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1、冲压模具设计课程设计说明书设计题目中间垫圈冲压模具的设计专业材料成型及控制工程 班级*设 计 者*学号*指导老师*2015年 10 月 17 日西北工业大学目录目录II产品零件图- 1 -第一章 零件工艺性分析- 2 -材料分析- 2 -结构分析- 2 -精度分析- 2 -第二章 工艺方案设计- 3 -第三章 工艺计算- 4 -排样方式的确定及计算- 4 -排样方法- 4 -搭边- 5 -条料宽度与导料板间距离- 5 -材料利用率- 5 -计算冲压力与压力中心- 5 -冲裁力的计算- 5 -确定压力中心- 6 -凸、凹模刃口尺寸的确定- 6 -落料凹模的计算- 7 -冲孔凸模的计算- 7 -第
2、四章 工艺卡片- 8 -第五章 模具设计- 10 -模具结构形式- 10 -确定定位、出料方式、导向装置- 10 -操作与定位方式- 10 -卸料与出件方式- 10 -5.2.3模架类型及导向方式- 10 -工作部分零件设计- 11 -凹模设计- 11 -凸模设计- 12 -凸凹模设计- 13 -其他部分零件设计- 14 -定位零件- 14 -5.4.2 出件装置- 14 -卸料装置- 15 -模架及零件- 16 -其他支撑零件- 16 -紧固件- 17 -5.5 压力机- 17 -模具的闭合高度- 17 -压力机的选择- 17 -压力机的校核- 17 -第六章 模具总装图- 18 -参考文献
3、- 19 -产品零件图如图所示为17号冲裁零件中间垫圈零件名称：中间垫圈零件材料：LY12M材料厚度：生产要求：批量生产图1 产品零件图第一章 零件工艺性分析材料分析中间垫圈的材料为LY12M（老牌号），新牌号为2A12-O，属于硬铝合金，退火状态，其化学成分为Si=0.50%，Fe=0.50%，Cu=3.80%4.90%，Mn=0.90%，Mg=1.20%1.80%,Cr=0.10%，Ni=0.10%，Zn=0.30%，Ti=0.15%，其他=0.15%，余量为铝。LY12为一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火、刚淬火和热状态下可塑性中等，查冲压手册表8-9可知其退火状态下机械性能如下：
4、抗剪强度=103147Mpa，抗拉强度b=147211Mpa，延伸率10=12%。此材料具有较好的冲裁成形性能。结构分析如图1所示零件，该零件属于较典型冲裁件，结构简单，形状对称，且冲裁件的外形或内孔没有尖锐的清角，在各直线或曲线的连接处，均有适当的圆角，且半径，有利于提高模具寿命。硬铝材料被自由凸模冲圆形孔,查表2-1，可知该工件冲孔的最小尺寸为，该工件的孔径，满足要求。表 2-1 无导向凸模冲孔的最小尺寸材 料圆孔（直径d）方形孔（边长a）长圆孔（宽度a）矩形孔(宽度a)硬 钢daaa软钢及黄铜daaa铝 及 锌daaa由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘平行，故最小孔边距不应小于倍材
5、料厚度t，该工件的孔边距b=（），适宜于冲裁加工。精度分析零件外形：88-0.870、38-0.620、5均为IT14级，为IT15IT16级；零件内形：为IT14级。零件精度较低，利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。此外，通过查表2-2可知冲裁断面的表面粗糙度Ra=6.3；查表2-3可知冲裁件允许毛刺的高度：新建试模时，生产时。表 2-2 一般冲裁件剪断面的表面粗糙度材料厚度t/mm112233445表面粗糙度Ra/m2550表 2-3 冲裁件断面允许毛刺的高度冲裁材料厚度2.0新模试冲时允许的毛刺高度生产时允许的毛刺高度根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工。第二章 工艺方案
6、设计根据冲裁件的形状，分为落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：（a）先落料，再冲孔，采用单工序模生产；（b）采用落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；（c）采用冲孔落料连续冲压，采用连续模生产。方案（a）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，考虑到单工序上料不方便和生产率低，主要采用复合冲裁或连续冲裁方式。采用复合冲裁时，只需要一套模具，所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好
7、的零件质量。方案（c）也只需要一套模具，生产效率高，但连续模要求制造的精度、成本都比复合模高，而且模具制造、安装调整较困难，连续冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低。通过以上三种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用放案（b）为佳。冲模的生产过程简图如下：图2 冲模生产过程简图第三章 工艺计算排样方式的确定及计算排样方法冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。根据材料的经济应用原则，材料利用率越大越经济，同时还要考虑冲裁件的精
8、度要求，精度要求高的要留搭边。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用有废料排样。排样方式一：因大批量生产，为了简化冲裁模结构，便于定位，采用单行排列方案，如图3-1所示：图3-1 排样方式一排样方式二：因大批量生产，为提高材料利用率，采用对头直排方案，如图3-2所示：B边A边图 3-2 排样方式二搭边排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。查冲压手册表2-18，取两工件间的最小搭边值，侧面搭边值。条料宽度与导料板间距离在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度。采用无侧压装置的模具时，为了补偿侧面搭边值的减少，条料宽度B应增加一个条料可能摆动量，按如下公式计算：条料
9、宽度 B-0=（Dmax+2a+Z）-0查冲压手册表2-19可知条料宽度偏差取，查表2-21可知送料最小间隙Zmin取1mm，因此排样方式一的条料宽度为，排样方式二的条料宽度为，在偏差允许范围内将条料宽度取为整数，因此搭边值取：a=2mm,a=mm，a1=mm。条料宽度分别为：b=+(2)=83mm，b=+(2)=80mm，步距分别为h=mm，h。材料利用率一个步距内的材料利用率：1=A/(bh)100%=9/(8365.4)100%=14.52%；2= 2A/(bh)100%=2778.1959/(8079.9)100%=24.35%。此零件为批量生产，而且零件本身的材料利用率较低，单单中间
10、由于冲孔而造成的废料就已经是工件面积的93.84%。由于该工件的材料利用率较低，因此要选择合适的排样，尽可能提高材料利用率。即使是提高1%，也可以使冲件的成本大大降低。出于以节省材料为第一出发点，选择排样方式二进行冲裁。冲裁时，板料先以A边为进给方向进行冲裁，当完成板料一排的冲裁后，再将钢板翻转过来，以B边为进给方向进行冲裁。计算冲压力与压力中心冲裁力的计算材料抗剪强度：=103147MPa，取=125MPa冲孔轮廓长度：L1=落料轮廓长度：L2=38+（88-38）冲孔力：F孔= L1t125=17957N落料力：F落= L2t125=68455N冲裁力：F冲= F孔+ F落=17957+6
11、8455=86412N考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为，于是在生产中冲裁力即为：F=1.3 F冲=112336N当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推件力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为顶件力(如图3-3)。影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确地计算是困难的。在实际生产中常采用经
12、验公式计算：图 3-3 卸料力、推件力与顶件力示意图推件力 F推=n K推F卸料力 F卸= K卸F顶件力 F顶=K顶F由于该模具拟采用弹性卸料装置和下出料方式，在计算时无需考虑顶件力，通过查冲压手册表2-37可知推件力系数K推，取K推；卸料力系数K卸，取K卸，根据材料厚度取凹模刃口直臂高度h=6mm，则同时卡在凹模里的废料数目n=h/t=4，代入公式计算得：推件力 F推=40.05112336=22467N；卸料力F卸= 0.05112336=5617N；总的冲压力F总=F+F推+F卸= 112336+22467+5617=140420N。根据压力机的公称压力应大于计算压力（模具冲压力）的倍，
13、初选J23-25型号压力机，当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。确定压力中心该工件形状对称，因此该工件的压力中心在工件轮廓的几何中心上，由于工件形状相同且分布位置对称，所以冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。凸、凹模刃口尺寸的确定模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。已知冲裁件材料为LY12M，材料厚度t=1.5mm,冲裁件精度IT14，冲裁模刃口尺寸计算的基本原则如下：落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。冲裁件内圆孔由冲孔制成，外形为非圆形落料而成。落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制；冲孔部分采用凸模、凹模分开加工。落料凹模的计算图 3-4 落料件和凹模尺寸落料时凹模磨损后增大的尺寸是图中的A1、A2、A3、R。按冲压手册表2-32中的公式： A凹=A-x凹，取凹=/4，由表2-30查得磨损系数x1= x3=xr，x2，代入公式得：a1-0
