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1、冲压成型工艺及模具设计课程设计说明书设计题目: 姓 名: 班 级: 学 号: 设计时间： 指导教师: 机械工程系目录一冲压件工艺性分析4二冲裁件工艺方案的确定41.方案种类42.方案的比较43.方案的确定4三.主要设计计算51.排样方式的确定计算52.冲裁力的计算53.压力机公称压力的确定64.冲裁压力中心的确定65.刃口尺寸的计算7四模具总体设计81.模具类型的选择82.定位方式选择83.卸料、出件方式的选择84.导柱、导套位置的确定9五主要零部件设计91.工作零件的设计结构92.定位零件的设计10五模具总装图11六冲压设备的选取11七模具零件加工工艺12八模具的装配131上模装配132下模
2、装配14一冲压件工艺性分析此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为20钢、t=1.8mm，具有良好的冲裁性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个直径7mm的圆孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与边缘之间的最小壁厚大于3mm。工件的尺寸落料按IT12级，冲孔按IT11级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足。二冲裁件工艺方案的确定1.方案种类 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种方案。方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案三：采用落料冲孔同时进行的复合模生产。2.方案的比较 各方案的特点及比较如下。方案一：模具结构简单，制造方便，但需要
3、两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此案。方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。3.方案的确定 综上所述，本套模具采用冲孔落料复合模。三.主要设计计算1.排样方式的确定计算1.1排样方式的确定 根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多
4、次排样计算决定采用直对排法，初画排样图如图1所示。1.2.确定搭边值 板料厚度t=1.8,所以=2，=2.5。1.3 .确定条料步距 送料步距, 条料宽度1.4.条料的利用率1.5.画出排样图 根据以上资料画出排样图，如下图所示。 排样图2.冲裁力的计算2.1冲裁力F 材料20钢的抗拉强度由 L冲裁件周边长度（mm）t冲裁件厚度材料抗拉强度（Mpa），值可在设计资料及有关手册中查到所以 2.2.卸料力由，已知则 2.3.推件力由，已知 则 2.4.顶件力由，已知则 3.压力机公称压力的确定 本模具采用刚性卸料和下出料方式，所以。根据以上计算结果，冲压设备拟选J23-16。4.冲裁压力中心的确定
5、由于零件为支板，比较小且非重要零部件，故取其对称中心为压力中心。5.刃口尺寸的计算5.1加工方法的确定结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凹模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只需要在配作时保证最小双面合理间隙值mm，凹凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。5.2采用配作法先判断模具磨损后的变化情况分三种情况，分别统计如下。第一种尺寸（增大）：32、35、7.0、6第二种尺寸（减小）：7.05.3计算零件刃口尺寸 零件刃口尺寸的计算如下
6、表：尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注一32系数X的取值查表2-1135350.27.06.066二7.05.4画出落料凹模、凸凹模尺寸 落料凹模： 凸凹模：5.5卸料装置的设计采用4-1图所示的卸料装置。 四模具总体设计1.模具类型的选择由冲裁工艺分析可知，采用复合模冲压。所以本套模具类型为复合模。2.定位方式选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。而第一件的冲压位置是因为条料有一定的余量可以靠操作工人目测来确定。3.卸料、出件方式的选择根据模具冲裁的运动特点，该模具采用刚性卸料方式比较方便。采用推件块，利用模具的开模力来推
7、工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。结构如图4-1所示： 图4-1 卸料装置1-打杆；2-推板；3-连接推杆；4-推件块4.导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用中间导柱模架。五主要零部件设计1.工作零件的设计结构1.1落料凹模模具采用整体式凹模。轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成型。安排凹模在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，尽管保证压力中心与模架中心重合，其轮廓尺寸计算如下：凹模厚度凹模壁厚2)H=22.530mm取凹模厚度H=30mm,壁厚C取30mm凹模宽度B=b+2c=39+2=102mm(送料方向)凹模长度L=32+
8、2=92mm根据工件图样，在分析受力情况及保证壁厚的前提下，取凹模长度为120mm,宽度为120mm。所以凹模轮廓尺寸为120mm120mm30mm。1.2冲孔凸模根据图样，L=凹模+凸模固定板+t=30+15+1.8=46.8mm1.3凸凹模当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算如下：2.定位零件的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个的活动挡料销，和两个的活动导料销。挡料销和导料销的下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起。使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作，具体结构如图5-1所示。 图5-12.1卸料板设计卸料板周界尺寸与在凹模周界尺寸相同，厚度为10m
9、m，材料为45钢，淬火硬度为4045HRC。2.2卸料板螺钉选用卸料板采用6个M8螺钉固定。2.3模架及其他零部件设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压是可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，查得模架规格如下：导柱：d(mm)L(mm)分别为，。（GB/T2861.1）导套：d(mm)L(mm)分别为，。（GB/T2861.6）上模座厚度取30mm，下模座厚度取35mm。上垫板厚度取10mm。则该模具的闭合高度为：=+L+H-h=30+35+10+46.8+37.3-2.3=156.8可见该模具的闭合高度小于所选压力机J23-16的最大装模高度22
10、0mm，因此该压力机可以满足使用要求。五模具总装图通过以上设计，可得到如附录一图1所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、冲孔凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。下模由下模座板、固定板、卸料板、等组成。出件是由打杆、推板、连接推杆、推件块组成的刚性推件装置，利用开模力取出工件。卸料是在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的废料由漏料口直接漏出。条料送进时利用活动挡料销定步距，侧边的两个导料销来定条料的宽度位置。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移动到刚冲过的料口里，再利用侧边的导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件的冲裁。六冲
11、压设备的选取通过校核，选择压力机J23-16能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：160kN 滑块行程：55mm滑块行程次数：120次/min 最大封闭高度：220mm封闭高度调节量： 45mm 滑块中心线至床身距离：160mm立柱距离：220mm 工作台尺寸（前后左右）：300mm450mm垫板尺寸（厚度）：40mm 模柄尺寸（直径深度）：40mm60mm七模具零件加工工艺模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。表7-1所列为7圆孔凸模的加工工艺，表7-2为凹模加工工艺过程。表7-1圆孔凸模的加工工艺工序号工序名称工序内容1
12、备料备1550圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面，留单边余量0.5mm4热处理调质，淬火硬度达5862HRC5精磨按图纸加工并达到图纸要求6钳工精修全面达到图纸要求7检验表7-2 凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料12512540 2热处理退火3刨刨6面互为直角，留单边余量0.5mm4热处理调质5磨平面磨六面互为直角6钳工划线画出各孔位线7线切割加工各孔8热处理按热处理工艺，淬火硬度达到5862HRC9磨平面精磨上下面10线切割按图纸线切割工件轮廓至尺寸达到要求11钳工划线全面达到图纸要求12检验八模具的装配根据复合模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。1上模装配a.仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。b.先将凸模与凸模固定板装配，在与凹模板装配，并调整间隙。c.把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及精入螺丝。2下模装配a.仔细检查将要装配的各零件，是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。b.先将凸凹模放在下模座上，再装入凸凹模固定板并调整间隙，以免发生干涉及零件损坏。接着依次按顺序装入销钉、活动挡料销、弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理后拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并再次检查调整。c.将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行
