买文档送CAD图纸，QQ目 录 一 冷冲压工艺分析 1 1.1 零件工艺性分析 1 1.2 结构分析 1 1.3精度分析 1 二 确定工艺方案 2 三 确定毛坯画出排样图 3 3.1 排样与材料利用率 3 3.2 固定板排样与材料利用率 4 四 确定模具类型 7 4.1 凹模设计主要内容 7 4.2 凹模型孔侧壁形状的确定 7 4.3 凹模外形与装配结构 8 4.4 凹模外形的确定 9 五 主要零件图和总装图 11 5.1 凸凹模 11 5.2 凹模 12 5.3 12 5.4 卸料板 13 5. 导套 13 5. 总装图 14 六 模具工作部分尺寸计算 17 7.1 计算冲裁力公式 19 7.2 计算相关卸料力、推件力和顶件力公式 7.3 固定板冲压力的计算 2 7.4 压力机的选择 2 总 结 2 参考文献 致 谢 2 一 冷冲压工艺分析 1.1 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：2.0mm 1.2 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=10mm≥的要求，此外，通过冲裁的最小孔边距=5mm≥要求，所以，该零件结构满足于冲裁要求。 1.3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，普通冲裁能够达到零件的精度要求。 二 确定工艺方案 落料冲孔零件，加工方案能够正常的使用如下： 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。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。 三 确定毛坯画出排样图 3.1 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。排样设计的内容有：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，能够大大减少废品率，保证制件的质量，使模具结构相对比较简单，常规使用的寿命延长。 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省本金的有效措施之一。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。必须要格外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。这样才可以清楚地表达出制件的冲裁过程，并使凹模上型孔间的尺寸关系很清楚，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料面积的百分比叫材料的利用率。材料利用率是衡量合理规划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： 如果是板料冲裁，也可以用如下公式： 式中 A—— 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 固定板外形类似于矩形，通常能采用直排或者多排，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。 图3-1 排样方案一 图3-2 排样方案二 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A≈2194.5mm.一个步距的材料利用率为： ==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A≈2194.5mm.一个步距的材料利用率为： ==49.2% C：排样方案三材料利用率 条料宽度B=50+22.5=55mm 步距S=82.5mm 已知制件面积A≈2194.5mm.一个步距的材料利用率为： ==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。 4.1 凹模设计主要内容 凹模设计时的主要内容包括： 确定凹模材料； 确定凹模型孔侧壁形状； 确定外形形状与装配结构； 确定凹模周界尺寸； 确定凹模板上型孔、螺钉孔、销钉孔的位置及尺寸等； 确定凹模板的厚度尺寸。 ①、凹模刃孔口结构 凹模刃口结构有直壁式、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；漏料口能够使用钻孔或铣削制成。但是无论采取哪种结构，都要注意凹模刃口高度h的取值。 ②、废料堆积 在选择刃口形式时，还应该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： 凹模刃口有效高度（直线部位）过长； 骨表面让位形状不适合； 凹模内部的表面较粗糙； 凹模、模具垫板、模座的孔中心偏移造成台阶； 冲裁废料相互连接，呈棍状下落时，堆积住让位孔； 废料带磁性； 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，结果一种原因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，会直接引发凹模刃口崩裂，导致模具报废等难以处理的后果。所以在设计时要考虑刃口形状。 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0.5~1mm），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故障，但是孔口是倾斜的，刃口强度不如直壁式高。 ③、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会造成废料回跳。废料产生回跳的根本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，也易发生回跳。 解决废料回跳的方法有以下几种： 选用特种凸模 斜刃口凸模、顶料凸模、带气孔凸模等。 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。 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。 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。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 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构。 4.4 凹模外形的确定 1）、确定原则 凹模外观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，应该要依据模具结构确定。下面以矩形凹模为例说明怎么样确定凹模板尺寸。 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观尺寸，即长度L与宽度B的值。其最小值可以借鉴 凹模外观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、还应该要考虑凹模板的安装尺寸等。在确定凹模外观尺寸时，还必须要格外注意如下身体上内容： 相关螺纹孔、销钉孔与刃口边的最小距离； 螺纹孔与销钉孔与刃口之间的最小距离； 弹性元件的外观尺寸； 进料方式； 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，通常能按照1.5~2d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2~2.5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2~2.5倍；拧入一般钢件的深度是螺钉直径的1.5~2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/mm 13 13~19 19~25 25~35 35 螺钉规格 M4、M5 M5、M6 M6、M8 M8、M10 M10、M12 2）、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，由于本例中选择M8螺钉和Φ6的销钉，所以以该线倍直径，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 主要零件图和总装图 5.1 凸凹模 凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6。材料采取使用Cr12MoV，调质处理至50～55HRC。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。 图5-1 凸凹模 5.2 凹模 凹模的结构及形式和固定方法：凹模采取了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。 图5-2 落料凹模 5.3 垫 下垫块的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。 是否要用板，可按下式校核： P=F12/A 式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力； F12—凸模承受的总压力； A—凸模头部端面与承受面积。 由于计算的P值大于《冷冲压工艺及模具设计》表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。 垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC43～48，其尺寸规格为： 160mm125mmmm。 上下面须磨平，保证平行。 5.4 卸料板 为便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.3～0.5，卸料板的尺寸规格为：160mm125mm12mm，材料为:45#。 5.5 导套 导套材料采取使用20#，导套先淬火再回火至HRC40～45，形状如图5-4所示。 图5-4 导套 5. 总装图 图5-5 主视图 图5-6 剖视图一 图5-7 剖视图二 图5-8 明细表 说明 本模具是倒装复合模，采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，刚性推件装置由打杆12和推件块8组成。冲孔废料直接由冲孔凸模24从凸凹模6内孔推下，无顶件装置。 六 模具工作部分尺寸计算 计算刃口尺寸需要遵循以下原则： 落料件光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸；所以落料外观尺寸主要决定与凹模孔口尺寸，即落料模需要先计算凹模尺寸。 冲孔件光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸；所以冲孔孔径尺寸主要决定于凸模尺寸，即冲孔模需要先计算凸模尺寸。 凸、凹模刃制件应有合理间隙值。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般都会采用最小合理间隙值（Z）。 凸、凹模刃口计算公式由于落料与冲孔的基准尺寸不同而不同。落料时，首先确定凹模刃口尺寸，凸模刃口的基本尺寸等于凹模刃口的基本尺寸减去最小间隙值得到；冲孔时，首先确定凸模刃口尺寸，凹模基本刃口尺寸等于凸模刃口的基本尺寸加上最小间隙值得到。具体公式见表2-16所示。 凸、凹模的制造公差应与制件尺寸精度相适应，偏差值按照入体原则标注。 综上所述，计算刃口尺寸的基本步骤如表2-16所示。 表2-16 分开加工法刃口尺寸计算基本步骤 序号 步骤 公差 依据 1 确定间隙值Z/mm (双边值) Z=D- d D——凹模尺寸（D） d——凸模尺寸（d） 查表确定或经验值确定 2 确定凸、凹模基准刃口尺寸/mm 落料时，首先确定凹模刃口尺寸D D=（D- ）(+) 冲孔时，首先确定凸模刃口尺寸d d=（d+ ）（0/-） —磨损系数；—制件公差 区分落料和冲孔工序： 落料尺寸=凹模尺寸 冲孔尺寸=凸模尺寸 3 计算凸、凹模刃口尺寸/mm 落料时，凸模刃口的基本尺寸d= D- Z 冲孔时，凹模基本刃口尺寸D= d+ Z 4 刃口偏差/mm 凹模刃口偏差(+) 凸模刃口偏差（0/-） 入体原则 5 刃口精度/mm 凹模刃口公差+凸模刃口公差 Z- Z 与制件尺寸精度相适应 计算设计基准刃口尺寸时，需要查表确定参数（磨损系数），该值在0.5~1之间。 制件尺寸未标注公差，为降低工作难度，所以在实际生产中按照IT14等级确定各尺寸公差；零件为不规则形状，属于落料件，所以凹模尺寸按零件图尺寸加工，各尺寸减去一个间隙值即为凸模尺寸。本例中间隙按表2-15选取0.

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