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定位
冲压
设计
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定位片冲压模设计.,定位,冲压,设计,
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UNIVERSITY本科毕业论文（设计）冲压题目定位片冲压模设计学院工学院姓名学号专业机械设计制造及自动化年级2008级指导教师XXX职称副教授二一二年I摘要冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法，一般与金属板料为原料，利用压力机上的模具往复运动，在常温下对金属施加压力，使板料产生塑性变形欲达到预定的形状尺寸。本文对一个简单的冲压工艺进行分析，并设计了级进模及主要零部件，在这个课题设计中详细介绍了冲裁剪从排样设计到模具结构设计，再到装配的整个过程，通过这个课程设计让我知道了什么是冷冲压。本设计根据导师给的说明要求及零件图，对零件进行工艺分析，确定其公差等级，再进行冲裁方案确定为落料、冲孔工序，使用级进模具，既满足大批量生产的要求，也增大了利益。有冲孔，落料工序，故先要进行工艺计算，确定其毛坯尺寸，再进行排样方案的确定，计算材料的利用率，再计算主要工作零件的工作部分尺寸计算，接着对其主要工作零件的外形尺寸的计算，接着计算冲压力和压力中心。接着就是其他零件的选用及计算，如紧固零件、导料，模柄模架等。最后根据计算结果选用适合的压力机的型号，最后画好零件图及装配图。关键词冲压件排样设计；模具结构；装配IIABSTRACTCOLDPRESSING,ALSOKNOWNASSHEETMETAL,ISABAIICMETHODOFPLASTICPROCESSING,GENERALLYSHEETMETALASRAWMATERIAL,USINGPRESSTHEMOLDFORRECIPROCATINGMOTION,ATROOMTEMPERATUREONTHEMETALPIATETOEXERTPRESSUREONTHESHEETTOPRODUCEPLASTICDEFORMATIONTOACHIEVETHEDESIREDSHAPEANDSIZEINTHISPAPER,ASIMPLESTAMPINGOFTHESTAMPINGPROCESSISANALYZEDANDDESIGNEDPUNCHING,BLANKINGDIESANDTHEMAINCOMPONENTSTHROUGHTHISSIMPLEEXAMPLE,LETUSKNOWWHATISTHECOLDSTAMPINGPROCESSSTRUCTUREASSEMBLYTHEGRADUATIONDESIGNFORSLEEVEDRAWINGPARTSSTAMPINGMOULDDESIGN,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSANDMENTORTOTHATDRAWING,THEANALYSISOFTHETECHNOLOGYOFPARTS,DETERMINETHETOLERANCELEVEL,ANDTHENTOCUTTINGPLANFORBLANKING,DEEPDRAWING,PUNCHINGPROCESS,USECOMPOUNDMOULD,WHICHCANMEETTHEREQUIREMENTOFMASSPRODUCTION,ANDINCREASETHEINTERESTADEEPDRAWINGPROCESSSOFIRSTPROCESSCALCULATION,DETERMINETHEBLANKDIMENSIONS,ANDTHENTOTHELAYOUTFORTHEDETERMINATION,CALCULATEMATERIALUTILIZATIONRATIOTHENRUSHEDPRESSURECALCULATION,PRELIMINARYOFTHEMAINPARTSWORKINGPARTSIZECALCULATION,THENTHEOVERALLSIZEOFTHEMAINPARTSOFTHECALCULATION,ANDTHENCHOOSETHEFIXEDWAYTHENTHEREARETHEOTHERPARTSOFTHESELECTIONANDCALCULATION,SUCHASELASTICCOMPONENTS,FASTENINGPARTS,GUIDEMATERIALS,ETCACCORDINGTOTHECALCULATIONRESULTS,WECHOOSETHESUITABLEOFFORMWORK,MAKESURETHEMACHINEMODELANDDIEHANDLE,FINALLYDRAWGOODPARTSDRAWINGANDASSEMBLYDRAWING,THEDESIGNISOVERKEYWORDSSIZECALCULATIONDROPPINGMATERIALDEEPDRAWINGPUNCHINGIII目录摘要IABSTRACTII目录III绪论V冲压模的特点和应用V2冲压的现状和发展趋势V3冲压基本原理的研究V设计课题11工艺分析22冲压工艺方案的确定23工艺尺寸的计算331排样的设计332材料利用率的计算433排样的选择534冲裁力与压力中心的计算535冲裁力压力中心的确定636刃口尺寸的计算6361凸凹模加工方法的确定6362加工工序7363工件零件各类尺寸7尺寸具体计算837凹模外形尺寸计算94工艺零件的设计1041凹模的设计10411凹模形状及孔位的设计10412凹模类型的选择10413凹模尺寸的计算11414凹模的固定1242凸模的设计12421凸模类型的选择12IV422凸模的计算13423凸模强度的校核1443卸料版的设计1444导料板的设计1545挡料销的选用1646导正销的选用165结构零件的设计1751凸模固定板的设计1752垫板的设计1853模柄的选择1954模架的选择2055压力机的选择2356闭合高度的计算236其他零件的选用2461螺钉的选用2462销钉的选用247模具装配2471上模装配2472下模装配24参考文献26致谢语27V绪论冲压模的特点和应用冲压模是安装在压力机上的冲裁莫对材料施加压力，使其产生分离和塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。因为他通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冲裁不仅可以加工金属材料也可以加工非金属材料和复合材料。冲模是将材料加工成所需工件的一种加工方法。便于实现自动化，生产率很高，操作简便。对于普通压力机，每分钟每台可以产生几十件冲压件，而高速冲床每分钟可产生数百件甚至千件以上冲压件。由于冲压件所用材料多位表面质量好的板料，带料，冲裁剪尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。冷冲压产品壁薄，质量轻，刚度好，可以加工成型装复杂的零件，小到钟表的秒针，大到汽车纵梁，覆盖件等。但由于冲模制造一般单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高，因而，冷冲又能获得较高经济效益。2冲压的现状和发展趋势改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。3冲压基本原理的研究冲压工艺及冲模设计与制造方面的发展，均与冲压变性基本原理的研究区的发展是分不开的。列如，板料冲压工艺性能的研究，冲裁成型过程应力应变分析和计算机模拟，板料变形规律的研究，从坯料变形规律到进行冲模与坯料相互作用的研究，在冲压变形下的摩擦，润滑机理方面的研究等。为逐建立起紧密生产实际，冲压工艺急冲模设计方案打下基础。在这方面，国内外的学者进行了不少的工作，并取得一定进展。1设计课题冲压模具设计设计任务材料Q235板料厚度T2MM生产批量大批量任务编制冲压工艺方案，设计模具结构。二、设计要求1、好学上进，能吃苦耐劳，刻苦钻研，有相应专业知识，具备独立工作能力。2、能及时查阅到国内外与本题相关资料和文件。3、会计算及绘图，能通过计算及绘图绘制相应零件，部件和组件，绘制出总装配图4、工作量要符合我院毕业设计要求。5、根据毕业设计的要求在规定时间内完成毕业答辩和全部工作。21工艺分析11冲裁尺寸精度分析从图11可知零件外形尺寸公差经查表知公差等级属于IT1113，用一般的冲裁模就能加工出来，不需要采用经加工或修整等特殊冲裁方式。，（图11）12冲裁件结构工艺分析121零部件部分对称，材料为Q235，料厚为2MM,采用有废料排样。122冲裁件内外形应尽量避免圆角，以R1MM圆弧过渡，减少热处理开裂，减少尖角出崩裂和过快磨损。123为避免工件变形，冲裁剪最小边距为5MM15X33MM,满足设计要求。13冲裁件材料分析该工件材料为条料Q235，塑性好，易成形，有良好的冲裁性能。2冲压工艺方案的确定考虑到单工序模制造精度较低，生产效率低；复合模制造精度高但生产成本高，结构复杂，主要用于要求精度高的冲裁件；该工件徐大批量生产，工序为两个工序，零件较小且外形尺寸精度较高，所以应该选择效率高的级进模。3由于无平直度要求，且料厚为2MM相对较厚，需要较大的冲裁力，所以选固定方式卸料并采用固定挡料销和导正销进行横向和纵向定位。3工艺尺寸的计算31排样的设计冲裁件在板料，带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是将低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应考虑以下排样原则提高材料得利用率。合理排样使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。使模具结构简单，模具寿命较高。排样应保证冲裁件的质量。根据材料的合理利用的情况，条料排样方法可分为有废料排样少废料排样无废料排样。根据零件图可选择少废料排样第一种少废料排样，如图31如图31第二种有废料排样，如图32经查模具设计大典127页表19118，19120知搭边值A1202侧搭边值A3Z05432材料利用率的计算条料宽度的确定0MAX02ZDB查新编实用冲压模具设计手册P64表229条料宽度偏差05表233导料板与条料之间最小间隙。M5IN无侧压装置条料宽度B0DMAX2AZ0302X3050365002导料板之间的距离ABZDMAX2A2Z37MM材料利用率的计算第一种排样A40S90825S0AXB40X3651460YS/S0593第二种排样ALA142S90825S0AXB542X3651533YS/S0593其中D为冲裁件垂直送料方向的尺寸A为侧搭边的最小值，查新编实用冲压模具设计手册P62表229的A15MM为条料宽度偏差，查新编实用冲压模具设计手册P64表232得06MMZ为导料板与条料之间最小间隙，查新编实用冲压模具设计手册P38表215得05MINZA步距B条料宽度S一个步距内实际面积。S0一个步距内毛坯所需面积Y材料利用率。33排样的选择第一种排样与第二种排样材料利用率区别不大，到考虑到采用第一种排样要达到工件外形尺寸精度则对模具精度要求很高，制造成本高，一般磨具无法达到，故选用第二种排样方法。34冲裁力与压力中心的计算查实用冲压技术手册P329表849黑色金属材料的力学性能，查得45钢已退火的性能为抗剪强度450MPA，抗拉强度300440MPA，取为400MPA伸B长率29屈服点210MPA弹性模量E198000MPA。S450MPAL1641冲裁力FKLT192KN推件力FTNKTT95KN经查课本57页表311知KT取0055,K取13该模具采用固定鞋料装置和下出件方式FFFT287KNF冲裁力L冲裁周边长度T材料厚度6材料抗剪强度K,KT系数N在凹模内工件数NH/TH凹模洞与直壁间厚度35冲裁力压力中心的确定冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。该工件为半对称零件则X15建立如图所示坐标系YY1Y2Y3Y4/416工件的压力中心如上计算所得，模具压力中心几乎对称，所以把模具的压力中心位置放在压力机滑块中心。36刃口尺寸的计算361凸凹模加工方法的确定根据验算PDZMAXZMIN要求，且工件尺寸精度较容易达到，磨具的精度交易加工达到，故选用凸凹模分别加工法，模具具有互换性，7制造周期短，便于成批制造。362加工工序工序一冲孔工序二落料工序1工序2363工件零件各类尺寸如表31磨损后变小磨损后变大磨损后不变冲孔56落料1021100103000240003364刃口尺寸的计算在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的。故计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下落料落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），故应以凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。冲孔工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。孔心距当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。由于凸、凹模的尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。冲模刃口制造公差凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。8采用凸、凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，应该满足下列关系式MINAX|ZDP如果验算不符合上式，出现的情况，当大得不多时，可MINAX|ZDP适当调整以满足以上条件，这时凸、凹模公差应直接公式和确定。如果出现40MINAXZP60INMAXZD时，则应该采用凸、凹模配作法。I|D尺寸具体计算落料经查课本41页表34知间隙值ZMAX036ZMIN0246ZMAXZMIN0114经查表模具设计与制造手册33页表226知D002P002经验算PD004ZMAXZMIN0114满足要求故凸凹模用分别加工法。尺寸110010为落料磨损后变小01IT13级查表知X取1A凹（AMAXX）D0100020A凸（A凹ZMIN）0P9750002尺寸210为磨损后变小A凹100020A凸100002尺寸321磨损后变小A凹210020A凸210002尺寸440003为落料磨损后变大03IT13级查表知X取075A凹（AMAXX）D0397800209A凸（A凹ZMIN）0P39530002尺寸530002落料后磨损变大02IT13级查表知X取1A凹（AMAXX）D09820020A凸（A凹ZMIN）0P29550002冲孔尺寸15冲孔磨损后变小A凸（AMAXX）0P50002A凹（A凹ZMIN）0P50020尺寸26冲孔后磨损变小A凸（AMAXX）0P6250002A凹（A凹ZMIN）0P6250020式中落料凹、凸模尺寸PD、D冲孔凸、凹模尺寸、凹模孔心距的尺寸，公差取工件公差的，即DLD41D工件孔心距的最小极限尺寸MIN落料件的最大极限尺寸AXD冲孔件孔的最小极限尺寸MIND冲裁件制造公差最小初始双面间隙MINZ凸、凹模的制造公差DP、X系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。1037凹模外形尺寸计算凹模厚度HHKS不小于815MM经查课本78页315知K取05垂直送料方向上凹模宽度BBS254H303X1575MM送料方向上凹模长度LS12S2822X28138MM经查课本77页表314知S1取82，S2取28S垂直送料方向凹模刃壁间最大距离K系数B垂直送料方向上凹模宽度S1送料凹模刃壁间最大距离S2送料方向凹模刃壁至凹模边缘最小距离4工艺零件的设计41凹模的设计411凹模形状及孔位的设计形孔的形状与工件的形状一致，形孔的尺寸按凹模刃口计算尺寸所得。412凹模类型的选择基本形式有两种一种是孔壁垂直于顶面的直壁式如图41另一种是刃口与轴线成一定角度的斜壁式如图42图4111图42两种凹模刃口优缺点的比较直壁式强度好，刃磨后尺寸不会增大，冲件精度高，但冲裁磨损后变大，工件容易在孔型内聚集，严重时会使凹模张裂。斜壁式斜壁刃口比直壁刃口锋利，但容易磨损。通过上述分析比较料后为2MM,较大冲裁力，凹模刃口需较高强度，且外形尺寸精度高，所以选用直壁式凹模。413凹模尺寸的计算凹模刃口尺寸如上已经计算，外形尺寸如上所得。如图所示4312热处理硬度为为5862HRC，凹模与凸模按H7/M6配合，凹模采用非别加工法，材料为T8A如图43414凹模的固定凹模采用螺钉和销钉固定在下模座上。42凸模的设计421凸模类型的选择凸模包括标准圆凸模，凸缘式凸模，直通式凸模等，通过分析比较冲孔凸模和落料凸模承受载荷较大，应采用强度和刚度较好的直通式凸模。工艺孔凸模经查模具设计大典选用B型标准圆凸模。13422凸模的计算根据LH1H2H3H121041541MM凸模刃口尺寸按如上计算所得。L凸模长度H1凸模固定板长度H2卸料版厚度H3导料板厚度H增加长度落料凸模如图42如图4214表面热处理硬度4348HRC,凸模按分别加工法加工，凸模与凹模按H7/N6配合，材料选用T8A经查模具设计大典152页工知艺孔标准B型圆凸模如下其中D111D8L40D6423凸模强度的校核在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没必要进行校核，但是当凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较大或根据结构需要确定的凸模特别细长时，则应进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。该凸模形状规则，截面积较大，非细长型，可以不进行强度和刚度的校核。43卸料版的设计卸料版包括弹性卸料版和固定卸料版。固定卸料版卸料力大，卸料可靠，平直度要求不是很高时一般采用固定卸料装置，弹压式卸料装置卸料力较小，它既起卸料作用有起压料作用，所以冲裁件质量较好，平直度较高。由于加工工件无平直度要求且料后厚2MM较厚，所以选固定鞋料装置。经查模具设计与制造手册89页表295知H2取10MM卸料板外形尺寸与凹模尺寸一致，卸料板孔形与凸模留有一定间隙通常取0205该处取05卸料板如图43所示15如图43材料选用45钢，热处理要求达到4348HRC,未注倒角R1标注。44导料板的设计在固定式冲模和级进模中，条料的横向定位用导料板。导料板分为分体式导料板和整体式导料板，整体式导料板结构较简单，但固定卸料版的加工量大，且不易加工，所以采用分体式卸料版。经查课本81页表317知H3取4MMAB1Z37MMB2B1A/219MMA导料板间距B1凹模宽度B2导料板宽度H3导料板厚度导料板如图44所示如图4416选用45钢，调试2832HRC,表面去毛刺，未注倒角R1标注。45挡料销的选用在落料模与复合模中，纵向定位主要作用是保护纵向搭边值，而在级进模中还影响制件的形位尺寸精度，因此要求高。挡料销包括固定挡料销，回带式挡料销和始用挡料销。活动挡料销通常安装在倒装落料模或倒桩复合膜的弹压卸料版上，回带式挡料销的板料不能太薄，一般应不小于08MM，所以选用固定挡料销。经查阅模具设计大典948页表22558知如图45相关尺寸数据如下D80009D14H2L10材料为45钢，热处理硬度4348HRC,技术要求按JB/T76531994规定。46导正销的选用导正销的结构形式选用根据孔的尺寸选择。国家标准的导正销结构形式为A型B型和C型，A型用于导正D212MM的孔，B型用于导正D160MMX280MM,大雨冲模的平面尺寸，且有安装固定的余地，同时有利于工作台面的受力，70MM60MM能够保证成型零件的取出及毛坯的放进。56闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度HMAX；连杆调至最长时为为最小装模高度HMIN。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度HMAX之间，其关系为HMAX5MMHHMIN10MM模具的闭合高度应为上模板，下模板，凸模固定板，导料板，卸料版，凹模，垫板总和。H3540124101510126MM所选压力机最大闭合高度HMAX220HMIN130MM满足HMAX5HHMIN10压力机闭合高度与冲模闭合高度相适应。246其他零件的选用61螺钉的选用经查螺钉国家标准GB/T310628，选用M6X15螺钉八个，等级强度为88级。62销钉的选用经查销钉国家标准GB/T119286，选用M4圆柱销定六个。其中D4C063L取10407模具装配根据级进模特点，先装上模，在装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如
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