衬板冲压课程设计.doc

学 号_ _ 课程设计 课 题 衬板冲压课程设计 学生姓名 系 别 专业班级 指导教师 二0 一 2 年 5 月目 录摘 要- 1 -第一章 概述- 2 -1.1冲压的概念- 2 -1.2冲压工序的分类- 2 -1.3冲压工艺的特点及发展方向- 2 -1.4冲压模具发展方向- 2 -第二章 零件工艺性分析- 3 -2.1设计任务书- 3 -2.2冲压材料- 3 -2.3工序性质- 3 -2.4结构形状- 3 -2.5尺寸精度和粗糙度- 3 -第三章 生产工艺方案制定- 4 -3.1工艺方案- 4 -3.2工艺方案的比较- 4 -第四章 模具结构的选择- 5 -4.1模具形式- 5 -4.2送料方式- 5 -4.3卸料及出件方式- 5 -4.4定位方式- 5 -4.5导向方式- 5 -第五章 排样设计- 6 -5.1排样方式- 6 -5.1.1 无搭边排样方式- 6 -5.1.2 有搭边排样方式- 6 -5.2 导尺间距离A- 7 -5.3步距S- 7 -5.4 材料利用率- 7 -5.5条料送进- 8 -第六章 压力中心的确定刃口的计算- 9 -6.1压力中心的确定- 9 -6.2刃口尺寸的计算- 9 -6.2.1冲裁剪的结构分析- 9 -6.2.2刃口计算原则- 9 -6.2.3落料凸凹模刃口计算- 10 -6.2.4凸模刃口计算- 12 -6.2.5凹模孔心距尺寸- 12 -6.3 凸凹模刃口尺寸示意图- 12 -6.3.1矩形凸凹模刃口示意图- 12 -6.3.2 17圆形凹模刃口示意图- 14 -6.3.3 6.4圆形凹模刃口示意图- 15 -第七章 冲裁力的计算与压力机的选择- 16 -7.1冲裁力- 16 -7.2冲裁力的计算- 16 -7.3卸料力- 16 -7.4推件力- 16 -7.5压力机公称压力的确定- 16 -7.6压力机的选择- 16 -总 结- 18 -参考文献- 19 -致 谢- 20 -附表 标准公差数值（摘自GB/T 1800.3-1998）- 21 -I衬板冲压工艺设计摘 要近年来，我国模具制造行业有了较大的发展，冲压模具在实际工业生产中应用越来越广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。模具工业的快速发展，我们不断地提高对模具加工制造技术要求，模具制造的水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。此次课程设计对制件的冲压工艺进行了分析，冲压工艺方案及模具的结构类型进行了确定，并进行了必要的冲压工艺参数计算及模具工艺零件与结构零件的选用。首先采用倒装式复合模进行冲孔落料，然后选择有废料直排法排样，其压力中心位于零件的集合中心，因为此零件是轴对称的，最后冲压压力机的应选用J23-63型号的压力机。冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。所以先进上的生产技术成为现代模具发展的趋势，随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到解决。关键词：冲压；模具；冲压工艺；冲孔；落料；排样图；冲压力。第一章 概述1.1冲压的概念冲压就是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。因为常在室温下进行加工，所以称为冷冲压。1.2冲压工序的分类冲压工艺按其变形性质概括起来可分为分两大类，即离工序和成形工序。分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两大类按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形(胀形、翻边、缩口和旋压)四种基本工序，还有其他爆炸、电水、电磁、激光冲击和超塑性的成形方式。生产中不能以一种工序独立作业，有时候要多工序组合加工，灵活运用。1.3冲压工艺的特点及发展方向冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，与其他加工方法相比，在技术与经济方面具有下列特点：（1）冷冲压是少、无切屑加工方法之一，所获得的冲压件一般无需再加工。（2）普通压力机每分钟可生产几十件，高速压力机每分钟可生产千件以上，是一种高效率的加工方法。（3）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以质量稳定，互换性好。（4）冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，为其他加工方法所不能替代。另外，冷冲压加工不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用较低。1.4冲压模具发展方向随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，主要以以计算机辅助设计技术为主，像CAD和PRO/E等绘图软件，CAE/CAM的计算机辅助模拟软件与计算机辅助制造软件。技术经验与软件模拟是未来模具发展的趋势。随着科学技术的发展，模具制造技术越来越先进，模具设计制造向着现代化、标准化和专业化生产方向发展。高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝线切割技术和磨削及抛光加工技术等等，必将成为模具制造技术的主流。第二章 零件工艺性分析2.1设计任务书如下图1-1所示，该零件为衬板，材料为30钢的板材，厚度为2mm，大批量生产。图1-1 衬板零件图2.2冲压材料该冲压件的材料为30钢，优质碳素钢，塑性好，易成形，具有良好的可冲裁性能。其抗剪强度，抗拉强度。2.3工序性质该零件结构简单，只需冲孔和落料两个基本工序即可。2.4结构形状工件的结构简单，为一带圆角的长方形，长宽分别为62和44；零件呈轴对称分布，零件中心为一直径为17的圆孔，在零件的四角分布直径为6.4的圆孔；在长度方形上两圆孔的中心距为50，宽度方向上的中心距为32。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，所以将连接处用R为6mm的圆角过渡。2.5尺寸精度和粗糙度该工件只有冲孔个落料两个工序，材料30钢为软料钢，在冲孔是应有一定的凸凹模间隙。工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁就能满足要求，不需要采用精冲或修整等特殊冲裁方式。第3章 生产工艺方案制定3.1工艺方案根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔两种。按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）先冲孔，后落料，单工序冲压；（2）冲孔落料，单件复合冲压（3）冲孔落料级进冲模。采用级进模生产。3.2工艺方案的比较（1）单工序模：单工序模是指只有一个工位，只完成一道工序的冲模，它可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等 。由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。（2） 级进模：级进模又叫连续模，压力机的一次行程中，在模具的不同位置完成两道或两道以上的工序。级进模生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制复杂，调整维修麻烦工作精度低。（3） 复合模：压力机的一次行程中，在模具的相同位置完成两道或两道以上的工序。采用复合模加工成形，生产率较高，工件精度高。但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。综上所诉：由于此工件有落料有冲孔，单工序不易于实现，而工件精度要求不高，在冲孔和落料之间有足够的距离，由于该工件较简单，复合模的制造不是很复杂，所以应该选择容易实现且符合工件工艺条件的复合模。利用复合模能够在模具的同一部位上同时完成制建的落料和冲孔工序，从而保证冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度和平整性、成产效率高，且适合于大批量成产。第四章 模具结构的选择4.1模具形式复合模又可分为正装式和倒装式。正装式特点。工件和冲孔废料都落在凹模孔，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。倒装式特点。冲料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便，另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也低，所以从操作方便、模具制造简单等方便考虑，决定采用倒装式复合模。4.2送料方式送料装置有手动送料和自动送料两种；自动送料装置是独立完整的控制机构，在一定时间内不需要人工进行操作而自动完成冲压工作适合零件的大批量生产。4.3卸料及出件方式因为条料的厚度不是很厚，可采用弹性卸料装置；由于固定卸料方式结构简单但调整不太方便，废料切刀装置适合尺寸大、厚度大的条料，而弹性卸料装置既能起卸料作用又能起压料作用，所得工件质量较好，平直度较高；故综合考虑选择弹性卸料装置比较合适，采用弹性卸料版。该模具采用倒装式复合模，其推件装置一般是刚性的，由打杆、推板、连接杆和推件块组成；由于刚性推件装置的推件力大，工作可靠，适合条料较厚的条料。该推件装置是安装在上模座上，把工件向下从凹模内推出，故为下出件方式。4.4定位方式定位方式分为横向和纵向两种，横向定位只能保证条料有正确的送进方向，而纵向定位能控制条料一次送进的步距，可保证纵向搭边值，故选择纵向定位方式为宜，选择弹顶式挡料销纵向定位，安装在复合模的弹压卸料板上，工作是可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。4.5导向方式导向装置有许多，分为导板式导向装置、导柱导套式导向装置和滚珠式导向装置；如用导板导向，则在模具上安装不方便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且零件在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。第五章 排样设计5.1排样方式排样方法很多，有直排、斜排、直对排、混合排、多排和冲裁搭边。对于简单几何形状，如矩形的冲件宜采用直排排样形式。直排可采取无搭边和有搭边的两种方式。5.1.1 无搭边排样方式无搭边排样其产生的废料极少，此种排样方法是沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具的寿命更差一些，但材料的利用率最高。如下图5-1所示：图5-1 无搭边排样 5.1.2 有搭边排样方式此种排样方式是沿冲件全部外形冲裁，在冲裁周边都留有搭边，因此材料的利用率低，但冲件的尺寸完全有冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用这种有废料排样。a.搭边。查冲压工艺及模具设计表2-10，确定搭边值a，a1。当t=2mm时，a=2,a1=2。表2-10 最小工艺搭边值材料厚度 t圆件r2t的圆角矩形件边长l50矩形件边长l50或r2taa1aa1aa11.62.01.21.51.82.02.02.2b.条料宽度。采用无测压装置。所以 B=D+2a+Z （5-1）式中 D条料的宽度，Z导尺与最宽条料之间的最小间隙，查冷冲压工艺及模具设计表213得Z=0.2mm。所以 B=（62+22+0.2）=66.2（mm） 表2-13最小双面导料间隙Z条料宽度B板料厚度 t11223341000.10.20.40.61002000.20.30.50.72003000.30.40.60.8C.有搭边排样图，如下图5-2；图5-2 有搭边排样5.2 导尺间距离AA=B+Z=D+2a+2Z=62+22+20.2=66.4（mm） （5-2）5.3步距S 对于无搭边排样S=44mm，对于有搭边排样S1=(44+2)mm=46mm。5.4 材料利用率=100% （5-3）式中 n板料上实际冲裁的零件数量； F1一个冲裁件的实际面积，; L条料长度，； A条料宽度，。 若取工件数n=10件，则料长为L=10D1+9b+2b=1044+92+22=1842（mm） （5-4）所以条料规格为46266.42所以材料利用率为：=100% = =73.8%对于无搭边的利用率：=100% = =82.8%综合两种排样方法，第一种排样相比第二种排样的材料利用率较高，但两者材料利用率区别不大，第一种对模具精度要求高，一般模具无法满足，故不采用第一种，所以选第二种，采用有搭边直排方式。5.5条料送进示意图，如下图5-3所示图5-3 条料送进第六章 压力中心的确定刃口的计算6.1压力中心的确定见第二章衬板零件图6-1所示，通过分析该工件，可以发现该工件属于完全对称的，所以冲裁压力中心位于该零件的几何中心。图6-1 衬板压力中心图6.2刃口尺寸的计算6.2.1冲裁剪的结构分析如上图6-1所示，外形长度62和宽度为44属于落料件，内形17和6.4属于冲孔件，工件的尺寸全部为自由公差，即公差等级IT14。6.2.2刃口计算原则a. 落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸基本一致，故应以凹模尺寸为基准；又因落料件的尺寸会随凹模尺寸的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，则落料凹模尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减去最小初始间隙。b. 冲孔 冲孔件光面的孔径与凸模尺寸基本一致，故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模尺寸的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加上最小初始间隙。6.2.3落料凸凹模刃口计算a.外形长度为62的刃口，其凸凹模的公差等级分别按IT6和IT7计算。查冲压工艺和冲模设计表3-3、3-5和附表I标注公差值得： 校核间隙：说明所取的凸、凹模公差不能满足条件，但相差不大，可调整如下： （6-1） （6-2）将已知和查表的数据代入公式，即得 （6-3） （6-4）b.外形长度为44的刃口，其凸凹模的公差等级分别按IT6和IT7计算。查冲压工艺和冲模设计表3-3、3-5和附表I标注公差值得： 校核间隙：说明所取的凸、凹模公差不能满足条件，但相差不大，可调整如下： （6-5） （6-6）将已知和查表的数据代入公式，即得 （6-7） （6-8）c.矩形凹模圆角处刃口，其凸凹模的公差等级分别按IT6和IT7计算。查冲压工艺和冲模设计表3-3、3-5和附表I标注公差值得： 校核间隙：说明所取的凸、凹模公差满足条件，将已知和查表的数据代入公式，即得： （6-9） (6-10)式中 落料凹模刃口尺寸； 落料凸模刃口尺寸； 凸模刃口尺寸制造偏差； 凹模刃口尺寸制造偏差； 凸凹模最小初始双面间隙； 凸凹模最大初始双面间隙； 冲裁件制造公差。6.2.4凸模刃口计算a.内形17的刃口，其凸凹模的公差等级分别按IT6和IT7计算。查冲压工艺和冲模设计表3-3、3-5和附表I标注公差值得： 校核间隙：说明所取的凸、凹模公差满足条件，将已知和查表的数据代入公式，即得 (6-11) (6-12)b.内形6.4的刃口，其凸凹模的公差等级分别按IT6和IT7计算。查冲压工艺和冲模设计表3-3、3-5和附表I标注公差值得： 校核间隙：说明所取的凸、凹模公差满足条件，将已知和查表的数据代入公式，即得 (6-13) (6-14)式中 落料凹模刃口尺寸； 落料凸模刃口尺寸；6.2.5凹模孔心距尺寸(6-15)（6-16）6.3 凸凹模刃口尺寸示意图6.3.1矩形凸凹模刃口示意图a. 外形长度为62的刃口示意图，如下图6-2所示图6-2 外形62 的矩形凹模示意图图6-2 外形62 的矩形凸凹模示意图b.外形长度为62的刃口示意图，如下图6-3所示图6-3 外形44 的矩形凸凹模示意图c.矩形凸凹模圆角刃口示意图，如下图6-4所示图6-4 矩形凹模圆角刃口示意图6.3.2 17圆形凸凹模刃口示意图17圆形凸凹模刃口示意图，如下图6-5所示图6-5 17圆形凸凹模刃口示意图6.3.3 6.4圆形凸凹模刃口示意图6.4圆形凸凹模刃口示意图，如下图6-6所示图6-6 6.4圆形凸凹模刃口示意图- 21 -第七章 冲裁力的计算与压力机的选择7.1冲裁力冲裁力就是凸模对条料施加的压力；通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。7.2冲裁力的计算冲裁力F一般按下式计算： (7-1)式中 F冲裁力（N）； L冲裁周边长度（mm）； t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度（MPa），取400MPa； K系数，一般取K =1.3。由题意， 7.3卸料力 (7-2)式中 卸料力系数，一般取0.5。7.4推件力 (7-3)式中 推件力系数，一般取0.055； n同时梗塞在凹模内的工件数，。查冲压模具简明设计手册得所以，n取17则7.5压力机公称压力的确定压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。计算总冲压力，原则上只计算同时发生的力，并根据不同的模具结构分别对待。由于该零件采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以 (7-4)所以 7.6压力机的选择因为，即公称压力不是很大，故可选公称压力相对中等类型的压力机，可查简明冲压模具设计手册表9-2如下： 表9-2 开式双柱可倾压力机主要技术参数主要技术参数型 号J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-100公称力/631001602504006301000滑块行程/354565100130130130滑块行程次数/170145120105455038最大闭合高度/150180220270330360480最大装模高度/120145180220265280380连杆调节长度/303545556580100工作台尺寸/前后200240300370460480710左右3103704505607007101080垫板尺寸/厚度303540506580100孔径140170210200220250250模柄孔尺寸/直径30304040505060深度50556060708075最大倾斜角度/()45353530303030 查表可选得，开式双柱可倾压力机，型号为J23-63，公称力630，滑块行程130，滑块行程次数，最大闭合高度360mm，最大装模高度280mm，连杆调节长度80mm，工作台尺寸前后480mm，工作台左右尺寸710mm，垫板厚度尺寸80mm，垫板尺寸孔径250mm，模柄孔尺寸直径50mm，模柄孔尺寸深度80mm，最大倾斜角度30。总 结通过对衬板零件冲孔落料复合模的设计，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，以及条料的送进和条料送进时利用活动挡料销时的步距确定。在设计过程中，在设计过程中要细心仔细，不能因为自己的小疏忽而导致整个设计的数据发生错误。在这这次冲压课程设计中我们花了很长时间，仔细认真的完成课程设计的相关要求，虽然过程很长，但是我感觉收获很多。在这次设计过程中，我们熟悉了以前学的一些专业基础知识，设计的过程让我们将所学知识融会贯通，也为我们以后做产品设计提供的宝贵的经验。在设计过程中，我们先后进行了冲压工艺性分析和生产方案的确定，排样设计，冲压力的计算，刃口尺寸的计算。我还运用到了AutoCAD、Word等一些基本的软件，加强了这方面的操作能力，但是在设计的过程中我们还是遇到一些问题：（1）在设计过程中，工件的排样设计和零件的生产工艺是我们设计的重点，这里如果设计的不合理，那么后面的设计的正确性也就不能保证了。（2）设计过程中出现了很多问题，特别是一些公式的运用和涉及到的相关的参数，这才认真的翻阅了书本和相关资料，掌握了许多以前不会的，独立完成作业以及自学能力有了很大的提高。（3） 一些软件运用不够熟练，操作起来很繁琐，没有真正领悟。（4）设计的心态不够稳定，设计后期太过急躁，反而降低了工作的效率。在整个设计完成后，我才感觉到做课程设计需要很多团队合作，分工的明确，持之以恒的态度。我要将这些经验深入到以后的工作中，这样才能在以后的工作中完成每项任务。参考文献1 翁其金 徐新成主编.冲压工艺及冲模设计.机械工业出版社，20082 钟毓斌主编.冲压工艺与模具设计.机械工业出版社，2000.53 郝滨海主编.冲压模具简明设计手册.化学工业版社，2009.34 齐卫东主编.简明冲压模具设计手册.北京理工大学出版社，2.10.8致 谢在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这这段时间中还得到老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结课的时候，能够将学到的只是应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。感谢所有任课老师和所有同学给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。 杨佳峰 2012年 5月28日附表 标准公差数值（摘自GB/T 1800.3-1998）基本尺寸/mm标准公差等级IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18大于至30.81.2234610142540600.10.140.250.40.611.43611.52.545812183048750.