冲孔落料冲压工艺模具课程设计说明书.doc

中南林业科技大学机电工程学院第 23 页 共 26 页模具CAD/CAM课程设 计 说 明 书院 系 机电工程学院 班 级 09级 专 业 材料成型机控制工程一班 姓 名 杜鹏 学 号 20091149 指导教师 张立强老师 评 分 日 期 中南林业科技大学目录第一章 零件设计任务1第二章 冲裁件的工艺分析22.1工件材料22.2工件结构形状22.3工件尺寸精度2第三章 冲裁工艺方案3第四章 模具结构形式的选择44.1模具的类型的选择54.2卸料装置54.2.1条料的卸除54.2.2卸料方式54.3定位装置54.3.1送料形式54.3.2定位零件：54.4.模架类型及精度54.4.1模架54.4.2.精度6第五章 冲压工艺计算：75.1排样75.1.1排样方案分析75.12计算条料宽度75.1.3确定布距：85.1.4计算材料利用率852冲压力计算95.2.1冲裁力计算95.2.2卸料力、顶件力的计算105.3压力中心的计算115.4模具工作部分尺寸及公差115.4.1落料凸凹模尺寸115.4.2冲孔凸凹模尺寸12第六章 主要零部件设计136.1凹模的设计136.2凸模的设计146.2.1.冲孔凸模：156.2.2.落料凸模156.2.3凸模的校核：156.3固定板的设计166.3.1.凸模固定板:166.4模架以及其他零部件的选用16第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数177.1 校核模具闭合高度177.2 冲压设备的选定17第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件18第9章 结论22第10章 参考资料 2323第一章 零件设计任务零件简图：如图1-1 所示材料：硬黄铜材料厚度：1mm未标注尺寸按照IT10级处理. 图1-1 铜币零件图第二章 冲裁件的工艺分析2.1工件材料由图1-1分析知：硬黄铜为优质金属材料，具有良好的塑性 ，及压力加工性能 。适合冲裁加工。2.2工件结构形状工件结构形状相对简单，只有一个方孔。料厚为1mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。2.3工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT13级精度，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。第三章 冲裁工艺方案完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案分为以下3种：1.方案一：单工序模生产。先冲孔，后落料；2.方案二：级进模生产。冲孔落料级进冲压；3.方案三：复合模生产。冲孔落料复合冲压。各模具结构特点及比较如下表3-1：表 3-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。第四章 模具结构形式的选择4.1模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。4.2卸料装置4.2.1条料的卸除因采用级进模生产，故采用向下落料出件。4.3定位装置4.3.1送料形式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向手动送料方式，即由左向右送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。4.3.2定位零件：零件尺寸较大，厚度较小，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用使用挡料销和导正销定位。4.4.模架类型及精度4.4.1模架1若采用四导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，能承受级进模高速冲压次数。2. 若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;3. 若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用四导柱模架。4.4.2.精度由于零件材料厚度一般，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的四导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。第五章 冲压工艺计算：5.1排样5.1.1.排样方案分析方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.1.2.计算条料宽度根据零件形状，查工件之间搭边值a=1.5mm, 工件与侧边之间搭边值a1=1.8mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 公式（5-1）式中：Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；=1.8mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=0.20mm。B0=3021.8=故条料宽度为5.1.3.确定布距：送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。级进模送料步距S 公式（5-2）Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边S301.531.5mm排样图如图2-1所示。 图2-1 排样图5.1.4.计算材料利用率一个步距内的材料利用率 /BS100% 公式（5-3）式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距； 一个步距内冲裁件的实际面积A= - 102= 607mm2所以一个步距内的材料利用率=BS100% = 607（33.631.5）100%=57.6%5.2.冲压力计算5.2.1.冲裁力计算用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算： 公式（5-5）式中：F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度；硬黄铜b的值查表可知：该材料的抗剪强度为35-40pa,则取b=38Mpa系数；一般取=1.3。1、冲孔力计算冲孔周长：L=104=40所以冲孔力F1=KLtb=1.340138 =1.98kN2落料力的计算落料周长落料冲裁力F2= KLtb =1.330138=4.66kN。5.2.2.卸料力、顶件力的计算一般按以下公式计算： 卸料力 公式（5-6）（为卸料力系数，其值查表5-1可得）冲孔推件力 落料推件力 所以总冲压力 公式（5-8）表5-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09由 ,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取,则公称压力. 初选压力机的公称压力为63KN。5.3.压力中心的计算用解析计算法求出冲模压力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（5-9）Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。5.4.模具工作部分尺寸及公差5.4.1.落料凸凹模基本尺寸计算落料的轮廓尺寸为30。为保证冲出合格冲件。冲裁件精度到,X取.查表知：Zmax =0.360，Zmin =0.246。查表可知： A=0.021mm，T=0.013mm综上所述可得：落料凹模基本尺寸为 公式（5-10）落料凸模基本尺寸为 公式（5-11）5.4.2.冲孔凸凹模尺寸大小为表2-30 磨损系数x材料厚度t非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.242.6 所以凸模强度得以校核，符合要求。 6.3固定板的设计6.3.1.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度：其厚度取24mm。2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：3、材料：选用45#钢。4、配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。6.3.2. 压料板 压料板的外形尺寸与凸模固定板一致，各空位置也保持一致。查表可得厚度H=106.4模架以及其他零部件的选用该模具为级进模，采用四导柱模架，能使上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模送。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。上模座查表可知：厚度取35mm，外形尺寸为，20060垫板厚度取5mm,下模座厚度取40mm，外形尺寸与上模座一致为，20060垫板厚度取10mm。根据上下模座选取导柱为25mm150mm,导套为25mm8533第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1 校核模具闭合高度经计算该模具闭合高度H=167mm，而初选63kg压力机最大装模高度为170mm,不满足（7-1）170-15-5167，故改选160kg压力机 公式（7-1）式中 压力机最大闭合高度 220mm 压力机最小闭合高度 160mm 垫板厚度为15mm将以上数据带入公式7-1，得155H200.故满足要求，所以可选。7.2 冲压设备的选定通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：160KN滑块行程：70mm最大闭合高度：220mm最大装模高度：300mm工作台尺寸（前后左右）：300mm450mm 模柄孔尺寸：48mm35mm第8章 设计并绘制模具总装图，辅助图及选取标准件1，按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。绘制模具装配图，见图8-1。 图8-1 装配图 1下模座，2导柱，3导套，4卸料板，5凸模固定板，6上模座，7圆柱头内六角螺钉，8圆柱销，9落料凸模，10导正销，11模柄，12止转销，13卸料螺钉，14冲孔凸模，15弹簧，16圆柱头内六角螺钉，17导料板，18开槽盘头螺钉，19凹模，20凹模垫板，21圆柱销，22定位销,2，辅助设计3，标准件（由于所选螺钉和销钉同属一个型号故二者各选一个参考图）圆柱销钉圆柱头内六角螺钉导正销开槽盘头螺钉第9章 结论本次设计是在张立强老师的悉心指导下完成的。张立强老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的模具设计方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本次模具设计过程中的每一步都是在张老师的指导下完成的，倾注了张老师大量的心血。在此，谨向张老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！第10章 参考资料参考文