冲压工艺及模具设计课程设计-焊片冲压工艺及模具设计

课 程 设 计 课程名称 冲压工艺及模具设计 题目名称 焊片冲压工艺及模具设计 学生学院 材料与能源学院 专业班级 材料成型及控制工程 材料加工0902班 学 号 3109006735 学生姓名 指导教师 广东工业大学课程设计任务书 题目名称保温瓶内胆底拉深工艺及模具设计学生学院材料与能源学院专业班级材料成型及控制工程专业09材加02班姓 名 学 号3109006735一、课程设计的内容1、冲压工艺设计：包括工艺分析、方案选择、工艺计算、模具结构尺寸的确定，压力机的选择等；2、模具结构及其零部件设计：设计一道工序的冲模，绘制冲模总装配图及主要零件图（指导老师指定）；3、编写冲压工艺过程卡；4、编写设计计算说明书，用本校设计说明书专用纸书写或A4纸打印，并装订成册。 二、课程设计的要求与数据工艺方案合理、设计计算正确；模具图纸整洁、布局合理、图纸标注等符合国标；设计说明书要求书写工整、条理清晰、数据可靠、计算准确、格式等符合学校统一要求；独立按时完成设计任务。课程设计图纸工作量约1.5张零号图纸（包括工艺卡片）；设计说明书2025页。课程设计时间共1.5周。三、课程设计应完成的工作1、制定冲压件的工艺过程，包括分析零件的冲压工艺性，拟订冲压件的工艺方案，确定合理的排样形式、裁板方法，并计算材料的利用率；2、模具设计，包括模具类型及结构形式的确定，模具零件的选用、设计、计算，绘制模具总装配图，模具零件图等；3、编写完整的设计计算说明书。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1布置题目，工艺分析与工艺计算教1-2116.112工艺方案比较与模具结构草图教1-2116.123绘制模具总装配图教1-2116.13-6.144绘制零件图、编冲压工艺卡教1-2116.155书写设计说明书教1-2116.186答辩教1-2116.197资料修改及上交教1-2116.20五、应收集的资料及主要参考文献1、冲压工艺及模具设计课程设计指导书；2、冲裁工艺与模具设计、弯曲工艺与模具设计、拉深工艺与模具设计等；3、冲模设计图册。发出任务书日期： 2012 年 6 月 11 日 指导教师签名：计划完成日期： 2012 年 6 月 20 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录一，设计任务书2二，拟定拉深件的工艺方案5三,排样形式和各道工序的计算 6四,工序压力计算及选择压力机12五，模具刃口尺寸及公差计算14六，弯曲模具零件的选择 16七，其他技术说明 16八、模具材料的选取199、 确定装配基准1910、 模具零件的加工20十一、结束语21十二，参考资料21 设计内容计算及说明结果一、引言 零冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法,工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效益。设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面：（1） 冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作 该零件可能会更有效果。（2） 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳定，操作简单，方便等。 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何，其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。对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削焊接或铆接等加工才能完成。二、拉深件工艺分析本设计的零件形状简单尺寸比较大的杯形状零件，尤其材料比较薄，其主要作用是用于生产保温瓶的保温瓶内胆低，外形落料及冲孔工序所能达到精度为IT14，零件无尖角，凹陷等其他的突变。其外形尺寸精度无特别要求，可认为该零件的精度要求能够在冲压加工中得到保证。弯曲件内侧圆角半径r2，相对弯曲圆角半径r/t=1.67，大于表相关资料所示的最小许可弯曲圆角半径，因此可以一次弯曲成型。该零件冲裁时，采用刚性卸料装置。通过上述工艺分析，该零件为薄板冲裁弯曲件，尺寸精度要求不高，属于冲裁弯曲成形问题。零件草图：如下图示。名称：焊片生产批量：大批量材料：H62材料厚度：1.2mmHmax=15.81mm三、冲裁工艺方案的确定方案一，采用单工序模。单工序模的特点是结构简单、制造费用低，但工序复合程度低、生产效率低，适合大、中、小批量生产。方案二，采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲裁的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大精度要求高的冲裁件。方案三，采用级进模加工。级进模比简单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现自动化生产。对于特别复杂或孔边距离较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适于大批量生产小型冲压件。比较如图：通过比较三个方案，对于所给出的零件，精度要求比较高，且要求大批量生产，在模具结构和强度方面得到实现和保证的条件下，故采用级进模和简单模相结合工序。四、排样形式和各道工序的计算1、 弯曲部分毛坯尺寸展开弯曲部分毛坯尺寸：L=l式中圆角半径r=2mm材料厚度t=1.2mmX为中性层系数，由表查得x=0.446故L=2*2.8+（2+0.446*1.2）=13.56mm。坯料经过冲孔和落料后成如下图形： 落料冲孔工件图3、排样计算条料尺寸、步距以及材料利用率查冲压工艺与模具设计表2-13得到搭边值：零件之间的搭边值a，=1.2mm 侧边的搭边值a=1.2mm，工件的面积A=274.5 mm2查冲压工艺与模具设计表2-14得条料宽度公差=0.5零件轮廓尺寸比较简单，考虑操作方便，采用单排冲压。如图1中的排样所示。 （1）则条料宽度 B1=进距：H1=14.5+1.2=15.7mm材料的利用率：1=图（2）排样图如下： 则条料的宽度 B2=进距 H2=30+1.2=31.2mm材料的利用率： 2=综合以上两种排样，应该采用第一种排样方法。弯曲部分展开的尺寸L=13.56mm毛坯直径D1=111mm条料宽度B=113.7mm五、工序压力计算及选择压力机1、 冲压力的计算及选择压力机工件材料为H62，查冷冲压模具设计与制造得退火08刚的材料力学性质：平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算：查冲压工艺与模具设计公式F1=KLt毛坯的周长为L，系数K=1.3，厚度t=1.2mm，H62材料的抗剪强度=300MPa得： F落 =1.3*14.5+5.5*2+2（10+13.56）-4-6*1.2*300= KN对于工件的内孔的冲孔力：F冲=求冲裁时的推件力：查冲压工艺与模具设计表2-2得到K推=0.05，取表2-38，序号1的凹模刃口形式，H=4则 n=h/t=2故， F推孔=nK推F孔= KN F推落=nK推F落= KN该工序的总压力F总= F落+F孔+F推落+ F推孔 = =从总压力出发，应选择160KN压力机因此落料、拉深的复合模工序压力机的技术参数如下：JB23-16： 公称压力：160KN 滑块行程：70mm 最大闭合高度：220mm 封闭高度调节量：60 mm 工作台尺寸(前后mm左右mm)：300450 垫板尺寸（厚度mm孔径mm）：40110 模柄尺寸（直径mm深度mm）：3050 最大可倾角：30 2、弯曲力的计算及压力机选择弯曲件的最大自由弯曲力：F自=CKBtb/（r+t）其中C=0.7 ， K为安装系数取1.3，B为料宽，t为料厚r为弯曲半径b=390 -为材料强度极限（MPa）则F自=1.6KN校正弯曲力为了提高弯曲件的精度，减小回弹，需要校正弯曲力（N），可用公式 F校=PA来计算其中P为单位面积的校正力，查表3-2（教材）取P=80MPaA为校正面的垂直投影面积A=135.6 mm2则F校=80*62.83=5KN求顶件力F顶=50%F自=798.5N 从校正力考虑，应该选取比校正力大的压力机，于是可以选取公称压力为40KN的压力机。因此弯曲模工序的技术参数如下：JB23-25： 公称压力：40KN 滑块行程：40mm 最大闭合高度：160mm 封闭高度调节量：35 mm 工作台尺寸(前后mm左右mm)：180280 垫板尺寸（厚度mm孔径mm）：30110 模柄尺寸（直径mm深度mm）：3050 最大可倾角：30六、模具刃口尺寸及公差计算1、 冲孔模 由于该工件是圆形的简单的工件，为了保证凸、凹模间的初始间隙小于最大合理间隙Zmax，这样不仅凸、凹模分别标注公差，而且有较高的制造精度要求，因此，需要凸、凹模分开加工。查冲压工艺与模具设计表2-5得到Zmin=0.130 Zmax=0.180由表2-10（教材）查得则=0.020 =0.020故满足+ Zmax Zmin条件凸模外形尺寸的确定查冲压工艺与模具设计表2-11得到X=0.5则mm凹模外形尺寸的确定mm2、 落料模对外轮廓的落料，由于形状比较复杂，故采用配合加工方法，当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸，零件图中未标注公差的尺寸由表10-11查得其极限偏差：分别查得8.5 ， 14.5 ，30 10 5 查冲压工艺与模具设计表4-21得到X=0.5，由于零件要求的是外形尺寸，则 mmmmmmmmmm该零件凸模刃口部分尺寸按上述凹模相应部分尺寸配制，保证双面间隙值Zmin- Zmax=0.13-0.18mm。 凸模承受能力的校核 min=227960/320712 mm21400mm2 故 凸模使用安全。3，确定冲裁各主要零件结构尺寸 凹模外形尺寸确定 H=21mm其中P取总压力W=1.2H=26mmLd=b+2W=66.5mm工件长b=14.5mm凹模宽度Bd的确定Bd=步距+工件宽+2W其中步距=14.76mm，工件宽=30mm，W2=1.5H=39mmBd=122.76mm 凸模长度Lp的确定Lp=H1+H2+H3+Y 其中初定：导尺厚H1=6mm卸料板厚度H2=12mm 凸模固定板厚H3=18mm凸模修磨量Y=18mm 故Lp=54mm4，弯曲模工件部分尺寸计算 七、模具整体结构的说明凹凸模的圆角半径凸模的圆角半径Rp应该等于弯曲件内侧的圆角半径r，Rp=r=2mm，查表3-5可得材料容许的最小弯曲半径Rmin=0.4t=0.4*1.2=0.48mmRRmin，故不需要校正工序，并且能够一次弯曲成形。凹模的圆角半径Rd=4.8mm凹模的深度查表3-7可知，弯曲U型件凹模值M=4,凹凸模的间隙：H62为有色金属，C=t=1.2mm，其模具的宽度尺寸：弯曲件宽度尺寸标注在内侧时，则应以凸模为基准尺寸Bp=（B+0.25）凹模尺寸按凸模配制，保证单边间隙C，即Bd=Bp+2c为凹模制造公差，按IT8级公差查=0.018mm差表10-11，弯曲件制造公差=0.30mm则Bp=（4+0.25*0.3）mm=4mmBd=6mm5，确定弯曲模主要的零件结构尺寸凹模的厚度取20mm， 高度取25mm， 宽度取30mm。凸模的长度取67mm，其中冲头部分需要淬火处理。1、模具类形的选择 由冲压工艺分析可知，采用简单的弯曲模 按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。按GB2855.581选后侧导柱模架上模座：LBt160mm100mm35mm 下模座：LBt160mm100mm40mm2、定位方式的选择 因为该模具是单工序模，只需要完成弯曲工艺，在落料冲孔完成后，在弯曲成形过程，采用定位板；长度100mm，宽度63mm，厚度5mm3、卸料、出件方式的选择 根据模具冲裁的运动特点,该模具采用刚性卸料方式比较方便。因为工件料厚为1.2mm，推件力比较大，用弹性装置取出工件不太容易，且对弹力要求很高，不易采纳。利用模具的开模力来推出工件，即安全又可靠。故采用刚性装置取出工件。钢性卸料压板，Bt140mm12mm4、导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用后侧导柱模架导柱导套：按GB2861.181选d25mm，其中导柱长度选 L180mm按GB2861.681选d25m导柱，导套D=38 mm，L90mm 6、落料凹模如尺寸如上计算所确定，表示图如下：7、冲孔凸模如尺寸如上计算所确定，表示图如下： 8、模柄 d=30mm，D=75mm，H=64mm，h=16mm9、顶料板的设计打料板的形状设计为长方体形，其工作部分的尺寸由冲落料部分的凸凹模来决定，并且与凸凹模保持12mm的间隙。11、凸模的固定本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓与销钉紧固在下模座上12、凹模的固定凹模与下模座用销钉紧固可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：八、模具材料的选取凸模的材料为Cr12MoV，凹模的材料为T1Cr12MoV，热处理硬度为58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为HRC43-48九、确定装配基准冲裁模的常用配合：1、 H7/h6的间隙定位配合，导柱和导套的配合。2、H7/r6的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。3、H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。其余未在此给出的零件，均按装配图及零件图上所示1 刃口配合尺寸要均匀。2 工件毛刺高度不得大于0.5mm3 刚性卸料板的定位面与凹模平面平行度0.025mm4 模柄装入上模座后模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度公差在全长范围不大于0.05mm。5 零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均应倒角，倒角尺寸为245十、模具零件的加工普通零件的加工是按产品零件图要求全部加工完毕，再进行总装。而模具零件的加工有些是不能按模具零件图全部加工完毕的，要待部件组装或整模组装时修配或配钻，所以模具零件图上的形状和尺寸是否全部加工出来，还要根据模具加工的装配方法而定。若以凸模凹模为基准装配时，零件图上的导柱孔在零件加工时就不加工，若以四导柱导套作型腔，凸模相对位置控制基准时，则凹模及凸模固定板的导柱孔应与凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同时加工出来。使用铣床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、材料、使用刀具、加工参数确定下来，保证加工能顺利完成，同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以减少加工的困难，例如这次我们在设计时没有充分考虑到材料对加工带来的问题，导致加工使用Cr12材料的零件很困难，刀具无法加工这么硬的材料，所以在加工前要慎重考虑各种细节。在买回来的模板里，要确定模板的加工基准，哪些面是基准面，这一般在订购模板时会标明哪几个面是经过打磨，之后就是把加工基准定下来，当然事前必须准备好零件图，根据零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就必须把加工原点定出来。定好加工方案后，就可以开始加工，先把工件装夹到虎口钳上，使用铜锤敲击以使工件被夹紧，然后打表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时，不能使用加速进给，否则很容易碰坏仪器，在校平行度时，最好先来回走几遍，观察大概偏向，然后要小心敲击工件，使其保持在很小的偏差范围就行了，把两个基准方向的平行度定好后，就要用分中器确定原点坐标，在设置坐标时要将分中器的半径算进去，这样才能使主轴对应工件原点，x-y平面的坐标定下来后，就要把刀具装到铣床上，使用半径范围内的夹具把刀具夹紧，装上道具后就是确定z方向上的原点，一般选择工件表面为0以方便编程。之后就是加工，如果是选用数控加工，必须使程序和当前铣床的刀具起点相一致，否则加工位置就会错误，同时还要察看刀具路线是否会超出铣床的工作行程，防止出事故。如果程序没错，就可以传到数控铣床运行。不同刀具要使用不同转速，钻孔要比铣槽的转速慢，进给速度要根据观察来手动调试，加工时要时刻观察走刀情况，同时适当加冷却液及扫除铁屑，若发生事故，必须马上停止。当程序完成后，刀具就会回原点，继续做下一工序。十一、结束语本人通过对本套支板冲孔落料级进模的设计、计算，使我对冲裁模的设计流程有了更深一层的了解，包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成这次设计不仅要有扎实的专业知识，还要有过硬的计算机基础作保障，方才能很好的完成这次设计。所以说我们今后的学习中不仅要学好应该所学的，还要尽可能多的去拓展我们在其它方面的领域，只有这们我们才能立于不败之地。十二、参考文献1. 冲压工艺与模具设计/姜奎华主编。北京：机械工业出版社，1998.5（2006.9重印）；2.画法几何与机械制图/冯开平，左宗义主编。广州：华南理工大学大学出版社，2001.9（2004.7重印）3冲压工艺及模具设计课程设计指导书/肖小亭 廖毅娟 邝卫华 章争荣；4冲模设计图册。5.王昆，何小柏，汪信远。机械设计、机械设计基础课程设计/王昆等主编.-北京：高等教育出版社，1996（2006重印）6冲压手册/王孝培主编。1990年11月北京第2版1994年1月北京7冲压模具设计基础/二代龙震工作室，北京：电子工业出版社，205.11（模具设计培训教程系列）8冲压模具设计制造难点与窍门/薛啟翔等编著，北京：机械工业出版社，2003.79冲压工艺与模具设计/牟林，胡建华主编，北京：中国林业出版社：北京大学出版社，2006.821