冲压模具设计说明书1.doc

冲压模具设计说明书第一章 绪 论冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料成形生产技术对航空、航天、国防、汽车、船舶以及其它日用品的生产和发展具有十分重要的意义。在冲压加工过程中，将毛坯材料加工成冲压件的一种特殊工艺装备，被称为冲压模具（或称冲模、冷冲模）。冲模是进行冲压生产、实现板料冲压成形必可少的主要工艺装备。冲压件的冲压质量、生产效率以及生产成本等，都与冲模类型、结构及其零部件的设计制造精度有着直接关系。冲压生产对冲模结构的基本要求是：在保证加工成形出合格冲压件的前提下，不但应与生产批量相适应，而且还应具有结构简单、操作方便安全、使用寿命长、易于制造和维修、成本低廉等特点。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。第二章工艺性分析及总体方案的设计工件名称：耳罩生产批量：大批量材料：Q235 厚度：1.2mm工件结构如图2.1 零件的性能分析1 材料的性能分析Q235属于优质碳素结构钢，有一定的强度，有害杂质元素硫、磷受到严格限制，非金属夹杂物含量少，塑性和韧性较好，主要制作较重要的机械零件。材料Q235钢板，其抗剪强度为=304373Mpa，抗拉强度b=432461Mpa，屈服强度s=235Mpa，伸长率=20，具有较好的冲压性能和力学性能，易于进行各类冲压加工。市场上也容易买到这种材料，价格适中。2 零件工艺性分析：该零件是耳罩，为一般的带凸缘拉伸件，尺寸公差无特殊要求，按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。中间20mm的孔有多种方法制成，一种可以拉伸后车去底部，再一种是翻边。第一种加工成本高，生产周期长。第二种采用翻边，生产效率高且省料。故采用第二种方法是合理的。初步分析该零件的冲压基本工序有；落料、拉伸、冲孔、翻边、切边。2.2 工艺方案的确定1计算毛坯尺寸 外缘落料拉伸后得到的冲压件如图2.2.11所示。图2.2.1-11）毛坯直径由公式 查设计资料得切边余量=4.3，凸缘直径=（105.88+2mm =114.86mm其中d =56.8mm，h =10.8mm，r =2.06mm （均按零件中线计算）因为 所以 D= 115.5467mm， 取116mm。2）是否使用压边圈毛坯的相对厚度 零件的拉伸系数 查冲压工艺与模具设计中表4-2，需采用压边圈。 3）计算拉伸次数由凸缘相对直径 查冲模设计与实用计算手册1-27表得：m1=0.41因为 mm1 所以零件拉伸次数n =1。 2落料工序落料工序需冲裁出直径D =116mm的板料。3内孔外翻1）翻边前是否需要拉伸成阶梯零件，对翻边进行核算。20处的高度尺寸 H =9mm，d =21.2mm，r=2.06根据公式，翻边的高度H =d/2 + 0.43r + 0.72t经计算 k =0.316即翻边高度H =9mm，需翻边系数k = 0.316。查新编实用冲压模具设计手册中表5-4得k = 0.68因为 K k所以零件必须采用先拉伸再翻边的工艺。2）计算拉伸及翻边的高度尺寸翻边所能达到的最大高度 （k = 0.72，拉伸凸模圆角半径r= 2mm） = 2.968 + 1.04 = 4.108mm冲孔直径： d= Kd=0.7221.2 = 15.264mm拉伸高度： h=9 - h+ r+ t =8.092mm如图2.2.3-1图2.2.3-1综上所述，可以进一步确定该零件的冲压加工工序包括以下基本工序：落料、外缘拉伸、内缘拉伸、冲孔、翻边、切边。综上所述，共有四种工艺方案。第一种 落料与外缘拉深复合，其他基本工序不变。第二种 落料与外缘拉深复合，预冲孔与翻边复合，外缘孔与切边复合，其他基本工序不变。第三种 落料、外缘拉深和预冲孔复合，其他基本工序不变。第四种 落料、拉伸、冲孔、翻边、切边组成级进模，其他基本工序不变。对上述方案进行比较确定最佳工艺方案：第二方案中，预冲孔与翻边复合，模具壁厚过小，容易损坏。第三方案中，预冲孔与外缘孔复合，他们的刃口不在统一工作平面上，修模不方便。第四方案中，级进模将各工序合并，生产效率高，但模具结构复杂，制造周期长，成本高。因此采用第一方案。第三章确定排样裁板方案及材料利用率计算根据上述计算，毛坯直径已经确定，可以进行排样设计。1排样方式确定根据工件的结构和材料的利用情况有三种排样方式，即有废料排样、无废料排样和少废料排样。由于毛坯直径较大，采用有废料排样，考虑操作方便，排样采用单排。2搭边值的确定查冲压工艺与模具设计中表2-10得 a = 2mm a= 1.5mm 条料进距 h = D + a=117.5mm 条料宽度 b = D + 2a =120mm排样如图2.3.2-1图2.3.2-1第四章冲压力计算1落料、外缘拉伸工序F= Lt=（N= 196689.6NF= = 3.1481863.568 NF= 2.519152.744 N Q=K F=0.04=7867.584 N为板料抗拉强度，查冲压工艺与模具设计实用技术附表12得Q235的抗拉强度为（440-470）MPa，取450MPa。k为修正系数，q为单位压力，K为卸料力系数，查冲模设计与制造实用计算手册表1-53 得k= 0.85 表1-56 得q = 2.5MPa表2-15 得K =0.42内缘拉伸工序根据工件结构，在内缘拉伸之前，外缘已经进行拉伸，因此在内缘拉伸时其凸缘上的金属不太可能有径向流动，但内缘拉伸成型高度相对较浅，金属流动阻力不大，可以按宽凸缘的筒型件拉伸时计算其冲压力，根据表 F=0.75 = 26960.04 N，取 350KN。 3 预制孔预制孔直径 d= 15.264mm，F=Lt=3.14N4 翻边翻边高度 h= 4.108mm，当采用圆柱平底凸模时，圆孔翻边力为 F=1.11.15904.85479 N为板料抗拉强度，查冲压工艺与模具设计实用技术附表12得Q235的屈服强度为240MPa.5 边缘冲孔孔直径 d= 10mm，F=Lt=3.14N 6 切边F= Lt=（270.373N= 1460011.42N第五章工作零件刃口尺寸的计算1 落料落料凹模、落料凸模采用分别加工法加工。落料件尺寸为116mm。根据t = 1.2mm，查中国模具设计大典（第3卷）表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10，得Z=0.132mm，Z=0.180mm，mm，x = 0.5。 =0.141mmZ- Z=0.048mm说明所取公差不能满足 Z- Z，调整如下： = 0.4（Z- Z）= 0.4=0.6（Z- Z）=0.60.048 =0.0288mm凹模刃口尺寸D=（）=（116-0.5）mm =115.973mm凸模刃口尺寸D= （D- Z）=（115.973-0.132）mm =115.841mm2 外缘拉深外缘拉深尺寸为55.6mm。1）圆角半径拉深凹模的圆角半径可按经验公式 r=0.8，取7mm一次拉深中凸模的圆角半径r应与工件圆角半径相等。但对于厚度小于6mm的材料，其数值不应小于2t。验证r=2mm2t = 2.4mm，需加整形工序，凸模圆角半径r=3mm。2）间隙拉深模的凸模及凹模的单边间隙 C = 外缘采用压边圈，这时 C = t+ Kt = 1.2 + 0.1 = 1.32mmK系数，查冲压工艺与模具设计表4-8，得K = 0.13）拉深凸、凹模工作部分尺寸确，根据中国模具设计大典（第3卷）表19.4-39得凹模 D=（d + 0.4+2c）=（55.6 + 0.4=58.252mm凸模 d= （d + 0.4）= (55.6 + 0.40.03)=55.612mm式中 、 圆形凸、凹模的制造公差，由冲模设计指导表4-34得到， =0.06 = 0.093.内缘拉深内缘拉深尺寸为20mm。1）圆角半径根据零件形状拉深凹模的圆角半径需与工件圆角半径相等，即r=2mm。一次拉深中凸模的圆角半径r=（0.6-1）r。但对于厚度小于6mm的材料，其数值不应小于2t。验证r=2mm2t = 2.4mm，需加整形工序，凸模圆角半径r=3mm。2）间隙内缘拉深没有采用压边圈，c = t=1.2mm。3）凸、凹模工作尺寸的确定凹模 D=（d + 0.4+2c）=（20+0.4+2）=22.484凸模 d= （d + 0.4）= （20+0.4） = 20.0084式中 、 圆形凸、凹模的制造公差，由冲模设计指导表4-34得到， =0.05 = 0.084 翻边冲孔翻边前冲孔的直径为d=15.264mm，冲孔凸模、冲孔凹模采用分别加工法加工。根据t = 1.2 mm 查中国模具设计大典（第3卷）表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10，得Z=0.132mm，Z=0.180mm，mm，x = 0.5。=0.044mmZ- Z=0.048mm说明所取公差满足 Z- Z，且有冲孔凸模：d=（） =（15.264+0.518）=15.354mm冲孔凹模：d=（d+ Z） =（15.354+0.132）mm=15.486mm5 翻边圆孔翻边时，材料沿切向伸长，其断面材料变薄非常严重。查冲模设计指导表5-5得，C = 0.9mm凸模直径： D （20+0.21） =20.21mm凹模直径： D=（d+=（20+0.21+20.9）=22.01mm、 圆形凸、凹模的制造公差，由冲模设计指导表4-34得到， =0.05 = 0.086 切边与边缘冲孔A冲孔凸模、冲孔凹模采用分别加工法加工。根据t = 1.2 mm 查中国模具设计大典（第3卷）表19.1-7、表19.1-9和表19.1-10，得Z=0.132mm，Z=0.180mm，mm，x = 0.5。=0.044mmZ- Z=0.048mm说明所取公差满足 Z- Z，且有冲孔凸模：d=（） =（10+0.518）=10.09mm冲孔凹模：d=（d+ Z） =（10.09+0.132）mmB 切边凸、凹模尺寸工件尺寸公差计算公式凹模刃口尺寸A = (a-x)B = (bC = ()75.775R10R109.8875404040.125606059.85484847.875按照公差等级确定补偿系数x。x=0.75凸模刃口尺寸按实际尺寸配作，保证单面间隙z = 0.15mm。第六章冲压设备的选择由于零件属于中小型冲压件，且需要拉伸工序，所以冲压设备类型初步选为开式压力机。 1 落料拉伸工序P = F + F + F + Q =3o5573.496 N 压力机选型号为J23-40，公称压力：400KN。滑块行程：65mm闭合高度：265mm330mm模柄孔：直径50mm 深度70mm打杆：直径小于16mm，孔深度70mm，行程40mm 2 內拉深工序P = F+F=0.751.1=29656.0444 N压力机选型号为J23-6.3公称压力：63 KN滑块行程：35mm闭合高度：85mm120mm模柄孔：直径30mm 深度55mm3 预冲孔工序 F=Lt=3.14N 压力机选型号J23-6.3，公称压力：63 KN滑块行程：35mm闭合高度：85mm120mm模柄孔：直径30mm 深度55mm4 翻边 F=1.11.15904.85479 NF =K F=0.045904.85479 =236.2NF = F+ F压力机采用型号J23-6.3，公称压力：63KN滑块行程：35mm闭合高度：85mm120mm模柄孔：直径30mm 深度55mm5边缘冲孔孔直径 F=Lt=3.14N 压力机采用型号J23-6.3，公称压力：63 KN滑块行程：35mm闭合高度：85mm120mm模柄孔：直径30mm 深度55mm6 切边F= Lt=（270.373N= 1460011.42N压力机采用型号J23-16公称压力：63 KN滑块行程：35mm闭合高度：85mm120mm模柄孔：直径30mm 深度55mm第七章其他零部件的设计以拉深卸料复合模和翻边单工序模为例。1 弹性元件1）复合模选用的弹性元件是强力弹簧，根据卸料力7.87KN，采用4个卸料弹簧。 F=F/4 =1.9675KN，初选弹簧参数为；外径35mm，内径19mm，类别TM，自由长度80mm。载荷1970N2450N。2）翻边工序模采用的弹性元件是橡胶，卸料力为236.4N（1）确定橡胶的自由高度H = 3.5H=3.5=46.2mm（2）确定橡胶的横截面积A和每个橡胶块面积a A = F/P = 236.4/1.4 = 168.86mm a = A/4 =42.215mm (3) 确定橡胶的平面尺寸 D = 橡胶块尺寸如图2.7-11 2.7-112 工作零件尺寸1） 凹模的尺寸本工序中落料凹模刃口为规则的圆形，结构简单，加工成形容易，故采用整体式圆形凹模。凹模厚度：凹模刃壁 间最大距离s=d=116mm查表3-15取系数k=0.3则H=ks=0.3116mm=34.8mmD=s+(1.52)H=116+(1.52.0)34.8mm=168.2-185.6mm查有关资料，初步选定凹模轮廓尺寸为50mm由于落料与拉深做成复合模，凹模的厚度不但要满足落料的强度，还要求能够满足拉深的高度，凹模板的高度要增高，经计算需要将其高度增加到50。即凹模的轮廓尺寸为50mm。2） 选择模架根据凹模的结构尺寸，查资料选择的模架为：下模板：20020050mm上模板：20020045mm3） 固定卸料板料厚小于3mm时，固定卸料板高度应取8倍。但是实际中，经验证明，不需要这么厚即可满足使用要求，故选取卸料板为21021016也能满足使用要求。4） 校核在一般情况下零件的强度与刚度是足够的，没必要进行校核，只有当零件的截面尺寸很小而冲裁的厚度较大时或根据结构需要确定的凸模特别细长时，则应进行承载能力和弯曲能力的校核。由于设计初期，所选用的零件都有较大的富余量，且没有薄壁部分，故不再进行校核。要完整的生产一套模具，既有这些尺寸时远远不够的，还有很多尺寸在这里还不能准确制定，有的需要绘制草图厚才能确定，这里不再详细赘述，最终的尺寸及公差请看零件图。结论本次冲压模具设计有冲压模具装配图2张，模具零件图22张。比较成功的完成了设计任务。我在设计中遇到了一些问题，但是也收获了很多，第一，我对于材料的知识又有了进一步的了解；第二，我对模具设计与制造行业又有了一个新的认识；第三，我对模具的结构又掌握了许多；第四，我熟悉了模具设计的过程。第五，我对热处理的知识又有了深了步的了解。经过冲压工艺及冲模设计的学习，对各种级进模、复合模、拉深模、冲孔模的有了很深的认识，可以设计各种模具。通过排样的学习，可以考虑全面，最大限度的提高材料的利用率；拉深件的两大缺陷是起皱和拉裂，通过压边圈的设置和拉伸程度的控制可以避免以上两种缺陷。通过本次的冲压设计，能够运用所学的基本理论知识，分析和解决生产中常见的产品质量、工艺及模具方面的技术问题，合理选用冲压设备。通过本次