冲压模具设计实习报告.doc

职业技能训练说明书专 业: 材料成型姓 名：高辉班 级：083115学 号：08311504指导教师：张老师 2011年12月27日 实习报告 一、内容摘要冲裁模是从条料、带料或半成品上规定轮廓分离板料所使用的模具，通常指落料模和冲孔模。根据冲制零件尺寸、精度要求不同，冲裁模分为普通冲裁模和精密冲裁模。普通冲裁是以凸、凹模之间产生剪切裂纹的形式实现板料的分离。精密冲裁是以塑性变形的形式实现板料的分离。精密冲裁冲出的零件断面垂直、光洁、精度高。 冲裁模结构的合理性和先进性，对冲裁件的质量和精度，冲裁加工的生产率与经济效益、模具的使用寿命与操作安全等全都有密切的关系。 任何一副冲裁模都是由上模和下模两部分组成的。上模通过模柄或上模固定在压力机的滑块上，可随滑块做上、下往复运动，是冲模的运动部分；下模通过下模座固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。 冲裁是冲压工艺中最基本的工序之一，它既可直接冲出成品零件、又可为弯曲、拉深和成形等其他工序制备坯料，因此在冲压加工中应用非常广泛。二、零件图三、零件的工艺性分析（1）该零件的材料为Q235，厚度为2mm，具有良好的冲压性能。零件的外轮廓对称且有两个5.5mm的孔，一个3.1mm及4.5mm中心孔。整个零件尺寸较小，厚度适中，属普通冲压件。要求大批量生产。（2）冲压件的形状和尺寸分析及其计算要求：孔距、孔与边缘距离CCt（t材料的厚度，则t=2mm）该零件：C1=5-2.75=2.25mm C2=8-2.25=5.75mm 最小C值为2.252（符合工艺要求）（3）尺寸精度和表面粗糙度的分析该零件的最高经济精度为IT14级，精度不高，符合冲裁要求。该零件的表面粗糙没有规定的要求。（4）孔径要求： 孔径d0.35t 该零件的最小孔径d=3.10.7 （符合冲孔最小直径要求）（5）圆角半径要求： 圆角半径r0.3t 该零件的最小半径r=50.6 （符合圆角半径要求）四、冲压工艺方案的拟定 该制件包括冲孔、落料两个基本工序，有以下三种工艺方案： 方案一：先冲孔，后落料，采取单工序模生产。 方案二：冲孔落料复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。 方案一：模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的大批量生产要求。 方案二：只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。由于零件的几何形状对称，模具制造难度不大，但冲件手工或机械排除不安全。生产率较低，适合中批、大批生产。 方案三：生产率高，可以实现自动送料，工作中安全，工作零件制造简单、且修模较容易，适合中批、大批、大量生产，但是模具比较大型。 综上所述，方案二和方案三都符合零件的冲裁要求，本组考虑到零件的精度要求不高、大批量生产，为了保证工人在工作中的安全及模具的长期使用寿命和长期的生产率，所以选择方案二。五、工艺设计（1）排样方式的确定及其计算 搭边值：该零件制作较薄，采用有侧压装置是条料的宽度与导料板定距、宜采用弹性卸料装置。由于冲裁件形状简单、对称。在满足质量要求的条件小，把冲压件设计成少、无废料的排样形状，使材料利用率提高。有如下二种方案；方案一；方案二；由于方案二不符合冲裁工艺要求，所以选择方案一 搭边值 a=1.2mm （查表2.9） 步距 s=79.2mm模板宽度30mm（2）材料的利用率 一个步距内的材料利用率可用下式表示： A1=1821.4094-2x15.125-10.125-4.8050=1776.2294mm2BxS=79.2x30=2376mm2则=A1/（BxS）=75%式中 A1一个步距内冲裁件的实际面积（mm2）； B条料宽度（mm）； S步距（mm）；（3）条料宽度的确定由于采用有侧压装置来确定条料的宽度与导料板间距离应此按下公式计算：B-0=（Dmax+2a）A=B+C=Dmax+2a+C=30.5mm式中B条料宽度（mm）；Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm）；a侧搭边值（mm）；条料宽度的单向偏差（mm），如表2.1和表2.12所示；A导料板间的距离（mm）；C导料板与最宽条料之间的间隙（mm），如最小值如表2.12所示。（4）排样方案采用直排的排样方案，排样图如下图所示；上图a搭边值（mm）为1.2mm； S步距（mm）为79.2mm。（5）计算冲压力 完成该零件的冲制所需要的冲压力由冲裁力、推件力、卸料力组成，其中冲裁力包括冲孔时的冲孔力和落料时的落料力；卸料力包括冲孔时的卸料力和落料时的卸料力。冲裁力的计算： F=KLtb式中 F冲裁力（N）； K系数，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。 L冲裁周边长度（mm）； t材料厚度（mm）； b材料的抗剪强度（MPa）；卸料力、推件力和顶件力的计算 FX=KXF FT=nKTF FD=KDF式中 FX、FT、FD分别为卸料力、推件力和顶件力（N）； KX、KT、KD分别为卸料力、推件力和顶件力系数，如表2.15所示； F平刃口的冲裁力（N）； n同时卡在凹模内冲裁件（或废料）数，n=h/（h为凹模洞口的直刃口壁的高度；t为板料厚度）。压力机吨位的选择 采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时， FZ=F+FX+FD由于 F=F1+F2+F3+F4+F5=1.3X183.839X2X350+1.3X12.9279X2X350+1.3X8.7681X2X 350+1.3X15.5563X2X350+1.3X15.5563X2X350=215.349316Kn FX=0.045X215.349316=9.69071922Kn FD=0.06X215.349316=12.92095896Kn则 FZ=F+FX+FD=215.349316+9.69071922+12.92095896=237.8775Kn（6）初选压力机 由压力的值及要加工零件的尺寸选JB23-63。（7）模具刃口尺寸的计算零件图如下；由于该零件是简单规则的形状的工件，因此冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。则上面零件的凸模和凹模分别加工法的刃口计算。 落料模根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。落料的外形尺寸按IT14级处理，得=0.5，查尺寸公差值表为70。查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，则Zmax-Zmin=0.114mm。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则p=0.019mm，d=0.030mm。Dd=（Dmax-） =（70-0.5x0.75） =69.63 （mm） Dp=（Dmax-Zmin）。 =（70-0.5x0.75-0.246） =69.384（mm）校核：p+d=0.0190+0.030=0.049Zmax-Zmin=0.114 满足间隙公差条件。落料的外形尺寸按IT14级处理，得=0.5，查尺寸公差值表为30。查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，则Zmax-Zmin=0.114mm。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则p=0.013mm，d=0.021mm。Dd=（Dmax-） =（30-0.5x0.52） =29.74 （mm） Dp=（Dmax-Zmin）。 =（30-0.5x0.52-0.246） =29.494（mm） 校核：p+d=0.013+0.021=0.034Zmax-Zmin=0.114 满足间隙公差条件冲孔模根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。冲孔的外形尺寸按IT14级处理，得=0.5，查尺寸公差值表为5.5。查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，则Zmax-Zmin=0.114mm。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则p=0.008mm，d=0.012mm。Dp=（dmin+） =（5.5+0.5x0.30） =5.65 （mm） Dd=（dmin+Zmin）。 =（5.5+0.5x0.30+0.246） =5.896（mm） 校核：p+d=0.008+0.012=0.020Zmax-Zmin=0.114 满足间隙公差条件。冲孔的外形尺寸按IT14级处理，得=0.5，查尺寸公差值表为3.1。查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，则Zmax-Zmin=0.114mm。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则p=0.008mm，d=0.012mm。Dp=（dmin+） =（3.1+0.5x0.30） =3.25 （mm） Dd=（dmin+Zmin）=（3.1+0.5x0.30+0.246） =3.496（mm）校核：p+d=0.008+0.012=0.020Zmax-Zmin=0.114 满足间隙公差条件。式中 Dd、Dp落料凹模、凹模尺寸（mm）； Dmax落料件的最大极限尺寸（mm）； 磨损系数； 工件的公差（mm）； p、d凹模、凸模的制造公差（mm）； Zmin最小合理间隙（mm）。冲孔的外形尺寸按IT14级处理，得=0.5，查尺寸公差值表为4.5。查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，则Zmax-Zmin=0.114mm。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则p=0.008mm，d=0.012mm。Dp=（dmin+） =（4.5+0.5x0.30） =4.65 （mm） Dd=（dmin+Zmin） =（4.5+0.5x0.30+0.246） =4.896（mm） 校核：p+d=0.008+0.012=0.0208 螺孔与刃壁间的距离合理S1=159 销孔到刃壁间的距离合理（b） 凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零部件。凹模采用压入固定以过配合压入固定板内。而凸凹模的厚度尺寸为40mm（）结构零件的设计在冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。送进导向的定位零件有导料板，送料定距的定位零件有用挡料销。（a）导料板的尺寸为15mmx90mmx138mm有关尺寸标注和表面精度可以查冲压工艺与模具设计P78页。（b）卸料装置采用弹压卸料装置弹压卸料即起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件平直度较高，因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁用弹压卸料装置。凸模与卸料板的单边间隙取（0.20.4）t（t是冲裁间的厚度）。（c）模架采用导柱模架特点是导向装置都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。（2） 配合公差的设计配合零件配合关系配合公差凸模与凸模固定板过渡配合H7/m6或H7/n6模柄与模座孔过渡配合H7/m6或H7/h6导柱与导套间隙配合H6/h5（3）冲模零件材料选用零件名称选用材料上、下模座HT200导柱、导套Q235模柄Q235凸凹模固定板Q275卸料板Q235导料板定位销45螺母Q235凸模T10凸凹模T10凹模T10凸模固定板Q235（4）模具零件表面粗糙度的选用粗糙度Ra/m零件的应用范围举例2080零件的非加工表面但要求没毛刺表面各位模座的四周面，此面不与其他零件连接12.5不影响模具使用质量的零件非工作表面圆柱销的两端面12.56.3与其他零件及制品不发生接触的表面弹簧的支承面，按自由尺寸制作的圆孔面6.33.2不需热处理的零件支撑面，定位面，安装面固定板、卸料板、工作零件套板等周边各面3.21.6需热处理的支承面，定位面不需热处理的圆孔面凹模与型腔的周边面1.60.8冲裁用的刃口面，零件间的接合面，固定零件的配合面凸模周边，凹模板，卸料板0.80.4要求长时间保持接触及配合特征的表面导柱导套配合面八、压力机的参数选定的压力机为开式压力机JB23-63，其主要参数如下；公称压力：630KN公称压力行程：8mm固定行程：120mm行程次数（不小于）：150次/分最大封闭高度：240mm工作台尺寸：970mmx650mm工作台孔尺寸：460mmx250mmx340mm九、 1根据模具选择的导套零件图如图所示 2. 结构工艺性分析 该零件是典型的套类零件，主要加工方法为钻、镗、车、磨。 3技术要求分析 （1）主要表面及其加工方案 主要表面为内圆柱面30H6 Ra0. 2um，外圆柱面40r6 Ra0. 4um,其加工方案：内圆柱面:钻粗镗（扩）半粗镗粗磨精磨；对于外圆柱面:粗车半精车粗磨精磨。 （2）定位基准 根据基准选择的原则选用内、外圆柱面互为基准。 （3）热处理 导套材料为Q235钢渗碳，热处理为渗碳，淬火、低温回火；。 （4）技术关键及其采取的措施 1主要表面为内圆柱面,尺寸公差等级高，表面粗糙度值Ra值小。采取的措施：划分加工阶段，工艺路线采用：钻粗镗（扩）半精镗（铰）粗磨精磨研磨；选择精密机床；控制切削用量；充分冷却。2由于外圆柱面的尺寸公差等级高，表面粗糙度值Ra值小，故采取的措施是：在加工阶段划分、机床选用、切削用量的控制方面的要求与内圆柱面加工相同。此外，工艺路线为：粗车半精车粗磨精磨。3外圆柱40r6对内孔30H6径向跳动要求高采取的方法为利用内圆柱面采用锥度心轴限位，以心轴两端中心孔定位磨削外圆柱面。此方法操作简便，生产效率高，质量稳定可靠，但需要制造专用机床夹具，因此，适用于成批生产。3机械加工顺序安排车端面车外圆钻孔镗孔磨孔。其中内孔的精加工应在外圆表面的精加工之前进行。4加工阶段的划分整个加工过程划分为：粗加工、半精加工、热处理、精加工四个加工阶段。 5机械加工工艺规程 表： 冷冲模导套机械加工工艺规程工序号工序名称工 序 内 容定位基准设备备注10粗车削1：车两端面2：车44和40外圆表面外圆C620-1型卧式车床20粗车削1: 车内孔30H62: 半精车内孔30H6外圆C620-1型卧式车床30渗碳渗碳层深:1.15 1.55mm40半精车削1:车两端面,切除1.5 mm厚度保持总长 80 mm2:半精车外圆44外圆C620-1型卧式车床50精车削1:半精车40r62:切槽3x1 倒内角1x450外圆C620-1型卧式车床60热处理淬火、低温回火58-62HRC。70磨削粗磨内30H6Ra0.4um外圆万能外圆磨床80磨削精磨内孔30H6Ra0.2um外圆万能外圆磨床90磨削精磨外圆40r6 Ra0.4um内孔万能内圆磨床配专用心轴100钳工研磨内孔30H6 Ra0.2um 110检验十、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为Q235钢，生产类型中批量。 根据以上的原始资料及所确定的加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序要求及毛坯尺寸如下：1、粗车轴的两端面的加工余量及公差。 该端面的表面粗糙度为0.2，所以先粗车、半精车再研磨。查机械制造工艺设计简明手册（以下简称简明手册）中的成批和中量生产锻件的尺寸公差等级，查得锻件尺寸公差等级为5级，再查表查得粗加工余量为1.6 mm，半精加工余量为0.8mm。研磨加工余量为0.12mm。 2,、根据加工余量的计算及查各类表可以确定，该零件的毛坯尺寸为8544mm。十一、确立切削用量工序10 粗车两端面A粗车加工1、加工条件工件材料：Q235钢，锻造。加工要求：粗、半精车两端面。机床：C620-1型卧式车床刀具：YT15端面车刀2、切削用量1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.25mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削用量简明手册表1.4 f=0.40.5mm/r。选较小量f=0.4mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表1.9，后刀面最大磨损为1.01.4mm。查切削用量简明手册表1.9，寿命T=60min4）计算切削速度 按切削用量简明手册表1.10 得 Vt138m/min切削速度的修正系数：=0.4 =0.8 =1.0 =138x0.4x0.8x1.0m/min=44.16m/minn=r/min=449.33r/min据表1.31卧式车床CA6140车床参数，选择nc=160r/min,则实际切削速度Vc=3.14*22*160/1000=11.05m/min.5)校验机床功率 查切削用量简明手册表1.24 Pcc=1.7kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=160r/min,V c=31.04m/min，f z=0.40mm/rB半精车加工1、加工条件工件材料：Q235钢。加工要求：粗、半精车两端面使其粗糙度达到3.2um。机床：卧式车床CA6140刀具：YG8端面车刀2、切削用量1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削用量简明手册表1.4 f=0.30.35mm/r。选较小量f=0.3mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表1.9，后刀面最大磨损为0.40.6mm。查切削用量简明手册表1.9，寿命T=60min4）计算切削速度 按切削用量简明手册表1.10 得 Vt156m/min切削速度的修正系数：=0.4 =0.8 =1.0 =156x0.4x0.8x1.0m/min=49.92m/min n=r/min=467.59r/min 据切削用量简明手册表1.31卧式车床CA6140车床参数，选择nc=160r/min,则实际切削速度Vc=3.14*22*160/1000=11.05m/min.5)校验机床功率 查切削用量简明手册表1.24 Pcc=1.7kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=0.5mm，nc=160r/min,V c=49.92m/min，f z=0.30mm/r工序20 粗车44和40的表面A粗车加工1、加工条件工件材料：Q235钢。加工要求：粗车44和40的表面。机床：卧式车床CA6140刀具：外圆车刀2、切削用量1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削用量简明手册表1.4 f=0.60.9mm/r。选较小量f=0.6mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表1.9，后刀面最大磨损为1.01.4mm。查切削用量简明手册表1.9，寿命T=60min4）计算切削速度 按切削用量简明手册表1.10 得 Vt97m/min切削速度的修正系数：=0.4 =0.8 =1.0 =97x0.4x0.8x1.0m/min=31.04m/minn=r/min=209.75r/min据切削用量简明手册表1.31卧式车床CA6140车床参数，选择nc=160r/min,则实际切削速度Vc=3.14*22*160/1000=11.05m/min.5)校验机床功率 查切削用量简明手册表1.24 Pcc=1.7kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=160r/min,V c=31.04m/min，f z=0.60mm/rB半精车加工1、加工条件工件材料：Q235钢。加工要求：粗、半精车44和40的表面使其粗糙度达到3.2um。机床：卧式车床CA6140刀具：外圆车刀2、切削用量1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削用量简明手册表1.4 f=0.30.35mm/r。选较小量f=0.3mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表1.9，后刀面最大磨损为1.01.4mm。查切削用量简明手册表1.9，寿命T=60min4）计算切削速度 按切削用量简明手册表1.10 得 Vt156m/min切削速度的修正系数：=0.4 =0.8 =1.0 =156x0.4x0.8x1.0m/min=49.92m/minn=r/min=211.97r/min 据切削用量简明手册表1.31卧式车床CA6140车床参数，选择nc=160r/min,则实际切削速度Vc=3.14*75*160/1000=37.68m/min.5)校验机床功率 查切削用量简明手册表1.25 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=160r/min,V c=49.92m/min，f z=0.30mm/r工序30 车圆角R21、加工条件工件材料：Q235钢。加工要求：粗、半精车两端面。机床：卧式车床CA6140刀具：外圆车刀2、切削用量1）切削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削用量简明手册表1.4 f=0.60.9mm/r。选较小量f=0.6mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命 查切削用量简明手册表1.9，后刀面最大磨损为1.01.4mm。查切削用量简明手册表1.9，寿命T=60min4）计算切削速度 按切削用量简明手册表1.10 得 Vt97m/min切削速度的修正系数：=0.4 =0.8 =1.0 =97x0.4x0.8x1.0m/min=31.04m/minn=r/min=449.33r/min据切削用量简明手册表1.31卧式车床CA6140车床参数，选择nc=160r/min,则实际切削速度Vc=3.14*22*160/1000=11.05m/min.5)校验机床功率 查切削用量简明手册表1.24 Pcc=1.7kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=160r/min,V c=31.04m/min，f z=0.60mm/r工序40 钻15的孔然后车30的孔1、 加工条件工件材料：Q235钢。加工要求：钻15的孔，公差等级IT9，孔深80mm机床：立式钻床Z525选择钻头：选择高速钢麻花钻头15mm，钻到80mm，半精车孔至30mm 2、选择切削用量 （1）钻孔决定进给量查切削用量简明手册表2.7 钻头直径d=15mm, 3 所以， 查切削用量简明手册表2.8 按钻头强度选择 查切削用量简明手册表2.10按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 。 （2）钻头磨钝标准及寿命查切削用量简明手册表2.12 后刀面最大磨损限度为0.40.8mm，寿命T=60min（3）切削速度查切削用量简明手册表2.16 查切削用量简明手册表2.31修正系数 故查切削用量简明手册表2.35 机床实际转速为 故实际的切削速度（4）校验扭矩功率查切削用量简明手册表2.20 所以 查切削用量简明手册表2.22 故满足条件，校验成立。 （5）钻头磨钝标准及寿命查切削用量简明手册表2.12 后刀面最大磨损限度为0.30.5mm，寿命T=60min 半精车孔（1）切削速度查切削用量简明手册表2.16 查切削用量简明手册表2.31修正系数 故查切削用量简明手册表2.35 机床实际转速为 故实际的切削速度（2）校验扭矩功率查切削用量简明手册表2.20 所以 查切削用量简明手册表2.22 故满足条件，校验成立。零件三维图 冲压模具三维图 十二、小结 机械加工工艺是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们