冲压课程设计.doc

合肥学院冲压成形工艺与模具设计课程设计目录第一章.零件工艺性的分析3第二章.落料工艺方案的确定52.1排样方案的比较52.2排样图设计及材料利用率的计算6第三章.模具设计73.1模具类型及结构形式的确定73.2模具工作部分刃口尺寸及公差73.3冲裁工艺力和压力中心的计算：83.4模具压力中心的确定83.5凹模外形尺寸的计算9第四章.模具总体结构的设计104.1模具类型的选择104.2导料及定距零件的设计104.2.1挡料销10采用固定挡料销，这种挡料销形状简单，容易制造。104.3卸料装置的选择104.3.1卸料类型的选择104.3.2卸料板台阶高度的计算：114.3.3卸料凸台宽度114.3.4卸料板与凸模的间隙114.3.5卸料板的材料114.3.6卸料板的螺纹孔的孔径孔距参考国家标准确定。11第五章.工作零部件的结构设计125.1凹模设计125.1.1凹模型孔的形状及孔位设计125.1.2凹模孔口侧壁形状选择125.1.3凹模的结构及轮廓尺寸135.1.4凹模的固定135.2凸模设计145.2.1凸模的结构形式145.2.2凸模长度计算145.2.3凸模的固定145.2.4凸模强度校核145.3模架及其他零部件的设计155.3.1模架155.3.2模柄155.3.3固定板165.3.4垫板165.3.5 零件明细表16表5-117第六章. 模具总装图18第七章. 冲压设备的选取20第八章.模具装配218.1上模装配218.2下模装配21第九章结束语21第十章.致谢22第一章.零件工艺性的分析如图所示为零件图：图1-1产品工艺性的分析包括技术和经济两方面的内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否合适冲压件的冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明冲压生产可以取得经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最经济的方法冲压出来，能够做到的，表示该冲压件的工艺性好，反之，工艺性差。影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点，尺寸大小，设计基准，公差等级和形状位置误差要求，材料的厚度及成形后允许的变薄量，材料的机械性能和冲压性能，在冲压过程中产生的回弹，翘曲的可能性，毛刺大小和方向要求等。这些因素对确定冲压工序的性质，数量和顺序，对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大的关系，因此，在制定冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析，尤其应该注意分析零件在冲压加工过程中的难点所在。良好的冲压工艺性表现在材料的消耗少，冲压成形时不必采用特殊的控制措施，工艺过程稳定简单而且寿命长，产品质量稳定，操作方便等，如果发现零件的工艺性差，则应该在不影响使用要求的前提下，对零件的形状，尺寸及其他要求做必要的修改。此零件外形为标准的圆形，无尖角，成品的精度IT10级要求也不是很高，材料为30钢，料厚为0.3mm，冲裁性能较好，因为要求尺寸比例为1:2,所以零件的直径为图上的一半，即mm，由表3-9可知：材料厚度为0.3mm时，工件间最小距离为1.2mm，工件到侧面的最小距离为1.5mm。为了补偿定位误差和保护模具，零件间的距离为1.5mm、距离边的距离为2mm，查公差表可知产品的外形公差要求为0.100mm，因零件结构简单、生产批量较大，从经济方面考虑可采用单工序模，弹性卸料装置，自然落料。工序性质：落料。第二章.落料工艺方案的确定2.1排样方案的比较 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。在冲压零件的成本中，材料费用约占60一上，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。因为要求为双排，下面就两种双排的方案进行比较学出一种较为合理的方案：图2-12.2排样图设计及材料利用率的计算上图为排样方式1、下图为排样方式2，分别计算其材料的利用率： =100其中：-材料利用率； A-一个步距内工件的实际面积； S-送料步距； B-条料宽度。所以方式1中： A=2*=23.14400=2512 BS=85.541.5=3548.25 =70.80方式2中： A=2*=23.14400=2512 BS=79.9441.5=3317.51 =100=75.72很明显，方式2中材料的利用率大于方式1中的材料利用率，而且他们的冲裁工艺性没有什么差别，所以选用方式2的排样方案较为合适。第三章.模具设计3.1模具类型及结构形式的确定因板料厚度为0.3mm很薄，宜采用导柱式落料模弹性卸料装置。3.2模具工作部分刃口尺寸及公差由于落料件结构简单先用凸、凹模分别加工法计算：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般落料件。40由落料获得。30钢属于中等硬钢，查表3-4可得： =0.018，=0.024由IT=10，基本尺寸为40mm查公差表：=0.100mm又由t=0.3mm查表3-7可得：x=0.75设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则落料： =mm =mm校核+-0.016+0.0250.006显然不成立由此可知，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，此时可取：=0.40.006=0.0024mm=0.60.006=0.0036mm故 =mm，=mm很明显这种计算方法会使凸、凹模的制造精度很高，制造成本也会很高，不利于产品的经济性，对于形状复杂或薄板工件的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。下面按凸、凹模配作法进行计算： 由IT=10级，基本尺寸40mm，查公差表得：=0.100mm由表3-7：x=0.75随着凹模的磨损，零件的尺寸会增大，所以采用第一类尺寸：取=0.025mm=mm落料凸模的基本尺寸与凹模相同，也是39.925mm，以0.036mm0.048mm的双面间隙与落料凹模配作。3.3冲裁工艺力和压力中心的计算：普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算： F=KLt（3-1）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； K-系数，一般取1.3查有关资料可得30钢的抗剪强度极限为：=412MpaL=D=3.1440=125.6mmt=0.3mm所以冲裁力F= KLt=1.33.14400.3412=20.18KN 由表3-14得： 卸料力=0.0520.18=1.01KN取凹模洞口高度h=4mm，n=h/t=14推件力=14=177.99KN顶件力=0.08=1.61KN由冲裁件的结构工艺性可知：采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模比较合适，其冲压工艺力的总和 =20.18+1.01+177.99=199.18KN3.4模具压力中心的确定 因为冲裁件为标准的圆形工件，所以其压力中心位于其几何中心上，即冲裁件的圆心上。如图所示：图3-13.5凹模外形尺寸的计算落料圆形件的直径为40mm，由相关资料选择凹模的壁厚为40mm，则凹模的周界（长宽）=125mmmm。第四章.模具总体结构的设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用单工序落料模冲压，所以本套模具类型为单工序落料模。4.2导料及定距零件的设计 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料螺钉；控制条料的送进步距采用挡料销。4.2.1挡料销 采用固定挡料销，这种挡料销形状简单，容易制造。 高度尺寸h=7mm 位置尺寸查2第69页得： （4-1） mmD挡料销直径 M凹模落料型孔的宽度4.3卸料装置的选择4.3.1卸料类型的选择 选用弹压卸料的方式，这种方式操作方便且料厚不大，兼有卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。4.3.2卸料板台阶高度的计算：H=导料板厚度7mm-料厚0.3mm+卸料板与导料板之间的间隙0.3mm=7mm4.3.3卸料凸台宽度 卸料板凸台宽度应比导料板之间出料部分变化+0.2 4.3.4卸料板与凸模的间隙 卸料板与凸模的间隙取双边0.2mm。4.3.5卸料板的材料由2第20页表1-7查得到，用45刚。4.3.6卸料板的螺纹孔的孔径孔距参考国家标准确定。第五章.工作零部件的结构设计5.1凹模设计5.1.1凹模型孔的形状及孔位设计型孔的形状与工件形状一致，型孔的尺寸按凹模刃口尺寸公式进行计算。冲孔模型孔的位置与工件上所冲孔的位置一致。5.1.2凹模孔口侧壁形状选择基本形式有两种：一种是孔壁垂直顶面的直壁式 见图5-1图5-1另一种是刃口与轴线成角的斜壁式 见图5-2图5-2两种刃口形状的比较：直壁式：强度好，刃磨以后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件容易在型孔内聚集，严重时会使凹模胀裂。斜壁式：特点与直壁式相反，斜壁式刃口比直壁式刃口锋利，每次刃磨的磨损不大。通过比较，因为工件尺寸精度要求不高，考虑出件的容易程度，所以凹模孔口侧壁形状选斜壁式。 查2第85页表2-10得：5.1.3凹模的结构及轮廓尺寸采用整体式 , 冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工。凹模厚度：H=32mm 5.1.4凹模的固定凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。如图5-3图5-35.2凸模设计5.2.1凸模的结构形式 通过分析比较：落料凸模截面较大，且凸模强度和刚度较好可采用直通式。5.2.2凸模长度计算 有组合结构取L=47mm5.2.3凸模的固定凸模固定到固定板中，落料凸模采用凸缘固定法。 5.2.4凸模强度校核由于凸模不是细长型，冲裁厚度不大，所以可不进行凸模的强度和刚度分析。见图5-4 图5-45.3模架及其他零部件的设计5.3.1模架 该模具采用中间导柱模架，这种模架受力均匀，横向送料，操作方便。以凹模周界尺寸为依据，查3中第18页表2-3 选择模架规格 。导柱：查3第67页表3-2得选择A型d=32，长度190mm。导套：查3第68页表3-3得选择A型D=45，长度110mm。5.3.2模柄 该模具为无特殊要求的落料模，故选用压入式模柄。5.3.3固定板 固定板的型孔位置与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凸模成0.01mm的双边过盈量。固定板的螺纹孔卸料螺钉孔及销孔的孔径孔距按国家标准确定固定板的材料用Q235,不淬火。见图5-5 图5-55.3.4垫板 孔径一般比穿过的螺钉销钉的直径大1mm左右，孔距与固定板上的相同。垫板材料常用45钢，淬火4348HRC。5.3.5 零件明细表零件明细表5-1（单位mm）如下：凹模周界L125B125凸模长度47配合模架闭合高度H最小120最大150 孔距s95s60s95s60 件号和名称1垫板厚度杆数 162固定板厚度1173卸料板厚度1144导料板长度厚度-5凹模厚度1326承料板11254027螺钉2M8484M83569圆柱销263510462011螺钉4M83512弹簧4613卸料螺钉4835614螺钉4M835615圆柱销2835表5-1第六章. 模具总装图通过以上设计，可得到如图所示模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、落料凸模、冲孔凸模固定板卸料板等组成。下模由导料板凹模下模座等组成。卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的工件由凹模孔直接落下。条料送进时利用固定挡料销定步距，操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，重复以上动作来完成所需工件的冲裁。见图6-1图6-1第七章. 冲压设备的选取通过校核，选择开式双柱固定台式压力机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下。 公称压力：250kN 滑块行程：65mm 滑块行程次数：55次min 最大封闭高度：270mm 封闭高度调节量：555mm 滑块中心线至床身距离：200mm 立柱距离：270mm 工作台尺寸(前后左右)：370mm560mm 垫板尺寸(厚度)：40mm 模柄尺寸(直径深度)：40mm60mm第八章.模具装配 根据落料模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。8.1上模装配（1）仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。（2）先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。（3）把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺丝。8.2下模装配（1）仔细检查将要装配的各零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。(2) 先将凹模放在下模座上，接着依次按顺序装入销钉、固定挡料销，检查间隙合理后拧入紧固螺钉，并再次检查调整。(3) 将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲。并根据试冲结果作出相应调整，直到生产出合格制件。第九章结束语通过对连接板零件冲孔落料级进模的设计，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、总装图及零件图的绘制。在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大增加。条料送进时利用固定挡料销定步距。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，再利用导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件的冲裁。第十章.致谢 在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因。