姓名：
[键入文字] 冲压工艺学课程设计说明书
模具类型：冲孔——落料连续模
2015年6月
[键入文字] [键入文字]
学号：指导教师：
目录
一、 设计任务 .......................................................................................... 1 二、原始数据 .............................................................................................. 1 三、 零件图的工艺分析 ......................................................................... 1 四、工艺方案及模具结构类型 .................................................................. 2 五、冲裁件排样分析 .................................................................................. 2 六、各种工艺计算 ...................................................................................... 3
6.1 冲裁力计算 ............................................................................... 4 6.2 压力中心计算 ........................................................................... 4 6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算 ................................................... 5 6.4压力机的选取…………………………………………………6 七、模具零件设计与选择 .......................................................................... 6
7.1 主要元件设计 ........................................................................... 6 7.2主要元件强度校核………………………………………… 8 7.3 其他元件设计及尺寸选取 ..................................................... 10 八、设计心得 .............................................................................................11 九、主要参考书 ........................................................................................ 12
[键入文字] [键入文字] [键入文字]
一、 设计任务
1. 绘制模具装配图
2. 绘制重要元件零件图2~3个 3. 完成模具设计说明书
二、 原始数据
υ
20
υ30
零件名称：垫圈
材料：30CrMnSi 镀锌 精度等级：IT12 产量：50万件/年
板料尺寸：1000×2000
三、 零件图的工艺分析
冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确
定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的适应性的主要因素。根据这一
要求对该零件进行工艺性分析。
零件尺寸公差要求IT12级，零件尺寸为大径30mm，公差为0.21mm，小径为20mm，公差为0.21mm。由于该件外形简单，形状规则，利用普通冲裁方 式可达到图样要求。材料为30CrMnSi镀锌，厚度为3mm，σ=529～736MPa，此种材料有足够的强度，适合于冲压生产。根据以上数据分析，此产品冲压工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。
四、工艺方案及模具结构类型
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： （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。
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，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或连续冲裁方式。
考虑使用连续模，可以同时完成冲孔和落料两道工序，有因为零件厚度较大，表面平直度和精度要求不高，可以采用固定卸料板。
五、冲裁件排样分析
因为外形尺寸为30mm 查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-19
孔边距为2mm侧搭边值为2.2mm 方案一：
n=
1000-2.22000-2
⨯=30⨯62=1860个
32.232
整个板料的材料利用率η为： η=
A0A
π⨯152-102⨯1860
⨯100%≈36.5% ∗100℅=
1000⨯2000
()
方案二：
n=
1000-22000-2.2
⨯=31⨯62=1922个 3232.2
整个板料的材料利用率η为： η=
π⨯152-102⨯1922
=⨯100%≈37.7%
1000⨯2000
(
)
所以选取案二。 调料宽度：34.4mm
六、各种工艺计算
6.1冲裁力计算
冲裁力：F=1.3F0=1.3Ltτ查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-28 落料时：L=π⨯D=94.2mm t=3mm 所以F1=1.3⨯94.2⨯t⨯500=183690N 冲孔时：L=3.14D=62.8mm t=3mm F2=1.3⨯62.8⨯3⨯500=122460N
卸料力：查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-30 4-31 4-32及表4-24
F3=KF K=0.04
落料时：F3=0.04⨯184=7.4kN 冲孔时：F4=0.04⨯123=4.9kN 总冲裁力：落料F=F1+F3=191.09kN 冲孔F'=F2+F4=127.36kN
F总=F+F'=318.45kN 顶件力：
F4 =KF K=0.05
落料时：F5 =0.05⨯184=9.2kN 冲孔时：F6 =0.05⨯123=6.15kN
6.2 压力中心计算
设落料凹模中心为原点，设压力中心距原点为X，
则：F1⨯X
=F2⨯(L-X)
根据排样图可得：L=32 所以 183690×X=122460×(32-X)
即 落料凸模距压力机中心：X=12.8mm
冲孔凸模距压力机中心：X－L=19.2mm
6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-5
Zmax=0.3mmZmin=0.24mm Zmax-Zmin=0.06mm
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-15 落料部分：δd=0.025mm δp=0.02mm δd+δp=0.025+0.02=0.045＜Zmax－Zmin 冲孔部分：δd=0.025mm δp=0.02mm δd+δp=0.045＜Zmax－Zmin
由《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-16得X=0.75 落料部分：凹模Dd=（D－xΔ）0
+δd
=29.84+0.025mm 0
凸模=（D－Zmin）−δ =28.540−0.02mm
p
冲孔部分：凸模dp=（d＋xΔ）−δ = 20.160−0.02 mm
p
凹模dd=（dp＋Zmin）0
6.4 压力机的选取 选用开式压力机
+δd
= 20.40+0.025mm 0
由最大冲裁力F=318.45kN，选用40吨的压力机 其重要参数如下：
公称压力： 400KN 滑块行程： 100mm 行程次数： 80次/分 最大闭模高度： 最高: 200mm 最低: 400mm
闭模高度调节量： 80mm 工作台尺寸： 左右 300mm 前后 150mm
七、模具零件设计与选择
7.1 主要元件设计
（1）凹模的设计
凹槽厚：H≥K×S=0.5×15 H≥15
凹模厚度：B=S+4×H=78
凹模长度：L=S1+2×S2=113
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-35 最小壁厚a=6.7 最小直径D=28
根据《中华人民共和国国家标准》选取凹模板尺寸： L=125mm B=100 mm H=22mm 刃口高度 H=10 mm
（2）凸模的设计
凸模的结构形式主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。凸模形式常见的以圆形为多。为了避免应力集中和较好的强度、刚度，圆形凸模常做成台阶形式。选用T10A为凹模材料。
其长度主要根据模具结构，并考虑修磨，操作安全，装配等的需要来确定。根据国标（GB2863.1～2-81），刃口部分热处理硬度为58〜 62HRC，尾部回火至40〜50HRC。模厚度及板料厚度之和决定。再加上修磨量为凸模的总长。
凹模板俯视
选取B型圆凸模，根据国标（GB2863.2-81），取凸模长度L=55mm。凸模具体尺寸如下图：
冲孔凸模零件图
7.2 主要元件强度校核
（1）落料凹模：
根据《冲压设计资料》
压应力校核：
dmin≥4tf F压因为 t=3，f=500Mpa，[F压]=1500Mpa，
所以：4⨯3⨯500/1500=4mm
所以设计合理。
弯应力校核：
Lmax≤90⨯d2
p，d=30mm，p=357kn，Lmax=32mm 因为90⨯302
357=138.4>Lmax
所以设计合理。
（2）冲孔凹模
压应力校核：
t=3，f=500Mpa， [F压]=1500Mpa；
4⨯3⨯500/1500=4mm
所以设计合理。
弯应力校核：
d=20mm，p=140kn，Lmax=32mm；
Lmax≤90⨯d2
p=90⨯202=89.5>Lmax
所以设计合理。
7.3 其他元件设计及尺寸选取
（1） 根据零件排样图，设计凹模周边的尺寸为125×100，凸模长度为55，根据国标（GB2871.4-81）冷冲模固定卸料典型组合－横向送料典型组合，查得以下尺寸：
垫板：125×100×6
固定板：125×100×16
卸料板：125×100×12
导料板：125×30×8
凹模：125×100×22
承料板：100×40×2
螺钉：4×M8×45、4×M8×20、4×M8×50、2×M6×10
圆柱销：2×8×45、4×8×55、4×6×35
其中螺钉为开槽盘头螺钉。
配用模架闭合高度H ：140mm～170mm
（2）模柄的选择：
均有《中华人民共和国国标》GB2862.2-81选取，
其中：模柄选旋入式尺寸A型40×90h=30
（3）导向元件有导柱导套：
由凹模周边尺寸和模架闭合高度《中华人民共和国国标》查取，
导柱：A25h6×150GB2831.3-81
导套：A25H7×90×38 GB2861.6-81
(4)上模座与下模座选取：
上模座：
H=30 L1=130 B1=110 S=170 S1=145 R=38 l2=60
D(H7)=35+0.025 D1(H7)=38+0.025 00
下模座
H=45 h=30 L1=130 B1=110 L2=200 B2=180 S=170 S1=145 R=38 l2=60
0.020−0.020d（R7）=22−−0.041d1=25−0.041
八、设计心得
通过设计模具，我了解了基本知识，还锻炼了设计能力，运用cad的能力，让我对于工科学习也更有信心。通过两周的课设实验，对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!我觉得做冲压工艺课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。希望以后能有更多的机会学习了解冲压知识，更多的接触设计制造，为以后的学习工作打下更为坚实的基础。
九、主要参考书
1． 《机械设计手册》
2． 《冲模设计手册》
3． 《冲压工艺及冲模设计》
4． 《中华人民共和国国标》
5． 《冲压工艺与冲模设计》
6． 《冷冲压成形工艺与模具设计制造》
7． 《冷冲压工艺手册》
姓名：
[键入文字] 冲压工艺学课程设计说明书
模具类型：冲孔——落料连续模
2015年6月
[键入文字] [键入文字]
学号：指导教师：
目录
一、 设计任务 .......................................................................................... 1 二、原始数据 .............................................................................................. 1 三、 零件图的工艺分析 ......................................................................... 1 四、工艺方案及模具结构类型 .................................................................. 2 五、冲裁件排样分析 .................................................................................. 2 六、各种工艺计算 ...................................................................................... 3
6.1 冲裁力计算 ............................................................................... 4 6.2 压力中心计算 ........................................................................... 4 6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算 ................................................... 5 6.4压力机的选取…………………………………………………6 七、模具零件设计与选择 .......................................................................... 6
7.1 主要元件设计 ........................................................................... 6 7.2主要元件强度校核………………………………………… 8 7.3 其他元件设计及尺寸选取 ..................................................... 10 八、设计心得 .............................................................................................11 九、主要参考书 ........................................................................................ 12
[键入文字] [键入文字] [键入文字]
一、 设计任务
1. 绘制模具装配图
2. 绘制重要元件零件图2~3个 3. 完成模具设计说明书
二、 原始数据
υ
20
υ30
零件名称：垫圈
材料：30CrMnSi 镀锌 精度等级：IT12 产量：50万件/年
板料尺寸：1000×2000
三、 零件图的工艺分析
冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确
定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的适应性的主要因素。根据这一
要求对该零件进行工艺性分析。
零件尺寸公差要求IT12级，零件尺寸为大径30mm，公差为0.21mm，小径为20mm，公差为0.21mm。由于该件外形简单，形状规则，利用普通冲裁方 式可达到图样要求。材料为30CrMnSi镀锌，厚度为3mm，σ=529～736MPa，此种材料有足够的强度，适合于冲压生产。根据以上数据分析，此产品冲压工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。
四、工艺方案及模具结构类型
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： （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。
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，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或连续冲裁方式。
考虑使用连续模，可以同时完成冲孔和落料两道工序，有因为零件厚度较大，表面平直度和精度要求不高，可以采用固定卸料板。
五、冲裁件排样分析
因为外形尺寸为30mm 查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-19
孔边距为2mm侧搭边值为2.2mm 方案一：
n=
1000-2.22000-2
⨯=30⨯62=1860个
32.232
整个板料的材料利用率η为： η=
A0A
π⨯152-102⨯1860
⨯100%≈36.5% ∗100℅=
1000⨯2000
()
方案二：
n=
1000-22000-2.2
⨯=31⨯62=1922个 3232.2
整个板料的材料利用率η为： η=
π⨯152-102⨯1922
=⨯100%≈37.7%
1000⨯2000
(
)
所以选取案二。 调料宽度：34.4mm
六、各种工艺计算
6.1冲裁力计算
冲裁力：F=1.3F0=1.3Ltτ查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-28 落料时：L=π⨯D=94.2mm t=3mm 所以F1=1.3⨯94.2⨯t⨯500=183690N 冲孔时：L=3.14D=62.8mm t=3mm F2=1.3⨯62.8⨯3⨯500=122460N
卸料力：查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》式4-30 4-31 4-32及表4-24
F3=KF K=0.04
落料时：F3=0.04⨯184=7.4kN 冲孔时：F4=0.04⨯123=4.9kN 总冲裁力：落料F=F1+F3=191.09kN 冲孔F'=F2+F4=127.36kN
F总=F+F'=318.45kN 顶件力：
F4 =KF K=0.05
落料时：F5 =0.05⨯184=9.2kN 冲孔时：F6 =0.05⨯123=6.15kN
6.2 压力中心计算
设落料凹模中心为原点，设压力中心距原点为X，
则：F1⨯X
=F2⨯(L-X)
根据排样图可得：L=32 所以 183690×X=122460×(32-X)
即 落料凸模距压力机中心：X=12.8mm
冲孔凸模距压力机中心：X－L=19.2mm
6.3 凸凹模刃口尺寸及公差计算
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-5
Zmax=0.3mmZmin=0.24mm Zmax-Zmin=0.06mm
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-15 落料部分：δd=0.025mm δp=0.02mm δd+δp=0.025+0.02=0.045＜Zmax－Zmin 冲孔部分：δd=0.025mm δp=0.02mm δd+δp=0.045＜Zmax－Zmin
由《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-16得X=0.75 落料部分：凹模Dd=（D－xΔ）0
+δd
=29.84+0.025mm 0
凸模=（D－Zmin）−δ =28.540−0.02mm
p
冲孔部分：凸模dp=（d＋xΔ）−δ = 20.160−0.02 mm
p
凹模dd=（dp＋Zmin）0
6.4 压力机的选取 选用开式压力机
+δd
= 20.40+0.025mm 0
由最大冲裁力F=318.45kN，选用40吨的压力机 其重要参数如下：
公称压力： 400KN 滑块行程： 100mm 行程次数： 80次/分 最大闭模高度： 最高: 200mm 最低: 400mm
闭模高度调节量： 80mm 工作台尺寸： 左右 300mm 前后 150mm
七、模具零件设计与选择
7.1 主要元件设计
（1）凹模的设计
凹槽厚：H≥K×S=0.5×15 H≥15
凹模厚度：B=S+4×H=78
凹模长度：L=S1+2×S2=113
查《冷冲压成形工艺与模具设计制造》4-35 最小壁厚a=6.7 最小直径D=28
根据《中华人民共和国国家标准》选取凹模板尺寸： L=125mm B=100 mm H=22mm 刃口高度 H=10 mm
（2）凸模的设计
凸模的结构形式主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。凸模形式常见的以圆形为多。为了避免应力集中和较好的强度、刚度，圆形凸模常做成台阶形式。选用T10A为凹模材料。
其长度主要根据模具结构，并考虑修磨，操作安全，装配等的需要来确定。根据国标（GB2863.1～2-81），刃口部分热处理硬度为58〜 62HRC，尾部回火至40〜50HRC。模厚度及板料厚度之和决定。再加上修磨量为凸模的总长。
凹模板俯视
选取B型圆凸模，根据国标（GB2863.2-81），取凸模长度L=55mm。凸模具体尺寸如下图：
冲孔凸模零件图
7.2 主要元件强度校核
（1）落料凹模：
根据《冲压设计资料》
压应力校核：
dmin≥4tf F压因为 t=3，f=500Mpa，[F压]=1500Mpa，
所以：4⨯3⨯500/1500=4mm
所以设计合理。
弯应力校核：
Lmax≤90⨯d2
p，d=30mm，p=357kn，Lmax=32mm 因为90⨯302
357=138.4>Lmax
所以设计合理。
（2）冲孔凹模
压应力校核：
t=3，f=500Mpa， [F压]=1500Mpa；
4⨯3⨯500/1500=4mm
所以设计合理。
弯应力校核：
d=20mm，p=140kn，Lmax=32mm；
Lmax≤90⨯d2
p=90⨯202=89.5>Lmax
所以设计合理。
7.3 其他元件设计及尺寸选取
（1） 根据零件排样图，设计凹模周边的尺寸为125×100，凸模长度为55，根据国标（GB2871.4-81）冷冲模固定卸料典型组合－横向送料典型组合，查得以下尺寸：
垫板：125×100×6
固定板：125×100×16
卸料板：125×100×12
导料板：125×30×8
凹模：125×100×22
承料板：100×40×2
螺钉：4×M8×45、4×M8×20、4×M8×50、2×M6×10
圆柱销：2×8×45、4×8×55、4×6×35
其中螺钉为开槽盘头螺钉。
配用模架闭合高度H ：140mm～170mm
（2）模柄的选择：
均有《中华人民共和国国标》GB2862.2-81选取，
其中：模柄选旋入式尺寸A型40×90h=30
（3）导向元件有导柱导套：
由凹模周边尺寸和模架闭合高度《中华人民共和国国标》查取，
导柱：A25h6×150GB2831.3-81
导套：A25H7×90×38 GB2861.6-81
(4)上模座与下模座选取：
上模座：
H=30 L1=130 B1=110 S=170 S1=145 R=38 l2=60
D(H7)=35+0.025 D1(H7)=38+0.025 00
下模座
H=45 h=30 L1=130 B1=110 L2=200 B2=180 S=170 S1=145 R=38 l2=60
0.020−0.020d（R7）=22−−0.041d1=25−0.041
八、设计心得
通过设计模具，我了解了基本知识，还锻炼了设计能力，运用cad的能力，让我对于工科学习也更有信心。通过两周的课设实验，对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!我觉得做冲压工艺课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。希望以后能有更多的机会学习了解冲压知识，更多的接触设计制造，为以后的学习工作打下更为坚实的基础。
九、主要参考书
1． 《机械设计手册》
2． 《冲模设计手册》
3． 《冲压工艺及冲模设计》
4． 《中华人民共和国国标》
5． 《冲压工艺与冲模设计》
6． 《冷冲压成形工艺与模具设计制造》
7． 《冷冲压工艺手册》