左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计

1、中北大学本科课程设计说明书中北大学课程设计任务书 2013/2014 学年第 一 学期学 院： 信息商务学院 专 业： 材料成型及控制工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计 起 迄 日 期： 2013年12月16日2014年1月10日 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 2013 年 12 月16 日21设计目的：掌握冲压工艺及模具设计方法，熟悉冲压模设计过程，将理论知识与实际应用结合起来。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1) 根据指导教师提供的零件图纸，进行冲压工艺分析、编制；2) 进行冲

2、压件图的转化；3) 根据冲压件图，进行工艺计算、确定工艺方案，选择合适的挤压设备；4) 设计冲压模，绘出装配图、主要工作零件图；5) 写出设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1） 冲压模图纸1份；2） 冲压课程设计说明书1份；3）冲压工艺卡一份34主要参考文献：1 王树勋等合编典型模具结构图册第版广州：华南理工大学出版社，20052 王孝培主编冲压手册第版北京：机械工业出版社，20053 翁其金等主编 冲压工艺与模具设计 第1版 北京：机械工业出版社，20084 模具设计手册和国家标准：、冷冲模国家标准5 中国模具工业协会标准件委员会编 中

3、国模具标准件手册 第1版 上海：上海科学普及出版社，19895设计成果形式及要求：1） 左支架冲孔模图纸1份；2） 左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计课程设计说明书1份；3） 冲压工艺卡一份6工作计划及进度：2013年12月16日下达设计任务书，学生熟悉图纸，对图纸进行分析，查阅相关参考教材及设计手册； 12 月 16 日 12 月 20 日 工艺分析、工艺计算及设备选择；12 月 21 日 12 月 24 日 工序图设计；12 月 25 日 12 月 31 日 模具绘制；1 月 2 日 1 月 10 日 编写设计说明书，成绩考核。系主任审查意见： 签字： 年 月 日4 中 北 大 学课 程 设

4、 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 材料成型及控制工程 题 目：左支架冲压工艺分析及冲孔模具设计 指导教师： 2014年 1 月 2 日1目 录1. 前言32. 冲压模具设计42.1冲压工艺分析42.2 冲压方案的确定52.3 零件图的分析53. 主要参数计算63.1 模具结构形式的选择与确定63.2 冲压力与压力中心的计算63.3初选压力机73.4压力中心的计算84. 模具主要零件设计84.1凸、凹模刃口尺寸的计算84.2 定位装置的设计与标准化94.3 标准模架的选用104.4 卸料部件的设计与标准化144.4.1 卸料版的设计144.4.2 卸

5、料螺钉的选用144.5压力机的校核155. 结 束 语151. 前言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力.虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当

6、一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 冲压模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形状的薄型零件，如果和其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的零件。用落料方法来制造薄型件，生产效率高，节省材料，零件的强度和刚度好，精度较高，其应用范围非常广泛。 本设计中矩形落料件的加工简单，技术要求较低，批量较大，从而降低了生产成本，能够在实际应用中有很高的经济效益。因此也成为冲压件中应用最广泛的零件之一。2. 冲压模具设计冲压成型工艺及模具设计工艺工件如下图，材料为08钢图一 2.1冲压工艺分析图示零件材料为08钢，适合一般的冲压加工。该零件形状对称、简单，为长方形结构，结构相对比较简

7、单，只有一个10mm与四个5mm的孔。此工件有冲孔，冲孔和弯曲三个工序，该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁的工艺要求，普通冲裁完全可以满足要求。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。 2.2 冲压方案的确定 该工件包括落料、拉伸、冲孔三个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，在冲孔，后拉伸。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔拉伸复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔落料-拉伸级进冲压。采用级进模生产。方案一的模具结构简单，但需要三道工序三套模具，成本高而且生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需要

8、一副模具，工件的精度及生产效率都高，由于查冲压工艺与模具设计表2.27可知材料厚度为1.5mm时凸、凹模的许用的最小壁厚为3.8mm,由图形可知孔边距小于凸、凹模许用最小壁厚，用方案二模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压的速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，且安全性高。通过对比以上方案可知，该工件的冲压生产采用方案三较好。 2.3 零件图的分析 本次设计主要为落料模的设计，冲孔工件图如图二所示需要冲孔工艺得出，需一个10mm与四个5mm的孔其中，R1=5mm,R2=2.5mm根据落料排样，得出冲孔位

9、置。零件为标准原型冲孔件，其结构简单，因此适合冲裁加工。冲裁件的内外形尺寸的经济公差精度一般在IT11级以下，落料件公差等级最好在于IT14级，当冲裁厚度小于2mm的金属板料，其断面粗糙度Ra一般可达12.5到3.2um。3. 主要参数计算 3.1 模具结构形式的选择与确定1）正倒装结构：根据上述分析，本设计为级进模中的冲孔模设计，为方便小孔废料的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：因是大批量生产，但工件简单，所以采用手动送料方式比较好，能够使模具制造简单。3）定位装置：本工件在级进模中尺寸是较小的，又是大批量生产，冲时第一个工位采用始用挡料销定位，第二个工位采

10、用固定挡料销定位。送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距，在凸模上安装一个导正销，利用条料上10mm的孔做导正销孔进行导正，依此作为条料送进的精确定距。4）导向方式：为了提高模具寿命和工作质量，便于安装调整，该级进模采用对角导柱模架。5）卸料方式：本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为1.5 mm，料厚比较厚，为了简化模具结构和达到可靠的卸料力，选用刚性卸料板来卸下条料废料。3.2 冲压力与压力中心的计算 由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。 冲10mm与5mm孔的力F1、向下

11、推出10mm冲孔废料的力F2、推件力F3。由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式：F冲裁力（N） K系数，一般取1.3 L冲裁周边长度（mm）材料抗剪强度（MPa）为计算方便，也可按下式估算冲裁力： 材料抗拉强度（MPa）08钢的抗拉强度为295325MPa，取=300MPa卸料力 推件力 卸料力系数推件力系数 同时卡在凹模内冲裁件数，查冲压工艺与模具设计得,查冲压工艺与模具设计得h=6mm,即由于由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的，故不用计算在内。

12、工序总力3.3初选压力机查冲压与塑料成型设备，初选开式压力机型号为J23-16，该压力机公称压力为160KN，滑块行程为70mm，滑块行程次数为120次/min，最大封闭高度205mm，封闭高度45mm，立柱间距220mm，喉深160mm，工作台前后尺寸300mm，工作台左右尺寸450mm，垫板尺寸厚度40mm，垫板尺寸孔径，模柄孔尺寸直径、深度60，最大倾斜角35，电动机功率1.5KW。3.4压力中心的计算 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的压力中心滑块中心线重合。否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正

13、常的磨损，还会使合理的间隙得不到保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，严重的可能损坏模具。 该模具的结构的制造压力中心与模柄中心线重合，故压力中心点就是几何对称点。若选用坐标系XOY，即。由以上计算可以得出模具的压力中心以便装模时与压力机滑块的中心线相重合。4. 模具主要零件设计4.1凸、凹模刃口尺寸的计算 由于制件结构简单精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未标注公差在此均按IT13级算。根据零件的结构特点，刃口尺寸采用配作法加工。冲孔时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，由冲压工艺与模具设计表2.5得，。由冲压工艺

14、与模具设计表2.10由冲压工艺与模具设计表2.11，的系数x=0.75，冲孔尺寸为4.2 定位装置的设计与标准化 （1） 挡料块的设计与标准化 挡料快标记： GB/T2866.1-81 材料：45钢 GB/699-88 热处理：硬度4348HRC 技术条件：按GB2870-81（2） 导正销的设计与标准化导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。导正销的结构形式，结构设计，尺度精度，材料的热处理等可参照JB、T7647.1-94和JB/T7647.2-94选定。导正销的结构形式如图（4） 导料板的设计与标准化 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，导料板与条料之间的间

15、隙取1mm，这样就可确定导料板的宽度，导料板的厚度查表取68mm。导料板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。4.3 标准模架的选用由凹模周界可以选取标准模架。材料为ZG45(ZG310-570),0I精度的对角导柱模架。如图导柱导套H6/h配合。导柱标记：图6 导柱导套标记：上模座标记：图7 上模座下模座标记：图8 下模座模柄标记：该磨具的比和高度：图9 模柄4.4 卸料部件的设计与标准化4.4.1 卸料版的设计 卸料版的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为12mm。在前面已经确定了采用弹性卸料版，设计卸料版为一整体板。 采用45钢制造，淬火硬度为4045HP

16、C。4.4.2 卸料螺钉的选用 卸料版上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料版超出凸模断面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料版之间安装垫片来调整。本模具采用螺钉固定，销钉定位：内六角螺钉标记：35钢螺钉标记：35钢圆柱销钉标记：35钢止动圆柱销标记：35钢4.5压力机的校核之前初选压力机JG23-16型压力机工作台尺寸为，最大闭合高度220mm，连杆调节长度为35mm，最大装模高度为145mm，而上面知道模具闭合高度为125mm，所以需在工作台上加一10mm20mm厚的垫板，即可安装。模柄孔尺寸为也与本副模具所选模柄尺寸相符。5. 结 束 语垫片属于典型的冲裁件，分析其工艺性，并确定工艺