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冷冲模

毕业设计（论文）说明书

课题名称：

冷冲模设计

专业：

模具设计与制造

班级：

模具班

设计者：

指导老师：

时间：

年月

设计目录

一、设计课题~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1

二、模具设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1

1.零件工艺分析~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1

2.排样图设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~1

3.零件压力计算和压力中心的确定~~~~~~~~~~~~~~~~2

4.模具结构形式选择~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3

5.凹模设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~4

6.凸模设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~6

7.定位导料设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~6

8.卸料装置确定~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~6

9.模具的其他零件的选择和设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~6

10.模架的选择~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~7

确定冲裁间隙~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8

三、模具闭和高度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8

四、模具的装配工艺~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8

五、编写冲压工艺卡~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~9

六、机构的工作原理~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~10

七、工艺过程卡~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~11

八、参考文献~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~17

一、设计课题

工件要求及图样要求:

未注公差按IT13级

材料：

紫铜

二、模具设计

1、零件工艺分析

根据零件的要求，该工件形状较简单，材料为紫铜,料厚t=3mm,工艺性能一般,采取有废料排样.本零件采用挤压,冲孔和落料四种工序完成,选择连续模进行加工.第一步冲裁,第二步挤压,第三步冲圆孔,第四步为落料.采用双侧刃定距可准确控制步距、操作方便、生产效率高，便于实现自动化。

因材料厚度不大,可采用弹压卸料方式进行卸料.

2、排样图设计

3、工件冲压力计算和压力中心的确定

（1）计算冲压力

计算凸模的冲裁力

P=KP.L.t.τ（取KP=1.3,查表取τ=157）

=1.3×[（7.6×2+13.8×2+9.75×4）+（9.75×2+7.6+2.24+14.32×2+23.8+3.64）×2+3×3.14×2+2×3.2×3.14]

=1.3×（81.8+170.84+18.84+20）×1.5×157

≈1.3×291.5×1.5×157

=89243（N）

卸料力:

（取K=0.03）

Q=KP=0.03×89243≈2677（N）

推料力:

（取K1=0.03）

Q1=K1Pn（n=1/1.5=0.67）

=0.03×89243×0.67

≈1794（N）

计算挤压力:

F=PA（查表得P=1500Mpa）

=1500×（473-153）

=480000（N）

冲裁总压力:

因采用弹压卸料和下出件的模具

所以P∑=P+Q+Q1+F

=89243+2677+1794+480000

=573714（N）

≈574（KN）

（2）压力中心的确定

根据排样图选择落料型孔的中心为坐标原点,型孔对称轴为坐标轴.

各冲裁处的坐标值和冲切长度分别为:

落料:

O1（0,0）l1=7.6×2+13.8×2+9.75×4=81.8

冲孔:

（1）冲两端圆孔合并:

O2（23.8,0）l2=2×（3.14×3.2）=20

（2）冲两凸台圆孔合并:

O3（23.8,2）l3=2×（3.14×3）=18.84

挤压:

O4（47.6,0）l4=7.6×2+13.8×2+9.75×4=81.8

左右侧刃合并:

O5（71.4,0）l5=（9.75×2+7.6+2.24+14.32×2+23.8+3.64）×2=170.84

将以上数值代入公式得:

X0=l1x1+l2x2+l3x3+l4x4+l5x5/l1+l2+l3+l4+l5

=81.8×0+20×23.8+18.84×23.8+81.8×47.6+170.84×71.4/81.8+20+18.84+81.8+170.84

≈17016/373

=45.6mm

y0=l1y1+l2y2+l3y3+l4y4+l5y5/l1+l2+l3+l4+l5

=81.8×0+20×0+18.84×2+81.8×0+170.84×0/81.8+20+18.84+81.8+170.84

≈38/373

=0.1mm

因尽量使凹模的几何中心与压力中心重合,即取:

X0=45.6mm,y0=0mm

4、模具结构形式选择

按照工序模具结构形式选择如下：

工序一、冲裁，模具采取正装式结构；工件用双侧刃定位，采用弹压卸料，废料由台孔落下；

工序二、挤压，模具采用正装式结构；采用离心径向挤压，另设有弹性卸料和推件装置。

工序三、冲孔,模具采用正装式结构；废料由台孔落下。

工序四、落料，模具采用正装式结构；工件从台孔落下。

5、凹模的设计

1、凹模外形尺寸初步计算，有公式L=2×（L1+L2）得:

L1∥=21.87+23.8+11=56.67

L1⊥=41.4/2=20.7

L2由表2-9查得为30，所以外形尺寸为：

L∥=2（L1∥+L2）=2×（56.67+30）=173.34

L⊥=2（L1⊥+L2）=2×（20.7+30）=101.4

判断送料方向：

因为L∥>L⊥,所以采用横向送料。

由弹压卸料,横向送料而选择典型组合为:

凹模外形尺寸为200×125×18

2、确定凹模洞口形状和尺寸

（1）、采用直壁式刃口，各个尺寸由表2-10查得：

（2）、由于工件部分尺寸公差没有给出，一般采用IT13级精度处理；

由于形状复杂，凹模的形孔与凸模分别采用线切割加工。

（3）、凹模与凸模刃口尺寸的计算

画出磨损曲线：

冲裁.冲孔：

画出凸模刃口的磨损曲线，如图

（2）

落料：

画出凹模刃口的磨损曲线，如图（3）

图

（2）凸模刃口的磨损曲线（图）3凹模刃口的磨损曲线

1、磨损前尺寸2、磨损后尺寸1、磨损前尺寸2、磨损后尺寸

找出各类尺寸，列于下表：

磨后变小

磨后变大

磨后不变

冲裁

23.8,14.32（两段）,2.24,3.64

R4（一段弧）

冲孔

落料

Φ3.2,Φ3+0.10

R4,（一段弧）,R11（一段弧）

查表2-13确定间隙下限和上限：

Zmin=t.m=3×0.11=0.33

Zmax=t.m=3×0.16=0.48

Zmax-Zmin=0.48-0.33=0.15

计算凸模、凹模制造公差:

δ凸=0.4（Zmax-Zmin）=0.4×0.15=0.06

δ凹=0.6（Zmax-Zmin）=0.6×0.15=0.09

代人公式计算各尺寸：

尺寸1：

23.8+0.330为冲裁磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（23.8+0.33×0.75）0+δ凹=24.0480-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（24.0475+0.33）0-δ凸=24.378+0.090

尺寸2：

14.32+0.330为冲裁磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（14.32+0.33×0.75）0+δ凹=14.5680-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（14.5675+0.33）0-δ凸=14.898+0.090

尺寸3：

2.24+0.330为冲裁磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（2.24+0.33×0.75）0+δ凹=2.4880-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（2.488+0.33）0-δ凸=2.818+0.090

尺寸4：

3.64+0.330为冲裁磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（3.64+0.33×0.75）0+δ凹=3.8880-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（3.888+0.33）0-δ凸=4.218+0.090

尺寸5：

R40-0.33为冲裁磨后变大，IT13→x=0.75

a凸=（amax-x△）0+δ凹=（4-0.33×0.75）0+δ凹=3.753+0.090

a凹=（a凸-Zmin）0+δ凹=（3.753-0.33）0-δ凸=3.4230-0.06

尺寸7：

Φ3+0.330为冲孔磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（3+0.75×0.33）0-δ凸=3.2480-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（3.075+0.33）0+δ凹=3.405+0.090

尺寸8：

Φ3.2+0.330为冲孔磨后变小，IT13→x=0.75

b凸=（bmin+x△）0-δ凸=（3.2+0.75×0.33）0-δ凸=3.4480-0.06

b凹=（b凸+Zmin）0+δ凹=（3.448+0.33）0+δ凹=3.778+0.090

尺寸9：

R40-0.33为落料磨后变大，IT13→x=0.75

A1凹=（A1max-x△）0+δ凹=（4-0.75×0.33）0+δ凹=3.753+0.090

A1凸=（A1凹-Zmin）0-δ凸=（3.753-0.33）0-δ凸=3.4230-0.06

尺寸10：

R110-0.33为落料磨后变大，IT13→x=0.75

A1凹=（A1max-x△）0+δ凹=（11-0.75×0.33）0+δ凹=10.753+0.090

A1凸=（A1凹-Zmin）0-δ凸=（10.753-0.33）0-δ凸=10.4230-0.06

挤压部分的凸模与凹模公差的计算

当零件要求外型尺寸时:

DA=（Dmax-0.75△）0+δA

dT=（DA-1.9δ）0-δT

当零件要求内型尺寸时:

dT=（dmin+0.5△）0-δT

DA=（dT+1.9δ）0+δA

式中，DA为凹模的基本尺寸，dT为凸模的基本尺寸，Dmax为挤压件外径最大极限尺寸，△为挤压公差，

δA,δT分别为凹模和凸模的制造公差，取δA=δT=（1/5~1/10）△;δ为挤压件壁厚;△为挤压件公差;δ为挤压件壁厚，δ=1.5;△为挤压件公差,IT13→△=0.75

计算凸凹模外型尺寸:

R4R11;

dT=（4.75-0.75×0.75）0-δT=4.190-0.07

dT=（11.75-0.75×0.75）0-δT=11.190-0.07

计算凸凹模内型尺寸:

Ø140-0.07

dT=（13.93+0.5×0.75）0-δP=14.3050-0.07

（4）、凹模用螺钉固定，销钉定位在下模座。

（5）、技术要求：

凹模要有锋利的刃口。

刃口有高的耐磨性，承受冲压力。

所以采用Cr12的钢，淬火处理到

HRC60～62，保证顶面与底面的平行度，形孔与顶面的垂直度应符合国家标准规定。

6、凸模设计

1、凸模的结构：

由于形状复杂，故采用线切割加工。

2、凸模的固定方法：

（1）、由于加工时受到的不大，因此凸模寿命比较长，不需要经常更换，与固定板的配合采用过盈配合。

（2）、由于冲裁凸模形状较简单，采用铆接式凸模的固定，使固定板的型孔与凸模固定部分形状一致。

（3）、由于挤压凸摸形状比较复杂，因此采用横销固定，有利加工且固定稳定，固定板制造也比较简单。

（4）、由于冲孔凸模形状较简单，采用台阶式凸模的固定，使固定板的型孔与凸模固定部分形状一致。

（5）、由于落料凸模形状比较复杂，因此采用横销固定，有利加工且固定稳定，固定板制造也比较简单。

7、导料、定位装置

1、由于所加工的工件需要4个工序，且精度要求比较高，所以采用双侧刃定位，这样不仅定位精确，

而有利于使用自动化加工，提高生产率。

2、采用导料板导料。

8、卸料装置

1、在冲裁,冲孔，采用弹压卸料，凸模与卸料板之间应该有0.1～0.2mm间隙，为了保证卸料顺畅，凸模应缩进卸料板0.5～1mm。

2、在挤压工序中，凸摸到卸料板之间的距离应保持有1.5mm。

3、在落料工序中，凸模与卸料板之间应该有0.1～0.2mm间隙，凸模应缩进卸料板0.5～1mm。

9、模具的其他零件的选择和设计

（1）、模柄的选择：

选用压入式模柄，其模柄规格为A17×30[GB2862.1-81]

（2）、模具标准件的选择：

凹模周界

L

200

B

125

凸模长度

56

配合模架高度H

最小

140

最大

170

孔距尺寸

S

170

S1

100

S2

95

S3

55

零件件号名称及标准编号

1

垫板（GB2858.3-81）

数

量

1

规

格

200×125×6

2

固定板（GB2858.2-81）

200×125×18

3

卸料板（GB2858.2-81）

200×125×16

4

导料板（GB2865.5-81）

2

240×125×6

5

凹模（GB2858.1-81）

1

200×125×18

6

承料板（GB2865.6-81）

125×40×2

7

螺钉（GB265—76）

2

M6×10

8

圆柱销（GB119—76）

2

10×45

9

螺钉（GB70—76）

4

M10×45

10

卸料螺钉（GB2867.5-81）

6

10×48

11

弹簧（GB2089-80）

4

8×25×60

12

螺钉（GB70—76）

4

M10×20

13

圆柱销（119—76）

4

8×20

14

圆柱销（119—76）

2

10×45

15

螺钉（GB70—76）

6

M10×45

16

上模座尺寸（GB2855.1-81）

1

200×125×35

17

下模座尺寸（GB2855.2-81）

1

200×125×40

18

导柱（GB2861.1-81）

1

25×130

19

导柱（GB2861.1-81）

1

28×130

20

导套（GB2861.6-81）

1

25×85×33

21

导套（GB2861.6-81）

1

28×85×33

10、模架的选择：

由弹压卸料、横向送料而选择典型组合为：

查取国家标准选取A型模架：

200mm×125mm×（140-170）mm[GB28585.1-81]

11、确定冲裁间隙

凹模形孔和凸模外形为线切割加工出来，用加工的补偿得到冲裁间隙，凹模补偿值-0.09mm，凸模补偿值-0.075mm，得到间隙为0.025mm，从而得到小间隙，比较高精度，有利于提高工件的质量。

三、模具闭和高度

H闭=上模座厚+下模座厚+落料凹模厚+凸、凹模高-（落料凹模与凸模的刃面高度差+挤压工件高-料厚）

=35+40+18+56-（10+3-1.5）=141.5

根据设备载荷情况和模具的闭合高度，可选用JB21-63型压力机，该压力机的最大装模高度为320

模具的总高度（140~170）mm≤320-5=315mm，故认为合适

四、模具的装配工艺

1、凸模与固定板的组装

（1）、将挤压、落料凸模用横销插在凸模的糟内；

（2）、将冲裁凸模、挤压凸模、冲孔凸模、落料凸模装入固定板；

（3）、磨凸模固定板的背面和刃口面。

2、总装

（1）、将凹模安装在下模座上。

a、将凹模放在下模座合适的位置，用平行夹夹紧。

引钻螺钉孔；

b、拆开平行夹，加工凹模上的螺钉过孔和沉孔；

c、将凹模按工作位置放在下模座上，用螺钉拧紧；

d、钻、铰销钉孔，并装入销钉。

（2）、将凸模及固定板、垫板安装在上模座上

a、在凹模面上加上两块平行垫铁后，将装有固定板的凸模插入凹模，合拢上模座，用平行夹上

模座和固定板夹紧；

b、拔出上模座及固定板，引孔后拆开下平行夹；

c、加工上模座上的螺纹过孔和沉孔；

d、将装有固定板的凸模插入凹模，在固定板上加上垫板，合拢上模座，装入螺钉；

e、调整各个零件间的间隙；

f、钻销钉孔并铰孔后装入销钉。

（3）、下模座装上导料板；

（4）、装上弹顶装置

（5）、上模座装上卸料板；

（6）、合上上、下模座

五、编写冲压工艺卡：

工序号

工序名称

工序内容

工序草图

设备名称及型号

工装名称及代号

1

下料

剪床上剪板

2

冲裁

冲裁

J11-100

冲裁模

3

挤压

挤压

J11-100

挤压模

4

冲孔

冲孔

J11-100

冲孔模

5

6

落料

检验

落料

按零件图检验

J11-100

落料模

六、机构的工作原理:

固定板1

弹簧2

卸料板3

导料板4

凹模板5

凸模（侧刃）11

凸模10

凸模9

凸模8

凸模6

工作时，条料导料板4导向，向左边送料，凸模（侧刃）11冲出外圆弧并定位，废料从落料孔排出；当条料送到第二工步时，挤压凸模10下降，挤压成型；继续往前送条料，到达第三工步时，上模下降，凸模8与凸模9完成冲孔，废料从落料孔排出；当继续往前送料，到达第四工序时，凸模6下降并完成落料工序，工件由台孔下落。

七、工艺过程卡

落料凸模

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

T10A

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

35×25×45

落料凸模

WTC1

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯35×25×42.5

铣床

2

磨

35×25×42

平面磨床

3

热处理

淬火60～62HRC

淬火炉

4

线切割

保证达到零件图纸要求

线切割机床

挤压凸模

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

T10A

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

35×25×40

挤压凸模

WTC2

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯35×25×38

铣床

2

磨

保证尺寸35×25×37.5

平面磨床

3

热处理

淬火60～62HRC

淬火炉

4

电火花

保证内型尺寸Φ24

电火花机床

5

线切割

保证达到零件图要求

线切割机床

冲孔凸模

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

T10A

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

Φ5×45

冲孔凸模

WTC3

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

保证毛坯Φ5×45

2

车

保证尺寸Φ3.5，Φ8，

42，7.5，

车床

3

磨

保证尺寸Φ3.3，Φ7.5，

42，7.5，

外圆磨床

4

热处理

淬火60～62HRC

淬火炉

5

磨

保证达到零件图要求

外圆磨床

冲孔凸模

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

T10A

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

Φ5×45

冲孔凸模

WTC3

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

保证毛坯Φ5×45

2

车

保证尺寸Φ3.5，Φ8，

42，7.5，

车床

3

磨

保证尺寸Φ3.5，Φ7，

42，7.5，

外圆磨床

4

热处理

淬火60～62HRC

淬火炉

5

磨

保证达到零件图要求

外圆磨床

冲裁（侧刃）凸模

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

T10A

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

30×20×45

冲裁（侧刃）凸模

WTC4

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯30×20×42.5

铣床

2

磨

保证尺寸30×20×42

平面磨床

3

热处理

淬火60～62HRC

淬火炉

4

线切割

保证达到零件图要求

线切割机床

垫板

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

45#

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

210×130×8

垫板

WTC5

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯210×130×6.5

铣床

3

磨

保证尺寸210×130×6.5

平面磨床

4

钳工

（1）、划通孔中心线，

（2）、钻孔Φ8.5Φ8Φ10；

钻床

5

热处理

淬火43～48HRC

淬火炉

6

磨

磨上下平面，保证尺寸厚度6

平面磨床

固定板

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

45#

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

210×130×20

固定板

WTC6

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯210×130×18.2

铣床

2

钳工

（1）、划型孔、螺钉、销钉中心线，

（2）、钻螺纹底孔、穿丝孔并攻丝；

钻床

3

热处理

淬火43～48HRC

淬火炉

4

磨

保证尺寸210×130×18

平面磨床

5

线切割

保证达到零件图要求

线切割机床

卸料板

工艺过程卡

产品名称

产品图号

挤压复合模

材料名称及牌号

45#

零件名称

零件图号

毛坯尺寸

210×130×20

卸料板

WTC7

工序号

工序名称

工序内容

设备

1

备料

铣削、保证毛坯210×130×18.2

铣床

2

钳工

（1）、划型孔、螺钉、销钉中心线，

（2）、钻螺纹底孔、穿丝孔并攻丝；

钻床

3

铣

保证尺寸41.4，35

立式铣床