冲压课程设计常用简单冲压零件的工艺设计.doc

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1、目录第一章 概述21.1冲压工艺的基本现状及发展趋势 21.2课程设计的目的及意义 2第二章 冲压工艺性分析与生产方案的确定32.1设计任务 32.2冲压件工艺性分析 32.3冲压生产方案的确定 42.4确定模具类型 4第三章 冲压工艺设计与计算63.1排样设计 63.2压力中心的确定 83.3刃口尺寸的计算 83.4冲压力的计算 93.5冲压设备的选择 10总 结11参考文献11致 谢11常用简单冲压零件的工艺设计摘 要本设计为常用简单冲压零件的工艺设计，根据设计题目零件的尺寸、材料、大批量生产等要求，首先分析冲压零件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状、特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否

2、符合冲压工艺要求，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过设计计算毛坯尺寸，材料利用率等工艺计算，确定排样，计算冲压力和确定压力中心，确定模具间隙，计算模具刃口尺寸和公差，并绘出模具刃口尺寸图，计算冲压工艺力，选择冲压设备，确定压力机的各种类型、型号、规格。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备等进行了分析和选择。通过设计，学会运用标准、手册、图册和查阅有关技术资料，培养了工艺设计的基本技能，综合运用和巩固了冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，最终才完成这篇课程设计。关键词：冲压件 工艺 冲压力 刃口尺寸 冲压设备第一章 概 述1.1冲压

3、工艺的基本现状及发展趋势冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，或对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在板材冷状态下进行，因而也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件，对于某些组合冲压或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等工序，才能完成。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压技术及模具不断革新和发展。冲压技术的发展主要反映在以下几个方面：（1）模具的计算机辅助设计和辅助制造技术

4、（模具CAD/CAM）,采用该技术，模具设计和制造效率可以提高，模具生产周期可以缩短。目前，已达到CAD/CAM一体化，模具图纸只是作为检验模具之用。（2）工艺分析中的板料成形模拟仿真技术（冲压CAE），对于复杂的曲面成形，近几年来，国内外已采用弹塑性有限元法，开发出板料成形过程的模拟软件，以预测某一工艺方案对零件成型的可行性和可能发生的质量问题，这一虚拟成型技术，即冲压CAE。(3)快速模具制造技术的发展，将快速成型（RPM）技术与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术，可用于冷冲压成型。（4）采用冲压新工艺，精密冲裁、液压成型、冲压焊接复合技术等特种工艺的采用使冲压

5、工艺的应用范围进一步扩大。（5）冲压生产的机械化和自动化（6）逆向工程技术（Reverse Engineering,RE）,是使用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型过程。1.2课程设计的目的及意义（1）综合运用和巩固冲压工艺等课程及有关课程的基础理论及专业知识，培养学生从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。（2）培养学生分析问题和解决问题的能力。经过实习环节，学生能全面理解和掌握冲压工艺等内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程中出现的问题；培养

6、正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力。（3）通过设计，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术文献和资料等，培养工艺设计的基本技能。（4）在冲压工艺设计中，培养学生认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。第二章 冲压工艺性分析与生产方案的确定 2.1设计任务如图2-1为冲压工艺设计的零件图，此次课程设计的题目为常用简单冲压零件的工艺设计，工件材料为：H62-M（黄铜），料厚：t=1.5mm，生产批量：大批量图1-1 零件图设计具体内容及步骤如下：（1）零件的工艺性分析根据设计题目的要求，分析冲压零件成形的结构工艺性，分析冲压件的形

7、状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如发现冲压零件工艺性差，则需对冲压零件产品提出修改意见，但要经产品设计者同意。（2）生产方案的制定在分析了冲压件的工艺性之后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案，从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。根据所确定的工艺方案和冲压零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件等选定冲压模具类型。2.2冲压件工艺性分析一 结构与尺寸 该零件的结构较简单，形状对称，尺寸较小，最小宽度61.5t，冲模所能冲制的

8、最小孔径尺寸6.53.5t，孔至边缘的最小距离3.751.5t，均适宜于冲裁加工。且零件与曲线的连接处允许有R0.25t的圆弧过渡。二 精度 零件图中未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时一般按IT14级选取公差值。普通冲裁的冲孔精度一般在IT13级以下，所以精度满足要求。三 材料 黄铜H62-M，软态，带料，抗剪强度，退火状态下断面伸长率，此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性较好。四 表面质量 当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度可达12.53.2满足该零件的工艺要求。 根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。2.3冲压生产方案的确定该零件包括冲料和冲

9、孔两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种：一 单工序冲裁工艺方案：单工序冲裁一般先落料后冲孔，冲压精度较低，对原材料的要求不高，冲压生产率低，适合于中小批量生产以及大型件的大量生产，结构简单，生产周期短，价格低，生产安全性较差。二 复合模冲裁工艺方案：复合模落料冲孔同时进行，冲压精度为中高级精度，原材料除条料外，小件也可以用边角料，冲压生产率高，生产通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产，其结构复杂，制造难度大，价格高，而且生产安全性较差。三 级进模冲裁工艺方案：级进模一般先冲孔后落料，其冲压精度为中高级精度，原材料为带料或卷料，冲压生产率

10、高，生产通用性差，仅适合于中小型零件的大批量生产，结构复杂制造与调试难度大，价格高，生产安全性较好。 由于该零件包括落料和冲孔两个基本工序，属于大批量生产，尺寸较小，若采用单工序模生产效率较低，若采用复合模，因零件孔边距较小，模具强度不能保证，且生产安全性较差，采用级进模时生产效率高，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的零件质量和避免模具强度不够的问题。通过综合分析，选择级进模。2.4确定模具类型1. 零件包括凹模、凸模、凸凹模2. 定位零件包括导料销、导料板、挡料销、测压装置、侧刃、导正销等。其中导料销一般设两个，并位于条料同侧，多用于单工序模和复合模中。导料板位于条料两

11、侧，具有导板的单工序模或者级进模，常有导料板导向。如果条料的公差较大，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证，应在送料方向一侧装侧压装置，弹簧式测压装置，侧压力大，宜用于较厚板料的冲裁模，簧片式测压装置，侧压力小，宜用于板料厚度为0.3到1mm的薄板冲裁模，板式测压装置，侧压力大且均匀，适用于侧刃定距的级进模中。挡料销起定位作用，以限定条料送进距离，固定挡料销结构简单，制造容易，广泛用于冲制中小型冲裁件的挡料定距。活动挡料销中的回带式常用于具有固定挡料销的模具上，其他形式常用于具有弹压卸料板得模具上，始用挡料销一般用于以导料板送料导向的级进模和单工序模中。在级进模中，为了限定条料的送进距

12、离，在条料侧边冲切出一定尺寸缺口的凹模，称为侧刃，它定位精度高、可靠。导正销的目的是消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。 3. 卸料与出件装置卸料装置包括固定卸料装置和弹性卸料装置等。固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，当冲裁板料较厚（1.5mm）卸料力较大 平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。出件装置有推件装置与顶件装置，出件装置中的刚性推件装置应用广泛、推件力大、工作可靠。 4. 模架包括导柱模模架和导板模模架。根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，能够达到批量要求

13、且能降低成本，因此采用手工送料方式。考虑零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，侧刃定距的定位方式。为了减少料头和料尾的消耗和提高定距的可靠性，采用双侧刃前后对角布置。考虑到零件厚度较薄为1.5mm采用固定卸料装置，为了便于操作 提高生产率 采用刚性推件装置。由于零件厚度较薄 冲裁件隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的对角导柱模架。综上所述，该级进模的主要零部件为落料模，冲孔模，导料板，侧刃，对角模柱，刚性卸料装置，刚性推件装置。第三章 冲压工艺设计与计算3.1排样设计一、 方案一 查冲压工艺与模具设计表2-18及2-21得相关数据：mm mm mm mm

14、mm mm 条料宽度为 (3-1) mm 冲裁后废料宽度为 (3-2) =22.3+5+1=28.3mm. 导料板之间的距离为 (3-3) =31.8mm， （3-4） =28.8mm进距=15.5mm一个冲裁零件的面积为 mm2根据条料规格查表得板坯尺寸为 315mm =2000mm =1.5mm 一根条料所能冲裁的零件个数为 n=200015.5=129 一根条料内总的利用率 （3-5） =129206.35/31.32000 =42.5%其排样图如下：图3-1 零件排样图二、方案二 查查参考书冲压工艺与模具设计表2-18得相关数据： =mm =1.44mm =1.8mm =2 =1.3m

15、m =0.1mm =0.5mm 条料宽度为 =14+1+2.88+2.6=20.5mm冲裁后废料宽度为 =14+5+1=17.9mm导料板之间的距离为 =17.93mm =20.53mm一个冲裁零件的面积为 =206.35mm2进距为=24.1mm根据条料规格查表得板坯尺寸为mm =2410mm =1.5mm一根条料所能冲裁的零件的个数为=241024.1=100一根条料内总的利用率为 =41.8%其排样图如下：图3-2 零件排样3.2压力中心的确定冲裁模的中心就是冲裁力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合，否则滑块就会承受偏心载荷；使模具歪斜，间隙不均，导致冲床滑

16、块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。因冲裁件尺寸较小，冲裁力不大，且选用了对角导柱模架，受力平稳，则冲裁的压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心上。 3.3 刃口尺寸的计算 图3-3 零件图零件外形尺寸 属于落料，内形属于冲孔1. 落料凹模刃口尺寸 。零件图的尺寸均是凹模磨损后变大的尺寸，凹模各尺寸所以按公式 （3-6）计算，凸模尺寸根据凹模尺寸按间隙配制，计算结果如下： mm mm mm2. 冲孔凹模刃口尺寸。冲口凹模为圆形，故可按公式 （3-7）计算： mm= mm落料，冲孔

17、凸模的尺寸与凹模相同，分别是13.775mm 5.775mm 22.04mm 6.86mm 凸模实际刃口尺寸与落料 冲孔凹模配制，保证合理最小间隙值。 凸凹模刃口尺寸图如下：图3-43.4冲压力的计算根据零件图可算得一个零件内外周边之和为：83.28mm侧刃断面长度： (0.050.10) （3-8）=15.5+0.08=15.58mm由于模具采用双侧刃布置，则冲裁总长度为： = 83.28+215.58 =114.44mm取K=1.3 b=260Mpa故冲裁力为： （3-9） =1.3114.442601.5 =58021.08N查参考书冲压模具简明设计手册表2.40得凹模刃口直壁高度 h=

18、6mm 故=4 取=0.06 则推件力为： （3-10） =40.0658021.08 =13925.06N由于压力机采用刚性卸料装置和下出料方式，故其冲裁时的总压力为： （3-11） =71946.14N压力机的公称压力为： (1.11.3) （3-12） =(1.11.3) 72 = 79.2 kN93.6 kN3.5冲压设备的选择通过校核，选择开式双柱可倾压力机J2310能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：100 kN 滑块行程：45 mm滑块行程次数：145 次/min 最大封闭高度：180 mm封闭高度调节量：130 mm 滑块中心线至床身距离：180 mm立柱距离：180

19、 mm 工作台尺寸（前后左右）：130mm200mm垫板尺寸（厚度）：35 mm 模柄尺寸（直径深度）：38mm55mm滑块底面尺寸（前后左右）：90mm100mm总 结作为一名机械系材控专业大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，我想说的是冲压工艺课程设计作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属运用规范手册、图册和查阅有关技术资料。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。作为一名专业学生掌握

20、一门或几门制图软件同样是必不可少的，我在整个设计过程中都用到了CAD。用CAD制图方便简洁，易修改，速度快，我的设计工艺图就是在CAD上设计出来的，然后截图至Word文档。此外，通过这次课程设计，把先修课程（机械制图，机械设计，塑性成型机械，金属材料与热处理，冷冲压模具设计资与指导，冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固发展，初步培养了我从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。参考文献【1】 王桂英,刘全坤.冲压工艺与模具设计.合肥：合肥工业大学出版社，2010【2】 翁其金,徐新成.冲压工艺与冲模设计.北京：机械

21、工业出版社，2008【3】 韩英淳.简明冲压工艺与模具设计手册.上海：上海科学技术出版社，2006【4】 魏春雷.冲压工艺与模具设计.北京：北京理工大学出版社，2008致 谢经过两周的忙碌和工作，在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有刘建老师的督促指导，以及同一组的同学们的支持与帮助，想要完成这个课程设计在这么短的时间里是不大容易的。在这里首先要感谢刘建老师，在我做课程设计的整个过程中都给予了我悉心的指导，其次要感谢XX同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，就不一一列举了，在这里请接受我诚挚的谢意！