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1、钣金成型课程设计说明书制件工艺分析及模具设计院系专业班级学号姓名指导教师沈阳航空航天大学2017 年 12 月 1 日摘要本次综合实训设计垫片的冲压模具，零件结构简单对称，料厚较小，设计 者将其设计为级进模模具，主要有冲孔落料两道工序。本说明书以图文并茂的方 式对此零件的模具设计加以介绍，主要叙述了从零件的工艺性分析到模具结构的 设计、工艺计算、冲模结构的设计以及主要零件设计等，直到最后的模具装配图、 零件图、排样图等一系列的设计过程。其中详尽的分析讲述了针对于该零件的冲 压模具完整设计方法，读者可以从本说明书中简单、明确的了解该设计的主要思 想路线及合理设计制造方案，加深对级进模模具设计知识
2、的了解、应用以及提升 关于级进模模具的分析问题、解决问题的能力。关键词：垫片、级进模、冲孔落料、模具、设计目录第1章冲压工艺分析1.1零件工艺分析1.1.1产品结构形状及材料分析1.1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1.2冲压工艺方案的确定1.2.1第一种方案1.2.2第二种方案1.2.3第三种方案第2章冲压工艺计算2.1排样2.1.1搭边2.1.2条料宽度和导尺间距离2.1.3送料步距2.1.4材料利用率2.2计算冲压力2.2.1冲裁力计算2.2.2卸料力、推件力及顶件力的计算2.3压力中心的计算第3章级进模凸凹模设计3.1模具刃口尺寸的计算3.1.1冲孔凸、凹模3.1.2落料凹、凸模
3、3.2凹模的设计3.2.1凹模厚度H的计算3.2.2凹模长度和宽度3.2.3凹模材料3.2.4凹模固定方法3.3凸模的设计3.3.1凸模强度压应力校核3.3.2凸模材料第4章基本冲模结构的确定4.1模具的形式4.2 定位装置4.3 卸料装置4.3.1 条料的卸除4.3.2 废料及工件的卸除4.4 导向装置4.5 模架第5章级进模主要零件设计5.1 卸料弹簧设计5.2 凸模固定板设计5.3 垫板设计5.4 卸料板设计5.5 模座的选择第6章压力机校核6.1 模柄孔的校核6.2 模具闭合高度的校核6.3 压力机工作台尺寸的校核6.4 冲裁力校核总结参考文献第1章冲压工艺分析1.1零件工艺分析1.1
4、.1产品结构形状及材料分析由零件图可知，该零件为矩形片落料圆形冲孔，外形简单对称，整个外形光 滑、圆整，无狭槽、尖角；孔及孔之间、孔及零件边缘之间最小距离c满足c1.5t 要求（其中料厚 t 为 2.0mm,可得出 c二（62.8-9-50.5） /2=3.3mm, 1.5t=3mm）。对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公 差符合国家标准。本设计的产品材料是08号钢，其力学性能是强度、硬度和塑 性指标适中，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于表面质量等没 有严格要求，所以尽量采用国家标准板材，其冲裁出的产品的表面质量等就可以 保证。经上述分析，产品的材料
5、性能符合冷冲压加工要求。1.1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1）尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，采用IT14级精度，普 通冲裁可满足要求。2）粗糙度、断面质量 查冲压手册表2-12得，一般冲裁件冲材料厚度t为.0mm 金属板料时，其断面粗糙度为3.2um ；本产品在断面粗糙度和尺寸精度上均要 求不高，所以断面质量可以保证，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。1.2 冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工的工艺方案分为以下三种：1.2.1第一种方案采用单工序逐步加工1）冲孔落料单工序模，工序简图见图1-2-1-1。2）落料冲孔单工序模，工序简图见图1-2-1
6、-2。特点：由于单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产率低，工件精度低， 不适合大中批件的生产。图 1-2-1-1 冲孔落料单工序模简图图 1-2-1-2 落料冲孔单工序模简图1.2.2 第二种方案 采用复合模加工成形，工序简图见 1-2-2。 特点：生产率较高，工件精度高。但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使 用寿命低。图 1-2-2 冲孔落料复合模1.2.3 第三种方案 采用级进模加工成形，工序简图见图 1-2-3。 特点：生产率高，便于实现机械化、自动化，适合加工复杂的小型冲裁件 但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。图 1-2-3 冲孔落料级进模根据本零件的设计要求以及各方案的
7、特点，决定采用第三种方案级进模加工 成形比较合理。第2章冲压工艺计算2.1排样采用直排有废料排样，虽然此零件斜排能够提高材料利用率，但是设计计算复 杂。排样图见2-1-1。图2-1-1排样图2.1.1搭边查冲压手册表2-17得，当t=1.0mm时，确定侧搭边值a=2mm,工件间搭 边值 a1=2.4mm。2.1.2条料宽度和导尺间距离 采用单边侧刃。条料宽度：B=L+2a +nb=L+1.5a+nb（a =0.75a） 式（2-1）导尺间距离：A=B+ZO二L+1.5a+nb+Z0式（2-2）A1=L+1.5a+Y式（2-3）式中L冲裁件垂直于送料方向的尺寸,L=62.8mm;n侧刃数,n=1
8、；b侧刃切去的条料宽度，查冷冲压模具设计难点及技巧表1-7 得 b=1.5mm；Y冲切后条料宽度及导料板的间隙，查冷冲压模具设计难点及技 巧表1-7得Y=0.10mm；Z0条料及导料板之间的间隙，查冷冲压模具设计难点及技巧表 1-6 得 Z0=0.1mm； B=62.8+1.5 X 2+1X 1.5=67.3mmA=67.3+0.1=67.4mmA1=62.8+1.5X2+0.10=65.9mm2.1.3送料步距级进模送料步距 S=D+al=62.8+2.4=65.2式（2-4）式中D冲裁件横向最大尺寸,D=40mm;2.1.4材料利用率一个步距内材料利用率n=A/BSX100% 式（2-5）
9、 式中A一个步距内冲裁件的实际面积B条料宽度面积计算参照图图2-1-4A= 62.8 X 62.8-4 XnX4.52 -nX 25.252=1687.55mm2n =1687.55/(67.3X65.8)X 100%=38.11%2.2计算冲压力2.2.1冲裁力计算采用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F可按下式计算：F=KL t t 式（2-6） 式中F冲裁力L冲裁件周边长度t材料厚度，t=1.0mmt材料抗剪强度，查手册08钢，t=220310，取t=280K修正系数，一般取k=1.3冲裁力公式为P=P孔+ P落式（2-7）冲孔冲裁力P孔其中 L 孔=50.5n+4nX9=86.5nmmP 孔=
10、1.3X86.5nX2.0X 280=197832N 取 P 孔=198KN落料冲裁力P落其中 L 落=62.8X4=251.2mmP 落=1.3X251.2X2.0X280=182873.6N取 P 落=183KN冲裁力 P=P 孔+P 落=198+183=381KN 式（2-8）2.2.2卸料力、推件力及顶件力的计算常用下列经验公式 PX=KXP式（2-9）PT=n KTP式（2-10）D=KDP式（2-11）式中：KXKTKD分别为卸料力系数、推件力系数及顶件力系数，查冲压 模具设计表 2-20 得 KX=0.045, KT=0.05, KD=0.06F冲裁力n同时卡在凹模孔内的冲裁件数
11、采用弹性卸料装置和下出料方式冲模时P工二P+PX+PT卸料力 PX=0.045X381=17.145KN冲孔推件力 PT1 =2X0.05X198=19.8KN落料推件力 PT2=1 X0.05X 183=9.15KN总冲压力 P 工二P+PX+PT1 + PT2 =381+17.145+19.8+9.15=427.1KN 式（2-12） 对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总压力的1.11.3倍， 即P0三（1.11.3） P工=469.8555.2，查冲压手册表9-3得，选择开式 曲轴压力机，公称压力630KN。2.3压力中心的计算1 +图2-3-1建立坐标系于落料中心，如图2
12、-3-1。压力中心到Y轴距离X= （L 落X0+L 孔X65.2+2L 销X65.2/2+ L 刃 X58.6）/ （L落+L孔+L销+L刃）=32.6mm式（2-13）压力中心到X轴距离Y近似看作0。第3章级进模凸凹模设计3.1模具刃口尺寸的计算3.1.1冲孔凸、凹模冲孔(50.5 9 2),设计时大孔小孔参考图3-1-1-1,导正钉孔参考 图3-1-1-2。冲孔件时，尺寸为内形尺寸，基准型面为凸模。d 凸二(d +x ) o 式(3-1)-St其中d凸一一冲孔凸模刃口尺寸；d凹一一冲孔凹模刃口尺寸；x摩擦系数,冲裁件精度为IT14时，x=0.5；工件孔径公差，mm,A=0.16mm;St凸
13、模刃口尺寸制造偏差，mm,查冲压手册表2-28得，St 大=0.020mm，S t 小=0.020；Sa凹模刃口尺寸制造偏差，mm,查冲压手册表2-28得，S a 大=0.020mm，S a 小=0.020mm；Zmin凸、凹模最小合理间隙，mm，查冲压模具设计表2-10得，Zmin=0.100mm，Zmax=0.140mm；大孔：d 凸二(50.5+0.5X0.16) 0=50.58。mmn-0.02-0.02d 凹二*50.58mm小孔：d 凸二(9+0.5X0.16) 0=9.080mmn-0.02-0.02d 凹二*9.08mm导正钉孔：d 凸二(2+0.5X0.16)。=2.080
14、mmn-0.02-0.02d 凹二*2.08mm校核间隙：Zmax-Zmin=0.04mm；S t +Sa =0.04mm；所以满足 Zmax-Zmin三 S t + Sa的条件；所以各孔凸、凹模刃口尺寸均计合理。3.1.2落料凹、凸模 落料件时，尺寸为外形尺寸，基准型面为凹模。设计参考图3-1-2-1。A=62.8 d 凹=(Al-xA)+$t 式(3-2) 其中d凸一一落料凸模刃口尺寸； d凹一一落料凹模刃口尺寸； x摩擦系数,冲裁件精度为IT14时，x=0.5； 工件孔径公差，mm,A=0.74mm;5 t凸模刃口尺寸制造偏差，mm查冲压手册表2-28得，6 t=0.020mm。5a凹模刃口尺寸制造偏差，mm,查冲压手册表2-28得，5a =0.020mmd 凹二(62.8-0.5X0.74) +0.02 =62.13+0.02 mm 00d 凸二*62.13校核间隙：Zmax-Zmin=0.04mm；5
