天津滨海职业学院毕业设计（论文）冲压模具毕业设计作者：成材院系：天津滨海职业学院机电工程系专业：机电一体化技术年级：2006级学号：200XXXXXX指导教师：育才毕业设计任务书（3号黑体居中）设计题目：（4号黑体）完成期限：自年月日至年月日止（4号黑体）一、设计原始依据（资料）（4号宋体加粗）XXXXXXXX（小4号宋体）二、设计内容和要求（4号宋体加粗）XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX（小4号宋体）本人签字：（小4号宋体）年月日（小4号宋体）毕业设计内容摘要（3号黑体居中）（内容小4号宋体）关键词：（4号黑体）XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX（小4号黑体）目录1.冲压的基本工序及模具2.零件的工艺性分析.2.1 零件的工艺性分析2.2冲裁件的精度与粗糙度2.3冲裁件的材料2.4确定工艺方案3.冲压模具总体结构设计3.1模具类型3.2操作与定位方式3.3 卸料与出件方式3.4模架类型及精度4. 冲压模具工艺与设计计算4.1排样设计与计算4.2设计冲压力与压力中心,初选压力机.5.模具的总张图与零件图5.1根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图5.2冲压模具的零件图5.3压力机的校核6.冲压模具零件加工工艺的编制6.1凹模加工工艺过程6.2凸模加工工艺过程6.3卸料板加工工艺过程6.4凸模固定板加工工艺过程6.5上模座加工工艺过程6.6下模座加工工艺过程6.7导料板加工工艺过程1 冲压的基本工序及模具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。

上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。

在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。

这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。

复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。

级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。

复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。

冲模的结构类型也很多。

通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。

但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。

工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。

上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。

设计要求:设计该零件的冲裁模冲压件图如下图所示冲压技术要求:1.材料:H622.材料厚度:4mm3.生产批量:中批量4. 未注公差:按IT14级确定.2 .零件的工艺性分析.2.1 零件的工艺性分析 该零件材料为H62(黄铜)结构简单,形状对称,凹模宽度B=12≥1.2t(t 为材料厚度) ,冲孔时有尺寸为φ6.52.00+ >φ5.215.00+ 根据课本 P86页知冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等.根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9X4=3.6mm<φ5.215.00+所以满足工艺性要求.冲裁件孔与孔之间:孔与边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约,其值不应过小,一般要求C ≥(1～1.5)t,C ′>(1.5～2)t 所以由冲件图可知C 1=12-5.2/2-6.5/2=6.15>1X4=4,C 2=88.9-21-29.4-31.5-2-2.5=2.5<1X4=4,C ′=18/2-6=3<1.5X4=6.由以上可知孔与孔之间距离C 1满足工艺性要求, C 2至少增加1.5才能满足工艺性要求,而孔到边缘的距离至少增加3才能满足工艺性要求,因此必须在总长88.9加上1.5,即总长为90.4才能满足工艺性要求,总宽18加上3X2,即总宽为24才能满足工艺性要求.由以上分析可得,冲件的长改为90.4 ,宽改为24 才能满足工艺性要求,如图2—1所示,如果征得有关同意,我们才能继续做下一步的设计.图2-1 工件图2.2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,由表3-5可得落料公差,冲孔公差分别为0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.5,0.15由表3-6得孔中心距公差±0.15而冲件孔中心距最高精度公差为±0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求. 由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.3冲裁件的材料由表1-3可得,H62(黄铜),抗剪强度τ=255Mpa,断后伸长率35%,此材料具有良好的塑性级较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工.2.4确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案.3.冲压模具总体结构设计3.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.3.2 操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。

3．3 卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

3.4模架类型及精度由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。

4．冲压模具工艺与设计计算4．1 排样设计与计算该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理,如图4-11，4-12所示。

图4-1（横排）图4-2（直排）对图4-12有：查表3-18，表3-19，表3-20，取a=3.5X1.2=4.2mm, a1=3.2X1.2=3.84mm, △=1.0mm Z=0.5mm.因此根据式3-13，条料的宽度为B0∆-=（D max+2a+z）0∆-=010.5)2X4.2(90.4-++=0199.3-mm进距为:s=24+a1=24+3.84=27.84mm根据3-14，导板间距为：B0=B+Z=D max+2a+2z=99.3+0.5=99.8mm由零件图在CAD用计算机算得一个零件的面积为1807.58mm2一个进距内的坯料面积:B X S=99.3X27.84=2764.51mm2,因此材料利用率为:η=(A/BS)X100%=(1807.58/2764.51)X100%=65.39%同理可算得图4-11的材料利用率为60%.由利用率可知,图4-12的排样合理.4.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机.(1).冲裁力根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=355.96mm(首次冲裁除外),又因为τ=255Mpa,t=4mm,取K=1.3,则根据式3-18,F=K Ltτ=1.3X355.96X4X255=471.99 KN卸料力:查表3-22,取K x=0.06,则Fx=K x F=0.06X471.99=28.32 KN推件力:由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=8+6=14mm,故n=h/t=14/4=3.5,查表3-22,取K T=0.09则F T=n K T F=3.5X0.09X471.99=148.68 KN由于采用固定卸料和下出件方式,所以F∑= F+F T=148.68+471.99=620.67 KN由式3-23应选取的压力机公称压力为:P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3)X620.67=682.74KN因此可选压力机型号为JD21-80.(2)压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,如图5-2所示先取原点在O处,则它的压力中心为A(48.76,-39.84), 而落料各边的压力中心分别为B(0,-3);C(0,-21);D(45.2,0);E(45.2,-24);F(90.4,-12).由式3-31得:X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=(139.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/ 139.15+6+6+90.4+90.4+24=48.211Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=-(139.15X39.84+6X3+6X21+90.4X0+90.4X24+24X12)/ 139.15+6+6+90.4+90.4+24=-22.88所以由以上可以算得压力中心为G(48.11,-22.88)具体如下图4-3所示:图4-3压力中心(3).计算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料较厚,模具间隙较小,模具的间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件的制造公差,(一般可取冲件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工为宜.由落料尺寸得,凹模会变小,所以得下图4-4以凹模为基准,配作凸模. 如图4-4刃口尺寸由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以有图4-4以凸模为基准,配作凹模.如图4-4刃口尺寸图4-4刃口尺寸根据表3-9,由材料厚度可得Z min=0.320mm, Z max=0.400mm.如图4-22,由落料,凹模磨损后变大,有A1=24043.0- ,A2=90.405.0-.由表3-14,表3-15可得磨损系数X1=0.75,X2=0.5所以:A d1=(A1max-x△)4/0∆+=(24-0.75X0.43) 4/43.00+=23.68108.00+A d2=(A2max-x△)4/0∆+=(90.4-0.5X0.5) 4/5.00+=90.15125.00+由于A d1, A d2为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.32～0.400mm.(2).由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:b 1=2.525.00+, b 2=5.53.00+, b 3=5.215.00+, b 4=6.52.00+, b 5=6, b 6=12, b7=2而b 5 , b 7为自由尺寸,其公差为IT14,所以查表可得△5=0.3,△7=0.25 由表3-14,表3-16可得,磨损系数X 1=X 1=X 5=0.5, X 3=X 4=X 7=0.75 因圆弧R 6与尺寸12相切,故b p6不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取b p6=2b p5.所以:b p1=(b 1min +X 1△1)04/∆-=(2.5+0.5X0.25)0063.0-=2.6250063.0- b p2=(b 2min +X 2△2)04/∆-=(5.5+0.5X0.3)0075.0-=5.650075.0- b p3=(b 3min +X 3△3)04/∆-=(5.2+0.75X0.15)0038.0-=5.3130038.0- b p4=(b 4min +X 4△4)04/∆-=(6.5+0.75X0.2)005.0-=6.65005.0- b p5=(b 5min +X 5△5)04/∆-=(6+0.5X0.3)0075.0-=6.150075.0-b p6=2b p5= 12.3015.0-b p7=(b 7min +X 7△7)04/∆-=(2+0.75X0.25)0063.0-=2.1880063.0-(3).凸,凹模磨损后不变的尺寸C p 1=21±0.52, C p 2=29.4,C p 3=12±0.25, C p 4= 31.5±0.25 .未注公差为IT14,所以29.4的公差为0.52,由表3-16得:C p=(C min +0.5△)±8/∆,所以:C p 1=(C min +0.5△)±8/∆=(21-0.52+0.5X1.04)±0.13=21±0.13 C p 2=(C min +0.5△)±8/∆=(29.4-0.26+0.5X0.52)±0.065=29.4±0.065 C p 3=(C min +0.5△)±8/∆=(12-0.25+0.5X0.5)±0.063=12±0.063 C p 4=(C min +0.5△)±8/∆=(31.5-0.25+0.5X0.5)±0.063=31.5±0.0635. 模具的总张图与零件图5.1 根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图如图5-1所示:材料:622.材料厚度:4图5-1 级进模总装图1.垫板;2.凸模固定板;3.销钉;4.卸料板;5.凸模;6.导板;7.凹模;8.导正销;9.始用挡料销;10.模柄;11.上模座;12.导套;13.导柱;14.下模座;15.螺钉;16.定位销;17.螺钉;18.承料板;19.导料板.5.2 冲压模具的零件图(1).凹模设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据表3-28,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面“4.2”计算冲裁力时所取h=14mm,漏料部分刃口轮廓适当扩大根据表3-28可以扩大0.5～1mm,取1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状,如图5-21所示),凹模轮廓尺寸计算如下:凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:L=l+2C=90.4+2X54=198.4 B=l+2C=27.8+12+6+2X54=153.8C值可根据表3-29查得.整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算:H=K1K231.0F=1X1.534719901.0X=55mm, K1取1,K2根据表3-30取1.5. 由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=198.4X153.8X55,查有关国家标准,并无厚度合适,因此我选LXB为标准尺寸,得LXBXH=250X200X56.凹材料的选用:根据表8-3,材料选用Cr4WmoV孔与孔的校核:由表3-27校核最小A值为29,最小B值为29,最小C值为19,最小D值为6.84,以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见零件图5-21.或后面所附的零件图.设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太,由压力机根据模柄孔尺寸为φ60,压力中心仍在模柄投影面积,可设他们在同轴线上.其余图5-2 凹模(2).凸模设计落料凸模刃口部分为方形,又在它里面开孔,装配导正销,为便于凸模和固定板的加工,可通这设计成铆接方式与固定板固定.冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式.凸模的尺寸根据导料板尺寸、卸料板尺寸和安装固定要求尺寸以及式3-33的h，取h15~20，因为这里的凹模刃口尺寸为14 mm,在范围之内取15mm所以凸模的尺寸为L=15+12+44+32+1=104mm.凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用CrWMn.考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模φ5.2进行强度和钢度校核：根据表3-26可得：L≤90d2/F=(90X5.313X5.313)/2553.1XXXX=16.96 mm.144.3313.5L为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为15＜16.96,所以钢度得以校核.强度校核:根据表3-26,凸模的最小直径d应满足:d≥5.2tτ/[б压]=5.2X4X255/1200=4.42mm,所以5.313＞4.42,凸模强度得以校核.参照ISO 8020-1986 B型圆形冲孔凸模,设计如图5-3,5-4所示. 余下凸模根据凸模长度及其加工可设计如图5-5、5-6、5-7所示，具体零件图如后面所附零件图为准，在这只是初步设计。