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不规则 冲压 设计

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湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书 课程名称： 冷冲压模具设计与制造 题目名称： 冷冲压模具设计 班 级：20 08级 机制 专业 4 班姓 名： 骆 石 友 学 号： 200841914430 指导教师： 周 光 永 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日目录前言11、课程设计的目的 22、设计任务2 2.1 零件图2 2.2 设计要求33、工艺性分析33.1冲裁件的工艺分析33.2 冲裁安排方案43.3 排 样 44、计算冲压力55、计算压力中心56、设计凸凹模的刃口尺寸66.1冲孔凸凹模的刃口尺寸66.2落料凸凹模的刃口尺寸77、凸模、凹模的结构设计88、模具总体设计及其主要零、部件的设计99、落料装配图（见CAD）1010、结论 1011、参考文献10冷冲压模具课程设计说明书学生：骆石友（东方科技学院08机制4班200841914430）摘 要 冷冲压工艺应用十分广泛，具有高效率、精度高、质量稳定、材料利用率高、操作简易、适合批量生产及实现制造自动化；在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。本设计主要对冲孔、落料的冲压工艺分析、数据的计算及根据工件选取冲压的方法并进行对凸凹模及其他辅助零件的设计，主要是进行毛坯尺寸排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算，力争以最好的性价比设计了模具各零件的结构及装配关系，在此基础上确定模具的外形，完成了装配图和非标准的零件图。最后确定压力机类型及主要参数。在设计过程中主要注重于设计的方法与需要注意的事项。关键词 冷冲压 落料模 排样 冲裁力 冲孔模 凸模 凹模 模具设计前言冷冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分量或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冷冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用材料来加工成所需的零件，所以也叫冷冲压或板料冲压，冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冷冲压所使用的模具称为冷冲压模具，简称冲模，冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行，没有先进的冲模，先进的冲压工艺无法实现，冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件，与机械加工及塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是在经济方面都有很多独特的优点，主要表现在：（1） 冷冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化（2）冲压时由于模具保证了冲压的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互相性好，具有一模一样的特征。 （3）冷冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件，如小到钟表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 (4)冷冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需要其他的加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 由于冷冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求个不想同，而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的，概括起来，可分成分离工序和成形工序两大类：分离工序是指使陪料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压的工序，成形工序是指使培料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸和冲压件的工序。 上述两类工序，安基本变形方式不同有可分成冲裁、弯曲、拉伸和成型四种基本工序，每种基本工序还包含多种单一工序。 在实际生产中，当冲压的生产批量较大、尺寸较小而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难以达到要求，这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分成复合-连续三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具不同工位上完成两种和两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进-在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序 冲模的结构类型也很多，通常按工序性质可分成冲裁模、弯曲模、拉伸模和成形模等，按工序的组成方式可分成单工序模、复合模和级进模等，但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲裁的固定部分，工作是，陪料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件的作用下陪料便产生分离或塑性变形，从而得所需形状与尺寸的冲件，上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸凹模上卸下过推顶出来，以便进行下次冲压循环，此设计针对所给零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容分析零件的冲裁工艺性，拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模的刃口尺寸，主要零部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。冲模课程设计是模具设计与制造专业教学中重要的实践教学环节之一，它是在学生具有了基本的模具设计与制造理论知识以后，为了强化学生所学的知识和提高学生的初步设计能力及实际动手能力而开设的实践教学，同时是第一次对学生进行全面的模具设计训练。1 课程设计的目的1、综合运用冷冲模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化，培养学生从事冲压模具设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。2、学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。3、通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能。4、在冲模课程设计中，培养学生认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。2 设计任务2.1零件图材料：H622.2 设计要求：1. 装配图1张（A0或A1）2. 凸凹模零件图2张（A3）3. 设计计算说明书（8000字以上）4. 格式要按课程设计要求5. 统一电子档3 工艺性分析3.1 冲裁件的工艺分析 该零件形状简单，由表2.4、2.5查得，两孔的中心距公差为0.1mm，孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm，可满足该工件的精度要求，从零件的形状，尺寸标注及生产批量等情况分析，符合冲裁工艺要求，并且只需一次落料和一次冲孔，。3.2 冲裁安排方案 拟定三种工序组合方式：方案 1：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。方案 2：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案 3：冲孔-落料级进冲压，采用级进模生产。三种类型模具优缺点比较如下：单工序模复合模级进模结构简单较复杂复杂成本、周期小、短小、短高、长制造精度低较高高材料利用率高高低生产效率低低高维修不方便不方便方便产品精度高高低品质低低高安全性不安全不安全安全自动化易于自动化冲床性能要求低低高应用小批量生产大中型零件的冲压试制大批量生产内外形精度要求高大批量生产中小零件冲压结论：采用方案1为佳3.3 排样采用无废料的排样方案，查表2.8得最小搭边值2mm，所以满足已给排样图的要求，取a=3mm计算冲压件的毛坯面积： A=321+216=189条料宽度： b=42+32=48mm进距： h=6+3=9mm一个进距的材料利用率： = nA/bh100%=87.5%4 计算冲压力 该模具采用弹性卸料方式 冲孔力 F=Ltb L=23.14R2=25.1mm =412MPa t=0.5mm F=25.14120.5=5170.6N落料力 F=964120.5=19776N落料时的卸料力：查表2.10得 K卸=0.06 F卸=K卸19776=1187N 冲孔时的卸料力： 查表2.10得 F卸=0.065170.6=310N选择落料模的总压力为： F=19776+1187=20963N选择冲孔模的总压力为： F=5170.6+310=5480.6N5 计算压力中心 按比例画出零件形状，选定坐标系XOY，如图，将工件冲裁周边分成L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7基本线段，求出各段长度及各段的重心位置，如图： L1=3mm Y1=4.5mm X1=0mm L2=21mm Y2=3mm X2=10.5mm L3=21mm Y3=0mm X3=31.5mm L4=6mm Y4=3mm X4=42mm L5=12.56mm Y5=3mm X5=39.5mm L6=12.56mm Y6=3mm X6=34.5mm L7=42mm Y7=6mm X7=21mm Xc =（L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6+L7X7）/（L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7）=25mm Yc =(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7)=3.6mm6 设计凸凹模的刃口尺寸 6.1冲孔凸凹模刃口尺寸查表2.12得间隙值 Zmin=0.04 Zmax=0.06 对于冲孔4mm，采用凸凹模分开的加工方法，其凸凹模刃口部分尺寸计算如下： 查表2表2 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差0.0200.0200.0300.0450.0200.0250.0350.0500.0200.0300.0400.0600.0250.0350.0500.0700.0300.040得凸凹模的制造公差p=0.02mm d=0.02mm校核Zmax-Zmin=0.02 p+d=0.04mmZmax-Zminp+d不符合分开加工所以只能采用凸凹模配合加工的方法 查下表材料厚度非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差得磨损系数X 对于21mm，42mm X=0.5 对于4，3mm，6mm X=0.75 对于零件图未注公差的尺寸，查表7.18得出 冲孔以凸模为基准件，根据凸模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸进行分类： B类：4 0 mm 凸模刃口尺寸计算如下： 4p=（4+0.750.3） =4.225 mm 凹模的尺寸按凸模的实际尺寸配制，并保证双面间隙0.040.06mm6.2 落料凸、凹模的刃口尺寸对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，落料以凹模为基准件，采用配合加工方法，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸进行分类，将零件图中各尺寸进行分类：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸增大的为A类尺寸，刃口部分尺寸基本不变的为C类尺寸。 A类尺寸：42-0.62mm 21-0.52 mm 3-0.25mm 6-0.3mm C类尺寸： 凹模刃口尺寸计算如下： 42d=(42-0.50.62） =41.69 21d=（21-0.50.52） =20.74 3d=（3-0.750.25） =2.81 6d=（6-0.750.3） =5.77 凸模的刃口尺寸安凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙0.040.06mm凸凹模部分零件如下：7 凸模、凹模的结构设计凹模刃口形状的选择，凹模刃口有两种基本形状：一种是直壁式，一种直斜壁式。直壁式强度好，刃磨后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁是磨损大，工件易在型空内聚集，严重时会让凹模胀裂，不如斜壁式锋利。每次刃磨磨量大。为避免工件在型空内聚集，考虑到本例生产量较大凹模刃口形状应选择直斜壁式的。 1、落料凹模的设计 凹模厚度，按式2.38，其中b=48mm,K按表2.20查得，K=0.4H=Kb=0.448=19.2mm 圆整取20mm 2冲孔凹模的设计查表2.20查得K=0.4，其中b=42mmH=Kb=0.442=16.8mm 圆整去17mm 3、冲孔凸模的设计 由于凸模4比较细长，冲孔凸模材料选用T10A钢制造，淬火硬度为HRC5860， 凸模的长度L：由表7.40得，选用圆凸模A II 4.1540 （CB2863.1-81. T10A ）L=40mm凸模强度与刚度的校核： 强度校核：根据式2.26 ，强度满足要求。刚度校核：根据式2.32 ，刚度满足要求。8 模具总体设计及其主要零、部件的设计1、本设计是由两个单工序模加工完成，所以先落料后冲孔，两个模具都采用正装模，两个导料销控制条料送进导向，固定挡料销控制进距。卸料采用弹压卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。冲孔的废料可通过凹模的内孔从压力机台面孔漏下。2、凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度L的40%，故凸模固定板厚度为20mm,凸模和一般钢质的凹模镶块与固定板选用H7/m6配合。3、卸料板的确定：材料Q235钢，长和宽的尺寸和凸模固定板的尺寸相同，根据表2.26，选择厚度H=6mm.4、垫板：一般冲裁模使用的垫板，厚度可在412mm内按标准选用，外形尺寸应与凸模固定板相同。选取厚度H=6.2mm。5、凸模、凸模固定板、垫板、上模座用圆柱销和内六角圆柱头螺钉来连接的，凹模与凹模座也是用圆柱销和内六角圆柱头螺钉连接6、圆柱销的数量为2根，其尺寸为GB119-86A6X50。与上下模座、垫板、凹模、凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合。7、模架选用后侧导柱标准模架，模架的尺寸确定查表7.30得；导柱选择A型尺寸查表7.33得；导套尺寸查表7.35得。上模座： LBH=10010025下模座： LBH=10010025导柱： dL =16100导套： dLD=1610025模具的闭合高度的计算，根据式2.23得 即：所选压力机的最大封闭高度为：100mm，封闭高度调节量为25mm，所以压力机的闭模高度为95mm，加12mm的垫板。其中：-压力机的最大封闭高度 -压力机的最小封闭高度凹模固定板的设计：一般情况下，凹模固定板的外形尺寸与凹模外形尺寸相一致，凹模固定板的厚度与凹模一致，取10mm凸模固定板的设计：一般情况下，凸模固定板的外形尺寸与凹模（或凹模固定板）或卸料板尺寸相同，厚度取10mm卸料板的作用是将抱在凸模的工件或废料卸下卸料板类型的选择，一般常用卸料板有固定卸料板和弹簧卸料板两种，此模具采用弹簧卸料，弹簧卸料板除了有冲裁的卸料外，还可以在冲裁前压住材料，使冲裁的工件平整度好卸料板外形一般与同方向的上的固定板的外形一致，厚度查冲压设计指导书 得h=10mm，卸料板导向孔高度为35mm，其地面高出凸模地面尺寸为0.20.8mm。8、冲裁设备的选择：该模具的总冲压力F总=20963N所以查表7.10可选用规格型号为J23-3.15的开式可倾压力机.其公称压力为 31.5kN滑块行程 25mm最大闭合高度 120mm封闭高度调节量 25mm工作台尺寸 160250垫板厚度 30mm床身最大可倾斜角45度9 落料装配图（见CAD）10 总结在现代工业生产中，模具是重要的工艺装配之一，它在铸造、冲压、锻造、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金和陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，随着我国加入WTO后，中国的制造业快速发展，现在，模具工业的发展代表一个国家的工业发展水平，由于模具可以提高生产力，节约