冲压模具课程设计-工字型垫片冲裁复合模设计.docx

2018年 7 月1 日院校：嘉兴学院机电工程学院班级： 材控152学生姓名：指导老师：朱荣华、邢博冲压模具课程设计工字型垫片冲压模具设计说明书14目 录第1章 设计任务书及产品图2第2章 序言3第3章 冲裁件的冲压工艺分析4 第4章 冲压工艺方案的制定及模具总体设计5第5章 毛坯尺寸及工序件尺寸计算6第6章 排样图设计及材料利用率计算6第7章 模具工作零件的刃口尺寸计算7第8章 工序压力计算及压力中心计算8第9章 冲压设备的选择9第10章 模具结构形式的确定10第11章 模具零件的选用、设计及必要的计算12第12章 附录（装配图及零件图）12参考文献13全套图纸加扣3012250582 第1章 设计任务书及产品图机电工程学院课程设计任务书专业 材料成型及控制工程 课程设计名称 冲压模具课程设计 1、课题名称： 工字型垫片冲裁复合模设计2、制件图 图1 材料：08F钢，料厚：1.2mm3、设计内容及任务（1）、冲压件及成型工艺分析包括冲压件的分析、冲压工艺适应性分析。通过冲压件的结构分析，确定冲压工艺方案；确定导向方式、定位方式、卸料方式、模架等；最终确定本次模具设计的结构形式。（2）、模具结构方案设计结构设计与计算（包括排样、凸凹模刃口尺寸计算、压力机选型、压力中心计算等），绘制出总装配图1张（A1或A0号图纸）。（3）、绘制出冲压件零件图、模具型腔、型芯等主要零件图12张（A3、A4图纸）。（4）、设计计算说明书1份。4、计划与时间安排2018.7.2：布置课程设计任务；2018.7.32018.7.5：模具总体方案设计、结构参数设计计算；2018.7.62018.7.11：绘制装配图、零件图；2018.7.122018.7.13：撰写设计说明书。提交设计材料。班 级 材控152 学号 201533695108 学生姓名 余文星 日期 2018.7.1 指导教师 朱荣华 日期 2018.7.2 第2章 序言在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、粉末冶金等生产行业中得到广泛应用。由于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、仪表玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具加工。随着工业科学技术的进步，工业产品的品种和数量不断增加，产品更新换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。如果模具设计及制造水平落后、产品质量低劣、制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争能力，阻碍生产和经济的发展。因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。冲压是指在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力使其产生分离或塑性变形，从而获得所需的零件的一种压力加工方法。冷冲压在工业生产中应用十分广泛，其加工效率高，且操作方便、易于实现自动化；冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量，而且寿命比较长，所以冲压件质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征；可以加工出尺寸范围比较大、形状复杂的零件，如小到钟表的秒针，大到汽车的覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压件强度和刚度均较高；冲压没有切屑废料的形成，材料的消耗少，且不需要其他的热设备，也是一种省料的加工方法；冲压件的成本较低，但是冲压一般使用的模具具有专用型，有时一个复杂的零件需要数套模具才能加工成型，且模具精度较高，技术要求高，是技术密集型产业，所以只有在冲压件生产批量较大的情况下才能充分其优势从而获得较好的经济效益。在冷冲压中，冷冲模就是冲压加工所用的工艺装备。没有先进的冷冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲裁是冲压工艺的最基本的工序之一，冲裁工艺的种类也很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等，它既可以直接冲出成品零件，也可以作为弯曲、拉伸和挤压等其他工序的坯料，还可以在已经成形的工件上进行再加工（切边、切口、冲孔等工艺）。本课程设计主要是针对工字型垫片的模具设计，该垫片采用的是08F钢，是工业上常用的一种冲压材料。通过对冲裁件进行工艺的分析和比较，最终设计出一副合适的冲裁复合模。设计中通过工艺设计计算，确定排样，计算冲压力大小和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零部件，绘制模具总装图。该模具在设计过程中借鉴了一些模具设计图册中的优点，并在原有的基础上加以改进，从而完善本模具，使用时更方便，适合实际加工及操作。另外，在本次设计中，利用CAD软件对模具进行设计，是一次对曾经学习过的知识的全面总结和使用，是加强和加深各种理论知识熟练运用的实践过程。第3章 冲裁件的冲压工艺分析3.1 工件分析如图2所示零件，材料08F钢，料厚1.2mm，抗剪强度b 为300Mpa。生产批量：大批量生产（未提出，设计中按照大批量生产设计）。 图2 零件图3.2 零件的工艺性分析3.2.1结构工艺性分析：该零件结构简单，形状对称，无悬臂，凹槽宽度、孔径、孔边距均大于1.5倍料厚，可以直接冲出，因此比较适合冲裁。3.2.2零件的尺寸精度分析：该零件的尺寸精度均不超过ST4等级，因此可以通过普通冲裁方式保证零件的精度要求。3.2.3零件材料分析：零件材料为08F钢，是常用的冲压材料，具有良好的塑性，在国产钢材中应用较为广泛，适合冲裁加工。综合以上分析，得到最终结论：该零件具有良好的冲裁工艺性，适合冲裁加工。第4章 冲压工艺方案的制定及模具总体设计4.1 工艺方案的确定该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料再冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔同时完成。采用复合模生产。方案三：先冲孔再落料。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两套工序两套模具，成本高而生产效率低，精度低，难以满足大批量、高精度的生产要求。方案二只需要一副模具，工作精度及生产效率都比较高，模具制造相对简单，制件精度高。方案三也只需要一副模具，生产效率高，但结构复杂，制造困难，且必须保证条料的准确定位才可能保证冲压件的质量。由于是大批量生产，因此方案一不满足生产效率的要求，方案二和方案三都具有较高的生产效率，虽然方案三比方案二操作方便，但方案二能得到较高的精度，且由于被冲板料较薄，特别是外形与内孔的同轴度要求，因此选用方案二，即采用复合冲压。4.2 模具总体设计（1）模具类型的确定 考虑操作的方便与安全性，选用倒装复合模。（2）模具零件结构形式确定1）送料及定位方式。采用手工送料，导料销导料，挡料销挡料。 2) 卸料与出件方式。采用弹性卸料装置卸料，刚性卸料装置推件。3）模架的选用。选用后侧导柱导向的滑动导向模架。第5章 毛坯尺寸及工序件尺寸计算毛坯最大尺寸100mm，不算太小，根据工件形状，同时为保证冲裁件的质量、模具寿命和操作方便，采用有废料的单排排样类型。查冲压工艺与模具设计表3-3得搭边值a1=1.5mm，侧搭边a=2mm。工序件尺寸如下图3所示。图3 工序件第6章 排样图设计及材料利用率计算6.1 排样图设计由第6章得搭边值a1=1.5mm，侧搭边a=2mm，则条料宽度B=100mm+22mm=104mm，进距S=38mm+1.5mm=39.5mm。查表3-4得裁板误差=1.0mm，于是得到下图4所示的排样图。图4 排样图6.2 材料利用率计算选用钢板规格为1800mm1180mm，采用横裁法，可裁得宽度为104mm的条料为17条，每条条料可冲出零件29个。由图2可计算出该零件的面积为：A=2886.92mm2，则材料的利用率=（NA）/(LB)=(17292886.92)/(18001180)=67.01% 。第7章 模具工作零件的刃口尺寸计算7.1 工作零件设计 工作零件包括凸模、凹模和凸凹模。由于零件外形规则，其模具采用分别加工法制造，即落料时以凹模为基准，只需计算凹模刃口尺寸和公差；两孔以凸模为基准，只需计算凸模刃口尺寸及公差。7.2 落料凹模和冲孔凸模的尺寸计算落料凹模和冲孔凸模刃口的制造公差分别按照IT7和IT6级选取，公差值由GB/T1800.32009查得。尺寸由冲压件尺寸公差按ST7级精度查表3-11得偏差值。由表3-20查得：C=（710）%t,即Cmin=0.071.2mm=0.084mm；Cmax=0.101.2mm=0.12mm。落料凹模和冲孔凸模刃口尺寸计算见下表5，6。表5 工作零件刃口尺寸计算 （单位：mm）零件尺寸磨损系数模具制造公差落料凹模刃口100-0.700.50.030（100-0.5 0.7) 0+0.030=99.650+0.03038-0.5600.50.021（38-0.5 0.56) 0+0.021=37.720+0.02194-0.700.50.035（94-0.5 0.7) 0+0.035=93.650+0.03532-0.2800.750.021（32-0.75 0.28) 0+0.021=31.790+0.02126-0.1600.50.035（26-0.5 0.16) 0+0.035=25.920+0.035表6 工作零件刃口尺寸计算 （单位：mm）零件尺寸磨损系数模具制造公差冲孔凸模刃口100+0.10.750.09（10+0.75 0.1) -0.0900=10.075-0.0900第8章 工序压力计算及压力中心计算8.1 冲裁工艺力计算 由于采用复合冲模，则总的冲裁力F冲裁为落料力F落料和冲孔力F冲孔之和。其中：F落料=KL落料tb =1.31002+382+（38-26）2 1.2300N =140.4 kN F冲孔= KL冲孔tb =1.3（102）1.2300N =29.41kN 则总的冲裁力F冲裁=F落料+F冲孔=140.4+29.41=169.81kN F卸=K卸F落料=0.045140.4kN=6.318kN F推=nK推F冲孔=50.06329.41kN=9.26kN查表3-30可得凹模刃口直壁高度为5mm，则n=6/1.2 =5 。8.2 压力中心的计算建立如下图7所示坐标系图7 压力中心计算由于外形以x，y轴对称，因此其压力中心在坐标原点处；由于两孔为对称形状且关于y轴对称，因此其压力中心在坐标原点处。故该冲裁件的压力中心位于几何中心上，即坐标原点（0，0）处。第9章 冲压设备的选择9.1 设备选择由前述计算出的冲裁工艺力，可得到总的冲压力：F冲=F冲裁+F卸 +F推=169.81+6.318+29.41=205.538kN 选择JB23-25压力机，主要参数如下：公称压力：250kN。最大闭合高度：230mm，闭合高度调节量:50mm。工作台尺寸：700mm400mm；工作台孔尺寸：250mm170mm。模柄孔尺寸：40mm。9.2 设备验收由标记为“滑动导向下模座 后侧导柱 20015040GB/T855.2-2008”可知，下模座平面的最大外形尺寸为：340mm300mm，长度方向单边小于压力机工作台面尺寸（700-340）mm/2=180mm,下模座的平面尺寸单边大于压力机工作台孔尺寸（340-220）mm/2=60mm,因此满足模具安装要求。模具的闭合高度为：60mm+12mm+8mm+16mm+25mm+48mm+60mm-（0.8+0.5）mm=227.7mm，小于压力机的最大闭合高度，因此所选设备合适。第10章 模具结构形式的确定10.1 落料凹模的设计落料凹模采用整体式结构，外形为矩形，首先由经验公式计算出凹模外形的参考尺寸，再查阅标准得到凹模外形的标准尺寸，见下图8。落料凹模材料选用Cr12，热处理6064HRC。 图8 落料凹模外形设计 （单位：mm）凹模厚度H ：H=Kb=0.22100=22 mm，取H=22 mm凹模壁厚C ：C=（1.52）H=3344 mm，取C=44mm凹模长度L ：L= 99.65+244=187.65 mm凹模宽度B ：B=37.72+244 =125.72 mm凹模外形尺寸标准值：LBH=200mm150mm 25mm 。10.2 冲孔凸模的设计冲孔凸模为圆形，见下图9。材料选用Cr12，热处理5862HRC。图9 冲孔凸模外形设计10.3 模具的工作过程模具的工作过程是：条料从前往后送进模具，由导料销6导料，挡料销22进行挡料，上模下行的同时完成落料和冲孔。冲裁结束后，冲孔废料由冲孔凸模15从冲孔凹模孔内直接推出，工件由刚性推件装置（打杆19、推件块13）推出并由接料装置接走，箍在凸模外面的带孔条料由弹性卸料装置（卸料板5、橡胶12、卸料螺钉7）卸下，一次冲压结束。下图10所示为工字型垫片冲裁倒装复合模的结构。图10 工字型垫片冲裁倒装复合模1-上模座 2-导套 3-固定板 4-导柱 5-卸料板 6-导料销 7，9，16-螺钉8-凸凹模 10、20-销钉 11-凸凹模固定板 12-橡胶 13-推件块 14-落料凹模 15-冲孔凸模 17-止转销 18-模柄 19-打杆 21-垫板 22-挡料销第11章 模具零件的选用、设计及必要的计算11.1 板类零件的设计查GB/T2851-2008得：滑动导向模架 后侧导柱 200150200230GB/T28512008。由GB/T2855.22008查得：滑动导向下模座 后侧导柱 20015060。由GB/T2855.12008查得：滑动导向上模座 后侧导柱 20015060。查JB/T643.22008得：矩形固定板 20015025 JB/T7643.22008。 (凸凹模固定板) 查JB/T643.22008得：矩形固定板 20015016 JB/T7643.22008。（冲孔凸模固定板）查JB/T643.32008得：矩形垫板 2001508 JB/T7643.32008。（冲孔凸模垫板）查JB/T643.32008得：矩形垫板 20015012 JB/T7643.32008。（空心垫板）。查表3-39得卸料板的厚度为16mm，则卸料板的尺寸为：20015016。11.2 导柱、导套的选用查GB/T2861.12008