多孔冲压落料模的设计

多孔冲压落料件模具设计

基本要求及设计步骤建议：

第一章：冲裁工艺设计

1-1对尺寸，精度的分析

1-2 零件的数目与冲压模具结构分析

1-3零件的材料分析

1-4排样设计

第二章模具基本结构的拟定

2-1确定基本结构

2-2 确定导向和定位方式

2-2-1确定定位方式

2-2-2 确定导向方式

第三章压力机的选择

3-1计算工艺总力

3-2计算压力中心

3-1压力机的选择

第四章模具零件的设计

4-1成形零件的设计

4-1-1凸凹模刃口尺寸的计算

4-2工作零件结构设计

4-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择

4-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择

4-3非成型零件的设计和计算

4-4压力机的校核

第五章装配图与零件图

第六章课程设计体会

第七章参考文献：

前言

冷冲模课程设计是模具专业，在学习过程中是一个重要的实践性学习环节，其目的是：

1.应用本专业所学知识和实训技能，进行一次冲压设计工作的实际能力，在提高独立分析和解决实际问题的能力。

2.通过查设计资料手册熟悉设计标准和技术规定，通过方案认证设计与计算，计算机辅助绘图，数据处理与综合分析编写与设计说明书等环节，进行工程师的基础训练，培养从科研工作的初步能力。

3.培养勤奋求实，团结互助，勇于创新的优良品质。

4.希望通过本次冷冲模答辩，能进一步巩固课程，扩大所学到的知识，由于初学者水平有限，设计中难免有不足和错误之外恳请老师同学给予批评指正。

2009-2-23

基本要求及设计步骤建议：

1、冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件

的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；

2、模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；

3、计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；

4、计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；

5、计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、

凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；

6、协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；

7、绘制模具总装配图：

1)、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；

2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；

3)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；

4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。

8、绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；

9、编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；

10、其它详见《“模具设计”课程设计指导书》。

第一章：冲裁工艺设计

1-1对尺寸，精度的分析

由于零件没有做做尺寸的上下偏差要求，同时也是非圆形件，按照国家标准《非配合尺寸的公差数值》默认公差等级是IT12级，一般的冲裁都可以达到这种要求。

1-2 零件的数目与冲压模具结构分析

冲裁件的数目确定属于大批量的生产，所以最好采用复合模或者是进级模具。下面是几种冲裁方案以及各自的优缺点。

1先冲孔后落料的单工序模

2 落料——冲孔复合冲压的复合模

3 冲孔——落料连续冲压的连续模

方案一：因为单工序模结构简单，需要两种模具，成本大，累积误差大，生产效率低难以满足该零件的需求产量。故本零件不采用单工序模方案二：因为复合模生产效率较高，冲裁件的精度高，条料定位精度要求较连续模高，冲模的轮墎尺寸比较小。但是复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高，又加上本零件精度要求不高，零件结构也比较大，故不采用复合模

方案三：需要一副模具,生产率也很高,但是制件精度较复合模冲制的制件精度低，但能满足本制件的精度要求。而且在压力机一次行程中可以完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高寿命较长

根据以上的对比情况故可以优先采用级进模

1-3零件的材料分析

零件的材料是30钢，属于优质碳素结构钢，=450MPa, τ=360 MPa可以看

到，材料的剪切强度比较大，而且，综合零件的厚度比较小，所以在后面设计卸了的时候，在用弹性卸料的方式不可以满足要求的前提下，可以考虑采用刚性卸料。

1-4排样设计

1．该零件基本是矩形的零件，所以直接采用少废料的直排方式就可以了，根据零件的厚度0.8mm，查教材表2-7可以知道a1=1.8mm，a=2.0mm,(由于30钢是中等硬度钢，所以沿边和工件之间的距离都乘0.9)，根据零件的尺寸和a1和a2的值（由料厚t=0.8查表得a1=1.8mm,a=2.0mm）

，就可以计算条料的宽度。由于:

B=（D+2+△, 式1-1

从《冷冲压模具设计》表2-16可以知道，△=0.6mm（件料宽度偏差），所以B=150+2×2+0.6=154.6mm, 式1-2

同时，可以知道步距的大小为

S=D+a1=100mm+1.8mm=101.8mm 式1-3

经过取整数，所以条料的宽度是B=154mm。排样图如下图1-1所示：

图1-1 排样图

在设计排样的时候，材料的利用率式起着决定性的作用，由于板料的选择是有国家标准的，根据零件的尺寸，由GB708-65，选择1000×900mm2的钢板。这个时候，只要条料的长度确定以后，就可以计算材料的利用率，由于该板材料可以裁成长度是900mm或者是1000mm的条料，即是采用横向裁或者是纵向裁。如下图1-2两中方式对材料的利用率是不一样的。

图1-2 条料冲裁示意图

下面式采用两种剪裁方法的时候材料利用率的对比：

横裁时：

可裁条料900/154=5.844 取5（张）

一张条料可冲1000/101.8=9.823 取9（张）

一张条料的利用率为η=9×S../154×900=9×10157/154×900=65。95％一张板的总的利用率为η总=5×9×S../900×1000=0.2419=50。79％

纵裁时：

可裁条料1000/154=6.49 取6（张）

一装条料可冲900/101.8=8.84 取8（张）

一张条料的利用率为η=8×S../154×1000=0。5176=51。76％

一张板的总的利用率为η总＝6×8×S../900×1000=0.5417=54。17％

结论：最终选择利用率高的裁剪方式进行设计。纵裁利用率可达54。17

第二章模具基本结构的拟定

2-1确定基本结构

上部分由模柄、上模座、凸模固定板、导套、垫板以及各自紧固件组成。下部分

主要由刚性卸料板、导料板、，落料凹模、下模座以及其相应的紧固件组成。出

件方式为下出件。其结构简图如下图2-1。（注：详见《模具工业》1988年01期）

始用挡料销

图2-1 设计草图

2-2 确定导向和定位方式

2-2-1确定定位方式

由于是级进模具，可以采用始用挡料销，导料板在垂直板材进级方向起作用。

2-2-2 确定导向方式

下面是常应用的几中导向方式和其各自的特点:

1.无导向简单冲裁模

特点：结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低，但冲裁件精度差，模具寿命低。 2.导板式简单冲裁模

条料沿托板和导尺从右向左送进，条料搭边越过活动挡料销后，再反向向右拉拽条料，使挡料销后断面抵住搭边进行定位，凸模下行实现冲裁。适用精度要求不高，形状简单，小批量或试制的冲裁件。

3.导柱式简单冲裁模

特点：导向精度高，冲裁件尺寸稳定，互换性更好，使用安装方便，操作安全，模具寿命高，但制造工艺复杂，模具成本高

考虑到零件的数量要达到大批量生产,所以必须从面具的使用寿命着手,再从操作的难易程度几个方面着手,所以最后选择采用导柱式简单冲裁模.。

第三章 压力机的选择 3-1计算工艺总力

查文献1

公式2-24 F=KLt b τ 式3-1

F —冲裁力 L —冲裁件的周长 t —材料厚度 τ—材料的抗剪强度 K —系数

查文献4 表1.3.6.2常用黑色金属的机械性能，30号钢的抗剪强度为τ=530MPa ，在冲裁的时候，K 的值通常是取1.3，查冲压手册得b τ，L=725.4（mm ）。由上式知道各力的大小为：

落料力：F 落=KLt b τ=1.3×725.4×0.8×530=110.96（kN ） 式3-2 冲孔力：F 冲=2×1.3τπdt =2×1.3×3.14×20×0.8×530=69.23（kN ） 式3-3 F 1冲=1×1.3τπdt =1×1.3×{(3.14×20)+60}×0.8×530=67.69（kN ） 式3-4 推 件力：F 推=nK 推（F 落冲F +）=5×0.055×( 69.23+67.69+110.96 )kN=68.17（kN ）式3-5

式中查表3-4.K 推=0.055mm,n=h-1/t=5-1/0.8=5该冲孔,落料冲孔级进模采用是双侧刃,导正结构及刚性卸料和下出件（冲孔废料）方式.则总冲压力F 总: F 0= F 落+ F 推+ F 冲+ F 1冲

=110.96kN+68.17kN+69.23kN +67.69kN=316.09（kN ） 3-2计算压力中心

根据压力中心的计算公式是

==式3-6

==式3-7

建立如下图所示3-1所示的坐标，并且求出相应的压力中心的值如表3-1所示。

图3-1坐标系的建立

表3-1 压力中心的求解

3-1压力机的选择

根据总力的大小和压力中心，初步选择压力机的要求技术参数如下表：

表3-2 压力机的主要参数值 J23-35

第四章 模具零件的设计 4-1成形零件的设计

4-1-1凸 凹模刃口尺寸的计算

图4-1 零件尺寸图 .

由于模具刃口尺寸按分别加工法制造，主要尺寸如下：

1. 孔类尺寸 21.0020+φ 5.10.0010+R 25

.0050+

2. 轴类尺寸 035.0100- 125.00

25+R

工件尺寸精度为IT12级，查教材P107 X=0.75 t =0.8mm ， 查表3-32（P104），凸模尺寸制造公差按IT6级，凹模制造公差按IT7级

冲孔尺寸：（21.0020+φ 5.10.0010+R 25

.0050+）

072.0min =Z 104

.0m a x =Z X=0.75 032.0072.0104.0min max =-=-=?Z Z 式4-1

（1）d T =(d min +X ??)0

T

δ- 式4-2

=(20+0.75?0.032)0013.0- =20.0240

013.0-

d A =(d min +X ??+ Z min )A

δ+0 式4-3 =(20.024+0.75?0.032+0.072)021.00+ =20.12021

.00+

校核：

m i n m a x 032.0035.0013.0021.0Z Z T A -=≥=+=+δδ 式4-3

不满足间隙公差要求，因此缩小t a δδ,提高制造精度，才可以保证间隙在合理范围之内,因此可取：

mm mm Z Z 0128.0032.04.0)(4.0min max =?=- 式4-4

式4-5

故: d A =20.120192.00+ d T =20.02400128.0-

（2）d T =(d min +X ??)0

T

δ- 式4-6

=(10+0.75?0.032)0105.0-=10.0240

105.0-

d A =(d min +X ??+ Z min )A

δ+0

=(10.024+0.75?0.032+0.072)065.00+=10.12065

.00+ 式4-7

mm

mm Z Z a 0192.0032.06.0)(6.0min max =?=-≤δ

校核

m i n m a x 032.00755.0065.00105.0Z Z T A -=≥=+=+δδ 式4-7

不满足间隙公差要求，因此缩小t a δδ,提高制造精度，才可以保证间隙在合理范围之内,因此可取：

mm mm Z Z 0128.0032.04.0)(4.0min max =?=-

故: d A =10.120192

.00+ d T =10.02400128.0-

(3) （1）d T =(d min +X ??)0

T

δ- 式4-8

=(50+0.75?0.032)0025.0-=50.0240

025.0-

d A =(d min +X ??+ Z min )A

δ+0 式4-8

=(50.024+0.75?0.032+0.072)016.00+=50.12016

.00+

校核：

M I N

T A Z Z -=≥=+=+m a x 032.0041.025.016.0δδ 式4-9 不满足间隙公差要求，因此缩小t a δδ,提高制造精度，才可以保证间隙在合理范围之内,因此可取：

mm mm Z Z 0128.0032.04.0)(4.0min max =?=- 式4-9

式4-10

故: d A =50.120192.00+ d T =50.02400128.0-

落料尺寸：（1）尺寸035.0100-公差属IT12 022.0=a δ 035.0=t δ X=0.75 072.0min =Z 104

.0m a x =Z 查《机械制造基础》表12-1得 032.0072.0104.0min max =-=-=?Z Z 式4-11

d A =(d max -X ??)A δ+-0 式4-12

=（100－0.75?0.032）022.00+ =99.976022

.00+

mm

mm Z Z a 0192.0032.06.0)(6.0min max =?=-≤δmm

mm Z Z a 0192.0032.06.0)(6.0min max =?=-≤δ

d T =( d A -Z max )0T δ- 式4-13

=（99.976-0.104）0035.0-=99.8720035.0-

校核： m i n

m a x Z Z A T -≤+δδ=0.057>0.032 不满足间隙公差要求，因此缩小t a δδ,提高制造精度，才可以保证间隙在合理范围之内,因此可取：

mm mm Z Z 0128.0032.04.0)(4.0min max =?=- 式4-14

式4-15

故: d A =99.9760192.00+ d T =99.87200128.0-

（2）尺寸125

.0025+R 公差属IT12 008.0=a δ 025.0=t δ X=0.75 查

《机械制造基础》表12-1得

d A =(d max -X ??)A

δ+-0 式4-16

=（25－0.75?0.3）03.00+=24.77503

.00+ 式4-17

d T =( d A -Z max )0T δ-

=（24.775-0.104）0016.0-=24.6710016.0-

校核： m i n m a x Z Z A T -≤+δδ得 0.033≥0.032

不满足间隙公差要求，因此缩小t a δδ,提高制造精度，才可以保证间隙在合理范围之内,因此可取：

mm mm Z Z 0128.0032.04.0)(4.0min max =?=-

故: d A =24.7750192

.00+ d T =24.67100128.0-

4-2工作零件结构设计

4-2-1凹模外形尺寸设计与形状选择

凹模厚度：

mm H mm H mm kb H 1868.178.1761.0)

15(==?=≥=圆整 式4-18 查表3-15 1.0=K 凹模壁厚 ：

mm

mm Z Z a 0192.0032.06.0)(6.0min max =?=-≤δmm mm Z Z a 0192.0032.06.0)(6.0min max =?=-≤δ

mm H C 36182)25.1(=?=-= 式4-19

凹模外形尺寸 L=b+2Ｃ=176.8+72=248.8mm

B=L+2C=150+72=222mm

注：B 为平行与送料方向的零件最大外形尺寸，L 为垂直与送料方向的零件最大外形尺寸 C 为凹模壁厚

由于直臂式刃口强度较高，修刃后尺寸不变，选用直臂式刃口凹模。 本制件采用连续模，依据模架类型按国标圆整得： L=315mm B=250mm H=20mm

尺寸比较大，可以优先采用整体式凹模。 4-2-2凸模外形尺寸设计与形状选择

本制件采用钢性卸料板。 凸模固定板厚度:h=(0.6-0.8)H=0.8H=14.4mm mm H 14=圆整 式4-20

凸模长度 mm Y H H L 592073221=++=++= 式4-21 凸模承压能力校核：

π

πδ203010202/55.2869.6723.69//min min '+?+?++=+==A F F A F 推冲Mpa 33103.01033.04.488/741.165?≥?==，可以满足要求。

根据模具最常见的形式以及各模具的外形特点，最终确定模具结构为： 冲孔凸模： 阶梯式 台肩固定 落料凹模： 直通式 铆接固定