目录

一、设计任务书………………………………………2

二、冲压工艺性及工艺方案的确定………………3

三、主要设计计算……………………………………4

四、模具总体设计……………………………………8

五、主要零部件设计………………………………8

六、冲压设备的选定………………………………12

七、设计小结…………………………………………13

八、参考文献…………………………………………13

一、课程设计任务

一、题目：冲孔、落料复合模

二、零件：                                       

                                                                                                                                 

材料：Q235                

     厚度：2.0mm

批量：大批量

三、任务内容：

(一）工艺设计

    1、工艺审查与工艺分析

    2、工艺计算：

      ?毛胚计算

       ?工序件计算或排样图

     3、工艺方案的确定

       ?工序的确定

       ? 基准和定位方式的选择

（二）模具设计

        1、总图

        2、零件图

组员：张宏伟（组长）王东 张冰 董雁 刘宏 王淞 龙飞飞

           二、冲压工艺性及工艺方案的确定

一、工艺性分析

1、材料     零件的材料为Q235普通碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

2、结构     该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚（见参考文献①表2.9.5），故可以考虑复合冲压工序。

3、精度     零件外形：80±0.07属于10级精度，60±0.05属于9级精度。零件内形: 属9级精度。孔间距：42±0.08属11级精度（均由参考文献精度②附录一查得）。因零件边有90^o的尖角，应以圆弧过渡，查参考文献①表2.7.1取r=0.5mm。零件精度较高，模具按六、七级制造可达到尺寸精度要求。

4、结论  可以冲裁。

二、冲压工艺方案的确定

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:

方案①:先落料、再冲孔。采用单工序模生产。

方案②:落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。

方案③:冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。

方案①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，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案①复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案③也只需要一套模具，生产效率高，但零件的冲压精度不易保证。通过以上三种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用方案②为佳。

三、主要设计计算

（1）排样方式的确定及计算

查参考文献①表2.5.2，查得：取两工件间的最小搭边：a ₁=2.0mm    侧面搭边值：a=2.2mm     由下表计算可知条料宽度 mm，步距62.2mm。查参考文献③第8页选取t=2.0mm，950mm 2000mm的钢板。一个步距材料利用率90.3%（计算见下表）。每条钢板可剪裁为11张条料（85.5mm 2000mm）每张条料可冲32个工件，故每张材料利用率为88.9%（计算见下表）           确定后的排样如下图：

（2）冲压力的计算该模具采用倒装式复合模，拟选弹性卸料，刚性出件，冲压力的相关计算见下表。

排样冲压力计算表

（3）压力中心的确定

该工件尺寸，形状对称，因此该工件的压力中心在工件轮廓的几何中心O上。

（4）工作零件刃口尺寸的计算

查参考文献①表2.3.3取，磨损系数x=1

（5）卸料橡胶的设计计算

采用  JB/T 7650.9-1995聚氨酯弹性体

四、   模具总体设计

（1）模具类型的选择

   由冲压工艺性分析可知，采用复合冲压，所以模具类型

为复合模。

（2）定位方式的选择

       该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。

（3）卸料、出件方式的选择

      倒装式复合模，采用弹性卸料，刚性出件。

（4）导向方式的选择

     为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用后侧导柱模架。

五、   主要零部件设计

一、  工作零件的设计

（1）落料凹模

凹模的厚度：H=kb（15mm）

         =0.3080=24mm(参考文献①表2.9.5)

凹模的壁厚：C=（1.5～2）H（30～40mm）

凹模宽度：B=b+2c=80+240=160mm

凹模长度：L=160mm（查参考文献②表4.11标准JB/T7643.1-2008取得）

   凹模厚度：由上计算厚度24mm，将凹模版做成薄板形式并加空心垫板后厚度取14mm。  得凹模轮廓：16016014mm

（2）凹凸模

    高度：L=+h+=20+35+10=65mm

如下图式中：为凹凸模固定板厚度（查参考文献②表4.11初选16016020mm），弹性卸料板厚度（初选16016010mm），h为增加高度（冲压时橡胶高32mm+凹凸模高过卸料板3mm=35mm）。

（3）冲孔凸模

     结合工件外形考虑加工，将凸模设计成直通式凸模，与凸模固定板按H7/m6配合。

其总长度：L=++=14+12+24=50mm

式中各参数如上图中： 凹模厚度、空心垫板厚度（查参考文献②表4.11初选16016012mm）、凸模固定板厚（查参考文献②表4.11初选16016024mm）。经查圆柱头直杆圆凸模标准，采用：

    50 JB/T 5825-2008 的凸模。

二、  定位零件的设计

（1）     挡料销：

因模具采用橡胶弹性卸料，且卸料橡胶安装高度36mm较高。为方便挡料，采用橡胶弹顶挡料销装置。查参考文献①表2.9.7得挡料销高出卸料板3mm，卸料板厚10mm，故取挡料销H=14mm。挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。

（2）     导料销：

  使用两个导料销，采用橡胶弹顶导料装置。查参考文献①表2.9.7得导料销高出卸料板6～8mm，卸料板厚10mm，故取导料销H=18mm。挡料销与卸料板采用H9/d9间隙配合。

三、 出件装置的设计：

采用刚性出件，由推杆直接推动推件块，将凹模内的

工件推出。根据推杆连接的各板高度，和模柄孔径查参考文献②表4.14.4取带肩推杆：A 12X140 JB/T 7650.1-2008。推件块的周界尺寸和零件的周界尺寸相同，考虑凹模厚度、空心垫板厚度、及推杆安装、凹模修模量等因素，取高度16mm。

四、 卸料部分的设计：

       卸料板：由活动挡料销和导料销安装高度：选用卸料板轮廓16016010mm

       卸料螺钉：模具采用橡胶弹性卸料橡胶由上可知橡胶孔直径12.5mm，查标准取M8X60  JB/T 7650.5-2008卸料钉尾部有足够的形成空间，卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凹凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调节。

五、 模架及其它零部件的设计和选用

模架：160X160X180～220  GB/T 2851-2008

上模座：160X160X40   GB/T 2855.1-2008

下模座：160X160X45  GB/T 2855.2-2008

导柱：28X170   GB/T 2861.1-2008

导套：28X100X38  GB/T 2861.3-2008

凸凹模固定板：160X160X20  JB/T 7643.2-2008

凸模固定板：160X160X24 JB/T 7643.2-2008

上垫板：160X160X8  JB/T 7643.3-2008

空心垫板：160X160X12

模柄： B 50X110 JB/T 7646.1-2008

该模具的闭和高度：

H_闭=H_上模座+H_垫+L+H+H_下模座-h₂

  =40+8+50+65+45-1=207mm

式中：L为凸模长度50mm，

      H凹凸模厚度65mm，

      h₂凸模进入凹凸模的深度1mm。

六、   冲压设备的选定

根据总冲压力=333.55KN，模具闭合高度207mm，冲床工作台面的尺寸，选用J23-40

其主要设计参数如下：

 公称压力；400KN

滑块行程：120mm

最大装模高度：220mm

工作台尺寸（前后左右）:480mm 710mm

模柄孔尺寸; Φ50mm70mm

最大倾斜角度：30^o

机床工作台孔尺寸(直径前后左右)：Φ250150300

因下模座外形尺寸（前后

左右）：254250小于机床工

作台孔的尺寸

故需加垫板：材料45

见如右图的零件图。

七、设计小结 

作为模具专业的学生,课程设计是我们即将迈入社会的个人作业,也是对我们这专业知识一次总结与检验.设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到了许多的问题，在老师及朋友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促，给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路。

总的来说通过本次课程设计还是受益匪浅。首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了进一步的加深；其次，本次设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识及运用。本次课程设计也为我们以后走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。

由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 

八、   参考文献

①李小海、王晓霞主编.模具设计与制造.电子工业出版社.2011

②杨关全、匡余华.冷冲模设计资料与设计指导（第二版）.大连：大连理工大学出版社，2009。

③模具设计与制造简明手册、冷冲压模具结构图册。

④刘家平主编. 机械制图.武汉理工大学出版社2008。

5工程材料与热加工基础。

6公差配合与测量技术 。

7工程力学。

第二篇：冷冲压模具课程设计

零件简图如下图所示

生产批量：大批量；

材料：H62；

材料厚度；1.5mm。

1.     产品结构形状分析

（1）材料分析

  H62    普通黄铜；有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种。用于各种深引伸和弯折制造的受礼零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等。具有良好的拉深成形性能。σb=412MPa，。

（2）结构分析

加工此工件的首道工序为无凸缘圆筒形件的拉深，要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工。

工件为阶梯拉深加冲孔或者钻孔，考虑到工件加工的复杂，此设计仅涉及拉深到ø48的工艺流程。其圆角半径为r=r_p=3mm≥t，满足再次拉深对圆角半径的要求。

 此工件的拉深工艺型好，需要计算工序尺寸。

（3）精度分析

零件上尺寸均为未注公差尺寸，在计算凸模和凹模尺寸时，均按公差IT14（GB180-79）处理。普通拉深即可达到零件的精度要求。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

在零件工艺性分析的基础上制定其工艺路线如下：零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，为了提高生产效率，可以考虑工序的复合，经比较决定采用落料与第一次拉深复合，经多次拉深成形后，由机械加工方法切边保证零件高度的生产工艺。

2 冲压工艺方案的确定

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。

3 圆筒拉深件工艺计算

（1）计算毛坯尺寸

用表4.1中的面积公式来推导上图所示的无凸缘圆筒形的毛坯直径。

将上图所示的工件的拉深工序分为四个简单的几何体，如下四个部分。

根据相对高度h/d=50/48=1.04。由表4.3查得，修边余量△h=2.5.

H1=47，h2=14.25，d1=46.5mm，d2=43.5mm

第一部分的表面积 A=π*ø46.5*（47+2.5）

第二部分的表面积 A2=3π（43.5π+12）/2

                       

第三部分的表面积 A3=43.5π*14.25

第四部分的表面积 A4=43.5π/4

据等面积原则，A毛坯=A1+A2+A3+A4

毛坯面积 A毛坯=πD²/4

将A1，A2，A3，A4代入上式得毛坯直径

D=100mm

（2）  排样

①搭边  查表2.8，确定搭边值a,a1时  a=2,a1=1.5

②条料宽度  采用无侧压装置，查表2.9，所以（Z=0.,3，△ =0.7）

mm

③材料利用率

 

  式中  —板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量

A—冲裁件面积

 n—一个进距内冲裁件数目；

b—板料（带料或条料）宽度；

h——进距

一张板料上总的材料利用率η₀的计算式为

  式中  —板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量；

       —零件的实际面积；

 —板料（带料或条料）长度；

 —板料（带料或条料）宽度；

零件采用单直排排样方式，查得零件间的搭边值为1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为2mm，若模具采用无侧压装置的导料板结构，条料的宽度应为

选用规格为1.5mm×210mm×1000mm的板料，计算裁料方式如下。

裁成宽104.3mm，长1000mm的条料，则每张板料所出零件数为

4圆筒拉深件尺寸计算

判断拉深次数

工件总的拉深系数m总=d/D=46.5/100=0.465。毛坯的相对厚度（t/D）*100=(1.5/100)mm*100=1.5。按毛坯的相对厚度，并假定用压边圈，从表4.8中查得极限拉深系数m1=0.49,m2=0.74，查表4.9H62第一次拉深系数m1为0.52-0.54，综合考虑，取m1=0.52，m2=0.74.由于m总<m1，故工件不能被一次拉深成形。

第一次拉深半成品的直径为

d1=m1D=0.52*100=52mm

第二次拉深半成品的直径为

d2=m2d1=0.74*52=38.48mm<46.5mm（调整为d2=d=46.5mm）

因此，工件需要二次拉深才能成形ø48圆筒。

由表4.31查得rd1=4t=6mm，rp1=rd1=6mm，故r1=rp+r/2=6.75mm;末次r2=r工件+t/2=3.75mm。

由式4.16可求得各半成品的高度为

 Hn=0.25(D²/dn-dn)+0.43r_n/dn(dn+0.32r_n)

则第一次拉深成品的高度为

H1=0.25（100²/52-52）mm+0.43*6.75/52(52+0.32*6.75)mm=38.1mm

H2=H工件=50.75mm。

5压力计算及设备的选择

（1）  计算压边力，拉深力

①由表4.24查得圆筒件的拉深模的压边力为；F_Q=π（d²_n-1-d²n）p/4

由表4.25查得p=2MPa。将d1=52mm，d2=46.5mm代入上式，则第二次拉深模的压边力为

F_Q=π（d²_n-1-d²n）p/4=π（52²-46.5²）mm²*2MP/4=851N

②用表4.17计算拉深力为

F=K₂πd2tσb

由m2=d2/d1=46.5/52=0.89,查表4.19，可得K2=0.22。将d2=46.5mm，t=1.5，σb=412MPa代入上式。即

 F=0.89*π*46.5mm*1.5mm*412MPa=80349N

③按式（4.31），压力机的公称压力为

  F压≥1.4（F+F_Q）=1.4（80349+854）N=113684N

故压力机的公称压力至少113kN。

根据压力机型号，确定选择JA21—35压力机。

（2）  模具的工作不分尺寸的计算

①拉深模的间隙。由表4.28查得总的拉深次数为两次，第二次拉深的单边间隙为

Z/2=1.05t=1.05*1.5=1.575mm

则拉深模的双边间隙值Z=3.15mm。

②拉深模的圆角半径。凹模的圆角半径按式（4.35）计算

Rd=0.8

将d1=52mm，d2=46.5mm，t=1.5mm代入上式，即

Rd=0.8mm=3.2mm。取rd=3.5mm。

涂抹的圆角半径rp应等于工件的圆角半径，即rp=r=3mm。

③凸，凹模工作部分的尺寸和公差。

由于工件要求的内形尺寸，故以凸模为设计基准按表（4.29），求得凸模尺寸为

dp=（dmin+0.4△）

将模具的公差按IT14级选取，得△=0.62mm，p=0.06mm；dmin=45mm，代入上式，则凹模尺寸为

  dp=45.25mm

间隙取在凹模上，则凹模的尺寸按表（4.29）计算

d_d=（dmin+0.4△+Z）

将dmin=45mm，p=0.06mm，△=0.62mm，Z=1.68代入上式，则凹模的尺寸为

d_d=46.93mm

④确定凸模的通气孔。用表4.32查得，凸模的通气孔的直径为5mm。

6模具的整体设计

此拉深模具是在单动力压力机上拉深。由于是再次拉深，压边圈采用圆筒形，因此工件毛坯会十分便利的定位。因再次拉深的压边力一般不大，故利用两根限位柱，使压边力等于前面的计算值。

模具的闭合高度

 H模=H上模座+H压边圈+H固定板+H下模座+25mm

式中25mm是模具闭合时，压边圈与固定板之间的距离。