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1、课课 程程 设设 计计课程名称冲压工艺及模具设计题目名称电器盒冲压工艺及模具设计学生学院材料与能源学院专业班级学号学生姓名指导教师2012年6月20日冲压工艺与模具设计课程设计I目录广东工业大学课程设计任务书.1一、冲模设计流程.3二、冲压工艺分析.32.1 零件图分析.32.2 冲压方案确定.4三、胀形模设计.53.1 模具类型和结构形式的确定.53.2 胀形变形程度的计算53.3 胀形力的计算.63.3.1 胀形力的计算.63.3.2 卸料力的计算.73.3.3 总成形力的计算.83.4 凸模的设计83.4.1 凸模圆角半径的计算.83.4.2 凸模刃口尺寸的计算.93.4.3 凸模长度的
2、计算.103.5 凹模的设计.113.5.1 凹模圆角半径的计算.113.5.2 凹模刃口尺寸的计算.113.5.3 凹模高度 H 的计算123.5.4 凹模厚度的计算.133.6 固定板和垫板的设计.133.6.1 凸模固定板的设计.133.6.2 凹模固定板的设计.143.6.3 垫板的设计.15II3.7 卸料装置的设计163.7.1 卸料板尺寸选择.163.7.2 卸料弹簧的选择.173.7.3 卸料螺钉的选择.193.8 模架的选用.203.9 上下模座螺钉和定位销的选用.223.10 模柄的选用233.11 压力机的选用24四、设计总结.254.1 模具特点.254.2 设计过程中
3、存在的问题.254.3 心得体会.26五、参考文献.26冲压工艺与模具设计课程设计1广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书题目名称电器盒冲压工艺及模具设计学生学院材料与能源学院专业班级材料成型及控制工程专业姓名学号一、课程设计的内容根据给定的冲压零件图进行产品的冲压工艺分析和比较， 制定合理的冲压工艺方案，进行有关工艺计算，确定冲压模具的类型和结构，选择冲压设备，绘制模具的装配图及零件图，编制冲压工艺卡，并撰写设计说明书。二、课程设计的要求与数据1. 课程设计时间共 2 周，按时独立完成课程设计任务，符合学校对课程设计的规范化要求；2. 绘制所设计模具的装配图和非标件零件图：图纸
4、整洁，布局合理，图样和标注符合国家标准；3. 编制冲压工艺卡，撰写设计计算说明书（约 20 页） ：要求公式使用准确，计算正确，语言流畅，书写工整，插图清晰整齐；4. 设计说明书与图纸按学校规定装订成册。三、课程设计应完成的工作1. 冲压工艺设计：包括分析零件的冲压工艺性，拟订冲压件的工艺方案，确定合理的排样形式、裁板方法，并计算材料的利用率；确定模具结构及尺寸等；2. 根据总冲压力及考虑模具的结构尺寸选择成形设备的型号；3. 模具结构及其零部件设计：设计一道工序的冲模，绘制冲模总装配图及主要零件图；4. 冲压工艺过程卡片；5. 设计计算说明书。2四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止
5、日期1布置题目，工艺分析与工艺计算教 2-4316.116.122工艺方案比较与模具结构草图教 2-4316.136.143绘制模具总装配图教 2-4316.154绘制零件图，编冲压工艺卡教 2-4316.185编写设计说明书教 2-4316.196答辩，提交所有资料教 2-4316.206.22五、应收集的资料及主要参考文献1 自编. 冲模设计课程设计指导书M. 广东工业大学，2011.2 自编. 冲模图册M. 广东工业大学，2011.3 王新华编著. 冲压设计与制造实用计算手册（第二版）M. 北京: 机械工业出版社, 2011,7:167-169.4 齐卫东主编. 简明冲压模具设计手册M.
6、 北京:北京理工大学出版社,2010.8：3495 熊志卿主编. 冲压工艺与模具设计M. 北京: 高等教育出版社,2011.66蒙以嫦，梁艳娟主编. 冲压模具设计与制造M. 北京:北京理工大学出版社,2010.4发出任务书日期： 2012 年 6 月 11 日指导教师签名：计划完成日期：2011 年 6 月 22 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：3设计内容设计计算及过程计算结果一一、 冲模冲模设 计 流设 计 流程程二二、 冲压冲压工 艺 分工 艺 分析析一、冲模设计流程一、冲模设计流程零件图样与技术条件审查冲裁工艺性确定冲压工艺方案排样、确定条料宽度和导料板间距选择模具结构类型计算冲
7、压力确定压力中心确定凸、凹模间隙确定凸、凹模刃口尺寸设计凹模设计凸模设计凸模固定板选择垫板选择导向设计上、下模座设计卸料（顶件）方式设计导料板、导料销确定模具闭合高度、开启高度选择压力机绘制模具总装配图、零件图查阅相关资料，在明确冲模设计的整个流程之后，便开始冲模的设计。二、冲压工艺分析二、冲压工艺分析2.1 零件图分析零件图分析如图 1-1 所示为电器盒的 CAD 和 UG 图纸，该制件属于带凸缘的矩形高盒形件，经多次拉伸成形后胀形，再冲制数孔。其材料为：Q235A，厚度 0.8mm。Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，适合冲压成形。零件外形尺寸无公差要求，即公差等级为 IT14；5
8、个孔的形位公差要求较高，需使用高精度（IT7 级以上）冲孔模冲制。4设计内容设计计算及过程计算结果图 1-1 电器盒材料：Q235A；料厚：0.8mm2.2 冲压方案确定冲压方案确定所需工序：落料、拉伸、冲孔、切边可能的工艺方案有：方案 1： 落料3 次拉伸冲孔切边 （10 副单工序模）方案 2： 落料2 次拉伸胀形冲孔切边 （10 副单工序模）方案 3：落料+第一次拉伸拉伸最后一次拉伸+冲顶孔冲侧孔、底孔切边（6 副单工序模+2 副复合5设计内容设计计算及过程计算结果三三、 胀形胀形模设计模设计模）方案 1、2 模具结构简单，但需要 10 道工序、10 副模具才能完成零件的加工，生产率较低；
9、方案 3 采用复合冲裁，结构复杂，但生产率较高。根据课程设计需要，结合生产实际，经过小组讨论分析，方案 2 为最佳方案。因此，小组成员围绕方案 2进行分工，每个人负责设计一套单工序模。三、胀形模设计三、胀形模设计3.1 模具类型和结构形式的确定模具类型和结构形式的确定根据以上分析，初步确定采用单工序胀形模，使用弹性卸料装置卸料（压边） 、后侧滑动导柱铸铁模架、带台肩式凸模、整体式凹模等。结合生产实际，在设计过程中不断地修改，直至设计出最佳、最合理的胀形模。3.2 胀形变形程度的计算胀形变形程度的计算胀形变形的特点是材料受切向拉伸，其变形程度受材料的极限延伸率限制，常以胀形系数 K 表示胀形变形
10、程度：式中胀形后最大直径，mm；6设计内容设计计算及过程计算结果胀形前毛坯的直径，mm；K胀形系数。结合制件实际，胀形部分为矩形，无法用以上公式来计算，但其胀形深度仅 1mm，变形量非常小，凭经验可判断其胀形系数小于极限胀形系数。以上分析表明，材料性能满足工艺过程变形程度的要求，可以一次成形。3.3 胀形力的计算胀形力的计算3.3.1 胀形力的计算胀形力的计算采用刚性凸模对平板毛坯进行胀形时所需的胀形力 F按下式估算:式中 L胀形区周边长度，L=178.85mm；t板料厚度，t=0.8mm；kN7设计内容设计计算及过程计算结果板料抗拉强度，=450MPa；K考虑变形程度大小的系数，取 K=0.
11、8。将数值代入，可求得胀形力为：3.3.2 卸料力的计算卸料力的计算生产实际中常采用以下经验公式计算卸料力：式中卸料力系数，根据冲压工艺与模具设计P52 表 2-11 选；F胀形力，。将数值代入，可求得卸料力为kN8设计内容设计计算及过程计算结果3.3.3 总成形力的计算总成形力的计算根据总成形力的大小， 可初步选用63kN的开式压力机，在接下来的计算中进一步调整和确认。3.4 凸模的设计凸模的设计常用的凸模结构形式有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式的等。凸模的固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定、粘结剂浇注法固定等。本课程设计选用整体式凸模，并使用台肩固定。如图 3-1所示。图
12、3-1 凸模3.4.1 凸模圆角半径凸模圆角半径的计算的计算9设计内容设计计算及过程计算结果当 r/t 较小时，凸模圆角半径等于胀形件角部圆角半径，即3.4.2 凸模刃口尺寸的计算凸模刃口尺寸的计算式中 A、B制件基本尺寸，mm；工件公差，mm；凸模制造公差，mm；c凸、凹模单边间隙值，一般取 c=（1-1.1）mmmm10设计内容设计计算及过程计算结果=0.8mm。将数值代入，可求得凸模刃口尺寸为：3.4.3 凸模长度的计算凸模长度的计算式中 L凸模长度，mm；凸模固定板厚度，=35mm；卸料版厚度，=15mm；t材料厚度，t=0.8mm；附加长度，包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度、 凸
13、模固定板与卸料版之间的安全距离等，11设计内容设计计算及过程计算结果一般取 10-20mm。将数值代入，可求得凸模长度为：3.5 凹模的设计凹模的设计3.5.1 凹模圆角半径凹模圆角半径的计算的计算实际生产中，凹模圆角半径常根据材料的厚度 t 选取3.5.2 凹模刃口尺寸的计算凹模刃口尺寸的计算式中 A、B制件基本尺寸，mm；工件公差，mm；凸模固定板12设计内容设计计算及过程计算结果凹模制造公差，mm。将数值代入，可求得凹模刃口尺寸为：3.5.3 凹模高度凹模高度 H 的计算的计算凹模高度 H 的计算：式中 k系数，其值按简明冲压模具设计手册P258 表 2-10 选 k=0.35；b最大孔
14、口的宽度尺寸，b=65.5mm。将数值代入，可求得凹模高度为：凹模固定板13设计内容设计计算及过程计算结果根据实际零件的外形尺寸，将凹模高度 H 取为：3.5.4 凹模厚度的计算凹模厚度的计算该模具无挡料销定位，而是用凹模外形定位，故凹模的厚度取决于制件的内表面尺寸，采用整体式凹模，故能满足强度要求。如图 3-2 所示。图 3-2 凹模3.6 固定板和垫板的设计固定板和垫板的设计3.6.1 凸模固定板的设计凸模固定板的设计根据简明冲压模具设计手册P302 经验公式将凸模固定板的尺寸设计为，如图垫板卸料板14设计内容设计计算及过程计算结果3-3 所示。图 3-3 凸模固定板3.6.2 凹模固定板
15、的设计凹模固定板的设计根据简明冲压模具设计手册P302 经验公式将凹模固定板的尺寸设计为，如图3-4 所示。卸料弹簧：15设计内容设计计算及过程计算结果图 3-4 凹模固定板3.6.3 垫板的设计垫板的设计根据简明冲压模具设计手册P302 表 6-61 将垫板尺寸设计为，如图 3-5 所示。卸料螺钉JB/T7650.516设计内容设计计算及过程计算结果图 3-5 垫板3.7 卸料装置的设计卸料装置的设计该胀形件所需的卸料力较小，因此选用弹性卸料板卸料。弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产率高，冲压前对毛坯有预压作用。3.7.1 卸料板尺寸选择卸料板尺寸选择卸料板的厚度可根据简明冲压模具设
16、计手册P286表 6-43 选为 10mm； 卸料板与凸模之间的单边间隙取0.1mm；根据胀形件的外形尺寸，选用17设计内容设计计算及过程计算结果的方形卸料板，用 2 根弹簧和 2 个卸料螺钉来实现卸料，如图 3-6 所示。图 3-6 卸料板3.7.2 卸料弹簧的选择卸料弹簧的选择生产实际中常采用以下经验公式计算卸料力：式中卸料力系数，根据冲压工艺与模具设上 模 座 ：下 模 座 ：A 型导柱：A 型导套：上模座螺钉：上模座定位销：18设计内容设计计算及过程计算结果四四、 设计设计总结总结计P52 表 2-11 选；F胀形力，。将数值代入，可求得卸料力为每个弹簧所承受的负荷为根据每个弹簧所承受的负荷，从课程设计指导书冲模设计P81 表 10-1，初选弹簧圆柱螺旋压缩弹簧：弹簧其参数为、弹簧最大压缩量必须满足：6m
