《塑性成型工艺（冲压）》课程设计说明书

冲压课程设计课 程 设 计 报 告题 目： 冲 压 课 程 设 计 专 业： 材 料 成 型 及 控 制 工 程 班 级： 姓 名： 指导教师： 成 绩： 机械工程系2011年05月31日目 录摘要 3第一章 零件的工艺性分析 41.1产品结构形状分析 41.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 41.3产品材料分析 41.4分析产量 4第二章 生产方案的制定 42.1单工序逐步加工 52.2复合模加工 52.3连续模加工 5第三章 冲模结构的确定 53.1模具的形式 53.2定位装置 63.3卸料装置 63.4导向零件 63.5模架 6第四章 排样设计 64.1单排 64.2交叉双排 7第五章压力中心计算 85.1计算模具压力中心 8第六章冲压工艺力计算 96.1冲裁力的计算 96.2冲孔冲裁力 96.3落料冲裁力106.4卸料力106.5推料力106.6顶件力106.7总冲压力106.8压力机选择11第七章刃口尺寸计算117.1冲孔凸凹模计算117.2落料凸凹模计算11小结13参考文献14塑性成型工艺（冲压）课程设计说明书摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。此次课程设计对制件的冲压工艺进行了分析，冲压工艺方案及模具的结构类型进行了确定，并进行了必要的冲压工艺参数计算及模具工艺零件与结构零件的选用。为了增大材料的利用率，减少工序复杂程度，设计了先冲孔后落料的级进模具。在本次课程设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作排样图和模具的刃口尺寸图。本次课程设计是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。关键词：冲压；模具；冲压工艺；冲孔；落料；排样图第一章 冲压件的工艺分析由图1 1 零件图1.1产品结构形状分析 由图1 1可知，产品为圆片落料、非圆片冲孔。产品形状简单对称，无下槽；孔与零件边缘之间最小距离 c 满足 c 1.5 t 要求。（c=15 1.5t=1.51.5=2.25）1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 尺寸精度。该零件所有尺寸都未标注公差，属于未标注公差尺寸，因此该零件在精度方面要求不高，很容易达到要求。 冲裁件断面质量。因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5 3.2um，毛刺允许高度为0.01 0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以达到保证。1.3产品材料分析 对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料是Q235钢，属普通碳素钢，其力学性能、强度、硬度和塑性指标适中，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外本产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量的厚度公差就可以保证。经上述分析，产品的采莲性能符合冷冲压加工要求。1.4分析产量产品批量为大批量，很适合采用冲压的加工方法，最好采用复合模或连续模，若能加上自动送料装置，会大大提高生产效率，降低成本。第二章 生产方案的制定 完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工的工艺方案分为以下3种。2.1单工序逐步加工采用单工序逐步加工有两种方案 冲孔、落料单工序模，工序简图见图2 1。 落料、冲孔单工序模，工序简图见图2 2。特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产率低，工件精度低不适合大批量生产。 图21冲孔、落料单工序模 图22落料冲孔单工序模2.2复合模加工采用复合模加工成形 工序简图见图23。特点：生产率较高，工件精度高，但模具制造复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。2.3级进模加工采用连续模加工成形 工序简图见图24。特点：生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。 根据本零件的设计要求，以及各方案的特点决定采用复合模比较合理。 图23冲孔、落料复合模 图24冲孔、落料级进模第三章 冲模结构的确定 3.1模具的形式 复合模又可分为正装式和倒装式。 正装式特点。工件和冲孔废料都落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。 倒装式特点。冲料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便，另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也低，所以从操作方便、模具制造简单等方便考虑，决定采用倒装式复合模。3.2定位装置 采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模座和活动卸料板之间。工作是可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。采用导料螺栓横向定位。因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。3.3卸料装置条料的卸除。采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料安装在下模。工件的卸除。采用打料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。冲孔废料的卸除。采用下模座上漏料孔排出。冲孔废料在下模的凹凸模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。3.4导向零件 导向零件有许多，如用导板导向，则在模具上安装不方便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚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，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，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，操作又方便，还可降低成本。3.5模架 若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料。操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。本设计决定采用中间导柱模架。第四章 排样设计4.1单排 a.搭边。查冷冲压工艺及模具设计表29，确定搭边值a，b。 当t=1.5时 a=2 b=1.5 b.条料宽度。采用无测压装置。所以B=D+2a+Z式中 Z导尺与最宽条料之间的最小间隙，查冷冲压工艺及模具设计表212得Z=0.5mm。所以B=（52+22+0.5）=56（mm） 图4-1 单排排样图c.导尺间距离A。A=B+Z=D+2a+2Z=52+22+20.5=57（mm） d.材料利用率 。=100%式中 n板料上实际冲裁的零件数量； F1零件的实际面积，mm2; L板料长度，mm； B板料宽度，mm。 若取工件数n=20件，则料长为L=20D+19b+2b=2052+191.5+21.5=1071.5（mm）取 L=1072mm所以条料规格为107256.51.5所以材料利用率为=100% =100%=70.12%4.2交叉双排 a.搭边。由上可得搭边值a、b。a=2 b=1.5b.条料宽度及材料规格。C=46.0mmB=C+D+2a=46+52+22=102图4-2 交叉双排排样 取工件数量为n=20+20=40（件） 料长L=20D+19b+2b=2052+191.5+21.5=1071.5 去 L=1072 所以条料规格为10721021.5 c.材料利用率 =100%=100%=77.65% 从材料利用率分析可知，交叉双排排样节省材料，材料利用率高，所以确定采用交叉双排排样的方法。第五章 压力中心计算5.1计算模具的压力中心 由于该零件关于纵轴对称，所以横坐标为零。 将图形分成如图所以5各部分 =r=3.1411=34.5 =r=7.0 =10.5 =-4.9 =12.7 =-9 =10.5 =-4.9 L5=D=3.1452=163.3 =0Y=0.11(mm)第六章 冲压工艺力计算6.1冲裁力计算 冲裁力公式为 式中 P冲裁力； 冲孔冲裁力； 落料冲裁力。6.2冲孔冲裁力P孔 冲孔冲裁力 式中 K系数，查表取K=1.3； 冲孔周长，由第五章知L孔=68.25；材料抗剪强度，查冷冲压工艺及模具设计表13=303372MPa 取=350MPa所以 =1.368.251.5350=460 580(N)取 =46.6(KN)6.3落料冲裁力 落料冲裁力公式 落料周长，=3.1452=163.3（mm） 所以 =1.3163.31.5350=111 438 取 =111.4（KN）6.4卸料力Px 卸料力公式 式中卸料系数，查冷冲压工艺及模具设计表510 =0.040.05，取=0.045。 所以 =0.045111.4=5.0（KN）6.5推料力Pt 根据推料力公式 式中推料系数，查冷冲压工艺及模具设计表510 =0.055； n同时卡在凹模洞孔内的件数，取n=3 所以 =0.05546.63=7.7（KN）6.6顶件力 根据顶件力公式 式中顶件系数，查表得=0.06 所以 =0.06（46.6+111.4）=9.5(KN)6.7总冲压力 冲裁是，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力，根据模具结构不同计算方式不同，采用弹压卸料装置和下出件的模具是，总的冲压力为=46.9+111.4+5.0+7.7=170.7（KN）6.8 压力机的选择 根据计算冲压总工艺力，查冷冲压工艺及模具设计表1-5得 冲压设备拟选J23-25第七章 刃口尺寸计算7.1冲孔凹、凸模尺寸dt=Ht=da=Ha=上式中 dt冲孔凸模刃口尺寸； da冲孔凹模刃口尺寸； Ht冲孔凸模刃口尺寸； Ha冲孔凹模刃口尺寸； t凸模刃口尺寸制造公差，mm，查设计表223 t=-0.02mm； a凸模刃口尺寸制造公差，mm，查设计表223 a=-0.02mm； Zmin凹凸模最小初始双面间隙，mm，查冲压表35 Zmin=0.132mmm。 将已知数据带入公式，即得dt= Ht=da= Ha=校核 t+a=0.02+0.025=0.045Zmax-Zmin=0.24-0.132=0.108（Zmax是凹凸模最大许用双面间隙，由冲压表35差得等于0.240mm） 满足a+tZmax-Zmin，所以上面尺寸合理。7.2落料凹凸模尺寸Da=Dt=式中 Da落料凹模刃口尺寸，mm； Dt落料凸模刃口尺寸，mm；t凸模刃口尺寸制造偏差，mm，查设计表223 t=0.03；a凹模刃口尺寸制造偏差，mm，查设计表223 a=0.02；Zmin凸凹模最小初始双面间隙，mm，查冲压表34 Zmin=0.132mm；Zmax凸凹模最小初始双面间隙，mm，查冲压表34 Zmin=0.132mm。将已知数据带入公式，Da= Dt=51.868校核间隙 t+a=0.02+0.03=0.05Zmmmax-Zmin=0.240-0.132=0.108mm所以设计尺寸合理。小结在这两个星期里我们花了很长的时间去做，虽然过程很长，但是我感觉收获很多。在这次设计过程中，我们熟悉了以前学的一些专业基础知识，设计的过程让我们将所学知识融会贯通。在设计过程中，我们先后进行了冲压工艺性分析和生产方案的确定，排样设计，冲压力的计算，刃口尺寸的计算。我还运用到了AutoCAD、Word等一些基本的软件，加强了这方面的操作能力，但是在设计的过程中我们还是遇到一些问题：1. 整个小组在合作设计上，有些问题，分工不明确，导致目标不明确。有的同学做了很多，而有的只做了一小部分。2. 设计过程中出现了很多问题，特别是一些公式的运用，由于平时上课时的疏忽，有的公式很难找到，这才认真的看了一下书本，掌握了许多以前不会的，有了很大的提高。3. 一些软件运用不够熟练，操作起来很繁琐，没有真正领悟。4. 设计的心态不够稳定，设计后期太过急躁，反而降低了工作的效率。在整个设计完成后，我才感觉到做课程设计需要很多团队合作，分工的明确，持之以恒的态度。我要将这些经验深入到以后的工作中，这样才能在以后的工作中完成每项任务。参考文献1 翁其金 徐新成.冲压工艺及冲模设计.北京：机械工业出版社，20082 韩英淳.上海：上海科学技术出版社，20063 胡兆国.北京：北京理工大学出版社，2009- 14 -