冲压工艺与模具设计课程设计-支撑垫板落料冲孔翻边复合模.doc

云南农业大学 2009级机械设计制造及其机动化 冲压工艺与模具设计课 程 设 计 制件名称： 支撑垫板 模具名称： 落料冲孔翻边复合模 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日 期： 总目录课程设计任务书3支撑垫板零件图4制件冲压工艺规程5设计说明书7装配图18冲孔凸模零件图 19落料凹模零件图20模具装配工艺规程21模具使用说明书22课程设计报告24冲压工艺与模具设计课程设计任务书课程设计题目：根据制件的要求，设计加工该制件的冲压模具和冲压工艺。课程设计时间：2周模具设计方式：以小组为单位，组长负责，分工合作，共同完成。课程设计小组的任务：1.编写模具设计说明书，暨编制工件的冲压工艺规程。2.绘制模具总图（装配图）暨编制装配工艺规程、模具使用说明书。3.绘制模具的全套零件图暨编制零件的加工工艺规程。课程设计成果提交内容：1. 模具设计计算说明书；【每个人必须提交】2. 制件的冲压工艺规程；【每个人必须提交】3. 模具设计装配图；【每个人必须提交】4. 模具设计零件图；【每个人必须提交自己承担的零件】5. 模具零件的加工工艺规程；【每个人提交与自己承担的零件对应的工艺】6. 模具的装配工艺规程卡；【根据小组分工确定】7. 模具使用说明书；【根据小组分工确定】8. 课程设计报告（总结）。【每个人必须提交】课程设计结束时提交以上内容的电子版和纸质材料。注意：1.纸质材料按照顺序装订成册附上课程设计的封面和目录提交。2.文档文件要求语言简练，文字通顺，图例清晰。采用A4纸打印，大标题采用黑体3号字，小标题采用黑体4号字，内容采用宋体小4号字。附1：冲压工艺与模具设计课程设计封面模板附:2：冲压制件零件图 支撑垫板零件图制件冲压工艺规程一、 零件分析零件名称：支撑垫板生产批量：大批量（年产量5万件）材 料：45钢材料厚度：2mm二、 对工件进行工艺分析1、 材料工艺性：45为优质碳素结构钢，塑性比较好，冲压性能良好，适合冲裁和翻边。2、 结构工艺性：（1） 跟据工件性能可知工件除了要求平直度，4个11翻边孔要求分布均匀对称，并且不允许冲裂外，其他的都没有严格要求。（2） 总裁件的外形和内孔应避免尖锐的清角，在各直线与曲线的连接处，应有有适当的圆角连接，以利于模具制造和提高模具寿命。（3） 零件图上尺寸未标注公差，按照IT14 级确定工件的公差。三、 冲压工艺方案确定方案一：一套落料、冲孔、翻边复合模方案二：一套落料、冲孔、翻边单工序模方案三：一套落料、冲孔、翻边连续模方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成落料、冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度大。方案二：生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。方案三：生产效率较高，完成落料、冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。因此综合考虑采用方案一。四、 制定工艺规程支撑垫板落料冲孔翻边复合模设计说明书制件名称： 支撑垫板 模具名称： 落料冲孔翻边复合模 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 学 号： 姓 名 指导教师： 日 期： 云南农业大学工程技术学院目 录第一章 冲压件的工艺分析.71.1 冲裁工艺性.71.2 翻边工艺性.71.3判断能否一次性翻边成功7第二章 确定工艺方案82.1 初步确定加工方案.82.2冲压方案的确定8第三章 排样及计算材料利用率.93.1确定排样方式93.2计算材料利用率.10第四章 冲裁力及压力中心计算114.1 冲裁力的计算.114.2计算压力中心134.3冲压设备的确定.13第五章 主要工作部分尺寸计算135.1落料刃口尺寸.135.2冲孔刃口尺寸.135.3翻边工作刃口尺寸.14参考文献.15第一章 冲压件的工艺分析该支撑垫板为落料冲孔翻边件，材料为45钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：1.1 冲裁工艺性45钢是一种优质碳素结构钢，根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。45钢具有良好的综合力学性能，即较高的强度、硬度和良好的塑性、韧性。由零件简图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、冲孔、翻边等工序成形。该零件的外径为150mm,属于小制件，形状简单且对称，适于冲裁加工。查冲压工艺与模具设计表3-1冲压件内、外形所能达到的经济精度，因制件形状简单、对称，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT10，模具的精度为IT6-IT7。查中国模具设计大典冲裁件外径精度等级取B级，尺寸偏差： ，冲裁圆弧半径的极限偏差： ，翻边高度的极限偏差。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。1.2 翻边工艺性1翻边工件边缘与平面的圆角半径r=(1.5-2)t=3mm2翻边的高度h=51.5r=4.5mm3冲孔毛刺面与翻边方向相反，翻边后工件质量没大影响。总体看来：该制件均满足冲裁工艺性和翻边工艺性，适于冲裁加工。1.3判断能否一次性翻边成功预制孔的直径公式： 其中：D翻边后的中经(mm) H翻边高度(mm) r翻边圆角半径(mm) t材料厚度(mm)这里D=13mm，H=5mm，r=3mm，t=2mm所以=13-2（5-0.433-0.722）=8.46mm可得到翻边最大高度的表达式：mm 因工件高度，所以在平板上能一次性翻边成形第二章 确定工艺方案2.1 初步确定加工方案根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方案：方案一：一套落料、冲孔、翻边复合模方案二：一套落料、冲孔、翻边单工序模方案三：一套落料、冲孔、翻边连续模2.2冲压方案的确定单工序模、连续模和复合模的相互比较见表2-1表2-1单工序模、连续模和复合模的性能比较项目单工序模连续模复合模工作情况尺寸精度精度较高可达IT1310级可达IT98级工件形状易加工简单件可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件形状与尺寸要受模具结构与强度的限制孔与外形的位置精度较高较差较高工件平整性推板上落料，平整较差，易弯曲推板上落料，平整工件尺寸一般不受限制宜较小零件可加工较大零件工件料厚一般不受限制0.66mm0.053mm工艺性能操作性能方便方便不方便，要手动进行卸料安全性比较安全比较安全不太安全生产率低，压力机一次行程只能完成一道工序，但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高高，压力机一次行程内可完成多道工序较高，压力机一次行程内能完成两道以上工序条料宽度要求不严格要求严格要求不严格模具制造结构简单，制造周期短结构复杂，制造和调整难度大结构复杂，制造难度大总的看来：方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成落料、冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度大。方案二：生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。方案三：生产效率较高，完成落料、冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合模。正装复合模和倒装复合模的比较见下表表2-2正装复合模和倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出，卸料麻烦，尤其孔较多时操作方便，能装自动拔料装置，能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的胀力，有利于凸凹模减少最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度4装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板从表2-2中可以看出：倒装复合模生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，卸件可靠，结构简单，便于操作。从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用倒装复合模，即模具结构为落料、冲孔、翻边倒装复合模。第三章 排样及计算材料利用率3.1确定排样方式排样从废料角度分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。排样图分别如图3-1和图3-2图3-1 有废料排样图3-2无废料排样少废料排样虽然材料利用率有所提高，但由于条料本身的宽度公差，以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸而使冲裁件的精度降低，也降低了模具寿命，结合各自的优缺点，综合考虑采用有废料排样法。3.2计算材料利用率1.计算制件的面积A制件面积A的计算公式：A =（D2-4d2）=（1502 -48.462) =17437.77(mm2) 式中 D毛坯外径(mm) d冲孔直径(mm)2.确定搭边a与a1的值查冲压工艺与模具设计表3-19搭边a与a1数值，取a=1.8mm，a1=1.5mm于是条料宽度：=150+2a=153.6mm进距：=150+a1=151.5mm 3.材料利用率计算查冲压工艺与模具设计附录A3，板料规格选用 2.0mm800mm2000mm (BL)（1）若采用纵裁：裁板条数=B/b=800/153.6=5条余30.7mm每条个数=13个余29mm每板总个数=513 =65(个)材料利用率 = 2）若采用横裁：裁板条数 =L/b=2000/153.6=13条余3.2mm每条个数 =5个余41mm每板总个数=135=65(个)材料利用率 = 70.8纵裁和横裁的材料利用率相等，但考虑到模具体积的大小，因此选用纵裁。4.计算零件的净重GG=F式中 G工件重量（g） F工件面积（cm2）材料厚度（cm） 材料密度（g/cm3）45钢属于中炭钢，在这里密度取=7.85 g/cm3则 G=F=17437.7710-22.010-17.85=273.77g第四章 冲裁力及压力中心计算4.1 冲裁力的计算4.1.1 落料力查冷冲模设计第54页，落料力公式为（N）式中 落料力（N） 冲裁件周长(mm)材料厚度(mm) 材料的抗剪强度（）45钢的抗拉强度为600MPa,所以抗剪强度为这里L=150mm，=2.0mm，=则=（N）4.1.2 卸料力查课本33页表3-9得卸料力的系数，取=0.05 =0.05=22608（N）4.1.3 冲孔力查冷冲模设计第54页，落料力F冲公式为式中落料力（N） 冲裁件周长(mm)材料厚度(mm) 材料的抗剪强度（）这里L=8.46mm，=2.0mm，取=480于是=25501.82（N）4.1.4顶件力查课本33页表3-9得顶件力系数，取K顶 =0.06= 0.0625501.82=1530.11（N）4.1.5 翻边力查冷冲模设计第216页，翻边力公式为其中 翻边力(N) 翻边后的孔径(mm)翻边孔预冲孔直径(mm) 材料厚度(mm)材料的屈服极限()查得45钢的屈服极限为355这里D=13mm，=8.46mm, t=2.0mm，s=355于是=11133.6(N)4.1.6 总冲压力=4521602260825501.821530.11+11133.6=512933.53（N）4.2计算压力中心计算压力中心的目的是使模柄轴线和压力机滑块的中心线重合，避免滑块受偏心载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。从制件的形状可以看出，该制件是对称结构，故模具压力中心就在零件的几何中心处，即无须再来计算了。 4.3冲压设备的确定因为 =512933.53（N），（N），所以可以选择公称压力为1000KN的开式双柱可倾压力机，型号J23-100，公称压力为1000KN。第五章 主要工作部分尺寸计算5.1落料刃口尺寸查冷冲模设计表3-3冲裁模初始双面间隙Z，Zmin=0.38mm，Zmax=0.42mm，查互换性与测量技术基础表3-6简单形状冲裁时凸凹模的制造偏差凹=+0.046mm 凸=-0.029mm因此：|凹|+|凸|=0.046+0.029 =0.075mmZmax -Zmin=0.42-0.38=0.04mm |凹|+|凸| Zmax Zmin，因此在这里采用配合方法加工。对于落料，先做凹模，并以它作为基准配做凸模。查互换性与测量技术基础表2-4查出其极限偏差为：mm查冲压模具与工艺设计表3-8磨损系数，取X=0.5=mm落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.380.42mm 5.2冲孔刃口尺寸（张祥得）冲孔部分：凹=+0.02mm，凸= -0.02mm |凹|+|凸|=0.02+0.02=0.04mm取Zmin=0.38mm，Zmax=0.42mm|凹|+|凸|= Zmax Zmin=0.04mm对于采用分别加工时，应保证：|凹|+|凸|Zmax Zmin但对于形状复杂或料薄的工件，为了保证凸、凹模间一定的隙值，必须采用配合加工，因此在这里采用还是采用配合方法加工。对于冲孔，先做凸模，并以它作为基准配做凹模。且凸模磨损后该处尺寸减小。查互换性与测量技术基础表2-4查出其极限偏差为：mm。查冲压模具与工艺设计表3-8磨损系数，取X=0.5则 mm冲孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.380.42mm，基本尺寸为8.64mm。5.3翻边工作刃口尺寸5.3.1翻边间隙如图5-1，由于在翻边过程中，材料沿切向伸长，翻边变形区的材料厚度不变，为不变薄翻边。为保证竖边的尺及其精度，翻边凹、凸模间隙应等于原来的材料厚度。图5-1翻边间隙所以，平板毛坯翻边时凸凹模之间的单边间隙得Z/2=2mm。5.3.2翻边刃口尺寸1.翻边凸模的刃口尺寸计算查互换性与测量技术基础表2-4查出其极限偏差为：mm，查冲压模具与工艺设计表3-5磨损系数，取X=0.5，则 2.翻边凹模的刃口尺寸计算根据翻边间隙和翻边凸模的刃口尺寸来确定翻边凹模的刃口尺寸=mm参考文献1 王秀凤、万良辉. 冲压模具设计与制造.北京.北京航空航天大学出版社，20042 杨占尧. 冲压模具图册.北京. 高等教育出版社，20023 肖景容、姜奎华 冲压工艺学. 北京. 机械工业出版社，20004 梁炳文. 冷冲压工艺手册.北京. 北京航空航天大学出版社,20035 王孝培. 冲压手册。北京：机械工业出版社，19926 佘银柱. 冲压工艺与模具设计. 北京：北京大学出版社，20057 李志刚. 中国模具大典. 北京：江西科学技术出版社，20038 王伯平. 互换性与测量技术基础第三版. 北京：机械工业出版社,2008装配图 冲孔凸模零件图 落料凹模零件图模具装配工艺规程一、 选择装配基准，确定装配顺序（1） 装配基准落料凹模内表面对装配要求较高，并且与冲孔凸模同轴度要求较高，因此选作装配基准件。（2） 顺序先进行模架和组件装配然后进行总装。总装时应先装配基准件所在的定模部分，其次再装动模分并调整。二、 制定装配工艺规程（1）装配组件（2）装配基准件（3）装模架 选配导柱和导套按照模架精度等级规定选配导柱和导套使其配合间隙符合技术要求。导套与导柱配合按H7/h6。 压导柱在压力机平台上将导柱置于下模座孔内，用百分表在两相互垂直方向检验和校正导柱与模座基本平面的垂直度，确保导柱的垂直度 装导套转动导套并用百分表检查内外表面同轴度误差，将误差最大方向调整到两导套中心连线的垂直方向，然后将模板有沉孔的一面向下对准导套将导套压入一定长度后取走定模板将导套全部压入。 动定模上下对合装配后导套沿导柱上下相对运动灵活，无滞住现象。三、 组件装配（1） 组装推块和定位销。（2） 推板、推杆，打杆与上垫板暂时固定。（3） 冲孔凹模装入凸凹模中。（4）四、 总装配（1）模具上部分组件安装安装落料凹模与上垫板用螺钉固定，冲孔凸模与冲孔凸模固定板装入凹模中固定好，推板与推杆连接并调整达到装配要求。（2）模具下部分组件安装凸凹模、凸凹模固定板、橡胶、卸料板依次安装固定及调整达到装配要求。（3）其他零件的安装五、检验、试模直至冲裁出合格的产品。模具使用说明书二、 模具介绍本复合倒装模具能连续完成落料、冲孔、翻边工序二、 安装与调整（1） 检查图纸、工艺文件。坯料和模具等是否齐全、完好。（2） 检查压力机运转是否正常。（3） 将上下模板与压力机工作台面、滑块底面擦拭干净。（4） 盘动飞轮，调节压力机滑块至最低位置，转动连杆的调节螺母，将压力机封闭高度调至稍大于模具闭合高度，然后盘动飞轮将滑块调至最高位置。（5） 检查压力机的打料装置，应将滑块中打料横梁调至最高位置，以免模具安装后调整压力机闭合高度时顶杆折弯。（6） 模具安装次序是先上模后下模。对有导向装置的模具，可在上，下模间垫一块木板或软而平整的垫板，使上模稍高于闭合高度，然后将模具放置于压力机工作台上；对无导向装置的模具，则先将木板或垫板放置于工作台面上，然后再将上模放置于木板或垫板上。（7） 安装下模时可除去垫板。盘动飞轮使滑块缓慢下降，精心调整，使上，下模对准吻合，在使滑块上下运动2-3次，确认上下模无卡住，导向灵活，无阻滞。（8） 初步调整压力机的闭合高度。（9） 安装、调整弹顶器。（10） 盘动飞轮，使滑块回到上止点。在上下模的配合部分加润滑剂，起动压力机，开空车冲几次，再进一步检查模具的安装、调整、紧固是否妥当。（11） 全面检查压力机的运转情况，检查无误后，在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计、制造和安装的缺陷，找出原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，冲出合格的零件。三、 模具使用注意事项（1） 生产前请首先仔细察看模具安装与调整说明核对冲裁设备是否与设计相符。（2） 模具润滑前应将所润滑的部位用洁净的棉纱擦干净，清除铁沫等杂质，然后用专用工具涂洁净的钠基润滑脂或顶杆润滑剂润滑，以免润滑部位有杂质充当研磨砂影响模具使用精度。（3） 使用前必须仔细阅读技术资料，清楚模具技术参数，严格按技术参数进行调试。（4） 生