模具设计课程设计---垫片加工工艺规程及模具设计

课程设计说明书 课 程 名 称 : 模具设计 课程设计 课 程 代 码 : 8202761 题 目 :垫片加工工艺规程及模具设计 学 生 姓 名 : 学 号 : 年级 /专业 /班 : 学院 (直属系 ) : 机械工程与自动化 指 导 教 师 : 模具设计课程设计指导书 - 1 - 目 录 目录 1 摘要 2 引言 3 任务与分析 3 1 课程题目 3 2 冲裁件工艺分析 3 2.1冲裁件的结构工艺性 3 2.2尺寸精度与断面粗糙度 4 3.冲裁工艺方案的确定 4 4冲压工艺计算 5 4.1排样图设计，材料 利用率计算 5 4.2凸凹模刃口尺寸计算 6 4.2.1落料凹模刃口尺寸 6 4.2.2冲孔凹模刃口尺寸计算 7 4.3计算冲压力与压力中心，初选压力机 7 5.模具结构的设计 8 6.模具主要零部件的设计 8 6.1主要零件的结构设计 8 6.1.1凹模外形尺寸 H 的确定 8 6.1.2压力机的校核 10 7.模具总装配图的绘制及其说明 10 8.模具零件图的绘制及其说明 11 结论 12 参考文献 13 模具设计课程设计指导书 - 2 - 摘 要 本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部 分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析 ，最终才完成这篇课程设计。 关键词： 模具；冲裁件；凸模；凹模； 模具设计课程设计指导书 - 3 - 引 言 本说明书是 我 根据 冲压工艺与冲模 设计、 冷冲模设计指导教程与简明手册 等有关教材。引用了 其中的公式，查找书中的表格 ，并得到了同学的帮助 完成的 。 本说明书主要介绍了 冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。 为了能够很好地 掌握本课程 的设计过程，根据 课内及课外 来 所 学 的知识 ，编写了 该 说明书 以 使 老师 可以 在评 阅 的过程中能够更好地指导 . 任务与分析 本课题主要的目的是 进行零件的成形工艺性分析，完成相关的工艺计算，设计工序件，针对某工序件拟定模具结构草图，选取机床设备，并据此进行模具设计，最后编写设计说明书。 1 课程题目 名称：垫片 材料： Q235 料厚： 2 2. 冲裁件工艺分析 从冲裁件的结构工艺性和冲裁件的精度和断面粗糙度两个方面进行分析。 2.1.冲裁件的结构工艺性 模具设计课程设计指导书 - 4 - 表 2-1 冲裁件结构工艺性分析表 工艺性质 冲裁 件工艺项目 工艺性允许值 工艺性评价 1.零件结构 该零件结构简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，适合冲裁。 2.落料圆角半径 R6， R11 0.25t 符合工艺性 3.冲裁件上的悬臂和凹槽 4.冲裁件孔的最小尺寸 7 1.0t 符合工艺性 5.最小 孔边距、孔间距 2.5 t 符合工艺性 6.材料 Q235 t=2mm 具有良好的冲压性能 2.2 尺寸精度与断面粗糙度 零件尺寸公差除 22 0.6 和 24 0.6 是属 于 粗糙级。零件图上所有未标注公差的尺寸为自由公差，按 IT13 级计算公差。利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。 表面粗糙度：制件零件图上未标注粗糙度，可认为对其表面没有特殊要求，一般为Ra12.5 50 m ，适合用于冲裁。 结论：该零件的冲裁工艺性好，可以冲裁加工。 3.冲裁工艺方案的确定 该零件包括冲孔和落料两个基本工序，有以下三种方案可以采用： 方案 1:先冲孔，后落料，采用单工序模生产。 方案 2:冲孔 -落料符合冲裁，采用复合模生产。 方案 3:冲孔，落料连 续生产，采用级进模生产。 方案 1：模具结构简单，但需要两套模具生产，在大批量生产时难以满足需求，且零件精度不高。 方案 2：零件精度高，平直度较好，生产率也高，但因孔边距太小，模具的强度 不高。 模具设计课程设计指导书 - 5 - 方案 3： 采用侧刃定距可以满足零件精度要求，避免模具强度不够的问题，模具操作安全，生产效率高。 相较于复合模成本较低。 所以最终方案确定采用级进模冲裁方式。 4 冲压工艺计算 4.1排样图设计，材料利用率计算 该零件材料厚度适中，尺寸适中，近似长条形，因此可采用直排，如图 2-1所示。考虑模具强度的问题，在冲孔和落料工位之间增设了一个空位。 查冷冲模设计指导教程与简明手册表 6-1-9、表 6-1-11、表 6-1-13、表 6-1-12取 a=2.2mm， a1 =2mm， =0.8mm， Z=0.5mm， b1 =2.0mm， y=0.15mm。另因采用的 IC型侧刃， 故料宽每边需增加燕尾切入深度 a =0.5mm。因此，条料宽度为 B0 =（ Dmax+2a+2a +nb1 ） 0 =（ 60+2 2+2 0.5+2 2） 08.0mm 模具设计课程设计指导书 - 6 - =6908.0mm 冲裁后废料宽度为 B1 = Dmax+2a+2 a =（ 60+2 2+2 0.5） mm =65mm 进距为 s=22mm+2mm=24mm 导料板间距为 B =B+Z=69mm+0.5mm=69.5mm B =B1 +y=65mm+0.15mm=65.15mm 由零件图近似算得一个零件的面积为 862mm2 ，一个进距内冲一件，故 A=862mm2 。一个进距内的坯料面积 B s=57 24=1368mm2 。因此材料利用率为： n=A/(Bs) 100%= 862/1368 100%=63% 4.2凸 ， 凹模刃口尺寸计算 4.2.1落料凹模刃口尺寸 该制件不为圆形或规则的零件，因此，采用凸、凹模配合加工的方 法计算凸、凹模的刃口尺寸。又根据排样图可知，凹模的加工叫凸模加工困难，且模具所有的凹模型孔都在同一凹模板上，因此，选择凹模为制造基准件，根据凹模制造出的实际尺寸按所需的间隙配作凸模，在凸模的零件图上按凹模各对应尺寸标注基本尺寸，并注明按凹模实际刃口尺寸 配作加工，保证双面间隙值 0.120 0.160mm，侧刃孔配单面间隙 0.015mm。 表 2-2 落料凹模刃口尺寸 冲裁件尺寸精度查表为 IT13级，查表取冲裁模初始双面间隙 Zmax=0.160， Zmin =0.120mm 尺寸性质 工件尺寸 磨损系数 计算公式 计算结果 凹模尺寸注为 1.凹模磨损后变大的60 0.6 x=0.5 AA =（ Amax-x） 25.00 60 3.00 60 3.00 22 0.6 x=0.5 22 3.00 22 3.00 模具设计课程设计指导书 - 7 - 尺寸 R6022.0 0.75 5.835055.00 5.84 055.00 30039.0 0.5 29.805 0975.00 29.80 098.00 2.凹模磨损后无变化的尺寸 24 0.6 x=0.5 CA =(Cmin +0.5 )0.125 24 0.15 24 0.15 24 0.165 0.75 24 0.04125 24 0.041 13 0.135 0.75 13 0.03375 13 0.034 18 0.165 0.75 18 0.04125 18 0.041 17 0.135 0.75 17 0.03375 17 0.034 3.凹模磨损后变小的尺寸 R11027.0 0.75 BA =（ Bmin +x） 025.0 10.932500675.0 10.9330068.0 4.2.2冲孔凹模刃口尺寸计算 冲孔凹模的形状简单，均为圆形，但尺寸较小，为保证凹、凸模的合理间隙采用分开加工方法，可 用公式 dA =（ dmin +x +Zmin ） 25.00计算其凹模刃口尺寸，凸模刃口尺寸与凹模配作。 7 22.00 dA =（ 7+0.75 0.22+0.120） 22.025.00 mm=7.285 055.00 4.2.3侧刃孔尺寸可按公式 AA =（ A+0.5Zmin ） d0计算，取d=0.02，则 AA =（ A+0.5Zmin ） d0=（ 24+0.5 0.120） 02.00=24.06 02.00mm 4.3计算冲压力与压力中心，初选压力机 冲裁力： 根据零件图可算得一个零件内外周边之和 L1 =230.8mm，侧刃冲切长度L 2 =24.4mm，根据排样图模冲一件和双侧刃布置，故总冲裁长度 L=230.8+24.42mm=279.6mm。又b=370Mpa， t=2mm，取 k=1.3，则 F=KLtb =1.3 279.6 2 370 =268975.2N 卸料力：查表取 Kx=0.04则 模具设计课程设计指导书 - 8 - Fx= KxF =0.04 268975.2 =10759N 推件力 ：根据材料厚度，取 n=4，查表 KT =0.055，则 FT =nKT F=4 0.055 268975.2=59174.544 59175N 总冲压力： F=F+Fx+FT =268975.2N+10759N+59175N=338909.2N 339KN 应选取的压力机标称压力： p0（ 1.1 1.3） F=（ 1.1 1.3） 339KN=372.9440.7KN， 因此可选压力机型号为 JB23-63。 因冲裁件尺寸较小，冲裁力适中， 且精度要求不高，所以选用了 对角 导柱模架。 5.模具结构的 设计 .（ 1） 模具类型 由冲压 工艺分析可知，模具类型为冲孔 -落料级进模。 （ 2） 定位方式 的选择 为了便于操作，保证质量，采用导料板导向、侧刃定距的定位方式。为减小料头和料尾消耗和提高定距的可靠性，采用双侧刃前后对角分布。 （ 3）卸料与出件方式 考虑零件厚度适中，采用刚性卸料方式。为了便于操作、提高生产率，制件的出件方式采用凸模直接从凹模孔推下的下出件方式。 （ 4）模架类型及精度 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 导向的方式。 6.模具主要零部件的设计 6.1主要零件的结构设计 6.1.1凹模外形尺寸 H 的确定 凹模采用板状结构通过螺钉、销钉与下模座固定。因冲件批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取 8mm。 沿送料方向的凹模型孔壁间最大距离为 模具设计课程设计指导书 - 9 - s1 =24+24+24+24+24+24=144mm 垂直于送料方向的凹模孔壁间最大距离为 s=60+4.5=64.5mm 沿送料方向的凹模长度为 L=s1 +2s2 =144+2 36=216mm 经验计算公式为： 凹模厚 H H=Ks=0.25 64.5=16.125 凹模壁厚 C C=（ 1.5 2） H=2 16.125=32.25mm 凹模宽度 B B=s+（ 2.5 4.0） H=64.5+4 15=124.5mm 根据查表 ， 选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为 B L H=125 200 20 凹 模的材料选用 CrWMn，工作部分热处理淬硬 60 64HRC 6.1.1凸模 外形尺寸 H 的确定 落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模 和固定板的加工 ，可设计成阶梯形结构 ，并按安装部分设计成便于加工的 长圆形，通过铆接方式与固定板固定。凸模的尺寸 根据刃口尺寸、卸料板装置，凸模固定板的要求确定。 凸模的材料也选用 CrWMn，工作部分热处理淬硬 58 62HRC 落料凸模长度计算： )2015(321 hhhL 62115321导料板厚度，取为卸料板厚度，取取为凸模固定板的厚度，hhh mmL 481561215 ， 取 L=50mm 落料凸模的强度一般不用校核。 冲孔凸模的设计与落料凸模基本相同，因刃口部分为原型，其结构更简单。因为冲孔凸模直径 较小 ，故需要对 最小凸模进行强度和刚度校核。 1）凸模最小直径的校核（强度校核） 因孔径虽小，但大于材料厚度。估计强度和刚度是够的。 凸模的最小直径 d应该满足： dmin 4t /b=4 2 370/1200mm=2.467mm 而 d=7mm，故凸 模强度足够 2）凸模最大自由长度的校核 凸模最大自由长度 L应该满足 模具设计课程设计指导书 - 10 - Lmax 85d2 /pF=85 72 / 4/7370 2 mm=34.9mm 由此可见，小冲孔凸模工作部分不能超过 34.9mm。因此取冲孔凸模工作部分为 25mm， 3） 标准模架的选取 :查表可知，可选取 闭合高度为 140 170mm，一级精度的中间导柱模架。上模座为 210 130 35，下模座为 290 190 40。导柱为 25 130和 28 130.导套为 25 85 33和 28 85 33。 承料板 160 40 3。 4） 凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，其厚度取凹模厚度的 0.6 0.8倍，取（ 0.8 20=16） ,凸模固定板的外形尺寸为 :125 200 16 5） 卸料板外形尺寸的确定：材料 45号钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸 ,厚度取 12mm，所以尺寸为 125 200 12 6） 垫板的确定：材料 T8A钢，长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸：垫板的外形尺寸： 125 200 10 7） 螺栓销钉的选择：上模座连接螺钉 选用 4 M10 25，上模座连接销钉选用 210 55下模座固定螺钉选用 4 M10 35；下模座连接销钉选用 6 10 45。 卸料销 钉选4 4 25 6.1.2压力机的校核 选用 JB23-63 型压力机，采用固定台式，工作台尺寸 710 480mm，其最大闭合高度为 260mm。 （ 1） 模具闭合高度校核 模具闭合高度为 H模=上模座厚度 +下模座厚度 +凸模固定板厚度 +凹模板厚度 +导料板厚度 +垫板厚度 +卸料板厚度 +承料板 +安全距离 =30+35+