设计说明书院系机械工程班级11 级专业材控一班姓名李硕学号1106031022指导教师周伟目录一序言 --------------------------------------------1二设计任务书及零件图-------------------------------2三垫片冲压工艺分析---------------------------------4四垫片冲压工艺方案的确定-----------------------5五垫片冲模结构的确定-------------------------------6六压力计算与压力机的选择---------------------------7七模具刃口尺寸和公差的计算-------------------------9八凸模、凹模、凸凹模的结构设计---------------------11九校核模具闭合高度及压力机有关参数--------------------13 十模具总体设计及主要零部件设计------------------------14 十一参考资料-----------------------------------------16一序言现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用,随之而来的便是对冲压模具设计与制造的要求越来越高。

冲压模具是冲压生产的主要工艺设备,其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响巨大。

因此，研究冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。

我们这次课程设计的任务是设计一套垫片落料、冲孔复合模，即由老师给出零件及生产要求与精度要求，在老师的指导下设计出一套符合要求的复合模。

由于是初次设计,经验不足，因此在设计过程中难免走了不少弯路，犯了不少错误,但是这些都将成为我们以后进行设计的宝贵经验。

虽已经过多次计算、修改，但仍可能还存有疏漏和不当之处，敬请批评、指出。

在此次设计过程中，得到了XXX老师的和广大同学的热心帮助，获益非浅,在此表示衷心的感谢。

二设计任务书及产品图2.1 已知：（1）产品零件图：（2）材料：Ｃr13Ni4Mn9（3）料厚：2mm2.2 求作：（1）进行冲压工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行）（2）确定工艺方案及模具结构类型（3）进行相关工艺计算，包括：①排样设计；②冲压力计算及压力中心的确定；③凸凹模刃口尺寸计算；④模具零件结构尺寸计算；⑤设备选择等。

（4）绘制模具总装配图（5）绘制工作零件及主要零件的零件图（6）编写课程设计说明书2.3 要求：根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始数据和要求，每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。

包括：（1）模具装配图1张（按照1：1比例，或适当比例）；（2）模具工作零件图2-3张（按照1：1比例，或适当比例）；（3）设计说明书1份；三垫片冲压工艺分析3.1 产品结构形状分析由图可只，产品为圆片落料、圆片冲孔。

产品形状简单，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离c满足c大于1.5t。

3.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析要求普通冲裁尺寸精度低于IT13级，现在产品的设计精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求。

因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5～3.2μm,毛刺允许高度为0.01～0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。

3.3产品材料分析对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。

本设计的产品材料是45钢，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

四、垫片冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。

其加工的工艺方案分为以下3种。

方案一：采用单工序逐步加工特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。

但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。

方案二：采用复合模加工成形特点：生产效率高，平整度好，工件精度高，板料比较薄，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。

方案三：采用连续模加工成形特点：生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。

根据本零件的设计要求，以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。

五、垫片冲模结构的确定5.1 模具的形式复合模又分为正装式和倒装式。

（1）正装式特点。

工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。

（2）倒装式特点。

冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，有下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。

因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。

经分析，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。

5.2 定位装置采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模座和活动卸料板之间。

工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。

采用导料螺栓横向定位。

因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。

5.3 模架若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。

若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平衡，可纵向或横向送料。

若采用后侧导柱模架，则可三方送料。

操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。

本设计决定采用中间导柱模架。

六 冲压力计算、压力中心的确定及压力机的选择6.1 计算冲压力(1) 冲孔冲裁力。

F = K L 孔 t τ式中 K ----- 系数，查表取 K = 1.3;L 孔---- 冲孔周长，L=π×11+π×5=50.27mmmm;t---- 材料厚度，t = 2mm;τ----材料抗剪强度；Cr13Ni4Mn9τb 的值查表可知：该材料的抗剪强度为392-470Ｍpa,则取τb =400Mpa取 b KLt F τ==1.3×50.27×2×400=52.28kN（2） 落料冲裁力F 2 = K L 落 t τL 落 =πｘd=π×40=125.66mm所以 F 2 =1.3×125.66×2×400=130.69kN （N ）取 F 2 = 131（KN ） （3）卸料力kNF K F x x 614.228.5205.011=⨯=•= （KN ）F x2 = K x F2=6.53KN 公式（2.25） （d X K K 为卸料力系数，其值查表5-1可得）冲孔推件力 kN 86.26252.280.55 3=nKtF =F T1=⨯⨯ 落料推件力 kN 215.64130.690.55 3=nKtF =F T2=⨯⨯ 所以总冲压力kNF F F F F F F T T X X Z 494212121=+++++= 公式（5-8）表5-1 卸料力、推件力和顶件力系数由ZF P >-0%)60%50(,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取ZF P ⨯=8.10,则公称压力kN F P Z 2.8898.10=⨯=. 初选压力机的公称压力为1000KN 。

6.2 计算模具压力中心由于该零件完全对称于相互垂直的两条对称线，所以模具的压力中心在几何图形的中心点上。

七 计算模具刃口尺寸7.1 落料凹模落料的轮廓尺寸为40062.00+。

为保证冲出合格冲件。

冲裁件精度ＩＴ１１到ＩＴ１３,X 取０．７５.查表知：Z max =0.360，Z min =0.246。

查表可知： δp=0.020mm ，δd=0.030mm综上所述可得： 落料凹模基本尺寸为030.00030.000max 95.39.....)062.075.040(.....)(+++=⨯-=∆-=dd x D D δ 公式（5-10） 验证 δp+δd=0.05<Zmax-Zmin=0.114,满足间隙公差条件。

5.4.2.冲孔凸模尺寸大小为1、冲孔凸模基本尺寸的计算0020.00020.00min 03.29......)045.075.029(.....)(---=⨯+=∆+=px d d p δ 公式（5-12）验证δp+δd=0.045<Zmax-Zmin=0.114,满足间隙公差条件。

八凸、凹模及凸凹模的长度确定和强度校核8.1 落料凹模(1) 厚度Ha==29*0.42=12.18mm,H⨯Kb查表得K取0.42 公式（6-1）又因为mm=故为安全着想，取H=35mmH15min(2) 长度和宽度L、B。

L=4×H =4×35=140mm b凹模=70mm8.2 冲孔凸模长度及强度校核（1）冲孔凸模长度L。

长度：凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、卸料板-、材料厚度h3和h。

h一般在10-20mm了安全着想取15mm所以凸模的长度L为：L=24+2+9.4+15=50.4mm凸模材料：参照《冲压模具设计》选用Cr12MoV ， HRC ：58-62（2） 凸模强度考虑冲孔凸模的直径小，故需对最小凸模29.03mm 进行压应力和弯曲应力校核： 1、压应力的校核：根据凸模校核公式：Fmin >=P/[σ压] 公式（6-5） P-冲裁力Fmin-凸模最小断面面积 [σ压]-凸模材料的许用压力带入数据可得：F=640.88mm 2>528mm 2，符合要求。

2、弯曲应力校核: Lmax<=380PJ 1.0 公式（6-6）Lmax-允许的凸模最大自由长度，mmP-冲裁力，NJ-凸模最小断面的惯性矩，mm 4 L=18<90 ，符合要求。

8.3 凸凹模长度确定，壁厚校核凸凹模长度H ta 确定。

长度同凸模长度。

H ta =50.4mm8.4固定板的设计8.4.1.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度：其厚度取22mm,HRC28-32。

2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：mm mm B L 250315⨯=⨯3、材料：选用45#钢。

4、配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。