冲压工艺过程设计与冲压模具设计模板.doc

模具设计和制造课程设计 综合实训汇报 目录第一章 冲压工艺过程设计.31.1零件分析.3 1.1.1 冲压件材料分析.3 1.1.2 冲压件结构分析.3 1.1.3 冲压件结构工艺性分析.41.2 确定冲压件总体工艺方案.41.2.1 确定工艺方案.41.2.2 工艺计算.6.1.2.3 工艺卡片.8第二章冲压模具设计.82.1 冲孔落料模设计.82.1.1 相关模具计算.82.1.2 模具结构形式.112.1.3 模具总装配图.112.1.4 选择标准零件.122.1.5 选择冲压设备，校核基础参数.12 2.1.6 冲孔落料零件图.13 2.2 第一次弯曲模具设计.16 2.2.1 相关模具计算.16 2.2.2 第一次弯曲模具总装配图.16 2.2.3 选择标准零件.17. 2.2.4 选择冲压设备，校核基础参数.17 2.2.5 第一次弯曲零件图.17. 2.3 第二次弯曲模具设计.20 2.3.1 相关模具计算.20. 2.3.2 模具总装配图.20 2.3.3 选择标准零件.22 2.3.4 选择冲压设备，校核基础参数.22 2.4 冲孔模具零件设计.22 2.4.1 相关模具计算.222.4.2 模具结构形式.232.4.3选择标准零件.232.4.4 模具总装配图.242.4.5 选择冲压设备，校核基础参数.26 2.4.6 冲孔零件图.26第三章 冲压模具制造.32 3.1 冲孔模具制造.32 3.1.1 冲孔零件加工过程.32 备注.38零件名称：托架（见右图）生产批量：5万件/年材 料：08钢板编制冲压工艺方案设计模具结构。第一章 冲压工艺过程设计1.1零件分析 1.1.1 冲压件材料分析1） 08钢为优质碳素结构钢 （依据GB69965）其化学成份为： C ：0。05 0。12% Si : 0.17 0.37% Mn : 0.35 0.65% P 0.035% S 0.04% 2） 08钢特征强度不高，但塑性、韧性很好，焊接性优良，无回火脆性，有良好深冲、拉深、弯曲、镦粗等冷加工性能，但存在时效敏感，淬硬性和淬透性极低，通常在热轧供给状态或正火后使用，退火后导磁率较高，剩磁较少3）08钢用途宜制作受力不大，要求塑性高零件，大多轧制成薄板、钢带，供作只求轻易加工成形而不要求强度覆盖零件和焊接构件，如深冲器皿，汽车车身，多种容器等。另外，也可作心部强度要求不高渗碳、碳氮共渗零件和螺钉螺母冷镦加工件，退火后还能够用作电磁铁或电磁吸盘等磁性零件。4）优质碳素结构钢08钢力学性能 已退火状态下，抗剪强度为260 360MPa ，抗拉强度b为 330 450MPa，伸长率10为32%， 屈服强度s为200MPa。5）冲压件理论质量 冲压件厚度为1。5mm，理论质量为11。78kg/m 1.1.2冲压件结构分析 此冲压件为形状对称且左右弯曲半径一致弯曲件。其关键形状、尺 寸能够由落料、弯曲、冲孔、精修和整形等工序取得。该冲压件采取1。5mm钢板冲压而成，可确保足够刚度和强度。其关键配合尺寸有10 0+0.03 mm ，5+00.03 mm ， 15+00.12 mm 。15+00.12 mm 尺寸精度不要求那么高，为IT1112级，4个5+00.03 mm 小孔和10+00.03 mm 之间相对位置要正确，尺寸精度为IT9级。零件图上全部未标注公差尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级来确定工件尺寸公差。依据（GB/T 1800。31998） 未标注公差尺寸公差为25+00.52 mm， 30+00.52 mm ，36+00.62 mm ，46+00.62 mm 。 1.1.3冲压件结构工艺性分析该件相对弯曲半径为r/t=1.5/1.5=1。弯曲件直边高度为H 2t=2*1。 5=3；弯曲件孔边距离为L=0。5mm t .孔位置处于弯曲变形区内，所以应先弯曲后冲孔；该件没有工艺缺口、槽和工艺孔。1.2 确定冲压件总体工艺方案 1.2.1 确定工艺方案制成该零件所需基础工序为冲孔、落料和弯曲。其中冲孔和落料属于简单分离工序，弯曲成形方法能够有图2所表示三种。图2工艺方案零件上孔，尽可能在毛坯上冲出，以简化模具结构。该零件上10孔边和弯曲中心距离为6mm，大于1.0t（1.5mm），弯曲时不会引发孔变形，所以10孔能够在压弯前冲出，冲出10孔能够做后续工序定位孔用。而4-5孔边缘和弯曲中心距离为1.5mm，等于1.5t，压弯时易发生孔变形，故应在弯后冲出。完成该零件成形，可能工艺方案有以下多个：方案一：落料和冲10孔复合，见图3（a），压弯外部两角并使中间两角l预弯45，见图3（b）,压弯中间两角，见图3（ 方案二：落料和冲10孔复合，见图3（a）,压弯外部两角，见图4（a），压弯中间两角，见图4（b）,冲4-5孔，见图3（d）。方案三：落料和冲10孔复合，见图3（a），压弯四个角图5，冲4-5孔，见图3（d）。图4方案二图5压弯四个角方案四：全部工序组合采取带料连续冲压，图6所表示排样图。在上述列举方案中，方案一优点是：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件回弹轻易控制，尺寸和形状正确，表面质量高；各工序（除第一道工序外）全部能利用10孔和一个侧面定位，定位基准一致且和设计基准重合，操作也比较简单方便。缺点是：工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。方案二优点是：模具结构简单，投产快寿命长，但回弹难以控制，尺寸和形状不正确，且工序分散，劳动量大，占用设备多。方案三工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命短，工件质量 （精度和表面粗糙度）低。图6 级进冲压排样图方案四优点是工序最集中，只用一副模具完成全部工序，因为它实质上是把方案一各工序分别部署到连续模各工位上，所以它还含有方案一各项优点。缺点是模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。总而言之，考虑到该零件批量大不，为确保各项技术要求，选择方案一。其工序以下：落料和冲10孔；压弯端部两角；压弯中间两角；冲4-5孔。1.2.2工艺计算1毛坯长度毛坯长度按图7分段计算。毛坯总展开长度L0L0=2（l1+l2+l3+l4）+l5由图7-15：l1 =9mm;L3=25.5mml5=22mml2=2/(R+kt)=3.14/2(1.5+0.141.5) =3.32mml4=l2L0=2(9+3.32+25.5+3.32)+22=104.28(取104-O.5mm)图7 弯曲件毛坯长度计算图2排样及材料利用率因为毛坯尺寸较大，并考虑操作方便和模具尺寸，决定采取单排。取搭边a=2 a1=1.5则进距A=30+1.5=31.5mm条料宽度B=104.28+22=108.28（取108mm）板料规格选择采取直排时：工件实际面积：F=31.5104.28=3284.92mm2 利用率：=F/AB=3284.92/31.5/108.28=96.3%经计算直排时板料利用率为96.3，故决定采取直排。3计算压力及初选冲床(1)落料和冲孔复合工序，见图3（a）。冲裁力 F1=(L+l)ct L=2(104.28+30)=268.56mml=10=32.3mmt=1.5mmb=400Mpa故P1=(268.56+32.3)4001.5=179970(N)卸料力 Pa=K0P0=0.04179970=7198.8(N)推件力 Pi=nKtP2=40.055179970 =39593.4(N)总冲压力 P0=Pt+P0+Pt=179970+7198.8+39593.4=226762.2(N)=22.68(t)选择25吨冲床。(2)第一次弯曲，见图3（b）首次压弯时冲压力包含：预弯中间两角、弯曲和校正端部两角及压料力等。这些力并非同时发生或达成最大值，开始只有压弯曲力和预弯力，滑块至一定位置时开始压弯端部两角，最终进行镦压。为安全可靠，将端部两角压弯力Pw、校正力Pa及压料力Pj合在一起计算。总冲压力 P0=Pw+Pa+PjPw=Bt2b/r+t=301.5240/1.5+1.5=900(N)Pj=0.5Pw=0.5900=450(N)Pa=FqF=1670mm2（校正面积）q=80MPa(单位校正力)故Pa=16708=133600(N)得P0=9000+4500+133600=147100(N)=14.7(t)选择25吨冲床(3)第二次弯曲，见图3（c）二次弯曲时仍需压料力，故所需总冲压力：P0=Pw+Pj式中 Pw=Bt2b/r+t=301.5240/1.5+1.5=900(N)Pj=0.5Pw=4500(N)故 P0=900+4500=5400(N)选择16吨冲床4.冲4-5孔，见图10（d）4个 5孔同时冲压，所需总压力 P0=Pw+Pe Pe=ndtb=451.54.=37680(N) P0=K0Ph=0.0437680=1510(N) 故 P0=37680+1510=39190(N) 选择25吨压力机 (4) 压力机规格及参数 依据总冲压力 ,并结合现有设备,粗选择J23-25开式双柱可倾冲床,并。其关键工艺参数以下： 公称压力： 250KN 滑块行程： 65mm 行程次数： 55次分 最大闭合高度： 270mm 工作台尺寸: 370560mm1.2.3工艺程卡见附件第二章冲压模具设计2.1冲孔落料模设计2.1.1 相关模具计算 1冲裁力计算 在上章以计算得179970N 2压力中心确实定 本模具冲件为对称形状单个冲件，冲件和压力中心和和零件对称中心相重合。 3凸凹模刃口尺寸计算总裁模具间隙计算由已知数据再 依据教程表2.2.4 得，落料冲孔复合模初始化用间隙2C2Cmax =0。19mm 2Cmin =0。15mm 凸模和凹模刃口计算坯料1。5*30*104 mm由落料取得， 10+00.03 mm由冲孔取得2Cmax2Cmin =(0.19 0.15) mm = 0.04 mm由公差表查得10+00.03 为IT9级， 取X=1mm； 坯料1。530104mm为IT14级，取X=05mm； 其中，零件图上没有标注公差尺寸查得104+00.87mm ，30+00.52 mm设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则，冲孔： dp =(dmin +x )0-p= (10+10.03)0-0.009 mm =( 10.03 ) 0-0.009 mmdd = (dp + 2Cmin )0+d= (10.03 + 0.15)+00.015 mm = 10.18 +00.015 mm校核 p+d 2Cmax 2Cmin0.009 + 0.015 0.19 0.150.024 0.04 （满足间隙公差条件）落料 方向一 ： Dd = ( Dmax - x )+0d= ( 104 0.5 0.87 )+00.035mm= 103.565+00.035mm Dp = ( Dd 2Cmin )0-p = ( 103.565 0.15 )0-0.022 mm = 103.4150-0.022mm 校核 0.022 + 0.035 = 0.057 0.04 由此可知，只有缩小p、d提升制造精度，才能确保间隙在合理范围内，此时可取 p = 0.225 0.04 = 0.009 mm d = 0.375 0.04 = 0.015 mm故 Dd = 104.435+00.015 mm Dp = 104.2850-0.009 mm 方向二： Dd = ( Dmax - x )+0d = （30 0.5 0.52 ）+00.021 mm =29.74+00.02mm Dp = ( Dd 2Cmin )0-p = ( 29.74 0.15 )0-0.013 mm = 29.590-0.013 mm 校核 0.013 + 0.021 = 0.034 0.04 （满足间隙公差条件）1/4圆弧半径尺寸计算： Dd = ( Dmax - x *)+0d = （ 2 0.5 0.25 ）+00.01 mm = 1.875+00.01 mm Dp = ( Dd 2Cmin )0-p = ( 1.875 0.015 )0-0.006 mm = 1.7250-0.006 mm 校核 0.01 + 0.006 = 0.016 0.04 ( 满足公差间隙条件 )2.1.2 模具结构设计 采取倒装式模具结构(1)凹模外形尺寸 凹模外形尺寸应确保凹模有足够强度、刚度和修磨量。凹模外形尺寸通常是依据被冲材料厚度和冲裁件最大外形尺寸来确定。 凹模厚度为 H =KB （ 15mm ） = 0.38104 = 39.52 40 mm 凹模壁厚为 C = 2H （ 30 40 mm ） = 2 40 = 80 mm 式中B为冲裁件最大外形尺寸，K为系数，是考虑板料厚度影响系数，可查教材表2.8.2 (2) 定位方法 本模具采取倒装复合模,所以采取活动挡料销和定位板形式定位。 (3) 卸料方法 本模含有冲孔工序需要压料，所以采取镇压卸料板，其卸料板由弹簧和卸料螺钉组成。 (3) 推件方法 推件装置弹簧加推件块方法。2.1.3 冲孔模具装配图1、2、4、紧固螺钉 2、推件弹簧 3、冲孔凸模 5、上模座 6、导套7、卸料弹簧 8、导柱 9卸料螺钉 10下模座 11、垫板 12、挡料销 13、卸料板14、销钉 15、落料凹模 16、推件块 17、落料凹模固定板 2.1.4 选择标准零件 (1) 模座选择：依据凹模尺寸及压力机闭合高度选择GB2855.5-81.HT200 200200mm 闭合高度210255mm (2) 导柱规格：32190mm 导套规格：3211548mm (3) 卸料弹簧选择；依据模具安装位置，选择6个弹簧，则每个弹簧负荷为： F预=F卸/N=7198/6=1199N 查表，并考虑到模具结构尺寸，安GB2089-80初选弹簧参数为：d=6 Dt=32 t=9.93 Fj=1360 h0=65 n=5.5 hj=19.3 L=7.54 h预=hj/FjF预=19.3/13601199=16mm 检验弹簧最大压缩量是否满足条件 h预+h工作=16+2.5=18.519.3 故所选弹簧是适宜。(4) 卸料螺钉 依据卸料弹簧高度选择GB2867.6-81圆柱头内六角卸料螺钉 规格：1070mm(5) 模柄 选择A50100 GB2862.3-A32.1.5 选择冲压设备，校核基础参数 (1) 选择压力机第一章以有 现只需要校核其闭合高度 H=236250闭合高度2.1.6 冲孔落料零件图 2.2第一次弯曲模设计2.2.1 相关尺寸计算(1)弯曲模工作部分尺寸设计凸模圆角半径弯曲件相F总对弯曲半径较小，取凸模圆角半径等于工件内侧圆角半径R，但不能小于材料所许可最小弯曲半径Rmin。凹模圆角半径 V形凹模圆角半径 R底=(0.60.8)(R凸+t) =0.8(1.5+1.5) =0.83 =2.4mm 凸凹模间隙 凸凹模间隙值是靠调整机床闭合高度来控制,不需要在设计时和制造时确定间隙2.2.2 第一次弯曲装配图2.2.3 选择标准零件 (1) 模座选择：依据凹模尺寸及压力机闭合高度选择GB2855.5-81.HT200 200200mm 闭合高度210255mm (2) 导柱规格：32190mm 导套规格：3211548mm (3) 模柄选择： 选择压入式模柄 A50105mmGB2861.1-A32.2.4 选择冲压设备，校核基础参数 (1) 选择压力机第一章以有 现只需要校核其闭合高度 H=235闭合高度2.2.5 第一次弯曲零件图2.3第二次弯曲模设计2.3.1 相关尺寸计算(1)弯曲模工作部分尺寸设计凸模圆角半径弯曲件相F总对弯曲半径较小，取凸模圆角半径等于工件内侧圆角半径R，但不能小于材料所许可最小弯曲半径Rmin。凹模圆角半径 形凹模圆角半径 R底=(0.60.8)(R凸+t) =0.8(1.5+1.5) =0.83 =2.4mm 凸凹模间隙 弯曲U形件时，其凸凹模间隙大小通常可按下公式计算 C=t+Kt式中 C=弯曲凸凹模单边间隙 t = 材料厚度 = 材料厚度正偏差 K = 系数取0.05 查表得 C=t+Kt =1.5+0.02+0.051.5 =1.595mm弯曲力计算、校正弯曲力计算、顶件力计算、压料力计算上第一章以算过，这里就不做计算了。2.3.2装配简图2.3.3 选择标准零件 (1) 模座选择：依据凹模尺寸及压力机闭合高度选择GB2855.5-81.HT200 200160mm 闭合高度180220mm (2) 导柱规格：28170mm 导套规格：2810038mm (3) 卸料弹簧选择；依据模具安装位置，选择4个弹簧，则每个弹簧负荷为： F预=F卸/N=450/4=125N 查表，并考虑到模具结构尺寸，安GB2089-80初选弹簧参数为：d=3.5 Dt=18 t=5.93 Fj=557 h0=50 n=7.5 hj=16.0 L=537 h预=hj/FjF预=16.0/557125=3.5mm 检验弹簧最大压缩量是否满足条件 h预+h工作+h修磨=3.5+2.5+6=1215 故所选弹簧是适宜。(6) 卸料螺钉 依据卸料弹簧高度选择GB2867.6-81圆柱头内六角卸料螺钉 规格：1070mm(7) 模柄 选择压入式A50100 GB2862.3-A32.3.4 选择冲压设备，校核基础参数 (1) 选择压力机第一章以有 现只需要校核其闭合高度 H=196闭合高度2.4冲孔模设计2.4.1 相关模具计算 1冲裁力计算 在上章以计算得1510N 2压力中心确实定 本模具冲件为对称形状单个冲件，冲件和压力中心和和零件对称中心相重合。 3凸凹模刃口尺寸计算总裁模具间隙计算由已知数据再 依据教程表2.2.4得，落料冲孔复合模初始化用间隙2C2Cmax =0.132mm 2Cmin =0.240mm 凸模和凹模刃口计算2Cmax2Cmin =(0.240-0.132) mm = 0.180 mm由公差表查得5+00.03 为IT9级， 取X=1mm； 设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则，冲孔： dp =(dmin +x )0-p= (5+10.03)0-0.009 mm =5.03 0-0.008 mmdd = (dp + 2Cmin )0+d= (5.03 + 0.132)+00.012 mm = 5.126 +00.012 mm校核 p+d 2Cmax 2Cmin0.009 + 0.015 0.240.1320.020.108 （满足间隙公差条件） 孔距尺寸= Ld=(Lmin+0.50)0.125 =(15+0.50.12) 0.1250.12mm =15.060.015mm2.4.2 模具结构设计(1)凹模外形尺寸 凹模外形尺寸应确保凹模有足够强度、刚度和修磨量。凹模外形尺寸通常是依据被冲材料厚度和冲裁件最大外形尺寸来确定本模具只冲孔,所以应用孔直径来确定。 凹模最小厚度为 H =KB （ 15mm ） = 0.385=1.9mm 凹模最小壁厚为 C = 2H （ 30 40 mm ） = 2 1.9= 3.8 mm 实际中应应考虑模具结构加大其尺寸 式中B为冲裁件最大外形尺寸，K为系数，是考虑板料厚度影响系数，可查教材表2.8.2 (2) 定位方法 本模具采取凹模下陷方法直接定位(3) 卸料方法 本模含有冲孔工序需要压料，所以采取镇压卸料板，其卸料板由弹簧和卸料螺钉组成。并结合手动取件,在凹模上开有取件槽 (4) 出料方法 本模具采取下出料方法 (5) 凸凹模固定方法 全部采取台阶固定方法2.4.3 选择标准零件 (1) 模座选择：依据凹模尺寸及压力机闭合高度选择GB2855.5-81.HT200 200160mm 闭合高度190220mm (2) 导柱规格：28170mm 导套规格：2810038mm (3) 卸料弹簧选择；依据模具安装位置，选择6个弹簧，则每个弹簧负荷为： F预=F卸/N=1510/6=251N 查表，并考虑到模具结构尺寸，安GB2089-80初选弹簧参数为：d=3.5 D2=18 t=5.93 Fj=557 h0=50 n=7.5 hj=16.5 L=537 h预=hj/FjF预=16.2/557250=7.3mm 检验弹簧最大压缩量是否满足条件 h预+h工作+h修磨=7.3+1.8=15.116.2 故所选弹簧是适宜。(8) 卸料螺钉 依据卸料弹簧高度选择GB2867.6-81圆柱头内六角卸料螺钉 规格：1070mm(9) 模柄 选择选择压入式A50100 GB2862.3-A32.4.4 模具装配图1、导套 2、上模座 3、模柄 4、止动销 5、12、紧固螺钉 7凸模固定板 8、卸料螺钉 9、卸料板 10、凸模 11、下模座 13、凹模 14、销钉 15、凹模固定板16、卸料螺钉 17、导柱2.4.5 选择冲压设备，校核基础参数 (1) 选择压力机第一章以有 现只需要校核其闭合高度 H=185闭合高度2.4.6 冲孔零件图1、凸凹模2、卸料板3、凹模固定板4凸模固定板5、上模座6下模座第三章 冲压模具制造3.1 冲孔模具制造3.1.1 冲孔零件加工过程十堰职业技术院工艺卡材料：Cr12零件号:车间:学校车间规格：906555mm零件名称:凹模第一组种类：锻件产品改动标志工序号工序名称工序内容设备名称型号1备料锻件(退火状态) 906555mm3粗铣铣六面见光铣床4平磨磨长度尺寸至85.5宽度60.5高度50.5磨床5铣用数控铣直接铣出工件达成要求(除孔)数控洗6钻钻 钻5孔铰 铰孔到5.17钻床7磨磨5.17孔达成要求磨床10检验11钳工研配 将凹模配入安装固定孔更改查对校定署名日期十堰职院工艺卡材料： T10A零件号:规格：mm车间:学校车间种类：棒料零件名称:冲孔凸模第一组硬度：56产品改动标志工序号工序名称工序内容设备名称型号1备料棒料（退火状态）mm2热处理退火硬度为3车车端面，打顶尖孔，车外圆至mm掉头车另一端面长度至尺寸mm打顶尖孔双顶尖顶，车外圆尺寸至.mm，.0.mm 12.40.5mm车床4检验5热处理 淬火，硬度至HRC 6磨削磨削外圆尺寸至5.030-0.008,80-0.025120-0.025 磨床7线切割切除工作端面顶尖孔，长度尺寸至mm要求磨床8磨削磨削端面至a如零件图所表示10检验11钳工钳修装配更改查对校定署名日期十堰职业技术院工艺卡材料：45号钢零件号:车间:学校车间规格：16414417mm零件名称: 卸料板第一组种类：板料产品改动标志工序号工序名称工序内容设备名称型号1备料板料 16414417mm2热处理调质 硬度 2428HRC加热箱3粗铣铣六面达160.5140.517.5mm,并使两大平面和相邻两侧面相互垂直铣床4平磨磨光两大平面尺寸达17.2并磨两相邻侧面使四面垂直，垂直度达0.02/100mm磨床5钳工划线 台阶孔中心线,凸模定位孔中心线钻孔 台阶孔和凸模定位孔达成要求铰孔 铰凸模定位孔达成要求钻床6平磨平磨厚度达要求磨床7检验8钳工装配更改查对校定署名日期十堰职业技术院工艺卡材料：