冲压工艺与模具设计课程设计

1、冲压工艺与模具设计”课程设计指导书陈召国2010.11.22 于湖南文理学院一、课程设计的目的 本课程设计是在学生学完“冲压工艺与模具设计”理论课并进行了生产实习之后进行的一个重 要教学环节。是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要 机会。通过本次设计要达到以下目的：1、巩固与扩充“冲压工艺与模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺 规程和设计冲压模具的方法。2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：设计、 计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力） 。3、养成严肃、认真、细致地从事技术工

2、作的优良作风。二、课程设计的内容与要求 要求独立地编制出给定零件的冲压工艺规程，设计出指定的冲压模具。具体要求是：1、设计冲压工艺过程卡 1 份；2、设计模具装配图 1张、零件图 3张（手工画图） ；3、编写课程设计说明书 1 份。三、制订冲压工艺规程和设计模具的一般步骤 详见“教科书第十章” P187-P1991、设计前的准备工作；2、分析冲压件的工艺性；3、确定冲压工艺方案；4、初步确定各工序模具的结构型式；5、进行必要的工艺计算；6、选择冲压设备；7、填写冲压工艺过程卡；8、绘制模具装配图（本次只绘制指定工序模具装配图）；9、绘制模具零件图（本次只绘制指定零件图） ；10、撰写设计计算说

3、明书。四、实例： 设计罩壳零件的冲压工艺规程和指定冲压模具13/ /、广/（一）作好必要的资料准备 工件图：如上图；原材料及尺寸规格：08钢板2000 X 1000 X 1.5 ;生产批量：大批量；设备情况、械具制造条件及水平（参照中型企业） 各种技术标准、设计手册及有关资料。（二）分析冲压件的工艺性1、本零件形状简单而规则。2、 工件最小孔尺寸为5.3查表1 1冲孔的最小尺寸，硬钢：dmin = 1.3t =1.3 1.5 = 1.95 一 5.3，可行。3、“60 0.27、乜。0.33均为IT 13，其它尺寸为未注公差尺寸，按 IT 14，可行。r .4、圆角半径R3=2t可行。仅翻边之

4、 R2处略小，查表1 4最小相对弯曲半径_ 0.8，仍属t可行。综上，本冲压件工艺性良好。（三）确定工艺方案1、选择基本工序从零件形状看，属于一般带凸缘拉深件。可直观分析出需要以下基本工序：落料、拉深、冲孔、切边。底部16孔形成可有多种方案：（1）拉深成阶梯形，然后车去底部；（2）拉深成阶梯形，然后冲去底部；（3）只拉成 WO。0.33，冲底孔再翻边成形。其中第一方案质量较高，但生产效率低，且费料。第二方案要求底部圆角愈小愈好（接近于零） 方案生产率高，省料，质量能满足要求故采纳之。2、确定冲压次数和冲压顺序（1）先判断可否一次翻边成功，为此要增加整形工序，且质量不易保证。第三A、翻边前半成品

5、形状尺寸（见上图），翻边尺寸如下:H =22 -17 =5D =16 1.5=17.5B、 求翻边之预孔直径，查表1-42可知d。=D-2 H -0.43R-0.72t 417.5-25-0.43 2-0.72 1.5A11.38C、 查圆孔翻边之极限翻边系数，查表1 - 46可知do.t 二11.381.5 =7.59，冲预孔，得 K0min 二如0.5DD求一次翻边后可达极限翻边高度，查表1-42可知H = D -d° +0.43R + 0.72t = D * 一 d°+ 0.43R + 0.72t = D（1 k0 ）+0.43R + 0.72t22 i D 丿217

6、 5Hmax1 -0.50.43 2 0.72 1.5=6.32-52可以一次翻边成功。（2）拉深次数与各次拉深直径的确定A、初步计算毛坯直径D0确定修边余量、；，拉深后筒壁直径 d =30 1.5 =31.5 , 兰 二-60,1.9，查表1-32可知：=2.5d 31.5切边前凸缘直径：dF = df 2. = 60 2 2.5 = 65根据1 - 30可知毛坯直径：D0 = Jd； +4dH -3.44rd = ：652 +4疋31.5汉 17+巴一15 i3.44疋3+ 耳汉 31.5 茫 77.2 'VI 22 丿i 2 丿B、确定能否一次拉成查表1-35附1表：凸缘相对直径

7、也=更:.2.06d 31.5t1 5毛坯相对厚度 100 = 15 100 : 1.94D。77.2第一次拉深的最大相对高度:0.42实际相对高度：h117 =0.54_入maxd131.5二不能一次拉成。C、用逼近法确定第一次拉深直径试算 次数假定值N =dF d1第次拉深直径d1 =dFN实际拉深系数d1m.=D。极限拉深系数查表1-35附2気Ln相差值 rnii =叶-気】11.365/1.3=5050/77.2=0.650.49+0.1621.565/1.5=43.343.3/77.2=0.560.47+0.0931.865/1.8=36.136.1/77.2=0.470.45+0.

8、0242.065/2.0=32.532.5/77.2=0.420.420初选 g =0.42、d1 =32.5D确定首次拉深凸、凹模圆角半径由教材P131得凹模圆角半径：r1 =0.8 Dd1 t = 0.8、77.2-32.51.56.5取凸、凹模圆角半径相等：1 5 Ri = A = 6.57.252E、重新计算毛坯，设第一次多拉5%为了保证凸缘部分在以后各次拉深中不参加变形，首次拉深时拉入凹模之材料的表面积比零件实际需要多3-5%并在以后各次拉深时逐渐挤回凸缘部分。由F总d0 , d0 =4 F总，将F总4、兀分解为凸缘部分 F2和拉入部分两部分，即F总二F. F2T：. . 22F26

9、52 - 3924： 2 2 2F.= F总-F277.22- 一 652- 39244D0 =：汀7.22 - 652 -392 J 1.05652 - 392=：*3256 1.05 2704 : 78.2F、校核相对高度 hl是否超过表1-35附1表之最大相对高度1di口ax根据Do二-dF 4dH -3-44rd可导出凸缘圆筒形件拉深各次高度的通式：0.25 # 22、hnD0 -dF0.86rndn0 25 *220 25 *22m =(D0 dF )+0.86=(78.2 -65 片0.86 汉 7.25 = 20.5 d132.5計|2*o.63，查表（dF 65 d1 - 32

10、.5tD01001.5100 :78.21.92 )得:0.42 ,h h丄=0.63兰|1,变形程度过大，应重选d10卄选 N =1.8 档：m-i =0.47, d 36.10 250 25m(D； -dF )+0.86= 一(78.22 -652 )+0.86汉7.25 = 19.1d136.1碁畀°.53，查表得匕*=0.58 0.48,为安全起见再次减少变形程度。选 N =1.5 档：m-i =0.56, d 43.3二05： dF )+0.86r1 ='025(78.22 652 1+0.86 汉 7.25 =16.9 d143.3hidi16.1433= 0.3

11、9查表得匹 =0.70 > 0.58 ,可行。 di皿G用推算法确定拉深次数及各次拉深直径首次 叶=0.56,=43.3_31.5，需多次拉深，以后各次拉深系数由教材表5-2查明，见F表。推算调整d-/ mAmi叶=0.56d1 = 43.3d1 = 48加大4.748 0.6178.20.05m2 = 0.73d2 =0.73x43.3=31.6d1 = 38加大6.438 m2 = = 0.79480.06m3 =0.76d3 =0.76 沢 31.6 =24.02d1 = 31.5加大7.4831.5m3 0.83380.07(3)确定各工序尺寸及顺序A、各次拉深凸凹模圆角半径的确

12、定，取各次 *二Rir1 =0.8D0=d1 t =0.8. 78.2 - 481.55.4，取人=5.5r1 = R12 = R23 = R4表面5.543中间层6.254.753.75B、计算各次拉深高度：h =-0(Di2J -d| )+0.86ri di第一次多拉5%应在以后各次返回。0.25 # 22 丄0.25 $22 ,=(D° -dF)+0.86口 =(78.2 -65 )+0.86汉6.25 = 14.32d148第二次多拉2%在第一次基础上返回3%假想毛坯直径：Do 二._7.22 - 652 -392 ! 1.02 652 -392 :- 77.620 250

13、25h2 = （D； _d； ）+0.86r2 = （77.622 652 ）+0.86 x 4.75 = 15.93 d238第三次按需要拉，在第二次基础上返回2%已全部返回。h 173、工序组合形式的确定本例按以下三种情况来进行分析（1）、按工序分散原则，均按基本工序进行（不合并），优点是模具简单，制造容易，成本低，故障少。缺点是工序数多，生产效率低。适合批量较小的情况。2、 工序高度集中，全部基本工序合并。即采用连续拉深冲压成形（多工位自动冲模）。优点: 生产率高，缺点：模具结构复杂，尺寸大，制造困难，成本高，使用中发生故障的可能性大。适合大量生产。3、部分工序组合，其余工序按基本工序进

14、行。这种情况比较适合本例。但具体哪些组合，哪 些分开要认真分析。（1） 落料与首次拉深组合。见教材P193图10 3,结构合理，为常见之工序组合形式。（2）冲翻边预孔与翻边组合。见教材 P194图10 10,其核心零件凸凹模壁厚太小易损坏。（3）冲翻边孔与冲 4- 5.3小孔组合。见教材 P195图10 12,模具刃口不在同一产面内，不 易吃平且刃磨不便。（4）翻边与切边组合。见教材P195图10 13, 一般应将切边放在最后以免冲小孔时外圆失圆， 故本组合欠妥。（5）落料拉深冲底孔。见教材 P195图10 14,底孔冲出后在第二次拉深时会变形。（6）冲4-5.3小孔与切边组合。见教材 P19

15、4图10 11,若“凸凹模”之壁厚大于允许的最小 壁厚则为可行的方案综上所述，本例决定采用落料与首次拉深合并，其余按单工序的方案。其中第三次拉深兼有 整形作用。（四）确定模具类型及结构型式模具类型主要指简单模、连续模或复合模。在上一步确定工艺方案时已基本确定第一道工序为复合模，其余为简单模。模具结构型式主 要指：（1） 工作部件（凸模、凹模、凸凹模）的结构型式和固定方法；（2）定位及挡料零件的结构型式；（3）卸料，推顶件及压料装置的结构型式；（4 ）导向装置的结构型式等。本课题只需考虑指定设计的那一套模具的结构形式（模芯部分可参考教材P193-194，模架部分自行考虑），绘制出方案设计图纸。（

16、五）其它工艺计算（只进行指定工序之模具的计算）毛坯尺寸，主要工序尺寸已在前面步骤（三）中进行，还需进行以下内容计算：1、合理间隙的确定；2、凸凹模工作部分（刀口）尺寸的计算；3、冲压力，卸料力，压边力等的计算；4、模具闭合高度的计算；5、橡胶（或弹簧）有关尺寸的计算等。（六）选择冲压设备： 详见“指导书” P22-26介绍。（七）填写冲压工艺过程卡：参照“指导书” P16表1-12。（八）绘制指定零件的工作图：应严格按照有关机械制图、公差配合，形位公差，金属材料及热处理，表面粗糙度等方面的国家标准绘制。本次课程设计要求绘制下列零件的工作图（选画3张）1、凸模、凹模、凸凹模中选择一个零件；2、上

17、模座或下模座；3、凸模固定板、凹模固定板、导柱、导套中选择一个零件；（九）撰写设计说明书按以下格式与内容编写：封面目录设计任务书设计说明一、前言（本课程设计的目的，内容等）二、冲压工艺规程的制订（零件的冲压工艺性分析，冲压工艺方案的拟定，模具类型及结构 型式的确定，必要的工艺计算选择冲压设备；填写冲压工艺过程卡等）三、模具设计（方案设计图及零件工作图设计的有关说明）四、设计评价及心得体会五、参考文献资料明细表8-11 冲压工艺卡片“冲压工艺与模具设计”设计任务书题目罩壳零件的冲压工艺与模具设计 内容：1、冲压工艺过程卡 1份2、设计模具装配图1张3、设计模具零件图3张4、编写课程设计说明书 1份原始资料：1、工件零件图1张2、 生产类型按大批量生产3、 生产条件按中型机械制造企业具体要求：单号：设计落料-拉深复合模（cm -1 ）;双号：设计冲孔-切边复合模（cm -2 ）模具装配图须手工绘图，图幅A1或A2,比例1:1，符合国标。装配图应包含基本视图、冲件图（排样图），标题栏，明细表，序号按顺时针（序号、名称、数量、材料、备注：标状号、热处理），标准图框。零件图3张，可电脑画，符合国