冲压模具课程设计说明书.docVIP

江苏科技大学机械制造课程设计专业： 09机制 班级： 2班 学号： 09455- 姓名： 吴欣洋 指导教师： 王琪 张鹏 设计时间： 2012.12 2012年12月目录1目的-32零件的工艺分析-3 3确定冲裁工艺方案-44确定模具总体结构方案-45工艺设计计算-56设计选用零件、部件，绘制模具总装草图-77压力机的校核-148模具主要零件加工工艺规程的编制-159总结-1810参考文献-181 目的通过课程设计，综合应用和巩固模具课程设计及相关课程的基础理论和专业知识，系统地掌握产品零件的成型工艺分析、模具结构设计基本步骤、非标准模具零件的设计等模具设计基本方法。通过设计，锻炼学生综合能力，提高学生的分析问题、解决问题的能力，使学生所学的知识系统化，从而得以巩固和提高，为今后走上工作岗位打下一个坚实的基础。2 零件的工艺分析 2.1 结构与尺寸 硬钢材料被自由凸模冲圆形孔,查冷冲压工艺及模具设计表3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:121.3t=1.32.5=3.25。由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行适宜于冲裁加工。2.2 材料08F，属于碳素结构钢,查冷冲压工艺及模具设计附表1可知抗剪强度=260MPa,断后伸长率=32。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。3 确定冲裁工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产；(b)采用落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；(c)用冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案(a)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要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。4 确定模具总体结构方案4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用弹性卸料模。结构简单，便于操作，因此采用弹性卸料模。4.2 卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4.3 模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。4.4 凸模设计凸模的结构形式与固定方法：采用直通式，工作部分和固定部分的形状与尺寸一样，通过螺钉连接方式与凸模固定板固定。5 工艺设计计算5.1 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外周边长度：L1=9+26+27+7+10+20+16+12+20+20+15+24+14+20+90=331mm 内周边长度之和：L2=29+82=34查冷冲压工艺及模具设计附表1可知：MPa;查冷冲压工艺及模具设计附表3可知：Kx=0.05, KT=0.055.落料力：F落=KL1 t T =1.33312260=223.76KN 冲孔力：F孔=KL2 t T =1.334260=11.49KN卸料力：Fx=KxF落 =0.05109.69=5.48KN推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6, 故:n=h/t=2.4 FT=nKtF孔=2.40.05525.47=3.36KN总冲压力：F= F落+ F孔+Fx+ FT则F=223.76+11.49+5.48+3.36 =244.09KN应选取的压力机公称压力：25t.因此可初选压力机型号为J23-25。当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：由图可知，压力中心在即坐标原点。该点坐标为（0，0）。5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循以下原则：（I）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；（II）冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；（III）凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。查冷冲压工艺及模具设计表3-3可知Zmax=0.360 , Zmin=0.246相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按冷冲压工艺及模具设计公式dT=(dmin+x) 计算，取T=/4，制件精度为IT14级，故X=0.512: dT1=(6+0.50.30)=6.156 设计选用零件、部件，绘制模具总装草图6.1 凹模设计凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命，其值可查冷冲压工艺及模具设计表3-23。凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有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6mm, 漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.5 mm凹模轮廓尺寸的确定：查冷冲压工艺及模具设计表3-24，得：K=0.28;查冷冲压工艺及模具设计表3-25, 得: s2=36; 凹模厚度H=ks=0.2835.7=10（） B=s+（2.54.0）H=58+（2.54.0）10=8398（） L=s1+2s2=68+213.5=95 （）根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为LBH=959010（）凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A。工件部分淬硬至HRC5862。外轮廓棱角要倒钝。6.2 凸模设计6.2.1 凸模的结构形式与固定方法冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。6.2.2 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的。采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=h1+h2+h3计算，式中 L-凸模长度，mm； h1-凸模固定板厚度，mm; h2-卸料板厚度，mm ; h3-卸料弹性元件被预压后的厚度L=10mm+6mm+15mm=31mm6.2.3 凸模的强度与刚度校核一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。对冲孔凸模进行刚度校核：凸模的最大自由长度不超过下式：有导向的凸模Lmax1200，其中对于圆形凸模Imin=d4/64则Lmax1200=24.00mm由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：316.2.4 凸模材料和技术条件凸模材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 5660，凸模尾端淬火后，硬度为HRC 4348为宜。如图3所示： 图3 冲孔凸模 6.3 凸凹模的设计6.3.1 校核凸凹模的强度冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=2.5mm，而实际最小壁厚为5mm，故符合强度要求。6.3.2 凸凹模尺寸的确定凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.246mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.246mm。6.3.3 凸凹模材料和技术条件凸凹模材料采用碳素工具钢T10A，淬硬至5660HRC。6.4 卸料与出件装置出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。卸料板：弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍, 卸料板与凸模的单边间隙按冷冲压工艺及模具设计表3-32选取,t1mm时,单边间隙为0.15mm。为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.30.5，卸料板的尺寸规格为：955010mm，材料为:45钢。如图6所示： 图6 卸料板卸料螺钉：卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规格为，JB/T7650.5-94。如图7所示： 图7 卸料螺钉卸料装置：由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件，卸料橡皮的选择原则： 为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力FXFXY=APFX=5.48KN式中FXY橡皮工作时的弹力，A橡皮的横截面积，P与橡橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10%15%。由冷冲压工艺及模具设计图3-64知，取P=0.6MPa，求得A=91.3cm2,由冷冲压工艺及模具设计表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为41615根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm，模具维修时刃磨留量为2mm，开启时卸料板高于凸模1mm，则求得总工作行程：h工件=6mm, 使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%45%否则是皮的自由高度应为： H=h/(0.250.30) =4/(0.250.30) =13.316mm模具组装时的预压缩量为： H预=（10%15%）H =2.43.6mm取H预=3mm由此可知：安装橡皮高度尺寸为12mm,式中的H所需的工作行程。由上式所得的高度，还在按下式进行校核:0.5H/B1.5如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段,并在橡皮之间垫上钢圈。由冷冲压工艺及模具设计表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为416156.6 模架及其它零件的选用6.6.1 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，压入式固定在上模座上。6.6.2 模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，上模座：125mm 100mm30mm；下模座：125mm100mm35mm；模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。6.6.3 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：P=F12/A 式中P凸模头部端面对模座的单位面积压力；F12凸模承受的总压力； A凸模头部端面与承受面积。由于计算的P值大于冷冲压工艺及模具设计表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。 垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC4348，其尺寸规格为：95mm50mm4mm。上下面须磨平，保证平行。如图9所示：图9 垫板模架选用后侧导柱标准模架：上模座：LBH =125mm100mm30mm下模座：LBH=125mm100mm35mm导柱：DL=22mm110mm导套：dLD=26mm85mm37mm模架的闭合高度：110130mm垫板厚度：4mm；凸模固定板厚度：10 mm上模底板厚：30 mm，凹模厚度：10mm橡皮厚：15mm 卸料板厚度6 mm下模底板厚：35 mm6.6.4 冲压设备的选择选用开式双柱可倾压力机J23-25。公称压力为25t，滑块行程为65mm,最大闭合高度270mm,滑块中心线至床身距离200 mm，工作台尺寸：370 mm560 mm，垫板厚度：50 mm，模柄孔尺寸：40 mm60 mm.7 压力机的校核7.1 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为J23-25,它的压力为25t15.79t,所以压力得以校核;7.2 滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=2.5mm,卸料板的厚度H=6mm,及凸模冲入凹模的最大深度2mm,即S1=2.5+6+2=10.5mmS=65mm,所以得以校核.7.3 行程次数 行程次数为105次/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.7.4 工作台面的尺寸 根据下模座LB=125mm100mm,且每边留出60100mm,即L1B1=225mm200mm,而压力机的工作台面L2B2=560mm370mm,冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸小于5830mm,而压力机的孔尺寸为250250,故符合要求,得以校核;7.5 闭合高度 由压力机型号知Hmax=270mm M=80 H1=70Hmin=HmaxM= 270-80=190(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)由公式得:( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(27070)-5119(19070)+10即 195120120 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核.8 模具主要零件加工工艺规程的编制8.1 冲压模具制造技术要求模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求.d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。8.2 总装工艺总装图如图15所示： 图15 总装图1卸料螺钉2开槽沉头螺钉3垫板4凸模固定板5弹性橡胶6卸料板7冲孔凸模8凹模9定位销10内六角螺栓 加工工艺路线：1备料2 把导柱安装在下模座上。3 把凸模放在下模座上面，按中心线装上凸模固定板，用螺钉把凹模固定在下模座上。4 通过卸料螺钉橡皮和卸料板固定好。5 把导套安装在上模座上。6 把冲孔凸模通过凸模固定板和垫板一起固定到上模座上，连同凹模一起用螺钉和销钉紧固。7 把模柄装在上模座上。8把组装好的上模座和下模座通过导柱导套组装起来，中间装上2.5mm厚的材料。9试模10调整到合格11入库8.3 加工要求1）模具配合加工零件在允许间隙内加工,落料凸凹模,冲孔凸模与固定板配合后,底部磨平。2）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按14级精度加工,未注粗糙度的按Ra6.3um处理。3）模具中各垫板的两承压面的平行度公差按GB1184 为5级。4）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于 2mm，或相应各孔配作。5）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。6）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。7）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。8.4 主要零、部件加工工艺8.4.1 垫板的加工工艺1备料（外购标准模块125mm125mm10mm）2按图纸要求画线，3在钻铣床上加工4检验5入库8.4.2 凸模固定板的加工工艺1备料（外购标准模块125mm125mm20mm）2按图纸要求画线，3在钻铣床上加工凸模孔，销钉孔和螺钉通孔4在电火花慢走丝加工落料凸模孔5检验6入库8.4.3 冲孔凸模的加工工艺1备料2锻造成直径为14mm55mm的胚料3在数控车床上加工零件按图纸要求4按图纸要求热处理5检验6入库8.4.4 卸料