冲压课程设计

1、i课程设计课程名称： Hop 冲孔工序 学 院： 机械工程学院 专 业： 成型 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 年 月 日目 录1.概述31.1冲压工艺的基本现状及发展趋势31.2课程设计的目的及意义32.冲压工艺性分析与生产方案的确定42.1设计任务42.2冲压件工艺性分析42.3冲压生产方案的确定53.冲孔模具设计与计算63.1确定模具简图63.2冲裁力及压力中心的确定63.3冲裁间隙的确定83.4凸、凹模工作部分尺寸计算83.5模具零件外形尺寸计算83.6其他零部件的设计103.7模具总体设计12总结13参考文献141.概述1.1冲压工艺的基本现状及发展趋势冲压是通过模具对板材

2、施加压力或拉力，使板材塑性成形，或对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在板材冷状态下进行，因而也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件，对于某些组合冲压或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等工序，才能完成。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压技术及模具不断革新和发展。冲压技术的发展主要反映在以下几个方面：（1）模具的计算机辅助设计和辅助制造技术（模具CAD/CAM）,采用该技术，模具设计

3、和制造效率可以提高，模具生产周期可以缩短。目前，已达到CAD/CAM一体化，模具图纸只是作为检验模具之用。（2）工艺分析中的板料成形模拟仿真技术（冲压CAE），对于复杂的曲面成形，近几年来，国内外已采用弹塑性有限元法，开发出板料成形过程的模拟软件，以预测某一工艺方案对零件成型的可行性和可能发生的质量问题，这一虚拟成型技术，即冲压CAE。(3)快速模具制造技术的发展，将快速成型（RPM）技术与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术，可用于冷冲压成型。（4）采用冲压新工艺，精密冲裁、液压成型、冲压焊接复合技术等特种工艺的采用使冲压工艺的应用范围进一步扩大。（5）冲压生产的机

4、械化和自动化（6）逆向工程技术（Reverse Engineering,RE）,是使用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型过程。1.2课程设计的目的及意义（1）综合运用和巩固冲压工艺等课程及有关课程的基础理论及专业知识，培养学生从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。（2）培养学生分析问题和解决问题的能力。经过实习环节，学生能全面理解和掌握冲压工艺等内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程中出现的问题；培养正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能

5、力。（3）通过设计，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术文献和资料等，培养工艺设计的基本技能。（4）在冲压工艺设计中，培养学生认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。标记产品名称hop冲压工艺规程卡制件名称hop年产量共 页产品图号制件图号大批量共 页材料牌号及规格材料技术要求坯料尺寸每个坯料可制零件数毛坯重量辅助材料铜3000×1000横裁250×70×2168工序号工序名称工序草图工具名称及图号设备检验要求备注1落料落料模J23-80按草图检验2拉深拉深模J23-6.3按草图检验3二次拉深拉深模J23-

6、6.3按草图检验4冲孔冲孔模J23-25按草图检验原底图总号日期更改标记编制校对核对文件号姓名底图总号签字签字签字日期日期 2.冲压工艺分析与生产方案的确定2.1设计任务Hop零件材料为铜，板料厚度2mm，零件三维图及CAD图如下： 设计具体内容及步骤如下：（1）零件的工艺性分析根据设计题目的要求，分析冲压零件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如发现冲压零件工艺性差，则需对冲压零件产品提出修改意见，但要经产品设计者同意。（2）生产方案的制定在分析了冲压件的工艺性之后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案，从产品质量、生产效率、设备占用情况、

7、模具制造难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。根据所确定的工艺方案和冲压零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件等选定冲压模具类型。2.2冲压件工艺性分析结构分析：零件结构简单、对称，t=2mm；材料分析：材料为铜，软态，具有较高的弹性和良好的塑性，抗剪强度，退火状态下断面伸长率，其冲裁加工性较好。精度分析：零件图中未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时一般按IT14级选取公差值。普通冲裁的冲孔精度一般在IT13级以下，所以精度满足要求。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。

8、2.3冲压生产方案的确定确定工件的生产方案需要先对零件进行简单的分析。由工件简图可见，该工件的加工涉及到落料、拉深、冲孔三种工序内容。根据变形特点，对于带孔的拉深件，一般先拉深后冲孔。底部为三个直径为30mm的圆孔。材料具有较好的伸长率，可以通过冲孔方式成形。此外，产品批量大，尺寸及精度要求不高。零件的拐角处均有圆角过渡，易于冲压成形，另外零件有两段凹坑，可暂定阶梯拉深、二次拉深和拉深加胀形的方法，零件没有凸缘，且拉深的深度比较浅，也无需修边余量。 因为材料为铜，其伸长率=13%，根据公式进行验算,其中（0.7-0.75)=0.725x0.13=0.094。在长度方向，胀形前的轮廓线长度l0=

9、224mm;胀形后的轮廓线长度l=224+(37-19)=242mm;经计算，<0.094,所以在长度方向可以采用胀形工艺。在宽度方向，胀形前的轮廓线长度l0=124mm;胀形后的轮廓线长度l=124+(37-19)=142mm;经计算，>0.094,所以在宽度方向不可以采用胀形工艺。综上所述，成形该零件时不能够使用胀形工艺。工艺方案：该零件包括落料、拉深和冲孔三个基本工序，可采用的冲裁方案有以下几种种：方案一：落料独立完成，拉深进行两次，然后一次完成三个冲孔；方案二：落料独立完成，阶梯拉深复合进行，然后一次完成三个冲孔；方案三：落料与冲孔复合进行，阶梯拉深；方案四：落料与阶梯拉深

10、复合进行，冲孔独立进行。分析上述几种方案，方案三将冲孔工艺放在首位，对后期的拉深造成了一定影响；方案四有较多的单工序，生产率低；方案一与方案二相对较为合理，但考虑到零件一次拉深可能将会产生破裂或起皱，则需要校核工件是否能够一次拉深成形。判断零件是否能一次拉出，仅需比较实际所需的总拉深系数和第一次允许的极限拉深系数的大小即可。若拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度要小，则工件可以一次拉成。否则需要多次拉深才能成形零件。壁部呈台阶的阶梯件，其变形特点圆筒件拉伸基本相同。但由于这类工件的多样性或复杂性，现在不能统一的方法确定拉深工序次数。由于此类工件高度较小，阶梯数较少，所以采用求出工

11、件的总高与最小直径之比值（相对高度值），若不超过带凸缘圆筒形件第一次拉深的相对高度值则可一次拉伸成形，对于不带凸缘的阶梯形件，可按照表冲压工艺与模具设计表5-14中一行值确定。首次拉深极限高度：，而：，故而不能一次拉深成形。拉深的次数取决于阶梯数目，所以，工件的拉深工序由两次拉深成形。综上多方面考虑，方案一相对于其他方案最为合理。3.冲孔模具设计与计算3.1确定模具简图Hop冲孔工序需要冲三个直径为的孔，由于零件为底部有孔拉深件，且孔边距侧壁的距离较大，所以应采用拉深件口部向下的冲孔模。利用凹模外形定位，可缩短凸模长度，提高其强度、刚性及稳定性，大大提高模具寿命。因此初步确定冲孔工序的模具结构

12、形式，并绘制模具简图如下： 3.2冲裁力及压力中心的确定3.2.1冲裁力的计算普通平刃凸模冲裁时，冲裁力F一般按下式计算： 式中 安全系数k是考虑到实际冲压生产中，凸、凹模刃口钝化、间隙不均、材料力学性能和厚度的波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取k=1.3。冲裁件的周长抗剪强度因此，该冲件的冲孔力为：推件力 式中 为同时堵塞在凹模洞口内的废料数量，其中为凹模洞口的直壁高度，为材料厚度根据材料厚度，设计时取凹模洞口直壁高度查冷冲模具设计与应用实例表1-26得：推件力力系数取 则推件力 压力机采用固定装置和下出件方式冲裁，所以压力机公称压力 3.2.2压力中心的确定根据冲模压力中心设计原则，

13、由于此零件工件形状相同且分布位置对称，所以冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3.2.2选用压力机查冲压手册表9-3选用压力机的主要参数为：3.3冲裁间隙冲裁间隙的计算通常有公式法与经验法两种。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就能冲出良好的零件，即采用经验法查表得出间隙。 Hop零件设计的材料为铜，零件板料厚度为2mm 查冷冲压模具设计与制造1表2.12可得冲孔模的始用间隙,即可选定冲裁间隙值Z=1.1。3.4凸、凹模工作部分尺寸计算冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸

14、来实现和保证。凸模刃口尺寸的计算 式中，dp冲孔凸模的刃口尺寸 x磨损系数 p凸模的制造公差 d冲孔件内径的基本尺寸 工件的制造公差零件尺寸无特殊要求公差等级取IT14级，查互换性与检测表得零件的公差=0.62mm。再查冷冲压模具设计与制造表2.17知磨损系数x=0.5。为保证间隙值，凸模制造公差则 凹模刃口尺寸的计算 式中d凹模的制造公差，则 3.5模具零件外形尺寸计算3.5.1凹模的外形尺寸由于在此零件中，冲孔工序在整个冲压过程的最后一步，因此需要根据零件的轮廓尺寸和板料厚度，按照下列经验公式概略地计算凹模的外形尺寸凹模厚度 式中 查冲压手册表2-40，k=0.42，所以再查中国模具设计大

15、典表22.5-11，得出圆凹模孔径及相关参数，绘制凹模如图3.5.1所示。3.5.2凸模的选用与设计凸模的长度公式：式中 它包括凸模的修磨量（1015mm），凸模进入凹模的深度(0.51mm)，凸模固定板的安全距离(1520mm)等。因为 由前面选取的标准件，取根据计算过的凸模刃口尺寸，查中国模具设计大典表22.5-2.设计凸模如图3.5.2所示：凸模强度-压应力校核：校核公式为 式中 凸模最小断面积凸模材料使用Cr12，查冲压手册， 因此 ，凸模强度满足要求。3.6其他零部件的设计3.6.1定位装置零件采用手工送料的方式，由于冲孔工序在整个设计过程的最后一步，凹模轮廓大致为零件形状，因此零件

16、的定位由凹模从内撑住零件定位。 凹模的定位则通过圆柱销定位。圆柱销查手册，选取标准件如下：3.6.2导向装置导向零件有许多，如用导板导向则在模具上安装不便，而且阻挡操作者的视线，所以不采用；若用钢珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂；针对这次加工产品精度不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作方便，另可降低成本。3.6.3模柄的选择模柄的选择需要根据压力机模柄孔的大小进行选择，由前可知，模柄孔尺寸为：，查中国模具设计大典表22.7-38，选择模柄如图3.6.3所示。3.6.3选取模架本模具选用适合于单个半成品件冲裁的中间导柱标准模架

17、。这种模架的导柱安装在模具中心对称位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具偏斜，并且便于在卸料板上安装导套。定位板对冲压件起定位作用。弹性卸料板上有与凸模相配合的导向孔，并在卸料板两侧装有两导套与导柱配合，因此该卸料板除了有卸料作用外，在冲孔时还起到压件和对凸模的保护作用。冲出的废料可通过凹模的内孔从冲床台面孔漏下。由前凹模尺寸的计算可知，粗略得出凹模的周界尺寸：因此选择： 3.7模具总体设计模具装配图组成：1.上模座 2.卸料螺钉 3.垫板 4.凸模固定板 5.模柄 6.内六角螺钉M20×45 7.下模座 8.导柱 9.导套 10.内六角螺钉M10×80 11.凸模 12.卸料板13.圆柱销 14.凹模总结通过这次的课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高了学生的独立工作能力，巩固了冲压课程所学的内容，掌握了冷冲压模具设计的方法和步骤。作为成型专业大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义的，在已经经历的大学学习中，我们大多数接触的是专业基础课，在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，冲压工艺课程设计为我们提供了良好的实践平台。同时在设计过程中，体现出了自己