冲压说明书.doc

冲压工艺及模具设计课程设计任务书一、课程设计题目：制订垫片工件的工艺规程并设计一套冲压成型模具二、原始设计资料：按附图及要求三、设计工作起止日期： 年月日年月日四、设计内容要求： 1. 明确设计任务，确定成型工艺，选择成型设备；2. 确定成型模具的结构方案；3. 计算成型模具零件的工作尺寸，关键部位进行强度计算及校核；4. 绘制成型模具的结构总装图（0或1图）；5. 绘制二三张主要零件图（非标准件）；6. 图纸应符合制图标准及规范；7. 按进度要求分阶段呈交指导教师检查设计工作；8. 设计图纸及计算说明书必须经指导教师审查后方能参加答辩。五、进度要求：1. 明确设计任务，查阅资料。 2天2. 分析零件结构，确定方案及相关计算。 2天3. 绘制模具草图。 1天 4. 绘制正规模具装配图。 2天5. 绘制零件图。 1天6. 编写设计计算说明书。 2天7. 修改、打印。 1天8. 设计总结与答辩。 1天六、应交的设计资料（装入档案袋）：1. 设计计算说明书一份（不少于6000字，内容要求见教学大纲，打印输出）；2. 模具结构总装图一张；3. 零件图二三张。七、主要参考资料1. 冲压工艺学. 肖景荣. 高等学校试用教材2. 机械制造工艺师手册. 机械工业出版社3. 冲压手册（第2版）. 王孝培.机械工业出版社4. 冲压模具设计. 万战胜. 铁道出版社5. 冲模图册. 李天佑. 机械工业出版社教研室负责人 指导教师 接受设计任务开始执行日期 年 月 日学生签名 序言目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。 随着工业产品质量的不断提高，模具产品生产呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM)技术转变。 模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的NC机床、CNC机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。 本专业以培养学生从事模具设计与制造工作能力的核心，将模具成型加工原理、设备、工艺、模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造能力的综合应用。在以后的生产中，研究和推广新工艺，新技术。提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具设计水平。目录一、冲压件尺寸要求.5二、对零件的冲压工艺性分析.5三、冲压工艺方案的确定5四、模具设计计算.6（1）排样方式的计算及其确定.6（2）材料利用率的计算.7（3）冲压力的计算7（4）模具压力中心的确定8（5）冲裁间隙值的确定8（6）凸，凹模刃口尺寸的确定9五、冲裁冲裁模主要零部件的结构设计10（1）凹模的结构设计10（2）导料板的结构设计 11（3）固定挡料削的选择.12（4）卸料板的结构设计.12（5）凸模固定板的结构设计.12（6）垫板的选择.12（7）弹性元件的选用.12（8）凸模的结构设计与强度校核.13六、冲模模座的型号与选择.14七、导向零件设计与标准.14八、压力机的选择与相关参数校核14（1）冲压设备的选择.15（2）压力机校核.15九、模柄的选择15十、螺钉与销钉的选择15十一、绘制总装配图15十二、参考文献15一、 冲压件尺寸要求工件名称：垫片生产批量：15万件/年材料：10钢材料厚度：2.2mm如图：要求：制品精度：IT14级 模具结构形式：导柱式单工序落料模二、冲压件工艺性分析该工件结构较简单，形状对称，尺寸较小。外形为100mm*45mm，圆角半径R为5mm和10mm，均适宜冲裁加工。工件尺寸精度要求为IT14,工件比较薄，利用普通冲裁就可以达到工件图样要求。冷轧纯铁板具有良好的塑性，其加工性能较好。 三、冲压工艺方案的确定单工序冲裁是指压力机一次行程中只完成一个冲压工序。复合冲裁是指压力机一次行程中，在模具的同一工位同时完成两道或两道以上的工序。级进冲裁指把一个冲裁件的几个工序排成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，在模具的不同工位上同时完成两道或两道的工序。（1）就冲裁件质量而言，复合冲裁冲出的质件精度高于级进冲裁，而级进冲裁又高于单工序冲裁。这是因为单工序冲裁冲压多工序冲裁件时，要经过多次定位，产生积累定位误差大，级进冲裁同样有定位误差问题，而复合冲裁是在同一个工位一次冲出，不存在定位误差问题。因此对于精度较高的冲裁件，宜用复合冲裁。（2）就生产效率而言，级进冲裁生产效率高于复合冲裁，显然复合冲裁由于工序组合程度高，生产效率又高于单工序冲裁。这是因为级进冲裁进料和出料互不干涉，易实现连冲，且级进冲裁易实现自动送料和高速冲压，加之同复合冲裁一样有较高的组合程度，故对于生产批量大的制件，应尽可能采取高效率的级进冲裁。而在产品试制或小批量生产时，由于单工序冲裁模具结构简单、造价低，而被经常采用。（3）就对制件尺寸、形状的适应性而言，级进冲裁定距侧刃定位精度会因板料厚度太薄、易表形而下降，采用导正梢定位也会由于料太软出现导正时导正孔表形，从而影响定位精度。而复合冲裁不存在这类问题，但由于受凸凹模最小壁厚的限制，复合冲裁不适用于孔与孔、孔与边距离太小的制件，而级进冲裁可以加工形状复杂、孔边距较小的制件。此外，级进冲裁可加工的板料厚度比复合冲裁大，但级进冲裁受压力机台面尺寸和工序数目的限制，冲裁件的外形尺寸不宜太大。（4）就模具制造周期而言，形状简单的冲裁件，级进模比复合模易于制造，而单工序模又比级进模易于制造，且由于多副模具可同时加工，故制造周期短。但对于形状复杂的冲裁件，复合模比级进模易于制造，此时若采用单工序模，由于模具副数过多，试模周期会加长，有时甚至整个制造周期会长于复合模，所以形状复杂的冲裁件的试制或小批量生产也往往采用复合模。该工件包括落料一道基本工序，可有以下最佳工艺方案：采用导柱式单工序冲裁模生产，该冲裁模形式，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重，制造工艺复杂，成本较高。它广泛用于生产批量大，精度要求高的冲裁件。四、模具设计计算 41排样方式的确定及其计算冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下原则：（1）提高材料得利用率（不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状）。（2）合理排样可使操作方便，劳动强度低。（3）模具结构简单寿命长。（4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。根据工件的形状特点确定为单排方案：直排排样，如下图所示：因为板料厚度t=2.2mm，模具选用弹压卸料版，查表得：侧边 , 件间 步距S=45+2.0=47.0mm查表得： =1.0mm， Z=1.0无测压装置时条料宽度为：导料板之间的距离为： A=B+Z=105.4+1.0=106.4mm式中 B条料宽度（mm）； D工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a侧搭边值（mm）； 条料宽度的公差（mm）； Z条料与导料板间的间隙（mm）；4.2材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率。一个步距内的材料利用率 式中 A一个步距内冲裁件的实际面积（）; B条料宽度（mm）； S步距(mm)。则 4.3冲压力的计算冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。压力机的标准压力必须大于或等于所计算的冲裁力，通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值。查相关手册得知10钢的抗拉强度，冲裁力：查表得： 卸料力：推件力：采用弹性卸料装置：总冲裁力:以上式子中： 4.4模具压力中心的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。它应尽可能和模柄线以及压力机滑块中心线重合，以便平稳地冲裁，减少导向件的磨损，提高模具及压力机的寿命。实际生产中，可能会出现因冲裁件的形状或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线重合的情况，这种情况下压力中心的偏离不能超出所选压力机允许的范围。一般模具冲裁压力中心的确定：a、 对称件的压力中心位于冲裁件轮廓图形几何中心；b、 直线段的压力中心位于线段的中心；c、 圆弧线段的压力中心按求出。本工件形状对称，故所选用的模具压力中心必须位于模柄线以及压力机滑块中心线上。4.5冲裁间隙值的确定凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，两侧间隙之和称为双面间隙。在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这几个因素给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，合理间隙的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。查表得冲裁模的最小和最大合理间隙分别为:。4.6凸、凹模刃口尺寸的确定a、 确定凸、凹模刃口尺寸的原则（1）落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸相等，故应以凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本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最小初始间隙。b、凸、凹模刃口尺寸的计算此设计采用凸模与凹模配合加工法，由工件的形状可知该工件外形边长属于落料，如图所示的制件，其中 a=mm, b= mm，c= mm, d=mm, e=mm. 落料凹模的基本尺寸计算如下：查表得Zmax=0.38mm, Zmin=0.26mmxa = xb = xc = xd = xe = 0.5。 =0.4（0.38-0.26）=0.048该类尺寸是磨损后增大的尺寸,按一般落料凹模尺寸公式计算，即1）2) 3) 4) 5) 不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证双面合理间隙值五、冲裁模主要零部件的结构设计（1）凹模的结构设计常见凹模形状有圆形凹模和矩形凹模，圆形凹模大多用于圆形制件单工序冲裁模或复合模中，这里采用采用矩形凹模 凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定： 取总压力 工件长凹模宽度的确定： 取 步距工件宽 凹模壁厚C，由公式凹模应用材料为CrWMn，硬度。凹模洞口结构形式有多种，根据加工和落料需求，采用直壁式洞口，线切割后用酸腐蚀下面落料孔或者，加工好落料孔再线切割。根据下图的尺寸关系，选择直壁洞口的尺寸参数：H为凹模的厚度。这样，凹模板的形状尺寸和工作尺寸基本确定，整体结构，例如固定螺钉位置等，在下面确定。（2）导料板的结构设计根据下图并结合排样图确定导料板在凹模上的位置导料板距离A=B+Z=105.4+0.5=105.9从图可知，两块导料板尺寸是不一样的，一件比别一件小了Z值，因为采用人工送料，条料必须紧紧靠着导料板的一边向前送进。为了送料方便，条料和另一边的导料板必须有适当的间隙。B为条料宽度；Z导料板与最宽条料之间的间隙查表知为0.5。导料板其他部分形状，根据标准导料板的结构进行设计，如下图为标准导料板的相关结构：根据材料厚度2.2，查表选导料板的高度H为6。导料板的外边界与凹模尺寸平齐，其尺寸确定。（3）挡料销的选择挡料销的作用挡住条料搭边或冲压件轮廓以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式。本设计采用固定挡料销，固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距。特点是结构简单，制造方便。 固定挡料钉查表选择标准挡料销标记为：固定挡料销 A6 JB/T 7649.10-1994。（4）卸料板的结构设计以导料板为送进导向的冲模，使用弹压卸料装置，卸料板起卸料也起压料的作用，凸台高度等于导料板高度减去材料厚度。凸台部分高度： H为导料板高度，t为板料厚度。凸台宽度： 卸料板的板厚（不包括凸台部分）查表取为15。材料选为45钢，卸料上螺钉孔位置与凹模一致，卸料螺钉规格为M8。（5）凸模固定板的结构设计固定板的厚度：D为凸模截面的最大尺寸。固定板孔位置，大小按卸料螺钉的规格设计，与上模座紧固螺钉下面再作具体布置。板材料根据一般使用要求，选择45钢，无需热处理淬火处理。（6）垫板的选择冲裁凸模是否加垫板，应根据模座承压的大小进行判断。凸模支承端面对模座的单位压应力（Mpa）小于模座材料的许用压应力，故不需垫板。（7）弹性元件的选用因为采用大间隙冲裁，卸料可忽略不计，所以卸料所需的弹性不是很大，橡胶只承受一定的冲击压力就可满足要求。其截面尺寸选为与凹模形状一致，主要承受冲压力。只需确定橡胶的高度。1） 确定橡胶的自由高度。根据选用橡胶的原则可知，由于，故，所以橡胶垫的自由高度。其中，橡胶的允许最大压缩量（）；橡胶的预压缩量（）；橡胶的工作行程（），2） 橡胶弹簧的安装高度经过一系列的计算，现在可以计算三个凸模的形状尺寸。（8）凸模的结构设计与强度校核凸模长度应根据模具结构的需要来确定。若采用固定卸料板和导料板结构时，如图所示，凸模的长度应该为：Lh1h2h3（1520）mm 若采用弹压卸料板时，如图所示，凸模的长度应该为：Lh1h2t（1520）mm 式中：h1、h2、h3、t分别为凸模固定板、卸料板、导料板、材料的厚度。1520mm为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。1）根据弹性卸料板的结构，确定凸模长度：采用凸缘式凸模，工作截面形状跟工件形状相同，固定段截面取圆形，以便加工固定板的型孔，并在凸缘边缘处加骑缝销钉，采用螺钉与销钉固定2）凸模的强度与刚度校核承压能力的校核：式中，凸模最小截面积的压应力（Mpa）； F凸模纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推件力（N） A凸模最小截面积（） 凸模材料的许用抗压强度（Mpa），材料选Cr12MoV，其抗压强度为，取。六、冲模模座的型号与选择模架模架选用后侧导柱模架，导柱分布在模座的后侧，且直径相同。工作面敞开，导向情况差，但是工作方便。如图：图：后侧导柱模架根据凹模、定位和卸料装置等的平面布置，来选择模座的外形尺寸。模座的外形尺寸比凹模具相应尺寸大4070。模座厚度一般取凹模厚度的11.5倍。下模座的外形尺寸每边至少应超过压力机台面孔约50。因为垫板精度要求不高，属薄板料，小冲压件，所以选用后侧导柱滑动导向模架，在使用时，操作方便。因为凹模板为，选择如左下图上模座，标记为：上模座，材料为HT200。下模座标记为：下模座。结构如右下图： 七、导向零件设计与标准 由于是铸铁模座，根据标准要求，选择A型导柱、导套，材料20钢，适合冲模滑动导向模架。根据模座中导柱孔的大小和模架闭合高度选择导柱和导套的规格，导柱与下模板导柱孔、导套与上模板导套孔采用过盈配合。导套的长度必须保证在冲压之前导柱进入导套10以上。导柱与导套之间采用间隙配合，对于冲裁模，导柱与导套的配合可根据凸、凹模的间隙进行选择。选择导柱导柱的规格如下：导套：20x115x48GB/T 2861.7;导柱： 20x210 GB/T 2861.1八、压力机的选择与相关参数校核（1）冲压设备的选择1）冲模的闭合高度此模