冲压模课程设计.doc

冷冲压模课程设计说明书 冲压模的设计 学 校 洛阳理工学院 系 别 机 电 工 程 系 专 业 模 具 设 计 与 制 造 学 号 Z 09105844 姓 名 刘 勇 完成日期 2011 年 6 月 8 日 机 械 原 理 课 程 设 计 评 语 系 别 机电工程系 专 业 模具设计与制造 设计题目 冲压模 指 导 教 师 评 语 指 导 教 师 张 旦 闻 年 月 日 课 程 设 计 任 务 书 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称 设计题目 课程设计内容与要求 指导教师 设计 论文 开始日期 年 月 日 设计 论文 完成日期 年 月 日 课 程 设 计 评 语 第 页 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称 设计题目 课程设计篇幅 图 纸 张 说明书 页 指导教师评语 年 月 日 指导教师 洛阳理工学院 1 课 程 设 计 用 纸 前 言 2 一 零件原始数据 3 二 冲压件工艺分析 4 1 冲压工序 4 2 材料性能 4 3 零件结构 4 4 尺寸精度 4 三 冲裁方案及模具类型的选择 5 1 冲压工序安排方案 5 2 选用模具确定 6 四 零件的工艺计算 6 1 排样 计算条料宽度及确定步距 6 2 冲压力的计算 8 3 压力中心的计算 9 4 刃口尺寸计算 9 五 模具主要零部件的确定 10 1 落料凹模设计 10 2 标准模架的选用 11 3 冲孔凸模的设计 11 4 卸料装置中弹性元件的选用与计算 12 5 凸凹模的设计 13 6 其他零部件的选用 13 六 冲压设备的选用 13 七 模具装配图 14 1 绘制装配图 14 2 主要零件材料选择及热处理 15 八 结束语 16 九 致谢 17 十 参考资料 17 2 课 程 设 计 用 纸 前 言 该课程设计是由冲孔落料件设计 冲压模设计组成 冲压模具主要 是将板料分离或成形而得到制件的加工方法 因为模具的生产主要是大 批量生产 而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量 模具的 设计与制造主要考虑到模具设计能否满足工件的工艺性设计 能否加工 出合格的零件 以及后来的维修与存放是否合理等 本次课程设计的垫 片 不仅要考虑是做出的零件能满足工作要求 还要保证它一定的使用 寿命 关键词 冲孔 落料 工艺性 1 课题来源及要求 本次模具设计的课题属于零件设计类 来源于生产实际问题 是一 个圆环垫片 该零件需通过冲孔落料二道工序完成 2 设计内容 a 分析零件的成形工艺性 进行制品的基本参数的计算 冲压模的 设计计算 选用压力机 确定模具类型及结构 b 模具和成型机械关系的校核 c 模具零件的必要计算 d 绘制模具装配图一张 绘制主要工作零件凸模 凹模 凸凹模 图各一张 e 编写设计说明书 3 介绍的内容与意义 此次课程设计说明书涉及的知识面广 衔接紧密 结构整合或综合 性强 实用性强 本说明书介绍了冲裁件的工艺性分析 冲压工艺方案 的确定 模具结构形式的确定 设计工艺 计算 模具总体结构设计 主 要零部件设计 冲压设备的选取等 3 课 程 设 计 用 纸 本说明书对冲压模具设计的基本流程介绍相对比较全面 理论联系实际 同时也培养了 个人的较强实践动手能力和对模具设计专业知识的系统 化 完整化 以及对于工程技术的严 谨性 4 设计过程 为缩短本次设计的时间 让模具设计充分理解其设计意图 在模 具各部分设计中采用了计算机辅助设计 AutoCAD 系统 让模具各部分 的结构明确的展现在我们面前 提高效率 一 零件原始数据 零件原始数据 如图所示的垫片 外形直径 D 18mm 内孔直径 d 8mm 厚度 t 1 5mm 材料为 Q195 生产批量 大批量 1 8 8 工件名称 垫片 材质 Q 1 9 5 厚度 1 5 m m 生产批量 大批量 4 课 程 设 计 用 纸 二 冲压件工艺分析 1 冲压工序 只有冲孔 落料两道工序 2 材料性能 Q195 是普通碳素结构钢 具有良好的冲裁成形性能 其抗拉强度为 315 390Mpa 抗剪强度为 260 320MPa 3 零件结构 该零件结构简单且中心对称 无尖角 对冲裁成形加工较为有利 零件中间有一圆孔 孔的最小尺寸为 d 8mm 满足冲裁最小直径 d min 1 0t 1 5mm 的要求 同时 经过计算 孔的边缘距离零件外形的最小 尺寸 b1 1 2 18 8 10mm 满足冲裁最小孔边距 bmin 1 0t 1 5mm 的要求 所以 该零件的结构满足冲裁件的结构要求 4 尺寸精度 查表得 该工件内外形所能达到的经济精度为 IT12 IT14 级 所以 未注公差由 IT14 级查取 由此 通过普通冲裁可以达到零件的精度要求 5 课 程 设 计 用 纸 综合以上材料性能 零件结构 尺寸精度的分析 该零件可以采用 普通冲裁的方法获得 三 冲裁方案及模具类型的选择 1 冲压工序安排方案 该零件包括冲孔和落料两个基本工序 可提出的加工方案如下 方案一 采用先落料 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 三种类型模具优缺点比较如下 方案一的优点是模具设计 制造简单 周期短 模具结构简单 甚 至可以采用标准化的模具成形零件 因此 模具和制件的制造成本均低 但因采用两副模具分别进行落料和冲孔 其冲压生产率低 不能满足垫 圈零件大批量生产的需求 方案二的优点是冲压的生产效率高 且制件的平整度较高 但模具 结构较第一种方案复杂 因此设计制造周期较长 模具成本较高 方案三优点是冲压生产过程易于实现机械化和自动化 生产效率较 高 但模具结构较第一种方案复杂 因此设计制造周期较长 模具成本 较高 与第二种方案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 6 课 程 设 计 用 纸 综合以上分析 以满足制件质量和生产纲领为主要因素 方案一显 然不能满足要求 方案二和方案三 宜采用方案二生产 现对复合模中 凸凹模壁厚进行校核 当材料厚度为 t 1 5mm 时 可查得凸凹模最小 壁厚为 4mm 现零件上的最小孔边距为 bmin 18mm 有 bmin 满足该凸凹模结构要求 所以可以采用复合模生产 即采用方案二 2 选用模具确定 按照落料凹模安装位置 复合模又分为正装和倒装两种形式 正装 复合模冲裁时的 冲孔废料由上向下推出 如多孔件 而孔的废料落在下 模表面 需要及时清除 而倒装式复合模工作时产生的孔废料直接由下 模部分漏出 比较可知倒装模操作方便 且安全 所以选用倒装式复合 模进行加工 综上得 该零件采用冲孔落料倒装式复合模生产 四 零件的工艺计算 1 排样 计算条料宽度及确定步距 一般而言 排样原则有 a 提高材料利用率 对冲压件来说 由于产量大 冲压生产效率 高 原材料费用常会占到冲件总成本的 60 以上 所以材料利用率是 是一项很重要的经济指标 b 使工人操作方便 安全 减轻工人的劳动强度 保证有较高的生 产效率 应尽量选条 料宽 进距小的排样方法 7 课 程 设 计 用 纸 c 使模具结构简单 模具寿命较高 d 排样应保证冲压件的质量 根据零件形状 比较可知应采用单排的有废料排样方法最合适 1 搭边值的确定 由零件外形尺寸 D 18mm 查 冲压工艺与模具设计 表 2 12 得 两工件间的搭边 a1 1 5mm 实际取 a1 1 0mm 工件边缘搭边 a 2mm 实际取 a 1 2mm 2 条料宽度的确定 导料销导向 条料宽度计算公式 B D 2a 0 查表 2 13 得 1 0mm 代入公式 得 B 18 2X1 2 1 0 0 1 0mm 21 4 0 1 0mm a 确定步距 S D a1 18 1 19mm 8 课 程 设 计 用 纸 b 材料利用率 A1 hB 100 18 2 82 19 21 4 100 50 2 2 冲压力的计算 1 冲裁力的计算 计算冲压力的目的是为了合理的选用压力机和设计模具 压力机的 吨位必须大于所计算的冲裁力 以适应冲压的要求 平刃口冲裁时 其冲裁力 F 可按下式计算 F KLt b 其中 F 冲裁力 N K 系数 考虑冲击载荷因素 通常取 1 3 t 材料厚度 t 为 mm 材料抗剪强度 为 MPa L 冲裁周长 L 为 mm 材料 Q195 的抗剪强度 b 260 320MPa 取 b 300 MPa 冲孔冲裁力 F1 1 3 8 1 5 300 14 695kN 落料冲裁力 F2 1 3 18 31 5 300 33 064kN F 14 695 33 064 47 759KN 2 卸料力 推件力的计算 卸料力 F 卸 k 卸 F 推件力 F 推 nK 推 F 9 课 程 设 计 用 纸 其中 n h t 9 1 5 6 由材料厚度 t 1 5mm 查表 2 11 得 卸料力系数 K 卸 0 042 推件力系数 K 推 0 055 代入 计算得 卸料力 F 卸 0 042 33 064 1 389kN 推件力 F 推 0 055 6 14 695 4 849 kN 该模具采用弹性卸料装置和下出料装置 所以 总的冲裁力为 F 总 F F 卸 F 推 47 759 1 389 4 849 53 997kN 根据总的冲裁力 初选设备为开式压力机 JB23 6 3 3 压力中心的计算 零件外形为中心对称图形 所以该零件的压力中心即为零件的几何 中心 4 刃口尺寸计算 间隙值 Zmin 0 132 mm Zmax 0 240mm Zmax Zmin 0 108mm 1 冲孔 采用凸 凹模分开加工方法 由表 2 7 查得凸 凹模制造偏差分别 为 p 0 020mm d 0 020 因 d p 0 040mm Zmax Zmin 0 108mm 满足 d p Zmax Zmin 的条件 按 IT14 级查得 8 0 36mm 由表 2 6 查得磨损系数 x 0 5 d p dmin X 0 p 8 0 5 0 36 0 0 02mm 8 180 0 02mm d d d p Zmin d 0 8 18 0 132 0 020mm 8 31 0 020mm 10 课 程 设 计 用 纸 2 落料 采用凸 凹模分开加工方法 由表 2 7 查得凸 凹模制造偏差分别 为 p 0 020mm d 0 020 因 d p 0 040mm Zmax Zmin 0 108mm 满足 d p Zmax Zmin 的条件 按 IT14 级查得 18 0 43mm 由表 2 6 查得磨损系数 x 0 5 Dd Dmax x d 0 18 0 5 0 43 0 020 mm 17 79 0 020 mm Dp Dd Zmin 0 p 17 79 0 132 0 0 02 mm 17 660 0 02 mm 五 模具主要零部件的确定 1 落料凹模设计 凹模采用整体式 凹模孔均采用线切割机床加工 在不影响其壁强 度的情况下 采用螺钉或销钉 跟凹模固定板经行连接 根据 实用冲模设计与制造 落料凹模的厚度经验公式为 H Kb H 15mm 式中 H 凹模厚度 mm K 系数 b 凹模孔的最大宽度 mm 落料凹模的壁厚 c 1 5 2 H c 30mm 式中 c 落料凹模的壁厚 mm H 落料凹模的厚度 mm 由材 11 课 程 设 计 用 纸 料厚度 t 1 5mm 最大外形尺寸 b 18mm 查 冲压工艺与模具设 计 表 3 3 得 k 0 40 代入 计算得 h 0 40 18 7 2mm 15mm 因此取 16mm C 1 5 2 16 24 32mm 因零件结构较简单 取较小值 C 25mm 凹模的长度 L b 2C 18 2 25 68mm 凹模的宽度 B b 2C 80 2 25 68mm 选用模板 100mm 100mm 16mm 2 标准模架的选用 标准模架的选用 依据凹模的外形尺寸确定 因冲压件精度要求不 高 故选用后侧导柱模架 根据计算结果 查 GB2872 1 90 得 模架的 规格如下 上模座 100mm 100mm 30mm 下模座 100mm 100mm 40mm 导 柱 A20mmh5 110mm 导 套 A20mmH6 63mm 32mm 垫 板 100mm 100mm 6mm 12 课 程 设 计 用 纸 卸料板 100mm 100mm 10mm 凸模固定板 100mm 100mm 12mm 凸凹模固定板 100mm 100mm 12mm 3 冲孔凸模的设计 凸模由凸模固定板固定 两者采用过渡配合关系 冲孔凸模高度 L h1 h2 a t 式中 L 冲孔凸模长度 mm h1 凸模固定板厚度 mm h2 卸料板厚度 mm t 材料厚度 mm a 附加长度 它包括凸模的修模量 凸模进入凹模的深度及凸模 固定板与卸料板的安全距离等 这一尺寸如无特殊要求 可取 10 20mm 使用弹性卸料装置时 按实际情况设计凸模高度 a 取 15mm L h1 h2 h3 a 12mm 10mm 15mm 37mm 4 卸料装置中弹性元件的选用与计算 因为模板为矩形 选弹簧数 k 6 F F 卸 n 1389N 6 231N 弹簧所需压缩量 13 课 程 设 计 用 纸 S 预和 S 工作选用 1 个料厚 S 修磨一般选用 6mm S 总 S 预 S 工作 S 修磨 1 5mm 1 5mm 6mm 9mm 根据 F 由 冷冲压工艺与模具设计 附录 R 可查得 d 2 5mm D2 14mm Flim 278N 4 73mm f 1 995mm n S 总 f 9 1 995 4 5 H n d 4 73 4 2 5 21 42mm 取 H 22mm 综上所得 选用 2 5 14mm 22mm 5 凸凹模的设计 凸凹模高度 H h 凸凹模固定板 h 卸料板 h 弹性元件 h 凸凹模固定板 60 80 H 整体式凹模厚度 则取 h 凸凹模固定板 12mm H 12mm 10mm 22mm 44mm 根据 冷冲压模具设计与制造 表 2 23 查的凸凹模最小壁厚 a 4 0mm 分析工件工艺 以上条件均能满足 6 其他零部件的选用 模柄采用嵌入式模柄 根据设备上模柄孔尺寸 选用规格 B30 75 14 课 程 设 计 用 纸 的模柄 其它零部件参照标准选用 六 冲压设备的选用 冲压设备选择的要求 1 压力机的行程大小 应能保证成型零件的取出与毛坯的放入 2 压力机的工作台面尺寸应大于冲模的平面尺寸 还需留有安装 固定的余地 但是在 过大的工作台上安装很小尺寸的冲模时 工 作台的受力条件也是不理想的 3 所选的压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应 模具的闭合高度 H0 模具在闭合时 上模座的上表面到下 模座的下表面之间的距离 压力机的闭合高度 H 滑块在下死点时 工作台面到滑块下 端面 的距离 该距离一般 是可以调整的 故一般的压力机均有最 大闭合高度 Hmax 和最小闭合高度 Hmin 根据冲压力的大小 选择开式双柱可倾压力机 JB23 6 3 其主要参 数如下 公称压力 63kN 滑块行程 35mm 最大闭合高度 120mm 闭合高度调节量 40 mm 滑块中心线到床身距离 110mm 工作台尺寸 200 mm 310 mm 模柄孔尺寸 30 mm 50 mm 15 课 程 设 计 用 纸 七 模具装配图 1 绘制装配图 见图纸 1 2 主要零件材料选择及热处理 按模具标准 选取所需的标准件 查清标准件代号及标记 写在总 图明细表内 并将各零件标出统一代号 1 上模座 上模座的作用是与压力机相连接 将模具的上模部分安装在压力机 上 根据 中国 模具设计大典 上所推荐 选用 HT200 不必进行热处 理 因为上模座在模具工作中 只承受冲击力 要求材料具有较好的强度 和韧性 2 垫板 垫板在模具工作过程中 承受卸料组件 冲头传递过来的较大的冲 击 载荷 因此要求材料有较好的强度 硬度和一定的韧性 根据 中国 模具设计大典 推 荐 选用 45 钢 热处理到 HRC43 48 3 凸模固定板 凸模固定板 主要起固定凸模的作用 上模的冲头 小导柱都是固 定在固定板上 该板几乎不承受载荷 对材料没有什么较大要求 根据 中国模具设计大典 推荐 选 用 45 钢 即可 4 卸料板 卸料板在工作过程中起到卸料和压料的作用 工作时 通过卸料 板把条料紧紧的压在凹模板上 接 16 课 程 设 计 用 纸 着冲头开始工作 易保证产品精度 凸凹模开始分离时 卸料板 通过弹 簧的作用 将条料卸下 根据 中国模具设计大典 推荐 选用 45 钢 5 凹模板垫板 由于在工作过程中承受很大的冲击载荷 根据 中国模具设计大典 推荐 选用 45 钢 热处理到 HRC43 48 6 下模座 下模座其作用与上模座相似 根据 中国模具设计大典 推荐 选 用 HT200 7 模架的选取 在定好排样图和选定模具的基本形式后 便可以选模板了 根据 中国模具大典 的推荐 选定各模板的尺寸 模具设计时 螺钉和销钉的选用应注意以下几点 1 同一组合中 螺钉的数量一般不少于 3 个 被联接件为圆形 时为 3 6 个 为矩形时 4 8 个 并尽量保证定位可靠 2 螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定 螺钉规格可查表 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格 螺钉的旋入深度和销钉的配合深度 不能太浅 也不能太深 一般可取其 公称直径的 1 5 2 倍 3 螺钉之间 螺钉与销钉之间 螺钉 销钉距凹模刃口及外边缘的 距离 均不应过小 以防降低模板强度 其最小距离可查表 4 各被联接件的销孔应配合加工 以保证位置精度 销钉与销钉 之间采用 H7 n6 或 H7 m6 配合 查表可选用螺钉规格为 M10 17 课 程 设 计 用 纸 八 结束语 通过对边板冲孔落料倒装复合模的设计 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 九 致谢 感谢指导师王老师严肃的科学态度 严谨的治学精神 精益求作作 风 他将成为我工作 学习中的榜样 他为每位同学的课程设计都细心的 指导 积极与同学进行沟通与交流 在沟通与交流中 我学到了很多冲 压模具设计的知识与设计理念 在此谨向王老师予以诚挚的谢意和崇高 的敬意 还要感谢我的同学们 感谢他们的积极配合 在相互交流与帮 助下顺利完成了此次毕业设计 18 课 程 设 计 用 纸 十 参考资料 1 姜奎华 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社 2 编委会 中国模具设计大典 江西科学技术出版社 3 张正修 冲模结构设计方法 要点及实例 机械工业出版社 4 洪慎章 实用冲模设计与制造 机械工业出版社 5 王新华 陈登 简明冲模设计手册 机械工业出版社 19 课 程 设 计 用 纸