冲裁模课程设计.doc

洛阳理工学院课程设计说明书 课程名称： 冲压成型工艺与模具设计 设计课题： 冲裁模具设计 指导教师： 陈 波 专 业： 材料成型及控制工程 学 号： B09070112 姓 名： 武 宾 2012 年 11 月 目 录前言 5第一章产品及其工艺性分析与方案确定 61.1冲压件的工艺分析61.2冲压件工艺方案的确定61.3.冲模设计与制造要求7第二章模具的设计 92.1.排样方式的确定及其计算92.2.冲压力的计算及成形次数的确定92.3.压力中心的确定及相关计算 102.4.模具凸凹模的人口尺寸计算 112.5.凸凹模的结构设计 12第三章模具的总体设计 143.1.定位设计的选择 143.2.卸料，出件，导向方式的选择 143.3.导料销，卸料板的设计 143.4.模架及其它零部件的设计 14第四章模具的加工工艺分析 164.1.模具的加工工艺164.2.模具主要部件的加工工艺分析16第五章模具的装配 185.1.模具的装配工艺185.2.模具总装图195.3.模具的组成195.4.模具的工作原理20第六章冲压设备的选定 21第七章总结 22参考资料 23致谢24 前言 目前我国冲压技术与工业发达国家相比相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺，模具标准化，模具设计，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家有相当大的差距，导致我国模具在寿命，效率，加工精度，生产周期等方面与工业发达国家的模具相比长句相当大。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。课程设计的目的及要求冲压模具课程设计由指导老师指定模具结构、件模具形状制和要求。生产批量等原始资料。要求学生以完整正确的模具装配图、零件图以及设计计算书作为完成设计任务的成果。其设计目的：（1）综合理论由冷冲压模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。（2）学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能。设计要求：（1）对于模具：a） 必须保证操作安全、方便。b） 便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠c） 生产批量为小批量生产。d） 冲压零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。e） 保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。f） 保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。g） 模具设计包括：模具整体方案设计，包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心的计算、刃口尺寸计算、压力机选择等。(2) 对于图纸： a)总装配草图一张（A1）。 b)总装配图一张（A1）。 第一章 产品及其工艺性分析与方案确1.1 冲压件的工艺分析 此料板有冲裁等工序，材料为35钢，35钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，既适合冲裁也适合拉伸。工件厚度为1mm，如下图，结构相对简单，精度要求不高。由于冲裁掉的板料凸凹模允许的最小壁厚（见冲压模具设计与制造表2.9.5），故可以考虑采用符合冲压工序。 图1 工件图 1.2冲模设计与制造要求通常冲压产品的生产流程为：(冲压）产品设计冲压成型工艺设计冲压模具设计冲模制造冲压产品生产。1.冲压产品设计基本内容：针对给定的生产图样，根据其生产批量的大小，企业现有冲压设备的类型规格，模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件；从对产品零件图的冲压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案（包括工序性质，数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定），最后编写出冲压工艺卡。基本要求：冲压原材料利用率高，即材料消耗应尽可能减少；根据工厂的具体生产条件，制定的工艺方案应技术上先进可行，经济上合理；工序组合方式和工序排列顺序应符合冲压变形规律，能确保冲压出合格的工件；工序数量尽可能减少，生产效率尽可能高；制定的工艺规程，应方便工厂的生产组织于管理。2.冲压模具设计基本内容：依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛胚的定位，出件，废料排除诸问题以及模具的制造维修方便，操作安全可靠等因素后，设计计算并构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制模具总装图和所有费标准零件图，要能保证冲压工艺的实施。基本要求：模具结构及尺寸参数应保证能冲压出形状，尺寸，精度均符合图样要求的零件；模具结构应尽可能简单，加工精度合理，制造维修方便，成本低廉；模具要坚固耐用，能满足批量生产的要求；模具要操作方便，工作安全可靠，工人劳动强度要低；生产准备周期要短。3.冲模制造 基本内容：根据模具结构，模具材料，尺寸精度，形位精度，工作特征和使用寿命等项要求，综合考虑各方面的特点，并充分发挥现有设备的一切特长，正确选择激昂工方法和装配方法，选出最佳加工方案，制定出合理得分冲模加工工艺规程。 基本要求：为了生产合格的产品和发挥模具的效能，制造的模具必须有较高的精度；一般要求模具应具有较长的使用寿命；较短的模具制造周期；较低的模具制造成本。 冲模设计与制造必须根据企业和产品生产批量的实际情况考虑，在保证产品质量的前提下，寻求最佳的技术经济性。片面追求生产效率，模具精度和使用寿命必然导致成本的增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命必然导致质量的下降。 第二章 模具的设计2.1排样方式的确定及其计算设计落料模具首先要设计排样图，冲裁件在条料上合理的排样，是提高材料利用率，降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方法分为三种，此零件的形状是矩形的，如下图2，查冲压模具设计与制造表2.5.2壳查出条料宽度为26mm，长度为28mm。 图2 排样图2.2冲压力的计算确定该模具是一套落料，拉伸，冲孔复合模，卸料力，冲压力等的计算见下表：表一：条料及冲压力的相关计算毛坯的面积： S=28x26=728冲裁件的面积： A=26x28-14x15=518材料的利用率： n=A/S=518/728=0.712冲裁力的计算： F=KLt,=1.3x29x1x184.7=6963.2 N卸料力： P2=FKx=6963.2x0.045=313.34N 查表取Kx=0.045推件力： P3=nKtF=6963.2x0.55x0.08=313.4 N 查表取Kt=0.55顶件力： P4=KdF=0.06x6963.2=417.8 N 查表取Kd=0.062.3压力中心的确定及相关尺寸 计算压力中心的步骤如下：按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置在任意位置画出坐标轴x，y。坐标轴位置选择适当可使计算简化。在选择坐标位置时，应尽量吧坐标原点取在某一刃口轮廓的压力中心，或是坐标轴线尽量多地通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。所以，现在我选的坐标原点如图所示。分别计算凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置X1,X2，X3Xn和Y1,Y2Yn。分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力F1,F2,Fn或每一个凸模刃口轮廓的周长L1,L2,L3Ln。对于平衡力系，重财力的合力等于各力的代数和。即： F=F1+F2+Fn根据力学定理，合力对某轴的力矩等于各分力对轴力矩的代数和，则可得压力中心坐标（X，Y）计算公式。 X=F1X1+F2X2+FnXn/F1+F2+Fn 因为，F=KtTb（L1+L2+Ln） 所以，X=KtTb（L1X1+L2X2+LnXn）/(L1+L2+Ln) =0同理：Y=0由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心在坐标0点处，这样既可以保证压力机和模具的正常工作，也便于模具的加工与装配。2.4 模具凸凹模的刃口尺寸计算 该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。 有公差查表查的工件的公差等级，绕后确定x，对于尺寸26mm，选x=0.75对于尺寸28mm，选x=0.75，其余的尺寸均选x=1落料凹模的基本尺寸计算如下 a=（mm） b=（mm） c=（mm） d=（mm） e= （mm） f=（mm） 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是27.75mm，25.75mm，13.14mm，14.07mm，14.94mm，12.14mm。不必标注公差，只需注明：以0.01mm0.14mm双面间隙与落料凹模配件。 2.5凸凹模的结构设计2.5.1冲裁凸模 结合工件外形并考虑加工，将冲裁凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，4个M10螺钉固定在垫片上，与固定凸模的配合按H6/M6，则总长：L=t1+h1+h2+h3+h4+h5 =10+25+10+3+6+10 =64mmt1-凸模固定板的厚度（mm）h1-安全距离（mm）h2-总修磨量(mm)h3-进入凹模深度(mm)h4-导板厚度（mm）h5-卸料板厚度（mm） 图3 凸模2.5.2凹模冲裁的凹模采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位子时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。 取凹模芯厚度：H=10mm,凹模总宽度B=75mm，凹模总长度L=95mm凹模芯壁厚C=10mm,凹模外框尺寸为95mmx75mmx40mm 图4 落料凹模 第三章模具的整体设计3.1定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置，控制条料的送进步距采用机械自动控制，因为条料长度有一定的余量，可以靠操作工目测来设定3.2卸料，出件，导向方式的选择因为工件料厚为1mm相对较薄，卸料力也较小，又因为是一次冲压产生一个产品, 该模采用二导柱的导向方式。3.3导料销，卸料板的设计卸料板的尺寸与凹模的尺寸相同(95mm*75mm),厚度为40mm卸料板采用45钢制造淬火硬度为4045HRC3.4模架及其它零部件的设计该模具采用二导柱模架,这种模架导柱在模具冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜,以凹模固界尺寸为依据选择模具规格.导柱d/mm*L/mm分别为35x160,导套d/mm*L/mm*D/mm分别为,35*70*45上模座厚度H1上模取25mm上模垫板厚度H2取10mm凸模固定板厚度H3为20mm,卸料板厚度H4为10mm落料凹模厚度H5为10mm凸模固定板厚度H6取20mm下模垫板厚度H7取10mm下模座厚度H8取25mm, 那么该模具的闭合高度:H闭=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8-L=25+10+20+10+10+20+10+25-10=120mm式中 凸模进入凹模深度L=10mm 第四章 模具的加工工艺分析4.1模具的加工工艺分析4.1.1模具材料模具材料的性能是影响模具寿命的主要因素之一，应依据模具的工作用途和模具类型，合理选择模具材料的种类和牌号。选择的模具材料要有足够的使用性能，良好的工艺性能，合理的经济性能。该模具选用的材料为35#，上下模板选用的材料是HT200（热处理硬度40-45HRC），模柄材料为45#，固定板选用的材料为45#（淬火HRC40-45），垫板和卸料板选用的材料是45#。凸凹模选用是T10A，要经过热处理（淬硬部位要求HRC58-60）。4.1.2模具加工工艺模具在设计好以后，就要根据它的尺寸来确定模具每个部分的尺寸。每块料在使用之前都应该放在磨床上磨平，留出余量。上下模板，凸凹模，模柄，固定板，导板,垫板和卸料板磨平以后，人工去除毛刺，然后划线， 模板的加工确定每个孔，导柱的位置，放在钻床上打孔，攻丝。凸模框和凹模框需要在加工中心上铣出基本的尺寸，不需要二次加工，一次到位。凸模和凹模首先需要在铣床和加工中心上铣出基本形状，然后根据需要选择线切割，对铣床不能加工和加工不到位或者无法加工的地方进行二次加工，之后再进行精加工。模具的制造工艺：设计备料铣毛坯加工中心线切割打孔攻丝热处理装配。 第五章 模具的装配 5.2模具的总装图 模具总装图如下图所示： 图4总装图 1. 下模座 2.销钉 3.凹模 4.导柱 5.导套 6.上模座 7.卸料版 8.橡胶 9.销钉 10.垫板 11.凸模