冲压模具课程设计说明书.doc

课程设计冲压工艺与模具设计设计计算说明书设计题目： 冲 压 模 具 设 计 院 系： 机 械 工 程 学 院专业班级：材料成型及控制工程0811班29组姓 名：学 号： 指导教师： 2010年7 月 6日 目录1. 确定零件的基本冲压工序31.1 毛坯展开图31.2 毛坯尺寸计算41.3 分析零件冲压工艺性能42.拟定冲压工艺方案43.毛坯排样44 工序排样54.1 工序排样类型54.2 冲切刃口设计64.3 载体设计64.4 条料定位方式64.5 导正方式64.6 工序排样图64.7 条料尺寸74.8 排样及材料利用率75 冲压力计算85.1 冲裁力85.2 弯曲力85.3 卸料力85.4 总压力95.5 压力中心96 结构概要设计96.1 基本结构形式96.2基本尺寸96.3 选模座导柱导套106.4 选冲床116.5 选模柄117 结构详细设计117.1 工作单元结构117.2 卸料机构设计117.3 导正销结构117.4 送料与出件方式117.5 模具零件的固定127.6 安全装置128 模具零件设计128.1 工作零件设计128.2 凸模高度设计148.3 弹性元件设计159 模具制造工艺设计159.1 典型凸模加工工艺过程159.2典型凹模加工工艺过程159.3 卸料板加工工艺过程1510 总结15参考文献161. 确定零件的基本冲压工序零件为一带孔弯曲件，其冲压工序主要包括：毛坯冲孔弯曲。图1.零件图1.1 毛坯展开图图2.毛坯展开图1.2 毛坯尺寸计算 L=5+x1+25.4X2+4.5+4+x4.5+2+/2+20.5+4+10+7+3+3+3+2=171.74mm1.3 分析零件冲压工艺性能 该零件是一个简单零件，零件工作时受力不大，对强度，刚度和精度要求不高，零件形状较简单不对称，中批量生产，冲裁弯曲即可成形，冲压难点，在于弯曲方向相反，对于级进有阻碍，即通过添加橡胶措施即可控制。.零件精度符合一般级进冲压的经济要求，模具精度取IT9即可。.材质为20F, 能进行一般冲压加工，市场上易得材料，价格适中。.外形落料工艺性：零件属于中小尺寸零件，料厚1mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可用冲裁落料工艺。.冲孔工艺性分析：孔径为3，2.8，孔精度要求一般，可采用冲孔。.弯曲工艺性：该零件包含两个弯曲部位，弯角可以弯一次。综合以上分析，零件主要冲压工序的工艺性良好。2.拟定冲压工艺方案图中零件所需基本工序为落料，冲孔，弯曲，可一定出两套工艺方案。方案一：用简单模分四次加工：落料冲孔弯曲冲孔方案二：级进模冲制 采用方案一，生产率低，工件尺寸的积累误差大，操作不安全，不方便，由于该零件属于大批量生产，能够用冲压加工，现选方案二。3.毛坯排样毛坯排样有两种，见图3，图4。图3.排样方案一图4.排样方案二第一种方案要求的条料宽度小，模具宽度也小，但模具长度会较长，而且采用这种方案，不便于弯曲加工，；采用第二种方案，虽然模具宽度增加，但长度会缩短，便于弯曲，而且送进步距小，有利于提高生产率。搭边值 查表：a1=2 a=2.5 s=14+2=16mm4 工序排样4.1 工序排样类型：根据零件的冲压要求，由于含有弯曲工序，所以本零件的冲压不适合选用落料型工序排样，考虑到零件最后冲压完成后的出件，选切边型工序排样。4.2 冲切刃口设计 4.3 载体设计 采用中心载体，载体位于条料中部宽为19mm，他比单边载体和双边载体节省材料，在弯曲件的工序排样中应用较多，所以选择宽为19mm的中心载体。4.4 条料定位方式 由于产品零件精度的要求精度一般，所以条料送进方向的送进步距控制用侧刃，为了保证侧刃定位精度，选型侧刃。4.5 导正方式 为了确保零件孔精度，采用间接导正，导正孔布置在中间的载体上，导正孔直径取6.0mm。粗定位方式用临时挡料销，侧刃。当条料的料头送入时，用手将临时挡料销的挡块压出，挡出料头，然后松手，弹簧使挡块复位，确保条料的位置不变开始冲切加工。此后靠侧刃定位。精定位用导正销。利用中心载体的孔作为导正孔，间接导正。4.6 工序排样图根据以上几方面的设计，经综合分析比较，零件的工序排样图如下图所示，零件冲制用八工位级进模。 图8. 工序排样图，工位设计 第一工位：冲孔、切边第二工位：冲孔第三工位：切边第四工位：切边第五工位：切边第六工位：弯曲第七工位：弯曲第八工位：落料4.7 条料尺寸 条料宽度：62.4+22.5=67.4 步距 S=14+2=16mm4.8 排样及材料利用率 坯料的形状为矩形，采用单排最适宜，取a=2.5,a1=2,条料宽度B=62.4+22.5=67.4mm 步距 S=14+2mm， 材料利用率：=（26.4X7-2x1.4+10/2-4.5/2+4X4.5+3X5.5+17X6+4X6+3/2-3-3）/（16X67.4）X100%=38.56 5 冲压力计算5.1 冲裁力冲裁力由P1，P2，P3，P4，P5，P6组成。其中P1为冲6孔的力和侧刃切边，P2为冲4个孔，P3，P4，P5分别为切边，P6为落料P1=Ltb 查表20钢b=340P1=(6+2X2X16)X1X340=28165.6N P2=（2X3+2X2.8）X1X340=12384.16NP3=(3+6+3/2+4+3)X1X340=7041.4NP4=（26.4X2+9）X1X340=21012NP5=（3/2+4+7+10+10）X1X340=12141.4NP6=(4.5+4+4.5+3+5.5+10)X1X340=21260.2N冲裁力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=28165.6+12384.16+7041.4+21012+12141+21260.2=102004.365.1 弯曲力 根据（CKBt/r+t）b=（0.6X1.3X6X1/0.5+1）X340=1060.8N (弯曲第六工位)(0.6X1.3X7X1/0.5+1)X340=1237.6N(弯曲第七工位)5.3 卸料力 采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模然后刚性卸料和下出料方式组合，FZ=F+FD+FX+FT 其中：卸料力：FX=KXF 顶件力= KDF 推件力=KTF 式中F为冲裁力， KD，KX,KT为卸料力 顶件力 推件力系数，查表 P34（模具设计与制造）KX=0.04 KD=0.06 KT=0.055 FZ1=F1+FD1+FX1+FT1=28165.6+0.0428165.6+0.06X28165.6+0.055X28165.6=32531.268NFZ2=F2+FD2+FX2+FT2=12384.16+0.0412384.16+0.06X12384.16+0.055X12384.16=14303.7048NFZ3=F3+FD3+FX3+FT3=7041.4+0.04X7041.4+0.06X7041.4+0.055X7041.4=8132.817NFZ4=F4+FD4+FX4+FT4=21012+0.0421012+0.06X21012+0.055X21012=24268.86NFZ5= F5+FD5+FX5+FT5=12141.4+0.04X12141.4+0.06X12141.4+0.055X12141.4=14023.317NFZ6=F7+FD6+FX6+FT6=21260.2+0.0421260.2+0.0621260.2+0.055X21260.2=24555.531NFre=117815.0358N5.4 总压力 总压力 P=F+P0+ Fre=102004.36+2298.4+117815.0358=222117.7958N一般冲裁弯曲时压力机吨位比计算冲压力大30%左右为288753.1345N5.5 压力中心X=PIXI/PI Y=PIYI/PI X=56P1+42P2+33P3+15.5P4+1XP5+(-41.5)P6 +(-20)PWAN1+(40.5)PWAN2/ PI=16.4mmY=25.66P2+(-29)P3+22.2P4+(-19)XP5+(-5)XP6 +PWAN1X(-25)+PWAN2X5/ PI=2.14mm6 结构概要设计6.1 基本结构形式6.1.1 正倒装结构根据上述分析，本零件的冲制包含落料，冲孔，弯曲等工序，以确定为级进模冲压，因此选用正装式结构。6.1.2 导向方式由于本零件的生产是大批量生产，为了确保零件质量及稳定性，选用外导性模架，本零件的冲压精度要求一般，所以仅选用外导向，由于以选用手工送料，为了提高开敞性，选用对角导柱式模架。6.1.3 卸料方式本零件的冲压工序包含落料，冲孔工序，所以应有卸料机构，又由于零件冲压中还有向上弯曲工序所以应选用弹性卸料板和刚性卸料组合形式。6.2基本尺寸6.2.1 模板尺寸由工序排样图可知，凹模的工作区尺寸基本在67135左右，圆整后取125mm200mm，其他模板尺寸取为与凹模板平面尺寸一致。6.2.2 工作行程本零件的冲压的最大行程是第七工位的弯曲，其弯曲行程为16mm，模具开启状态下凸模下表面至凹模上表面最小距离取20mm。6.2.3 橡胶的选用：由于设计的级进模有向上弯曲结构，为了保证调料进给时不被干涉，所以在凹模下设置橡胶，使凹模同步下压与上弹，根据橡胶最大压缩量要求为保证橡胶不被破坏，取橡胶高度为25mm，预紧高度为2.5mm，工作高度为6mm，橡胶压缩量为34%，符合弹簧要求。取圆柱橡胶，其直径D为（1.27F/p），查表得p为1.5，F为顶件力：6120.2616，D=71.9849，设置4个橡胶，得每个橡胶直径D为36，符合0.5h/D1.5。6.2.4模板厚度：凹模模板厚度：20mm刚性卸料板厚度：14mm凸模固定板厚度：8mm垫板厚度：20mm冲裁凸模高度：60mm弯曲凸模高度：75mm橡胶高度：25mm6.2.5 模具工作区高度模具工作区开启高度大于165mm，工作区闭合高度约为140mm。6.3 选模座导柱导套由于采用手工送料考虑到开敞性和导向精度两方面的要求，选用对角型滑动模架，根据模板平面尺寸和工作区高度要求，查冷冲模国家标准 P397 冲压模具技术问答 上模座：（GB/T2855.1-90）200mm125mm35mm下模座：（GB/T2855.2-90）200mm125mm40mm导柱：（GB/T2861.1-1990）25mm130mm 导套：（GB/T2861.6-1990）25mm85mm33mm 模具开启高度为240mm，闭合高度约为225mm。6.4 选冲床 由于采用了一般冲压，故可选用开式可倾工作台压力机，由于前计算的冲压力要求，初选标称压力400KN，工作台尺寸为630X420，闭合最大高度为400mm，满足零件模具尺寸要求。（冲压模具简明设计手册P455）6.5 选模柄根据上述计算结果，该模具为中小模具，可采用上模用模柄固定，下模采用螺接式固定于压力机下台面的方式。查表时选用该压力机的模柄安装尺寸为50X70。选冷冲模国标，可选用压入式模柄。7 结构详细设计7.1 工作单元结构由于采用正装式结构，凸模一律用凸模固定板安装于上模，凹模采用整体式结构，用销钉定位，螺钉连接于下模座。7.2 卸料机构设计在结构概要设计中以确定采用钢性卸料板，卸料板为整体板。孔距 S=170 S1=100 S2=95。垫板厚度 6固定板厚度 18卸料板厚度 14导料板 长X厚 240X8承料板 125X40X2螺钉X6 M10X55圆柱销 10X557.3 导正销结构本模具工位有八个，冲压精度要求一般，所以采用五次导正销，导正销采用普通弹头型，固定结构采用丝堵将弹簧固定在导正销上。7.4 送料与出件方式本模具采用手工送料。有工序排样图可知，本模具最后工位通过切换实现产品零件与条料分离。产品的零件在送料过程中，由条料端头顶出后从凹模左侧落下（送料方向由右向左）因此在使用中应注意从模具左侧收集冲制好的产品零件。7.5 模具零件的固定 模板采用螺钉固定选用圆柱头内六角螺钉，销钉定位，由于各凸模平面尺寸都比较小，所以用模板上的型孔配合定位。7.6 安全装置 本模具采用手工送料，但工人是在模具外操作，一般情况下，应无不安全之虑。为了使废料顺利落下，下模座的落料孔应比凹模落料孔大。8 模具零件设计8.1 工作零件设计8.1.1 冲孔2-2.8凹凸模设计 2.8孔为冲孔制成，直径为2.8mm，查表 P29模具设计与制造 p=0.02mm A=0.02mm 查表 P27 模具设计与制造 得冲裁模初始双边间隙 Zmin =0.07mm Zmax=0.09mm，校核p+A=0.04mmZma- Zmin=0.09-0.07=0.02mm,所以采用凸模和凹模配合加工方法，应以凸模为基准件 查表 X=0.75 =0.14冲孔部分：Ap=（2.8+0.75X0.14）=2.9058.1.2冲孔2-3凹凸模设计 3孔为冲孔制成，直径为3mm，查表 P29模具设计与制造 p=0.02mm A=0.02mm 查表 P27 模具设计与制造 得冲裁模初始双边间隙 Zmin =0.07mm Zmax=0.09mm，校核p+A=0.04mm Zma- Zmin=0.09-0.07=0.02mm所以采用凸模和凹模配合加工方法，应以凸模为基准件 查表 X=0.75 =0.06冲孔部分：Ap= (3+ 0.75X0.06)=3.045 8.1.3 侧刃凹凸模设计A=(Amax- X) =0 B=(Bmin+ X) =/4=0A1=（3- X)=3mm B1=(3-+X) =3mm B1=4mmA2=（16- X)=16mm B1=(16-+X) =16mm B1=4mm8.1.4 冲切凹凸模尺寸设计此模有两部分尺寸构成，圆，非圆部分：由冲孔制成，同冲3孔尺寸计算p=0.02mm A=0.02mm Zmin =0.07mm Zmax=0.09mm 校核p+A=0.04mmZma- Zmin=0.09-0.7=0.02mm 所以采用凸模和凹模配合加工，以凸模为基准 查表 X=0.75 =0凸模：Ap= (dmin+ X)=标注尺寸注：由于工件有圆角，使用落料加工方法，所以导致凸模有尖角，为防止凸模过早磨损，应使凸模向工件外侧扩展，形成一定过度。8.1.5 弯曲模具尺寸设计此工件有两个位置需要弯曲，即第六和第七工位，第六工位弯曲模设置于凹模下方，与凸模组合加工。第七工位弯曲模设置为凸模上，其第六工位弯曲模设置于下方的高度度为63.5.长宽为7X6，结构如下图所示与其配合的弯曲模在凸模上与其配合加工，其高度为55，长宽为8X8第七工位弯曲模设置于凸模上，长度为75和55，因为是阶梯状所以又两个高度，其中长75的位置长宽为8X6，长55的位置长宽为9X5，其示意图如下图所示其中弯曲模中均设置过渡圆角，弯曲模间的间隙为1.05。8.2 凸模高度设计以第七位弯曲凸模高度75为基准；冲中央孔的凸模高度为60；第六工位弯曲凸模高度为63.5；切边凸模高度为60；落料凸模高度为60.8.3 弹性元件设计本模具弹性元件选用普通橡胶，用于提供卸料力。9 模具制造工艺设计在完成级进模的机构设计和零件设计后，即应投产加工。模具的制造分配和零件加工两部分，这里仅列出几个典型凸模和凹模的普通加工工艺过程，而本模具具体的加工工序设计，装配工序设计以及数控机床加工（电加工，加工中心）。9.1 典型凸模加工工艺过程9.1.2圆形凸模加工下料车削粗加工车削半精加工热处理外圆磨。9.1.3异型凸模加工下料粗铣平面平面磨磨基准平面划线外形轮廓粗铣加工车削粗加工车削半精加工热处理外圆磨。9.2典型凹模加工工艺过程下料模板