裤扣冲压工艺及模具设计.doc

任 务 书机械工程工程 学院 材料成型与控制工程 专业 材料0712 班 学生 学号 07 一、课程设计题目： 裤扣冲压工艺及模具设计 二、课程设计工作规定进行的日期：2011年1月9日起至2011年1月14日止 三、课程设计进行地点： 阶二402 四、任务书的内容：目的：通过课程设计这个阶段重要的实践教学环节，培养自己综合运用所学基本理论、基本知识和基本技能，分析和解决有关模具的实际问题能力；通过毕业设计使自己原有知识进一步深化、综合、扩展，专业技能进一步提高。从而成为社会需要的合格人才。任务：设计冲裁模具一套：目录绪论。3一、工艺分析。 。5二、冲压工艺方案的制定。5（一）工艺方案。5（二）工序的确定。6三、排样设计。6（一）排样分析。6（二）搭边值、条料宽、进距、材料利用率的确定。7（三）排样图。7四、模具结构设计。7五、主要计算。8（一）冲裁工艺计算。8（二）弯曲的工艺计算。10（三）相关力的计算。.11（四）压力中心的计算。15六、冲裁设备的确定。16七、模具的零部件设计。16（一）凸凹模设计。16（二）卸料板装置和顶料装置的设计。17八、模具零件结构强度校核。19九、标准件的选用。19十、结束语。21十一、致谢。22十二、参考资料。23绪论根据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元。 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。随着市场的发展，新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。更加高速、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用； 更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法；各种模具表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。一、 冲压件的工艺分析1、 零件材料：2Cr13不锈钢强度高、硬度低、塑性高、韧性也高。具有良好的冷变形性。2、 工件结构：该零件形状简单，结构对称且薄。无锐角，孔边距孔与孔的距离b1.5t达到了合理安全的冲裁要求。3、 尺寸精度：该零件的为裤扣，精度要求不高按图纸所示无尺寸公差要求属于自由尺寸。均按IT14级确定工件的公差查公差配合与技术测量公差表得各个尺寸公差为：孔2-mm；2- mm；Rmm；mm；mm；中心距mm、mm；mm；mm；mm；mm；mm;4、 经济方面：生产批量为10万/年 ,属于大批量生产，采用冲压加工则比较经济。5、 结论:由上的分析结果，该件适合冲裁和弯曲。二、冲压工艺方案的制定该工件基本冲压工序为送料、冲孔、冲切、落料、弯曲，该工序复杂，但生产率很高，并且保证制品基本尺寸要求。同时必须满足过渡圆角1mm，零件尺寸公差等级为IT14级，制品材料为轧制薄不锈钢钢板，厚度为0.5 MM，大批量生产。（一）工艺方案：1、单工序模模具结构简单，制造周期短，成本低。工件尺寸精度较低，对于工件的形位公差来说，工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差，特别是对于该零件孔心距尺寸精度难以保证。送料方式可以手动也可以自动送料。冲压速度可以实现高速。但对于该零件需要几道工序才能完成，所以需要的模具数量多，生产效率低，难以满足零件的大批量生产的需求。2、复合模同一副模具能完成几道不同的工序，大大的减少了模具规模，降低了模具成本。工件尺寸精度IT9IT11,对于工件的形位公差来说,工件平整,同轴度、对称度和位置度误差较少，对材料的要求不高。但对于该零件来说，虽然能比较可靠的保证孔心距尺寸精度，但是其工序较多，工件尺寸特小孔距和孔边距也小，而且拉伸的次数可能不只一次，所以不能一步就到位，其安全性差，对于模具制造难度来说，也比较大。3、级进模同一副模具不同的工位完成不同的工序，生产效率非常高，并且该零件包括了好几道不同的工序，多次拉伸，这些都能在级进模上完成，工件的尺寸精度是属于IT11IT13刚好也适合该零件，工件的形位公差来说，工件可能不太平整，但可以加一道校正工序。送料的方式适合自动送料，冲压的速度适宜高速，对条带或带料宽度要求比较严格，而且安全性好，形状简单的工件，级进模比复合模制造难度低。根据工件的形状，知道该工件的成形需要有冲孔，落料、切断、弯曲等几道工序，同时也要满足过渡圆角1mm尺寸公差等级为IT14级，工件厚度为0.5mm，产品材料为薄不锈钢钢板。生产为大批量生产，可采用多工位级进模生产。（二）工序的确定冲压工序数量主要根据工件几何形状的复杂程度、尺寸精度和材料性质确定，在保证冲压件质量的前提下，为提高经济效益和生产效率，工序数量应尽量少些。由图纸看出，连续模满足连续生产、精度高等要求，先冲孔定位，保证进距、冲压精度，然后冲槽，再落料最后在弯曲。可确定工序如下：第一个工位：冲两个4工艺孔和两个2.5的结构孔。第二个工位：冲异形槽第三个工位：空位第四个工位：落料第五个工位：弯曲三、排样设计 冲压材料钢带卷料，材料厚0.5mm。采用自动送料器送料。（一）排样分析决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最底的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等，总之要从各方面权衡利弊，以选择出较为合理的排样方案。因此该零件形式比较简单，又考虑到材料得用率、操作方便性以及制造成本等问题，该制品将采用直排纵向的排样方式。使制品质量和精度均能得到充分保证。（二）搭边值、条料宽、进距、材料利用率的确定由于该零件的材料为轧制薄不锈钢，属于低碳钢。根据零件的厚度和形状查表查得：工件间a=1.2mm，侧面a1=1.5mm。条料宽 。进距 S=a1+L=1.2+30=31.2mm.材料利用率的计算： 一个进距的总面积：一个制件的总面积： 材料利用率：（三）排样图四、模具结构设计该零件是采用有压料装置级进模，板料采用自动送料装置送进，用导正销进行精确定位，在第1工位冲出导正销孔后，第2至第五工位均设置导正销导正，从根本上保证了工件冲压加工精度的稳定性。由于凸模较小，为了保护细小凸模，且最后为U形弯曲，模具行程比较大，选弹性卸料板可起到对凸模的导向作用。模具上模部分由弹性卸料板、垫板、凸模固定板、几个凸模组成。下模部分由凹模、垫板和弹性顶出器等组成。首先，将条料由承料装置送入模具中,左右送进,并抵住始切挡块进行定距,上模下行，（1） 工位进行冲孔，冲出两个4mm的工艺孔和2个2.5mm的结构孔，使条带到正，条料继续向前送进。（2） 工位进行冲异形槽，在（1）（2）的工位完成工作，条料继续向前送进。 （3） 空工位（4） 工位进行落料，在（1）（2）（3）的工位完成工作，条料由顶出杆顶出继续推进。（5） 工位进行弯曲，在（1）（2）（3）（4）的工位完成工作，在弯曲中上模下行使工件弯曲，工件从凹模下方出去。在压力机一次行程中完成整个制件的冲压工作。五、主要计算（一）冲裁工艺计算1、落料工艺计算在最后落料的工序时，凸凹模的刃口尺寸计算，我采用的是配合加工。首先，对该零件的各尺寸进行分析，得出孔mm；mm； mm； mm变大。中心距mm、mm；mm；不变。Rmm变小。查表得凸凹模间隙为0.0400.060mm。由公式得：图中尺寸：、 、2、冲孔的工艺计算：（1）冲异形槽的工艺计算：我采用的是配合加工。首先，对该零件的各尺寸进行分析，得出、变大。工作尺寸/mm磨损变化X变小0.40.54.04=0.1变小0.20.752.39=0.05变小0.80.516.24=0.2（2）冲工艺孔和结构孔的工艺计算：采用的是配合加工对该零件的各尺寸进行分析，得出两个、和两个工艺孔和结构孔。（mm）（二）弯曲的工艺计算由零件图上表出的尺寸得计算毛坯的展开尺寸该零件是U形弯曲根据毛坯的展开长度公式：r/t=2.查表6-1得 x=0.405（mm）AB=19mm CD=9mm=3.14x(1+0.405x0.5)x1=3.3 mm=19+9+3.3425=31.3mm（三）相关力的计算1、冲裁力计算 冲裁力的公式为： 材料抗拉强度，Pa L冲裁周边长度， t材料厚度,1）进行落料力的计算:的圆弧周长的圆弧周长的圆弧周长的圆弧周长总的周长mm落料力 t=0.5mm, 查有关手册取2）冲异形槽的圆弧周长冲异形槽力 t=0.5mm, 查有关手册取冲孔力两个、的孔，周长、总冲裁力：（N）2、弯曲力的计算：（1）自由弯曲的弯曲力图中为U形弯曲件： 式中 材料在冲压行程结束时，不受校正的弯曲力，N； B弯曲件的宽度，mm t弯曲件材料厚度，mm R弯曲内半径,mm 弯曲件材料抗拉强度， K安全系数，可取1.3.3、卸料力卸件系数，一般取0.050.08弯曲时：取0.05 ：(N)落料时：取0.05： 冲异形槽时：取0.05： 冲孔时：取0.05：4、顶件力的计算卸件系数，一般取0.050.08只有落料的时候才有顶件力：总的压力应该为:冲裁、卸料、顶件力的总和为:（四）压力中心的计算首先，落料工位：由前面的排样设计得出该模具一共有5个工位：以第一个工位的工艺孔圆心为x坐标原点mmmm六、冲裁设备的确定根据总压力F=47.7KN，模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等。 参考实用冲压技术手册选取型号为J23-10开式压力机,其基本参数如下:公称压力:100KN,行程长度:45,行程次数:145次/min,滑块调节量:35 ,垫板厚度:35,工作台尺寸:370X240,封闭高度:220mm,最大装模高度180mm主电机功率:1.1KW,机床重量:576Kg机床外形尺寸:651X895,机床高度:1673,模柄尺寸直径30mm，深度55mm.七、模具的零部件设计（一）凸凹模设计冲模的零、部件分为：工艺零件、结构零件。凸模采用的是整体式凸模。整体式凸模根据其加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。在这副模具中，我采用的台阶式凸模，台阶一般有两种：一种是其固定作用；另一种是为了加强而制作的台阶，往往做成圆弧过渡。（二）卸料板装置和顶料装置的设计因为这副模具为级进模，在多工位级进模中，特别是冲裁小凸模较多时，为了保护好小凸模，并保证卸料板与凸模固定板、凹模之间形孔与凸模相对位置的一致性，也为了提高模具的精度，在卸料板与凸模固定板、凹模之间附加辅助导向装置。而且该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为0.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。弹簧的设计由于卸料力只是因为冲裁件的影响，挤压时的卸料力相当小，可忽略不计，卸料弹簧的选择：由前面的工艺计算得出卸料力Fx27+1310+414+569=2320N预选4根弹簧 n4F预F/4580N查表选得弹簧参数如下：d8mm; D12mm; H040mm顶料装置的设计由于该模具为级进模,在前面落料后还要弯曲最后还要送料,就必须有个顶料装置其顶出送料该模具用的是橡胶卸料板和凸模固定板的设计由于该模具的凸、凹模比较多，特别是其落料和冲孔的凹模是采用镶套的方法安装在凹模固定板里面，固定板与凸模为过渡配合，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。导正销的设计销是级进模中重要的零件。它用于纠正高速连续模自动松料的误差。因此导正销的精度，导正销和条料预冲定位孔的配合精度，导正销之间的步距精度都影响冲件的质量。导正销有单排导正和双排导正两种设置形式。为了考虑导正销固定与凸模的固定不至发生干涉，要适当的调整导正销的位置，确保模具工作正常和协调。在高速冲裁时，为了使导正销顺利地进入定位孔，导正销的有效工作部位应高出凸模刃口平面(1.82.4)t，同时又要低于卸科板平面(11.8)t。导正销有浮动和固定两种结构，其有效直径均为812 mm。本设计中采用固定式导正销。同时导正销的下方设有让位孔，以保证导正销不会撞坏。因此，根据本零件的特点，可采用双排导正，借用制件中心直径为4mm的中心孔作为导正孔。八、模具零件结构强度校核凸模材料的许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，对于T8A、T10A、Cr12MoV、Cr12等工具钢，淬火硬度在5862HRC时可取=（1.01.6）103MPa；如果凸模有特殊导向时，可取=（23）103MPa。由于凸模都选用Cr12为材料，则许用压应力压=2000Mpa 冲孔时：时：时：冲异形槽时：落料时：弯曲时：九、标准件的选用经查表得出下面的标准件:上模座： 下模座： 导柱： 导套： 垫板厚度： 凸模固定板厚度：凹模固定板厚度:20卸料板厚度取： 弹簧外露高度：30mm 模具闭合高度： 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-10的最大装模高度180mmk，由此可见，可以使用十、结束语课程设计是大学生活中的不可少的一个项目工作，有着不同寻常的意义，这个项目真正完成好了的话，那就证明你冷冲模这门课程已经过关了。它是对我们前面两年所学的知识进行的一次检验，是学校给我们一次锻炼的机会，更是将我们的理论灵活运用的体现。经过这次课程设计,是我懂得了我们应该树立良好的设计思想，重视对自己运用各种模具软件的能力；合理利用自己身边的信息资源，拓展自己的专业知识；面对竞争十分激烈的明天没有技术，没有知识将被社会淘汰，将没有立足之地，因此要养成快速吸收新知识的能力，要有敏捷的眼光。这是我进行的第一次比较大的课程设