冲压工艺及模具设计课程设计止动件冲压模具设计

B 冲压工艺及模具设计课程设计设计名称 止动件冲压模具设计 系 别 机械工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 09模具三1班 姓 名 学 号 指导老师 完成日期 2011年4月30日 指导教师评语建议成绩：优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日最终评定成绩：优 良 中 及格 不及格系主任签字 年 月 日课程设计任务书1、 课程设计的原始资料及设计技术要求零件图零件名称：止动件零件所用材料：35材料厚度：2 mm生产批量：大批量二、课程设计工作内容及完成时间1.分析零件的成型工艺性2.工艺方案和模具零件结构尺寸的确定3.压力机的选用4.绘制模具装配图5.绘制模具零件图6.编制设计说明书三、主要参考资料、文献1.冲压工艺与模具设计 机械工业出版社2.冲压模具设计手册 机械工业出版社3.冲压成型工艺与模具设计 高等教育出版社4.CAD、Pro/E、CAM等软件工具书5.机械制图、公差、金属材料与热处理等书 止动件冲压模具设计一、零件的工艺性分析 1.零件的材料：35号钢 特性：35号钢优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，焊接性能尚可，大多在正火状态和调质状态下使用。 用途：35号钢广泛用于制造各种锻件和热压件、冷拉和顶锻钢材，无缝钢管、机械制造中的零件，如曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、套筒、轮圈、垫圈以及螺钉、螺母等。 2.零件的结构： 从零件图可知，该零件结构简单，上下对称，在零件外形轮廓无圆角过渡，因此较适合于冲裁。 3.零件尺寸精度： 尺寸均为未注公差的自由尺寸，在冲压工序中一般按IT14级来确定。查表可知各零件尺寸的公差为： 外形尺寸：42 0-0.62 内形尺寸：200.520 220.520 40.30 4.结论： 以上零件各组成尺寸的精度要求,都满足冲裁工艺要求.二、冲压工艺方案：1.冲压模的定义：单工序模就是只有一个工序，只能对零件进行一种加工。复合膜就是同时完成两道及其以上的加工。多工位连续级进模说通俗点就像流水线，原料从一端送入，依次经过各个工位，冲压一个行程，送进一个步距，逐步冲出所要求的零件。2.冲压工艺方案的选择： 该零件包括落料，冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三冲孔落料连续冲压，采用连续模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产效率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具，冲压件的行为精度和尺寸精度难以保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的集合形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的行为精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造 安装较复合模复杂，通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二位佳。三、排样： 冲裁件的板料 带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样石降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样时应考虑如下原则：、1. 提高材料的利用率。2. 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3. 模具结构简单寿命长。4. 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。排样的方法： 根据材料的利用情况，排样的方法可分为三种：1. 有废料排样。如a图所示。沿冲件的全部外形冲裁，冲件与冲件之间，冲件与条料侧边之间都存在有搭边废料。有废料排样，材料利用率低，冲裁件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂 尺寸精度要求较高的冲裁件。2. 少废料排样。如b图所示。沿冲件的部分外形切断或冲裁。只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样，材料的利用率较高，用于某些尺寸要求精度不高的冲裁件排样。3. 无废料排样。如c图所示。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边废料。冲件与冲件之间沿直线或曲线的切断而分开。这种排样，材料利用率最高，但对冲裁件的结构形状有要求，设计冲裁件时，应考虑这方面的工艺性。 采用少无废料排样可以简化冲裁模结构，减少冲裁力。但是，因条件本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，冲裁件公差等级低。同时，由于是模具单面受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾，全面考虑。最佳的排样方法： 有废料排样，材料利用率低，冲裁件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂 尺寸精度要求较高的冲裁件。搭边和料宽：1. 搭边 排样种相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低；搭边值小，材料利用率虽高。但过小时搭边的强度和刚度不够，冲裁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，造成冲裁力不均，损坏模具刃口，为了避免这一现象，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。2搭边值的大小与以下因素有关：1）材料的力学性能。 软材料 脆材料，搭边值要大一些，硬材料，搭边值可小一些。2）材料的厚度。 材料越厚，搭边值也越大。3）零件的形状和尺寸。 零件的外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4）排样的形式。 对排样的搭边值大于直排的搭边。5）送料及挡料方式。 用手工送料，且有侧压装置的搭边值可小一些，用侧刃定距比用挡料销定距地搭边值小一些。 6）卸料方式。弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。 工作间a1=1.2 侧面a=1.5 送料步距和条料宽度的确定： （1）送料步距条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每个部距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距地大小应为条料上的两个对应冲裁件的对应点之间的距离。 S=L工件+a1=42+1.2=43.2mm （2）条料宽度 条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度。要能在冲裁时顺利地导料板之间送出，并与导料板之间有一定的间隙。因此，在确定条料宽度是必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构分别进行计算： 条料宽度：B=（Dmax+2a）0- B=（42+21.5）0-0.5 B=450-0.5零件排样图如图所示： 材料的利用率： 冲压件大批量生产成本中，柸料材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性。合理性的指标是材料的利用率。其计算公式如下。 一个距内的材料利用率为: = FBS100% =1062.744543.2 =54.67% 一张板料上总的材料利用率0为： (钢板标准：900mm1000mm 0=NF1BL100% 0=4001062.749001000 0=47.23%四、冲压力的计算：1. 落料力： F落= K L = 1.33.14422500 = 171.44 KN2. 冲孔力： F冲= K L = 1.374.082500 = 96.3 KN3. 卸料力： F卸= K卸F落 = 0.05171.44 = 8.57 KN4. 推件力： F推= n K推F冲 =70.05596.3 =47.08 KN5. 总冲压力： F总=F落+F冲+F卸+F推 =171.44+96.3+8.57+47.08 =323.39 KN五、压力中心的计算： 坐标系如图所示： x 1=11 y 1=2x 2=12 y 2=0 x 3=11 y 3=-2x 4=4.5 y 4=0X 0= L1X1+L2X2+L3X3+L4X4 L1+L2+L3+L4 = 211+412+211+126.884.5 2+4+2+126.88 = 4.9 因此压力中心坐标为（4.9，0）六、凸凹模刃口尺寸计算： Zmax=0.360mmZmin=0.246mmd=0.6（Zmax-Zmin）=0.0684mmp=0.4（Zmax-Zmin）=0.0456mm1) 落料尺寸： 42 0-0.62 Dd+d0 =(Dmax-X) +d0 =(42-0.50.62)+0.06840 =41.69+0.06840mm Dp0-p =Dd-Zmin)0-p =(41.69-0.246)0-0.0456 =41.4440-0.0456mm2) 冲孔尺寸：200.520 220.520 40.30 dp0-p=(dmin+ X) 0-p =(20+0.50.52)0-0.0456 =20.260-0.0456mm dd+d0 =(dp+Zmin) +d0 =(20.26+0.246)+0.06840 =20.506+0.06840mm dp0-p=(dmin+ X) 0-p =(22+0.50.52) 0-0.0456 =22.260-0.0456mm dd+d0 =(dp+Zmin) +d0 =(22.26+0.246) +0.06840 =22.506+0.06840mm dp0-p=(dmin+ X) 0-p =(4+0.50.3) 0-0.0456 =4.150-0.0456 mm dd+d0 =(dp+Zmin) +d0 =(4.15+0.246) +0.06840 =4.396+0.06840 mm七、工作零件结构设计：1.凹模的结构设计 （1）凹模刃口形式 整体式： 在整体凹模内，将加工部分以工位为单元分开 镶拼式： 当刀口坏的时候可以直接更换入块，不必将整个板重新新制或设变板，这样可以节省时间。但镶嵌式的不好的地方就是费用高。最佳选择形式：采用镶拼的结构，这样对于原材料可以大大的节省，并对于后期的修改和维修，以及配件的更换都极为的方便。也可以在实际的安装过程中进行调整累积误差，用后期的装配来弥补加工的不足。此外，卸料块的设计模式也和凹模镶块一样采用拼装式的，只是由于卸料块是精确定位的，而且它不受很大的力，在冲压过程中，一般不容易损坏，所以在它的周围没有用于维修等钢型镶块。在级进冲压模中，凸模是安装于凸模的固定板上，由于精密多工位级进冲压模的凸模的精确定位是用卸料块来导向定位的，即卸料块和凸模的间隙比凹模和凸模间有间隙还要小，为了方便定位，凸模式的固定方式采用浮动式的，即凸模与凸模固定板间有一定的间隙，凸模安装于凸模固定板上可以摇动，再由卸料块精确定位后和凹模配合。 （2）凹模外形尺寸： 凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般为圆形和矩形两种。当冲裁中小型工件时，常采用圆形凹模，而对大型工件的冲裁，应采用矩形凹模。由于冲裁时凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论方法精确计算，必须综合考虑各方面因素。 凹模厚度： H = k b =04241.76=18mm 凹模壁厚： C = (1.52) H =(1.52)18=(2736) mm 实际取C = 30mm 凹模边长：L = b+2c=42+230=102 mm查标准 JB/T 7643.12008，凹模宽100 mm因此确定凹模外形尺寸为： 10010018 mm，将凹模板做成薄板形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为： 10010014 mm （3）凸凹模的尺寸： 作用：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值。也靠图凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。 凸凹模的长度尺寸：L= h1 +h2 + h =14+10+24 =24 mm (4) 冲孔凸模尺寸： 作用：冲孔模是先确定凸模刃口尺寸，以凸模刃口尺寸为基准，间隙取在凹模上，即冲裁间隙通过加大凹模刃口尺寸来取得。 冲孔凸模尺寸：L= h1 +h2 +h3 =14+12+14 =40 mm八、其他模具结构零件：根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查标准JB/T 7643.12008,确认其他模具结构零件。见下表所示。其他模具结构零件序号名称长宽厚材料数量1上垫板1001006T8A12凸模固定板100100144513空心垫板100100124514卸料板100100104515凸凹模固定板100100164516下垫板1001006T8A1 根据模具零件结构尺寸，查标准GB/T 2855.12008选取后侧导柱100100（160190）标准模架一副。九、冲压设备的选用：根据总冲压力F总=323 KN，模具闭合高度 冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-63开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫板。其主要参数如下：公称压力：630 KN 滑块行程：130 mm 行程次数50次/分 最大闭合高度：360 mm 连杆调节长度：80mm 工作台尺寸（前后左右）: 480mm710mm.十、工作零件加工工艺过程：1. 冲孔凸模加工工艺过程：序号工序名工序内容设备工序简图1备料锻件：24602热处理退火：硬度达120150HRC3车削按图车全形，单边留0.2mm精加工余量。车床4热处理淬火 硬度达180220HRC5磨削磨外圆，两端面达设计要求。磨床6钳工精修全面达到设计要求7检验2. 凸凹模加工工艺过程：序号工序名工序内容设备工序简图1备料将毛坯锻成长方体135100402热处理退火3车削铣(刨)削六面成长方形模块车床4钳工划线 用平板和划线盘按图划线，并打样冲眼。5钻孔 用钻头钻螺纹底孔；用圆柱销孔的预孔；用钻头钻挡料销让位孔；用钻头在中心处钻穿丝孔等；正、反面孔口倒角；凸凹模用钻头孔扩，保证刃口高度；攻螺纹；铰孔钻床6热处理 凹模工件淬硬至HRC6062，凸凹模工件淬硬至HRC5862。7磨削 磨内外圆和两端面及相邻两侧面，用90角尺测量相邻两面的垂直度至图纸要求，退磁。磨床8钳工精修研光线切割面9检验 复合冲裁模的装配应选择凸凹模作为装配基准件，先装下模部分，后装上模部分。3. 落料凹模加工工艺过程序号工序名工序内容设备工序简图1备料将毛坯锻成长方体135100302热处理退火3粗刨 刨六面达到1269226，互为直角刨床4热处理调质5磨平面光六面，互为直角磨床6钳工划线划出各孔位置线，型孔轮廓线 7铣漏料孔达到设计要求铣床8加工螺钉孔，销钉孔，穿丝孔按位置加工螺钉孔，销钉孔，穿丝孔钻床9热处理按热处理工艺，淬火回火达到6064HRC10磨平面磨上下平面光磨床11线切割按图切割型孔达到尺寸要求12钳工精修全面达到设计要求13检验十一、模具总装配图1.模具装配图止动件模具装配图2.模具装配图明细表序号名称数量材料热处理标准代号参考尺寸备注1下模座1HT200GB/T2855.2-2008100100352螺钉445GB70.1-2000M8f403圆柱销（2）245GB/119.1-200010454凸凹模1T10A6064HRC5导柱2GCr156064HRCGB/T2861.1-2008221506挡料销1454348HRCJB/T7649.10-20087导套2GCr155862HRCGB/T2861.3-200822808上垫板1T8A5458HRC9导正销245GB119.1-2000103510螺钉245GB70.1-2000M86011推件块1453438HRC12凸模2T10A5660HRCJB/T5825-20813模柄1Q235AJB/T7646.1-200814推杆1452832HRC15骑缝销145GB119.1-200041416上模座1HT200GB/T2855.1-20081001003017凸模固定板1452832HRCJB/T7643.1-20081001001418空心垫板1452832HRCJB/T7646.3-20081001001219圆柱销（1）245GB119.1-2000106220凹模1Cr126064HRCJB/T7643.1-20081001001421卸料板1452832HRC1001001022橡胶123凸模固定板1452832HRCJB/T7643.1-20081001001424下垫板1T8A5458HRCJB/T7643.3-2008100100625卸料螺钉4452428HRCJB/T7650.5-200826导料销245JB/T7649.10-200827螺钉145GB70.1-2000M825十二、模具零件图模具零件图如图所示。 1.冲孔凸模：2. 落料凹模： 3.凸凹模：