冷冲压模具设计与制造课程设计冲孔落料连续模（）

湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书需图纸，联系QQ153893706 课程名称： 冷冲压模具设计与制造 题目名称： 冲孔落料连续模 班 级：2008级 机制 专业 机制 三班姓 名： 学 号： 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 年 月 目录冷冲压的概述 2 冲压工艺的特点及其应用 2模具设计的主要内容3一、零件设计总图3二、冲压件的工艺分析4四、冲裁工艺方案5五、排样8六、计算冲压力10 七、确定模具压力中心10八、计算凸凹模刃口尺寸12九，凸模和凹模工作部分尺寸的设计计算13十、磨具其他装置的设计15十一、模架的选择16十二、压力机相关参数的计算17十三、装配图17十四、结论17十五、参考文献18。冷冲压的概述：冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的零件加工方法。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。在冷冲压加工中，冷冲模就是冲压加工所用的工艺设备，没有先进的冷冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冷冲压工序的分类：由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其冲压方法可分为分离工序和变形工序两大类。冷冲压可分为5个基本工序：冲裁 使板料实现分离的冲压工序。弯曲 将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。拉伸 将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序。成形 用各种步同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序。立体压制 将金属材料体积重新分布的冲压工序。 冲压工艺的特点及应用冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下特点：用冷冲压加工方法可以得到形状复杂，用其他加工方法难以加工的工件。冷冲压的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。材料利用率高，工件质量轻，刚性好，强度高，冲压过程耗能少，因此工件成本较低。操作简单，劳动强度低，易于实现自动化，生产率高。冷冲压加工中所需的模具结构一般比较复杂，生产周期较长，成本较高，因此多用于成批，大量生产。由于冷冲压有许多突出优点，因此在各个行业都有广泛应用。模具设计的主要内容：1. 熟悉相关设计资料及文献。2. 对冲裁件进行工艺性分析。3. 确定合理的冲裁的工艺方案。4. 选择模具的结构形式。5. 进行必要的工艺计算，主要包括：1) 排样的设计与计算：选择排样方法，确定搭边值，计算送料步距与条料宽度，计算材料利用率，画出排样圆等。2) 计算冲压力：包括冲裁力，卸料力，推件力或顶件力。3) 计算模具的压力中心。4) 计算凸凹模工作部分尺寸并确定其制造公差。5) 弹性元件的选用。6选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸。7绘制装配图与零件图。8编写设计说明书。一 零件设计总图零件名称图号16材料H62厚度0.5mm 生产批量大批量二 冲压件的工艺分析 该零件形状简单，冲孔是圆，落料周边都是直线组成。由表2.3、表2.5查出，冲裁件内外形成能达到的经济精度为IT11。将以上精度与工件简图中所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中得到保证。其他尺寸标注，生产批量等情况，也都能满足冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔落料连续冲裁模进行加工。三 冲裁工艺方案完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案分为以下3种：方案一：单工序模生产，先冲孔，后落料;方案二：复合模生产，冲孔落料复合冲压；方案三：连续模生产，冲孔落料连续冲压。各模具结构特点及比较如下表：模具种类比较项目单工序模复合模连续模冲压精度一般较低中、高级精度中、高级精度制件最大尺寸与材料厚度一般不受限制一般应在300mm以下常在200mm以下，料厚在0.12.0mm之间生产效率低较高高制造复杂性和价格结构简单，制造简单，价格低结构复杂，制造难度大，价格高结构复杂，制造难度大，价格与工位数成比例上升适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产大批量小型冲压件的生产根据分析结合相关方面分析：方案一模具简单，但不能满足制件的精度要求。方案二能满足制件的精度要求，但复合模必须用到凸凹模，但凸凹模有最小壁厚要求，材料厚度为0.5mm，则最小壁厚为3.0mm。故不能使用复合模。（冷冲模设计）方案三能满足精度要求，且生产率高，操作方便。综合对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为佳。四 模具的基本结构4.1模具的类型选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为连续模。连续模的结构组成单元功能主要零件工作单元冲压加工凸模、凹模辅助单元卸料卸料板、卸料螺钉、弹簧定位X挡料销、侧刃Y导料板、侧压装置Z浮顶销等精定位导正销导向外导向模架、导柱、导套内导向小导柱、小导套固定凸模固定板、上下模座、模柄、螺钉、销钉4.2条料（工件）送进与定位方式条料送进方式采用手动送料，在模具设计时要特别注意操作安全问题。条料在X方向的定位是采用挡料销定位，Y方向采用分离式的导料板。冲裁件的精定位采用导正销。导料板一般沿条料送进方向安装在凹模形孔的两侧，对条料进行导向。该模架采用平直式，平直式多用于低速、手工送料，且为平面冲裁的连续模。如下图所示：4.3卸料装置因采用级进模生产，故采用向下落料出件。有刚性卸料和弹性卸料两种方式，弹性卸料则是卸料板、卸料螺钉和弹性元件构成卸料装置。在凸模抬起过程中，通过弹性元件的回弹力将条料从凸模上脱离的一种卸料方式。在多工位连续模中，多使用弹性卸料装置。4.4导向方式一般采用安装在模架上的导柱、导套进行导向。连续模上的卸料板需对凸模进行设计导向时，需增加小导柱、导套进行导向。4.5模具的正装关系对于连续模而言，其冲裁工序一般只采用正装方式，否则由于废料排除不便，导致无法完成连续冲压成形。正装是指凸模装于上模，凹模装于下模。4.6模架类型及精度选择对角导柱模架，这种模架在凹模面积的对角中心线上装有前、后导柱，其有效区在毛坯进给方向的导套间。受力平衡，上模座在导柱上运动平稳。适用于纵向或横向送料，使用面宽，常用于连续模或复合模。其凹模周界范围为63mm x50mm至500mm x 500mm。这种模架的导向精度较高。对于中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的。本模具采用压入式模柄。五 排样1送料步距 A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每一个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件，送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁间的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距A的计算公式为： A = D + a式中 D 平行于送料方向的冲裁件宽度 a 冲裁件之间的搭边值 步距 A 6 + 1.5 7.5 mm 条料宽度 B条料是由板料裁剪下料而得，为了保证送料顺利，裁剪时的公差带分布规定上偏差为零，下偏差为负值（- ）条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料板导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。条料宽度B的计算应保证在这二种误差的影响下，仍然保证在冲裁件与条料侧边之间有一定的搭边值a。 条料宽B（ D + 2a1 + Z ）式中D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a1冲裁件与条料侧边的搭边；板料剪裁时的下偏差。Z -条料于导料间的间隙查表2.8跟2.9可以得a=1.5mm Z=0.1 B =（ 48 + 2 1.5 + 0.1 ）= 51.1 mm 采用无废料的排样方案。侧刃最小搭边a=3mm。计算冲压件毛坯面积：条料宽度：48mm进距：h=（6+3）=9mm：一个进距的材料利用率：六、计算冲压力 该模具采用弹性卸料和下出料方式。 1，冲孔力查表7.1得到H62的412MPa 根据2.9式，冲孔力： 2、落料力： 3、根据式2.12，冲孔部分及切断部分的卸料力： 查表2.10， 4、根据式2.13，冲孔部分推件力： 查表2.10，得 5、落料部分推件力： 则总冲压工艺力为： 七 确定模具压力中心冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合。否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常摩擦，降低模具寿命甚至磨损模具。压力中心的计算是通过空间平行力及合力的作用线的求解方法。冲裁轮廓周长/mm个凸模压力中心坐标X(mm)Y（mm）=307.5=42219=6426=2131.53=3216=2110.56=12.562.53=12.567.53=12.5634.56=12.5639.56由2.7式得，压力中心到X轴的距离为： 由2.8式得，压力中心到Y轴的距离为：八、计算凸凹模刃口尺寸 1、计算冲孔凸凹模刃口尺寸查表2.12得间隙值=0.04mm =0.06mm查表2.14得凸凹模制造公差mm，mm。校核：-=0.02mm +=0.06mm 为保证新冲模的间隙小于最大合理间隙（），凸模和凹模制造公差必须保证 否则，取：mm mm 对零件图中未注公差的尺寸，按IT14级查表7.14，其极限偏差为：。 查表2.17得磨损系数x=0.5，查表7.14制造公差。 根据表3.16得： 凸模尺寸 凹模尺寸mm2、计算落料凸凹模刃口尺寸对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸，凹模刃口部分尺寸计算如下。当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸增大的为A类尺寸，刃口部分尺寸基本不变的为C类尺寸。对零件图中未注公差的尺寸，查表7.14，其极偏差为：，。将零件图中的各尺寸进行分类： A类尺寸：，mm。C类尺寸：，mm。查表2.17得因数x为：由于都所以因数x=0.75。凹模刃口尺寸计算如下： 九，凸模和凹模工作部分尺寸的设计计算尺寸计算的原则落料时，落料件的尺寸由凹模决定，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减少冲孔件的尺寸，为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。凸模和凹模之间应该有合力间隙。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计图凸模和凹模尺寸时取初始间隙的最小值Zmin.凸模和凹模的制造公差，应于冲裁件的尺寸精度相适应。尺寸计算时要考虑模具的制造特点：一种是分别加工法，另一种是单配加工法。1、凹模的设计 凹模厚度，按式2.38，其中b=45mm,K按表2.21查得，K=0.40 H=Kb=0.445=18mm 凹模壁厚C=1.5H=27mm凹模刃口形状的选择，凹模刃口有两种基本形状：一种是直壁式，一种直斜壁式。直壁式强度好，刃磨后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁是磨损大，工件易在型空内聚集，严重时会让凹模胀裂，不如斜壁式锋利。每次刃磨磨量大。为避免工件在型空内聚集，考虑到本例生产量较大凹模刃口形状应选择直壁式的。3、冲孔凸模的设计 冲孔凸模材料选用T10A钢制造，淬火硬度为HRC5860， 凸模的长度L：由表7.40得，选用圆凸模A II 4.1540 （CB2863.1-81. T10A ） L=40mm 凸模强度与刚度的校核： 强度校核：根据式2.26 ，强度满足要求。 刚度校核：根据式2.32 ，刚度满足要求。十、磨具其他装置的设计 1、凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度L的40%，故凸模固定板厚度为20mm,凸模和一般钢质的凹模镶块与固定板选用H7/m6配合。 2、卸料板的确定：材料Q235钢，长和宽的尺寸和凸模固定板的尺寸相同，根据表2.26，选择厚度H=6mm. 3、垫板：一般冲裁模使用的垫板，厚度可在412mm内按标准选用，外形尺寸应与凸模固定板相同。选取厚度H=6.2mm。 4、凸模、凸模固定板、垫板、上模座用圆柱销和内六角圆柱头螺钉来连接的，凹模与凹模座也是用圆柱销和内六角圆柱头螺钉连接 圆柱销的数量为4根，其尺寸为GB119-86A6X50。与上下模座、垫板、凹模、凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合。 内六角圆柱头螺钉数量6个，其尺寸为：GB70-85M6。5、挡料销挡料销分为固定挡料销、活动挡料销、始用挡料销。这里采用圆形固定挡料销，安装在凹模上，结构简单，制造容易，但销孔离凹模较近会削弱凹模强度。根据JB/T7649.10-1994,选择d=6, =3。6、导料板根据模具工程大典P1130选择导料板125x40x4 JB/T 7648.5 和160x40x4 JB/T 7648.5材料：45钢，调质2832HRC技术条件：按JB/T 7653 1994 的规定。7、导正销导正销的结构主要有四种，（见冷冲模设计P104），导正销是根据孔的尺寸选用的。导正销由导入和定位两部分组成。导入部分一般用圆弧或圆锥过渡，定位部分为圆柱面。为保证导正销能顺利地插入孔中，应保持导正销直径与孔之间有一定的间隙。导正销的直径按基孔制间隙配合h9，但考虑到冲孔后弹性变形收缩，因此导正销的基本尺寸应比冲孔凸模直径小。这里冲孔凸模的孔径为6mm，选择C型，这种结构装拆方便，模具刃磨后导正销长度仍能适应导正需要。连续模采用挡料销初定位，用导正销精定位时，挡料销的安装位置应保证导正销在导正条料的过程中有移动的余地。有两种方式对导正销进行定位：这里按第一种方式进行定位：(见冷冲模设计P105图4-57)=7.5-14/2+6/2+0.1=3.6mm式中 A送料步距；D落料凸模直径； 挡料销柱形部分直径；挡料销的位置；0.1mm为条料导正的余地。十一、模架的选择模架选用后侧导柱标准模架，模架的尺寸确定查表7.30得；导柱选择A型尺寸查表7.33得；导套尺寸查表7.35得。模架L=90mmB=100mm开模的最大高度100mm上模座90 100 20 GB855.5-81下模座90 100 25 CB855.5-81导柱A20h5100 GB2861.1-81导套A22H68028 GB2861.6-81 十二、压力机相关参数的计算 模具的闭合高度的计算，根据式2.23得： 即：所选压力机的最大封闭高度为：100mm，封闭高度调节量为25mm，所以压力机的闭模高度为95mm，加12mm的垫板。其中：-压力机的最大封闭高度 -压力机的最小封闭高度十三 装配图（见CAD）十四 结论结论本次设计主要依照模具工程大典、冷冲模设计、互换性与技术测量进行计算设计的。从设计查资料到画装配图，一步步发现很多问题，甚至到最后写成说明书，也发现很多问题。这次设计只是一个开始，也增加了模具设计的经验。十五、参考文献：1王秀凤，张永春. 冷冲压模具设计与制造（第二版）.北京航空航天大学出版社，20082.李天佑主编 冲模图册 北京 机械工业出版社3冷冲模设计 机械工业出版社4郭景仪主编 冲压模具设计与制造技术 北京出版社 19915王孝培主编 冲压手册 北京 机械工业出版社6成虹主编 冲压工艺与模具设计 高等教育出版社18