冷冲压模具课程设计与毕业设计指导篇一

《冷冲压工艺与模具设计》试卷二

《冷冲压工艺与模具设计》试卷二

姓名 班级 学号 成绩

未注圆角r0.4 生产批量：大批量

材料：08f 料厚：1mm 设计要求

1.对冲压件的工艺分析

根据工件图纸，分析该冲压件的形状、尺寸，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。（15 分）

2.确定冲压件的最佳工艺方案

通过对冲压件的工艺分析及必要的工艺计算，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序

组合方式的基础上，提出各种可能的冲压工艺方案，并从多方面综合分析和比较，确定最佳

工艺方案。（10 分）

3.确定模具类型

根据冲压件的生产批量，冲压件的形状，尺寸和精度等因素，确定模具的类型。（5 分）

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4.工艺尺寸计算（30 分）

1）拉深次数和拉深工序尺寸的确定

2）冲孔、落料凸、凹模刃口尺寸的计算

3）弯曲凸、凹模尺寸的计算

4）排样设计并画排样图

5）冲压力计算及压力设备的选择

5.模具简图（30 分）

绘制模具简图，说明模具的主要结构，包括模具的定位零件，卸料和出件装置。

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参考答案

一.工件的工艺分析

a)

工件材料为08，其塑性、韧性较好，抗剪强度 t为260～360mpa，抗拉强

度sb为330～450mpa，有利于各种工序的加工。

b)

工件尺寸均没有公差要求，故精度不高，属于一般零件，其公差按 it14

处理，给模具制造带来一系列方便。

c)该工件总体属于圆筒形拉深件，两边有宽4 mm 的直边凸缘，凸缘前端有

弯曲部分，底部有孔；工件圆筒形部分高度为 6mm，需计算确定拉深次

数；弯曲部分直边高度 h=2mm=2t，相对弯曲半径 r/t=0.4<0.5，属于无

圆角弯曲；拉深件底部孔径 f=3.5mm，较易冲出，可安排在拉深工序之

后进行。

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综上所述，此工件可用冷冲压加工成形。

二．零件工艺方案确定

1.模具类型的确定

制件公差为 it14 级,形状较简单,但批量大,宜采用级进模或复合模进行

加工。

2.制件工艺方案的确定

从工件结构形状可知，所需基本工序有拉深、冲孔、弯曲、落料等工序。

因为工件精度要求不高，且从生产效率要求高的角度考虑，可以先采用切口、拉深、冲孔、落料连续模，进行有工艺切口的带料连续拉深，实现工件的拉

深和底部冲孔及落料，再采用落废料，弯曲复合模，完成切除凸缘废料，凸

缘弯曲的工序。

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故成形工艺方案为：切口—拉深—冲孔—落料—切废—弯曲。

这样可以减少模具、设备和操作人员的数量，提高生产效率，只需两副

模具就可实现加工。缺点是模具结构较复杂，制造成本较高。

如果一次即可拉深成功，也可以采用落料、拉深、冲孔复合模，模具数

量仍为两个，但工序安排得到简化，具体工艺方案为：

落料—拉深—冲孔—切废—弯曲。

是否可以一次拉深成功，需要进行计算。

三．工艺尺寸计算

1.拉深次数和拉深工序尺寸的确定

板料厚度为 1ｍｍ，按中线计算

（1）修边余量的确定

凸缘直径d t＝(a+b+c+0.6t)=（23-2+1+1+0.6）=23.6mm(教材表3-6)相对凸缘直径 dt/d=23.6/10=2.36，查教材表４－３得修边余量 d＝1.2mm，故实际凸缘直径d t＝（23.6+2′1.2）=26mm。

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（2）预算毛坯直径

***28424.56ddrdrdhrdrddp p= + + + + + +

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r =r =1.5 mm

p1

h=2ｍｍ

2．拉深凸、凹模尺寸计算

（1）拉深凸、凹模尺寸计算

查教材表４－１４得单边间隙ｚ／２为１ｔ；查表４－１５得dd= 0.04 dp=0.02

工件公差为it14级，查机械设计手册，得 d=0.43，代入下两式，得

+dd +0.04 +0.04

(d p

+d +0.02

d d =(d xz)=3.68

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+ d+ d min min 0 0

查表 得x=0.5 d=0.075

落料尺寸： r 落= 28mm

zmax= 0.20t=0.20 zmin= 0.14t=0.14 dd= 0.025 dp=0.02

.dd.+.dp.=0.025+0.02=0.045< zmax-zmin= 0.20-0.14=0.06

d-d

故：dd =(dmax

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x)0 +d =27.935 + 0 0.03

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-d-0 =27.795 0 dp =(dmax xzmin)-dp-0.02

查表 得x=0.5 d=0.13

（3）弯曲凸、凹模尺寸计算

凸模圆角半径：rp =r0 =0.4

凹模圆角半径：r凹 = 4t=4

凸、凹模单边间隙：z =t +d+ ct

=1 0.09

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0.1 1.19

+（查教材表 34 与 35）

+=

凸、凹模横向尺寸：

+d +0.023 d l =(l-d=22.93

0.75)dmax0 0

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lp =(l d-2z)0-dp =20.55 0-0.023

3．排样及材料利用率

该排样根据落料工序设计，考虑模具结构简单，操作方便，用单排排样设计。

查表２－１４得ａ＝1.2mm，ｂ＝2.0mm，条料ｂ＝ｄ+ 2 a=28+2+2=32mm，进距

ｈ＝ｄ＋ｂ＝28＋1=29mm 材料利用率

s /4

h= ′100% =66.3%

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故采

s 32 29

0

/428100%100%d bhpp×′=′= ××

４．冲压力及压力设备的选择

拉深力：

=ps ××.kn f拉 dt 1 b k1 =3.14 7

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440 10

f压=0.25f=4kn

冲裁力：

t ××)350

f裁 =klt =1.3 p(d +2r 孔 ×.50kn fz=f + f +f =64kn 拉 压裁

压力机公称压力：

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取 fg=1.6fz=100kn

根据冲压力可初选冲压设备型号为 jh21—25。

四．模具简图

落料、冲孔、拉深复合模简图如下

切废、弯曲复合模略

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冷冲压模具课程设计与毕业设计指导篇二

垫板冲压模具设计 1 前言

冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。

(1 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量, 而模具的寿命一般较长, 所以冲压的质量稳定, 互换性好, 具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺

寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。

冲裁模设计题目 如图1所示零件：垫扳 生产批量：大批量 材料：08f t=2mm 2 零件的工艺分析 2.1 结构与尺寸

该零件结构简单, 形状对称。硬钢材料被自由凸模冲圆形孔, 查《冷冲压工艺及模具设计》表3-8, 可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t, 该工件的孔径为:φ6>1.3t=1.3×2=2.6。

由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行, 故最小孔边距不应小于材料厚度t, 该工件的空边距(20>t=2,(10>t=2,均适宜于冲裁加工。

2.2 精度

零件内、外形尺寸均未标注公差, 属自由尺寸, 可按it14级确定工件尺寸的公差, 经查表得, 各尺寸公差分别为：

零件外形:58零件内形:6-0.74+0.300 0-0.62 0-0.52 0-0.43 0-0.36，38, 30, 16, 8 孔心距:18±0.215, 利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。2.3 材料

08f，属于碳素结构钢, 查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知抗剪强度τ=260mpa,断后伸长率=32％。此材料具有良好的塑性和较高的弹性, 其冲裁加工性能好。

根据以上分析, 该零件的工艺性较好, 可以进行冲裁加工。3 确定冲裁工艺方案

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(a先落料，再冲孔，采用单工序模生产；

(b采用落料——冲孔复合冲压，采用复合模生产；(c用冲孔——落料连续冲压，采用级进模生产。

方案(a模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。

根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。4 确定模具总体结构方案 4.1 模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件——凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。

4.2 操作与定位方式

虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。

4.3 卸料与出件方式

采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

4.4 模架类型及精度

考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用i 级模架精度。

4.5 凸模设计

凸模的结构形式与固定方法：

落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以h7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。工艺设计计算 5.1 排样设计与计算

零件外形近似矩形，轮廓尺寸为58×30。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。如图1所示：

查《冷冲压工艺及模具设计》表3-13，工件的搭边值a=2，沿边的搭边值a 1=2.2。级进模送料步距为s=30+2=32mm 条料宽度按表3-14中公式计算： b-0△=(dmax +2a1-△0 查表3-15得：△=0.6

b=（58+2×2.2）0-0.6=62.4-0.6（㎜）

由零件图近似算得一个零件的面积为1354.8㎜2，一个进距内的坏料面积 b ×s=62.4×32=1996.8㎜2。因此一个进距内的材料利用率为： η=（a/bs）×100﹪=67.8﹪

查《冷冲压工艺及模具设计》附表3选用板料规格为710×2000×2。采用横裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为32，每间条可冲零件个数22个零件。则一块板材的材料利用率为：

η=（n ×a 0/a）×100﹪

η=（22×32×1354.8/710×2000）×100﹪=67.2﹪

采用纵裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为11，每条可冲零 件个数62个零件，则一块板材的材料利用率为： η=（n ×a 0/a）×100﹪

η=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=59.2﹪

根据以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因此采用横裁。5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机

冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度： l 1=16π+8+28+38×2 =162.27 内周边长度之和： l=2π×3=18.84㎜

查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知：τ=260mp a;

查《冷冲压工艺及模具设计》附表3可知：k x =0.05, k t =0.055.落料力： f 落=kl1 t t =1.3×162.27×2×260 =109.69kn 冲孔力： f 孔=kl2 t t =1.3×6π×2×260 =12.74 kn 卸料力： fx=kxf落 =0.05×109.69 =5.48kn 推件力：

根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6, 故:n=h/t=3 f t =nktf孔

=3×0.055×25.47 =4.20kn 总冲压力：

f ё= f落+ f孔+fx+ ft 则f ё=109.69+12.74+5.48+4.20 =132.11kn 应选取的压力机公称压力：25t.因此可初选压力机型号为j23-25。

当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。

确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：

由图可知，该形状关于x 轴上下对称，关于y 轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点o。该点坐标为（0，0）。

5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差

由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺

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