条形垫片冲压模设计

条形垫片冲压模设计华东交通大学课程设计（学年论文）第18页共20页第19页共20页课程设计说明书课程名称：模具设计设计题目：条形垫片冲压模设计姓名：学号：20090310040209班级：09材料（2）班院系：机电学院指导老师：华东交大机电学院二零一二年十一月目录一、模具意义及发展 41、模具意义： 42、冲压模产品发展重点： 43、冲压模技术发展重点： 44、其他发展重点及展望： 55、当前存在的问题： 5二、零件工艺性分析 61.材料分析 62.结构分析 63.精度分析 6三、冲裁工艺方案确定 8四、零件工艺计算 91、排样计算 92、刃口尺寸计算 103、冲压力计算 114、压力中心计算 12五、冲压设备的选用 13六、模具零部件结构的确定 141、凹模外形尺寸 142、凸模固定板的厚度 143、凸模垫板的采用和厚度 144、凸模外形结构、尺寸确定 145、卸料装置中弹性元件的计算 16六、模具材料的选择 17七、整体模具装配 18课程设计总结 19参考文献 20“模具设计”课程设计任务书指导教师设计地点制品：制品：条形垫片材料：Q235料厚：1mm数量：100万件课程设计提交的档案材料1.设计计算说明书6000字（A4幅面）1份2.模具装配图（1#图纸）1张3.模具工作零件图（2#或3#图纸）3张4.上述材料电子文档基本要求及设计步骤建议：冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；绘制模具总装配图：1)、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；3)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；10、计划进度：第1周

接受并消化设计任务，搜集资料，冲压工艺及模具结构方案设计；第2周

模具工作零件设计，绘制装配图、凸模、凹模或凸凹零件图；第3周

编写计算说明书；答辩。机电工程学院材料成型及控制工程教研室一、模具意义及发展1、模具意义：冲压模具(StampingTooling)是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲压模的发展重点与展望发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。2、冲压模产品发展重点：冲压模共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。3、冲压模技术发展重点：模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点之一。为了提高冲压模的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模技术发展的重点。4、其他发展重点及展望：其他发展重点及展望的内涵十分丰富，这里只就管理、专业化与标准化及行业调整三个方面作一些分析。企业管理是一个系统工程，是一门学问，是科学技术。与工业发达国家模具企业相比，在某种意义上说，我们的管理落后更甚于技术落后。因此改进管理十分重要，且任务繁重，目前模具企业的管理有许多形式，各有其适应对象，但搞好信息化建设，逐步实现信息化管理已成为发展方向，行业也对此有共识。5、当前存在的问题：由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模的发展，根据国内外模具专业化情况来看1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；2）按模具种类划分，专门从事某一类模具（如冲压模）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产企业；5）按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专业从事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。但专业化的路途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。因此，这也是发展重点。二、零件工艺性分析工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235，材料厚度1mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：图11.材料分析Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。2.结构分析零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一种孔，孔的最小尺寸为3.5mm，满足冲裁最小孔径≥的要求。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为7mm，满足冲裁件最小孔边距≥的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。3.精度分析零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。三、冲裁工艺方案确定零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。四、零件工艺计算1、排样计算计算条料宽度时，按公式B=D+2a+Δ式中：B——条料宽度基本尺寸（mm）D——工件在宽度方向上的最大尺寸（mm）a——侧搭边的最小值（mm）Δ——条料宽度的单向（负向）公差（mm）查《模具设计与制造（第二版）》中表2—7得：a=3.0mm。工件间搭边值a1=2.8mm查《冷冲模具设计及制造》中表3—13得Δ=0.5mm。综上所述，由于零件尺寸不是很小，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。由零件尺寸图可知，工件在宽度上最大尺寸D=58mm所以条料宽度：B=（58+2×1.5）+0.74=61.74mm≈62mm≈≈≈进料步距：h=30+1.2=31.2mm一个步距内材料的利用率为：η=F/（B×h）×100%式中：F——单个零件的实际面积由零件出可得：F=1460.96mm2所以η0=1358.40/（82.7×22.8）×100%=76.76%板料规格选用1.0mm×1000mm×2000mm采用纵裁时每板条数：n1=1000/61=16.39，取16每条工件数：n2=（2000-a）/31.2=64.64，取64每板工件数：n=16×64=1024材料利用率：η=nF/(1000×2000)×100%=74.80%采用横裁时每板条数：n1=2000/61=32.78，取32每条工件数：n2=（1000-a）/31.2=32.01，取32每板工件数：n=32×32=1024材料利用率：η=nF/(1000×2000)×100%=74.80%纵裁时材料的利用率比横裁时相等。裁板时，横裁用31刀而纵裁用15到，实用工时相差一半。总上所述，采用纵裁样式方法。图1排样图2、刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为尺寸R=8mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入≤校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即DA1=（8-0.75*0.22）0+0.03mm=7.8350+0.03mmDt1=(7.835-0.246)0-0.02mm=7.5890-0.02mm（2）冲孔基本公式为尺寸R1.75mm，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式≤，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得dt1=(1.75+0.75*0.18)0-0.02mm=1.8850-0.02mmda1=(1.885+0.246/2)0+0.03mm=2.0080+0.03mm（3）中心距：因本零件为完全对称型零件，因此本零件中心为零件几何中心。零件中心距为L129mmL215mm3、冲压力计算可知冲裁力基本计算公式为此例中零件的周长为162.24.mm，材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为F=1.3*162.24*1*350N=73819.2N≈74kN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力==0.05*74kN=3.7kN1*0.055*74=4.07kN则零件所需得冲压力为初选设备为开式压力机J23—35。4、压力中心计算零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。五、冲压设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度：280mm闭合高度调节量：60mm滑块中心线到床身距离：205mm工作台尺寸：380mm×610mm工作台孔尺寸：200mm×290mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm垫板厚度：6mm六、模具零部件结构的确定1、凹模外形尺寸凹模厚度：H=Kb凹模壁厚：C=（1.5~2）H式中：b——为冲裁件的最大外形尺寸，b=58mmK——系数，考虑板料厚度的影响，查《模具设计与制造》表2—9得K=0.28则：H=Kb=0.22×58≈13mmC=（1.5~2）=1.8×13≈23mm因此，凹模总长：L=58+2×23=104mm，取整为110mm凹模宽度：B=30+2×23=76mm模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座280mm×200mm×25mm，下模座280mm×200mm×28mm，导柱25mm×170mm，导套25mm×85mm×33mm。2、凸模固定板的厚度厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍H1=0.7H=9.1mm，取整为10mm3、凸模垫板的采用和厚度凸模垫板的采用与否，以凸模的承压面进行计算，按以下公式计算“δ=F/A式中：F——冲裁力A——凸模的承压面积，A=π×1.752=9.616mm2则：δ=7695.51＞δ额因此必须采用垫板，查《冷冲压模具设计指导书》表2—39得δ额=90~140Paδ＞δ额垫板厚度取10mm4、凸模外形结构、尺寸确定落料凸模截面形状与冲裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成计算。长度L为固定板厚度、安全距离、修模余量、凸模进入凹模的深度总和。其中固定板的厚度为15mm，凸模修模余量去3mm，凸模进入凹模的深度取1mm,安全距离为10mm，即L=15+3+1+10=29mm凹凸模长度：其长L0为固定板厚度、中间板厚、卸料板厚、凸模进入凹模深度的总和。L0=15+20+10+1=46mm图2冲孔凸模图3凹凸模图4落料凹模5、卸料装置中弹性元件的计算确定橡胶的自由高度由以上两个公式，取。橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。六、模具材料的选择根据材料特性，模柄、打杆、一块、上下模板、垫板、凸模固定板、卸料板的材料使用45钢；推杆、冲孔凸模、落料凹模、凹凸模的模