学 号
课 程 设 计
课程名称： 《塑性成型工艺（冲压）》
系 别： 08机械工程系
姓 名： 吴亚东
指导教师： 刘建
20xx年 5 月 31 日
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目 录
摘 要 ...................................................................... 2
概 述 ...................................................................... 3
第一章 冲压工艺性分析与生产方案确定 ................................ 4
1.1零件工艺性分析 ....................................................... 4
1.1.1零件的工艺性分析 ............................................... 4
1.1.2结构分析 ....................................................... 4
1.1.3 精度分析 ....................................................... 4
1.2冲压工艺方案的确定 ................................................... 4
1.2.1送进方向﹑步距的选择 ........................................... 5
1.2.2卸料、初见方式饿的选择 ......................................... 5
1.2.3导向方式的选择 ................................................. 5
第二章 排样设计与压力中心计算 ....................................... 6
2.1排样设计 ............................................................. 6
2.1.1冲裁零件毛坯面积A .............................................. 6
2.1.2条料在板料上的布排裁剪方式 ................................... 6
2.1.3排样时的搭边值 ................................................. 7
2.2压力中心计算 ......................................................... 9
第三章 刃口尺寸计算 .................................................. 11
3.1 落料 ............................................................... 11
3.2冲孔 ................................................................ 11
3.3中心距 .............................................................. 11
第四章 冲压力计算 .................................................... 13
4.1冲裁力 .............................................................. 13
4.2卸料力和推件力 ...................................................... 13
4.3选择压力机 .......................................................... 13
4.4压力机的参数 ........................................................ 14
第五章 设计心得体会 .................................................. 15 致 谢 ............................................................... 16 参考文献 ................................................................. 17
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《塑性成型工艺（冲压）》课程设计
摘 要
冲压工艺课程中的冲压工艺规程制定是一个重要环节，同时是一次对我们学生的工艺设计训练。其目的是：
（1）学习冲压工艺设计的一般方法，了解和掌握冲压工艺的设计方法和计算方法，培养正确的设计思想 计算 分析和解决问题的能力
（2）综合运用和巩固冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。
（3）通过设计，学会运用规范手册 图册和查阅有关技术资料等，培养工艺设计的基本技能。
（4）在设计中，培养学生认真负责 踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。
本次课程设计的题目是常用简单冲压零件的工艺设计，它的设计内容包括零件的工艺性分析，生产方案的制定，排样设计，压力中心计算，刃口尺寸计算，冲压工艺力计算及冲压设备的选择等。
本课程设计时间为两周，设计过程中有老师指导，也可到图书馆查阅相关书籍。 关键词：冲压工艺设计；设计方法；计算方法；简单冲压零件；设计内容。
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概 述
本设计为冲孔、落料的冲裁工艺的设计。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过冲压工艺方案的确定，采用冲孔落料工序。对冲裁的排样设计和压力中心的计算，刃口尺寸计算，再对冲裁力、顶件力、卸料力等计算，通过冲压力计算初选压力机的型号，得出冲压设备的选用。
在第一部分分析了工件的材料与冲压工艺方案的确定，采用级进模具进行加工，然后为工件加工排样设计计算出材料利用率保证材料的经济性，再计算出压力中心坐标。为了保证冲件的精度进行凸凹模刃口尺寸的计算，再进行压力计算对压力机的选择。这些都算好后进行对你设计排样形式进行绘图，并且书写说明书，以此设计冲压工艺的各个部分的尺寸，保证设计的计算的压力中心、冲裁力、顶件力、卸料力、冲压力的计算正确，选择合格的冲压设备。
一、发展方向
目前国内的冲压技术发展较国外落后，可以以下面几个为突破点：
1. 加速技术改造
要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。
2. 走专业化道路
迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。
3. 用材应与行业协调发展
汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在心行。
二、 设计的目的及意义
《塑性成型工艺（冲压）》课程设计是冲压工艺课程的一个重要实践教学环节，同时是第一次对学生进行全面的工艺设计训练。其基本目的及意义是
（1）综合运用和巩固冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。
（2）学习冲压工艺设计的一般方法，了解和掌握冲压工艺的设计方法和计算方法，培养正确的设计思想 计算 分析和解决问题的能力。
（3）通过设计，学会运用规范手册和查阅有关技术资料等，培养工艺设计的基本技能。
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第一章 冲压工艺性分析与生产方案确定
1.1零件工艺性分析
工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2㎜，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：
1.1.1零件的工艺性分析
材料方面
Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。
1.1.2结构分析
零件结构简单对称，内、外形无尖角，没有悬臂和凹槽，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6㎜，满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t?2mm的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5㎜，满足冲裁件最小孔边距lmin≥
1.5t?3mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
1.1.3 精度分析
零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。
由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
1.2冲压工艺方案的确定
该零件包括落料和冲孔两个基本工序，，可能有以下三种工艺方案如下：
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方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，成本高且生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，复合模生产率较高，冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度IT8?IT11,板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廊尺寸较小。但是复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案三也只需一副模具，级进模是压力机一次行程中，在模具的不同位置上时完成数道冲压工序。级进模所完成的同一零件的不同冲压工序是按一定顺序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的，压力机一次行程得到一个或数个冲压件。因此生产效率很高，减少了模具和设备的数量，便于实现冲压生产自动化。多用于生产批量大、精度要求较高IT10—IT13，需要多工序冲裁的小零件加工，级进模的精度复活该零件的加工要求。
所以，比较三个方案欲采用方案三生产。现对级进模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2㎜时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9㎜，现零件上的最小孔边距为5.5㎜，所以可以采用级进模生产，即采用方案三。
1.2.1送进方向﹑步距的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。
1.2.2卸料、初见方式饿的选择
因为工件料厚为2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
1.2.3导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。
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第二章 排样设计与压力中心计算
2.1排样设计
分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2 (a、b)所示两种。
2.1.1冲裁零件毛坯面积A
πA=π×102+57×20－4.52π－3×6－×32 =1358.285㎜2 2
2.1.2条料在板料上的布排裁剪方式
分为纵裁、横裁和混合如下图3
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混合裁在大批量生产的条件下不推荐使用，因操作时易发生差错。
2.1.3排样时的搭边值
t=2㎜ 时，模具选用弹性卸料板，查1附表2得
侧面搭边 a=2.2㎜为避免工件变形，冲裁件的最小孔距不能过小，其许可值
C≥(1～1.5)t=(2～3)㎜
所以去c=2㎜
采用有侧压板的冲压时，条料宽度B为
B=D+2a （2－1）
=77+2×2.2=81.4㎜
现选用4000㎜×1000 ㎜的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。
方案一 纵排(如图2 a)
条料宽度B为 B=D+2a （2－2）
=77+2×2.2=81.4㎜
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送料进距h为 h=D+c （2－3）
=20+2=22㎜
一个步距内的材料利用率
?1=
=1358.285?1×100%=76.0% 81.4?22nA （2－4） Bh
（1）裁成宽81.4㎜、长1000㎜的条料，则一张板材能出的零件总个数为
?4000??1000????49?45?2205 ???81.422????
（2）裁成宽81.4㎜、长4000㎜的条料，则一张板材能出的零件总个数为
?1000??4000????12?181?2172 ????81.4??22?
比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽81.4㎜、长1000㎜的条料。
板料利用率为
?12=2205?1358.285×100%=74.9% 4000?1000
方案二 横排（如图2 b)
条料宽度
B=D+2c （2－5） =20+2×2.2=24.4㎜
送料进距h为
h=D+a （2－6） =77+2
=79㎜
一个进距内的材料利用率
?2=
- 9 - nA （2－7) Bh
=1?1358.285×100% 24.4?79
=70.5%
（1）裁成宽24.4㎜、长4000㎜的条料，则一张板材能出的零件总个数为 10004000=40×50=2000 24.479
40001000=163×12=1956 24.479 (2)裁成宽24.4㎜、长4000㎜的条料，则一张板材能出的零件总个数为
比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽24.4㎜、长4000㎜的条料。
板料利用率为
2000?1358.285×100%=67.9% 4000?1000
通过方案一和方案二对板料利用率比较?12>?22，所以冲裁时把板料4000㎜×1000㎜裁成 ?22=宽81.4㎜、长1000㎜的条料，这样对板料的利用率才最大。
2.2压力中心计算
按比例画出工件形状和工件坐标如下图
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因为为轮廊是中心对称图形，则它的压力中心有内轮廊决定
内轮廊 L1=L3=7.5－(4.52－32)=4.15㎜
L2=3π=9.42㎜
4.52?4.52-62
cosα= 2?4.5?4.5
α=82°
L4=9π×278=21.82㎜ 360
x1=x3=37.575
Rb3?6－3=35.5－=33.59 l3π
Rb4.5?6 x4=43+=43+=44.24 l21.82 x2=38.5－
所以x0=77－
=77－L1x1?L2x2?L3x3?L4x4 L1?L2?L3?L44.15?37.575?9.42?33.59?4.15?37.575?21.82?44.24 4.15?9.42?4.15?21.82
=37.69
因为内轮廊关于y=10对称，所以y0=10
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第三章 刃口尺寸计算
?0.18?0.18
根据零件形状特点，外形R100内形R4.50 mm属于冲孔。mm、R30?0.22mm属于落料，
3.1 落料
??A
DA?(Dmax?XΔ)0
DT?(DA?Zmin)0??T?(Dmax?XΔ?Zmin)??T
尺寸R100?0.22mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差?T?0.02mm，凹模制造公差?A?0.03mm。将以上各值代入?T??A≤Zmax?Zmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。
?0.03?0.030
即 DA1?（10?0.75?0.22）mm?9.8350mm 0
00
DT1?（9.835?0.246）?0.02mm?9.712?0.020mm 3.2冲孔
dT?(dmin?XΔ)0??T
??A
dA?(dmin?XΔ?Zmin)0
?0.18
尺寸R4.50mm，查得其凸模制造公差?T?0.02mm，凹模制造公差?A?0.02mm。经验算，满足不等式?T??A≤Zmax?Zmin，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得
dT1?(4.5?0.75?0.18)0?0.02mm?4.65?0.02mm
?0.02?0.02
dA1?(4.65?0.246/2)0mm?4.760mm
?0.18
尺寸R30mm，查得其凸模制造公差?T?0.02mm，凹模制造公差?A?0.02mm。经验算，满足不等式?T??A≤Zmax?Zmin，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得
dT1?(3?0.75?0.18)0?0.02mm?3.14?0.02mm
?0.02?0.02
dA1?(3.14?0.246/2)0mm?3.260mm 3.3中心距
尺寸57?0.2mm
L?(57?0.2/4)mm?57?0.05mm
尺寸7.5?0.12mm
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L?(7.5?0.12/4)mm?7.5?0.03mm
尺寸4.5?0.12mm
L?(4.5?0.12/4)mm?4.5?0.03mm
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第四章 冲压力计算
4.1冲裁力
可知冲裁力基本计算公式
F=KLt?b
此例中零件的周长为216.34㎜，材料厚度2㎜，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为
F=1.3×216.34×2×350
=196869.4N≈197kN
4.2卸料力和推件力
模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力Fx和推件力FT由表查的Kx=0.05、KT=0.055
则
Fx=KxF
=197×0.05≈9.85kN
FT=KTF
=0.055×197≈32.5kN
则零件所需得冲压力为
F总=F＋Fx＋FT
=197＋9.85＋32.5
=239.35kN
初选设备为开式压力机J23—25。
4.3选择压力机
由上式计算得：
F总=F＋Fx＋FT
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=197＋9.85＋32.5
=239.35kN
取F总＝250kN查表初选设备为开式压力机J23—25。但是250kN与F总＝239.35kN相
差不是很大，由于时间久了此压力机的压力降低达不到预期的结果故选择F总＝350kN，选
取开式双柱可倾压力机JH23—35。
4.4压力机的参数
根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下： 公称压力：350kN
滑块行程：80mm
最大闭合高度：280 mm
闭合高度调节量：60 mm
滑块中心线到床身距离：205mm
工作台尺寸：380 mm×610 mm
工作台孔尺寸：200 mm×290 mm
模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm
垫板厚度：60 mm
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第五章 设计心得体会
经过这次冲压工艺课程设计，我进一步了解了冲压工艺的设计过程，使得在书本和课堂上学到的知识能与实践相结合，加强了我的模具设计知识，我对模具设计工艺产生更浓厚的兴趣，使个人的模具设计工艺的能力得到综合运用，做到设计理论论据充分，设计方案力求合理。增强对模具设计工艺的独立工作能力,以严谨的科学态度和正确的设计思想完成设计，为今后的学习和工作打好基础。我运用模具设计工艺与制造的知识完成本次设计，训练绘图看图的基本功，学会绘制标准工程图，熟练应用PRO/E、CAD设计软件。使个人熟练应用参考资料，设计手册，设计应规范化，掌握国家有关标准和部颁发标准。但从这次课程设计中我同时意识到自己知识的缺乏，还未达到成熟的设计水平，思索将来，在这充满挑战、充满竞争的社会中，我要更加努力学习来迎接挑战，挑战自我、战胜自我、跨越自我。
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致 谢
在两周的课程设计的时间内，我学到了好多都知识，巩固了冲压工艺及冲模设计所学的知识点，也让我从中发现了自己的不足。在设计初，由于对冲压工艺设计的不了解，出现了迷茫，在刘建老师的帮助下，我不断了解了设计步骤。我要衷心的感谢我的老师，刘建老师。谢谢。
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参考文献
[1]翁其金，徐新城.冲压工艺及冲压模设计.北京：机械工业出版社，2008.
[2]刘建超，张宝中.冲压模具设计与制造.北京：高等教育出版社出版，2000.
[3]林承全，胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例.北京：化学工业出版社出版，2008.
[4]王芳.冲压工艺与模具设计.北京：机械工业出版社出版，1997.
[5]冲模设计手册编写组.北京：机械工业出版社出版，1998.
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