广西科技大学《冲压工艺与模具设计》课程设计说明书设计题目 U型垫板单工序落料模的设计系别机械工程学院专业班级学生姓名学号指导教师日期目录一分析冲裁件的工艺性 (3)二确定合理工艺方案 (4)三确定模具总体结构 (5)四排样设计及材料利用率 (6)4.1 计算毛坯尺寸大小 (6)4.2 确定排样方案、计算材料利用率 (6)五计算压力中心 (10)六冲裁力的计算 (11)七凸、凹模刃口尺寸的计算 (12)7.1 间隙值确定的原则 (12)7.2 凸模、凹模刃口尺寸计算原则 (12)八冲裁件主要零部件的选用 (14)8.1冲裁零件的分类 (14)8.2工作零件 (14)8.3 定位零件 (15)8.4 导向零件………...……………………………………………… ..158.5 支撑零件…………...…………………………………………… ..158.5 紧固零件.................................................................. ..15 九模具总装图.. (16)10.1. 模架的选择 (16)10.2. 上、下模座的选择 (17)十压力机的选择 (19)总结 (20)参考文献 (21)一.分析冲压件的工艺性冲压件名称：U型盖板冲压件材料：Q235 （碳素结构钢，屈服强度σs≥235MPa）冲压件的表面粗糙度：查《简明手册》得，Ra值为6.3μm。

冲压件的尺寸未标注公差：尺寸精度的选择可参考老师所给要求GB/T15055-2007的m级查找。

查找公差表后，各尺寸标注为：210±1.4 ，60±1.0 ， 172±1.4 ，Φ12±0.4 ，140±0.7 ，120±0.55 ，R85.2。

8.0-二．确定合理工艺方案1.确定基本冲压工序的性质：工件形状对称，结构简单，看图可确定有冲孔，落料，弯曲三道基本工序。

2.确定基本工序的数量，结合工件的形状尺寸，公差要求，材料性能，生产批量，冲压设备，模具加工条件等因素：按照先后顺序组合，可得以下几种方案：（1）落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压。

（2）落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。

（3）冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。

（4）冲孔——落料——弯曲；级进模冲压。

方案（1）（2）属于单工序模。

冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。

由于该冲压件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

方案（3）制造精度和生产效率较高，但是因为对冲裁件中的冲孔定位有要求，其精度低于方案（4）。

方案（4）只需要一套模具，在大批量生产时，提高了生产率，有利于实现生产的自动化，模具轮廓尺寸较大，制造复杂，但是模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，模具可使用寿命长，有利于大批量生产。

通过对上述四种方案的综合比较，选用方案（4）为该工件的冲压生产方案。

三．确定模具总结构1.模具类型的确定通过以上对冲压工艺方案的确定，可知工件形状简单且要求大批量生产，通过冲孔、落料、弯曲级进模可以实现这样的要求。

2.导向方式：根据冲件形状，尺寸，精度及生产批量来选择和确定导向方式：级进模：冲压件形状简单，精度中等且为大批量生产，可选用导柱、导套导向。

而导柱导套有滑动导向和滚动导向两种，一般用滑动导向。

（1）滑动式模架的选择：用导柱导套导向的模架，根据之前学习的材料成型设备选择原则，一般来说，中小型冲裁件、弯曲件或者浅拉深件多采用具有“C”形机身的开式曲柄压力机，其操作空间三面敞开，易于安装机械化附属装置且成本低廉，是目前中小型冲压件生产的主要设备。

所以选择后侧导柱模架，可以三方面送料，操作方便，适合于尺寸精度不高的中小型模具。

（2）压料、卸料方式的确定虽然板料较薄，但由于零件形状很简单，且零件的精度也不高，所以采用固定卸料板卸料可以简化模具结构。

（3）定距方式的确定由于设计的是单工序模具、单排排样、采用的卸料方式是固定卸料板卸料，条料冲裁后留有搭边，以上条件可以使用固定挡料销定位。

四.排样设计及材料利用率1.计算毛坯大小变形区中性层曲率半径：ρ= r + kt （4-1）上式：r —弯曲件内层的弯曲半径(mm)； t —材料厚度（mm ）；k —中性层系数，可查下表4.1。

相对弯曲半径为：r/t=8/2=4 式中：r —弯曲半径（mm ）；R/t 1.2 1.5 1.8 2 3 4 5 6 k0.430.450.460.460.470.480.480.49根据公式4—1：ρ= r + kt =8+0.48×2=8.96mm由于零件图的圆角半径较大（r=8>0.5t=1）,所以弯曲件的毛坯长度为： L=54321l l l l l ++++ （4-2）mm13.31896.82905096.8219096.8250=⨯+=+⨯++⨯+=πππ根据计算得：工件的毛坯尺寸为：318.13×172，如下图所示：图4.1毛坯展开图2.确定排样方案，计算材料利用率：排样是指冲裁件在板料、条料或者带料上的布置方式。

排样合理与否，对材料利用率的大小有直接影响。

（1）排样方法：在条料冲裁时，工件之间以及工件和条料之间的余料称为搭边。

搭边的作用是：补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度便于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。

排样分为有搭边、少搭边和无搭边三种；按工件的外形特征又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排及裁搭边等形式。

由于零件是大批量生产，所以若采用无搭边容易使模具磨损，不利于模具使用，其寿命降低，所以采用有搭边冲裁，而冲裁件几何形状简单，所以有搭边的排样形式中采用直排。

所以该零件排样的方法是：有搭边，直排式排样。

以172mm为顺送料方向的长度，318.13mm 为垂直送料方向的宽度冲裁。

（2）搭边值、料宽、料宽公差、步距的选择，材料利用率的计算：①搭边值：搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。

硬材料的搭边值可以小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。

手工送料时，有侧压板导向的搭边值可以小一些。

搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。

表4.2 搭边a和a数值单位：mm14.2给出了钢（WC 0.05%～0.25%）的搭边值。

对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：中等硬度钢（WC0.3%～0.45）0.9，硬钢（WC0.5%～0.65%）0.8硬黄铜 1～1.1 ，硬铝1～1.2，软黄铜、纯铝1.2，其他铝1.3～1.4非金属1.5～2。

由上表可知，两冲裁件之间的搭边值a为2mm,条料与冲裁件之间的搭边值a为12.2mm。

②料宽及料宽公差：在排样方案和搭边值确定以后，就可以确定条料的宽度和导料板之间的距离，可分为以下三种情况：●有侧压装置：有侧压装置的模具能使条料始终紧靠同一侧导料板送进，因此只需在条料与另一侧导料板间留有间隙。

●无侧压装置：对于无侧压装置的模具，应该考虑在送料过程中因条料的摆动量而使侧面搭边减小的问题。

为了补偿搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量。

●有侧刃的定距：当条料的送进步距用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的部分。

冲裁件的外形尺寸精度不高，故采用无侧压装置的模具，可按下式计算： 条料宽度： 0-max 0-)2(∆∆++=Z a D B （4-3）式中，max D 为条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，根据冲压件未标注公差的要求，查得冲裁件的尺寸及其公差为：318±0.7mm ，172±0.7mm 。

mm D 7.1727.0172max =+=；a 为侧搭边值，查表4.2；∆为条料宽度的单向（负向）偏差，查表4.3；Z 为导料板与最宽条料之间的间隙，查表4.4。

表4.3 用斜刃剪床裁条料宽度公差∆ 单位：mm表4.4 导料板与条料间的最小间隙Z 单位：mm由表4.3查得料宽公差∆=1.2带入式4-3中，得： 0-max 0-)2(∆∆+=a D B=02.1-2.227.172）（⨯+=02.1-1.177导料板之间的距离： Z a D Z B A 22max ++=+= （4-4）由表4.4查得导料板与条料板间的最小间隙Z=1mm带入式4-4中，得： Z a D Z B A 22max ++=+=1.17921.177=+=③步距的确定与计算：条料在模具上每次送进得距离成为送料步距，每次步距可冲一个或多个零件。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

步距S ：mm a L S 83.32027.013.3181max =++=+= (4-5)④材料利用率的计算：冲裁间的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。

一个步距内的材料利用率η可用下式表示：%100⨯=BSAη (4-6) 式中，A 为一个步距内冲裁件的实际面积（2mm ），mm A 36.5471813.318172=⨯=；B为板料宽度（mm ），mm B 8.177=；S 为步距（mm ），mm S 83.320=。

将以上数据代入式（4-6）中可得：%3.96%1001.17783.32013.318172%100≈⨯⨯⨯=⨯=BS A η④板料上排样应该注意的事项：●注意板料轧制纤维方向，以防止弯曲工件的开裂。

●手工送料时，条料的长度不宜超过1~5mm 。

⑤已知板厚和料宽，可用标准板料规格确定最终料宽和料宽公差，但在实际生产中，往往根据计算出来的料宽采用卷板下料。

五.计算冲裁力中心冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压压力中心。

冲裁模对工件施加的冲裁力合力的中心称为冲裁压力中心。

要使冲压模具正常工作，必须使得压力中心与模柄的中心线重合，而使得压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。

否则在冲压时将不可避免的产生弯矩，使得冲压设备的滑块与模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀磨损。

冲压形状对称的冲压件，如圆形、正多边形。

矩形时，压力中心位于其对称中心线的交点，既几何中心上。

该冲裁件的形状为矩形，规则，所以其冲压中心与几何中心重合。

图5.1六．冲裁力的计算冲裁力是指冲裁时凹模缩承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力。

通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。