冷冲压课程设计.doc

目 录1. 冲裁件工艺分析 12. 确定工艺方案及模具结构形式 13. 排样 24. 计算冲压力 55. 模具压力中心的确定 66. 凸凹模刃口尺寸的计算 67. 计算各主要零件的尺寸 78. 模具总体设计 99. 总结 1110.参考文献 11冲裁模设计如图1所示零件 生产批量：大批量材料：10钢设计该零件的冲压工艺与模具 。 图1一. 冲裁件工艺分析10号钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性，焊接性以及压力加工，冲裁公益性较好；由工件简图可知，该零件形状由4个圆孔组成，上下对称，外形简单，孔与边缘之间距离C=2.5满足要求，料厚2mm满足许用壁厚要求，适于冲裁加工；零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。二 确定工艺方案及模具结构形式 此工件需要冲两次孔和一次落料，所以生产过程有点麻烦，有三种方案可供选择。方案一：先冲孔后落料，采用单工序模生产；方案二：先冲孔后落料，采用级进模生产；方案三：先冲孔后落料，采用复合模生产。方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。方案三只需一副模具，制造精度和生产效率都较高，且工作最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求，冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度能保证，但实现操作机械化，自动化的可能性难，且价格较高，制造复杂。综上比较，方案二比较经济，能稳定生产，冲裁工艺也能达到。三排样合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本，保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。对于圆形件，只能采用有废料排样，如图2。 图23.1 计算条料宽度 根据零件形状，查冲压模具设计手册中间之间搭边值a1=1.5mm,工件与侧边之间搭边值a=2mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值，采用教材公式（2.4） B=（D+2a+Z）式中：B条料宽度的基本尺寸，mm； D垂直送料方向的零件尺寸，mm; a侧搭边值，mm，参见表2.8； 条料宽度公差，mm，参见表2.9，=0.4mm； Z条料与导料间的间隙，mm，参见表2.9，Z=0.2mm。 则 B=（50+22+0.2）=54.2mm 故条料宽度为54.2mm。3.2 确定步局：送料布局S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，在每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。级进模送料步距S S=Dmax+a1Dmax零件横向最大尺寸, a1搭边 S=50+1.5=51.5mm排样图如上图23.3 计算材料利用率 一个步距内的材料利用率 =A/BS100%式中：A一个步距内冲裁件的实际面积,mm； B 条料宽度，mm; S步距，mm；一个步距内冲裁件的实际面积A=2525-99-32.52.5-1/6（22.522.5-17.517.5）=1583.87mm所以一个步距内的材料利用率 =A/BS100% =1583.87/(54.251.5)100% =56.7%考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为公式（2.2） 总=nA1/LB100%式中：n一张板料上冲裁件的总数目;L板料长度，mm；B板料宽度，mm。查板材标准，宜选用850mm1700mm的钢板，每张钢板可裁剪为15张条料（54.2mm1700mm），每张条料可以冲33个工件，所以每张钢板的材料利用率 总=331583.87/54.21700100% =56.4%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达56.4%，满足要求。四、 计算冲压力本模具采用弹性卸料和上出件方式。（1） 先计算腰孔的冲裁力 F=Ltb式中 F冲裁力，N； L冲裁周边长度，mm t材料厚度，mm；b材料抗剪强度；其中 L1=22.5+（17.5+22.5）/3=57.5mm查教材P250得10号钢的拉应力b=294432MPa 取b=350MPaF1=357.52350=120750NL2=2r=23.149=56.5mmF2=56.52350=39550N落料力F3=（23.1425-57.5-56.5）2350=30100N根据教材式（2.12）冲孔部分及落料部分的卸料力 F卸=K卸（F1+ F2+ F3）查教材表2.10得 K卸=0.030.04 取K卸=0.04 F卸=（120750+39550+30100）0.04=7616N根据教材式（2.13），冲孔部分推件力，由凹模型孔的结构类型取h=8mm。 F推1=n1 F1K推查教材表2.10得 K推=0.055 n=8/2=4 F推1=41207500.055=26565N F推2=4395500.055=8701N落料部分推件力：F推3=4301000.055=6622N F总=F1+ F2+ F3+ F卸+ F推1+ F推2+ F推3 =120750+3955030100+7616+26565+8701+6622=239904N五、压力中心的计算由于该零件为圆形件且零件的腰孔按60等分分布，显然压力中心就在其图形的中心。六、计算凸、凹模工作部分尺寸查教材表2.12得 Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm查教材表2.14查得凸、凹模的制造公差p=0.02mm,d=0.02mm校核：Zmax Zmin=0.04mm，p+d=0.04mm；满足Zmax Zminp+d的条件，可采用凸、凹模分开加工的方法。对零件图中未注公差的尺寸按IT14级查教材表7.14。冲18凸模，工件孔尺寸：直径为18 mm.查表2.17 得 磨损系数x=0.5根据表2.16：dp=（dmin+x）-p则 18p=（18+0.50.43） =18.21 mm 18d=（18+0.50.43+0.22） =18.43 mm落料凹模：查表可得落料工件尺寸公差直径为50 mm，查表2.17，磨损系数x=0.5则由表2.16 落料凸模的公式Dd=(Dmax-x-Zmin) 50d=(50-0.50.62-0.22) =49.47 mm 落料凹模的公式Dd=（Dmax-x） 50p=(50-0.50.62) =49.69mm七、计算各主要零件的尺寸、凹模厚度：按教材上式（2.38），其中b=50mm（按落料块），K按教材表2.21查得K=0.350.5，取K=0.5故 H=Kb=0.550=25mm但该件上需冲三个腰孔和18的孔，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当的增加，故取H=30mm.根据式（5.39） C=（1.52）H=60mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：B=b1+（2.54）H=50+75=125mm A=L1+2l1=51.53+230=214.5mm查教材P257选取凹模材料及热处理材料选用Cr12 热处理硬度HRC是60采用螺钉、销钉直接与下模座固定。如图3 图3、冲孔圆形凸模：采用台肩固定，弹性卸力装置，凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、弹性卸料板h2、材料厚度h3、和安全尺寸h，h一般取22mm。则 L= h1+ h2+ h3+h=0.4L+21+2+22=75mm 进行圆整取L=80mm凸模材料：参照教材P257选取材料为Cr12，热处理硬度HRC为60。选取A型圆凸模（GB2863.181）如图4 图4、腰孔的设计：长度，有关尺寸计算同冲孔凸模；材料也选用Cr12,零件图如图5 图5、落料凸模长度与冲孔凸模一样；材料参照教材P257选用Cr12,热处理硬度为60，选取A型圆凸模（GB2863.181）如图6 图6由于凸模都不细长，无需进行校核。、垫板的采用与厚度18孔所受的承压应力 ：=F/S=39550/（99）=155.5MPa10号钢的许用压应力p=90150MPa，故p所以须采用垫板,厚度为10mm。、卸料橡皮的自由高度：根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修刃磨留量2mm，在考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=2+2+1+1=6mm，橡皮的自由高度h自由=h工件/（0.250.3）=2024mm取h自由=24mm，模具在组装时橡皮的预压量为h预=（10%15%）h自由=23.6mm 取h预=3mm 由此可算出模具中安装橡皮的空间尺寸为21mm。八、模具总体设计、上下模座的选取查教材P273，根据凹模周界L=210mm，B=125mm，厚度H=30mm，材料为HT200的后侧导柱上下模座上下模座：25012540（GB2855.5-81）(GB2855.6-81) HT200则模具的闭合高度为H模=40+10+80+30+40=200mm、卸料板的设计卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与凹模固定板轮廓尺寸相同，厚度根据GB/T8066.2-1995规定，选用250mm125mm14-17组模具参考，取其厚度为14mm。查模具设计简明手册P298典型卸料横向送料组合得相应组合的零件尺寸：两圆柱销销孔之间的距离S1=175mm： 两内六角螺钉之间的横向距离S=200mm； 两内六角螺钉之间的横向距离S2=200mm。、固定板的设计凸模固定板：凸模固定板的厚度：其厚度与凸模的厚度尺寸一致，取30mm；凸模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为LB=250mm125mm。材料选用Q235钢;配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n8，装配可通过2个定位销，6个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致，顶部与凸模铆接，因此必须倒角。凹模固定板：凹模固定板的厚度：其厚度与凹模的厚度尺寸一致，取30mm；凹模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，据据核准选取板的规格为LB=250mm125mm；材料选用Q235钢。配合及连接件：凹模与凹模固定板的配合为H7/n8，装配可通过2个定位销，6个螺钉与下模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，顶部与模铆接，因此必须倒角。、导柱与导套的选取根据材料的冲裁力，与凸、凹模的厚度，选取A型导柱与导套。本模具采用手工送料的连续模，落料凸模可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则必须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与销钉固定。落料凸模的外侧须有挡块以克服侧压力，挡块同时起定位作用。另外，横向的定位可在凹模增设一个定位销。卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱与导套。从上述各步计算数据与工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出草图，如图7 图 7、选定设备该模具的总冲压力 F总=239904N闭合高度为200mm外廓尺寸：则可选取开式双柱可倾式压力机J23-25能满足要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm连杆调节量：55mm垫板尺寸（厚度孔径）：50mm220mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾角：30 九、总结 通过这次课程设计，基本对模具的设计有了初步了解，我对冷冲压模具与制造技术掌握的比较深，同时看到了自己对其知识点掌握的