冲压模具与制造设计说明书

1、吉林化工大学本科毕业论文不同变质剂对 AHS-2 近共晶铝硅合金组织及性能的影响Different modifiers on AHS-2 The near eutectic Al Si alloyMicrostructure and properties of Influence性质: 毕业设计毕业论文教学院：XXXXXXXXX系别：XXXXXXXXX学生学号：XXXXXXXXX学生姓名：XXXXXXXXX专业班级：XXXXXXXXX指导教师：XXXXXXXXX职称：XXXXXXXXX起止日期：XXXXXXXXX吉林化工大学Jilin Institute of Chemical Technol

2、ogy目录第一章绪论···· ··· ············· · · ·- 1 -第二章落料一拉深复合模的设计 ·· ············· · ····- 2

3、-2.1设计任务及工件图· ·· ············· ··· ··- 2 -2.1.1设计任务及工作量 ·· · ············· · ····- 2 -2.1.

4、2工件图· ·· · · ········· ··· ·· ··- 2 -2.2最佳工艺方案的确定 · ·· ············· · · ·· ··- 2 -2.

5、2.1冲压件的工艺性分析 ·· ············· · · ··- 2 -2.2.2确定最佳工艺方案 ·· · ············· · ····- 3 -第 3 章落料 -冲孔复合模的

6、设计与计算· ············· · · ·- 5 -3.1排样、选板材及计算板材利用率· ············· · · ·- 5 -3.1.1排样设计与搭边值的确定· ·····

7、83;······· · · ·- 5 -3.1.2排样方案的选择·· ··············· · ····- 5 -3.1.3材料利用率的计算 ·· · ·······&

8、#183;····· · ····- 5 -3.2压力中心计算· · ·· ··· ········· ··· ·· ··- 7 -3.3冲裁力的计算· · ·· ··· ··&#

9、183;······ ··· ·· ··- 7 -3.4初选压力机 ·· ·· · ············· · ·· ··- 8 -3.5模具结构形式的确定 · ·· ···&

10、#183;········· · · ·· ··- 8 -3.6凸、凹模刃口尺寸的计算 ·· ············· · ····- 9 -3.6.1凸、凹加工方法的确定· ·····&

11、#183;······· · · ·- 9 -3.6.2冲孔部分···· ··· ········· ··· ·· ··- 9 -3.6.3落料部分···· ··· ···

12、;······ ··· ·· ··- 9 -第四章 模具总体设计及部分零件设计· ············· · · ·-11 -4.1工作零件的结构设计 · ·· ········

13、3;···· · · ·· ·-11 -4.1.1凹模的结构设计·· ··············· · ···-11 -4.1.2凹模的结构设计·· ··········

14、3;···· · ···-12 -4.1.3凸凹模的结构设计·· · ············· · ···-13 -4.2其他零部件的设计选用·· · ···········&#

15、183;· · ···-14 -4.2.1凸模固定板的设计 ·· · ············· · ···-14 -4.2.2凹模固定板的设计 ·· · ···········错误！未定义书签。4.2.3压边

16、圈的设计 · ·· ············· · · ·· ·-15 -4.2.4 挡料销的设计 · ·· ············· · · ·· ·-15 -4.2.5 推件

17、块的设计 · ·· ·············错误！未定义书签。4.2.6 弹性卸料板的设计 ·· · ············· · ···-15 -4.3标准模架与导向零件选择 ·· ··

18、3;·········· · ···-15 -4.4压力机的选定· · ·· ··· ········· ··· ·· ·-17-4.4落料冲孔复合模总装配图 ·· ····

19、83;········ · ···-17-第五章 结束语 ·· ·· ··· ············· · · ·-18-参考文献 ··· ·· ·· ··&

20、#183;·········· · ···-20-致谢 ······ ··· ·· ·············错误！未定义书签。第1章绪论冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从

21、而获得所需零件的一种压力加工方法。而我们把在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺设备，称为冲压模具（俗称冲模）。设计合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普

22、通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度， 且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好,具有“一模一样 ”的特征。（ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（ 4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一

23、个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、 商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高， 分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业

24、化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在 40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。第 2 章 落料一拉深复合模的设计2.1 设计任务及工件图设计任务及工作量（1）零件的冲压工艺性分析。（2）确定最佳工艺方案及凸、凹模刃口尺寸及关键结构工艺计算。（3）其他零部件的设计与选用。（4）总体模具设计。（5）绘制模具总装图 1 张（ A1）。工件图垫片材料： 45 钢，板料厚度t=2mm生产批量：

25、大批量图 2-1 零件图2.2 最佳工艺方案的确定冲压件的工艺性分析该材料形状简单，只有落料和冲孔两个工序。材料为 45 钢，具有良好的塑性和冲压性能，适合冲裁。由文献3表 9-13 查出，冲裁件内外形所能达到的精度为 IT8IT10。工件结构形状相对简单，长方体形状的，并且存在尖角，其中还有两个大小相等，直径为17.60 0.32 的孔，孔中心与边缘之间的距离公差为 +0.32mm，可以冲裁。将以上精度与工件简图中标注的尺寸公差相比较，可认为该工件的精度要求能够在冲裁加工过程中得到保证，其他的尺寸标注等情况，也符合冲裁的工艺要求。确定最佳工艺方案方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：

26、冲孔 落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔 落料级进冲压。级进模生产。表 2-1各类模具结构及特点比较模 具 种单工序模级进模复合模类比较项目无导向有导向零 件 公低一般可达可达 IT10IT8 级差等级IT13 IT10 级尺 寸小零件厚度形状与尺寸受模具结零 件 特不受限制中小型尺0.2 6mm 可加工构与强度限制，尺寸可以点厚度不受寸厚度较厚复杂零件，如宽度较大，厚度可达 3mm限制极小的异形件零 件 平中小型件不平由于压料冲件的同时低一般直，高质量制件需得到了较平，制件平直度面度较平好且具有良好的剪切断面生 产 效工序间自动送冲件被顶到模具工作低较低料，可以自动排除表面上，必须手动或

27、机械率制件，生产效率高排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模 具 制比无导向冲裁简单的零冲裁较复杂零件时，造工作量和低的稍高件时，比复合模低比级进模低成本形状复杂，精度要求适 用 场料厚精度要求低的小大批量小型冲较高，平直度要求高的中合批量冲件的生产压件的生产小型制件的大批量生产结合表 2.1 分析知：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。方案二也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工

28、件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较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。第 3 章落料 -冲孔复合模的设计与计算3.1 排样、选板材及计算板材利用率排样设计与搭边值的确定冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。采用单排方法进行排样，根据零件形状及材质，查冲压模具设计手册 表 2-17可知：工件之间搭边值a=1.62mm, 工件与侧边之间搭边值b=2.15mm。图 3-1

29、排样图排样方案的选择根据对所给零件的分析， 综合各方面因素， 权衡利弊，采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。根据直排的排样方式，可以将排样分为横排和竖排。材料利用率的计算1）采用纵排排样如图 3-2 所示图 3-2 纵排排样图纵排利用率计算如下： .板料长： 88+2x2.15=92.3mm;板料宽： 66+2.15+1.62=69.77mm .计算冲压件的毛坯面积： S 板料mm2 .零件的面积： S 零件 =88x66=5808 .一个进距的材料利用率： ?= 5808100

30、 =90.19 6439.772）采用横排排样如图 3-3 所示图 3-3 横排排样图横排利用率计算如下 .板料长： 88+1.62+2.15=91.77mm;板料宽： 66+2x2.15=70.3mm .计算冲压件的毛坯面积： S 板料 =91.77 70.3=6451.431mm2 .零件的面积： S 零件 =88x66=5808 .一个进距的材料利用率： ?=5808100 =90.036541.431通过两种方案的比较，利用率纵排大于横排，所以选择纵排。3.2 压力中心计算（ 1）按比例画出零件的轮廓形状，并确定坐标系，标注如图 3-3 所示。（ 2）分别画出坐标轴 x,y图 3-4

31、坐标图经过对该零件图的分析，该工件是一个对称工件，故其压力中心为工件的中心。综上所述，冲裁件的压力中心坐标为（ 44,33）。3.3 冲裁力的计算1冲裁力的计算查表1-20?=450MP落料力： F1.3L1t ?=1.3×（88+66 ）x2x2x450=360360N2冲孔力：F 21.3L2 t?=1.3××2x2×450=176342.4N3落料时的卸料力：查表 2-29取 k X0.04 ，故F3 K 3 F1 =0.04×360360=14414.4N冲孔时的推件力：查表2-29取 k T0.055， n=2, 故4F4 nK 1F

32、2 = 2×0.055 ×176342.4=19397.664N5 总压力： F总 F1 F2F3 F4 =57514.464N=57吨3.4 初选压力机根据总压力 F总57 吨查冲压手册表 12-6 可选用：开式双柱可倾压力机 J23-363 公称压力： 630KN滑块行程： 130mm最大闭合高度： 360mm连杆调节长度： 80mm工作台尺寸： 480mm 710mm（前后左右）模柄孔尺寸： 50mm 80mm（直径孔深）应使模具的闭合高度满足： Hm ax -5H模Hmin +10即：275mmH模 210mm3.5 模具结构形式的确定（ 1）采用倒装结构倒装式复合

33、模的冲孔废料可通过凸凹模，从压力机工作台孔漏出。工件由上面的凹模带上，由推件装置推出，再由压力机上的附加装置接走。条料由下模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的精度。（ 2）卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此，需在下模装卸料装置。在下模的卸料装置有两种形式：一种是将弹性元件装设在压边圈与下模板之间；另一种是将弹性元件装设在下模板下面。由于此件的卸料力较大，故采用后一种结构。并且由于橡胶结构简单，制造容易，故采用橡胶作为弹性元件。（ 3）导向装置为了准确导向并提高工件精度，采用冷冲模滑动导向模架。综上所述，这套复合冲裁模的结构要点如下：采用倒装式复合模。凸凹模装在下模

34、，冲孔凸模和落料凹模装在上模，这样可以使冲孔废料向下出料，有利于安全操作和保护模具刃口。上模座采用刚性推件装置。当上模座向上回程时，压力机通过顶杆使推件板将冲好的件由凸凹模推出。下模采用弹性卸料装置。橡胶的压力通过压边圈使条料从凹模上脱出。3.6 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹加工方法的确定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。因该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、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。冲孔部分对冲孔 17.6m

35、m 采用凸凹模分开的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸分别按 IT10 和 IT12 制造，计算如下：由冲压模具设计手册表 2-23 可得间隙值：Zm i n 0.160mm， Zmax0.200mm由冲压模具设计手册表 2-28 可得凸、凹模制造公差：d0.020mm ，p0.020mm查冲压模具设计手册表 2-27 可得磨损系数： x=0.75 冲孔凸凹模尺寸：d pdx0=（17.6+0.75 0×.32） 00.02 =17.84 00. 02 mmp0.020.02ddd pzm i n0d =(17.84+0.16)0=180 mm落料部分对外轮廓的落料采用分开加工方法，其

36、凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：由冲压模具设计手册表 2-28 可得凸、凹模制造公差：d 0.035mm ， p 0.025mm查冲压模具设计手册表 2-27 可得磨损系数： =0.22，所以 x=0.75落料凸凹模尺寸：对长的部分：D pDd0Zm i nD pDd0Zm i npp×） 0.0350. 035=（ 88-0.75 0.220=87.835 0mm= (87.835-0.160)0 0.025 =87.67500.025 mm对宽的部分：DDxd×0.750.0350.035d000=（66-0.22）=67.76mmD pDdZm i0=（ 67.76-0

37、.16） 00.025 =67.60n p0.025第 4 章 模具总体设计及部分零件设计设计使用复合冲模将凹模及凸模固定在上模上，是典型的倒装结构。两个导料销控制条料送进的导向，固定卸料板控制送料的进距。卸料采用弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板、卸料板螺钉和弹簧组成。冲制的工件有推杆和推件块组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从压力机台面孔漏下。4.1 工作零件的结构设计凹模的结构设计凹模的刃口形式，考虑到实际生产中的应用，所以采用刃口强度较高的凹模，即如图 4-1 所示的刃口形式。由凹模厚度 H=kb， b 为冲压件最大外形尺寸。凹模壁厚 c=（1.5 2）H 可得：由实

38、用冲压工艺及模具设计手册表3-65 可知：k=0.28H=kb= 0.28×88=24.64 mm(4-1)因为凹模的高度要为一个整数值，故取H=25mmc=1.5H= 1.5×25=37.5 mm 取 c=38mm(4-2)凹模宽度： B=b+2c=66+2×38=141mm ；凹模长度： L=b+2c=88+2×38=164mm闭合高度：最大 255mm ，最小 210mm ，上模座 160×160×45mm ，下模座 160×160×55mm 导柱 28×200mm ，导套 28×110&

39、#215;43mm查冲压手册表 14-2，选模架规格 L×B:200mm×160mm。所以最终确定凹模的宽度 B=141mm，长度 L=164mm。图 4-1 凹模零件图凸模的结构设计冲 17.6 孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直立的形状。尺寸标注如图 4-2 所示。根据工件图样，工件中有 2 个孔，因此，要需设计 2 个凸模，为了方便固定，都采用阶梯式，长度为：H 凸H 凸固H 凹模t(2 5)=45.5+35+2+2=84.5mm图 4-2 凸模零件图凸凹模的结构设计本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必须还有一个凸凹模。凸凹模的结

40、构简图如图 4-3 所示。校核该凸凹模的强度：卸料板厚度由实用冲模机构设计手册查表 2.9-1 h1 16 mm 通过上述凸凹模刃口尺寸的计算，可得：孔中心距尺寸公差为：凸凹模的高度为：H 凸凹h1h22 5=52mmh2 =25mmH 凸凹HH(2 5）=25+25+2=52mmH 凸凹h1h 2th52mmh=14mm式中 h1 为卸料板厚度，h2 为凸凹模固定板厚度， t 为材料的厚度， h 为卸料板与固定板之间的安全高度。图 4-3 凸凹模零件图4.2 其他零部件的设计选用凸模固定板的设计固定板上需要开设六个阶梯形圆孔，与凸模进行配作，由于凸凹模与上模座间没有销钉及螺钉的连接，为了使凸

41、凹模固定在上模座上，因此采用固定板来实现。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8 倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置；固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H 7 压撞后端要磨平；m6固定板的上下表面应磨平，与凸模安装孔的轴线垂直粗糙度1.60.8 m；固定板材料一般采取Q235 钢。其具体结构及尺寸如图4-4 所示。图 4-4 凸模固定板压边圈的设计压边圈的主要作用是防止拉深起皱，同时拉深结束后兼起脱卸工件的作用，因此凹模下部不必再装置刮件环。压边圈与凸凹模共同作用，保证拉深顺利进行，不起皱。挡料销的设计本模具采用横向送料，因此采用固定挡料销，将

42、其固定在凹模侧壁的支架上。本模具采用横向送料，因此采用固定挡料销，将其放在固定凹模侧壁的支架上面。挡料销的作用是保证条料有准确的送料进距。弹性卸料板的设计卸料板的设计如图 4-7 所示图 4-7 弹性卸料板4.3 标准模架与导向零件选择GBT285117(90)GBT285214(90)列出了各种不同结构和不同导向形式的标准模架，是由国家技术监督局批准并发布实施的标准，常用的导柱导套式模架，是由上、下模座和导向零件组成。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置，由导柱、导套的导向来实现。按导柱在模架上的固定位置不同，导柱模架的基本型式有如图所示的四种。(a)(b

43、)(c)(d)图 a) 为后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构 。图 b) 为中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，准确。但只能一个方向送料。图 c) 为对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的复合模(X 轴为横向， Y 轴为纵向。图 d) 为四导柱模架，具有滑动平稳、刚性好等优点。常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。根据以上特点选用 a 较为适合。根据材料的排样方式和模具闭合高度

44、，拟选用两导柱滑动模架。模架的选择 既要满足零件在模架上的摆放空间和模架的闭合高度，又要满足模架在压力机上摆放的平面尺寸和压力机的闭合高度，故所选规格如下：凹模周界： L=mm，B=200mm闭合高度： H m in =265mm， Hmax =330mm上模座： 20020050（GB2855.5-811 ）下模座：20020060（GB2855.6-811 ）导柱：32210（GB2861.1-811 ）导套：32115×48（GB2861.6-811 ）模柄的选择：根据所设计模具的结构，选择压入式模柄。4.4 压力机的选定考虑到模具的闭合高度、平面尺寸及冲裁力等因素， 25 吨

45、压力机不合适，现选用开式 40 吨压力机，查开式压力机参数表可知 40 吨压力机的各项参数如下：最大闭合高度： H max =360mm最小闭合高度： H min =330-65=265mm工作台尺寸：左右 700mm，前后 460mm工作台孔尺寸：左右 300mm，前后 150mm，直径 220mm模柄孔尺寸：50 70应使模具的闭合高度满足： H- 5H H+10max模min即：325mmH 275mm模满足以上条件，故选用J23-60 压力机。4.4 落料冲孔复合模总装配图如下图 4-8 所示图 4-8落料冲孔复合模总装配图1-下模座； 2- 导柱； 3-内六角螺钉； 4-活动挡料销；

46、 5-导套； 6-凸模固定板； 7-冲孔凸模； 8-垫板； 9-上模座； 10-连接推杆； 11-推板； 12-打料杆； 13 模柄 -；14-销钉； 15-内六角螺钉； 16-凹模； 17-推件块； 18-卸料板； 19-弹簧； 20-凸凹模； 21-凸凹模固定板； 22-卸料螺钉。第 5章 结束语通过这次的课程设计，我从设计中了解到了模具设计的全部过程，从开始的对模具各个零件的计算，再到对模具的整体的成型的设计，让我从实际的操作中贯彻了对书本知识的理解，而整个计算过程是在不停的对各种数据表格的整理以及对数据的查阅，所以，这次课程设计活动，并不是单纯的对书本知识的理解和运用，更多的是让我们能够学会一种看书和查阅的能力，能够为以后在生活和工作中运用