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1、景德镇陶瓷大学景德镇陶瓷大学专业课程设计专业课程设计题题 目：目： 垫片冲压模具设计 学学 号：号： 姓姓 名：名： 院院 （系）：（系）： 专专 业：业： 完成日期：完成日期： 指导教师：指导教师： 目 录1、摘要1 2、工艺性分析2 3. 冲裁工艺方案的确定2 4. 主要设计计算.3 排样方式的确定及其尺寸计算3 5.1.1.冲裁力的计算.3 5.1.2.卸料力、推件力及顶件力的计算.4 5.2.压力中心的计算4 5.3.压力机的选用6 6、凸、凹模刃口尺寸计算6 6.1.凸、凹模刃口尺寸计算原则6 6.2.凸、凹模刃口尺寸计算方法7 6.2.1.凸模和凹模分开加工.7 6.2.2.凸模和
2、凹模配合加工.7 7、 模具整体结构形式设计9 8、模具零件的结构设计9 8.1.凸凹模的设计9 8.2.落料凹模的设计10 8.3.选择标准模架11 8.4.卸料、压边弹性元件的确定12 9、模具总体结构设计13 9.1.模具类形的选择13 9.2.定位方式的选择13 9.3.卸料、出件方式的选择13 9.4.导柱、导套位置的确定13 10、模具的动作原理13 设计小结14 参考文献14 模具总装图及零件图模具总装图及零件图141.1. 摘要摘要：冲裁工艺在工业生产中应用广泛，冲压模具设计与制造技术是一项技术性和经验性都很强的工作。本次课程设计根据课程设计任务书提供的零件图纸要求,用 Aut
3、o CAD 进 行设计分析。根据分析结果选择合理的冲压工艺和合理的模具结构，在此基础上优化零件结构 和选择合适的零件材料。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比， 采用落料工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加 工所需的模具类型，选择所需设计的模具类型。 本文首先叙述了冲压模具的发展状况，模具在现代工业中的作用，和在整个国民经济中的 地位。说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是简单说明了模具设计的基本概念和 模具设计的一般步骤、模具的分类、模具零件的分类、模具的结构形式、冲压的基本概念、冲 压工艺基础理论、塑性力学基础理论。然后对
4、冲压件进行工艺分析，完成了工艺方案的确定， 对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分 的设计计算，为选择冲压设备提供依据。其次对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次模 具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案 画出模具各零件图和装配图。 本次设计阐述了冲压单工序模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产 品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。模具本设计为一块垫板的冷冲压工艺与模具设 计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先应该分析该零件的工艺性，确定冲裁 工艺方案及模具结构方案，
5、然后通过工艺设计计算，确定出排样和裁板，计算冲压力和压力中 心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零件，对压力机做出校核，绘 制模具组装图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。关键词关键词：冲压：冲压 模具模具 2.2. 工艺性分析工艺性分析原始资料原始资料材料 20F ，料厚 1.5mm ，年产 200 万件。零件图（1）冲压工序；由该零件的图可以得到该零件的工序主要有落料冲孔两个工序。（2）材料分析：该工件用 20F 钢，其具有良好的冲裁性能，抗拉强度 410MPa，屈服强度245MPa，伸长率=25%，断面收缩率=55%，硬度,弹性模量 206000MPa，泊松比
6、 0.3 适合冲裁。（3）结构分析：该工件形状简单，上下左右都为对称结构，无复杂曲线曲面结构，尺寸适中，厚度较薄，属于薄片材料。（4）精度分析：本冲裁件为普通冲裁件，为满足经济性的要求对于外边框的落料件部分只需 IT12 级即可，内部的冲孔部分要比外边落料部分高一级所以用 IT11 级，冲裁件外形与内孔尺寸公差为 0.3/0.16，冲裁件孔中心距公差为上下 0.2，冲裁件断面的近似表面粗糙度为6.3，冲裁件断面允许的毛刺高度为不大于 0.13.3.3. 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定工艺方案对照见表 2-1。工艺方案比较表 表 2-1比较项目序号工艺方案排除或选择理由单工序模01落料冲孔
7、冲裁的工件精度最低，操作不 安全不符合中批量生产时所要求的 模具结构求效率，寿命长的要求级进模02冲孔落料需要较多的工位数，必须解决 板料的准确定位问题，并且结构太 复杂，制造精度要求高，成本太高， 不经济。复合模03落料冲孔一次成型，只需一副模具。结 构简单，卸料可靠，操作方便，成 本合适。生产效率高最后确定的工艺方案为：复合模采用复合模可以一次冲压成形结构较为简单卸件可靠操作方便。该零件比较适宜采用多工序复合冲裁4.4. 主要设计计算主要设计计算排样方式的确定及其尺寸计算排样方式的确定及其尺寸计算该垫片为方形形状，大批量生产，用直排的方式属于有废料排样，模具沿工件外形进行冲裁， 工件的周围
8、都有答辩的存在，能保证冲裁件的质量，冲裁的寿命也可以满足，材料的利用率较 高。工件根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，用手工送 料，导料板导料，挡料销挡料。20f 钢低碳钢的一种，所以查表 2-13 的其工件间搭边为 1.8，侧面搭边为 2.0，条料宽度 B=（60+2*2）mm=64mm步距 h=(100+1.8)mm=101.44mm排样图如下图所示材料利用率的计算冲裁件的面积 A=4552.96n=1所以材料的利用率根据公式可得为 52%5.1.1.冲裁力的计算冲裁力的计算平刃口冲裁力可按下式计算落料力计算F=KL F=1.33201.5328=204672
9、N=204.67KN式中 F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）材料抗剪强度（MPa）材料厚度；(mm)K系数，通常 K=1.3； 冲四周小圆孔力计算F=nKL F=41.33.1461.5328=48200.26N=48KN冲中间大孔计算F=nKL F=11.3183.961.5328=117660.82N=117KN 5.1.2.卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力、推件力及顶件力的计算生产中常用下列公式计算F卸=K卸F落 =0.045204.67=9.21KNF退=K退F冲 =0.05（48+117）=8.25KN 式中 F冲裁力；F卸、F顶分别为卸料系数和顶件系数综上所述，总的冲裁力为
10、 F总=F落+F冲+F卸+F顶=204.67+48+117+9.21+8.25=387.13KN5.2.压力中心的计算压力中心的计算采用解析法求压力中心，求 XG，YG建立坐标系（以构造线为 X,Y 轴）如下图：F1冲孔力 F1=Ltb , 得 F1=12KNF2冲孔力 F2=Ltb , 得 F2=12KNF3冲孔力 F3=Ltb , 得 F3=12KNF4冲孔力 F4=Ltb , 得 F4=12KNF5冲孔力 F5=Ltb , 得 F4=117KNF6落料力 F6=Ltb , 得 F5=204.67KNY1F1 到 X 轴的力臂 Y1=0X1F1 到 Y 轴的力臂 X1=0Y2F2 到 X
11、轴的力臂 Y2=17.5X2F2 到 Y 轴的力臂 X2=-35Y3F3 到 X 轴的力臂 Y3=-17.5X3F3 到 Y 轴的力臂 X3=-35Y4F4 到 X 轴的力臂 Y4=-17.5X4F4 到 Y 轴的力臂 X4=35Y5F5 到 X 轴的力臂 Y5=17.5X5F5 到 Y 轴的力臂 X5=35Y6F6 到 X 轴的力臂 Y5=0X6F6 到 Y 轴的力臂 X5=0根据合力距定理得：YGF 冲压力到 X 轴的力臂；YG=0XGF 冲压力到 Y 轴的力臂；XG=05.3.压力机的选用压力机的选用初步确定压力机的型号：F 公称F 总因此选择压力机的型号为：J2340 压力机 型号为
12、J2340 压力机的基本参数如：（表一）公称压力/KN400厚度 40滑块行程/mm100垫板尺寸/mm直径 210直径 50滑块行程次数/（次/min）80模柄孔尺寸/mm深度 70最大封闭高度/mm300封闭高度调节量80滑块底面积尺寸/mm滑块中心线至床身距离/mm床身最大可倾角20前后 300工作台尺寸/mm左右 4506 6、凸、凹模刃口尺寸计算、凸、凹模刃口尺寸计算6.1.凸、凹模刃口尺寸计算原则凸、凹模刃口尺寸计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个
13、。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的 0.5-1.0 之间。磨损量用 x 表示，其中 为冲件的公差值，x 为磨损系数，其值在 0.5
14、-1.0 之间，与冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度 IT10 以上 X=1; 零件精度 IT11- IT13 X=0.75; 零件精度 IT14 X=0.5。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具制造公差时，一般冲模精度较零件高 3-4 级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 IT6- IT7级选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的 1/8 并冠以（）；若零件没有标注公差，则可按 IT14 级取值。零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“
15、入体”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。6.2.凸、凹模刃口尺寸计算方法凸、凹模刃口尺寸计算方法6.2.1.凸模和凹模分开加工凸模和凹模分开加工 这种方法主要适用于圆形或简单刃口。设计时，需在图样上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保证冲模的制造公差与冲裁间隙之间满足：d+pZmax-Zmin 6.2.2.凸模和凹模配合加工凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间
