凹字冷冲压模具设计与制造说明书.doc

目 录前言2第一章 凹字的模具设计21.1 设计要求21.2 冲压件凹字毛坯的工艺分析21.3 冲压方案的确定21.4 选择模具结构形式21.5 模具的设计计算31.5.1冲裁力设计计算41.5.2卸料力、推件力的计算41.5.3压力机所需总的冲压力计算41.5.4排样设计41.5.5送料步距与条料宽度计算41.6 工作零件设计计算51.6.1凸模组件及其结构设计51.6.2凹模组件51.6.3定位零件51.6.4模架51.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系5第二章 零件制造工艺设计62.1 零件的工艺设计62.1.1下模座零件毛坯的选择62.1.2下模座零件工艺分析62.1.3机床的选择62.2 确定下模座加工工艺路线62.3 零件数控加工工艺分析72.4 零件加工工艺卡122.5 零件加工工序卡13表2.5.113表2.5.214表2.5.3152.6 加工程序单162.7 加工过程综述17第三章 心得体会：18参考文献 . 19凹字冷冲压模具设计与制造说明书前言机械设计制造综合训练是在我们完成的专业基础课和专业课之后，所进行的一种综合性的实践环节，目的是为了加强我们创新能力、工程能力和综合应用能力的培养。通过强化实践锻炼，让我们成为能够满足企业要求的应用型人才。由于磨具是在机械行业中非常具有代表性，所以我们选择了冷冲模局作为实验对象。第一章 凹字的模具设计1.1 设计要求设计一冷冲压模具加工凹字，凹字毛坯结构形状及尺寸见样品。1.2 凹字毛坯的工艺分析 依据设计要求与资料数据，零件生产为大批量生产，材料为2mm厚的铝合金板。该工件包括冲压、落料、两个工序，零件精度一般，工件尺寸全部取自由公差，普通模具能满足。1.3 冲压方案的确定 该工件包括落料冲孔、裁边等工序，可有以下几个方案：方案一：一步完成，采用单工序模具生产。方案二：落料-压弯-冲孔复合冲压，采用复合模具生产。方案二模具工序集中，一次成型。但磨具各个零件复杂，加工难度大，需要的零件多而且复杂；方案一需要一副模具生产效率高尽管模具结构复杂但由于零件几何形状简单模具制造并不难，通过上述方法比较，该方案采用方案一为佳。1.4 选择模具结构形式磨具结构如下图： 本次设计采用典型单工序模具。模具结构件附录模具装配图。冲裁件如图1.1所示，其外形为凹字毛坯，中间为凹字槽。装在上模部分的有凹字凸模5，通过凸模固定板4、与定位销和螺纹与模柄1固定在一起。装在下模部分的凹模9是和垫板8用螺柱与下模座固定在一起，上下模采用导柱6导套3导向。1.5 模具的设计计算 已知冲裁件尺寸尺寸如下图 ,厚度2mm。 凸模的基本尺寸与凹模相同。 1.5.1冲裁力设计计算 对于普通平刃口的冲裁 F=KLt k为系数，常取1.3，L为冲件周长，为抗剪强度MPa，t为板厚查表【冷冲模设计】表2-3有=130MPa F=KLt=1.3*130*2*105=3.5KN 1.5.2卸料力、推件力的计算 F卸 =K卸F，F推=K推F，F顶=K顶F查表【冷冲模设计】表3-8有K卸=0.05，K推=0.05，K顶=0.06故F卸 = F推=0.053.5=0.175KN F顶=0.069.9=0.21KN 1.5.3压力机所需总的冲压力计算 有前面章节模具结构设计可知采用的是弹压卸料装置和上出件模具F总=F+F卸+F顶=3.5+0.175+0.21=3.885KN 1.5.4排样设计 工件的排样有工件零件图可知工件形状结构简单可采用直排方法排样，搭边值为a和a1查表【冷冲模设计】表3-10有a=2.0mm，a1=2.0mm 1.5.5送料步距与条料宽度计算 1.送料步距A A=D+a=10+2=12mm 2.条料宽度B=10 1.6 工作零件设计计算 1.6.1 凸模组件及其结构设计凸模组件 由工件形状结构和磨具结构可知凸模应采用普通凸模，凸模有两个，分别为冲孔凸模，落料凸模。长度L=12mm 有模具结构设计对于凸模材料，模具刃口要有高的耐磨性，并能承受承受冲击是的冲击力，因此应有高的硬度和适当的韧性。具体由同组的同学集体对零件进行了工艺分析绘制好零件图后结果在在下面会详细介绍。 1.6.2凹模组件凹模洞口形状采用台阶式。凹模的固定采用螺钉固定在下模板上，定位采用销钉，凹模的技术要求是型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行。 1.6.3定位零件冲模的定位零件用以控制条料的正确送进以及单个毛胚的正确位置。挡料销 用于保证毛坯能顺利地插入孔中，应保证导正销直径与孔之间的有一定的间隙。直径为6。 1.6.4模架模架由上、下模座、模柄及导向装置（导柱、导套）组成。模架已标准化，查机械设计手册选取后侧导柱模架，当冲裁件厚度为0.84mm时，导柱与导套选用H7/h6配合级精度模架。模柄查机械设计手册选用螺纹固定式上模柄。 1.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能正常安装和工作。其关系为：Hmin+10mmH模具Hmax-5mm。第2章 零件制造工艺设计2.1零件工艺设计2.1.1下模座零件毛坯的选择 由于所做的模具并不是用于实际的加工，只是做一套模型。故对材料的硬度，强度要求不高，所以采用铝材进行加工，零件的尺寸为120x120x10，选用的铝板的尺寸为125x125x12.2.1.2 下模座零件工艺分析考虑到下模座四个侧面不是很高，查阅机械加工工艺人员手册，其粗糙度的要求为6.3，下模座的表面精度要求较高，其粗糙度的要求为1.6，在这里我们采用的方法是先粗铣，然后再精铣。采用人工时效处理。2.1.3 机床的选择 Z5125A钻床，铣床，线切割机。2.1.4 确定下模座加工工艺路线根据前面加工工艺的分析，确定下模座的加工工艺路线如下：下料铣两侧面基准铣顶面挖落料孔钻孔扩孔铰孔攻丝去毛刺检验入库。2.3 零件数控加工工艺分析下模座如下图所示：零件外形基本规则，被加工部分的各尺寸，行位，表面粗糙度值等要求都标出，工件的复杂程度一般，其加工包括：外形，上下表面，孔以及螺纹的加工。根据实际情况我们选用XK714立式数控铣床对毛坯进行加工，选用通用虎钳装夹工件，先手动将毛坯铣到120x120x10然后使用垫块将工件水平夹紧在工作台上在对刀。根据零件图样要求给出的加工过程为：钻10H7扩孔至8的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1 故 V=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 636 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 28.6 m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.444 /701 =5.4 (s)扩孔至9的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1 故 V=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 590 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 30.82 m/minT=L / (f*n) = 28 / 0.444 /701 =5.4 (s)粗铰至9.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量）， f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 1.22 mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 10.3 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1.08 故 V=V X Kmv X Kapv = 10.3 X 0.88 X 1.08 = 9.789 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 210 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为267r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 9.792 m/minT=L / (f*n) = 28 / 1.22 /267 =6.63 (s)精铰至10H7的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量）， f = 0.8-1.2mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 12.6 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1.0 故 V=V X Kmv X Kapv = 12.6 X 0.88 X 1.0 = 11.975 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 254 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为267 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 12.576 m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.832 /267 =9.72 (s)钻6H7（1）钻孔至5的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.180.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1 故 V=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 1401 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 21.23m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）扩孔至5.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.7-0.9）X0.7=0.49-0.56mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1 故 V=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 1609 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为1569 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 28.82 m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.444 /701 =5.4 (s)（3）铰至6H7的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量）， f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 14.9 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1.0故 V=V X Kmv X Kapv = 14.9 X 0.88 X 1.0 = 13.112 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 696 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为701r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 13.206 m/minT=L / (f*n) = 28 / 0.832 /701 =2.9 (s)攻M6螺纹（1）钻孔至5.1的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.180.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1 故 V=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 1373 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 21.65m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）手工攻丝攻M6螺纹（1）扩孔至17的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=（0.60.7）X0.7=0.420.49mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r确定切削速度v和n查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88 ，Kapv = 1.08 故 V=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1.08 = 28.04 m/min计算机床轴转速n=1000V / ( d) = 525 r/min根Z5140型钻床选机床主轴转速为484r/min ,切削速度V = dn/1000切削速度：得V = 25.84m/min T=L / (f*n) = 28 / 0.444 /484 =7.8(s)（2）手工攻丝2.4零件加工工艺卡2.5零件加工工序卡2.6加工程序单下模座外形铣削的部分加工程序如下：O00001N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90N104 T1 M6N106 G0 G90 G54 X55.817 Y69.967 A0. S700 M3N108 G43 H1 Z50.N110 Z2.N112 G1 Z-1.917 F100.N114 G3 X52.92 Y62.928 I7.103 J-7.039N116 X55.88 Y55.825 I10. J0.N118 G1 X55.969 Y55.738N120 X56.653 Y55.019N122 X56.786 Y54.864N124 X56.89 Y54.752N126 X57.048 Y54.559N128 X57.319 Y54.244N130 X57.568 Y53.922N132 X57.74 Y53.711N134 X57.88 Y53.527N136 X57.997 Y53.366N138 X58.171 Y53.136N140 X58.576 Y52.55N142 X58.727 Y52.338N144 X58.755 Y52.291N146 X58.784 Y52.249N148 X59.363 Y51.307N150 X59.408 Y51.225N152 X59.432 Y51.187N154 X59.544 Y50.984N156 X59.732 Y50.628N158 X60.068 Y50.005N160 X60.148 Y49.835N162 X60.226 Y49.686N164 X60.364 Y49.372N166 X60.559 Y48.955N168 X60.662 Y48.696N170 X60.768 Y48.457N172 X60.919 Y48.051N174 X60.997 Y47.855N176 X61.119 Y47.529N178 X61.236 Y47.176N180 .2.7加工过程综述1. 机床坐标系及其工件坐标系的建立。 机床坐标系是数控机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标，机床运动部件的特需位置以及运动范围等。工件坐标系是用于确定工件几