冲裁模设计（含全套CAD图纸） .pdf

第 1 页 课程设计（课程设计（论文）任务书论文）任务书 课题编号 课题编号 指导教师 指导教师 课题名称课题名称 冲裁模设计 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 内内 容容 任任 务务 要要 求求 说说 明明 t=0.5mm， 材料：08f 100 万件/年 一任务一任务： 1冲裁模装配图一套 2. 冲裁模零件图 57 张 3. 设计说明书一份 4. 零件加工工艺过程卡片 57 份 二 二 要求：要求： 1书写格式要求：必须用钢笔书写（或打印） 。 2文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，无错别字，不允许他人代写。 3图纸要求：图面整洁，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文 字注释必须使用工程字书写。 4曲线图表要求，所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒 手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 5、译文内容必须与课题（或专业）内容有联系，并说明出处。 第 2 页 目录目录 前言 前言 一 、一 、制件工艺性分析制件工艺性分析. 二、二、工艺方案的确定工艺方案的确定. 三、三、冲裁工艺计算冲裁工艺计算 1、排样设计 2、材料利用率的计算： 四、四、模具工艺力和工艺尺寸的计算模具工艺力和工艺尺寸的计算. 1、凸凹模间隙值的确定. 2、凸凹模刃口尺寸的确定 五五冲裁压力的计算冲裁压力的计算. 1.冲裁力的计算. 2.卸料力的计算. 3.推件力的计算. 4.冲压设设备的选择. 5、压力中心的确定. 六、六、模具的类型及总体结构形式的确定模具的类型及总体结构形式的确定 七、七、模具的主要零部件设计模具的主要零部件设计. 1凹模的设计. 2. 凸模的设计. 3. 导料板的设计. 4. 卸料板的设计. 5、凸模固定板 6、凸模垫板 7、闭合高度的校核 七七标准件的选择标准件的选择 1、 模柄的选择 2 聚氨酯橡胶的选择 3导柱、导套的选择. 4、模架的选择 5、固定件的选择. 九、九、课程设计总结课程设计总结 第 3 页 前 言前 言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 到了快速发展。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步 视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 cad，并陆续开始使 用 ug、pro/engineer、i-deas、euclid-is 等国际通用软件。 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁 的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲 裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入 wto 之后， 在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短” 、 “精度高” 、 “质量 好” 、 “价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具 设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。 本设计说明书是根据冷冲压模具设计 、 冷冲压模具设计指导 、 模具设 计与制造简明守则 中国模具设计大典 实用模具技术守则编写的。设计了 一副简单的冲裁模， 该工艺过程中利用了冲裁工艺方法。由于缺乏经验、知识 有限、 时间仓促， 该说明说中难免出现一些不足之处， 请老师和同学们多多指教， 谢谢大家的支持！ 本说明书由湖南科技职业学院机电系模具 3074 班王清明主编，王新林老师 审核。 在编写的过程中得到了王新林老师指导和帮助， 同时还得到了同学们的提 示，特在此表示衷心的感谢！ 由于水平有限，缺点错误再所难免，欢迎大家指正！ 编者 2009 年 5 月 第 4 页 一一制件的工 制件的工 艺分析 艺分析 1 1形状形状、尺寸尺寸：该制件为左右对称的哑铃形工件，中间切除了 对称的 22mm 长带 2mm 圆角的槽，剩余宽度尺寸为 2mm， 制件的两 端分别有直径为 3.5mm 的圆孔和半径为 3mm 的半圆弧，两圆孔的 中心距为 28mm。 2 2精度精度：除两圆孔中心距有精度要求外，其余外形和内行尺寸 均未标注公差，属于自由尺寸，可按 it13 级精度确定工件尺寸 的公差。 33材料材料：材料名称: 碳素结构钢 材料牌号: 08f 材料状态: 已退火的 抗剪强度/mpa: 216304 抗拉强度b/mpa: 275383 屈服强度s/mpa:： 177 伸长率（）: 32 弹性模量 e/ 3 10 mpa：186 塑性比刚性要好。 44厚度厚度：制件厚度 t=0.5mm。 55生产批量生产批量：100 万件/年，生产批量较大。 该制件适合冲裁-普通冲裁模。 零件适合冲 裁 t=0.5mm 制件适合冲 裁 第 5 页 二二、 、 确定 确定 工 艺 方 工 艺 方 案案 该零件所需的冲压工序有：冲孔、落料。可以有如下几种方案： 方案一：方案一：冲孔、落料单工序模 方案二：方案二：冲孔、落料复合模 方案三：方案三：冲孔、落料级进模 方案一，模具简单，制造容易。但需三副模具，工序多，模具成本高，操 作不方便，而且需要多个操作工，零件尺寸不易控制，加工生产效率低。 方案二，结构紧凑，冲出的制件精度高、平整。模具结构复杂、制造难道 较大，成本高，且制件和废料排除较复杂。 方案三，可以减少模具和设备的数目，提高生产率并容易实现自动化，适 合于中小型零件的大批量生产。 相对而言，方案三可以保证零件的精度要求，且减少了模具，设备，及操 作人员的数量，模具加工相对简单，操作比较安全方便，更好的保证零件 的生产效率以及实用性和经济性。 也可以从这五方面来考虑也可以从这五方面来考虑： 1 生产批量生产批量： 小批量与试制采用单工序冲压； 中批和大批量生产采用复 合冲压或级进冲压。 2 工件尺寸公差等级工件尺寸公差等级： 复合冲裁所得倒的工件尺寸公差等级高， 因为它 避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件 较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差较复合冲裁低。 3 对工件尺寸对工件尺寸、形状的适应性：形状的适应性：工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料 不方便和生产率低， 常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的工 件， 由于制造多副单工序模的费用比复合模昂贵， 也宜采用复合冲裁。 但工件上孔与孔之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲 裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工工艺形状复杂、宽度很 小的异性工件， 但级进冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工 件尺寸不宜太大。 4 模具制造模具制造、安装调整和成本、安装调整和成本：对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采 用级进冲裁为宜，因模具制造、安装调整较易，成本较低。 5 操作方便与安全操作方便与安全： 复合冲裁出件或清除废料较困难， 工作安全性较差； 级进冲裁较安全。 经分析：该零件尺寸精度要求不高、形状不大、批量较大复合工序未超过 方案 方案 三三：冲 孔、落 料级进 模 第 6 页 三三、 、 冲裁 冲裁 工 艺 计 工 艺 计 算算 四四、 、 模具 模具 工 艺 力 工 艺 力 和 工 艺 和 工 艺 尺 寸 的 尺 寸 的 计算计算： 四工序。而方案三复合模可以保证零件的精度要求，且减少了模具，设备， 及操作人员的数量，模具加工相对简单，操作比较安全方便，更好的保证 零件的生产效率以及实用性和经济性。 综上所序，采用方案三。综上所序，采用方案三。 1、排样设计：、排样设计： 据冲件的合理布置， 该制件的成形是由冲孔、 落料两道工序加工完成的。 考虑制件的精度要求，在提高材料利用率，降低成本，使模具制造简单且 强度足够这一前提下，采用有废料直排形式， 。根据冷冲压模具设计指导 计表 218，取搭边值 a1=1.5,a=1.2mm.在排样图中，为了保证凹模、卸 料板、凸模固定板有足够的强度，确保模具的使用寿命，增设空位.且根据 材料的公称宽度表 85 选为 38，所以 a=2mm。排样图如下图所示： 错误！未指定主题错误！未指定主题。 。 2、2、材料利用率的计算：材料利用率的计算： 个步距内的材料利用率为 = na/bh100% =40% 四四、模具工艺力和工艺尺寸的计算模具工艺力和工艺尺寸的计算： ： 1、1、凸凹模间隙值的确定凸凹模间隙值的确定： 该制件为 08f 软钢，已退火，料厚 t=0.5mm，按配置加工方法计算该冲 裁件的凸模、凹模的刃口尺寸及制造公差，该冲裁件属冲孔落料件，选凹 模为设计基准件，图中虚线为凹模轮廓磨损后的变化。 由 压 设计 导 冷冲 模具 指 表 29 查得，冲裁模初始双边间隙 zmax=0.060mm zmin =0.040mm 2、凸凹模刃口尺寸的确定：、凸凹模刃口尺寸的确定： 由于其形状简单，故采用凸凹模分别加工的方法。 1) 冲孔3.5mm 时： dt=(dmin+ x) 0 t da=（dt+zmin）0 +a 图 图 标 数值 由机械制 机械制 附表一 注公差 （gb/t1800.31998）查得 第 7 页 =0.14 查表 3-5、和表 3-7 得： x=0.75 dt=(bmin+ x) 0 0.25 保证 zmax zmin 双面间隙。 校核条件： |a |+|t |=0.020+0.020=0.040 zmax zmin =0.020mm |a |+|t |（zmax zmin）取 0.4*（zmax zmin） 、0.6*（zmax zmin）为 凸、凹模制造偏差。 将已知数据代入公式得： dt=(3.5+ 0.750.14) 0 0.020 =3.605 0 0.020mm da=（3.605+0.040）0 +0.020 =3.6450 +0.020 mm 2) 冲孔 2*r2*18 如下图所示： 错误！未指定主题错误！未指定主题。 dt=(2+ 0.750.14) 0 0.020 =2.105 0 0.020mm da=（2.105+0.040）0 +0.020 =2.1550 +0.020 mm dt=(1.5+ 0.750.14) 0 0.020 =1.605 0 0.020mm da=（1.605+0.040）0 +0.020 =1.6050 +0.020 mm dt=(18+ 0.750.27) 0 0.020 =18.2025 0 0.020mm da=（18.2025+0.040）0 +0.025 =18.24250 +0.025 mm 3) 落料 r3*28 dt=(3 0.750.14) 0.020 0 =2.895 0.020 0mm da=（2.8950.040）0.020 0 =2.8550.020 0 mm dt=(280.50.4) 0.020 0 =27.800 0.025 0mm da=（27.8000.040）0.020 0 =27.7600.020 0 mm 五五冲裁压力的计算冲裁压力的计算 冲裁力计算公式：f=klt 式中 f 冲裁力，( n ) k 安全系数，k=1.3 l 冲裁件周长(mm) 第 8 页 五五冲裁 冲裁 压力的计 压力的计 算算 t 材料厚度， (mm) 材料的抗剪强度，( mpa ) 材料抗剪强度=260340mpa 为计算方便取=300mpa 1.冲裁力的计算冲裁力的计算 3.5 的圆孔冲裁力 fl = klt=1.3*9.42*0.5*300=2939n 冲孔 2*r2*18 冲裁力 fl = klt=1.3*51.56*0.5*300=10053.8n 落料冲裁力 fl = klt=1.3*74.84*0.5*300=14593.8n f 总=30526n 2.卸料力的计算卸料力的计算 f 卸=k 卸 f，根据冷冲压模具设计指导p22 表 2-20，得 k 卸=0.040.05， 取 k 卸=0.045 fq=kfp=0.045*30526=1374n 2.推件力的计算推件力的计算 f 推=nkf=0.065*30526*6=11905n 3.总压力总压力 f 总=30526+1374+11905=43805n 3.冲压设备的选择冲压设备的选择 f 压1.3f 总 f 压=569465n 根据压力有选用 j236.3 型号的压力机。 公称压力63kn 滑块行程35mm 最大闭合高度150mm 4、 、 压力中心的确定压力中心的确定 由于制件结构对称，其凸模排列关于 x 轴对称，所以 y 方向的压力中 心在 x 轴上，x 方向的压力中心求得如图示： 第 9 页 五五、 、 模具 模具 的 类 型 的 类 型 及 总 体 及 总 体 结 构 形 结 构 形 式 的 确 式 的 确 定定 中心为 x=7.4,y=0 错误！未指定主题错误！未指定主题。 。 五五、模具的类型及总体结构形式的确定模具的类型及总体结构形式的确定 模具类型：冲孔落料级进模 导向方式：导柱导套滑动垂直导向（由于该制件的精度为 it13 级，且要求 生产 100 万件，模具精度要求不高） 定位方式：导正销定位 模架选择：后侧式模架 卸料装置：弹性卸料板 出件方式：下出件自动落料 送料方式：手动送料 六六、模具的主要零部件设计模具的主要零部件设计 1凹模的设计凹模的设计 a、凹模的外形尺寸：凹模采用整体式凹模板，选用耐磨损材料 cr12， 热处理后硬度为 6062hrc，冲裁孔口采用直筒式非圆形工件，下出件。 凹模厚度 h：h=kb=0.334=10.2mm，但该制件上还需冲孔，且均在同一 凹模上进行，所以凹模厚度应适当加厚，且 h15mm，选用 h=16mm 根据轮廓线与凹模边缘平行时 c1.5h,所以取 c=25mm， 凹模长度 l：l=36+2c=96mm 凹模宽度 b：b=38+2c=98mm 根据冷冲压设计指导p52 表 240 取凹模的尺寸为 100mm100mm 25mm b、凹模固定形式：用螺钉和销钉直接固定在固定板上，凹模厚度 h 为 16mm，则据冷冲压设计指导p31 表 226 选用 m6 的螺钉，据冷冲 压设计指导表 225 得螺孔到凹模外缘距离的最小尺寸为 10mm，而销钉 孔为 4mm。 2、凸模的设计：、凸模的设计： 材料 cr6wv，热处理硬度为 5860hrc。导正销孔 a 型 第 10 页 六六、 、 模具 模具 的 主 要 的 主 要 零 部 件 零 部 件 设计设计 圆凸模 凸模长度 l=l1+l2+l=16+14+1520=41mm46mm，根据 模具设计与制造简 明手册p312 表 1302，选凸模长度 43mm l1：凸模固定板厚度 l2：卸料板厚度 l：附加长度，一般取 1520mm 3.导料板的设计： 导料板的设计： 模具设计与制造简明手册模具设计与制造简明手册查得：查得： 材料 q235，调质处理硬度为 2832hrc 长度长度*宽度宽度*厚度厚度=140*100*2mm 4.4.卸料板的设计： 卸料板的设计： 模具设计与制造简明手册模具设计与制造简明手册查得：查得： 材料 45 钢，热处理硬度为 4348hrc 厚度厚度=14mm 5.凸模固定板 凸模固定板 模具设计与制造简明手册模具设计与制造简明手册查得：查得： 材料 45 钢，热处理硬度为 4348hrc 长度长度*宽度宽度*厚度厚度=100*100*14mm 6.6.凸模垫板 凸模垫板 模具设计与制造简明手册模具设计与制造简明手册查得：查得： 材料 45 钢，热处理硬度为 4348hrc 长度长度*宽度宽度*厚度厚度=100*100*6mm 7、闭合高度的校核、闭合高度的校核 模具的闭合高度 h=136.5mm，查冷冲模设计指导表 241，满足 110 123130 七七标准件的选择标准件的选择 1模柄的选择模柄的选择 材料为 q235，采用压入式模柄，与上模座 h7/m6 过渡配合，并加入销钉 防转 第 11 页 七七 标准 标准 件 的 选 件 的 选 择择 查冷冲压模具设计指导表 235，选 a 型，取得模柄孔直径为 30mm， 2 聚氨酯橡胶的 聚氨酯橡胶的选择选择 聚氨酯橡胶由于能承受较高的单位压力，并能具有好的流动性，耐磨、耐 油和老化性能较好并可切削加工等，使其在模具中的应用日趋广泛。 f0fx/n=1374/4=344n 选择聚氨酯弹性体 25*8.5*20 gb2867.9_81 3导柱、导套的选择：导柱、导套的选择： 导柱导套一般用 20 钢，为增加表面的硬度和耐磨性，采用渗碳淬火处理， 硬度为 5862hrc，淬火后磨削表面，工作表面的表面粗糙度 ra 值为 0.20um。 滑动式导柱导套之间的配合根据冲模的要求选取， 一般选用 h6/h5 根据凹模周界及闭合高度查冷冲压模具设计指导表 24 导柱 （gb/t2861.1）20mm120mm，导套(gb/t286.6）20mm65mm 23mm 4、模架的选择模架的选择 材料为 ht400，调质处理，热处理硬度为 2832hrc,依据冷冲压模具设 计指导 ， 选后侧式导柱模架 gb/t2851.190， 凹模周界 l=100mm,b=100mm 闭合高度 h=130mm150mm，i 级精度的对侧导柱模架。 上模座：l/mmb/ mmh/ mm=12510025（gb/t2855.1） 下模座：l/mmb/ mmh/ mm=12510030（gb/t2855.2 5、固定件的选择、固定件的选择 卸料螺钉是弹压卸料板与上模座之间安装的连接件，既要保证卸料板能平 稳运动，又要保证卸料板与模座的连接关系。卸料螺钉一般总与弹簧组合 使用，外螺纹卸料螺钉是卸料螺钉的最基本形式，轴长 l 的精度应控制在 0.1mm。卸料螺钉要对称分布，工作长度要严格一致。依据模具设计与 制造简明手册p312 表 1302 卸料螺钉选用 4 个 m8. 550mm.采用导正销 和初始挡料销进行精定位。 依据模具设计与制造简明手册p312 表 1302，选择 m630、4 个 m6 35 的螺钉和 4 个440 和 2 个435 的销钉用于其它板料的固定。 凸模采用 m35l 的螺钉，加52mm 的垫片配套固定。 第 12 页 第 13 页 总结总结 通过这一段时间的冷冲压毕业设计，从查阅技术文献和资料， autocad 画 装配图，零件工作图，到最后编写设计计算说明书。我接受到了实实在在的设计 实践， 进一步加强了独自完成项目设计的能力， 更加熟练地掌握了查阅资料的方 法。 同时， 我能够系统而扎实地巩固大学来所学的专业知识， 独立研究课题方向， 充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问题的分析， 并通过查阅各种相关文 献和交流来解决问题和创新设计。 这次设计是我走上工作岗位前的一次很好的准 备活动，是一次热身赛，它必将对我今后更快，更好的适应社会工作产生积极而 显著的作用。 在过去的大学时光里， 我学习了大量的基础课程，也学习了许多机械类的专 业课程，同时还进行了金工实习。这些课程的学习，以及课程设计的演练都为这 次毕业设计做了很好的准备。基础课和专业课，它们为我的设计做了前提，它们 是我设计的理论基础和知识基点； 金工实习让我深入而清楚的看到了在实际生产 中机械产品的结构和工作运转情况。 在课程设计设计过程中， 通过老师的讲解和指导，以及通过与同学的沟通交 流， 我对冲裁模的设计过程有了进一步的了解。 同时对于装配图绘制过程中涉及 到尺寸标注、公差与配合、材料、热处理要求以及其他各项技术要求，我都进行 了细致的查阅。尽管如此，对于先前所学的知识，因为没有及时的巩固提高，所 以造成了不必要的设计麻烦。这点，在毕业设计期间，以及走上工作岗位都应该 引起自身足够的重视。 通过这次设计，我不仅从技术文献和资料身上学到了知识和技能，进一步 提高了自己的计算机辅助设计能力，更重要的是， 能够初步独立地解决在制定冲 压工艺规程和设计冲模中的问题，锻炼了自己分析问题和解决问题的能力。 我也 感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。同时，我也初步体验到 了模具设计工作中的乐趣与枯燥，简洁与繁杂，知识的深入与广博。 结束语结束语 一个成功人土的背后总有一个默默支持他的人，我虽算不上成功人士，但完 成这份毕业设计，作为一个大学生，我认为我成功了。在此，真诚感谢老师一直 以来细心的指导，同时也感谢其他同学在本次设计中的帮助。 从这次设计中我体会到，要想成为一个成功的人，必须： 细心细心在细心； 团结团结在团结。 细节决定命运，个人的力量是有限的，团结就是巨大的力量。 第 14 页 参考文献参考文献 【1】.冷冲模具设计指导 王芳主编，机械工业出版社出版 【2】.冲模设计应用实例模具实用技术丛书编委会编，机械工业出版社出版 【3】.模具设计与制造简明手册韩泰荣等主编，上海科学技术出版社出版 【4】. 实用模具技术守则周小玉等主编，机械工业出版社出版 【5】.冷冲模设计丁松聚主编，机械工业出版社出版 附一：凹模加工工艺卡片附一：凹模加工工艺卡片 工序号 工序名称 设备 工序内容 1 下料 空气锤 锻至100mm100mm25mm 2 热处理 退火 3 铣平面 立式铣床 铣各平面，厚度留磨削余量 0.6mm，侧面留磨削余量 0.4mm 4 磨平面 平面磨床 磨上下平面，留磨削余量 0.30.4mm，磨相邻两侧面保 证垂直 5 钳工 老虎钳 倒角去毛刺，划出对称中心线，固定孔及销孔线 6 工具铣 立式铣床 钻各型孔线切割穿丝孔，并铣漏料孔 7 热处理 淬火、回火 6062hrc 8 平磨 磨床 磨上下平面及基准面达要求 9 线切割 电火花线切 割机 找正，切割各型孔留研磨量 0.010.02mm 10 研磨 平面磨床 磨上下两端面,保证孔壁与上下端面的垂直度达要求尺 寸 11 检验 附二：导料板加工工艺卡片附二：导料板加工工艺卡片 工序号 工序名称 设备 工序内容 1 下料 空气锤 锻至140mm100mm6mm 2 热处理 退火 3 铣平面 立式铣床 铣各平面，厚度留磨削余量 0.6mm，侧面留磨削余量 0.4mm 4 磨平面 平面磨床 磨上下平面，留磨削余量 0.30.4mm，磨相邻两侧面保 证垂直 5 钳工 老虎钳 倒角去毛刺，划出对称中心线，固定孔及销孔线 6 工具铣 立式铣床 钻各型孔线切割穿丝孔，并铣漏料孔 7 热处理 淬火、回火 2832hrc 8 平磨 磨床 磨上下平面及基准面达要求 9 线切割 电火花线切 割机 找正，切割各型孔留研磨量 0.010.02mm 10 研磨 平面磨床 磨上下两端面,保证孔壁与上下端面的垂直度达要求尺 寸 11 检验 附三：卸料板加工工艺卡片附三：卸料板加工工艺卡片 工序号 工序名称 设备