冲压模具毕业设计明书

（数控模具设计）冲压模具毕业设计明书1前言1.1课题来源本设计为踏板冲压工艺和成形模设计，来源于生产实际。1.2课题目的和意义（1）总结和巩固基础技术课程和专业课程中所获得的知识，综合应用这解决冲压范围内工程问题的能力。（2）踏板模具设计过程中涉及机械、材料、力学、工艺、机构等各种专学知识的壹次检验，也是工作前夕的实际工作壹次演练。通过本次毕业设计，使自己掌握冷冲压模具设计和制造，提高自己综合运用各种知识的能力。1.3冲压工艺介绍塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车器皿等产品中，也有大量冲压件。台等。面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，壹般每分钟可生产数百件。1.4冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序俩大类。分离工序也称裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，壹般都采用机械压力机。以现代高速多生产是壹个非常重要的问题。1.5国内外现状及水平深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。在这方面，在这上的仍有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果和发展方向。模具是工业生产的基础工艺装备，模具又是“效益放大器，用模具生产具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、高生产率和安全生产，应用各种自动化装置以及冲压自动化生产线。自从2001年加入世贸组织以来，我国经济发展迅速步入快车道阶段，其60%-80%15%2003总产值超过400具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、60亿美元，等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口。跻身于世界的第3仅是要量上考虑，更应该要从质上考虑，中国模具行业大有发展的空间。具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表当下加工工艺、加工装备等方面。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短、“精度高、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这壹要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAMCAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、为可能。(2)高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，且可获得极高的表面光洁度。(3)模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物CAD模具制造业的“逆向工程”。题和差距主要表当下下列5(1)总量供不应求。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。(3)模具产品水平低很多，生产周(4)(5)理落后。术潮流。(1)CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造壹体化。(2)先进设备在现代模具制造中的作用。(3)模具材料及表面处理技术。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产和高精度化发展。①使计算机辅助设计/加工/工程技术得到广泛使用。②让大型模具企业拥有高速数控加工/加工中心/数控机床等先进的加工工艺和装备,能够开展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件装备站在和世界基本同步的水平线上。③在冲模的表面精整加工技术方面,要开展积极探索、积累经验。借助高速、精密的加工设备加工生产,获得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或抛光方法代替传统的手工研磨抛光,提高模具质量。1.6课题研究的主要内容和关键点课题研究的主要内容：（1）在Pro/E状态下设计工件的三维图。（2）对踏板工件进行冲裁、成形的工艺性能研究和生产的经济性分析。（3算，进行相关模具结构的分析,确定模具各组成部分具体结构，设计踏板的冲裁和成形模的模具结构装配图和模具零件图。（4）对模具成形零件的制造工艺进分析,编制成形零件的工艺卡。（5）对踏板成形模的装配工艺进行分析,编制模具的装配工艺文件。（6）编制踏板冲压工艺分析和成形模具设计的说明书。准备采取的措施：设计要求的基础上，可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。（1分析。（2）确定工艺流程。（3）酝酿冲压模具设计安排的初步方案，且画出各步的冲压工序草图。（4）通过工序安排计算及《冲压模具结构图册》等技术资料，验证各步的冲压模具设计方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。（5）通过到模具厂考查了解模具工艺及模具结构。（6）构画其它模具的结构草图，进壹步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。（7）选择最优化的工艺方案进行进壹步设计。（8且着手按照“任务书”上的要求进行毕业设计。2工艺分析及工艺方案的确定2.1设计任务和设计要求图2.1工件图表2.1零件设计要求零件名称材料厚度（mm）生产批量踏板Q2351.5大批量图2.3工件三维图2.2零件的工艺性分析此零件的外形和俩个Φ6mm的孔可通过落料，冲孔加工出来。中间带有凸孔变形，而需要整形，因此采用第壹种方法。合理排样，减少废料。下面是冲压需满足的工件的工艺性：（1）冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当圆角；（2）冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，且应避免过长的悬臂和窄槽；（3弧半径等于工件宽度壹半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生；（4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小；（5）冲裁件的孔和孔之间，孔和边缘之间的距离不宜太短。2.3工艺方案的确定该零件的加工包括冲孔、拉深、落料三个工序，有以下四种工艺方案：方案壹：先冲孔，后拉深和落料，采用单工序模生产；方案二：先冲孔拉深后落料复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔、拉深、落料级进冲压，采用级进模生产。方案四：拉深、冲孔、落料级进冲压，采用级进模生产合适，工作效率也高，且方案四更以满足工件要求，故采用方案四。50°深时凸模凹模的圆角半径约为R5道整形工序。2.4排样2.4.1排样方法排样时材料利用率低，常用的排样方法有三种：（1中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。（2）少废料排样：沿着工件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件和条简单。（3）无废料排样：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差壹些，但材料利用率最高，劳动生产率也高。为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。图2-2拉深会导致材料流动，因此认为方案Ⅱ为更合理的排样方案。根据之上分析，最终确定采用有废料斜排的方式。图2-2排样方案2.4.2搭边值和条料宽度的确定（1）搭边值的确定的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，的模具寿命高50％之上。搭边值是由经验确定的，查表2-2可得排样时选用的最小搭边值：a=1.0mm，a=1.2mm表2-2钢材的搭边值和侧搭边值搭边值/mm条料厚度t/mm圆形工件矩形件L<50矩形件L>50aa1aa1aA10-0.251.82.02.21.52.83.00.25-0.51.21.51.82.02.22.50.5-0.81.01.21.51.81.82.00.8-1.20.81.01.21.51.51.81.2-1.61.01.21.51.81.82.0（2）条料宽度的确定该级进模应采用有定距侧刃。条料宽度B：（2.1）其中，D垂直送料方向上零件尺寸，D=62mmb侧切去料宽尺寸，b=1.5mm条料宽度公差值，=0.8由公式得：再考虑到拉深时材料的流动，故B取69mm导料板之间的距离（2.2）（3）步距的确定（2.3）其中，D---送料方向上零件尺寸，D=34mm则2.5加工工位零件加工分为四个工位，如图2-3：第壹工位：浅拉深第二工位：整形第三工位：冲孔第四工位：落料图2-3加工工位有圆角，工件有公差要求，而且不允许有圆角，因此该工位要有整形工序。3设计计算3.1拉深力计算拉深力（3.1）式中，为修正系数，查表知0.4为拉深后的直径，d=23.5mm为板料厚度1.5mm为板料的抗拉强度400MPa故=17718.6N3.2冲裁力的计算该模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力F（N）可按下式计算：（3.2）式中，为安全系数为冲裁件周长mm为材料厚度mm为材料抗剪强度MPa冲裁力可能增大，所以壹般取K=1.3。因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形，俩个直径为的孔、直径为的孔和侧刃，计算其周长分别为：147.5mm、18.8mm、56.5mm、38.7mm，材料厚度mm。材料抗剪强度故：3.3整形力的计算整形压力的计算和校正压力相同，采用下式计算：（3.3）式中，——整形力（N——单位整形力（Mpa——工件整形面积(mm2)。p值取150Mpa面积较小近似取故得该工件的整形压力为：3.4卸料力的计算卸料力壹般用经验公式计算（3.4）式中，F——冲裁力（N——系数，查表得为0.05，代入计算得：3.5模具总压力该模具的总压力为3.6冲模压力中心的确定对于平行力系，冲模压力中心可用以下公式计算（3.5）若以冲Φ18孔中心为坐标原点，则计算得压力中心在冲孔中心处左侧12.9mm处。3.7冲压设备的确定根据之上计算结果冲压设备选J23-25来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：封闭高度调节量：立柱距离：工作台尺寸：4结构设计4.1凸模凹模设计简化。工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料（4.1）（4.2）冲孔（4.3）（4.4）冲裁凸、凹模工作部分尺寸的计算公式表中，———分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）———分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）、———分别为凸、凹模的制造公差———制件的制造公差（mm）———最小合理间隙值（mm）x———磨损系数凸模长度按下式计算：（4.5）式中，——凸模固定板厚度（mm——卸料板厚度（mmh——增加长度（mm10~20mm。根据后面部分对各板料厚度的选择计算出凸模长度为以下为冲裁凸模凹模工作部分尺寸的计算中将用到的节选表格数据表4-1初始双面间隙值表08、10、35材料09M2、Q235Q34540、50厚度/mmZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.90.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1401.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380表4-2冲裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表尺寸的类型基本尺寸包容表面被包容表面孔中心距≤3+0.25-0.25±0.153-6+0.30-0.306-10+0.36-0.36±0.21510-18+0.43-0.4318-30+0.52-0.52±0.3130-50+0.62-0.6250-80+0.74-0.74±0.43580-120+0.87-0.87120-180+1.00-1.00±0.575180-250+1.15-1.15表4-3圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表公称尺寸凸模制造公差凹模制造公差≤180.0200.020>18-300.0200.025>30-800.0200.030>80-1200.0250.035>120-1800.0300.040表4-4磨损系数x非圆形冲件圆形冲件材料厚度t/mm10.750.50.750.5冲件公差Δ/mm<1<0.160.17-0.35>0.36<0.16>0.161-2<0.200.21-0.41>0.42<0.20>0.202-4<0.240.25-0.49>0.50<0.24>0.244-5<0.300.31-0.59>0.60<0.30>0.304.1.1冲孔的凸模凹模4-24-3可得4-1可得该工件中所需的凸凹模初始间隙为：，磨损系数x取0.5。本结构和基本尺寸如下图。凸模凹模图4-1冲孔的凸模凹模4.1.2冲孔的凸模凹模冲制该孔时所需的磨损系数x取0.5，凸凹模的制造公差为，制件公差，凸凹模初始间隙为：。凸模凹模图4-2冲孔的凸模凹模4.1.3落料的凸模凹模凸模凹模的制造公差为磨损系数x取0.5，凸凹模初始间隙为：，制件公差，孔心距：查表4-2，可得=50.155±0.0394.1.4拉深凸模（1）拉深处毛坯直径计算（4.6）式中，d1为锥面中性层底圆直径，为23.5mmd2为锥面中性层顶圆直径，为27.5mml为锥面中性层母线长度，为2.8mm则=28.9mm（2）凸模和凹模的间隙Z=（1~1.1）t（4.7）式中，t为材料厚度，为1.5mm，故可取间隙为1.65mm（3）凸模凹模圆角半径计算根据材料的厚度查表格可知凹模圆角半径取4t，即为R6，而凸模圆角半径和凹模圆角半径壹致，亦为R6。（4）凸模凹模直径以凹模为基准，底圆凹模尺寸为（4.8）底圆凸模尺寸（4.9）顶圆凹模尺寸为顶园凸模尺寸拉深凸模的基本结构和基本尺寸如下图图4-3拉深凸模4.1.5整形凸模半径为R0.5，整形凸模的基本结构和基本尺寸如下图图4-4整形凸模4.1.6凹模板度H=ks（4.10）式中，k为系数，考虑板料厚度的影响，查表得k=0.3s为垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离，为62mmH=0.3×62=18.6mm垂直于送料方向的凹模宽度BB=s+2.5H=62+2.5×20=112mm（4.11）送料方向的凹模长度L=s1+2s2（4.12）式中，s1为送料方向的凹模刃壁间最大距离，为140mms2为送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离，为22mm故L=140+2×22=182mm凹模板基本结构如下图图4-5凹模板4.2定位零件的设计对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。置，落料凸模设有导正销进行精确定位。4.2.1导料板的设计导料板基本结构如下图图4-5导料板4.2.2侧刃的设计侧刃的宽度（4.13）式中，s为送料步距，为37mm故侧刃的基本结构如下图，图4-5侧刃4.2.3导正销的设计导正销和落料凸模中间通孔采用H7/r6过盈配合其基本结构如下图图4-6导正销4.3卸料出件方式的设计下来称为卸料。下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构，以及工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力比较弹性卸料板厚度15mmd=8mm，长度L=70mm，带螺纹长度l=10mm。卸料板的基本结构如下图图4-7卸料板4.4模架的设计导柱模模架按导向结构分滑动导向和滚动滚动导向，按导柱不同的位置，分为如下四种模架：上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、级进模；且且不能用浮动模柄结构；壹个方向送料；确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。H7/h6和模座均为H7/r6过盈配合。模架及导柱导套各尺寸如下，参照标准制造：导柱分别为导套分别为上模座厚度取，下模座厚度取，上下模座的基本结构结构如下图，上模座下模座图4-8模座4.5模柄的选择H7/m6螺钉防止转动。装配后模柄轴线和上模座垂直度比旋入式模柄好。模柄的基本机构如下图图4-9模柄4.6其他零件的选择局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，其厚度壹般取6~10mm。零件按各自工作需求及结构需要选择如下：凸模固定板厚度取20mm，上模垫板厚度取10mm，下模垫板厚度取10mm，凹模固定板，以及俩块垫板的外形尺寸和凹模板壹致，即182×112mm，其基本结构如下图图4-10凸模固定板图4-11上模垫板图4-12下模垫板4.7标准件的选用4.7.1销钉的选用用2GB/T117-2000选用销钉10×60也采用2个销钉，参照GB/T117-2000选用销钉10×70。4.7.2螺钉的选用用6GB/T7001-2000选用内六角圆柱头螺钉M16×506GB/T7001-2000选用内六角圆柱头螺钉M16×50。4.7.2弹簧的选用考虑到卸料力的大小，采用四个弹簧，且对称布置，再参照GB2089-1980选弹簧为4×20×454.8模具闭合高度应。闭合高度H=35+10+20+20+15+20+10+40=170mm由于初选压力机JC23-25的最大闭合高度为270mm，所以初选压力机JC23-25符合要求。4.9模具总装图模具总装图如下图4-13模具总装图图中，1-下模座，2-垫板，3-落料凹模，4-冲孔凹模，5-凹模板，6-导正销，7-卸料板，8-落料凸模，9-冲孔凸模，10-凸模固定板，11-弹簧，12-垫板，13-卸料螺钉，14-上模座，15-模柄，16-止转螺钉，17-螺钉，18-销钉，19-整20-21-22-23-24-25-橡胶，26-导柱，27-螺钉，28-销钉，29-导料板，30-侧刃4.10模具材料的选用4.10.1冷冲模材料的选用要求堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能有：（1）应具有较高的变形抗力。主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗60HRC才能保证模具具有较高的抗变形能力。（2）应具有较高的断裂抗力。主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强量越高冲击韧性越高，所以载荷较大的冷冲镦、易受偏心弯曲载荷的剪切模、细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性，基体中含碳量要高。（3）应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能。模具在交变应力条件下易产生疲（4）应具有较好的冷、热加工工艺性。钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性、脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。4.10.1材料的选择原则（1）钢材的失效是影响模具寿命的主要因素。要针对模具的失效形式选用钢材：①为防模具开裂，要选用韧性好的材料；②为防磨损，应选用合金元素高的材料；③对于大型冲模应选用淬透性好的材料；④为保持钢材硬度，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；合金材料。（2）要根据制品批量大小选用材料。对于制品批量大的模具，壹般采用优批量生产，所以选用优质合金钢。（3）要根据冲模零件的作用选择。凸模凹模可采用有色金属或黑色金属，T8A，支撑板、卸料零件、导向件等用45。5设计小结的加工工艺路线。在整个设计过程中我发现了许多问题，也解决了许多问题。掌握了模具设计的壹般方法和主要的设计思想以及设计过程中要注意的事项，的例子。合利用了目前最为先进的模具设计方法和设计理念，以适应现代社会的发展。和保养。设计中力求找到经济性和适用性完美的结合点。远更好！工艺过程卡片零件名称冲孔凸模模具编号YGj-01零件编号YGj-01-09材料名称T8A毛坯尺寸Φ20×100件数2工序号工序施工简要说明1备料锻件Φ20×100mm2热处理退火3车削留单边余量0.5mm4磨削磨削各外圆0.25mm5热处理淬火，硬度至58-62HRC。6钳工磨削外圆尺寸至要求，抛光至Ra0.4um7检验零件加工工艺工艺过程卡片零件名称冲孔凸模模具编号YGj-01零件编号YGj-01-17材料名称T8A毛坯尺寸Φ30×100件数1工序号工序施工简要说明1备料锻件Φ10×100mm2热处理退火3车削留单边余量0.5mm4磨削磨削各外圆0.25mm5热处理淬火，硬度至58-62HRC。6钳工磨削外圆尺寸至要求，抛光至Ra0.4um7检验工艺过程卡片零件名称拉深凸模模具编号YGj-01零件编号YGj-01-15材料名称T8A毛坯尺寸Φ40×100件数1工序号工序施工简要说明1备料锻件Φ40×100mm2热处理退火3车削留单边余量0.5mm4磨削磨削各外圆0.25mm5热处理淬火，硬度至58-62HRC。6钳工磨削外圆尺寸至要求，抛光至Ra0.4um7检验工艺过程卡片零件名称凹模板模具编号YGj-01零件编号YGj-01-09材料名称T8A毛坯尺寸200×150×30件数2工序号工序施工简要说明1备料锻件200×150×30铣六面到尺寸182.5×112.5×20.5，注意俩大平面和相邻邻侧2粗铣面用标准角尺测量达基本垂直3平面磨磨上下平面达到20.2mm，且磨俩相邻面达四面垂直4钳工划线，钻孔，铰孔，攻丝5热处理淬火，硬度至58-62HRC。6平磨磨上下表面至要求7检验模具装配和调试1模具的装配调整间隙、试冲、返修，具体装配见下表。表5.1级进模的装配表序号工序工艺说明（11凸模凹模预配要求尺寸精度、形状；（2均匀。不合适则应重新修磨或更换。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，且拧紧牢固（1）在下模座上划中心线，按中心预装垫板、凹模、导料板；（23装配下模置，且分别钻孔，攻丝（3）将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在壹起，且用螺钉紧固，打入销钉（1）在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将凸模和固定板的组合装入凹模；（2绞螺孔、销孔；4装配上模（3拧紧；（4）将卸料板套装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙且调整合适后，紧固螺钉；（5）安装导正销。2模具的调试和制造的不足，且找出原因给和纠正。且能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的工件为止。使用压力机型号、制造日期等。且涂油防锈后经检验合格入库。执行工艺规定，防止废品的产生。图纸目录图纸目录**学院2013届毕业设计编号名称踏板工艺设计和成形模设计图号YGj共1页第1页序号图纸编号图纸名称01