冲压课程设计说明书--冲压工艺与模具设计.doc

课程设计说明书课程设计说明书 题 目: 冲压工艺与模具设计 学院(直属系) :材料成型及控制工程学院 年级 、专业: 2010级成型（3）班 学 生 姓 名: 田 旭 学 号: 332010080302032 指 导 教 师: 查 五 生 开 题 时 间: 2013 年11 月 25日完 成 时 间: 2013 年12 月 15日学习态度（15）技术水平与实际能力（25）创新（10）说明书（报告书、图纸）质量（50）总评目 录摘要本次课程设计对一长条形冲压件进行模具的设计，经分析该工件有冲孔、落料两道工序，选用倒装复合模结构，设计为直排排样，下出件、落料，采用橡胶卸料装置，橡胶弹性挡料销挡料，导正销导正，后侧二导柱式模架，压入式模柄，打杆打料，三段式凸凹模，计算料宽，材料利用率，总压力并选用压力机,凸、凹模刃口尺寸，选择合适的凹模外形尺寸、厚度，选择模架尺寸，导柱、导套尺寸、结构，垫板、固定板的外形尺寸、厚度，然后设计橡胶自由高度、截面积，最后计算模具的闭合高度，满足装模高度，选用螺钉、销钉的大小，用cad画出装配图。 关键词： 冲孔 落料 模具 装配图前 言模具作为工业产品的重要基础装备，在工业生产中不可或缺的技术与工具，他不仅影响工业产品的水平，也是一个国家工业化程度和机械制造工业水平的综合体现。模具制造业在制造业中占有重要地位。开展模具制造也发展战略研究对我国经济稳定持续增长和的产业升级具有十分重要的现实意义。 冲压模具技术作为模具制造业中最重要的组成部分，大批量的机械、电子、轻工业乃至国防方面的武器装备等方面，大量使用了冲压零件，所以冲压模具水平的的高低、发展前景的好坏直接影响到制造业的发展。随着经济的高速发展对模具制造业提出了越来越高的要求，也为其他发展提供了巨大的动力。对于制造业来说，21世纪的核心竞争是新产品的竞争。围绕新产品的竞争，一场以信息技术特征的制造革命正在全球波澜壮阔的开展。如何实现高质量、低成本、短周期的新产品的开发，是赢的这场竞争的关键。而冲压模具设计制造作为工业的基础，其发展状况在很大程度上决定了相关企业在市场上的竞争能力。 许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、PRO/E、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 本设计全面介绍了一整套复合冲压模的理论设计过程与部分零件的工艺制造过程。模具结构紧凑、精度高、操作方便、生产效率高。设计中参考了众多的资料，设计深入各个细节。由于本人的经验和学术水平的限制，当中有误与不足之处，敬请老师指导指示。1. 冲压工艺方案制定.1冲压工件图测绘 如图1所示，为该工件的工件图，该工件的材料是Q235钢，厚度是1mm，形状为中间矩形，两端半圆，中心对称两孔，按照公差等级IT14制造，该工件多用于垫片等，用量较大，适合大批量生产，所以可以采用冲压工艺进行加工 图1 工件图.制定冲压方案确定工件的冲压基本工序为：冲孔落料。由以上工序分析可以拟订以下几种方案l 方案一：先冲孔，再落料，单工序模加工；l 方案二：先冲孔再落料的级进模加工；l 方案三：冲孔、落料的复合模加工；分析各方案：方案一：工序复合程度低，模具结构简单，且要两幅模具来加工，模具制造成本高，加工效率慢，不适用于大批量生产。方案二：生产效率高，但要求定位精度高，模具生产成本较高。方案三：生产效率最高，一个工位完成工件加工，工件的孔与边缘轮廓相对位置精度最高。由于工件厚度1mm，较薄，对模具磨损不大，且工件有两孔，要求定位精度较高，所以采用高效的复合模具加工，模具加工成本也合适。所以确定方案三为最终设计方案。毛坯排样：排样的原则是提高材料的利用率，但同时满足：操作方便，工人劳动强度小，保证冲裁件的质量，考虑板料纤维方向，有助于减小模具磨损增大使用寿命。排样总的分为三大类。一：有废料排样，沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率较低。 二：少废料排样 ，沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。三：无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，眼直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具的寿命更差一些，但材料利用率最高，当送进步距为两倍零件宽度时可以一次获得两个零件，有利于提高生产效率。本工件中间有冲孔，为保证位置精度，此处采用有废料排样参考冷冲模设计61页表3-10，并取件间距其中本工件所在数据各项数值如下表1a（件间距 1.5mm，）件与边界距离取a1为2mm，表1材料厚度矩形件长度件间距工件与边界距离0.81.2L501.52工毛坯宽度尺寸为 106+2*2=120mm，参考冷冲模设计62页，表3-11，下表2为工件所在数据段各项数值表2条料厚度条料宽度剪板机减料的下偏差1mm1002000.5步距计算公式为：A=D+aD为平行于送料方向的冲裁件宽度为冲裁件之间的搭边值 所以1.5+10=11.5mm2 计算材料利用率：材料利用率通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示：（）（）其中：一个步距零件的实际面积：一个步距内所需毛坯面积：送料步距：调料宽度.2 .mm2 （.）.参考冷冲模设计的106页可算出，其工件长度为106mm，料厚为1mm，如图2（见下一页）所示，为该工件的排样方式和毛坯尺寸。.冲模类型及机构形式参考冷冲模设计85页,倒装复合模的主要优点是废料直接从压力机台面落下,冲裁件从上模推下,比较容易引出去,操作安全简便,由于倒桩复合模易于安装送料装置,所以运用广泛.正装复合模的特点是顶尖办和卸料板均是弹性的,适用于较软材料,本工件材料为q235,并不软,所以相比之下,选择倒装复合模.如图所示模具结构图：图采用一个挡料销和两个导料销来定位和导向。均采用弹性导料销钉。如图所示图推件零件采用一打杆到底与推件块的装置如下图所示图因材料厚度为，卸料装置采用弹性卸料装置中的橡胶卸料装置，安装在凸凹模与卸料板之间。导向装置：因为工件为长条形，为减少模具体积，减少制造成本，选用后侧两导柱式模架，其相应的导柱与导套如图（导套），图（导柱）所示。图（导套）图（导柱）2.5工艺计算:(1)计算冲压力:一.冲裁力的计算:参考冲裁模设计54页,对于普通平刃口的冲裁,其冲裁力F可按下式计算F=KLt=Ltb其中F为冲裁力L为冲压件周长t为板料厚度K为系数.是考虑到刃口钝化,间隙不均匀,材料力学性能与厚度波动等因素增加的安全系数.常取K=1.3L=106*2+3.14*10=243.4mmt=1mmk=1.3值:参考冷冲压模设计37页表2-3,选工件抗剪强度所在数据段如下表3所示Q235材料碳素钢取值范围为304373,取350表3材料名称牌号材料的状态抗剪强度普通碳素钢Q235未退火304373F= KLt（落料）350*1*243.4*1.3=110747NF=klt(冲孔)L=3.14*2*3=18.84F（冲孔）=1.3*18.84*350=8572.2N所以F总冲裁力=F(落料)+F（冲孔）=110747+8572.2=119319.2N二卸料力计算F卸料力=K卸料力*F参考冷冲模设计57页表3-8见下表4材料料厚K卸K推K顶钢0.52.5mm0.0250.060.050.06得：k卸取值范围0.0250.06，取0.04.所以F卸料=0.04*110474=4429.88N三推件力计算推件力：F推=nK推推F（落料）参考冷冲模设计表3-8，见表4K推取0.05n=H/t,H为凹模直臂厚度，t为料厚，查表冷冲模设计P101页表4-2，板料厚度大于0.51，n的取值范围n5，所以取n=5F推=5*0.05*11747=27686.75N四总的冲压力F总=F冲裁力+F卸+F推=119319.2+4429.88+27686.75=151435.83N160KN选择压力机：因为总的冲压力约为160kn，参考冷冲模设计12页表1-3，见下表5，选用压力机型号为J23其主要参数见下表5型号标称压力/kn滑块行程/mm行程次数/(次/min)连杆调节长度mm最大装模高度mm工作台尺寸，前后*左右模柄尺寸直径*深度电动机功率/kwJ23-161605512045220300*45030*501.5选用模柄：因为压力机模柄孔尺寸为30*50，又因为模柄特点分别压入式：精度较好、应用最多凸缘式：装拆方便、大型模具旋入式：装拆方便、精度一般浮动式：适合精密模具所以采用压入式模柄，精度够好，制造容易，成本较低，所用模柄如下图9所示.参考冷冲模国家标准选出合适的模柄尺寸为30的GB2862模柄。该模柄上有退刀槽，便于加工，外加防滑销防止加工过程打滑。3复合模总体结构设计落料和冲孔两个工序复合在一起，落料倒装，冲孔正装。其中运用落料凸凹模,冲孔凸模将两个个工序联系起来。总装简图如图3所示。图3落料冲孔复合模结构简图当模具在闭合状态时，凸模进入凸凹模，凸凹模进入凹模，当模具在开模状态时，打杆推出，将工件从上推下。卸料板将废料卸下来。4.计算模具工作部分尺寸计算如图1所示冲压件的凸模和凹模尺寸，冲裁件材料为Q235钢冲裁件尺寸为：106，3，,76,R5.参考冷冲模设计表3-3得材料料厚ZminZmax1.00.1000.140Zmax=0.140 Zmin=0.100对于尺寸为3的圆孔的凸、凹模：Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.0400.18mm满足分别加工时凸绝对值+凹绝对值Zmax-Zmin的要求采用分别加工法查冷冲模设计 表3-6可得下表即冲孔凸、凹模的制造偏差公称尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹18-0.020+0.020查表3-5得，X=0.5,如下表6表六材料厚度磨损系数(圆形x值)工件公差磨圆形损系数（非圆形）120.50.020.75所以冲孔d凸=（dmin+x*）0 -0.02=（3+0.5*0.25）0 -0.02 =3.1250 0 -0.02 d凹=（d凸+Zmin）+0.02 0=（3.125+0.1）+0.02 0=3.225+0.02 0 对于尺寸为106,R5的落料尺寸，因其形状复杂,单配加工，落料尺寸冲压过程变大,其计算公式为:(冲模上该尺寸的最大极限尺寸-X)+(1/4) 0 如图12,工件制造精度为IT14A尺寸最大尺寸为116,查标准公差表,可得其落料尺寸为x为0.87，且当工件为IT14级以及以下时候取x=0.5则有：a凹=（116-0.5*0.87）+0.25*0.87 0=115.565+0.2175 0 b凹=(10-0.5*0.36)+0.25*0.36 0=9.82+0.09 0 c凹=（5-0.5*0.36）+0.3*0.5 0=4.82+0.15 0图12落料凸模的尺寸与凹模相同，但不必标注公差，以0.100.14间隙与落料凹模配制所以e=116 f=5d=10凸凹模采用三段式，便于凸凹模的固定，如下图10 5.模具各个部件外形尺寸、规格：1. 上模座：2. 200*100*35 GB/T2855 5-902.下模座：200*100*40 GB/T28556-903.凹模：凹模厚度 H=KbK 系数，考虑板料厚度的影响B 冲裁件的最大外形尺寸查冷冲规模设计表4-3，b的取值如下表7b/mm料厚/mm1002000.51230.150.180.20.24 因工件最大尺寸处于100200间，材料厚度1mm，所以K值取0.18所以凹模厚度H=Kb=0.18*11620凹模壁厚 c=（1.52）H所以C=2*20=40mm凹模尺寸为200*100*404.凸模固定板：取0.8倍凹模厚度即：H凸模固定板=0.6*20=12，因H凹模壁厚有约等于，此处H凸模固定板取13mm5.垫板：根据国标Gb2858可选尺寸，板料厚度不大，且冲孔也很小。厚度可以不用太厚，垫板尺寸为 200*100*66.挡料销钉：GB2866（橡胶弹顶挡料销）因冲压件尺寸较小，选择可选尺寸最小值大径 ：6 小径：3 7.凸模：采用三段式凸模其长度根据需要来定计算公式为：L=H1+H2+H3+YH1 凸模固定板的厚度H2 卸料板的厚度H3 导料板的厚度（本工件无导料板）Y 附加长度：（1） 人口修模量，取0.5mm（2） 凸模固定板与卸料板的安全距离（3） 凸模进入凹模深度凸模长度H=33mm8.模柄：根据压力机要求直径选择30*509.卸料板：弹性卸料板厚度要求一般在620，因工件小、薄，取14mm卸料板尺寸：200*100*1410凸凹模：H凸凹模=H橡胶+H卸料板+H凸凹模固定板H凸凹模=14+40+20=7411.卸料橡胶：Ho=Hi/(0.250.3)=(3.54)HIHI=H工作+h修磨（取510）（本工件取8）H工作=t+1=1+1=2mmHI=2+8=10mm所以H0=10/0.25=40mm橡胶的横截面积A=F卸料力/P(选择压缩量35%的橡胶，P=2.1Mp)A=4430/2.1MP2110mm2 橡胶外形选圆柱形，D=（1.27F/P）52mm校核橡胶自由高度：Ho/D=40/520.77即0.5H0/P1.5,所选橡胶高度合适12导套：选用GB2861A型尺寸参考冲压手册可选尺寸D=25 D=38即25*80*3813.导柱选用GB2861A型尺寸参考冲压手册可选尺寸25*150H模具闭合高度=H上模座+H上模座垫板+H推板+H凹模厚度+H料厚+H卸料板+H橡胶+H凹H凸模固定板+H下模座垫板+H下模座厚度H=35+