课程设计说明书题目： 自行车中轴碗冲孔模设计 系 别 航空与机械工程系专业名称 材料成型及控制工程班级学号 10810 学生姓名 帅哥指导教师 美女 二O一 三 年 六 月南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院课 程 设 计 任 务 书I、课程设计题目： 自行车中轴碗冲孔模设计II、课程设计要求：（1）绘制产品零件图（A3）1张； （2）绘制模具装配图（A0或A1）1张；（3）绘制模具零件图（>4，A3或A4）； （4）撰写设计说明书（>8页，A4纸）以上内容均由计算机制作III、设计内容及时间安排（1）绘制产品零件图，并对冲压件进行工艺分析，方案比较，确定最佳工艺方案； 1天（2）绘制模具装配图； 4天（3）绘制模具零件图； 3天（4）撰写设计说明书并装订，设计资料装袋。
2天IV、主要参考资料：[1]姜奎华主编.冲压工艺与模具设计[M]. 北京：机械工业出版社.1998[2]史铁梁主编.模具设计指导[M]. 北京：机械工业出版社.2003[3]王孝培主编. 冲压手册（修订本）[M].北京：机械工业出版社. 1990年[4]薛啓翔等编著. 冲压模具设计制造难点与窍门[M].北京：机械工业出版社. 2003年[5]贾崇天等主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：人民邮电出版社.2006年日期自 2013 年 6 月 3 日至 2013 年 6 月 14 日 指导教师： 美女 目 录1. 零件冲压工艺分析 31.1 制件介绍 31.2 产品结构形状分析 31.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 32. 零件冲压工艺方案的确定 42.1 冲压方案 42.2 各工艺方案特点分析 42.3 工艺方案的确定 43. 冲模结构的确定 43.1 模具的结构形式 43.2 模具结构的选择 54. 零件冲压工艺计算 54.1零件毛坯尺寸计算 54.2 排样 54.3 冲孔力的计算 6 4.4计算模具其他尺寸 75. 选用标准模架 75.1 模架的类型 75.2 模架的尺寸 86. 选用辅助结构零件 86.1 导向零件的选用 86.2 模柄的选用 97. 模具总装图 108. 编制冲压工作零件工艺卡 138.1 凹模的选材、加工及热处理工艺过程 118.2 凸模的选材、加工及热处理工艺过程 119. 编制制件冲压工艺卡 1210.总结 131. 零件冲压工艺分析1.1 制件介绍零件名称：自行车中轴碗材料：15钢 料厚：2.5mm批量：大批量零件图：如图1所示 图11.2 产品结构形状分析由图1可知，产品为圆片落料、有凸缘筒形件拉深、圆片冲孔，产品结构简单对称，孔壁与制件直壁之间的距离满足L≥R+0.5t （查参考书[1]第76页）的要求（L＝（35-19）÷2＝8，R+0.5t＝3+0.5×2.5＝4.25）。
1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 （1）尺寸精度 根据[1]第76页（二）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求取冲裁件尺寸精度为IT13 （2）冲裁件断面质量 板料厚度为2.5，根据[1]第49页，本产品在断面质量和毛刺高度上没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证 （3）产品材料分析对于冲裁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产品所用的材料是15钢，为优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经热处理后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证 （4）生产批量产品生产批量为大批量生产，适于采用冲压加工的方法，最好是采用复合模或连续模，这样将很大地提高生产效率，降低生产成本2.零件冲压工艺方案的确定2.1 冲压方案 完成此工件需要落料、拉深、冲孔、切边四道工序其加工方案分为以下8种： （1）方案一：落料－拉深－冲孔－切边2）方案二：落料、拉深复合－冲孔－切边。
3）方案三：落料、拉深复合－冲孔切边复合4）方案四：落料、拉深、冲孔复合－切边5）方案五：落料、拉深、冲孔、切边复合6）方案六：落料、拉深级进－冲孔－切边7）方案七：落料、拉深、冲孔级进－切边8）方案八：落料、拉深、冲孔、切边级进2.2 各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整和维修难度大；方案八的四工序连续模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之间2.3 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较麻烦在本设计中，将设计落料、拉深后的冲孔模3.冲模结构的确定3.1 模具的结构形式 复合模可分为正装式和倒装式两种形式1）正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全，但冲出的工件表面比较平直2）倒装式的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大。
3.2 模具结构的选择经分析，若工件表面平直度较差，影响零件的使用，而工件和冲孔废料在有气源车间可以方便地清除综合比较两种方式，决定采用倒装式模4.零件冲压工艺计算4.1零件毛坯尺寸计算（1）确定修边余量制件要有拉深工序，且属于有凸缘的筒形件拉深，凸缘直径为60mm，料厚2.5mm，查[1]第129页表4-4，选取修边余量为3.0mm，故修边前凸缘直径为dt＝60+3.0×2＝66mm2） 确定坯料直径（参考[1]第141页） D＝＝75.46mm，取D＝75mm4.2 排样 （1）单排（如图2） 图2 a.搭边查[3]第45页表2-18，选取a1＝1.5 mm,a＝1.8 mmb. 送料步距和条料宽度送料步距A＝75+1.5＝76.5 mm，条料宽度B＝75+2×1.8=78.6mmc. 板料利用率查[3]第22页表1.13,选用2.5mm×600mm×500mm的板料采用横裁可裁条料数为n1＝600÷78.6＝7（条），余49.8mm，每条板料可冲制件数n2＝（500－1.5）÷76.5＝6（件），则每张板料可冲制件为n＝6×7＝42（件）。
经计算采用竖裁每张板料可冲制件数也是42件板料利用率为[42×3.14×37.52/（600×500）]×100%＝61.82％（2） 交叉双排（如图3） 计算可得条料宽度为B＝145，采用横裁可裁成条料4条，每张条料可冲制件12件，每张板料可冲制件数为48；采用竖裁可裁成条料3条，每张条料可冲制件15件，每张板料可冲制件数为45材料的利用率为 [48×3.14×37.52/（600×500)]×100%＝70.65％ 图 3 经分析和工艺要求，采用单排的排样方式4.3冲孔力的计算 冲孔工序: ＝＝59.66×2.5×400＝59.66 kN； ＝59.66×0.05＝2.98 kN； ＝59.66×0.06＝3.58 kN； ＝59.66+2.98+3.58＝66.22 kN式中： －推件力，N； －推件力系数，查表取值为0.05； －冲孔工序所需力之和查[5]第240页附表2.3，初选公称压力为100 kN的J23-10开式双柱可倾压力机 。
其最大装模高度为180mm，装模高度调节量为145mm，工作台尺寸为前后240mm，左右370mm，模柄孔直径30mm深度55mm主电机功率为1.10 kW4.4 计算模具其它尺寸 （1）凹模a. 凹模壁厚查[3]第66页，由落料件的直径为19，料厚为t＝2.5，可取凹模壁厚为15b. 凹模厚度查[3]第66页，凹模高度h可根据最大孔口尺寸选取由最大孔口尺寸为19mm，可得凹模厚度为h＝30mmc. 刃壁高度查[3]第65页刃壁高度的计算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可由零件料厚为t＝2.5 mm,可得刃壁高度＝8mm2）凸模由[5]第39页图2.17，凸模是冲孔凸模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直径计算 此处冲孔凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算： L=H1+H2+H3+Y式中： L－凸模的长度，mm； H1－凸模固定版的厚度，mm； H2－橡胶圈的厚度，mm H3 －压紧块的厚度,mm Y－附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度。
在此固定版厚度取值为H1＝25mm对于卸料板，查《冲模设计手册》，根据其料厚t＝2.5，橡胶圈厚的取15mm，则压紧块厚度取值为H3＝35mm附加长度取值为Y＝5则凸模的总长度为 L=25+15+35+5=80 mm5.选用标准模架5.1 模架的类型模架包括上模座、下模座、导柱和导套冲压模具的全部零件都安装在模架上，为缩短模架制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类每类模架中，由于导柱安装位置和数量的不同，由有多种模架类型，如：后侧导柱式、中间导柱式、对角导柱式和四角导柱式选择模架结构时，要根据工件的受力变形特点、坯料定位和出件方式、板料送进方向、导柱受力状态和操作是否方便等方面进行综合考虑在此选用滑动导向型的后侧导柱式模架5.2 模架的尺寸选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度及宽度上都应比凹模大3。