冲压件冲裁模 课程设计

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）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T10 ~T14级，最高可达到T16级，有的制件不需要安装，便可满足装配和使用要求。

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。

（二）分析制件的冲压工艺性

1.冲裁件的结构尺寸

0-0.19

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125~550MPa，其抗拉强度为294~490MPa，其伸长率为5%~35%适合于做压材料。

（三）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

0为n=65.51，条料宽度为B=（D+2a+）0，查表得=0.5，则得B=59.50.5。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=25.74kN P 冲= KLt=1.3x166.14x0.2x471=20.35kN

P 卸=K落P落=0.06x25.74=1.54kN P顶=KP落=0.08x25.74=2.06kN

P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Δ,则工件尺寸就是D 0。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Δ，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δp（或δd）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δp（或δd）=Δ/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。

d 凹模磨损后增尺寸增大时，凹模尺寸按公式Dd=（D﹣χΔ）中系数X按照IT11精度等级取值x=0.75。

尺寸φ55在磨损后增大，Δ=0.19mm,化为55.059

00.190计算，其

d0.19/4Dd=(D﹣χΔ) =54.9525

000.0475=（55.095－0.75×0.19）

0

0尺寸R10在磨损后增大,Δ=0.09mm,化为10.045

0.09

d错误!未指定书签。错误!未找到引用源。 Dd=(D﹣χΔ)

0.09/40=(10.045

－0.75×0.09)

0

0.225 =9.97750

2.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。

0 凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式dp数X按精度IT11精度等级取值x=0.75。

(d)-p计算，其中系

尺寸35在磨损后减少，=0.16，化为34.920

00.16

(d)-p dp =(34.92+0.75×0.16)

=35.040.04

000.16/4

尺寸φ8在磨损后减少，Δ=0.09mm，化为7.9550000.09

dp(d)-p (7.9550.750.09)0.09/4

8.02250.0225 尺寸φ6在磨损后减少，Δ=0.09mm，化为5.95500.090

dp(d)-p(5.9550.750.09)0.09/4

6.02250.0225

尺寸φ2在磨损后减少，Δ=0.06mm，化为1.9700.06000

dp(d)-p(1.970.750.06)0.06/4

2.0150.015

凸模磨损后尺寸不变的有70，按LP=L  2 或LP=L000p8计算

L

0.19P=708=700.0238

（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。

冲裁件精度不高、形状简单，落料和冲孔的模具均采用平刃口。

凹模外形尺寸确定如下：

凹模厚度：H=Kb=0.2x80.62=16.12mm(其中，系数K是查表求得，b为凹模孔的最大宽度)。

凹模壁厚：c=（1.5-2）H,c取32mm。

凹模长度：L=b+2c=144.62mm。

凹模宽度：B=冲裁件宽度+2c=（55+64）=119。

最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为

160mmx125mmx25mm。

2、冲孔凸模外形结构、尺寸确定。

落料凸模截面形状与冲裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。 冲孔凸模L为导板厚度、凹模固定板厚度、板料的厚度、凸模总修模量、凸模进人凹模深度、凹模厚度的总和。其中，导板厚度取4 mm，凹、凸模固定板厚度取17mm ，凸模修磨量取3mm ,凸模进入凹模的深度取1mm，另外为了保证

孔的质量，冲大孔的凸模取值比冲孔的大2mm。

L1=（4+17+0.2+3+1+25）=50.02mm L2=(4+17+0.2+3+1+25+2)=52.2mm 3、凸凹模外形结构、尺寸确定。

凸凹模L为导板厚度、凸凹模固定板厚度、板料的厚度、凸凹模进入凹模深度、卸料弹簧压缩高度的总和。导板、板厚和固定板前面都已确定，附加高度h取（15-20）mm，取h=20mm。

L=（4+12+17+0.2+20）=53.2mm

四、选冲模标准模架和标准零件。

依据凸、凹模周界尺寸，初定设置额定参数，选用滑动导向后恻导柱模架，标记为模架

200x160x160-200 GB/T2855.5-1990。

联结螺钉选用：螺钉GB/T65-2000 M10 开槽圆柱头螺钉，螺钉长度依据联结件厚度而定，依据卸料力、推料力、压边力的大小选弹簧种类。

五、模具总体设计及绘制出模具总装图和零件图。

模具总装图用A0纸绘制，零件图用A4纸绘制。（另附）

六、选模具非标准件。

部分非标准件的尺寸如下表：

1 2 3 4 凸凹模固定板 垫板 卸料板 凹模固定板 160x125x17 160x125x6 160x125x12 160x125x17 数量1 数量2 数量1 数量1 七、校核冲压设备基本参数。

（一）模具闭合高度校核。

H 闭=H上+H下+H凹+H凸+H垫-1.2=（40+45+25+53.2+12-1.2）=174mm，J23-6.3开式压力机的闭合高度为150mm，可调量为30mm，模具安装时可调节压力机高度配制。

（二）冲裁所需总压力校核。

前面计算出P总=49.64kN，冲压机的公称压力63kN，P总致谢

经过两个多星期的努力终于把这份课程设计完成了，这其中也包含了指导老

师的辛勤劳动，没有她们的指导我不可能如期地把课程设计完成，她们诲人不倦的教学精神，精益求精的工作态度深深地感染着我，在此再次对冯老师和方老师表示衷心的感谢！

参考文献

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[4]黄镇昌.互换性与测量技术[M].广州：华南理工大学出版社，2009. [5]王戟.金属材料与热处理[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.