧搭边各取a =2mm,a1也取2mm。送料步距为n=65.51，条料宽度为B=（D+2a+），查表得=0.5，则得B=59.5。画出排样图，如下图：排样图（二）计算冲压力。 两个工序，冲压力等于冲孔时的冲压力和落料时的冲压力之和。查常用钢的力学性能表得=471MPa。K的取值依据冲裁刃口尺寸而定，平刃口，K=1-1.3；斜刃口，K=0.2-0.6,考虑到刃口的磨损、生产批量和材料厚度等因素，此取K=1.3。P落=KLt=1.3x210.2x0.2x471=25.74kNP 冲=
10、KLt=1.3x166.14x0.2x471=20.35kNP 卸=K落P落=0.06x25.74=1.54kNP顶=KP落=0.08x25.74=2.06kNP总=P落+P冲+P卸+P顶=25.74+20.35+1.54+2.06=49.64kN(三)确定压力中心。 工件图形为对称图形，如排样图所示，故冲孔和落料时的压力中心都在它的几何中点上。三、凸、凹模零件设计。（一）凹凸模刃口尺寸的计算模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的主要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度来保证的。因此，在确定凹、凸模工件部分尺寸及其制造精度时，必须考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损
11、和制造特点等。（1） 落料时，先确定凹模工作部分，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凸模公称尺寸比凹模公称尺寸小一个合理间隙值。（2） 冲孔时，先确定凸模工作范围内，仍能冲出合格工件。凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个合理间隙值。（3） 对于落料件，一般标准单向负公差。假定工件的尺寸为D，工件公差为,则工件尺寸就是D 。冲孔件的工差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为d，工件公差为，则冲孔件公差为d。若工件尺寸标注有正负公差，则应将正负偏差换成上述要求的等价的正负公差，若没有工件没有标注公差，则工件公差按国家标注非配合尺寸IT14级来处
12、理。 凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根据制好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配合凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理间隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配做凹模（或凸模），只需要在图纸上标明相应部分的凸模公称尺寸（或凹模公称尺寸），说明“XX尺寸按凸模（或凹模）配做，每边保证间隙XX”。这样基准件的制造公差p（或d）的大小就不在受凸、凹模间隙大小的限制，是模具制造容易。一般基准件的制造公差p（或d）=/4。1.落料时应以凹模为基准，在后配合做凸模。落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。 凹模磨损后
13、增尺寸增大时，凹模尺寸按公式Dd=（D）计算，其中系数X按照IT11精度等级取值x=0.75。 尺寸55在磨损后增大，=0.19mm,化为55.059 Dd=(D)=（55.0950.750.19） =54.9525尺寸R10在磨损后增大,=0.09mm,化为10.045Error! No bookmark name given.Error! Reference source not found. Dd=(D) =(10.0450.750.09) =9.97752.冲孔 落料时应以凸模为基准，在后配合做凹模。落料凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。 凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式计算，其中系数X按精度IT11精度等级取值x=0.75。尺寸35在磨损后减少，=0.16，化为 =(34.92+0.750.16) = 尺寸8在磨损后减少，=0.09mm，化为 尺寸6在磨损后减少，=0.09mm，化为 尺寸2在磨损后减少，=0.06mm，化
