冷冲压课程设计.doc

冲压工艺与模具设计课程设计设计题目 冲压模具设计 专业班级 机械（2）班 学生姓名 曾宪锋 学 号 08352087开始日期 2010/06/25 完成日期 2010/06/30 指导老师 胡建军 评 分 设计课题： 冲压模具设计一、 设计任务： 如题图所示硅钢片零件，材料为D42硅钢板，厚度为2mm，大批量生产，试设计此落料模具。 （图中未注圆角R1）三、设计要求 完成模具总装配图（含排样图）一张；凹、凸模零件图各一张；制件零件图一张和设计计算说明书。 摘 要冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法，一般以金属板料为原料，利用压力机上的模具作往复运动，在常温下对金属板施加压力，使板料产生塑性变形以达到预定的形状尺寸。本文对一个简单冲压件的冲压工艺进行了分析，并设计了单工序落料模具及主要零部件，在这个课程设计中详细介绍了冲裁件从排样设计到模具结构设计，再到装配的整个过程，通过这一简单的例子让我们知道了什么是冷冲压工艺。关健词：冲压件； 排样设计； 模具结构；装配 目 录1. 工艺分析62. 冲压工艺方案确定62.1 工艺方案比较63.工艺尺寸计算63.1排样设计63.2材料利用率计算73.3排样选择83.4冲裁压力与压力中心83.5冲裁压力中心的确定93.6刃口尺寸的计算93.6.1加工方法的确定93.6.2 基本工序93.6.3 画磨损曲线93.6.4见图3-4找出各类尺寸103.6.5具体计算103.7凹模外形尺寸计算114模具总体结构设计124.1模具类型的选择124.2导料及定距零件的设计124.2.1导料板的设计124.2.2挡料销134.3卸料装置的选择144.3.1卸料类型的选择144.3.2卸料板台阶高度的计算144.3.3卸料凸台宽度144.3.4卸料板与凸模的间隙144.3.5卸料板的材料144.3.6卸料板的螺纹孔的孔径孔距145.工作零部件的结构设计145.1凹模设计145.1.1凹模型孔的形状及孔位设计145.1.2凹模孔口侧壁形状选择145.1.3凹模的结构及轮廓尺寸155.1.4凹模的固定155.2凸模设计155.2.1凸模的结构形式155.2.2凸模长度计算165.2.3凸模的固定165.2.4凸模强度校核165.3模架及其他零部件的设计165.3.1模架165.3.2模柄185.3.3固定板185.3.4垫板186. 模具总装图197. 冲压设备的选取208.上模装配208.1上模装配208.2下模装配219结束语2110.致谢.221. 工艺分析图1-1 零件的尺寸精度分析：图1-1零件上有5个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属于IT11IT12，用一般冲裁模就能达到，不需要采用精冲或修整等特殊冲裁方式。 工件结构工艺性分析：图1-1冲裁件的外形应尽量避免有尖锐的角，在各直线连接处，应由适当的圆角。为提高模具寿命，将所有直角改为半径等于1mm的圆角。 冲裁件材料分析:D42硅钢板塑性好，易成形，具有良好的可冲裁性能。2. 冲压工艺方案确定2.1 工艺方案比较由于此工件为大批量生产，应该选择效率较高的级进模，但考虑到级进模制造成本价高且复杂，而且此工件所需加工不复杂，只是简单的落料模具、尺寸精度不高、尺寸较小，所以采取单工序模即可。根据以上基本工序性质可以确定采用单工序落料模，并采用弹压式卸料。3.工艺尺寸计算3.1排样设计第一种：无搭边。图3-1第二种：有搭边，搭边值查2第48页表2-6得： 。图3-2图3-1图3-23.2 材料利用率计算第一种：查2第50页得： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）A：步距。B：条料宽度。S：一个步距内制件实际面积。：一个步距内毛坯所需面积。 第二种：查2第50页 （3-5） （3-6） （3-7） （3-8）A：步距。B：条料宽度。S：一个步距内制件实际面积。：一个步距内毛坯所需面积。3.3排样选择第一种排样和第二种材料利用率区别不大，但第一种对模具精度要求高，一般模具无法满足，股不采用第一种。3.4冲裁压力与压力中心 查2第293页附表1-1得： （3-9）查2第51页和第52页得：冲裁力： （3-10） :安全系数，一般取1.3。 L：冲裁周边总长。 t：料厚。落料力： （3-11） K：卸料系数，其值为0.02-0.06 推料力： （3-12） ：推料力系数，其值为0.03-0.07； n:凹模内聚积的制件或废料数。 顶件力： （3-13） ：顶件力系数，其值0.04-0.08。 本模具采用弹性卸料装置和下出件的方式，所以 F= F+ F+ F+ F=520+20.8+26=566.8kN （3-14）3.5冲裁压力中心的确定见图3-3通过分析该工件，可以发现该工件属于完全对称的，所以冲裁压力中心在该工件的中心位子。图3-33.6刃口尺寸的计算3.6.1加工方法的确定结合模具及工件的形状特点，因为该工件精度要求不高，模具制造可以采用分开加工法获得，将凸凹模分别进行加工，各自保证凸凹模的基本尺寸和公差要求，相应就获得了凸凹模的间隙。采用分开加工法。3.6.2 基本工序落料3.6.3 画磨损曲线图3-43.6.4见图3-4找出各类尺寸，如表3-1所示表3-1磨后变小磨后变大磨后不变落料96 0 -0.23mm，64 0 -0.2mm，128 0 -0.26mm mm3.6.5具体计算（1）查2表2-13确定初始间隙值 （3-14） （3-15） （3-16）（2）计算凸凹模制造公差，查2第90页得 （3-17） （3-18）（3）查2第91页代入公式计算各尺寸尺寸1：128为落料磨后变小 （3-19）尺寸2：64为落料磨后变大 （3-20）尺寸3：为落料磨后变大 （3-21）尺寸4：为落料磨后变大 （3-22） 3.7凹模外形尺寸计算 外形尺寸安下式计算查2第56页得： (3-23) 平行于送料方向的凹模型孔最远壁间距离 （3-24） A:凹模型孔长度 垂直于送料方向的凹模型孔最远壁间距离 （3-25） B：凹模型孔宽度 由2中第56页表2-9查得 平行于送料方向的凹模外形尺寸 查3中第103页表4-13得：凹模长度250mm 宽度200mm，见图 3-4 压力中心 图3-44模具总体结构设计4.1模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用单工序落料模冲压，所以本套模具类型为单工序落料模。4.2导料及定距零件的设计 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板；控制条料的送进步距采用挡料销。4.2.1导料板的设计 如图4-14.2.1.1导料板的总长和厚度及孔径孔距由典型组合查的。（1） 导料板的间距，查2第68页得： （4-1） B：条料宽度 C：条料与导料板之间的间隙查2第49页表2-7得：C=0.3mm（3）导料板的宽度 （4-2）（4）导料板厚度H=7mm图4-14.2.2挡料销 采用固定挡料销，这种挡料销形状简单，容易制造。 高度尺寸h=7mm 位置尺寸查2第69页得： （4-3） D挡料销直径 M凹模落料型孔的宽度4.3卸料装置的选择4.3.1卸料类型的选择 选用弹压卸料的方式，这种方式操作方便且料厚不大，兼有卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。4.3.2卸料板台阶高度的计算：H=导料板厚度7mm-料厚2mm+卸料板与导料板之间的间隙0.3mm=5.3mm4.3.3卸料凸台宽度 卸料板凸台宽度应比导料板之间出料部分变化+0.2 4.3.4卸料板与凸模的间隙 卸料板与凸模的间隙取双边0.2mm。4.3.5卸料板的材料由2第20页表1-7查得到，用45刚。4.3.6卸料板的螺纹孔的孔径孔距参考国家标准确定。5.工作零部件的结构设计5.1凹模设计5.1.1凹模型孔的形状及孔位设计型孔的形状与工件形状一致，型孔的尺寸按凹模刃口尺寸公式进行计算。冲孔模型孔的位置与工件上所冲孔的位置一致。5.1.2凹模孔口侧壁形状选择基本形式有两种：一种是孔壁垂直顶面的直壁式 见图5-1 图5-1另一种是刃口与轴线成角的斜壁式 见图5-2 图5-2两种刃口形状的比较：直壁式：强度好，刃磨以后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件容易在型孔内聚集，严重时会使凹模胀裂。斜壁式：特点与直壁式相反，斜壁式刃口比直壁式刃口锋利，每次刃磨的磨损不大。通过比较，因为工件尺寸精度要求不高，考虑出件的容易程度，所以凹模孔口侧壁形状选斜壁式。 查2第85页表2-10得：5.1.3凹模的结构及轮廓尺寸采用整体式 , 冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工。凹模厚度：H=kb=0.22X128mm=28.16mm，查3第103页表4-13取H=32mm 5.1.4凹模的固定凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。如图5-3图5-35.2凸模设计5.2.1凸模的结构形式 通过分析比较：落料凸模截面较大，且凸模强度和刚度较好可采用直通式。5.2.2凸模长度计算 L=固定板+卸料板+卸料弹簧+t=32+15+30+2mm=79mm5.2.3凸模的固定凸模固定到固定板中，落料凸模采用铆接固定法。 5.2.4凸模强度校核由于凸模不是细长型，冲裁厚度不大，所以可不进行凸模的强度和刚度分析。见图5-4 图5-45.3模架及其他零部件的设计5.3.1模架 该模具采用后侧导柱模架，这种模架受力均匀，纵向横向都可以送料，操作方便。以凹模周界尺寸为依据，查3中第18页表2-3 选择模架规格 。导柱：查3第67页表3-2得选择A型d=32，长度190mm。见图5-5图5-5导套：查3第68页表3-3得选择A型D=45，长度110mm。见图5-6图5-65.3.2模柄 该模具为无特殊要求的落料模，故选用压入式模柄。见图5-7图5-75.3.3固定板 5.3.3.1固定板的型孔位置与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凸模成0.01mm的双边过盈量。5.3.3.2固定板的螺纹孔卸料螺钉孔及销孔的孔径孔距按国家标准确定5.3.3.4固定板的材料用Q235,不淬火。见图5-8 图5-85.3.4垫板 孔径一般比穿过的螺钉销钉的直径大1mm左右，孔距与固定板上的相同。垫板材料常用45钢，淬火4348HRC。见图5-9图5-96. 模具总装图通过以上设计，可得到如图所示模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、落料凸模、冲孔凸模固定板卸料板等组成。下模由导料板凹模下模座等组成。卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的工件由凹模孔直接落下。条料送进时利用固定挡料销定步距，操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，重复以上动作来完成所需工件的冲裁。见图6-1图6-17. 冲压设备的选取通过校核，选择开式双柱固定台式压力机J23-16F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 滑块行程次数：120次min 最大封闭高度：205mm 封闭高度调节量：45mm 滑块中心线至床身距离：380mm 立柱距离：220mm 工作台尺寸(前后左右)：300mm450mm 垫板尺寸(厚度)：40mm 模柄尺寸(直径深度)：40mm60mm滑块底面尺寸(前后左右)：160mm180mm 8.上模装配 根据落料模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。8.1上模装配（1）仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。（2）先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。（3）把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺丝。8.2下模装配（1）仔细检查将要装配的各零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。(2) 先将凹模放在下模座上，接着依次按顺序装入销钉、固定挡料销，检查间隙合理后拧入紧固螺钉，并再次检查调整。(3) 将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲。并根据试冲结果作出相应调整，直到生产出合格制件。9结束语通过对连接板零件冲孔落料级进模的设计，更深一层地了解冲裁模的设计流程，包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计