左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计

1、中北大学课程设计任务书2013/2014学年第 一学期学院：信息商务学院专业：材料成型及控制工程学生姓名：学号：课程设计题目：左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计起迄 日期：2013年12月16日2014年1月10日课程设计地点：指导教师：系 主 任：下达任务书日期：2013 年12 月16 日1. 设计目的：掌握冲压工艺及模具设计方法，熟悉冲压模设计过程，将理论知识与实际应用结合 起来。2. 设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1）根据指导教师提供的零件图纸，进行冲压工艺分析、编制；2）进行冲压件图的转化；3）根据冲压件图，进行工艺计算、确定工艺方案，选择合适的挤压设备；

2、4）设计冲压模，绘出装配图、主要工作零件图；5）写出设计说明书。3. 设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等：1）冲压模图纸1份；2）冲压课程设计说明书1份；3）冲压工艺卡一份4. 主要参考文献：1 王树勋等合编 典型模具结构图册第1版 广州：华南理工大学出版社，20052 王孝培主编 冲压手册 第2版 北京：机械工业出版社，20053 翁其金等主编 冲压工艺与模具设计 第1版 北京：机械工业出版社，20084 模具设计手册和国家标准：、冷冲模国家标准5 中国模具工业协会标准件委员会编中国模具标准件手册第1版 上海：上海科学普及出版社，19895. 设计成果

3、形式及要求：1）左支架冲孔模图纸1份；2） 左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计课程设计说明书1份；3）冲压工艺卡一份6. 工作计划及进度：2013年12月16日下达设计任务书, 关参考教材及设计手册；12 月16日 12月20日12月21日 12月24日12月25日 12月31日1 月2 日 1月10 日学生熟悉图纸，对图纸进行分析，查阅相工艺分析、工艺计算及设备选择；工序图设计；模具绘制；编写设计说明书，成绩考核。系主任审查意见:中北大学课程设计说明书学生姓名：_学号：学院： 中北大学信息商务学院专业：材料成型及控制工程题 目：指导教师：2014 年 1 月 2 日目录1. 前言 32. 冲压

4、模具设计 42.1 冲压工艺分析 42.2冲压方案的确定 52.3零件图的分析 63. 主要参数计算 63.1模具结构形式的选择与确定 . 63.2冲压力与压力中心的计算. 73.3 初选压力机 93.4 压力中心的计算 94. 模具主要零件设计 104.1 凸、凹模刃口尺寸的计算 104.2 定位装置的设计与标准化 . 114.3 标准模架的选用 124.4 卸料部件的设计与标准化 . 164.4.1 卸料版的设计 164.4.2 卸料螺钉的选用 174.5 压力机的校核 175. 结 束 语 171. 前言改革开放以来， 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

5、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。近年许多模具企业 加大了用于技术进步的投资力度， 将技术进步视为企业发展的重要动 力. 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许 多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。 例如，精密加工设备在 模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CA技术的普及率不高；许 多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、 复杂和长寿命模具依赖进口。冲压模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形状 的薄型零件， 如果和其他

6、冲压成形工艺配合， 还可以制造形状极为复 杂的零件。用落料方法来制造薄型件，生产效率高，节省材料，零件 的强度和刚度好，精度较高，其应用范围非常广泛。本设计中矩形落料件的加工简单，技术要求较低，批量较大， 从而降低了生产成本， 能够在实际应用中有很高的经济效益。 因此也 成为冲压件中应用最广泛的零件之一。2. 冲压模具设计冲压成型工艺及模具设计工艺工件如下图，材料为08钢图一2.1冲压工艺分析图示零件材料为08钢，适合一般的冲压加工。该零件形状对称、简单，为长方形结构，结构相对比较简单，只有一个10mm与四个5mm 的孔。此工件有冲孔，冲孔和弯曲三个工序，该零件的精度要求能够 在冲裁加工中得到

7、保证，其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲 裁的工艺要求，普通冲裁完全可以满足要求。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生 产。2.2 冲压方案的确定该工件包括落料、拉伸、冲孔三个基本工序，可有以下三种工艺 方案：方案一：先落料，在冲孔，后拉伸。采用单工序模生产。 方案二：落料 - 冲孔拉伸复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔落料 - 拉伸级进冲压。采用级进模生产。方案一的模具结构简单，但需要三道工序三套模具，成本高而且 生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需要一副模具， 工件的精度及生产效率都高， 由于查冲压工艺与模具设计 表 2.27 可知材料厚度为1.

8、5mm时凸、凹模的许用的最小壁厚为3.8m m,由图形可知孔边距小于凸、凹模许用最小壁厚，用方案二模具强度较差， 制造难度大， 并且冲压后成品留在模具上， 在清理模具上的物料时会 影响冲压的速度，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，工件精度也能满足要求，且安全性高。通过对比以上 方案可知，该工件的冲压生产采用方案三较好。2.3 零件图的分析本次设计主要为落料模的设计，冲孔工件图如图二所示需要冲孔工艺得出，需一个 10mn与四个5mmt孔其中，R1=5mm,R2=2.5mm根据落料排样，得出冲孔位置。零件为标准原型冲孔件，其结构简单，因此适合冲裁加工。冲裁件的内外形尺寸的

9、经济公差精度一般在 IT11级以下，落料件 公差等级最好在于IT14级，当冲裁厚度小于2mm勺金属板料，其断 面粗糙度Ra一般可达12.5到3.2um。3. 主要参数计算3.1 模具结构形式的选择与确定1）正倒装结构：根据上述分析，本设计为级进模中的冲孔模设计，为方便小孔废料的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模 都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生产，但工件简单，所以采用手动送 料方式比较好，能够使模具制造简单。3）定位装置：本工件在级进模中尺寸是较小的，又是大批量生产，冲时第一个工位采用始用挡料销定位，第二个工位采用固定挡料销定位。送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距， 在凸模上

10、安装 一个导正销，利用条料上70mm勺孔做导正销孔进行导正，依此作为 条料送进的精确定距。4）导向方式：为了提高模具寿命和工作质量，便于安装调整，该级进模采用对角导柱模架。5）卸料方式：本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模 孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工 件从孔洞中落下。工件厚度为 1.5 mm,料厚比较厚，为了简化模具 结构和达到可靠的卸料力，选用刚性卸料板来卸下条料废料。3.2 冲压力与压力中心的计算由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。冲10mm与 5mm孔的力F1、向下推出 10mm中孔废料的力F2、推件力F3。由刚性卸料板

11、卸条料的废料的力不是压力机提 供的，故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性 能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式：F = KLt bF冲裁力（N）K系数，一般取1.3L冲裁周边长度（mm材料抗剪强度（MPa为计算方便，也可按下式估算冲裁力:F : Lt b材料抗拉强度（MPa08钢的抗拉强度为295325MPa取匚b =300MPaL =（4 二 5 二 10） = 94.2mmFi =94.2 1.5 300 1.3 =55.107KN卸料力Fx二KxF推件力Ft" KtFKx卸料力系数Kt推件力系数n同时卡在凹模内冲裁件数，n

12、 =h/t查冲压工艺与模具设计得 Kx =0.045,心=0.055查冲压工艺与模具设计得h=6mm即n二h/t = 6/1.5 = 4F2=4 0.055 55.107 =12.124KNF3 =0.0455 55.107 =2.507KN由于由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的， 故不用计算在内。工序总力 F总二 F1 F2 F3 =50.107 12.124 2.507 = 64.738KN3.3初选压力机查冲压与塑料成型设备，初选开式压力机型号为J23-16，该 压力机公称压力为160KN滑块行程为70mm滑块行程次数为120次 /min,最大圭寸闭高度205mm圭寸闭高度45

13、mm立柱间距220mm喉深 160mm工作台前后尺寸300mm工作台左右尺寸450mm垫板尺寸厚 度40mm垫板尺寸孔径©210 mm，模柄孔尺寸直径*40、深度60,最 大倾斜角35,电动机功率1.5KW3.4压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的压力中心滑块中心线 重合。否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导 向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不到保证，从而影响制件 的质量和降低模具的寿命，严重的可能损坏模具。该模具的结构的制造压力中心与模柄中心线重合，故压力中心点 就是几何对称点。若选

14、用坐标系 XO丫即卩忑=0,yc =0。由以上计算可以得出模具的压力中心以便装模时与压力机滑块 的中心线相重合。4. 模具主要零件设计4.1凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工 的方法制作凸凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公 差。由于零件未标注公差在此均按IT13级算。根据零件的结构特点, 刃口尺寸采用配作法加工。冲孔时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，由冲压工艺与模具 设计表 2.5 得 Zmin =0.132mm， Zma0.240mm。Zmax Z min 二 0.108mm由冲压工艺与模具设计表 2.10d 二 0.020mmp =

15、 0.020mmp d = 0.040mm、p - d ' Zmax - Zmin由冲压工艺与模具设计表 2.11，的系数x=0.75，冲孔尺寸为dp1 = (d +)5 =(10 + 0.75* 0.036)mm = 10.027°0,02 mmdd1(d xZmin)0p(10 0.75*0.036 0.132)00.02mm = 10.159°0.020 mmdp2 (d2 x )° p (5 O.75*O.O3)00.02m 5.O2300.02mmmmdd2 (d2 X Zmin)0 p (10 0.75* 0.03 0.132)00.02mm

16、二 5.155。4.2 定位装置的设计与标准化(1) 挡料块的设计与标准化挡料快标记：45 6 GB/T2866.1-81材料：45 钢 GB/699-88热处理：硬度4348HRC技术条件：按 GB2870-81(2) 导正销的设计与标准化导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精 确的工件。导正销的结构形式，结构设计，尺度精度，材料的热处理等可参照JB、T7647.1-94和 JB/T7647.2-94 选定。导正销的结构形式如图(4)导料板的设计与标准化导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，导料板与条料 之间的间隙取1mm这样就可确定导料板的宽度，导料板的厚度查表 取68

17、mm导料板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC用螺钉 和销钉固定在凹模上。4.3标准模架的选用由凹模周界可以选取标准模架。材料为ZG45(ZG310-570),0l精度的对角导柱模架。如图导柱导套H6/h配合。导柱标记：16 110GB/T28161-9018 110GB/T2816.1-90图6导柱导套标记：16 65 25GB/T 2861.6 -90;18 65 28GB/T 2816.6 - 90上模座标记：130 110 25GB/T2855.1 -90图7上模座下模座标记：130 110 30GB/T2855.2 -90WlQ砂I亠却_r" "I尸-HI?

18、卸号图8下模座模柄标记： A30 73JB/T7646.1该磨具的比和高度：H闭二H上模H垫L H H下模-h =25 6 58 10 30 -4 =125mm图9模柄4.4卸料部件的设计与标准化441卸料版的设计卸料版的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为12mm在前面已经确定了采用弹性卸料版，设计卸料版为一整体板。 采用45钢制造，淬火硬度为4045HPC442卸料螺钉的选用卸料版上设置 4个卸料螺钉，公称直径为12mm螺纹部分为M10 10mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后， 应使卸料版超出凸模断面1mm有误差时通过在螺钉与卸料版之间安 装垫片来调整。本模具采用螺钉固定，销钉定位：内六角螺钉标记：35钢M5 45GB70-85螺钉标记：35钢M5 55GB68 - 76圆柱销钉标记：35钢6 50GB119-86止动圆柱销标记：35钢6 25GB119-864.5压力机的校核之前初选压力机JG23-16型压力机工作台尺寸为300 450mm，最 大闭合高度220mm连杆调节长度为35mm最大装模高度为145mm 而上面知道模具闭合高度为125mm所以需在工作台上加一 10mm20m厚的垫板，即可安装。模柄孔尺寸为 30mm 55mm也与本 副模具所