轴承盖冲压课程设计

1、学号_0910121059_ 课程设计 课题轴承盖冲压工艺设计学生姓名万伟系别机械工程系专业班级材料成型及控制工程(1班指导教师刘建二0 一二年六月目录轴承盖冲压工艺设计摘要本次课程设计的是轴承盖冲压设计,在该次轴承盖冲压设计中,综合运用和巩固冲压工艺以及有关课程的基本理论和专业知识,有了对冲压工艺设计的实质性的认识,为以后做毕业设计和世纪工作打下良好的基础。在此设计过程中学习并掌握了冲压工艺的设计过程和计算方法,培养了自己能够正确设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力,如掌握了运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料等基本技能。本次设计大致按以下步骤设计:零件的工艺性分析,生产方案的制定,确

2、定冲模类型及结构形式,排样设计,压力中心计算,冲压工艺力计算以及冲压设备的选择。本次设计中,冲裁件按照IT14级计算,图、凹模按照IT7级计算,冲裁件的剪断面的,由于轴承盖要大批量生产,故采用级进模自动送料方式生产,粗糙度可以选择a R=12.5m卸料方式采用弹压卸料装置,出件方式采用向下出件,横向定位采用测压装置,纵向定位采用导正销,导向方式采用导柱导套式导向装置中角导柱的导向方式,排样方式采用多排,压力中心位于(0,8437,冲压设备选择型号为J23-63开式双柱可倾压力机。.本设计中还存在着一些不足,在采用级进模冲裁时,多排冲裁时,当冲裁完一边时需将条料翻转180°在进行冲裁,

3、也就意味着要重新定位送进。关键词:冲压;轴承盖;级进模;冲孔;落料;排样;冲压力第一章概述1.1冲压的概念冲压就是利用冲压模具(凸模与凹模及结构附件安装在压力机(例如:冲床、油压机等设备或其他相关设备上,对材料(在常温下施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。冲压加工的三要素是合理的冲压工艺、先进的模具和高效的冲压设备。冲压加工的三要素是决定冲压质量、精度和生产效率的关键因素,是不可分割的,先进的模具是有配备先进的压力机和优质的材料,才能充分发挥作用,做出一流产品,取得高的经济效益。1.2冲压工序的分类冲压工艺按其变形性质可以分为分离工序与成形工序两大类,

4、每一类中又包括许多不同的工序。如冲裁方面的工序、弯曲方面的工序、拉深方面的工序、成形方面的工序等,统称为基本工序。分离工序是指冲压成型时,变形材料内部的应力超过强度极限b,使材料产生断裂而产生分离,从而成形零件。分离工序主要有裁剪和冲裁等。成形工序是指冲压成形时,变形材料内部应力超过屈服强度s,但未达到强度极限b,使材料产生塑性变形,从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。上述两类基本工序当大批量生产各种产品时,仅靠这些工序,是满足不了生产需要的,还得采用组合形式的工序,就是把两个或者两个以上的单独基本工序组合起来灵活运用,进行设计。1.3冲压工艺的特点及应用冲压生产过程的主要特点如下

5、:(1依靠冲模和冲压设备完成加工,便于实现自动化,生产效率高,操作简便。(2冲压所获得的零件一般无需要进行切削加工,故节约能源和原材料。(3冲压所用原材料的表面质量好,且冲件尺寸公差由冲模保证,故冲压产品尺寸稳定。(4冲压产品壁薄、质量轻、刚度好,可以加工形状复杂的零件。冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其在大批量生产中应用十分广泛,如汽车、拖拉机、电器仪表、电子、国防以及日用品中随处可见冷冲压产品,如不锈钢饭盒,搪瓷盆,高压锅,汽车覆盖件,冰箱门板,电子电器上的金属零件,枪炮弹壳等。1.4冲压技术的现状与发展方向目前,我国的冲压技术、冲压模具与先进工业发达国家相比还

6、是有一定差距的,主要表现在我国的冲压基础理论及成形工艺落后、模具标准化程度低、模具设计方法和手段与模具制造工艺及设备落后、模具专业化水平低等。结果导致我国模具在寿命效率、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。随着我国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由手工设计、依靠人得经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计(CAD或三维软件、数控加工(CNC的计算机辅助设计与制造(三维造型/CAM技术转变。计算机辅助设计软件与模具设计和制造技术相结合的模具设计一迅速发展,目前,我国已有相当多的厂家普及了计算机绘图。虽然我国的模具工业和技术在过去十年得到了

7、迅速的发展,但未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括:(1提高模具的设计制造水平,使其朝着大型化、精密化、复杂化、长寿命化发展。(2在模具设计制造中更加普及和应用国产的CAD/CAE/CAM技术。(3发展快速制造成形和快速制造模具的技术。(4提高模具标准化水平和模具标准化的使用率。(5研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。(6研究和开发模具的抛光技术和设备。(7研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。(8研究和开发新的成形工艺和模具。1.5轴承盖的作用端盖作为一非常重要的机械零件之一,用途十分广泛。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面,一般作用:(1轴承外圈的轴

8、向定位;(2防尘和密封,除本身可以防尘和密封外,也常和密封件配合以表达到密封的作用;(3位于车床电动机和主轴箱之间的端盖,主要起传送扭矩和缓冲吸震的作用,使主轴箱的转动平稳。第二章 零件的工艺性分析冲裁件的工艺性分析是指冲裁件的材料、形状、尺寸精度方面是否适应冲裁加工的工艺要求。影响冲裁件的工艺性的因素很多,从技术和经济方面考虑,主要有以下几个方面。 2.1 设计任务书 从图2-1可以看出,所冲压的零件名称为轴承盖,材料为Q235钢,料厚为3mm,大批量生产。2.2 零件材料由上图分析可知:Q235钢为普通碳素钢,具有良好的塑性、焊接性以及压力加工型性,主要用于制作冲击件、紧固件,例如:轴承盖

9、、垫片、垫圈等零件。适合冲裁加工。 2.3零件结构形状冲裁间件的精度一般不高于IT11级,最高可达IT8IT10级,冲孔比落料的精度约高一级。表2-1是冲裁件内外形所能达到的经济精度。由表中数据可知由于没有给出设计公差,则设计时可按IT14级选取公差值。材料厚度t/mm基本尺寸/mm336 6101018185001 IT12IT13IT1112 IT14IT12IT13IT11 23 IT14IT12IT1335- IT14IT12IT13图2-1 轴承盖示意图表2-1 冲裁件内外形所能达到的经济精度附表是冲裁件公差与配合。由于里料厚t =3mm ,零件的最大尺寸为58mm ,则标注+、mm

10、 2252.00+,由表2-2中心圆孔与分布小圆孔间的孔心距标注为mm 15.024±。 料厚/mm普通冲模高级冲模 孔距尺寸/mm 孔距尺寸/mm <5050150 150300 <50 50150 150300 <1 ±0.10 ±0.15 ±0.20 ±0.03 ±0.05 ±0.08 12 ±0.12 ±0.20 ±0.30 ±0.04 ±0.06 ±0.10 24 ±0.15 ±0.25 ±0.35 

11、7;0.06 ±0.08 ±0.12 46±0.20±0.30±0.40±0.08±0.10±0.15零件图正冲孔粗糙度也无要求,由表2-3可知冲裁件的剪断面的粗糙度可以选择a R =12.5m 。材料厚度t/mm 1 12 23 34 45 剪断面表面粗糙度a R /m 3.26.312.52550表2-3 一般冲裁件的剪断面表面粗糙度表2-2 冲裁件中中心距公差第三章零件生产方案的制定及模具结构的确定3.1生产方案的制定由零件图可分析出该工件包括冲孔、落料两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲

12、孔,采用单工序模生产;方案二:落料冲孔复合冲压,采用复合模生产;方案三:冲孔落料级进冲压,采用级进模生产。模具种类比较项目单工序模级进模复合模无导向有导向零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级特点尺寸不受限制,厚度不受控制中小型,尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm,可加工复杂零件形状与尺寸受模具与强度限制,尺寸可以极大,厚度可达3mm零件平面度低一般中小型不平直,高质量制作需较平由于压料冲件的同时得到了较平。制作平直度好,具有良好的剪切面生产效率低较低工序间自动送料,自动排除制件,生产效率高冲件被顶到模具工作表面上,必须手动或机械排除,生产效率低安全性不安全,需采取安全措

13、施比较安全不安全,需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时,比复合模低冲裁较复杂时,比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲裁件的生产大批量小型冲裁件的生产形状复杂,精度要求较高,平直度要求高的中小型制件的大批量生产多排冲样法的应用不采用很少采用冲件尺寸小时应用较多很少采用结合表3-1综合分析可得:方案一模具结构简单,制造周期短,制造简单,但需要两副模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具,制件精度和生产效率都较高,且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高,板料的定位精度比方案三低,

14、模具轮廓尺寸较小。但工件冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三只需一副模具,生产效率高,操作方便,精度也能满足要求,模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。表3-1 各类模具结构及特点的比较综上可知选择方案三采用级进模生产是最佳选择。3.2模具结构的确定由于生产方案选择使用级进模,冲裁零件为大批量生产,为满足生产要求,提高效率,故采用自动送料方式。通常,卸料是指把冲裁件或者废料从凸模上卸下来。其卸料方式固定卸料板卸料、弹压卸料方式。固定卸料板卸料与弹压卸料方式对比如下:固定卸料板方式,常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起

15、卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取(0.20.5t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,卸料力小,主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用,冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择(0.10.2t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。对于料厚为3mm的冲裁零件,且无卸料力,由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作

16、者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,故可采用弹压卸料方式。因采用级进模生产,故采用向下落料出件。(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。由上述三种方案进行对比可知,选用方案三采用测压装置为最佳。(2条料纵向定位方

17、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。由以上三种方案综合分析可选得方案三导正销为最佳。方案一:导板式导向,导板导向装置分为固定导板和弹压导板两种。方案二:导柱导套式导向装置,1采用中间导柱模架,导柱分布在矩形凹模的对

18、称中心线上,两个导柱的直径不同,可避免上模与下模装错而发生啃模事件。适用于单工序模和工位少的级进模。2采用后侧导柱模架,导柱分布在模座的后侧,且直径相同。其优点是工作面敞开,适用大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安全性最差,工作不够稳定,常用于小型冲模。3采用对角导柱模架,导柱分布在举行凹模的对角线上,既可以横向送料,又可以纵向送料。适用于各种冲裁模使用,特别适于级进模冲裁模使用。为避免上、下模的方向装错,两导柱直径制成一大一小。4采用四导柱模架,4个导柱分布在矩形凹模的两对角线上。模架刚性好,导向非常平稳,但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性与精度很高的精密冲裁模,以及同时要求模具寿命很高的

19、多工位自动级进模。方案三:滚珠导向,是一种无间隙导向,精度高,寿命长,适用于精密冲裁模、硬质合金模、高速冲模以及其它精密模具上。由于生产的冲裁零件使用级进模冲裁,大批量生产,结合模具结构形式和送料方式,为提高模具寿命和工件质量,且该冲裁属于普通冲裁,并考虑到经济原则,故选用方案二中对角导柱的导向方式。第四章 冲压工艺设计计算4.1排样设计冲裁件在条料、带料或者板料上的布置方法叫做排样。排样是冲裁模设计中的一项极其重要的工作。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要影响。根据材料的合理利用情况,条料排样方法可分为:方案一:有废料排样 沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边

20、。冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低。方案二:少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单。方案三:无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下来的工艺废料叫做搭边。搭边有两个作用:一是补偿了定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是可以增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率。料厚t/mm 人工

21、送料自动送料圆形非圆形反复送料a1aa1aa1aa1a1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 2.5 2 >1221.52.523.52.532图4-1 冲裁件直排示意图表4-1 合理的搭边值确定>23 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3.5 3 >34 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 >45 4 3 5 4 6 5 5 4 >5654657665由图4-1和表4-1可知,由于料厚t =3mm 选择的自动送料,故取搭边值a =3.5mm ,1a =3mm 。(2步距的确定步距是指冲压过程中条料每次向前送进的距离,其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最

22、小距离值。步距可定义为1a D S += (4-1 式中 S 冲裁步距理论公差为±0,mm ;D 沿条料送进方向,毛坯外形轮廓的最大宽度值,mm ; 1a 沿送进方向的搭边值,mm ; 则由上式得:步距1a L S +=58+3=61mm (3条料的规格1条料的宽度的确定:有测压装置的模具,条料能始终沿基准导料送料,条料宽度B 按下列公式计算 条料宽度:(0m a x 02-+=a D B(4-2导料板间距离:Z a D Z B A +=+=2m a x (4-3式中,0-B 条料宽度,mm ;max D 为冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; a 搭边值,mm ;条料宽度偏差,

23、mm ,其值可查下列表4-2;Z 导料板与最宽条料之间的间隙,mm ,其最小值见表4-3.条料宽度B/mm材料厚度t /mm01 12 23 35 050 0.4 0.5 0.7 0.9 50100 0.5 0.6 0.8 1.0 100150 0.6 0.7 0.9 1.1 150220 0.7 0.8 1.0 1.2 2203000.80.91.11.3查上表数据可得条料宽度偏差=0.8mm ,导料板与最宽条料件的最小间隙Z=5mm ,故条料宽度为:表4-2 条料宽度偏差(0m a x 02-+=a D B mm 655.32580材料厚度t /mm无测压装置有测压装置 条料宽度B/mm条

24、料宽度B/mm 100以下100200 200300100以下100以上00.5 0.5 0.5 1 5 8 0.51 0.5 0.5 1 5 8 12 0.5 1 1 5 8 23 0.5 1 1 5 8 34 0.5 1 1 5 8 450.51158查表4-2数据可得有测压装置时导料板与最宽条料件的最小间隙Z=5mm ,导料板间距离:mm 7055.32582max =+=+=+=Z a D Z B A 2条料的长度L 可根据确定:a a n nD L 21(1+-+= (4-4 式中,L 条料的长度,mm ;n 一根条料上可冲裁零件的个数,个;D 冲裁件的最大尺寸,mm ;由于冲裁件的

25、个数未知,可假设一根条料班上可冲裁零件个数为30个,则条料的长度为a a n nD L 21(1+-+= (4材料利用率计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率,它是衡量合理利用材料的技术经济指标。一个步距内的材料利用率可用下式表示: (4-5式中, 0A 一个步距内冲裁件的实际面积,2mm ; B 条料宽度,mm ; S 步距,mm 。其中计算实际面积0A 的公式如下:(22212max 0341d d D A -= (4-6表4-3 导料板与最宽条料件的最小间隙Z 5.3231-305830+=(mm 1834=%1000=BSA 式中,1d 冲裁件中冲孔小圆直径,mm ;2

26、d 冲裁件中冲孔中心圆直径,mm ; 则可知一个步距内冲裁件的实际面积为由上式可得一个步距内的材料利用率若考虑到料头、料尾和边余料的消耗,则一张板料(或带料、条料上总的材料利用率总为(4-7式中, n 一一张板料(或带料、条料上的冲裁件总数目; 1A 一个冲裁件的实际面积,mm 2; B 板料(或带料、条料宽度,mm ; L 板料(或带料、条料长度,mm 。这里一个冲裁件的实际面积即等于个步距内冲裁件的实际面积201mm 23.2214=A A则一张板料(或带料、条料上总的材料利用率总为 (5详细排样图%84.55%100616523=-=(22212max 0341d d D A -=图4-

27、2 直排详细排样图%1001=BLnA总% 由上图4-1和表4-1可知,由于选择的自动送料,故取搭边值 3.5mm a =,1a =3mm 。 (2步距的确定由式(4-1可计算出步距:mm 613581=+=+=a D S (3条料的规格1条料的宽度的确定:有测压装置的模具,条料能始终沿基准导料送料,条料宽度B 按下式计算:(4-8 式中,0-B 条料宽度,mm ; m a x D 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; R 冲裁件的半径,mm ;a 搭边值,mm ;条料宽度偏差,mm ,其值可查表4-2知mm 9.0=; 故由上式(4-8可得查表4-3可知导料板与最宽条料件的最小间隙Z =

28、8mm , 则导料板间距离:(4-9 式中,L 条料的长度,mm ;m a xD 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ; 图4-3 冲裁件多排示意图35809.009.0-=+=(0max 0223(-+=a S D B 0max 0223(-+=a S D B aa n D n L 221211max +-+=n 一根条料上可冲裁零件的个数,个;1a 、a 为搭边值,mm ,查表4-1可取;,mm 3mm 5.31=a a由于冲裁件的个数未知,可假设一根条料班上可冲裁零件个数为30个,则条料的长度为 L :(4材料利用率计算由式(4-5可计算出一个步距内的材料利用率,其中计算实际面积0A

29、的公式如下: (4-10 式中,max D 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸,mm ;1d 冲裁件中冲孔小圆直径,mm ; 2d 冲裁件中冲孔中心圆直径,mm ; 则带入数据可得:0A由式(4-5可得一个步距内的材料利用率若考虑到料头、料尾和边余料的消耗,由式(4-7 可得一张条料上总的材料利用率总,其中201mm 23.2214=A A ,则 (5详细排样图aa n D n L 221211max +-+=mm(22212max 03241d d D A -=222221=-=-=(d d D %61.61%10061.94983.11723.221430%1001=BL nA 总 图4-2

30、直排详细排样图比较项目 方案类型 一个步距内材料利用率 条料的总利用率总条料面积/2mm 一块条料可冲裁零件数/个直排 55.84% 55.72% 119210 30 多排61.61%59.37%111879.5930综合对比直排和多排两种方案下,在冲裁相同零件的同时,所用一块条料的面积直排排样是稍大于多排排样,且无论是在一个步距内材料利用率还是条料的总利用率都是多排排样下稍微高于直排,但考虑到零件为大批量生产、凸凹模具的设计与制造和经济效益,排样的最佳方法采用多排。 4.2 压力中心的确定冲裁礼合力的作用点称为冲模的压力中心。设计冲裁模时,应该使冲裁模的压力中心与压力机滑块的中心想重合,即冲

31、裁模的模柄中心应该与冲裁模的压力中心一致,以保证冲裁模在压力机上正常、平衡地进行重制工作。若无法使压力中心与滑块中心线完全重合,则设计中考虑采取平衡偏心载荷的措施,但偏载力要控制在尽可能小的范围内,且偏心距离不应该超过冲裁模的模柄尺寸。冲裁形状对称时,其压力中心位于冲裁件轮廓图形的中心。多模压力中心计算公式:(4-11(4-12式中,(n n y x y x y x ,2211、分别为每个孔的压力中心坐标,n l l l 21、分别为各个空的周长,(00,y x 为压力中心o 。由图4-5可计算得:1o2o3o4o5ox0 312-3120 61 y24 -12 -12 0 0 l5.45.4

32、5.42258=+=ni i ni ii ni i ni ii nn n l y l l l l l l y l y l y l y l y l y 1 所以由式(4-7、(4-8可得:在决定模具刃口尺寸及其制造公差时,需考虑下述原则:(1落料制件尺寸由凹模尺寸决定,冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,一凸模为基准,间隙取在凹模上。 (2考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计落料模时,凹模基本尺寸应取工件范围内的较小尺寸,设计冲孔模时,凸模基本尺寸应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样,凸、凹模虽磨损到一定程度,仍能冲出合格零件。(3由于凸、凹

33、模均要与冲裁件或废料发生摩擦,从而导致模具磨损,凸模越磨越小,凹模越磨越大,结果使模具间隙愈用愈大,因此在设计新模具是,凸、凹模间隙应取最小合理间隙值。(4确定凸、凹模制造公差时,应考虑到制件的精度要求。如果对凸、凹模刃口精度要求过高会使模具制造困难,增加成本,延长生产周期;如果精度要求过低,则生产出来的零件可能不合格,或使模具寿命下降。因为零件没有标注公差,则公差数值按IT14精度处理,冲模则可按IT6IT7精度来制造模具。图4-5 压力中心示意图mml y l y l y l y l y外形mm 58074.0-由落料获得,mm 2252.00+和mm 5.4330.00+由冲孔同时获得。

34、且凹凸模均按IT7级加工制造,即采用普通冲裁模。凸模与凹模采用分别加工法,该法凹、凸模具有互换性,制造周期短,便于成批制造。 (1落料设工件的尺寸为0-D ,根据计算原则,落料时以凹模为设计标准。首先确定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸;讲凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。(4-13 (4-14 (2冲孔设冲孔尺寸为+0d ,根据计算原则,冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸,是凸模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最大极限尺寸;讲凹模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。 (4-15(4-16 (3孔心距孔心距尺寸标注为±L ,当工件上需要冲制多个

35、孔时,孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。由于凹、凸模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化,故凹模孔心距的解百纳尺寸取在工件孔心距公差带的中点上,按双向对称标注偏差。(4-17式中, 落料凹、凸模尺寸,mm ;m a x D 落料件的最大极限尺寸,mm ; m i n d 冲孔件的最小极限尺寸,mm ; d L 凹模孔心距的尺寸,公差d 取工件公差的1/4,即 ; m i nL 工件孔心距的最小极限尺寸; 冲裁件制造公差,mm ; m i n Z 最小初始双面公差,mmd p 、凸、凹模的制造公差,mm ,可查附录得出。x 系数,为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸,应试冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公

36、差带的中间尺寸。x 的值在0.51之间,与冲裁件的精度等级有关,可查表。 采用凸、凹模分开加工时,应在图样上分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差,为了保证间隙值,应满足下列公式:m i nm a x Z Z d p -+ (4-17 如果验算不符合上式,出现min max Z Z d p ->+的情况,当大得不多时,可适当调整以满足上述条件,这时凸、凹模的公差直接按公式(min max 4.0Z Z p -=和(min max 4.0Z Z d -=确定。(dx D D d +-=0max(0min max0min ppZ x D Z DD dp-=-=(0min px d d p -+=

37、(dd Z x d Z d d p d +=+=0min min 0min p d p d d d D D 、8222min min ± +=± +=L L L d d 4=d 基本尺寸/mm凸模极限下偏差 凹模极限上偏差d 18 0.0200.020 1830 0.025 3080 0.030 80120 0.025 0.035 120180 0.030 0.040 180260 0.045 260360 0.035 0.050 360500 0.040 0.060 >5000.050 0.070材料的厚度/mm 非圆形 圆形10.750.50.750.5工件公差/

38、mm<1 0.16 0.170.35 0.36 <0.16 0.16 12 0.20 0.210.41 0.42 <0.20 0.20 24 0.24 0.250.44 0.50 <0.24 0.24 >40.300.310.590.60<0.300.30料厚t =3mm ,结合式(4-9(4-13以及表4-4、表4-5、附表数据可得:1落料:mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z mm 020.0=p mm 030.0=d 5.0=x 校核间隙:(m i n2冲孔:冲mm 22孔mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z

39、 mm 020.0=p mm 025.0=d 5.0=x校核间隙:(m i n020.00min -=+=+=p x d d p .00025.000min +=+=+=d Z d d p d 冲直径为mm 5.43孔表4-5 系数x p(mm020.00min -=-=-=pZ D D d p mm 640.0max =Z mm 460.0min =Z mm 020.0=p mm 020.0=d 5.0=x校核间隙:(m i n020.00min -=+=+=p x d d p .00020.000min +=+=+=d Z d d p d 3凹模孔心距尺寸 mm 02.02482min &

40、#177;=± +=L L d 图4-6 落料刃口尺寸与公差 图4-7 冲孔(22刃口尺寸与公差 图4-8 冲孔(4.5刃口尺寸与公差4.4 冲压工艺力计算冲裁时,凸模给材料施加压力,同时,材料也对凸模产生反作用力,通常我们把这种反作用力称为抗力。材料对凸模的最大抗力就是冲财力,它是选择压力机和设计模具的重要依据之一,为了正确选择压力机和设计模具,就必须计算冲裁力。用一般平刃冲裁时,其冲裁力F 一般按下列公式计算:b KLt F = (4-18 式中,F 冲裁力,N ;L 冲裁周边长度,mm ; t 材料厚度,mm ;b 材料剪切强度,MPa ;K 安全系数。系数K 是考虑到实际生产

41、中,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数,一般取3.1=K 。 材料名称牌号 材料状态力学性能抗剪强度MPa /抗拉强度a /MP b 屈服点MPa /s 伸长率 %/普通碳素结构钢Q195 未退火 255314 315390 195 2833 Q235 303372 375460 235 2631 Q275 392490 490610 275 1520 碳素结构钢08F 退火 230310 275380 180 2730 08260360 215410 200 27 20 280400 355500 250 24 35 400520 490

42、635 320 19 4544056053068536015查上表可得MPa 372303b =,故取最大值372MPa 。又因为卸下包在凸模上材料所需的力叫卸料力,其计算公式为F K F X X = (4-19 (2推件力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需要的力叫做推件力,其计算公式为4-6 冲压常用黑色金属材料(部分的力学性能F nK F X T = (4-20 (3顶件力逆着冲裁件方向顶出卡在凹模里的材料所需要的力一般叫做顶件力,其计算公式为 F K F D D = (4-21 式中,D T X K K K 、分别为卸料;力、推件力、顶件力系数,见下表(4-7; n 同时梗塞在凹模内的

43、工件(或废料数; t h n /= h 凹模洞口的直壁高度,mm ; t 材料厚度,mm 。料厚mm /tX KT KD K钢0.1 0.0650.075 0.1 0.14 0.10.50.0450.055 0.063 0.08 0.52.5 0.040.05 0.055 0.06 2.56.5 0.030.04 0.045 0.05 >6.50.020.03 0.0250.03铅、铝合金 0.0250.08 0.030.07 纯铜、黄铜0.020.060.030.09材料厚度mm /t刃口高度mm /h<0.5 40.51.0 5 1.02.5 62.56.0 8>6.08

44、由于采用级进模刚性卸料装置、下出料方式,故不需要计算顶件力,查表可知取 故推料力:压力机的公称压力压F 必须大于或等于总冲压力Z F ,即所以 N 5.483687=Z F F 压 表4-7 卸料力、推件力和顶件力系数表4-8 凹模孔口形式及主要参数3045.0=n K T ,4.4 冲压设备的选择因为N 5.483687=Z F F 压,即公称压力不是很大,故可选公称压力相对中等类型的压力机,可查下表:表4-9 开式双柱可倾压力机主要技术参数主要技术参数 型 号J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-40 J23-63 J23-100 公称力/KN 63 100 1

45、60 250 400 630 1000 滑块行程/mm 35 45 65 100 130 130 130 滑块行程次数/1min .-n 170 145 120 105 45 50 38 最大闭合高度/mm 150 180 220 270 330 360 480 最大装模高度/mm 120 145 180 220 265 280 380 连杆调节长度/mm 30 35 45 55 65 80 100 工作台尺寸/mm 前后 200 240 300 370 460 480 710 左右 310 370 450 560 700 710 1080 垫板尺寸/mm 厚度 30 35 40 50 65

46、80 100 孔径 140 170 210 200 220 250 250 模柄孔尺寸/mm直径 30 30 40 40 50 50 60 深度50 55 60 60 70 80 75 最大倾斜角度/(°45353530303030查表可选得,开式双柱可倾压力机: 型号为J23-63, 公称力630KN , 滑块行程130mm ,滑块行程次数501min .-n , 最大闭合高度360mm , 最大装模高度280mm , 连杆调节长度80mm , 工作台尺寸前后480mm , 工作台左右尺寸710mm , 垫板厚度尺寸80mm , 垫板尺寸孔径250mm , 模柄孔尺寸直径50mm

47、, 模柄孔尺寸深度80mm , 最大倾斜角度30°。总结在组内其他同学的共同协作下,经过多天的努力,终于完成了本次课程设计的任务。本次设计是对大批量生产轴承盖冲孔落料模,经过本次设计,使我对模具设计有了更多的了解和认识。在设计过程中,运用了本学期以及以前学过的相关知识,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、团队协作能力,提高了自己分析问题和解决问题的能力。此次设计的这段时间里,我收获颇多,现总结如下:(1让我懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决,它更是自己综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼独立思考的能力;(2在设计过程中,自己

48、可以将所学的理论知识运用到设计中,不仅能加深对专业理论知识的理解,而且能丰富和发展书本上的理论知识,使之转化成更高层次的经验、技能和技巧。(3在本次设计时,要求计算机绘出简单的图(如刃口尺寸图,从而对AUTOCAD的学习有了很大的进展,对WORD等各种文字处理工具有了更为熟练的操作,而模具CAD技术已成为该行业的发展趋势,电脑终将成为设计的必备工具,这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。综合运用好这些课程,加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导,为这次毕业设计提供了非常有利的保障。因本人设计水平有限,设计中必然有许多不足之处,还望老师批评指正。参考文献 1翁其金，徐新成.冲压工艺

49、及冲模设计M.北京：机械够工业出版社，2004.7（5681） 2齐卫东.简明冲压模具设计手册M.北京：北京理工大学出版社，2010.8（3641） 3蒙以嫦，梁艳娟.冲压模具设计与制造M.北京：北京理工大学出版社，2010.4（6569） 4韩永杰.冲压模具设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.2（4550） 5郝滨海.冲压模具简明设计手册M.北京：化学工业出版社，2009.3（3234） 6周玲.冲模设计实例详解M.北京：化学工业出版社，2007.1（523） 7郭纪林，余桂英.机械制图M.大连：大连理工大学出版社，2005.8（261） 致 谢 冲裁工艺课程设计是机械专业的学生

50、学习过程中一个很重要的专业实训环节，是对以 前所学知识的一次综合运用。这既是对自己学习的检验，也使自己能力得到锻炼，更为以 后走上工作岗位打好专业实践基础。 通过这次课程设计，不仅帮助我具体运用和巩固了冲压工艺及冲模设计及相关课 程的理论知识，了解了冲压的一般方法和程序，还训练了我查阅相关技术资料（如冲压 工艺及冲模设计冲压模具设计与制造等）的能力，使我能够熟练运用有关资料及手 、 册，熟悉有关国家标准、规范，在使用经验数据，进行估算等方面接受全面训练。 通过这次课程设计，让我对以前感到困惑的知识点有了更清楚的认识和理解。 由于本人是第一次进行冲压课程设计，所以在设计中仍存在很多问题，有许多不

51、完善 的地方，还请指导老师斧正。 这次课程设计是在刘建老师的指导下和同学的帮助下，使我顺利完成了对轴承盖的冲 裁工艺课程设计。 在此， 我对本次课程设计的指导老师刘建以及同组同学表以真诚的感谢！ 万 伟 2012 年 6 月 1 日 附表 标准公差数值（摘自 GB/T 1800.3-1998） 基本尺寸 /mm 大于 至 3 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1

52、600 2000 2500 3150 0.8 1 1 1.2 1.5 1.5 2 2.5 3.5 4.5 6 7 8 9 10 11 13 15 18 22 26 1.2 1.5 1.5 2 2.5 2.5 3 4 5 7 8 9 10 11 13 15 18 21 25 30 36 2 2.5 2.5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15 16 18 21 24 29 35 41 50 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 33 39 46 55 68 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 32 36 40

53、47 55 65 78 96 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 mm 标准公差等级 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 mm IT16 IT17 IT18 6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40 44 50 56 66 78 92 110 135 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 70 80 90 105 125 150 175 210 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 110 125 140 165 195 230 280 330 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 175 200 230 260 310 370 440 540 40 4