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冲压

湖北文理学院理工学院

《冲压工艺与模具设计》报告

题目

专业

班级

姓名

学号

指导教师

职称

2015年6月8日

湖北文理学院理工学院课程设计成绩评定表

课程名称

冲压工艺与模具设计

专业

机械

班级

学号

姓名

项目

评分标准

评分等级

得分

折合分

平时成绩（占20％）

1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。

优秀

2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。

良好

3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。

中等

4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。

及格

5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。

不及格

图纸质量成绩（占40％）

1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。

优秀

2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。

良好

3、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。

中等

4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。

及格

5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。

不及格

设计报告成绩（占40％）

1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽细致，按要求完成设计。

优秀

2、撰写较规范，设计思路基本清晰，知识运用较熟练，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。

良好

3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。

中等

4、撰写不够规范，设计思路不太清晰，知识运用一般，设计不够详尽细致，基本完成设计。

及格

5、撰写不规范，设计思路不够清晰，知识运用不熟练，设计不够详尽细致，没有按要求完成设计。

不及格

总评成绩

指导教师：

2015年6月8日

注：

1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的封面之后；

2、指导教师按课程设计大纲的要求评定成绩，并给出总评成绩；

3、折合分：

优秀≥90分,良好80-89分,中等70-79分,及格60-69分,不及格<60分。

摘要

本课程设计的主要内容为“垫片”零件冲压工艺及模具设计，设计该零件的冲裁模，首先对冲压件进行工艺性分析，如冲裁件工艺分析，冲裁件材料分析，确定冲裁的工艺方案，工艺与设计方案，定凹凸模间隙，确定凹凸模刃口尺寸及计算，落料凹模，凸模刃尺寸确定，模具压力中心的确定，计算模具的闭合高度；垫圈复合模具工作零件设计，冲孔凸模结构设计，最后模具架的设计。

关键字：

冲压凹模凸模工艺分析模架

目录

摘要I

第一章设计任务书1

1.1设计题目1

1.2设计要求1

第二章工艺计算部分1

2.1冲裁件工艺分析1

2.1.1冲裁件的结构尺寸1

2.1.2冲裁件的精度分析2

2.1.3材料分析2

2.2确定冲裁的工艺方案2

2.3工艺与设计计算3

2.3.1根据分析可采用直排法送料：

3

2.3.2计算材料利用率：

4

2.3.3计算冲裁力、初选压力机4

2.3.4定凸凹模间隙5

2.3.5确定凸、模刃口尺寸及公差5

2.3.6模具压力中心的确定6

2.3.7计算模具的闭合高度6

2.4垫圈工艺过程卡片7

2.5垫圈复合模具工作零件设计8

2.5.1冲

孔的凸模结构设计8

2.5.2冲

孔的凸模结构设计8

2.5.3落料凸模和孔

、

的凹模设计9

2.5.4落料凹模的设计9

第三章模具结构部分10

3.1模架选择10

3.1.1角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架10

3.1.2后侧导柱模架10

3.2定位方式11

3.2.1挡料销11

3.2.2始用挡料销11

3.3出件装置12

3.3.1推件装置有刚性卸料和弹性卸料两种。

12

3.3.2顶件装置12

3.4卸料方式13

3.4.1固定卸料装置13

3.4.2弹性卸料装置13

3.4.3废料切刀13

第四章总结14

4.1冲裁模具总结14

4.2冲裁工艺与模具设计的展望14

参考文献14

第一章设计任务书

1.1设计题目

“垫片”零件冲压工艺及模具设计，大批量生产，材料：

Q235厚度：

2mm，图形如下

1.2设计要求

完成该产品的冲压工艺方案、设计说明书、模具装配图及工作零件图。

第2章工艺计算部分

2.1冲裁件工艺分析

2.1.1冲裁件的结构尺寸

该零件结构简单，外形结构对称。

在冲裁

时零件的孔与孔之间，孔与边之间均受模具强

度和冲裁质量的制约，为了避免冲孔时凸模受

水平推力而不被折断，所以孔与边缘最小距离

应大于最小允许尺寸（1～1.5）t，即最小

值

，满

足冲裁要求。

2.1.2冲裁件的精度分析

从图上看公差等级均不高于IT11级经济精度。

通过《互换性与技术测量》3—2知道零件的最高经济精度为IT12级，小于IT11J级。

所以经济精度可以用冲裁得到，该零件的断面粗糙度没有特别要求，零件的厚度等于2mm，可采用普通冲裁（断面粗糙度可达到

）就可以达到图纸要求。

2.1.3材料分析

该冲裁件厚度为2cm，材料为Q235，属于低碳钢，符合冲裁工艺要求。

通过上述分析，该冲裁件无论在结构、精度、材料等方面都可采用普通冲裁工艺冲裁即可达到图纸要求。

2.2确定冲裁的工艺方案

从零件的结构形状可知，所需基本工序为冲孔、落料两种。

所以可能的冲压工艺方案有以下四种。

方案一：

级进模冲孔→落料

方案二：

单工序模1、冲孔2、落料

方案三：

单工序模1、落料2、冲孔

方案四：

复合模冲孔落料复合模

分析比较上述四种工艺方案，可以看出：

方案一的冲裁生产效率高，但零件精度尺寸难保证。

方案二的冲裁效率低，不方便操作，且模具成本高。

方案三同方案二。

方案四的冲裁能保证零件有较高的精度，平直度也能保证，且生产效率高。

综上所述，考虑到零件批量较大，且质量要求较高，故选择方案四较为合适。

2.3工艺与设计计算

2.3.1根据分析可采用直排法送料：

查表《冲压成形工艺与模具设计》表3-8，p49页，得a=1.5，a1=1.2，则条料宽度

步进距：

s=40+a1=40+1.2=41.2mm

最终排样图二：

零件的裁板法可采用纵裁裁板法

2.3.2计算材料利用率：

2.3.3计算冲裁力、初选压力机

冲裁力

查《冲压成形工艺与模具设计》教材

由于采用下出料方式，推件力

，取凹模的直壁高度为8mm，所以

，即推件力为：

【教材《冲压模具及设备》表4-22（徐政坤）】

总冲压力：

压力机的标称压力：

初选压力机型号为JG23——40，标称压力为400KN

2.3.4定凸凹模间隙

查表得【教材《冲压成形工艺与模具设计》表3-10】

，

。

2.3.5确定凸、模刃口尺寸及公差

从图上可以看出该零件内孔由冲孔所得，如题目要求凸、凹模采用分别加工方法获得，计算如下；【教材《冲压成形工艺与模具设计》】

孔的凸模

（因零件的精度在IT11～IT13之间

）

凹模

孔的凸模

凹模

落料凹模、凸模刃口尺寸确定

处凹模【《互换性测量与技术》表3-2取】

凸模

处的凹模刃口尺寸公差

凹模

凸模

2.3.6模具压力中心的确定

从图上看该零件结构对称，受力较平稳，压力中心在其对称中心。

2.3.7计算模具的闭合高度

凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸

（长

宽）及厚度尺寸H。

从凹模刃口至凹模外边缘的距离称为凹模的壁厚c。

对于压力中心即为刃口尺寸对称中心，所以凹模板的长度

，【教材《冲压成形与模具设计》】

宽度

。

凹模板的厚度主要是从螺钉旋入深度和凹模刚度的需要考虑的，随着凹模板平面尺寸的增大，厚度也相应增大：

。

【教材《冲压成形与模具设计》】

2.4垫圈工艺过程卡片

垫圈工艺过程卡片

零件名称

垫圈

模具编号

零件编号

材料名称

Q235

毛坯尺寸

件数

43

工序号

工种

工序内容

定额工时

实作工时

操作者

检验

等级

0

下料

剪床上裁板

1

冲孔落料

冲

和

的孔与落料复合

工艺员

零件质量等级

2.5垫圈复合模具工作零件设计

2.5.1冲

孔的凸模结构设计

由于该孔精度要求不是很高，考虑到加工和安装的方便,所以冲制该孔的凸模可采用台阶配合,结构图如图3所示：

2.5.2冲

孔的凸模结构设计

由于该孔精度要求不是很高，考虑到加工和安装的方便,所以冲制该孔的凸模可仍然采用台阶配合,结构图如图4所示：

2.5.3落料凸模和孔

、

的凹模设计

因考虑到该副模具的结构和精度,及加工、装配方面等因素,可选用整体式凸凹模。

其结构图如图5所示:

2.5.4落料凹模的设计

该副模具落料凹模结构图如图6所示:

第3章模具结构部分

3.1模架选择

冲模模架已经标准化。

标准冲模模架主要有两大类：

一类是由上下模座和导柱、导套组成的导柱模架；另一类是由弹压导板、下模座和导柱、导套组成的导板模架。

考虑到该副模具的结构和制件的尺寸精度，应选用导柱模模架。

其导柱模架又分为对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架和后侧导柱模架。

3.1.1角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架

角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架的共同特点是导向零件都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。

不同的是，对角导柱模架工作面的横向（左右方向）尺寸一般大于纵向（前后方向）尺寸，故常用于横向送料的级进模、纵向送料的复合模或单工序模；中间导柱模架只能纵向送料，一般用于复合模和单工序模；四导柱模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的冲压及大批量生产用的自动模。

3.1.2后侧导柱模架

后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模偏斜，导向零件和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命，一般用于较小的冲模。

因为该制件压力中心在对称线上，其无偏心载荷，之间精度要求也不是很高且制件较小，所以由模具成本等因素考虑该副模具模架选用后侧导柱模架。

大致结构如图7所示。

3.2定位方式

定位零件基本上都已经标准化，可根据呸料或工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产率要求等选用相应的标准。

3.2.1挡料销

挡料销分为固定挡料销、活动挡料销、始用挡料销。

该制件采用复合模加工，且固定在卸料板上面，所以从整体结构上考虑该制件应选用固定挡料销。

结构图如图8所示。

3.2.2始用挡料销

始用挡料销分为导料销、导料板、倒正销、侧压装置、切刃、定位板和定位销。

该副模具为冲裁复合模具，从结构和成本上考虑，只用到两个导料销。

其机构图如图9所示。

3.3出件装置

出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。

为了便于学习，把装在上模内的出件装置称为推件装置，装在下模内的称为顶件装置。

3.3.1推件装置有刚性卸料和弹性卸料两种。

刚性卸料是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆撞击模柄内的打杆，在将推力传至推件块而将凹模内的冲件或废料推出的。

其基本零件有推件块、推杆、推板、连接推杆和打杆。

它推件力大，工作可靠，所以应用十分。

打杆、推件板、连接推杆等都已经标准化，设计时可根据冲件结构形状、尺寸及推件装置的结构要求从标准中选取。

弹性推件装置与刚性推件装置不同的是，它是以安装在上模内的弹性元件的弹力来代替打杆给予推件块的推件力。

采用弹性推荐装置时，可使板料处于压紧状态下分离，因而冲件的平直度较高。

但开模时冲件易嵌入边料中，取件较麻烦，且受模具结构空间限制，弹性元件生产的弹力有限，所以主要使用于板料较薄且平直度要求较高的冲件。

3.3.2顶件装置

顶件装置一般是弹性的，其基本零件是顶件块、顶杆和弹顶器。

由于是顶件块下方安放弹簧，可用于顶件力不大的场合。

考虑到该副模具的结构形式，和制件的精度等，采用出件方式为刚性推出。

如图10所示：

3.4卸料方式

卸料装置按卸料方式分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。

3.4.1固定卸料装置

固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。

固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，但冲压时坯料得不到压紧，因此常用于冲裁坯料较厚（大于0.5mm）、卸料力大、平直度要求不太高的冲件。

3.4.2弹性卸料装置

弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成。

弹性卸料装置可装于上模或下模，依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸料力不太大，但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件。

3.4.3废料切刀

废料切刀是在冲裁过程中将冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。

考虑到该副模具的总体结构，和加工装配等因素，该模具采用的卸料方式为弹性卸料。

如图11所示：

第四章总结

4.1冲裁模具总结

本人经过对此次椭圆形垫圈冲裁模具的设计知道，模具设计需要考虑很多问题，如冲裁件的冲裁先后顺序，冲裁件的冲裁方法，，还有模具架的设计，材料的选择都需要思考，计算；冲裁完成后收尾工作的处理。

4.2冲裁工艺与模具设计的展望

模具是现代化生产的重要工艺装备，为了适应社会的发展要求，满足企业对人才的需求，不断的需要我们把理论与实际联系在一起，创造有实际用途的产品，也要我们养成会解决在实际工作中所遇到的问题。

学会合理的查阅模具设计与制造工艺的相关手册，来完善设计工艺过程中的相关设计参数，来保证设计与制造工艺编制的完善性，并突出重点，循序渐进，力求完美。

把理论知识运用到现实设计当中，培养应用型人才，为自己的前途创造一个好的蓝天。

参考文献

1、《冲压模具及设备》中国机械工业教育协会北京机械工业出版社2005.1

2、《模具设计大典》中国机械工程协会2003.5

3、《互换性与测量技术》陈于萍高晓康高等教育出版社2006.12

4、《模具制造工艺学》李云程机械工业出版社2008.2