冲压模毕业设计 -片装弹簧冲压级进模设计

1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕业设计（论文）题 目班 级姓 名指导教师机械工程系2012届毕业生毕业设计任务书二O一一年九月姓名： 专业： 班级： 学号： 设计题目： 冲压件简图：冲压件主要技术要求：指导老师（签名）： 2011年 月 日前 言冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要

2、原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。本设计主要介绍片装弹簧冲压级进模。本设计共分5章，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。另外，还附有毕业设计任务书、论文评阅表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。导师XX曾在编写及内容安排提出不少有益的意见。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感

3、谢和崇高的敬意！由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，恳请个各位老师的批评与指正。摘要正确的摘要应该描述本文的设计内容，方法，步骤，最后得到的结论或结果。关键词：片状弹簧 冲压工艺 级进冲裁目 录前言I摘要I1 冲压工艺分析及工艺方案的确定31.1工艺分析31.2工艺方案的确定31.3模具结构形式的确定42 冲压工艺计算及设计52.1计算毛坯尺寸52.2计算材料利用率72.3计算冲压力82.4 设备类型的选择92.5计算压力中心92.6计算凸、凹模刃口尺寸102.7凹模各孔口位置尺寸122.8卸料板各孔口尺寸132.9凸模固定板各孔口尺寸142.10回弹值的

4、确定153 冲模结构设计173.1凹模设计173.2凸模设计173.3模具总体设计183.4选择模架及确定其它冲模零件尺寸183.5校核压力机安装尺寸184 冲模零件加工工艺设计20结论23致谢24参考文献25绪论模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此

5、，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算

6、机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用，巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计，可以很好的培养独立思考，独立工作的能力，为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为片装弹簧冲压级进模。首先对片装弹簧的冲压工艺进行了分析，介绍了片装弹簧冲压级进模结构设计的要点，同时编制了片装弹簧冲压级进模的制造工艺和装配工艺。设计题目： 片状弹簧冲压级进模冲压件如图0-1材料： 黄铜H68（半硬）生产批量： 20万件/年料厚：1mm图0-1片状弹簧1 冲压工艺分析及工艺方

7、案的确定1.1工艺分析该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。由制件图分析可知：（1）2-3.5 两孔壁距及周边距仅2.252.5 。（2）制件头部有15的非对称弯曲，控制回弹是关键。（3）制件较小，从安全考虑要采用适当的取件方式。（4）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。1.2工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其基本工序有落料，冲孔和弯曲三种。按其先后顺序组合，可得如下五种方案：（1） 落料-弯曲-冲孔，单工序冲压（2） 落料-冲孔-弯曲，单工序冲压（3） 冲孔-切口-弯曲-落料，单件复合冲压（4） 冲孔-切口-弯曲-切

8、断-落料，两件连冲复合（5） 冲孔-切口-弯曲-切断，两件连冲级进冲压方案（1），（2）属于单工序冲压，由于此制件生产批量较大，尺寸又较小，这两种方案生产率较低，操作也不安全，故不宜采用。方案（3），（4）属于复合式冲压，由于制件结构尺寸小，壁厚小，复合模装配较困难，强度也会受到影响，寿命不高，又因冲孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模内进行落料，必然受到材料的切向流动压力，有可能使3.5，凸模纵向变形。因此采用复合冲压，除解决了操作安全性和生产率等问题外，又有新的难题。因此使用价值不高也不采用。方案（5）属于级进冲压，既解决了方案（1），（2）的问题又不存在方案（3），（4）的难点，故此方

9、案最为合适。1.3模具结构形式的确定因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机纵向送料，因制件薄而窄采用侧刃定位，生产率高，材料消耗也不大。综上所述，由冷冲模设计指导表4-2，4-7应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，中间导柱滑动导向模架。2 冲压工艺计算及设计2.1计算毛坯尺寸相对弯曲半径为R/t=2/1=20.5式中R弯曲半径（mm） t料厚（mm）可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径（mm）=r+xt式中r零件的内弯曲半径 t材料厚度x中性层位移系数见冷冲压技术表4-5由

10、冷冲压技术表4-5应变中性层位移系数x值查出x=0.38=（2+0.38x1）=2.38由圆角半径较大（r0.5t）的弯曲件毛料长度计算公式l=l+l；l=式中l弯曲件毛料展开长度（mm）l弯曲件各直线段长度之和（mm）l弯曲件各弯曲部分中性层展开长度之和（mm）由图1-2可知l=AB+BC；l=CE+EF 式中AB=20BG=36-20=16OD=2+1+2=3OC=4BO=16.56BC=BO-OC=16.56-4=12.56 =arccos=36.87 =90-36.87=53.13 图2-1 几何关系图l=（20+12.56）=32.56l=（+） =8.14l=（32.56+8.14

11、）=41画排样图因2-3.5的孔壁距较小，考虑到凹模强度，将两个孔分两步冲出，冲孔与切口工步之间留一空位工步，故该制件需六个工步完成。由参考文献1表2-9切断工序中工艺废料带的标准值，表2-10切口工序中工艺废料的标准值，表2-13条料宽度公差，表2-14侧刃裁切的条料的切口宽F 得F=1.5 S=3.5 =0.5 C=3（考虑到凸模强度实取C=5）由侧刃条料宽度尺寸B（mm）的确定公式B=（L+1.5a+nF）-得条料宽度BB=（2l+C+2F） =（41x2+5+2x1.5） =90如图2-2所示，画排样图查表3-8，选板料规格为1500x600x1，每块可剪600x90规格条料16条，材

12、料剪裁利用率达96%。 图2-2 排样图2.2计算材料利用率=x100%式中A一个步矩内冲裁件的实际面积 B条料宽度 S步矩=100%=65%2.3计算冲压力完成本制件所需的冲压力由冲裁力，弯曲力及卸料力，推料力组成（1）冲裁力F（N）的计算公式F=KLt或F=Lt式中K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 材料的抗剪强度（MPa） 材料的抗拉强度（MPa） t材料厚度（mm）由冷冲模设计指导表3-12得=343MPa(取350MPa) F=3501x3.5x3.14+2x（3.5+41x2）+2x（12+1.5）+2x8.5+5 =93.1kN(2)弯曲力F为有效控制回弹采用校正弯曲F=

13、AP式中变形区投影面积（）单位面积校正力（MPa）查表-可取单位面积校正力P=60MPaF=2AP=2x8.5x39x60=39.8kN（3）卸料力F 和推料力F 由计算公式F=KFF=KFn式中K，K系数。查冷冲压技术表3-19卸料力，推料力和顶件力的系数得K=K=0.05n卡在凹模直壁洞口内的制件（或废料）件数，一般卡35件，取n=5F=0.05x93.1kN=4.7kNF=5x0.05x93.1=23.3kNF= F+ F+F+ F =93.1+39.8+4.7+23.3 =160.9kN2.4 设备类型的选择设备类型的主要依据是所完成的冲压工序性质，生产批量，冲压件的尺寸及精度要求，现

14、有设备条件等。中小型冲压件主要选用开式单柱（或双柱）的机械压力机；大中型冲压件多选用双柱闭式机械压力机。根据冲压工序可分别选用通用压力机，专用压力机（挤压压力机，精压机，双动拉深压力机）。大批量生产时，可选用高速压力机或多工位自动压力机；小批量生产尤其大型厚板零件的成型时，可采用液压机。摩擦压力机结构简单，造价低，在冲压时不会因为板料厚度波动等原因而引起设备或模具的损坏，因而在小批量生产中常用于弯曲，成型，校平，整形等工序。对板料冲裁，精密冲裁，应注意选择刚度和精度高的压力机；对于挤压，整形等工序应选择刚度好的压力机以提高冲压件尺寸精度。压力机技术参数选择主要依据冲压件尺寸，变形力大小及模具尺

15、寸，并进行必要的校核。对于该制件查参考文献表1-8开式双柱可倾压力机（部分）参数，可初选压力机型号规格为J23-252.5计算压力中心该制件的图形规则，两件对排，左右对称，故采用解析法求压力中心较为方便。如图2-3所示 图2-3 计算压力中心因为左右对称所以X=0只需求Y根据合力矩定理有Y= =36.737说明：计算中尺寸41.5比制件毛坯尺寸大0.5，目的是避免在切口工序时模具或条料的误差引起制件边缘毛刺的增大。2.6计算凸、凹模刃口尺寸本制件形状简单，可按分别加工法计算刃口尺寸查表，材料抗剪强度与间隙值的关系和规则形状（圆形，方形）冲裁凸，凹模的制造公差Z=0.12 Z=0.20 =0.0

16、2 =0.02 + =0.02+0.02=0.04Z- Z=0.20-0.1=0.08满足+Z- Z所以可用分注尺寸法计算公式及表3-7磨损系数，查出X=0.5（1） 冲孔3.5刃口尺寸d=（3.5+0.5x0.30）=3.65d=（3.65+0.12） =3.77（2） 切口和切断刃口尺寸由于在切口和切断口工序中，凸，凹模均只在三个方向与板料作用并使之分离，并由图2-3可知，尺寸C和S 既不是冲孔尺寸也不是落料尺寸，要正确控制C和S 两个尺寸才能间接保证制件外形尺寸，为使计算简便，直接取C和S值为凸模基本尺寸，间隙取在凹模上。a，切断刃口尺寸 d=5 d=（5+0.12）=5.12b， 切口

17、刃口尺寸 d=3.5 d=（3.5+0.12） =3.62（3）侧刃尺寸侧刃为标准件，根据送料步矩和修边值查侧刃值表，按标准件侧刃尺寸。由参考文献表2-11侧面切口尺寸得侧刃宽度B=6， 侧刃长度L=12间隙取在凹模上，故侧刃孔口尺寸为B=6.12 L=12.12 2.7凹模各孔口位置尺寸由于该制件尺寸较多，包括两侧刃孔位置尺寸，四个小孔位置尺寸，两切口模孔位置及切断孔口位置尺寸。其基本尺寸可按排样图确定，其制造公差按参考文献表2-2冲裁件，精度应为IT9级，但该制件送进工步数较多，累积误差过大，会造成凸凹模间隙不均，影响冲裁质量和模具寿命，故而应将模具制造精度提高。考虑到加工经济性，在送料方

18、向的尺寸按IT7级制造，其它位置尺寸按IT8IT9级制造，凸模固定板与凹模配制。如图2-4凹模孔口到凹模周界尺寸凹模孔口具体尺寸如图1-6所示图2-42.8卸料板各孔口尺寸卸料板各型孔应与凸模保持0.5Z间隙，这样有利于保护凸，凹模刃口不被“啃”伤，椐此原则确定具体尺寸。见图2-5 图2-52.9凸模固定板各孔口尺寸凸模固定板各孔与凸模配合，通常按H7/n6或H7/m6选取，该制件选H7/n6配合，查冷冲模设计指导表3-19可得各型孔尺寸公差。如图2-6 图2-62.10回弹值的确定与所有塑性变形一样，塑性变形时伴有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形

19、状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一至，这种现象叫回弹。影响回弹的因素包括：1， 材料的力学性能2， 变形程度3， 弯曲中心角4， 弯曲方式及弯曲模5， 工件的形状为了得到一定形状与尺寸精度的工件，应当确定回弹值。由于影响回弹的因素很多，用理论计算方法很复杂，而且也不准确。通常在设计及制造模具时，往往先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行修正。由工艺分析可知，本制件弯曲回弹影响最大的部位是在15角处，相对弯曲半径R/t=25，卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的。此处属小圆角V形弯曲所以只考虑回弹值，由参考文献图4-15弯曲的回弹值可知15角处由于回弹可能小于15，但

20、回弹值不会很大，所以弯曲凸凹模均可按制件基本尺寸标注，在试模后稍加修模即可。3 冲模结构设计3.1凹模设计因制件形状简单，虽有六个工步但总体尺寸并不大，选用整体式矩形凹模较为合理，因生产批量较大，由冷冲模设计指导表3-16选用Cr12MoV为凹模材料。a，确定凹模厚度H值由公式H= = =21b，确定凹模周界尺寸LxB由文献凹模孔壁厚的确定公式，凹模孔口轮廓线为直线时：W=1.5H，由图1-6和参考文献图3-13得W=1.5H =1.5x21 =32L=150160 B=130140由表4-43矩形凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为160x140x20，据此值查表4-2可得典型组合160x

21、140x140170（单位为mm）（GB2872.1-8）。凹模宽度140这个尺寸虽然不是优先选用参数但根据图2-5计算出B值与之最接近，而且当B=140时，压力中心与凹模几何中心重合，故选定此尺寸。3.2凸模设计（1）凸模的长度其长度主要根据模具结构，并考虑修磨，操作安全，装配等的需要来确定。此制件采用固定卸料板和导料板冲模，其长度L可按公式L=h1+h2+h3+h 计算：式中h1 固定板厚18；h2 导料板厚8；h3 板材厚度1；h 增加长度12.5L=18+8+1+12.5=39.5（2） 冲孔凸模所谓小孔，一般系指孔径小于被冲板料的厚度或直径小于1的圆孔和面积小于1mm2的异形孔。冲小

22、孔的凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以需利用导板模或弹压卸料板对凸模进行保护与导向。3.3模具总体设计（1） 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。（2） 定位方式的选择因为模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进采用侧刃定距的方式。（3） 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1，相对较薄，卸料力也比较小，故采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件生产比较便于操作与提高生产效率。（4） 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。3.4选择模架及确定其它冲模零件尺寸由凹模周

23、界尺寸及模架闭合高度在140170之间查表4-7选用对角导柱模架，标记为160x140x140170I（GB/T2851.1-90）3.5校核压力机安装尺寸校核压力机安装尺寸要对冲模总体高度，模座闭合高度等有所查找。冲模总体结构尺寸必须与选用的压力机相适应即模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。冲模的封闭高度是指模具工作行程终了时上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。压力机的封闭高度是指滑块在下止点位置时，滑块的下平面至工作台上平面之间的距离。而压力机装模高度是指压力机滑块在下止点时，滑块下平面至垫板上平面

24、之间的距离。封闭高度和装模高度相差一个垫板厚度。模座外形尺寸为250x230，闭合高度为160。由于J23-25型压力机工作台尺寸为370x560，最大闭合高度为270，连杆调节长度为55 所以在工作台上需加一50100的垫板即可安装。4 冲模零件加工工艺设计本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。下表为凹模的加工工艺过程。设计是注意至少要设计出凸模和凹模的工艺过程。需写清楚详细的制造过程。下料:100x77锻造:166x146x24尺寸公差均为2退火: 检验:刨:粗，半精加工六个面，单面余量为0.3-0.4磨:磨上,下平

25、面,两基准面至图样尺寸划线:划中心线,各螺孔,销孔,型孔轮廓线钳:加工各孔各螺钉,销钉孔与下模座配钻配铰铣:铣出落料孔热处理:硬度为60-64HRC磨:精磨上,下面,表面粗糙度达图样要求电加工:电火花穿孔加工弯曲型槽电加工:电火花线切割冲裁型孔修整:修整型腔检验5 模具装配和试模5.1 模具的装配 模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具.在装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零（部）件，还必须保证它们之间的运动精度.因此，模具装配是最后实现冲模设计和冲压

26、工艺意图的过程，是模具制造过程中的关键工序.模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具寿命.装配技术要求：冲裁模装配后，应达到下述主要技术要求：（1）模架精度应符合国家标准（JB/T80501999冲模模架技术条件、JB/T80711995冲模模架精度检查）规定.模具的闭合高度应符合图纸的规定要求.（2）装配好的冲模，上模沿导柱上、下滑动应平稳、可靠.（3）凸、凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀.凸模或凹模的工作行程符合技术条件的规定.（4）定位和挡料装置的相对位置应符合图纸要求.冲裁模导料板间距离需与图纸规定一致；导料面应与凹模进料方向的中心线平行.（5）卸料和顶件装置的

27、相对位置应符合设计要求，超高量在许用规定范围内，工作面不允许有倾斜或单边偏摆，以保证制件或废料能及时卸下和顺利顶出.（6）紧固件装配应可靠，螺栓螺纹旋入长度在钢件连接时应不小于螺栓的直径，铸件连接时应不小于1.5倍螺栓直径；销钉与每个零件的配合长度应大于1.5倍销钉直径；螺栓和销钉的端面不应露出上、下模座等零件的表面.（7）落料孔或出料槽应畅通无阻，保证制件或废料能自由排出.（8）标准件应能互换.紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常、良好.（9）模具在压力机上的安装尺寸需符合选用设备的要求；起吊零件应安全可靠.（10）模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求.冲模装配工艺要点是：

28、（1）选择装配基准件.装配时，先要选择基准件.选择基准件的原则是按照模具主要零件加工时的依赖关系来确定.可以作为装配基准件的主要有凸模、凹模、凸凹模、导向板及固定板等.（2）组件装配.组件装配是指模具在总装前，将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作.如模架的组装，凸模和凹模与固定板的组装，卸料与推件机构各零件的组装等.这些组件，应按照各零件所具有的功能进行组装，这将会对整副模具的装配精度起到一定的保证作用.（3）总体装配.总装是将零件和组件结合成一副完整的模具过程.在总装前，应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序.（4）调整凸、凹模间隙.在装配模具时，必须严格控制及调

29、整凸、凹模间隙的均匀性.间隙调整后，才能紧固螺钉及销钉.（5）检验、调试.模具装配完毕后.必须保证装配精度，满足规定的各项技术要求，并要按照模具验收技术条件，检验模具各部分的功能.在实际生产条件下进行试模，并按试模生产制件情况调整、修正模具，当试模合格后，模具加工、装配才算基本完成.5.2 模具的调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产，通过试冲可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用模具调试的目的：（1）鉴定模具的质量.验证该模具生产的产品质量是否符合要求，确定

30、该模具能否交付生产使用.帮助确定产品的成形条件和工艺规程.帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准.（2）帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸.对于形状复杂或精度要求较高的冲压成形零件，在工艺和模具设计中，有个别难以用计算方法确定的尺寸.（3）通过调试，发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水平. 结论致谢 自从来到河南工院学习至今已经有三年了，毕业在即，自己在这三年里到底有了多大的提高呢，应该说毕业论文是对自己学习的最好检验了。根据学校的安排，我首先开始确定论文题目，后来在指导老师XX的指导下，我结合自己的实际情况，第一步首先查找模具设计的相关资料，这对我收集资料起到了非常大的作用，再就是从网上下载大量知识。第二步整理资料，经过本套模具的设计，让我学习到了更多的模具设计知识，让我的理论与实际有了第一次的结合。毕业论文的设计虽然已经结束，但回顾这几个月，它对我的帮助的确非常大，总结有这么几点：第一，设计一套简单的模具对我是一次很好锻炼，更加加深了我对课本知识的理解，而且也是一次理论知识与实践的结合，全面提高了我对书本的理解；第二，从整体提