冲压工艺学课程设计说明书Revised as of 23 November 2020冲压工艺学课程设计说明书模具类型：冲孔落料连续模姓名：尹相雨指导老师：鲍益东陈明和南京航空天大学2014年6月20日目录一、设计任务-----------------------------------------------4二、工艺分析-----------------------------------------------4（1）公差及搭边值选定-----------------------------------4（2）凸凹刃口尺寸与公差---------------------------------5表：工作零件刃口尺寸的计算-------------------------6（3）排样及孔心距设计-----------------------------------6（4）材料利用率的计算-----------------------------------6（5）冲裁力的计算---------------------------------------7（6）压力中心的计算-------------------------------------9表：条料及冲压力的相关计算-------------------------9三、主要模具零件的设计计算--------------------------------10（1）冲裁方式的确定------------------------------------10（2）凸模的设计选择------------------------------------10冲孔圆凸模-----------------------------------------11（3）导正销的选用--------------------------------------11（4）落料凹模的选用------------------------------------12（5）凸模强度校核--------------------------------------13（6）凹模的设计选择------------------------------------141、类型确定---------------------------------------142、刃口形式以及尺寸-------------------------------143、凹模外形尺寸的确定-----------------------------154、凹模定位螺孔和定位销孔-------------------------155、凹模板大小的确定-------------------------------15四、其他模具主要零件的设计选择----------------------------16（1）凸模固定板----------------------------------------16（2）模架----------------------------------------------16（3）卸料板--------------------------------------------17（4）垫板----------------------------------------------17（5）导料板--------------------------------------------18（6）初始挡料------------------------------------------18（7）挡料装置------------------------------------------19（8）侧压装置------------------------------------------19（9）模柄----------------------------------------------20五、装配--------------------------------------------------20模具安装及维护说明-----------------------------------22六、心得体会----------------------------------------------23七、参考文献----------------------------------------------25一、设计任务本次设计任务是根据给定的垫圈零件以及相应尺寸，进行工艺分析，并设计相应的冲压模具，绘制出模具的装配图和重要元件的零件图2～3个，最后完成模具设计说明书。
通过完成工艺分析，模具分析计算以及设计选择，给出模具的强度校对结果和模具装配的工艺规程，达到巩固课程知识，学会模具设计的一般方法，掌握利用资料，工程手册进行工程设计的能力以及加强工程制图和设计说明能力的目的。
二、工艺分析（1）公差及搭边值选定设计要求冲裁出的垫圈规格如下根据《冲压工艺学》表2-1，因为零件图无公差标注，所以在零件厚度t=3mm的情况下，零件精度选用IT 12，并且根据表“冲裁件内外形可以达到的经济程度”可以看出在零件尺寸厚度为3mm，基本尺寸分别为和时，IT12～13可以达到理想的经济程度，满足实际情况。
此时零件的模具精度为IT8～9。
查表“标准公差数值”可得落料时d=，公差为；冲孔时D= ，内形公差为。
（2）凸凹刃口尺寸与公差所给垫圈材料30CrMnSi为中碳钢，查《冲压工艺学》表2—3得Zmin= Zmax= Zmax-Zmin=查《冲压工艺学》表2—6得冲孔部分：δd=，δP=δD+δP=<Zmax-Zmin落料部分：δd= ，δP=δD+δP=< Zmax-Zmin由《冲压工艺学》表2—7得冲孔部分磨损系数x=，落料部分磨损系数x=。
冲孔凸模刃口尺寸：带入公式可得：02.0435.12-=p d ，02.00675.12+=d d 。
同理落料凸模刃口尺寸带入公式可得03.0935.31-=p D ，03.00175.32+=d D 。
最终整理表格如下：表：工作零件刃口尺寸的计算（3）排样及孔心距设计因为外形尺寸为，查《冲压工艺学》表2—11得低碳钢时孔边距为，搭边值为，已知垫圈材料为中碳钢，所以乘以系数，最终得到落料孔孔边距，搭边。
最终排样结果如图：（4）材料利用率的计算由于冲裁件为圆形垫圈，所以条料在形状上被限制。
根据上面的计算结果可以知道条料宽度为+*2=。
材料利用率公式：(1) η=A0A×100%，其中A0为冲压件面积，A为每一个步距的条料面积。
可得η=A0A ×100%=π×（16.152−6.152）(32.3+1.98)×（32.3+1.98×2）=56.36%（2）η=nA0A×100%，其中n为整个板料冲压出的零件面积，A为整个板料的表面积。
由于所给板料规格为2000*1000，这种情况下条料的剪切可以分为横切和竖切两种，在计算有边角料存在的情况下，两种方式冲压出来的垫片分别为55*29个和27*58个，两种方式的材料利用率分别为%，%，相差1%左右，小于5%的成本区别标准，所以在考虑剪切条料的成本效率的情况下，选用规格为*2000的条料。
（5）冲裁力的计算查表“黑色金属力学性能”，30CrMnSi属于合金结构钢，低温退火。
抗剪强度τ：440～600Mpa，这里取520Mpa为常用数值。
抗拉强度σb：550～750Mpa，同样这里取650Mpa为常用数值。
伸长率：16%。
由于冲裁见为厚度3mm的简单形状垫片，所以不必考虑降低冲裁力问题，采用平刃模具冲裁，刚性卸料方式。
而不采用斜刃模具冲裁以及弹性卸料装置。
平刃模具冲裁时，冲裁力：F0=Ltτ，L：冲裁周长，t：材料厚度，τ：抗剪强度。
考虑到刃口磨损，凸凹模的间隙波动，机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际冲裁力还要增加30%，即冲裁力：F=1.3Ltτ推件力：F1=nK1F顶件力：F2=K2F卸料力：F3=K3F总冲裁力：F0=F1+F查《冲压工艺学》表2-10可得t=3mm时，推件力，顶件力，卸料力系数分别为K1=，K2=，K3=～,考虑到压力机的选取，卸料力系数取。
带入垫圈零件的具体数值，可以得到冲孔：F=78.325KNF1=3.525KNF2=3.916KNF3=3.133KNF0=81.85KN落料：F=205.684KNF1=9.256KNF2=10.284KNF3=8.227KNF0=214.940KN最终整理数据如下：表：条料及冲压力的相关计算总冲裁力为215KN，实际压力机的压力应该比冲裁力大。
查表得压力机型号为“开式双柱可倾式压力机”，选择JC23-35，其标称压力为350KN，模柄孔直径50，深度70。
（6）压力中心的计算如图所示，有F落X=F冲Y，且根据排样以及冲裁力计算有X+Y=，F冲=，F落=。
最终可得X=，Y=。
三、主要模具零件的设计计算（1）冲裁方式的确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，根据排样结果可以采用以下三种工艺方案：（1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产；（2）落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产；（3）冲孔—落料连续冲压，采用连续模生产。
其中方案一的模具结构简单，但生产方式落后，效率低下，并且由于冲孔落料在不同模具上进行，精度得不到保障，只能考虑采用复合模或者级进模的生产方式。
在生产批量中要求50万件/年，为大批量生产。
因此需要寿命长，生产效率高的模具。
并且产生的垫圈没有公差尺寸要求，普通的模具都可以完成这一工作。
连续模和复合模相比模具寿命长，操作安全，容易实现机器送料和自动冲压生产，生产效率更高。
对于垫圈这种中小型大批量生产的零件十分适合，所以这次垫圈模具设计采用连续模的生产。
（2）凸模的设计选择对于连续模的冲孔-落料工序，最小冲孔落料尺寸应该大于2t，垫圈冲孔落料的直径都满足这个要求。
冲裁垫圈采用圆凸模，常见形式和固定方法有带台式，直通式，铆接式，叠装式，嵌键式，压块式和插入式。
考虑到垫圈冲压为大批量生产的简单级进冲压，最常用的圆台是即可满足要求。
查阅国标，，典型的标准圆凸模满足设计要求。
冲孔圆凸模：由上面计算可知冲孔刃口部分直径为，根据，最终凸模尺寸如下：其中凸模长度在垫板以及凸模固定板选取以后方可确定。
可用长度为42～75mm，详细处理以及尺寸和安装办法见装配图纸。
（3）导正销的选用对于落料圆凸模，在上面计算可知落料部分刃口直径为93531mm，由.于是连续模的落料，所以在凸模上必须安装导正销。