铁芯片正装复合模设计

1、南通纺织职业技术学院冲压模课程设计报告题目：铁芯片复合模设计专业：模具设计与制造姓名： 郭 宁导师：唐向清老师时间： 2010.10.21摘要：本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行

2、。落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和主要工作零件图。关键词：冷冲压 铁芯片 冲裁 落料目录摘要：21.绪论411 冲压的概念、特点及应用412 冲压的基本工序及模具41.3 冲压技术的现状及发展方向52.设计课题及设计任务书72.1 设计课题72.1.1课题来源721. 2 课题研究的目的与基本要求72.2设计任务书83冲压工艺与模具设计93.1 冲压件工艺分析93.2 工艺方案及模具结构类型93.3 排

3、样设计及计算104工艺设计与计算114.1冲压力的计算114.2确定压力中心124.3 凸凹模刃口尺寸计算124.4主要模具零件结构尺寸144.5其它模具零件结构尺寸154.6 冲床选用155.1凹模加工工艺规程175.2凸凹模加工工艺规程175.3凸模固定板加工工艺规程185.4凸凹模固定板加工工艺规程185.5卸料板加工工艺规程195.6上垫板加工工艺规程195.7下垫板加工工艺规程205.8空心垫板加工工艺规程205.9上模座加工工艺规程215.10下模座加工工艺规程215.11推件块加工工艺规程215.12冲孔凸模加工工艺规程226设计总结237参考文献231.绪论11 冲压的概念、特

4、点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。12 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸

5、和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合

6、的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上

7、通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压

8、新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达it1617级；我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以cad/cam/cae技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及

9、多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具cad/cam技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人

10、的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。(4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以

11、下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。2.设计课题及设计任务书2.1 设计课题铁芯片落料、冲孔复合模2.1.1课题来源 老师任务分配，设计一套铁芯片复合模。21. 2 课题研究的目的与基本要求(1)目的用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。掌握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。(2)基本要求达到课题研究的目的所提的

12、要求。以生产者的身份来设计模具，为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。2.2设计任务书图示冲裁件，材料为硅钢板，厚度为0.35mm，生产批量为150万/年。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺编制。 图1 产品零件图 零件名称：铁心片 生产批量：150万/年材料：硅钢板材料厚度：t=0.35mm3冲压工艺与模具设计3.1 冲压件工艺分析材料：该冲裁件的材料硅钢板，具有较好的可冲压性能。零件结构：该冲裁件结构简单，只有两个直径为7的孔，比较适合冲裁。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按it1

13、4级确定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：75mm 67.5 60mm 25mm 15mm r3.5mm 孔心距：90±0.435mm结论：适合冲裁。3.2 工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：落料冲孔，采用单工序模生产。冲孔落料复合冲压，采用复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用连续模生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，生产效

14、率也高尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何状态简单对称模具制造并不困难。方案也只需要一副模具，生产效率也很高但零件的冲压精度较差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。最后确定用复合冲裁方式。 工件尺寸可知，材料为硅钢板，材料厚度为0.35mm，厚度比较薄，平直度要求高，孔边距较小，但工件结构简单，为便于操作，所以复合模结构采用正装复合模及弹性卸料和定位钉进行定位方式。3.3 排样设计及计算查冲压模具设计与制造表2.5.2确定搭边值： 两工件间的搭边：a=2.2mm； 工件边缘搭边:a=2.5mm；步距为:140mm ； 条料宽度b=(d+2a

15、) =(92.2+2×2.5)=97.2确定后排样图如图2所示。 一个条料里的材料利用率为： =12x4798÷(97.2×900)×100 = 65.82 图2 排样图查板材标准，宜选900mm×1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为10张条料（97.2mm×900mm），每张条料可冲12个工件，则总为：=×100=63.97即每张板材的材料利用率为63.97。4工艺设计与计算4.1冲压力的计算冲裁力计算：式中：f冲裁力t材料厚度k系数，一般取值为1.3l冲裁周边长度材料抗剪强度卸料力计算、顶件力计算式中为卸料力，为顶件力，

16、f为冲裁力，分别为卸料力和顶件力的系数查表可有：=0.05，=0.08总冲压力那么压力机的理论公称压力查表可得;压力机的公称压力值为250kn4.2确定压力中心由于工件x方向对称, 根据cad软件作图计算，图形如下:可有结论为：压力中心偏移x=33.2918m。由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（33.2918，0）。4.3 凸凹模刃口尺寸计算刃口尺寸计算列于表1中。其中: 落料部分以凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。孔边距12±0.43近似按孔心距计算。表1 刃口尺寸计算基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料

17、凹模d=z=0.246z=0.36z- z=0.36-0.246=0.11mm制件精度为：it14级，故x=0.5/4d=相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.2460.36之间d=d=同上d=d=同上d=同上 同上/4d=同上d=同上 同上/4d=同上d=同上 同上/4d=同上冲孔d=同上 同上/4d=相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证双面间隙在0.2460.36之间孔边距l同上 同上/4lp=孔心距l±=同上x0.5 /8ld=4.4主要模具零件结构尺寸凹模板尺寸:凹模厚度:h=kb(15mm) h=0.15×104.56=15.7mm凹模边壁厚:c(1.52

18、)h =(1.52) ×15.7 =(23.531.4)mm 实取c=30mm凹模模板边长：l=b+2c=165mm查模具设计指导表5-2标准jb/t 8066.1-1995: 凹模板宽b=160mm故确定凹模板外形为: 160×160×18(mm)。凸凹模尺寸:凸凹模长度:l=h+h+h =18+10.4+16 =44.4(mm)其中: h 凸凹模固定板厚度h 橡胶厚度h卸料板厚此凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为4mm,根据强度要求查冷冲模设计及制造表 336知,该壁厚为5mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够。凸模尺寸:凸模长度:l凸=

19、h+h+h =18+18+18 =54mm其中:h凸模固定板厚 h空心垫板厚h凹模板厚凸模强度校核:该凸模不属于细长棒,强度足够。4.5其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点:凹模板尺寸并查标准jb/t-6743.1-94确定其它模具模板尺寸列于表2:表2 模具零件结构尺寸序号名称长×宽×厚(mm)材料数量1上垫板160×160×645钢12凸模固定板160×160×1845钢13空心垫板160×160×1845钢14卸料板160×160×1645钢15凸凹模固定板160×160&

20、#215;1845钢16下垫板160×160×645钢1根据模具零件结构尺寸,查标准gb/t2855.5-90选取后侧导柱210x210标准模架一副。4.6 冲床选用根据总冲压力f总=181.77kn,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合学校现有设备,选用j23-25开式压力机,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下： 公称压力：250kn滑块行程：80mm行程次数：100次分最大闭合高度：250mm连杆调节长度：80mm工作台尺寸（前后×左右）：360mm×560mm5制造过程5.1凹模加工工艺规程 材料:gr12 硬度: 6064 hrc序号

21、工序名工序内容1备料条料锯切(退火状态)165×165×20mm2粗铣铣六面到尺寸160.3×160.3×19,注意两大平面与两相邻侧面用标准角尺测量达基本垂直3平面磨磨光两大平面厚度达18.6mm,并磨两相邻侧面达四面垂直,垂直度0.02mm/100mm4钳划线 划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸钻孔 钻螺纹底孔,销钉底孔,凹模洞口穿线孔铰空 铰销钉孔到要求攻丝 攻螺纹丝到要求5热处理淬火 使硬度达6064 hrc6平面磨磨光两大平面,使厚度达18.3mm7线切割割凹模洞口,并留0.01002mm研余量8钳 研磨洞口内壁侧面达0.8µm

22、配推件块到要求9钳用垫片层保证凸凹模与凹模间隙均匀后,凹模与上模座配作销钉孔10平磨磨凹模板上平面厚度达要求11钳总装配5.2凸凹模加工工艺规程 材料:gr12 硬度: 6064 hrc序号工序名工序内容1备料条料锯切(退火状态)111×87×45mm2粗铣铣六面见光3平磨磨高度两平面到尺寸42.8mm4钳划线 在长度方一侧留线切割夹位6mm后,分中划凸模轮廓线并划两凹模洞口中心线钻孔 按凹模洞口中心钻线切割穿丝孔锪扩凹模落料沉孔到要求，钻螺纹底孔并攻丝到要求5热处理淬火 硬度达6064 hrc6平磨磨高度到42.6mm7线切割割凸模及两凹模,并单边留0.010.02mm研

23、磨余量8钳研配 研凸凹模并配入凸模固定板研 各侧壁到0.8µm9平磨磨高度到要求10钳总装配5.3凸模固定板加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料氧割 165×165×20mm2热处理调质 硬度2428 hrc3粗铣铣六面达160.3×160.3×18.8mm,并使两大平面和相邻两侧面相互基本垂直4平磨磨光两大平面厚度达18.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm5钳划线 凸模固定孔中心线,销钉孔中心线,螺纹过孔中心线,销钉过孔中心线钻孔 凸模固定孔穿丝线,螺纹过孔和销钉过孔到要求

24、6线切割割凸模固定孔单边留0.010.02mm研余量7铣铣凸模固定孔背面沉孔到要求8钳研配凸模9平磨磨模厚度到要求10钳总装配 用透光层使凸模,凹模间隙均匀后,与上模座板配作销孔5.4凸凹模固定板加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序号工序内容1备料氧割 165×165×20mm2热处理调质 硬度2428 hrc3粗铣铣六面达160.3×160.3×18.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直4平磨磨光两大平面,厚度达18.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm5钳划线 螺纹孔中心线,螺纹过孔中心线, 销

25、钉孔中心线,凸凹模固定孔轮廓线钻孔螺纹底孔,螺纹过孔到要求,凸凹模固定孔线切割穿线孔攻丝 攻螺纹底丝到要求6线切割割凸凹模固定孔,单边留研余量0.010.02mm7钳研配 将凸凹模配入固定孔8平磨磨厚度到要求9钳装配 与下模座配作销钉孔5.5卸料板加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料氧割 165×165×18mm2热处理调质 硬度2428 hrc3粗铣铣六面达160.3×160.3×16.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直4平磨磨光两大平面,厚度达16.4mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/1

26、00mm5钳划线 螺纹孔中心线,定位钉孔中心线及中间型孔轮廓线钻孔 螺纹底孔,定位钉底孔型孔穿线孔铰孔,攻丝 铰定位钉底孔到要求,螺纹孔攻丝到要求6线切割割型孔到要求7钳 型孔与凸凹模装配定位钉与定位钉装配 螺纹孔与螺钉装配8平磨磨厚度到要求9钳总装配5.6上垫板加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料条料锯切(退火状态)165×165×10mm2粗铣铣六面达160.3×160.3×7mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直3平磨磨光两大平面,厚度达6.6mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm4钳

27、划线 螺纹过孔中心线,销钉过孔中心线钻孔 钻螺纹过孔,销钉过孔到要求5热处理淬火 硬度: 2428 hrc6平磨磨两大平面厚度达要求7钳总装配5.7下垫板加工工艺规程 材料: 45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料条料锯切(退火状态): 165×165×10mm2粗铣铣六面达160.3×160.3×7mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直3平磨磨光两大平面,厚度达6.6mm;并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm4钳划线 紧固螺钉过孔中心线,卸料螺钉过空中心线,销钉孔中心线,落废料孔中心线,凸凹模紧固螺钉过孔中心线钻孔

28、 钻上述各孔到要求5热处理淬火 硬度: 2428 hrc6平磨磨两大平面厚度达要求7钳总装配5.8空心垫板加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料氧割 165×165×20mm2热处理调质 硬度2428 hrc3粗铣铣六面达160.3×160.3×18.8mm,并使两大平面和相邻两侧面基本垂直4平磨磨光两大平面,厚度达18.4mm；并磨两相邻侧面使四面垂直,垂直度0.02mm/100mm5钳划线 螺钉过孔中心线,销钉过孔中心线,推件块型孔轮廓线钻孔 钻销钉孔及螺钉过孔到要求6铣铣推件块型孔到要求7钳配入推件块8平磨磨两

29、大平面厚度达要求9钳总装配5.9上模座加工工艺规程 材料:ht200序号工序名工序内容1备料按gb/t 2855.590选购210×210模架2钳划线 螺钉过孔中心线,销钉孔中心线,模柄孔中心线及轮廓线钻孔 钻螺钉过孔及锪背面沉孔到要求3平磨与模柄配平模柄孔30及台阶40到要求4钳与模柄配钻止转销孔到要求5钳总装配 用透光层保证凸模固定板上两凸模与下模上凸凹模对中后,上模座与凸模固定板配作销孔用垫片层保证凹模与下模上凸凹模的凸模对中后,上模座与凹模板配作销孔6钳总装配5.10下模座加工工艺规程 材料：ht200序号工序名工序内容1备料按gb/t 2855.590选购160×

30、160模架2钳划线 紧固螺钉过孔中心线,卸料螺钉过孔中心线,落废料孔中心线,凸凹模紧固螺钉头过孔中心线钻孔 钻上述各孔到要求,锪孔背面沉孔到要求3钳与凸凹模固定板配作销钉孔4钳总装配5.11推件块加工工艺规程 材料:45钢 硬度: 2428 hrc序号工序名工序内容1备料氧割105×65×10mm2热处理淬火 硬度: 2428 hrc3粗铣铣六面见光4平磨磨上下两平面到要求5钳划线 212过孔中心线,各面轮廓线钻孔 钻212过孔到要求6铣各型面各台阶到要求7钳总装配5.12冲孔凸模加工工艺规程 材料：t10a 硬度：5660hrc序号工序名称工 序 内 容10备料锯圆棒料1

31、0×70mm20热处理退火，硬度达180220hb30车车一端面，打顶尖孔，车外圆至9mm；掉头车另一端面，长度至尺寸54mm；打顶尖孔。双顶尖顶，车外圆尺寸8.50.04mm,7.60.04mm至要求。40检验检验50热处理淬火，硬度至5660hrc。60磨削磨削外圆尺寸8.12mm，7.18mm至要求。70线切割切除工作端面顶尖孔，长度尺寸至54mm要求。80磨削磨削端面至ra0.8m。90检验100钳工装配6设计总结课程设计是一种综合性较强的专业实践环节，它的知识面宽、学科广、综合性强，通过这次课程设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料能力，使我更加认识到课程设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定的基础。本次设计，在查阅了相关文献后，我设计了用来加工平垫圈的加工工艺设备冲孔落料级进模。通过这次设计，我尝到了许多的东西。首先对于autocad和pro/engineer的应用更加熟练；其次，通过模具设计我对于模具设计的流程基本上熟悉。能较正确的选用当中的标准件。这次设计是对以前所学的专业知识的一次综合性的实践。涉及到机械制图、机械设计、模具设计、互换性以及cad/cam各个方面的内容。设计过程中按照