落料-冲孔冲压工艺及模具设计说明书.doc

落料-冲孔冲压工艺及模具设计目录第一章 零件设计任务第二章 冲裁件的工艺分析2.1工件材料2.2工件结构形状2.3工件尺寸精度第三章 冲裁工艺方案第四章 模具结构形式的选择4.1模具的类型的选择4.2卸料装置4.2.1条料的卸除4.2.2卸料方式4.3定位装置4.3.1送料形式4.3.2定位零件：4.4.模架类型及精度4.4.1模架4.4.2.精度第五章 冲压工艺计算：5.1排样5.1.1排样方案分析5.12计算条料宽度5.1.3确定布距：5.1.4计算材料利用率52冲压力计算5.2.1冲裁力计算5.2.2卸料力、顶件力的计算5.3压力中心的计算5.4模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料凸凹模尺寸5.4.2冲孔凸凹模尺寸第六章 主要零部件设计6.1凹模的设计6.2凸模的设计6.2.1.冲孔凸模：6.2.2.落料凸模6.2.3凸模的校核：6.3固定板的设计6.3.1.凸模固定板:6.4模架以及其他零部件的选用第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1 校核模具闭合高度7.2 冲压设备的选定第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件第9章 结论第10章 参考资料 第1章 零件设计任务 材料为ST12，材料厚度为2mm，大批生产。 根据拉深-翻边件毛坯展开计算公式，得到落料-冲孔的工件平面图。 材料：ST12 材料厚度：2mm 未标注尺寸按照IT14级处理.第二章 冲裁件的工艺分析2.1工件材料 ST12是普通冷轧钢，与q195、SPCC、DC01牌号材质基本相同。 ST12力学性能：屈服强度a MPa280；抗拉强度 MPa270410；断后伸长率（L0=80mm，b=20mm）%28；表面质量：FC-高级的精整表面，FB-较高级的精整表面。 适合冲裁加工。2.2工件结构形状 工件结构相对简单且对称，外形为直径为128.20mm的圆，有一个直径为38.32mm中心大孔。满足冲裁的加工要求。孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于7mm，普通冲裁即可满足要求。2.3工件尺寸精度 零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为：零件外形: 128.20；零件内形:36.32； 利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。第3章 冲裁工艺方案3.工艺方案冲裁工艺方案的确定零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。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，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，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，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案采用方案二生产。第四章 模具结构形式的选择与确定4.1模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模方式冲压。 复合模有两种结构形式：正装式复合模和倒装式复合模。 考虑到各种原因，所以本设计采用倒装式复合模。4.2卸料装置根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好，因而在此选用橡胶。采用推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。4.3定位装置4.3.1送料形式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。采用纵向送料方式，即由前向后送料。4.3.2定位零件：控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。4.4.模架类型及精度4.4.1模架方案1若采用四导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，能承受级进模高速冲压次数。但送料方向只允许一方向。方案2. 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;方案3. 若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑。但稳定性不强。综上，结合本冲孔、落料复合模的特点，另外考虑到送料与操作的方便性以及尺寸的稳定性。模架采用对角导柱模架，用导柱导套导向。选用方案2。第五章 冲压工艺计算：5.1排样5.1.1.排样方案分析方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.1.2.计算条料宽度根据零件形状，查表2-2得工件之间搭边值a=1.5mm, 工件与侧边之间搭边值a1=1.8mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 公式（5-1）式中：Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；=1.8mm。板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=1.00mm。B0=128.2021.8+0.2=132故条料宽度为132，所以条料宽度在128.20132mm。5.1.3.确定布距：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。送料步距S128.20mm1.5mm 129.70(mm） 排样图 5.1.4.计算材料利用率 一个步距内的材料利用率 /BS100% 式中A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；=A/BS=（64.1 -18.16）/（132*129.70）=69.35%5.2.冲压力计算5.2.1.用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算：F=KLtb ( 公式5-3)式中F冲裁力； L冲裁内周边长度之和；t材料厚度；b材料抗剪强度； K系数，系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。查表取b=250Mpa F=KLtb =1.3*3.14*(36.32+128.20)*250*2=335.78KN 5.2.2卸料力、推料力的计算 n梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t=3)；h直刃口部分的高(mm)； t 材料厚度(mm) （KX、KT为卸料力、推件力系数，其值查表可得）KX=0.05；KT=0.06卸料力FX=KXF =0.05*335.78=16.79KN 推料力FT=nKTF =30.06335.78=60.44KN 所以总冲压力FZ=F+FX+FT=335.78+16.79+60.44=413.01KN根据冲压力计算结果拟选压力机规格为：根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH2335，其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度：280 mm闭合高度调节量：60 mm滑块中心线到床身距离：205mm工作台尺寸：380 mm610 mm工作台孔尺寸：200 mm290 mm模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：60 mm5.3.压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。5.4.模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料凸凹模基本尺寸计算 1.刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为尺寸128.20，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。 即 （2）冲孔基本公式为尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 尺寸36.32；，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 第六章 主要零部件设计6.1工作零件结构设计6.1.1落料凹模落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算：K=0.2零件外形: 凹模厚度： H=KB=0.2*128.20=25.64mm取凹模厚度H=27mm凹模壁厚 c=(1.52)H=(75100)mm取凹模壁厚c=46.152mm凹模宽度 B=b2c =128.2046.1522=220.504(mm) 取凹模宽度B=250mm凹模长度L=S12S2 =128.20246.152=220.504(mm) 取凹模长度L=250mm凹模整体轮廓尺寸LBH=250mm250mm27mm6.2卸料部件的设计6.2.1卸料板的设计卸料板采用45钢制造，淬火硬度4045HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，卸料板的厚度一般为1020mm,查冲压简明设计手册表15.31，取卸料板的厚度为18mm6.1.2落料凸模与冲孔凸模所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成阶梯式，采用数控铣床、线切割加工。其总长按相关公式计算：Lh1hh 18352780(mm)（h3为卸料板厚度，h1为凸模固定板厚度，h2为中间行程厚度。）与之相对应卸料凸模长度也为80mm。6.2.2卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8mm,螺纹部分为M620mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。6.3模架及其他零部件的选用以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选两组相同导套、导柱。导柱d/mmL/mm为28mm125mm,导套d/mmL/mmD/mm为28mm85mm 42mm。 上模座厚度H1取45mm,垫板厚度取15mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取20mm,凹模厚60mm，下模坐厚度取50mm。模具闭合高度H H4515802520+60+20 265(mm)6.3.1.凸模固定板:1、凸模固定板的厚度：其厚度取25mm。2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：3、材料：选用45#钢。4、配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。6.3.2. 凹凸模固定板 凹凸模固定板的外形尺寸与凸模固定板一致，各空位置也保持一致。查表可得厚度H=30.6.6模架以及其他零部件的选用（1）模架：该模具为复合模，采用对角导柱模架，能使上模座在导柱上滑动平稳。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。上模座查表可知：厚度取50mm，外形尺寸为：250250垫板厚度取12mm,下模座厚度取60mm，外形尺寸与上模座一致为，250250。根据上下模座选取导柱为40mm180-260mm,导套为40mm11543。（2）模柄采用凸缘式模柄 D5091 JB/T 7646.3（3）凸模固定板 25025025 45钢JB/T 7646.3（4）卸料板 h=19 H=20（5）垫板 25020015 45钢JB/T 7643.3（6）挡料销 6（7）圆柱销 10（8）卸料螺钉用M8，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度 由以上两个公式，取。（2）确定橡胶的横截面积查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6MPa，所以（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为直径130mm，外形暂定一边长为205mm，则另一边长b为（4）校核橡胶的自由高度为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为102.5mm，所以橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.8552 mm =44.2mm。取45mm。第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1 校核模具闭合高度经计算该模具闭合高度H=265mm，而选450kN压力机最大装模高度为270mm, 公式（7-1）式中 压力机最大闭合高度 330mm 压力机最小闭合高度 270mm 垫板厚度为45mm将以上数据带入公式7-1，得235H280.故满足要求，所以可选。7.2 冲压设备的选定通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：450KN 滑块行程：120mm最大闭合高度：270mm 最大装模高度：330mm工作台尺寸（前后左右）：440mm810mm 模柄孔尺寸：50mm60mm第8章 其它需要说明的问题8.1冲压模具制造技术要求 模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求.d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。 8.2设计并绘制模具总装图、选取标准件按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。绘制模具装配图，见附图。 8.3绘制非标准件零件图根据已确定的零件结构及参数，按照制图标准绘制非标准件零件图，见下附图。第九章 结论 本次设计是在龚老师和黄老师的悉心指导下完成的。不仅使我树了远大的学术目标、掌握了基本的模具设计方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本次模具设计过程中的每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制件与零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切削加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员么有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。 设计出正确合理的模具不仅能提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部分作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。第10章 主要参考书目录1 曾霞文 徐政坤主编.冷冲压工艺及模具设计.长沙：中南大学出版社，20062 王 芳主编.冷冲压模具设计指导.北京：机械工业出版社，19993 付宏生主编.冷冲压成形工艺与模具设计制造.北京：化学工业出版社，20054 肖景容 姜奎华主编.冲压工艺学.北京：机械工业出版社，19995 徐茂功 桂定一主编.公差配合与技术测量.北京：机械工业出版社，20006 王孝培主编.冲压手册（修订本）.北京：机械工业出版社，19887 催忠圻主编.金属学与热处理.北京：机械工业出版社，20008 谭海林 陈勇主编.模具制造工艺学.长沙：中南大学出版社，20069 廖念钊 莫雨松等主编.互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，200010 张定华主编.工程力学.北京：高等教育出版社，200011 梁耀能主编.工程材料及加工工程.北京：机械工业出版社，2001