冲压课程设计说明书 2

1、江苏技术师范学院课程设计说明书第一章 绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国

2、汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保

3、证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压

4、件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。1.3冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生

5、塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸

6、台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 第二章 冲压工艺性分析2.1课程设计题目零件图如图2-1所示。 技术要求：1.表面光洁，边缘不得有毛刺 2.材料：08钢 3.板料厚：1.5mm 4.大批量生产图2-1 冲压件图2.2冲压件工艺分析材料:该冲裁件的材料08钢。有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也

7、可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种。可做各种深拉深和弯折制造的受力零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等，冲压工艺性好，适合进行冲压加工。机械性能：抗拉强度（Mpa）：385.0 延伸率（A%）：15.0。 抗拉强度：（b/MPa)410-630 伸长率：（10/%）10 维氏硬度：（HV)105-175 （厚度0.3）零件结构:该拉深件结构简单，适合采用拉深工艺尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工T14级确定工件尺寸的公差。2.3结构形状分析该工件是L形弯曲件，弯角是直角，工件结构

8、对称，形状简单，孔为直径为20mm的圆孔，故符此形状方面的要求。 为了便于模具加工，冲裁件转角处应该尽量避免尖角，而以圆弧过度，从而减少冲压时候的开裂以及冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。一般冲裁件的圆角半径R应大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。本次设计的工件，圆角半径R=3>0.5t=1.5，故冲裁件的尺寸满足要求。 在直角弯曲时，为了使弯曲过程中能产生足够的弯矩，保证弯曲件的直边平直，必须使弯曲件的直边高度H>2t，本次设计的工件的直边高度为30mm，故满足要求。对于带孔的弯曲件，为了防止预先冲好的位于弯曲变形区附近的孔由于弯曲过程中材料的塑性流动产生变形，孔的位置应处

9、于弯曲变形区外。孔边至弯曲半径r中心的距离L材料厚度有关，一般应满足一下条件：当t<2mm，Lt；当t2mm时，L2t，本次设计的工件t=3mm2mm，L=27mm2t=6mm，故满足要求。2.4精度和粗糙度分析2.4.1精度的确定表2-2 冲裁件内外形所能达到的经济精度 凡产品图样上没有标注公差等级或公差的尺寸时，通常按IT14精度等级处理。材料厚度t（mm）基本尺寸（mm）3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335-IT14IT12IT13查标准公差表可知零件的公差尺寸为，。2.4.2粗糙度的确定零件图

10、中对工件粗糙度也无要求，因此由下表知冲裁件的剪断面的粗糙度可选=12.5m。表2-3 一般冲裁件的剪断面表面粗糙度材料厚度t（mm）112233445剪断面表面粗糙度（m）3.26.312.52550第三章 冲压生产方案和模具结构的确定3.1 方案及模具结构类型该零件包括两次拉深、冲孔落料三个个基本工序，可以采用以下三种工艺方案: 落料单工序模，拉深冲孔复合模生产。 先落料，再拉深，再冲孔，采用单工序模生产。落料冲孔拉深复合模生产。方案只需要两套模具，工件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案模具结构简单，但需要三

11、道工序、三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。方案只需要一套模具，生产效率很高，件的冲压精度高。欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用放案为佳。3.2模具结构的确定3.2.1 送料方式 由于本次设计的冲裁零件为小批量生产，不需要很高的效率，用手动送料方式可以满足要求，故采用手动的生产方式。3.2.2 卸料、出料方式 模具是采用弹性卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹性卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见

12、条料在模具中的送进动作，且弹性卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹性卸料板，而只有在弹性卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强（如采用矩形弹簧），弹性卸料板的卸料力大大增强。此材料的厚度为3mm,因此只要采用合适的弹性原件同样可以使用弹性卸料板卸料。 故选用弹性卸料。3.2.3 定位方式 为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位；二是在送料方向上的

13、限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位。对于工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。（1） 条料横向定位方案一：采用导料板，在固定卸料式冲模和级进冲裁模中，条料的横向定位采用导料板。方案二：采用导料销，在复合冲裁模上通常采用导料销进行导料，使用的优点是对条料的宽度没有严格要求，且可以使用边角料。方案三：采用测压装置，在一侧导料板上装有两个横向弹顶元件，组成测压装置。在级进模上设置测压装置后将迫使条料在送进时，始终紧贴基准导料板，可减小送料误差，提高工件的内形与外形的位置尺寸精度。 通过对比以上三种方案，为了很好的固定条料的左右移动，发现选用导料销和测压装置组合为最佳。（2）

14、条料纵向定位方案一：采用固定挡料销，固定挡料销主要用于落料模与顺装复合模上，在23个工位的简单级进模上有时也选用。方案二：活动挡料销，它是一种可以伸缩的挡料销，其通常安装在倒装落料模或者复合模的弹压卸料板上。方案三：导正销，导正就是用装于上模的导正销插入条料上的导料孔，以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。当内形与外形的位置精度要求较高时，可设置导料销提高定距精度，其可以用于级进模上对条料工艺孔的导正。通过对比以上三种方案，选方案三导正销为最佳。3.2.4 导向方式 常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导向式三种。导板式导向装置又分为固定导板和弹压导板导向两种

15、。导柱导套式导向分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架。选用导柱导套式导向中的中间导柱模架。第四章 工艺尺寸确定4.1拉深坯料尺寸确定4.1.1修边余量的确定拉深件坯料形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础的，按体积不变原则和相似原则确定。由于金属板料具有板平面方向性和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口不平整，因此在多数情况下采用加大工序件高度或凸缘宽度的办法，拉深后再经过切边工序保证零件质量。切边余量查文献1，P176 表4.3.1得取3.8mm4.1.2毛坯尺寸的确定首先将拉深件划分为若干简单的便于计算的几何体，并分别求出各简单几何体的表面积，把各简单集合体面积相加即为

16、零件总面积，然后根据表面积相等原则，求出坯料直径。为了便于计算和精确考虑，在此我是运用UG直接导出工件表面积，加上修边余量，作为最终坯料的尺寸。导出面积： A1=7578.14 mm A2=3878.25 mm A3=4400.38 mm A4=10369.9 mm A5=1298.85 mm A6=2499.54 mm A7=2167.7 mm所以A=32192.76 mm修边余量mmD=在此，我们取。4.2拉深工艺计算拉深系数:坯料的相对厚度查表文献四表4.4.2得拉深次数：1次在此我们采用一次拉深成型4.3排样该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便和结构简单，故采用单排样设计。由表2-

17、16查得搭边值=1.5mm，2mm，采用双排挡料销挡料。则：调料宽b=206+2a=206+2*2=210mm。条料的进距为h=206+a1=207.5冲裁单件材料的利用率按式2-16计算：排样图如图3-1所示： 图3-1 排样图4.4计算工序压力 （1）落料力计算按式（2-7）计算：式中 F落料力 L工件外轮廓周长 t材料厚度 -材料的抗剪强度。查文献一附录查得。则落料力：=1.3*646.84*1.5*300=378.40kN（2）卸料力 按式（2-11）计算 式中 K卸料因数，其值由文献一表2-12查得K=0.03。则卸料力为：=0.03*378.40=11.352kN.(3)冲孔力计算

18、按式2-7计算 式中 L工件内轮廓周长L=3.14*57.5=180.55mm =1.3*180.55*0.8*300=56.33kN(4)推件力计算 按式2-11计算 式中 K推件力因数，其值由文献一表2-15差得K=0.05 n卡在凹模内的工件数，n=2 =2*0.05*56.33*10=5633N=5.633kN（5）拉深力计算 按式4-35计算， 式中 F拉深力 d拉深件的直径，d=160mm t材料厚度 -材料的强度极限，查附录A1得 K修正因果 拉深因数 由文献一表4-18查得修正因数K=0.45=0.45*3.14*160*0.8*380=68.73kN.4.5冲压设备的选择 对

19、于浅拉深可按式（4-37）F压>(1.6-1.8)，参考文献一附录B3，选用公称压力为1000kN的开式压力机。其主要技术参数为：公称压力：1000kN滑块行程：130mm最大闭合高度：480mm工作台尺寸：710*1080mm模柄孔尺寸：第五章 主要工作尺寸计算 模具的落料凹模、凸凹模、冲孔凹模、冲孔凸模及镶拼凸、凹模的工作关系如图5-1所示。 对于工件未注公差，可按IT9计算。 根据文献一表2-10查得，冲裁模刃口双面间隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.14mm.5.1.落料刃口尺寸计算 mm的凸、凹模的制造公差由文献一表2-12得=0.04mm，mm 由于，故采用凸模与凹模配

20、合加工法。由文献一表2-13查得x=0.5.则： 按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.10mm-0.14mm。如图4-1、4-2所示。图5-1 落料凹模 图5-2 落料凸模5.2冲孔刃口尺寸计算 对于孔的凸，凹模制造公差可由文献一表2-12查得，。 由于，故采用凸模与凹模配合加工法。由文献一表2-13查得，。则：凹模尺寸配制，其双面间隙为0.10-0.14mm，如图5-3、5-4所示。图5-3 冲孔凸模图5-4 冲孔凹模5.3拉深工作部分的尺寸拉深凸模和凹模的单边间隙可按文献一表5-12中式Z/2=1t计算Z/2=0.8mm.由于拉深工件的公差为IT14级，故凸、凹模的制造公差可采用IT10级精度

21、，查文献一附录得。按文献一式5-24、5-25可求拉深凸、凹模尺寸及公差如表5.1所示，详见图5-5、5-6所示。图5-5 镶拼凸模图5-6 镶拼凹模表5.1 工作尺寸工作尺寸4.4凹模外形尺寸凹模厚度：H=kb，查文献二表2-27得H=0.19*160=30mm。直径D=b+2c=b+(3-4)h=206+3*30=296mm.根据凹模直径，查文献二表9-9，得数据如表5.2所示。表5.2 结构参数复合圆形凹模典型组合的结构参数（mm）上模座上垫板上固定板盖板橡胶5510251030卸料版凹模下固定板下垫板下模座2245281070根据表中尺寸计算，得模具总高度：压力机闭合高度为：480mm

22、，经校核在压力机的闭合高度之内，所以合格。第六章 模具的总体设计及装配该工件的模具装配图如图6-1所示：1-橡胶 2-下模座 3-推杆 4-下垫板 5-下固定板 6-凹模 7-下顶块 8-镶拼凸模 9-挡料销 10-冲孔凹模 11-镶拼凹模 12-凸凹模 13-上顶块 14-打杆 15-模柄 16-顶杆 17-上模座 18-冲孔凸模 19-上垫块 20-定位销 21-盖板 22-上固定板 23-橡胶 24-卸料板 25-导柱 26-限位销 27-导柱 28-紧固螺钉 29-倒料销图6-1 装配图模具工作原理： 该模具是一套实现落料拉深冲孔的复合模具，模具实行前后进料，靠定位销和挡料销实现定位，

23、当压力机带动的上模开始向下运动时，带动落料凸模向下运动，实现落料，凸模继续向下运动，使拉深的凸模和凹模接触，实现拉深，此时顶杆拖动上顶块向下运动，进而冲孔凸模与冲孔凹模接触实现冲孔。冲孔后，余料直接从凹模中漏料。开模时，上模部分随着压力机的拉力向上运动，落料凸模，冲孔凸模，拉深凹模继续向上运动，下顶干受到压缩橡胶回弹的弹力推动下顶块向上运动，从而推出制件。第七章 课程设计心得通过本次课程设计，理论与实践相结合，在指导老师和同学的帮助下，顺利地完成了本次课程设计。在本次设计的过程中，通过自己的实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步更深刻的认识，也认识到自己的不足之处。到此时我才深深的体会到，只有理论和实践相结合，把所学的运用到实践中去，才能提高自己的动手能力和实践能力。本次课程设计历时3周，从最初的领会课程设计要求，到对拿到自己受伤的冲压件的各种冲压性能的分析计算，例如对冲压件结构的分析，对尺寸的分析，通过不断的分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次课程设计的工艺方案，然后是对排样方式的计算，直到模具总装配图的绘。在这段时间里，我进行了大量的计算，从材料利用率的计算，到工