1、 冷冲模课程设计冷冲模课程设计题目题目：U形槽矩板级进模设计专 业专 业班 级班 级姓 名姓 名指 导 教 师指 导 教 师 目目 录录一 冷冲压工艺分析.11.1 零件工艺性分析.11.2 结构分析.11.3精度分析.1二 确定工艺方案.2三 确定毛坯画出排样图.33.1 排样与材料利用率.33.2 固定板排样与材料利用率.4四 确定模具类型.74.1 凹模设计主要内容.74.2 凹模型孔侧壁形状的确定.74.3 凹模外形与装配结构.84.4 凹模外形的确定.9五 主要零件图和总装图.115.1 凸凹模.115.2 落料凹模.125.3 垫板.125.4 凸模.135.5 卸料板.135.6
2、 导套.135.7 总装图.14六 模具工作部分尺寸计算.177.1 计算冲裁力公式.197.2 计算相关卸料力、推件力和顶件力公式.197.3 固定板冲压力的计算.207.4 压力机的选择.20总 结.23参考文献.24致 谢.251一一 冷冲压工艺分析冷冲压工艺分析1.1 零件工艺性分析零件工艺性分析1.零件：固定板2.材料：08钢3.批量：大批量4.料厚：2.0mm1.2 结构分析结构分析零件结构容易对称，方便冲裁加工。零件冲压两个圆孔，孔尺寸为10mm，符合冲裁最小孔径mind=10mmmm0.20.1t的要求，此外，通过冲裁的最小孔边距minl=5mmmm0.35.1t要求，所以，该
3、零件结构满足于冲裁要求。1.3精度分析精度分析工件上有4个尺寸未标注公差要求，从公差表查得其公差要求均属于IT13，普通冲裁可以达到零件的精度要求。2二二 确定工艺方案确定工艺方案落料冲孔零件，加工方案可以使用如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构固然简单，但是需两道工序、两副模具，生产效率比较低，零件的精度差，不适用于生产批量较大的情况下。方案二需1副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，而且生产效率很高。虽然模具结构比方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。
4、方案三也只需一副模具，生产效率也很高，与方案二比生产的零件精度稍差。保证冲压件的形位精度，必须在模具，导向销的导向设计，模具制造，装配是稍微复杂的复合模具。检查在凸模和凹模的复合模壁的厚度，当材料厚度t为2.0mm，凸模、凹模、凸凹最小壁厚为5.0mm，因此采用方案二。3三三 确定毛坯画出排样图确定毛坯画出排样图3.1 排样与材料利用率排样与材料利用率1、排样的概念与方法冲裁件在板料、带料或条料上布置排列的方法称为排样。排样设计的内容包括：选择排样方法、确定搭边数值、计算条料宽度、计算送料步距、计算材料利用率、绘制排样图。好的排样，可以减少废品率，保证制件的质量，使模具结构简单，使用寿命延长。
5、排样时，制件与制件间，制件与条（板）料边缘之间的余料称为搭边。搭边过大，浪费材料；搭边太小，可能会被拉入凸模和凹模的间隙，使模具容易磨损，甚至损坏模具刃口。一般来说，材料越厚，越软以及冲裁件尺寸越大，形状越复杂，则搭边值也应越大。搭边值通常是由经验值确定。根据冲裁件在条料上的布置方法，排样有直排、斜排、对排、混合排等多种形式。在冲压生产中，减少废料的产生是节约成本的有效措施之一。采用何种方式需要分析哪种排样方式的材料利用率比较高。2、排样图的画法一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸B、条料长度L、板料厚度t、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a;并以剖面线表示冲压位置。其中条料长度L的给定可以计
6、算出加工该制件需要的条料数目或钢板数目，便于采购原材料。需要注意的是计算出的数值只是理论数值，在采购时考虑冲压时出现的废品量。排样图不仅要表示清楚冲裁件轮廓形状和冲压顺序，还要表示出凸模刃口的截面形状、凹模的型孔形状、数量和位置。而且沿送料方向应画出数个制件的外形形状，表示落料后留在条料上的废料孔的形状。如果是对排等多排排样图，或者双、多凸模结构，在条料上的工件轮廓至少画出三个，用带阴影的线表示出凹模型孔的位置与形状，粗实线表示已经冲完的孔，用双点划画表示预冲工件。这样才能清楚地表达出制件的冲4裁过程，并使凹模上型孔间的尺寸关系非常清楚，计算方便。3、如何计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板
7、料面积的百分比叫材料的利用率。材料利用率是衡量合理利用材料的经济性指标。要确定材料利用率，首先要确定关料步距S。条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，简称跳距。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。一个步距就等于零件直径与两个两件间搭边值的和。材料利用率的具体公式为：%100BSA如果是板料冲裁，也可以用如下公式：%100n1LBA总式中 A1 一个工件的实际面积；n 一张板料上能加工工件的总数量；L 板料长度；B 板料宽度；排样时搭边值的选取直接影响到材料利用率的大小，但是提高材料利用率不能以提高模具制造难度为代价。3.2 固定板排样与材料利用率固定板排样与材料利用率固
8、定板外形类似于矩形，一般可以采用直排或者多排，但是由于该制件尺寸较大，所以采用单排直排的排样方案如下所示。5 图3-1 排样方案一 图3-2 排样方案二6 图3-3 排样方案三A：排样方案一材料利用率条料宽度B=50+22.5=55mm步距S=60.5mm已知制件面积A2194.5mm2.一个步距的材料利用率为：%100BSA=%1005.60555.2194=66.0%B：排样方案二材料利用率条料宽度B=80+22.5=85mm步距S=52.5mm已知制件面积A2194.5mm2.一个步距的材料利用率为：%100BSA=%1005.52855.2194=49.2%C：排样方案三材料利用率条料
9、宽度B=50+22.5=55mm步距S=82.5mm已知制件面积A2194.5mm2.一个步距的材料利用率为：%100BSA=%1005.82555.2194=48.4%通过上面材料利用率的计算知，排样方案一利用率最高，故采用方案一。7 四四 确定模具类型确定模具类型4.1 凹模设计主要内容凹模设计主要内容凹模设计时的主要内容包括：1、确定凹模材料；2、确定凹模型孔侧壁形状；3、确定外形形状与装配结构；4、确定凹模周界尺寸；85、确定凹模板上型孔、螺钉孔、销钉孔的位置及尺寸等；6、确定凹模板的厚度尺寸。4.2 凹模型孔侧壁形状的确定凹模型孔侧壁形状的确定、凹模刃孔口结构 凹模刃口结构有直壁式、
10、斜壁式两类。从刃口强度方面，直壁式刃口比斜壁式高；从加工角度，斜壁式刃口更容易加工。一般情况下，全直壁式型孔和斜壁式只适用于逆出式模具，顺出式模具常用阶梯形直壁型孔；漏料口可以采用钻孔或铣削制成。但是无论采取哪种结构，都要注意凹模刃口高度h的取值。、废料堆积在选择刃口形式时，还要考虑防止废料堆积的问题。以下是常见的容易产生废料堆积的因素：1、凹模刃口有效高度（直线部位）过长；2、骨表面让位形状不适合；3、凹模内部的表面较粗糙；4、凹模、模具垫板、模座的孔中心偏移造成台阶；5、冲裁废料相互连接，呈棍状下落时，堆积住让位孔；6、废料带磁性；7、薄板或小孔冲裁，因冲裁废料重量轻，即使一个小障碍也会导
11、致废料堆积。例如，凹模刃口有效高度h过大，在冲裁过程中积存在凹模型孔内的落料件或冲孔废料的片数将增加，结果一方面是凸模受到的反顶力增大，会使凸模，尤其是细长凸模在冲压时容易损坏。另一方面孔口内堆积材料过多，会直接导致凹模刃口崩裂，导致模具报废等严重后果。所以在设计时要综合考虑刃口形状。又如在冲裁0.5mm以下的薄板时，台阶式直壁凹模孔口容易塞料，材料从孔口被推出后，材料会在凹模内翻转，所以，凹模底部扩孔尺寸不宜过大（一般比型孔尺寸大0.51mm），否则容易因为材料的翻转导致堵塞孔口，导致废料堆积；而斜壁式则可防止废料转落，减少由于废料堆积带来的9故障，但是孔口是倾斜的，刃口强度不如直壁式高。、
12、废料回跳冲裁时，废料回跳会引起制件质量缺陷、模具损伤等，特别是薄板小径冲裁，凹模之间的约束力较少的切边容易引起废料回跳。废料产生回跳的主要原因有真空产生的吸附、吸附到凸模刃口处、油液产生的吸附、凸模的磁力和凹模压缩空气引起的负压等。一般的冲裁间隙中，排出废料的尺寸小于凹模孔径尺寸，也容易发生回跳。解决废料回跳的方法有以下几种：1、选用特种凸模 斜刃口凸模、顶料凸模、带气孔凸模等。2、凹模结构改变 以真空产生吸引，增加刃口内面的粗糙度，切刃采用微小侧角等。3、其他措施 改变轮廓形状，减小冲裁间隙，加大凸模进入凹模的深度。4、专用防废料回跳型凹模 一些提供模具标准件的厂家，有一种防废料回跳型凹模。
13、在这种凹模内表面加工了两条以上的斜槽，这样在冲裁时，冲裁废料被压入凹模型孔，废料对应于凹模斜槽的小突起部位，再经过凸模往下压，突起部位会被凹模侧面压缩，因而达到防止废料回跳的作用。但是由于是通过在废料上形成小突起部位而防止回跳的，所以这种结构不适合精密孔冲裁、下料等情况。4.3 凹模外形与装配结构凹模外形与装配结构 确定凹模尺寸前，要先考虑凹模的外形及装配结构。凹模的外形有圆形和矩形，装配结构有整体式和镶拼式，刃口也有平刃和斜刃。实际生产中，在凹模上开设所需要的凹模型孔，用螺钉、销钉将凹模板直接固定在下模座上。由于该制件外形近似于矩形，且尺寸不大，所以该套模具凹模外形为矩形，并采用整体式凹模结
14、构。4.4 凹模外形的确定凹模外形的确定1）、确定原则10凹模外形尺寸指的是凹模板的整体尺寸。凹模的外形有矩形和圆形两种，需要根据模具结构确定。下面以矩形凹模为例说明如何确定凹模板尺寸。凹模板的尺寸包括长（L）宽（B）高（H），从凹模刃口（bl）至凹模板外边缘的最短距离称为凹模壁厚C。凹模壁厚C值的选取直接影响凹模板登外形尺寸，即长度L与宽度B的值。其最小值可以参考凹模外形尺寸并不能简单地从凹模型孔向四周扩大一个壁厚C来决定，因为凹模板上还会有定位零件，如导料板等结构、还要考虑凹模板的安装尺寸等。在确定凹模外形尺寸时，还需要注意如下身体上内容：1、相关螺纹孔、销钉孔与刃口边的最小距离；2、螺纹
15、孔与销钉孔与刃口之间的最小距离；3、弹性元件的外形尺寸；4、进料方式；5、定位、定距方式。在实际生产计算中，螺孔中心到刃口边缘或者销钉孔边缘的距离，一般可以按照1.52d取最小值。冲模中的定位销常选用圆柱销，选用直径与螺钉直径相等或小一个规格，一组定位采用两个销钉，在模具内部的长度一般是其直径的22.5倍。固定常采用内六角螺钉，这类螺钉坚固可靠，螺钉头不外露，整个模具外形齐整。拧入铸铁件的螺钉深度一般是螺钉的22.5倍；拧入一般钢件的深度是螺钉直径的1.52倍。螺钉直径的选用与模板厚度有关，如表2-23给出了凹模固定用螺钉直径与凹模厚度的关系。表2-23 固定螺钉直径与凹模厚度的关系凹模厚度/
16、mm1313191925253535螺钉规格M4、M5M5、M6M6、M8M8、M10M10、M122）、固定板模具的凹模周界尺寸确定凹模周界时，首先将凹模刃口1：1绘制出来，然后以此为界画一个外框，11由于本例中选择M8螺钉和6的销钉，所以以该线框为界向外扩展2倍直径，即是螺钉、销钉中心线位置；再由此位置往外扩展2倍直径尺寸，即是凹模周界尺寸，则推出凹模周界尺寸为88.5mm78mm，根据标准模架，选择160mm125mm。五五 主要零件图和总装图主要零件图和总装图5.1 凸凹模凸凹模凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6。材料采用Cr12MoV，调质处理至5055HRC。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.246mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.246mm，凸凹模形状如下图5-1所示。12 图5-1 凸凹模5.2 落料凹模落料凹模凹模的结构形式和固定方法：凹模采用圆形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命，其值可查冷冲压工艺及模具设计表3-23，形状如图5-2所示。
