冲压模设计课程设计冲孔落料模具设计大学论文.doc

冲压模具设计_课 程 设 计 说 明 书题目：冲孔落料模具设计 姓 名： 专 业： 班 级： 指导老师： 2 0 1 5 年 1 月 12 日专 业 课 程 设 计 任 务 书材料成型及控制工程（模具方向）设计题目： 冲孔落料模 设计任务：设计一简单冲压零件，并根据该零件设计一副冲压模具。制件年产量：50万件完成的任务：1. 冲压工艺过程卡一份；2. 产品零件图一份；3. 冲压模具装配及模具成形零件工程图各一份；4. 设计说明书一份。时间安排：1. 借资料、产品的结构设计及绘制零件图；（1.5天）2. 确定零件冲压工艺方案，填写冲压工艺过程卡；（1天）3. 零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定；毛坯排样方案设计及材料利用率计算；冲裁力及压力中心计算；选择压力设备；模具总体结构设计，包括送料方式、卸料和出件方式、凹模板外形尺寸的计算、其它模板尺寸的确定和模架的选择；凸、凹模零件设计，包括刃口尺寸计算、凸模结构及凹模型腔结构设计；卸料和顶件装置设计；模具结构三维设计。（4天）4. 绘制模具结构装配图、模具成型零件工程图；（2.5天）5. 编写设计说明书；（2天）6. 答辩。（1天）参考书目：1翁其金.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社，2004 2黄毅宏.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，20043王新华.冲模结构图册M.北京：机械工业出版社，20044陈锡栋.实用模具设计简明手册M.北京：机械工业出版社，20015郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术M.北京：机械工业出版社，20056杨玉英.实用冲压工艺模具设计手册M.北京：机械工业出版社，2005 目录引言.11 冲压件工艺性分析.22 冲压件工艺方案的分析与确定.42.1 排样和搭边的设计.42.2 冲压力计算和初选压力机.52.3 压力中心的计算.62.4 计算凸凹模刃口尺寸.72.4.1 落料刃口尺寸计算.92.4.2 冲孔刃口尺寸计算.112.4.3 凹模孔心距尺寸.123 冲裁模主要零部件的结构与设计.133.1 凹模的设计.133.2 卸料装置和推件装置的选择.133.2.1 卸料装置的选择.133.2.2 推件装置的选择.153.3 凸模的设计.153.4 凸凹模的设计.163.5 定位方式的选择.173.6 挡料销的选择.173.7 挡料销的选择.173.8 导向装置设计.183.9 螺钉与销钉的选择.184 模架选择.205 冲压设备的选择.216 模具总装配图.22结束语.24致谢.25参考文.26冲压模具设计_引言在现在工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造，锻造，冲压，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生产行业中得到广泛应用。由于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以，汽车，飞机、拖拉机电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具加工。随着工业科学技术的 ，工业产品的品种和数量不断增加，产品的改性换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争能力，阻碍生产和经济的发展。因此，模具设计及制造 技术在国民经济中的地位是显而易见的。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力使其产生分离或塑性变形，从而获得所需的零件的一种压力加工方法。冷冲压在工业生产中应用十分广泛，其加工效率高，且操作方便，易于实现自动化；冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量，而且寿命比较长，所以冲压件质量稳定，互换性好具有“一模一样”的特征；可以加工出尺寸范围比较大、形状复杂的零件，如小到钟表的秒针，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压件强度和刚度均较高；冲压没有切屑废料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的热设备，也是一种省料的加工方法；冲压件陈本较低；但是冲压一般使用的模具具有专用型，有时一个复杂的零件需要数套模具才能加工成型，且模具精度较高，技术要求高，是技术密集型产业，所以只有在冲压件生产批量较大杜锋情况下才能充分的体现从而获得较好的经济效益。1 冲压件工艺性分析 工件名称： 模具名称：倒装式复合模生产批量：大批量(50万件)工件材料：Q235材料厚度：1mm尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT12级，零件图如图1-1所示，零件尺寸图如图1.1。 图1.1零件图模具的种类和模具的选用原则：根据制件的生产批量决定模具类型。一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低、宜采用单工序模；大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。根据制件的尺寸精度要求决定模具类型。复合模的冲压精度高于级进模，而级进模又高于单工序模。根据制件的形状大小和复杂程度决定模具类型。一般情况下，对于大型制件，为便于制造模具并简化模具结构，应采用单工序模；对于小型且形状复杂的制件，常用复合模或级进模。因此，根据工件的的结构和尺寸选择倒装式复合模，结构特点是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。且生产效率高，适用于大批量生产，孔边距大，生产精度要求高的薄制件。2 冲压件工艺方案的分析与确定2.1 排样和搭边的设计冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样方案对材料的利用率、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要影响。因此，选择搭边值时应考虑材料的利用率，如：设计合理的排样方案，选择合理的板料规格和合理的裁板法，利用废料制作小零件。搭边值如表2.1所示搭边值表2.1材料厚度t圆形件或圆角r2t矩形件或边长L50或r0.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表得 总冲压力Fz 总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则： =56.78+0.04556.78+0.0656.78 =62.74KN2.3 压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。因为工件是规则矩形，故其压力中心也就是工件的几何中心。其中心相对坐标为：X0=0 Y0=0 图2.3压力中心图2.4 计算凸凹模刃口尺寸因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。表2.4.1初始双面间隙、材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表2.4.1确定初始双面间隙、 的值：由于材料厚度为1mm，则： 表2.4.2规则形状凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差1818303080 0.0200.0200.0250.030120180180160 0.0300.0400.045 80120 0.025 0.0351603601360500500300.0350.0400.0500.0500.0600.070 可以由表2.4.2 确定、的值 孔： =0.020mm =0.020mm倒角R3：=0.020mm =0.020mm尺寸20：=0.020mm =0.025mm尺寸25：=0.020mm =0.025mm尺寸45：=0.020mm =0.030mm表2.4.3磨损系数表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5由公差等级，可查得所需的=0.52.4.1 落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式： (2-7) (2-8) 式中 模具基准尺寸() 工件极限尺寸()工件公差() 图2.4.4凸凹模选公差等级为IT14查公差表将尺寸转化为 ，45转化为，R3转化为由表4.1、4.2、4.3知：=0.140mm =0.100mm =0.020mm =0.025mm =0.030mm x=0.5 +=（0.020+0.025）mm=0.045mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm+=（0.020+0.030）mm=0.050mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm+=（0.020+0.020）mm=0.040mm-=（0.140-0.100）mm=0.040mm 说明所取凸、凹模不能满足+-的条件，但相差不大，可调整如下： =0.4（）=0.40.040mm=0.016mm =0.6（）=0.60.040mm=0.024mm mm则 则 则 2.4.2 冲孔刃口尺寸计算对于冲小孔转换为利用公式 (2-9) (2-10) 其中 磨损系数的选取查上表2.4.3 是工件的公差值 由表4.1、4.2、4.3知=0.140mm =0.100mm =0.020mm =0.020mm x=0.5 校核间隙： +=（0.020+0.020）mm=0.040mm=所以满足+=的条件，制造公差合适。 则= = mm 2.4.3 凹模孔心距尺寸： (2-11) =（250.775）mm3 冲裁模主要零部件的结构与设计3.1 凹模的设计凹模厚度的确定： (3-1) 式中为系数 为凹模刃口的最大尺寸()查表3.2选取系数=0.30表3.1凹模系数条料宽度材料厚度11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30凹模厚度，取15；凹模壁厚；送料方向的凹模长度=45+230=105垂直于送料方向的凹模宽度B=20+230=80取凹模外形尺寸为。式中送料方向的凹模刃壁间最大距离； 垂直于送料方向的凹模刃壁间最大距离；凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。3.2 卸料装置和推件装置的选择3.2.1 卸料装置的选择常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的=0.1表3.2.1弹压卸料板与凸模配合间隙值材料厚度0.50.511单面间隙0.050.10.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.10.3。卸料板的厚度查表3.4。表3.2.2卸料板的厚度材料厚度卸料板宽度 505080 80125hoH0hoH0hoH00.8686108130.81.561081210141.536-10-12-查上表得卸料板厚度1.下卸料采用弹簧作为弹性单元，弹簧的自由高度为：=（3.54） (3-2) 式中弹簧的自由高度（mm）; 工作行程与模具修磨量和调整量（46mm）之和。 =（2.3+6）mm=8.3mm则 =(3.54)8.3mm=29.0533.2mm取=33mm。弹簧的装配高度为：（0.850.9）=28.529.7mm3.2.2 推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。此处设计的推件装置是由压力机的横杆通过打杆、打板、推杆传给推件板。推件板是出件装置中最重要的零件。根据计算，推杆可用2根圆柱头螺钉，其规格M430mm推件板与凹模保证单边间隙0.1mm，其与凸模配合部分取最小间隙，开阶梯孔。这样冲孔凸模因冲孔尺寸较小，能加强其强度，又起到了导向和护套的作用。结构尺寸详见零件图。3.3 凸模的设计凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表。表3.3固定形式的特点比较固定形式固定方法特点凸模固定板固定一般采用H7/m6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难与上模板直接连接采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上适用于大型凸模的固定低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上适用于冲裁0.32的板料由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定形式固定凸模，。冲孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，材料选取,热处理硬度为5862。其凸模长度计算公式：(3-3) 式中凹模的厚度=15mm凸模固定板厚度 = 材料厚度 1 增加长度，一般选取010凸模的结构形式如图 3.3图3.3 凸模3.4 凸凹模的设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：倒装复合模的冲孔废料容易积存在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些，当材料厚度为t=1mm，由冲压工艺及模具设计表3-14查得倒装复合模最小壁厚为2.7mm。其结构如图3.4图3.4凸凹模3.5 定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。3.6 导料销的选择 属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。因此选导料销做为导向且位于条料的同侧，一般设2个，从前向后送料时导料销装在左侧（固定式），为标准件。3.7 挡料销的选择属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。挡料销则多用于复合模和单工序模中。选取挡料销做定距定位零件。在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取固定式挡料销。其挡料销的高度h查表得h=3，固定挡料销钓形A10表3.7挡料销高度0.3232343.8 导向装置设计为保证模具冲压时上下模之间有一定的精确关系，必须设计导向装置，在此副模具中，因为要保证落料与拉深的准确位置关系，因此，采用导柱与导套进行导向。导柱导套滑动导向模架将导柱与导套制成小间隙配合，为H6/h5时称为一级模架，为H7/h6时为二级模架。导柱导套滚导向模架在导柱与导套这间加多排钢珠，组成滚动导向装置。 由于导柱与导套是标准件，只需购买即可。具体规格由冷冲压设计指导书可选取：导柱：d/mmL/mm=25mm170mm导套：d/mmL/mmD/mm=28mm85mm38mm其中，导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过度配合，其装配关系见装配图。3.9 螺钉与销钉的选择查冷冲压模具设计指导书表（8-30）与表（8-34）本模具采用内六角圆柱头螺钉，选择螺钉型号为M6得圆柱的长度为L=40mm，直径d=6mm,c=1.2mm圆柱销的材料为35钢，热处理硬度28-38HRC上模采用 M680mm 凸凹模与其固定板采用 M650mm下模座与卸料板相连采用 M640mm 根据压力机的选择及一些基本情况，我选用后侧导柱模架，再根据凹模围界直径等于160及查冲压手册（GB2856-11-81)得出有关模架的一系列数据及相应结构。4 模架选择 模架由上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置由导柱、导套的导向来实现。 模架选用适用中等精度，中、小尺寸压件的对角导柱模架，导柱安装在模具中心对称的对角线上，上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料（从右向左送料）的级进模，操作方便。上模座：L/mmB/mmH/mm=200m100mm35mm下模座：L/mmB/mmH/mm=200mm100mm40mm导柱导套的配合精度，可以根据冲裁模精度、模具寿命、间隙大小来选择。导柱：d/mmL/mm=25mm170mm导套：d/mmL/mmD/mm=25mm85mm33mm垫板厚度取：10mm凸模固定板厚度取：15mm限位板厚度为：10mm凹模的厚度为：15mm凸凹模的厚度为：60mm凸凹模固定板厚度取：20mm卸料板厚度取：10mm模具的闭合高度：H模=（35+40+10+15+10+15+60+1)-3=183mm 凸模冲裁后进入凹模的深度为3mm。5 冲压设备的选择为使压力机能安全工作，取： （1.6 1.8） (5-1)= 1.7 62.74 kN = 106.66(kN)故选J23-16的开式可倾压力机,同时可选出相应的模柄孔，并根据模架选择工作台的尺寸。其主要技术参数为：公称压力：160 kN滑块行程：55 mm滑块行程次数：120 次/min最大封闭高度：220 mm连杆调节长度：45 mm工作台尺寸（前后mm左右mm） ：300 mm 450 mm垫板尺寸（厚度mm孔径mm）: 40 mm80 mm模柄孔尺寸：40 mm 60 mm工作台板厚度：35 mm最大倾斜角度：35机床外形尺寸:前后:900 mm ,左右:665mm ,高度:1658 mm机床总质量:576 6 模具的总装图主视图 俯视图左视图结论本次课程设计的主要任务是倒装冲压模具的设计以实现自动化提高产量。在设计过程中，运用了Word、CAD和Pro/e 等软件进行编辑排版和画图、分析，学到了很多新的知识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。但是也碰到了很多问题，例如由于资料有限，无法更好的进行模具标准零件的选用。通过这次的产品设计，遇到了不少的问题，但也解决了不少困难，让我更加的熟练的运用WORD、CAD、proe等软件，以及巩固了所学的专业知识，为以后走出社会奠定良好的基础。设计是一个反复修改和不断进步的过程，由于时间仓促和自己能力有限，设计过程和装配图中仍有很多不足，望老师谅解。本人会在以后的工作实践中更好的提高自己的能力。致谢语经过大学三年的努力和学习，以及在老师的指导下，终于完成了大学期间最具规模的一次任务技师论文设计。为了完成这项比较繁重的任务，首先我们在学院模具车间进行了实训，然后再到校外的企业进行实习，这都为后来的模具设计打下了坚实的基础。尽管如此，我在设计的过程中仍然遇到了一些问题例如模具材料的选择、弹性材料的选择、等等的问题。幸好在我院首席指导教师的指导和帮助下，才能把上述的问题都基本解决，顺利的完成了毕业设计。通过这次毕业设计，它培养了我严谨的学习态度，更重要的是它让我学会了如何将理论与实际相结合。最后，我再次感谢我敬爱的老师们及同学们，谢谢你们！在大学的三年里，我得到了你们孜孜不倦的教诲，你们不但授予我专业知识，而且还教会了我们如何做人。在你们的教导下，使我更加成熟，勇于探索、创新，勤于思考，积极向上。有句话叫“心有多大，舞台就有多大”，相信这次的论文设计，能让我更有自信，勇敢迎接未来的一切挑战。参考文献1翁其金.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社，2004 2黄毅宏.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，20043王新华.冲模结构图册M.北京：机械工业出版社，20044陈锡栋.实用模具设计简明手册M.北京：机械工业出版社，20015郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术M.北京：机械工业出版社，20056杨玉英.实用冲压工艺模具设计手册M.北京：机械工业出版社，200526冲压模具设计_附录：冲压工艺卡片 名称冲孔落料件材料Q23每条料件数6消耗定额87.6%排样工序工序说明工序简图设备1冲孔落料J23-10