冲压设计说明书xc3.doc

广州番禺职业技术学院（2009级） 冲压设计说明书设计课题 拉深工艺及模具设计 姓 名 xxx xxx 系 别 机电系 班 级 xx模具x班 指导教师 xxxxx 广州番禺职业技术学院前言冲压模课程设计是一个重要的专业实训环节，学生通过对金属进行冲压或弯曲成型工艺与冲压模具的综合性分析设计训练，要求达到如下目的：1：通过课程设计，帮助学生具体运用和巩固冲压工艺与模具设计课程及相关课程的理论知识，了解冲压模具设计的一般方法和程序。2：训练学生查阅相关技术资料（如模具设计与制造简明手册、冲压模结构图册等），使学生能够熟练地运用有关技术资料、熟悉有关国家标准、规范；使用经验数据，进行估算等方面，接受全面的训练。3：掌握冲压设计的基本程序和方法，综合运用冲压工艺与模具设计及相关专业课程的知识，并按照相关的技术规范，进行冲压模具设计的基本技能训练，为今后在实际工程设计中打好必要的基础。 xxx xxx 2010年 12月25日目录前言 2一 冲压件的工艺性分析 4二. 冲压工艺方案的确定 5三. 排样方案的确定 6四. 主要设计计算 8五. 选用标准模架 17六. 选用辅助零件结构 19七. 编制冲压工作零件工艺卡 21八编制制件冲压工艺卡 23九结束语25参考文献26一 制件的工艺分析1.1制件介绍 零件的名称：中轴碗 材 料 ：15钢 料 厚 ：2.5mm 批 量 ：大批量 零 件 图 ：见下图1.2制件的结构形状 （1）材料：15刚塑性、韧性高，具有良好的冲压性能。 （2）结构：由图可知，外形结构简单，无特殊要求。 （3）精度要求：为IT12级 为IT13级 其余均为自由公差，精度要求不高，按精度要求IT =13级取。 该工件属于较典型的圆筒拉深，形状简单对称，对工件厚度变化没有要求。二 冲压工艺方案的确定21该工件包括落料、冲孔、拉深、切边四个基本工序，可以有以下八种方案。 方案一：落料+拉深+冲孔+切边。 方案二：落料与拉深复合+冲孔+切边。 方案三：落料与拉深复合+冲孔与切边复合。 方案四：落料与拉深与冲孔复合+切边。 方案五：落料、拉深、冲孔、切边复合。 方案六：落料与拉深级进+冲孔+切边。 方案七：落料、拉深与冲孔级进+切边。 方案八：落料、拉深、冲孔、切边级进。22各工艺方案的分析 方案一的单工序模，模具结构简单，但生产成本较低，生产效率低，工件精度不高；方案五的四工序复合模，生产效率较高，冲压精度高，但模具制造复杂；方案八的四工序级进模，生产效率较高，冲压精度高，但模具制造复杂。其余方案介入以上几个方案之间。综合考虑，由于该工件的产量需求较大，且设计者是初学者，本工件设计工艺方案选择方案四。三 排样方案的确定1. 板料宽度、冲裁件面积A、步距的确定 根据板料厚度查表得工件间搭边、 侧搭边 采用单侧刃定距，导料板导向无侧压装置。 条料宽度： 步 距： 冲裁件面积： 2、 排样图的设计 （1）单排A、搭边（见表4.1） 、B、送料步距、条料宽度送料步距A=75+1.5=76.5mm，条料mm。C、板料利用率 选用的板料。采用横裁可裁条数为（条），余35.8mm，每条板料可冲裁制件数为（件），则每张板料可冲制件数为（件）。经计算采用竖裁也是42件。所以板料的利用率为 （2）交叉双排经计算可知条料宽度为，采用横裁可裁成条料4条，每张条料可以冲得制件12件，每张板料可以冲得制件48件；采用竖裁可裁得条料3条，每张条料可冲得15件，每张板料可冲得45件。经上述分析，应采用交叉双排，板料横裁的方式。材料利用率为 四 主要设计计算4.1毛胚尺寸的计算根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛胚尺寸D，具体计算见表。4.2排样及相关计算采用有废料直排的排样方式，相关计算见表。项目分类项目公式结果备注毛胚毛胚直径DD=799mm排样冲裁面积AA4415.6查表4.3.2得修边余量；查表2.5.2得最小搭边值条料与导料板间隙条料宽度BB=D+2a+C806步距A一个步进距的材料利用率63.31%冲压力落料力235.5KNP-冲裁力 L-剪切周长 t-料厚-卸料力 -顶件力 -卸料力系数，取0.025 -顶件力系数，取0.06-冲裁工序所需力 -材料抗拉强度5.89KN14.13KN255.5KN冲裁力59.66KN-推件力 -推件系数，取0.05-冲孔所需力2.98KN3.58KN66.22KN拉深力7.9LN-压边力-在压边圈下的投影面积-单位压边力-拉深工序所需力之和118KN126.64KN4.3成形次数的确定 查表4.4.1 ； 所以该零件可以一次拉深成功。4.4冲压工序压力计算 （1）落料工序 （2）拉深工序 （3）冲孔工序 4.5拉深间隙的计算 拉深间隙指单边间隙，即。拉深工序采用压边装置，并且可一次成形，查表知Z=1.05t=1.052.5=2.625mm，取Z=2.63mm。4.6拉深凸凹模圆角半径的计算 （1）凹模圆角半径的计算 mm取 （2）凸模圆角半径的计算 4.7计算模具刃口尺寸（1）落料模刃口尺寸查表可得 由此可知 查表可知磨损系数X=0.5，落料件基本尺寸为75mm，取精度为IT13，则其公差，上偏差和下偏差分别为 mm。由此可以知道： （2）拉深模工作部分尺寸计算 对于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。次工件要求的是外形尺寸，设计凸凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得： = （3）冲孔模刃口尺寸计算查表可知 由此可知 。故能满足分别加工的要求。 查表知磨损系数X=0.5，孔的基本尺寸为19mm。取精度为IT13，则公差为，上偏差和下偏差分别取为+0.17mm和-0.17mm。由此可知： 4.8计算模具其它尺寸（1）凹模 a、凹模壁厚查表，由落料件的直径为75mm，料厚为t=2.5mm，可取凹模壁厚为40mm。 b、凹模厚度查表知，凹模厚度h可根据冲裁力选取，由冲裁为255.5KN，可的凹模厚度为h=28mm。 C、刃壁厚度查表知，其高度可按下列规则计算： 冲件厚度 冲件料厚t3mm，可得刃壁高度 (2)上凸凹模 上凸凹模的结构是落料凸模和拉深凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算。此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可接下公式计算。 式中：上凹模的长度 上凹模固定板的厚度 -卸料板的厚度 附加长度（凸模刃口的修模量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板的安全距离） 在此固定板厚度取值为。对于卸料板，查冲模设计手册，根据料厚t=2.5mm，卸料板宽度与凹模外径相当，取其宽度为B=155mm，则卸料板厚度取值为.附加长度取值为。上凹模的总长度为： 上凹模做拉深凹模的部分壁厚： 这部分的高度取值为20mm，保证拉深件所需的深度14mm，再加一定的长度。其余部分的壁厚去13.34mm。上凸凹模的结构如下图 （3）下凸凹模下凸凹模的结构是拉深凸模和冲孔凹模，其长度根据拉深凸模的要求进行计算。根据模具结构，下凸凹模具的长度可由下凸凹模固定板厚度、下推板厚度和附加值相加取得。下凸凹模固定板的厚度取与上凸凹模固定板厚度相等的值-25mm；下推板此处的作用相当于压边圈，其厚度取为21mm；附加长度主要考虑满足制件的拉深深度要求，取14mm。故： 下凸凹模做冲孔凹模的部分壁厚为： 做冲孔凹模部分的刃壁高度可参考前面凹模具的计算方法，取值为3mm,以刃壁部分的厚度取值为7.835mm，其余部分壁厚可取得稍小，取为6mm，凸凹模的结构如下图。（4）凸模凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定。从模具结构可以判断出，其长度可由凸模固定板厚度、上凸凹模长度确定。可由下式进行计算： 式中：凸模固定板厚度，取25mm 上凸凹模长度 附加长度（凸凹模的深度取为1mm,则 ）由此可得凸模的长度为： 为增加凸模的强度，可以设计成阶梯式冲头段的直径为，此段长度为15mm；第二段直径为20mm，长度为29.5mm；第三段与凸模固定板配合，直径取为22mm，长度为35mm。4.9校核凸模强度、刚度 （1）凸模的强度校核公式为： 式中： 冲孔冲裁力 凸模最小断面面积 - 凸模材料的许用压应力（此处材料选用，查表可得=，取=1200MPa。 由前可知凸模的冲裁力 由此可知： ，所以符合要求。 （2）凸模刚度的校核公式为： 式中： 凸模最大自由长度 凸模材料弹性系数（取E=2.1） 凸模最，小断面惯性距， U-支撑系数，取2 n -安全系数，取n=2-3代入公式可得，实际凸模长度，即，所以凸模刚度符合要求。五 选用标准模架5.1模架的类型 模架包括上模座，下模座，导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准。根据模架导向用的导柱和导套问的配合性质，模架分为滑动导向模架和流动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同。由有多种模架类型，如：后侧导柱式，中间导柱式，对角导柱式和四角导柱式。 选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点，坯料定位和出件方式，板料送进方向，导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑。 在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架。5.2模架的尺寸 选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3040mm，模版厚度一般等于凹模百度的11.5倍。选择模架时，还要考虑模架与压力机的关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台的孔径每边约大4050mm. 在本设计中，凹模采用圆形的结构，其工作部分基本尺寸为mm，壁厚为40mm，所以其外径基本尺寸为155mm，厚度为h=28mm，模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度H与最小装模高度H之间，其关系为： 由上面压力机的选择可知道。所以H应介于225mm.310mm之间。查表15.2，选用的模架为，上模座，下模座分别为： 模架：250250（240285） GB/T2851.3 上模座：25025050 GB/T2855.5 下模座：25025065 GB/T2855.6由此可知其最大装模高度为285mm,最小装模高度为240Mm，符合H的要求。下模座周界尺寸为250*250，而凹模的外径为155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度为65mm，而凹模的厚度为65mm，也符合要求。工作台孔尺寸为150mm，模座的宽度也比工作台孔尺寸大，也符合要求。 根据模具的结构，可知其闭合高度为 H=式中：-模具的闭合高度，mm: 六 选用辅助结构零件6.1导向零件的选用 导向装置可提高模具精度，寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间，导向装置设计的主意事项：（1） 导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面有1015mm的间隙：（2） 导柱，导套与上下模板装配后，应保持导柱与下模座的下平面，导套上端与上模座的上平面均留23mm的间隙（3） 对于形状对称的工件，为避免合模安装时间引起的方向错误，两侧导柱直径或位置有所不同（4） 当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套，导柱承受侧向压力（5） 导套应开排气孔以排除空气 根据所选择的模架，选用导柱的规格为：36230(GB/T 2861.1),t选用导套的规格为3512548（GB/T 2861.6).6.2模炳的选用根据压力机模柄孔的尺寸：直径50mm，深度：60mm，选择凸缘式模柄，查表15.20，可知其参数如下：d=50mm,极限偏差，=132mm.总高度L=91mm,凸缘高L=23mm，模柄倒角高度L=5mm，打杆孔d=15mm,凸缘螺钉环绕直径d=91mm,凸缘固定螺钉沉孔的直径d=11mm,沉孔台阶直径d=18mm，台阶高度h=11mm，材料为Q。6.3卸料装置 固定卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可人选压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模。设计时应保证卸料板有足够的刚度，其厚度H=(0.50.8)落料凹模的厚度。前面已对固定卸料板进行选择，其厚度为14mm，宽度为155mm.6.4推件、顶件装置 推件装置装在上模内，通过冲床滑块内的打料机构完成推件的动作。利用弹性元件定出。刚性推件装置的典型结构应考虑力均衡分布和尽可能减少对模柄和模座强度的削弱的原则来设计。顶件装置的作用是将工件从凹模中定出，利用弹簧和气垫驱动顶杆订出工件。上模座3个顶杆查表15.44，选取的规格为：直径d=12mm,长度L=80MM,材料45钢，顶杆1280 JB/T7650.36.5定位装置 为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销，导料板，挡料销，定位板，导向销。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度，质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位精度要求高时，要考虑粗定位和精定位两套装置。 固定挡料的选用； 落料凹模上部设置固定挡料销，采用固定挡料销进行定距。挡料装置在复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。在此选钩形挡料销，因其固定孔离刃口较远，因凹模强度要求，结构上带有防转定向销。查表15.49，选取的固定挡料销的具体参数为： 大头端直径：d=8mm,极限差为； 销部直径：d=4mm,极限偏差为； 总长度：L=13mm.标记为：固定挡料销A8 JB/T 7649.10七 编制冲压工作零件工艺卡7.1 落料凹模的选材，加工及热处理工艺过程 冲裁模的凹模承受较大的拉应力，凸模承受较大的压应力。凸凹模正常失效一般是由与刃口的磨损。因为这类模具，特别是工件批量，加工板料强度高的模具，要求模具必须具有较高的强度和耐磨性。根据冲压的板料和批量情况表，选取落料凹模的材料为GrWMn。其加工工艺过程卡如表1所示：工序号工序名称供需内容1备料将毛坯锻成平行圆柱体2热处理退火3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.6mm，侧面留磨削余量0.4mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨削邻侧面保证垂直5钳工划线划出对称中心线，固定孔及销孔线6型孔粗加工在仿铣床上加工型孔，留单边加工余量0。15mm及销孔7加工余孔加工固定孔及销孔8热处理按热处理工艺保证6064HRC9磨平面磨上下面及其基准面大要求10型孔精加工在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0.01mm11研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求7.2上凸凹模的选材，热处理及加工工艺过程 上凸凹模的结构是落料和拉深凹模有阶梯结构，所以不能采用线切割方法加工，外表面属凸模加工，外表面属凸模加工，采用成形磨削，内表面凹模加工，采用电火花加工。选取凸凹模的材料为Gr5Mo1V，其加工工艺过程为：（1）外表面加工工艺过程：准备毛坯车削外形热处理成形磨削精修。(2)内表面加工工艺过程：准备毛坯-粗车内形面-热处理退磁处理-电火花加工型孔。7.3 下凸凹模的选材，热处理及加工工艺过程 下凸凹模的结构是拉深凹模和冲孔凹模，结构和上凸凹模类似，所以可采用与之相似的工艺过程进行加工。材料也选用Cr5Mo1V.7.4凸模的选材，热处理及加工工艺过程 冲裁冲孔凸模必须具有良好的韧性，以防止由于承受较强的弯曲和冲击载荷造成折断，崩刃而早起失效。更加应该重视模具材料的淬透性，形状复杂的模具应该重视其热处理变形性，可加工性和磨削性。查表选凸模的材料为Cr12,加工工艺过程如表所示 :八 编制制件冲压工艺卡 该制件的冲压工艺过程卡及相应冲压工艺说明如表3所示：工序号工序名称供需内容1备料将毛坯锻成圆柱面体2热处理退火3粗加工车削外圆，留余量4热处理按热处理工艺保证凸模硬度6064HRC5磨