冲孔落料级进模模具设计

目 录

摘要 .......................................................................................................................................................... - 1 - 第一章 绪论 ....................................................................................................................................... - 2 -

第一节 目的 ................................................................................................................................... - 2 - 第二节 设计任务 ....................................................................................................................... - 2 -

1. UG软件使用 ........................................................................................................................ - 2 - 2. 零件冲压方案 ...................................................................................................................... - 2 - 3. 模具结构设计 ...................................................................................................................... - 2 - 第三节 设计要求 ............................................................................................................................. - 2 - 第二章 冲压工艺设计 ........................................................................................................................... - 3 -

第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案 ................................................................................... - 3 -

1. 冲压件的形状和尺寸 .......................................................................................................... - 3 - 2. 冲压件的尺寸精度 .............................................................................................................. - 4 - 3. 生产批量 .............................................................................................................................. - 4 - 4. 冲压工艺方案的制定 .......................................................................................................... - 4 - 第二节 确定工艺方案及模具结构型式 ......................................................................................... - 5 -

1. 模具结构形式的选择 .......................................................................................................... - 5 - 2. 工序与排样 .......................................................................................................................... - 5 - 3. 制件定位、导正方式 .......................................................................................................... - 6 - 4. 卸料装置 .............................................................................................................................. - 6 - 5. 模架选择 .............................................................................................................................. - 6 - 第三节 工艺计算 ........................................................................................................................... - 7 -

1. 毛坯的展开尺寸计算 .......................................................................................................... - 7 - 2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算 .............................................................................................. - 7 - 3. 冲裁力计算 .......................................................................................................................... - 8 - 4.压力机公称压力的选取 ........................................................................................................ - 9 - 5.压力中心计算 ........................................................................................................................ - 9 - 第三节 模具零件及结构的详细设计 ........................................................................................... - 10 -

1.标准件的选取 ...................................................................................................................... - 10 - 2.模具工作零部件详细设计 .................................................................................................. - 11 - 第四节 模具结构的装配 ............................................................................................................... - 15 -

1.模具装配二维工程图 .......................................................................................................... - 15 - 2.模具装配过程 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 3.模具装配结构 ...................................................................................................................... - 17 - 4.模具爆炸图 .......................................................................................................................... - 17 - 小 结............................................................................................................................................... - 17 - 参考文献................................................................................................................................................. - 19 -

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摘要

在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。为了扩展在学生在冲压落料级进模模具方面的知识，为了后面的毕业设计打下良好的基础，为了模具方向的学生进入社会后能适应社会的要求，模具CAD/CAM课程设计是不可缺少的一部分。这次课程设计是在学习完冲模、模具制造以及CAD/CAM等课程的基础上进行的，是对学生综合能力的考核，是对学生所学知识的综合运用，使学生对ug软件有更好的了解与应用，也是对学生所学知识的回顾与检查。通过实例，分析了的冲压工艺方案，并根据零件形状和类型，制定合理的零件排样，制定合理的冲压落料级进模模具，阐述了模具结构特点及工作过程，最后提出了模具设计应该注意的问题。

关键词：冲模 冲压工艺 模具设计 级进模

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第一章 绪论

第一节 目的

课程设计是重要的实践环节之一，它将理论联系实际，用所学知识在实践中进行融会贯通，培养调查研究、分析问题和解决问题的能力，培养学生独立工作以及创新能力，为今后的学习工作打下坚实的基础。

第二节 设计任务

1. UG软件使用

熟悉UG软件在二维设计、实体造型和装配方面的应用。 2. 零件冲压方案

1）分析零件的冲压工艺性。 2）排样图设计。 3. 模具结构设计

1）模具的二维工程图设计。

2) 模具零件的三维设计及模具三维装配。

第三节 设计要求

1.设计必须由学生本人独立完成。 2.完成设计说明书一份。

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第二章 冲压工艺设计

第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案

1. 冲压件的形状和尺寸 材 料：C20 steel 材料厚度：1mm 零件简图：如下图所示

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此工件既又冲孔，又有落料两个工序。材料为 t10 steel，厚度t=1mm，具有良好的冲裁性能，适合冲裁。工件结构相对简单且对称，有四个直径为Ф5的圆孔，满足冲裁的加工要求。 2. 冲压件的尺寸精度

零件图上的尺寸示标注公差，冲裁件的精度按IT13确定，冲模制造精度按IT6～IT7确定。 3. 生产批量 生产批量：大批量

4. 冲压工艺方案的制定

1）方案种类

根据制件工艺性分析，要加工此零件，分析出以下两种方案。

方案一：级进模方案 一次性分步骤实现落料和冲孔，一次完成一个零件的生产。 方案二：落料 —— 冲孔 单工序完成落料，然后一次性冲两个圆孔和一个方形孔。

2）方案比较

方案二属于单工序冲压。模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，成本相对较高，生产率低。第一道工序完成之后，进入第二道工序，必然会加大误差，使工序质量和精度会较差，达不到所需要的要求，不易满足生产的要求。再加之此制件生产批量大，尺寸较小，这种方案生产率低，一般不宜采用。

方案一为级进模，在不同部位同时完成了零件的两个部位的生产，每一次都能完成一个零件的生产，对于这种大批量生产零件，大大的提高了生产效率。故选用方案二。

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第二节 确定工艺方案及模具结构型式

1. 模具结构形式的选择

在冲压方案的制定中，已经选定用级进冲裁模。级进冲裁模

板料定位方式：因为该模具采用的是，控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用固定挡料销来定步距。

卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用刚性卸料方式比较好。采用推件块，利用模具的冲压力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。

2. 工序与排样

根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用， 1）搭边设计

板料厚度t=1mm, 所以a1=1.2mm, a=1mm。 送料步距A=37mm, 条料宽度B=37.4mm。

2）排样布局

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材料利用率计算：

S=833.125mm2

=

S833.125 S×100%=×100%=×100%

AB3737.4S0=63.82%

式中，—材料利用率；

S—工件的实际面积；

S0—所用材料面积，包括工件面积与废料面积； A—步距（相邻两个制件对应点的距离） B—条料宽度。

3. 制件定位、导正方式

用导料销和固定挡料销来导正条料的进给。 4. 卸料装置

采用刚性卸料装置。

5. 模架选择

对角导柱模架。

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第三节 工艺计算

1. 毛坯的展开尺寸计算

利用CAD计算毛坯的周长和面积。 周长C=54.95mm 面积S=833.125mm2

2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算

外形由落料获得，4×ф5及方形孔由冲孔获得，所以落料ф35以凹模为基准尺寸，冲孔ф5以凸模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸计算如下： （1）、冲孔（4×ф5） 查表得 2Cmin=0.21mm

2Cmax=0.25mm ,则

2Cmax-2Cmin=0.25mm-0.21mm=0.04mm

0.18由表查得：ф50为IT13级，取x=0.75，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，

则

00dp=(dmin+xΔ)0=（5+0.75×0.18）mm=5.1350.0080.008mm查表得 2Cmin=0.21mmp

2Cmax=0.25mm ,则

2Cmax-2Cmin=0.25mm-0.21mm=0.04mm

0.18由表查得：ф50为IT13级，取x=0.75，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，

则

00dp=(dmin+xΔ)0p=（5+0.75×0.18）0.008mm=5.1350.008mm d0.0120.012dd=(dp+2Cmin)0=（5.135+0.21）0mm=5.3450mm

校核：p+d2Cmax-2Cmin

0.008+0.0120.25-0.21

0.02<0.04

故满足间隙公差条件。

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查表得 2Cmin=0.21mm

2Cmax=0.25mm ,则

2Cmax-2Cmin=0.25mm-0.21mm=0.04mm

d0.0120.012dd=(dp+2Cmin)0=（5.135+0.21）0mm=5.3450mm

校核：p+d2Cmax-2Cmin

0.008+0.0120.25-0.21

0.02<0.04

故满足间隙公差条件。 （2）、落料(ф35) 查表得 2Cmin=0.21mm

2Cmax=0.25mm ,则

2Cmax-2Cmin=0.25mm-0.21mm=0.04mm

0.18由表查得：ф350为IT13级，取x=0.75，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，

则

00Dp=( Dd-2Cmin)0p=（34.708-0.21）0.016mm=34.4980.016mm

d0.0250.025Dd=(Dmax-xΔ)0=（35-0.75x0.39）0mm=34.7080mm

校核：p+d2Cmax-2Cmin查表得 2Cmin=0.21mm 2Cmax=0.25mm ,则

0.016+0.0250.25-0.21 0.041〉0.04 2Cmax-2Cmin=0.25mm-0.21mm=0.04mm

故不满足间隙公差条件。

由此可知，只有缩小p，d，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，此时可取：

p=0.4（2Cmax-2Cmin）=0.4×0.016=0.006mm d=0.6（2Cmax-2Cmin）=0.6×0.025=0.015mm

故

Dp=34.4980.006mm

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0.015Dd=34.7080mm

3. 冲裁力计算

计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机，设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需要。

冲裁力 卸料力 顶件力 冲压力

式中：—材料搞剪强度，MPa

查表得=280～400 MPa，取=380MPa；

Fp=Kpt L=1.3×1×172.7×380KN=85.313KN FQ=K Fp=0.05×85.313 KN=4.26KN FQ1=K1 Fp=0.06×85.313 KN=5.12KN

P0= Fp+FQ+FQ1=85.313KN +4.26KN+5.12 KN=94.69 KN

L—冲裁週总长，通过软件直接算得L=172.7mm；

Kp—是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力

学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3；

K—卸料力系数，其值为0.02～0.06，薄料取大值，厚料取小值，取0.05； K1—顶件力系数，其值为0.04～0.08，薄料取大值，厚料取小值，取0.06

4.压力机公称压力的选取

冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和Fp总。 Fp总= Fp+FQ+FQ1=85.313KN +4.26KN+5.12 KN=94.69 KN 所以，Fp总=94.69 KN

因此压力机可以选取160 KN吨位的压力机。

型号：J23-16 5.压力中心计算

模具压力中心是指冲压时诸冲压力全力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常

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工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心生命。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

此工件为级进模，工件压力中心为： X=

373.14350=-23.5

453.14353.14因为工件关于y轴对称，故 Y=0 故

压力中心为X,Y（-23.5,0）

第三节 模具零件及结构的详细设计

1.标准件的选取

(1)、模座的选用： 取， L=100mm

B=63mm

故模架选取：凹模周界L=100 B=63 闭合高度H=100～130mm的对角导柱模架。上模座100×63×25 下模座100×63×30 GB/T8050——1990 （2）、模柄采用压入式模柄 D32×80JB/T 7653——1994 （3）、凸模固定板 100x63x14 45钢JB/T 7653——1994 （4）、卸料板 100x63x12

（5）、垫板 100×63×4 45钢JB/T 7653——1994 （6）、固定挡料销 8 （7）、圆柱销 6

（8）、卸料螺钉用M6，凸凹模固定用M6，凹模固定也用M6，模柄固定用M5 承料板螺钉M5

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2.模具工作零部件详细设计 （1）、凹模

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（2）、凸模

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（3）、凸模固定板

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（4）、上模座

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第四节 模具结构的装配

1.模具装配二维工程图

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2.模具装配过程

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3.模具装配结构

4.模具爆炸图

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小结

通过这次模具CAD/CAM课程设计，我深深体会到了学习知识的重要性。通过这次实践，我对冲压模（特别是级进模）的理论知识和设计有了更深的理解，在设计的过程中翻阅了大量的参考书及手册，让我对一些参数有一个新的认识。某些标准件可以通过插入国家标准件库插入，大大减少设计模具的时间。而模具的设计需要参数化，更改零件的尺寸就可以更改所需要的模具。在生产中，可以减少设计的时间。也可以节约成本，而模具的零件尽可能的设计成通用标准。

这次课程设计，也让我对以前学过的制图软件有了加深，比如CAD、CAXA和UG,以前不懂模具的装配、画法，现在通过模具CAD/CAM课程设计，重新学到和复习很多知识，受益颇深。也让我以后在工作学习中打下了良好的基础，为毕业设计做了充分的准备。通过这次课程设计，让我知道，模具的设计和制造只有理论知识是不行的，任何模具的设计都要有一定的实际经验才可以设计出更合理的模具。所以，在今后的学习和工作中，我更应该保持严谨的态度去学习，去工作，争取成为一名优秀的模具设计人员，为模具行业的发展贡献自己的一份力量。

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参考文献

［1］成虹.冲压工艺与冲模设计.北京：机械工业出版社.2010.

［2］高军、李熹平.冲压模具标准件选用与设计指南.北京：化学工业出版社.2007 ［3］丁松聚.冷冲模设计.北京：机械工业出版社.2000

［4］邓志平.机械制造技术基础.成都：西南交通大学出版社.2005 ［5］周理.冷冲模设计指导教程与简明手册.长沙:中南大学出版社.2010.4 ［6］陈剑鹤.冷冲压模具设计图册.北京：清华大学出版社.2007

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