冷冲压模具课程设计.doc

镇 江 高 专ZHENJIANG COLLEGE 冷冲模设计说明书系 名： 机械工程系 专业班级： 模具 10 学生姓名： 薛冬锋 学 号： 100101135 指导教师姓名： 戴金跃 指导教师职称： 2012 年 5 月前言冷冲模课程设计是一个重要的专业实训环节， 学生通过对金属制件进行冲压或弯曲成 形工艺与冷冲模具的综合性分析设计训练，要求达到以下目的： 1. 通过课程设计帮助学生具体运用和巩固冷冲压工艺与模具设计课程及相关课程的理 论知识，了解冷冲模具设计的一般方法和程序。 2. 训练学生查阅相关技术资料（如模具设计与制造简明手册 冷冲模结构图册等） ， 使学生能够熟练的运用有关技术资料，熟悉有关国家标准、规范，使用经验、数据，进行估 算等方面接受全面的训练。 掌握冷冲模设计的基本程序和方法，综合运用冷冲压工艺与模具设计及相关专业课 程的知识， 并按照相关的技术规范进行冲压模具设计的基本技能训练， 为今后在实际工程设 计中打好基础。 目 录1. 前言-（2）1. 冲压件工艺性分析-（4）2. 冲压工艺方案的确定-（5）3. 主要设计计算（1）排样方式的确定以及计算（5）（2）压力中心的确定及相关计算（5）（3）冲压力的计算-（6）（4）工作零件刃口尺寸计算-（7）（5）卸料橡胶的设计-（8）4. 模具总体设计 （1）模具类型的选择-（8）（2）定位方式的选择（8）（3）卸料，出件方式的选择（8）（4）导向方式选择-（9）5. 主要零部件设计 （1）主要零件的结构设计-（9）（2）定位零件的设计-（11）（3）导料板的设计-（12）（4）卸料板部件设计-（12）（5）模架及其他零部件设计（12）6模具总装图-（13）7冲压设备的选定-（14）8.工作零件的加工工艺-（14）9. 模具的装配（16）主要参考文献-（17）设计小结（17）级进模设计说明任务描述：工件名称：冲孔落料件工件简图：如下图 生产批量：大批量材料：45材料厚度：2.5mm要求：1.完成模具总装图（3D电子文档）； 2.完成总装配图，图纸符合国家制图标准； 3绘制工程图，图纸符合国家制图标准； 4编写设计说明书。（A4纸打印） 工件图1.冲压件工艺性分析此工件只有冲孔和落料两个工序。材料为45，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结果简单，但有几点应注意：1） 冲“工”形孔时，孔的大小，孔与边缘之间的距离满足要求。2） 工件的尺寸精度应需注意。3） 有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。2。冲压工艺方案的确定该工件包括落料 冲孔 两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。所以经过比较，采用方案三最为合适。3.主要设计计算 （1）排样方式的确定以及计算 设计级进模，先要设计条料排样图。如图一所示的排样方法，可减少废料。第一次冲裁使用活动挡料销，然后第二次可用固定挡料销。搭边值取1.6mm，壁厚取2mm，条料宽度为49mm，步距为46.6mm，一个步距的材料利用率为61% （2）压力中心的确定及相关计算画出凹模型口图如下；通过软件得出压力中心点（11.08，0）。（3）冲压力的计算 该模具采用级进模，选择弹性卸料，下出件。冲压力的相关计算见表1根据计算结果，冲压设备拟选择 J23-63T。 表一 条料及冲压力的相关计算 项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积AA=22.5-1552-1051389.625条料宽度BB=45+2249mm=1.6mm,=2mm步距SS=45+1.646.6mm一个步距的材料利用率100% =1389.625/2283.4100%61%冲压力冲裁力FF=KL=1.3231.32.5500375862.5NL=231.3mm卸料力= F=0.04375862.515034.5N查表得=0.04推件力=F=40.06375862.590207N取4冲压工艺总力=F+=375862.5+15034.5+90207481104N弹性卸料下出件（4）工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模，凹模，凸模固定板，卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。 由表查的=0.54 mm，=0.38 mm-=（0.54-0.38）mm=0.16mm落料：=+0.03，=-0.02 |+|=0.05mm0.16mm冲孔：=+0.025，=-0.02 |+|=0.045mm0.16mm故均能满足分别加工时|+|-的要求。1)落料：X=0.5 =（）=（45+0.50.1+0.3）=44.85mm=（）=（44.85-0.38）=44.47mm2)冲孔：对于尺寸20mm的为X=1，其余尺寸为X=0.75。 =（19.8+0.10.2）=20mm=（15+0.750.43）=15.32mm=（5+0.750.3）=5.23mm=（10+0.750.36）=10.27mm=（5+0.15）0.3=5.150.0375mm冲孔凹模实际尺寸配作，保证双面间隙为0.12mm。（5）卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表三。选用的4快橡胶板的厚度无比一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。 表三 卸料橡胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程5 mm为凸模具凹进卸料板的高度1mm，为凸模冲裁后进入凹模的深度3mm，为凸模修磨量取5mm,取为的25%，选用4个圆筒形橡胶橡胶工作行程10 mm橡胶自由高度40 mm橡胶的预压缩量6 mm每个橡胶承受的载荷3758.625N橡胶的外径D48.9 mm校核橡胶自由高度0.51.5满足要求橡胶的安装高度34 mm4. 模具总体设计 （1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。（2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。 （3）卸料，出件方式的选择 因为工件料厚2.5mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式选择 为了提高模具寿命和工件治疗，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。 5. 主要零部件设计 （1）主要零件的结构设计 a.落料凸模 结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，与凸模固定板的配合按H7/m6。总长L可按公式计算： L=+ +Y=40+10+2.5+30.5=83mm落料凸模结构如下图所示 b.冲孔凸模 因为所冲的孔为非圆形，将落料凸模设计成台阶式，与凸模固定板的配合按H7/m6，加工简单。冲孔凸模结构如下图所示。c.凹模 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模具在模架上的位置时。要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄范围内。其轮廓尺寸可按公式计算： 凹模厚度H=kb=0.46x45=20.7mm，为了方便橡胶安装，取H=25 凹模壁厚c=（1.5-2）H=27-36m，取c=40 凹模宽度 B=b+2c=45+2x40=125 取B=150 凹模长度 L取130mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为13015025mm，凹模结构如图所示 凹模（2）定位零件的设计定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。 选用活动挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凹模上，规格为GB/T7694.10-94，材料45号钢，硬度为4348HRC选用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为6X2。导料销（3）导料板的设计 导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间间隙取1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板厚度取4mm，采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC，用螺钉固定在凹模上。导料板上有活动挡料销凹槽。（4）卸料板部件设计 a.卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为8mm。采用45钢制造，淬火硬度为43-48HRC。 b. 卸料螺钉的选用 卸料板上设置4个螺钉，公称直径为8mm，螺纹部分为M64。 （5）模架及其他零部件设计 该模具采用对角式导柱模架，导柱分别为28100,导套分别为2842x95。上模座厚度取40mm，上垫板厚度取10mm，固定板厚度取15mm，下模座厚度取45mm，那么该模具的闭合高度： =40+10+83+25+45-2=201mm式中：h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mmL凸模长度，L=83mm H凹模厚度，H=25mm可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-63T的最大装模高度，可以使用。6模具总装图通过以上设计，可得如图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（3个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件/下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。1.下模座 2. 卸料螺钉3.下垫板4.凹模固定板5.橡胶 6凸模7. 卸料板 8. 导柱 9.冲孔凸模 10. 导套 11. 上模座12. 模柄 13.推杆 14.螺钉 15.上垫板 16.凸模固定板 17.推板 18. 挡料销19. 紧固螺钉模具总装图7冲压设备的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-63T能满足要求。起主要参数如下：公称压力为630kN，滑块行程为120mm,最大闭合高度360mm,滑块中心线至床身距离260 mm，工作台尺寸：480 mm710 mm，垫板厚度：90 mm，模柄孔尺寸：50 mm70 mm. 8、模具零件的加工工艺 本副冲裁模，模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。表四所示为落料凸模的加工工艺过程。 表四工序号工序名称工序内容工序简图1备料将毛坯锻成长方体8090mm2热处理退火3粗车车二面,与圆柱面互成直角，留单边余量0.5mm4热处理调质5精车精车至要求尺寸6热处理按热处理工艺，淬火，回火达到6062HRC7磨平面精磨上下平面8钳工精修全面达到设计要求9检验9、模具的装配 根据倒装复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装上模，再装下模，并调整间隙，试冲，返修。具体的情况见表五所示。 表五序号工序工艺说明1凹凸模预装1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度，形状。2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不适合的应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并牢固。3装配上模1）在上模座上划中心线，按中心线预装凹模、垫板、凸模固定板2）在上模座上，用已经加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔、攻丝3）将上模座、垫板、凸模固定板、凹模装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉4装配下模1）在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸凹模与固定板组合装入凹模，将上模翻转2）预装下模，划出与凸凹模固定板相应的螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔3）用螺钉将固定板组合、垫板、下模座连接在一起，但不要拧紧4）将卸料板套装在已装入固定板的凸凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压缩量，使卸料板高出凸凹模下端约12mm5）复查凸凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉6）切纸检查，合适后打入销钉5试冲与调整装机试冲，并根据试冲结果作相应调整 主要参考文献：1、 公差配合与技术测量，陈于萍，机械工业出版社2、 机械制图,刘少年主编，机械工业出版社3、 机械制造基础，胡大超，高等教育出版社4、 金属材料与热处理，赵先仲，机械工业出版