冷冲压模具设计过程.ppt

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1、一、一、冷冲压模具设计的一般步骤冷冲压模具设计的一般步骤二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例第第2 2章章 冷冲压模具设计过程冷冲压模具设计过程一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤1.1.取得必要的资料，并分析零件的冲压工艺性取得必要的资料，并分析零件的冲压工艺性 1)1)取取得得注注明明具具体体技技术术要要求求的的产产品品工工件件图图纸纸（明明确确工工件件的的大大小小、形状、精度要求、装配关系等）；形状、精度要求、装配关系等）；2)2)工工件件加加工工的的工工艺艺过过程程卡卡片片（研研究究其其前前后后工工序序间间的的相相互互关关系系和在各工序间必须相互保证的加工工

2、艺要求）；和在各工序间必须相互保证的加工工艺要求）；3)3)工件的生产批量（决定模具的型式，结构、材料等）；工件的生产批量（决定模具的型式，结构、材料等）；4)4)工工件件原原材材料料的的规规格格与与毛毛坯坯情情况况（如如板板料料、条条料料、带带料料、废废料料）；）；5)5)冲压车间的设备资料或情况；冲压车间的设备资料或情况；6)6)工工具具车车间间制制造造模模具具的的技技术术能能力力和和设设备备条条件件，以以及及可可采采用用的的模具标准件情况；模具标准件情况；7)7)研研究究消消化化上上述述资资料料，必必要要时时可可对对既既定定的的产产品品设设计计和和工工艺艺过过程程提提出出修修改改意意见见

3、，使使产产品品设设计计、工工艺艺过过程程和和工工装装设设计计与与制制造三者之间能有更好的结合，取得更完善的效果。造三者之间能有更好的结合，取得更完善的效果。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤2.2.确定工艺方案及模具的结构型式确定工艺方案及模具的结构型式 1)1)根根据据工工件件的的形形状状、尺尺寸寸精精度度、表表面面质质量量要要求求，进进行行工工艺艺分分 析析，确确定定落落料料、冲冲孔孔、弯弯曲曲等等基基本本工工序序。一一般般情情况况下下可可以以从图纸要求直接确定从图纸要求直接确定;2)2)根据工艺计算，确定工序数目，如拉深次数等根据工艺计算，确定工序数目，如拉深次数等

4、;3)3)根根据据各各工工序序的的变变形形特特点点及及尺尺寸寸要要求求确确定定工工序序排排列列的的顺顺序序，如需要确定先冲孔后弯曲，还是先弯曲后冲孔等如需要确定先冲孔后弯曲，还是先弯曲后冲孔等;4)4)根根据据生生产产批批量量和和条条件件，确确定定工工序序的的组组合合，如如复复合合冲冲压压工工序序、和连续冲压工序等。和连续冲压工序等。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤3.3.进行必要的工艺计算进行必要的工艺计算 1)1)设计材料的排样和计算毛坯尺寸；设计材料的排样和计算毛坯尺寸；2)2)计计算算冲冲压压力力(包包括括冲冲裁裁力力、弯弯曲曲力力、拉拉深深力力、卸卸料料力力、

5、压压边力等边力等)，必要时须计算冲压功和功率；，必要时须计算冲压功和功率；3)3)计算模具的压力中心；计算模具的压力中心；4)4)计计算算或或估估算算模模具具各各主主要要零零件件的的厚厚度度,如如凹凹模模和和凸凸模模固固定定板板、垫板的厚度以及卸料橡皮或弹簧的自由高度等；垫板的厚度以及卸料橡皮或弹簧的自由高度等；5)决定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸；决定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸；6)6)对对于于拉拉深深工工序序，需需要要决决定定拉拉深深方方式式(压压边边或或不不压压边边)，计计算算拉深次数及中间工序的半成品尺寸。拉深次数及中间工序的半成品尺寸。对于某些工艺，如带料连续拉

6、深，须进行专门的工艺计算。对于某些工艺，如带料连续拉深，须进行专门的工艺计算。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤4.4.模具总体设计模具总体设计 在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计，在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计，勾画草图即可，并初算出模具的闭合高度，概略地定出模勾画草图即可，并初算出模具的闭合高度，概略地定出模具的外形尺寸具的外形尺寸.一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤5.5.模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计1)1)工作部分零件，如凸模、凹模、凸凹模等的结构形式的设工作部分零件，如凸模、凹模、凸凹模等的结

7、构形式的设计和固定形式的选择计和固定形式的选择;2)2)定定位位零零件件，在在模模具具中中常常用用的的定定位位装装置置有有很很多多型型式式，如如可可调调定定位位板板、固固定定挡挡料料销销、活活动动挡挡料料销销及及定定距距侧侧刃刃等等，需需要要根根据据具具体体情情况况进进行行选选用用及及设设计计。在在连连续续模模中中还还要要考考虑虑是是否否采采用初始挡料销用初始挡料销;3)3)卸卸料料和和推推件件装装置置，如如选选用用刚刚性性还还是是弹弹性性的的，弹弹簧簧和和橡橡皮皮的的选用与计算等选用与计算等;4)4)导向零件，如选用导柱、导套导向还是导板导向等。导向零件，如选用导柱、导套导向还是导板导向等。

8、5)5)安装、紧固零件，如模柄、上下模座的结构型式的选择等。安装、紧固零件，如模柄、上下模座的结构型式的选择等。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤6.6.选定冲压设备选定冲压设备 冲冲压压设设备备的的选选择择是是工工序序设设计计和和模模具具设设计计的的一一项项重重要要内内容容，合合理理地地选选用用设设备备对对工工件件质质量量的的保保证证、生生产产率率的的提提高高，操操作作时时的的安安全全都都有有重重大大影影响响，也也为为模模具具设设计计带带来来方方便便，冲冲压设备的选择主要决定其类型和规格。压设备的选择主要决定其类型和规格。冲冲压压设设备备类类型型的的选选定定，主主要要取

9、取决决于于工工艺艺要要求求和和生生产产批批量。量。冲冲压压设设备备规规格格的的确确定定，主主要要取取决决于于工工艺艺参参数数及及冲冲模模结结构尺寸，对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：构尺寸，对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：1）压力机的公称压力必须大于冲压工艺力的总和，对于拉）压力机的公称压力必须大于冲压工艺力的总和，对于拉深件还须计算拉深功；深件还须计算拉深功；2)2)压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，其关系压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，其关系式为：式为：H最大最大一一H1-5mmH模模H最小最小一一H1+10mm 3)3)压压力力机机的的台台面面要要满满足足

10、工工件件成成形形的的要要求求，如如对对拉拉深深工工序序所所用用的的压压力力机机，其其行行程程必必须须大大于于该该工工序序中中工工件件高高度度的的倍倍，以以便便放入毛坯和取出工件；放入毛坯和取出工件；4)4)压压力力机机的的台台面面尺尺寸寸必必须须大大于于模模具具下下模模座座的的外外形形尺尺寸寸，并并要要留留有有固固定定模模具具的的位位置置；一一般般每每边边应应大大出出5070mmmm以以上上，压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件(或废料或废料)的尺寸的尺寸。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤7.7.绘制模具总图绘制模具总图一、冷冲压模具

11、设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤明细表填写规则明细表填写规则 8.绘制各非标准零件图绘制各非标准零件图 零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、形位公零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、形位公差、表面光洁度、所用材料、热处理要求以及其它各差、表面光洁度、所用材料、热处理要求以及其它各项技术要求项技术要求。9.9.编写设计计算说明书编写设计计算说明书 设设计计计计算算说说明明书书应应能能反反映映所所设设计计的的模模具具是是否否可可靠靠和和经经济。济。设设计计计计算算说说明明书书应应以以计计算算内内容容为为主主，要要求求写写明明整整个个设设计的主要计算及简要的说明。计的主要计算及简要的说明。

12、对对于于计计算算过过程程的的书书写写，要要求求写写出出的的公公式式并并注注明明来来源源，同时代入相关数据，直接得出运算结果。同时代入相关数据，直接得出运算结果。在设计计算说明书中，还应附有与计算有关的必要在设计计算说明书中，还应附有与计算有关的必要简图，如压力中心的计算中应绘制工件的排样图；确定工简图，如压力中心的计算中应绘制工件的排样图；确定工艺方案时，需画出多种工艺方案的结构图，以便进行分析艺方案时，需画出多种工艺方案的结构图，以便进行分析比较。比较。一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤 设计计算说明书应在全部计算及全部图样完成之后整设计计算说明书应在全部计算及全部图样

13、完成之后整理编写，主要内容有冲压件的工艺性分析，毛坯的展开尺理编写，主要内容有冲压件的工艺性分析，毛坯的展开尺寸计算，排样方式及经济性分析，工艺过程的确定，半成寸计算，排样方式及经济性分析，工艺过程的确定，半成品过渡形状的尺寸计算，工艺方案的技术和经济分析比较，品过渡形状的尺寸计算，工艺方案的技术和经济分析比较，模具结构形式的合理性分析，模具主要零件结构形式、材模具结构形式的合理性分析，模具主要零件结构形式、材料选择、公差配合和技术要求的说明，凸、凹模工作部分料选择、公差配合和技术要求的说明，凸、凹模工作部分尺寸与公差的计算，冲压力的计算，模具主要零件的强度尺寸与公差的计算，冲压力的计算，模具

14、主要零件的强度计算、压力中心的确定，弹性元件的选用与核算及冲压设计算、压力中心的确定，弹性元件的选用与核算及冲压设备的选用依据等，整个模具的装配步骤。具体概括如下：备的选用依据等，整个模具的装配步骤。具体概括如下：一、冷冲压模具设计的一般步骤一、冷冲压模具设计的一般步骤 1 1）目录目录(至少二级标题及页码至少二级标题及页码)；2 2）设计任务书；设计任务书；3 3）工艺方案分析及确定工艺方案分析及确定(填写冲压件工艺规程填写冲压件工艺规程)；4 4）工艺计算；工艺计算；5 5）模具结构设计；模具结构设计；6 6）模具零部件工艺设计；模具零部件工艺设计；7 7）填写模具说明书，参见表填写模具说

15、明书，参见表6-36-3；8 8）整个模具的装配步骤；整个模具的装配步骤；9 9）评述所设计模具的优缺点；评述所设计模具的优缺点；10 10）参考资料目录；）参考资料目录；11 11）结束语。）结束语。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例生产批量：大批量生产批量：大批量材料：材料：LY12MLY12M材料厚度：材料厚度：盒型制件盒型制件 此制件为无凸缘低盒形件，要求此制件为无凸缘低盒形件，要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。尺内形尺寸，没有厚度不变的要求。尺寸为自由公差，取寸为自由公差，取ITl4级。级。底部圆角半径底部圆角半径r4mmt，材料，材料LY12M的拉深性能较好。此零件的形的

16、拉深性能较好。此零件的形状、自由公差、圆角半径、材料及批状、自由公差、圆角半径、材料及批量皆满足拉深工艺要求。量皆满足拉深工艺要求。1.制件的工艺分析制件的工艺分析二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例1)1)计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸2)如如上上图图所所示示，圆圆弧弧部部分分按按拉拉深深件件计计算算得得 D，直直线线部部分分按按弯弯曲曲件件计计算算得得 L，则则毛毛坯坯直直径径 。D的计算如下：的计算如下：，d=68+1=69mm。根据相对高度。根据相对高度h/d，由附录，由附录2的附表的附表21查得，修边余量查得，修边余量。将上述值代入附表将上述值代入附表22中公式，毛坯直径为中公式，

17、毛坯直径为 二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 L的计算如下的计算如下:所以所以:化整取为化整取为94mm.二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 毛坯尺寸如下图所示。毛坯尺寸如下图所示。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例2)2)判断拉深次数判断拉深次数 制件的拉深系数制件的拉深系数m。毛坯的相对厚度（。毛坯的相对厚度（t/）。）。用式用式4-27判断拉深时是否需要压边判断拉深时是否需要压边,因因0.045(1-m)=0.045(1（t/），故需加压边圈。），故需加压边圈。由相对厚度可以从附表由相对厚度可以从附表23中查得首次拉深的极限拉中查得首次拉深的极限拉深系数深

18、系数 m1。因因mm1，故制件只需一次拉深。，故制件只需一次拉深。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 2.2.确定工艺方案确定工艺方案制件图：零件名称：盒形制件数量：大批量材料：LY12M厚度：1.0mm图号：工序号工序内容工序草图使用设备1下料剪板机2落料拉深J23-16B3切边J23-16B二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例3.3.进行必要的计算进行必要的计算1)排样排样 采用制件毛坯长采用制件毛坯长 度为垂直方向的直排度为垂直方向的直排有废料的排样方式有废料的排样方式。计算毛坯的面积计算毛坯的面积A：二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 按表查得最小搭边值：按

19、表查得最小搭边值：a=2mm，a1条料宽度：条料宽度：进距：进距：一个进距的材料利用率：一个进距的材料利用率：二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 2)冲压力的计算冲压力的计算 冲裁力冲裁力 F=Ltb 其中其中L=(94+228)mm=351mm b=160MPa 故故 F=3511.0160N=56160N 卸料力卸料力 F卸卸=K卸卸F 查附表查附表2-6得得K卸卸 F卸卸=0.02556160N=1404N 顶出力顶出力 F顶顶=K顶顶F 查表查表2-6得得K顶顶 F顶顶=0.0356160N=1685N二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 推件力推件力 F推推=K推推

20、F 查表查表2-6得得K推推 F推推=0.0356160N=1685N 压边力压边力 式中：式中：rd=4mm，由表，由表2-7查得。查得。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 拉深力拉深力 F拉拉K1dtb 已知，由表已知，由表28中查得中查得K10.5。F拉拉0.5 691160=17342N 拉深功：拉深功：式中：式中：0.8,取取0.8;h为凸模工作行程为凸模工作行程=15-1+1.2(修边余量修边余量)+4(修模修模 量量)=19.2mm 二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 选择冲床时的总冲压力：选择冲床时的总冲压力：F总总1=F+F卸卸+F推推+F顶顶 F总总21

21、.4(F拉拉+F压压)=1.4(17.342+4.697)KN=22kN 故压力机的公称压力要大于。故压力机的公称压力要大于。3)确定模具的压力中心确定模具的压力中心 由制件的形状可知，模具的压力中心为制件的几由制件的形状可知，模具的压力中心为制件的几 何中心。何中心。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例4)模具工作部分尺寸的计算模具工作部分尺寸的计算 据表据表2-9查得冲裁间隙值：查得冲裁间隙值：Zmin=0.13mm,Zmax由表由表4-10查得拉深模的单边间隙为：查得拉深模的单边间隙为：Z则拉深模的间隙。则拉深模的间隙。据表据表2-11查得落料凸、凹模的制造公差：查得落料凸、凹模

22、的制造公差：p，d校核：校核：ZmaxZmin=0.03mm p+d不满足不满足ZmaxZminp+d的条件，应采用落料凸、的条件，应采用落料凸、凹模配合加工的方法。凹模配合加工的方法。以凹模为基准件，凹模磨损后，以凹模为基准件，凹模磨损后，R47尺寸增大属于尺寸增大属于A类尺寸，类尺寸，28尺寸不变属于尺寸不变属于C类尺寸。制件图中未注类尺寸。制件图中未注公差的尺寸，查表公差的尺寸，查表212中的中的IT14级，其极限偏差级，其极限偏差分别为分别为 ，.二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 查表查表213得磨损系数：得磨损系数：x=0.5 x=0.75 据表据表4-14参考，查得拉深

23、凸模的制造公差：参考，查得拉深凸模的制造公差：p，d 落料凹模刃口尺寸的计算：落料凹模刃口尺寸的计算：二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 拉深模圆角半径的计算拉深模圆角半径的计算 凹模的圆角半径凹模的圆角半径rd按附录按附录1公式公式15计算：计算：凸模的圆角半径凸模的圆角半径r p等于制件的内圆角半径，即等于制件的内圆角半径，即rpR=4mm。拉深凸模刃口尺寸的计算：拉深凸模刃口尺寸的计算：由于制件要求内形尺寸，如下图所示，则以拉深凸模由于制件要求内形尺寸，如下图所示，则以拉深凸模为设计基准，其计算见表为设计基准，其计算见表215。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 落料

24、拉深凸凹模刃口尺寸的计算：落料拉深凸凹模刃口尺寸的计算：按落料凹模尺寸配制，其双面间隙为。按落料凹模尺寸配制，其双面间隙为。按拉深凸模尺寸配制，其双面间隙为。按拉深凸模尺寸配制，其双面间隙为。4)确定凸模的通气孔确定凸模的通气孔 由表由表216查得，凸模的通气孔直径为。查得，凸模的通气孔直径为。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例4.模具的总体设计模具的总体设计 根据上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案根据上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案,本模具的总图如下图所示。条料沿两个导料销送进，本模具的总图如下图所示。条料沿两个导料销送进，由固定挡料销控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，由

25、固定挡料销控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，将条料从凸模上卸下。拉深时压边圈压住坯料，拉深将条料从凸模上卸下。拉深时压边圈压住坯料，拉深完了由装在模座之下的顶出装置通过顶杆、顶件块完了由装在模座之下的顶出装置通过顶杆、顶件块（压边圈）将制件从下模中顶出或由装在上模中的推（压边圈）将制件从下模中顶出或由装在上模中的推出装置通过推杆、推件块将制件从上模中推出。出装置通过推杆、推件块将制件从上模中推出。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例1.上模座2.螺钉3.模柄4.推杆5.螺钉6.推件块7.凸凹模8.卸料板螺钉9.导套10.导柱11.弹簧12.卸料板13.落料凹模14.下模座15.压边圈1

26、6.拉深凸模17.顶杆二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 卸料弹簧的设计计算：卸料弹簧的设计计算：根据结构要求选取根据结构要求选取6根弹簧，每根弹簧卸料力为根弹簧，每根弹簧卸料力为:预选弹簧预选弹簧:弹簧每圈最大压缩量弹簧每圈最大压缩量:每圈弹簧预压缩量每圈弹簧预压缩量:二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 每圈剩余压缩量每圈剩余压缩量 预压缩量预压缩量 剩余压缩量剩余压缩量 工作行程工作行程 总压缩量总压缩量 弹簧校核合格可以选用。弹簧校核合格可以选用。安装长度安装长度 圆整为圆整为61mm61mm。二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例 模架选用后侧导柱标准模架：模

27、架选用后侧导柱标准模架：上模座：上模座：L Lmmmm B Bmmmm H Hmm=250mm=250 250250 5050 下模座：下模座：L Lmmmm B Bmmmm H Hmm=250mm=250 250250 5050 导导 柱：柱：d dmmmm L Lmm=35mm=35 160160 导导 套：套：d dmmmm L Lmmmm D Dmm=35mm=35 105105 4343二、冷冲压模具设计实例二、冷冲压模具设计实例5.5.选定设备选定设备 选用选用J23-160BJ23-160B开式双柱可倾压力机开式双柱可倾压力机 公称压力公称压力 160KN 160KN 滑块行程滑块行程 70mm 70mm 最大封闭高度最大封闭高度 270mm 270mm 封闭高度调节量封闭高度调节量 60mm 60mm 滑块中心线至床身距离滑块中心线至床身距离 160mm 160mm 工作台尺寸工作台尺寸 300mm*400mm 300mm*400mm 垫板厚度垫板厚度 60mm 60mm 模柄孔尺寸模柄孔尺寸 40mm*60mm 40mm*60mm