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1、 工 学 院冲压工艺及模具设计课程设计说书 题目：卡圈专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材 控 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 材料成型及控制工程（模具方向）专 业 课 程设 计 说 明 书班级：07材控班 姓名： 题目：卡圈如下图所示卡圈零件，材料为Q235钢，材料厚度2mm,冲压零件精度为IT12,大批量生产。目 录前言. .41. 工艺性分析.51.1 材料分析. .61.2结构分析. . 61.3 精度分析 . . .62. 弯曲工艺力计算 62.1自由弯曲件弯曲力. .72.2校正弯曲时的弯曲力. .73.3顶件和压料力. .74.4弯曲尺寸的计算. .75.5压力机吨位的
2、确定 . 73. 冲孔计算.73.1冲孔间隙.83.2设凸凹模加工精度.83.3冲裁力的计算 .94. 确定工艺方案 95. 模具主要零件设计.105.1凸凹模的结构形式. 105.2 模具尺寸.106. 排样方案.107、小结.158、参考资料.169、冲压工艺规程卡片.14前 言目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。随着工业产品质量的不断提高模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设计与技术由于手工设备依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切削加工，数控电加工核
3、心的计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度，高生产率，高一致性和低消费是其他制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此，在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业级民用生产中必不可少的加工方法。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的NC机床、CNC机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工
4、时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。本专业以培养学生从事模具设计与制造工作能力为核心，将模具成型加工原理、设备、工艺模具设计与制造有机结合在一起，实现理论与实际相结合，突出实用性，综合性，先进性。正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，以提高我的模具设计与制造能力的综合应用。在以后的生产中，研究和推广新工艺、新技术。提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具设计水平。 摘 要本次毕业设计是完成卡圈弯曲工艺及模具设计。采用落料、弯曲工艺。设计中分析了工件的弯曲工艺性，计算了毛坯排样、弯曲力、刃口
5、尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、弯曲模具装配图和零部件图。 关键词: 冲压工艺 冲压模具设计 装配图1.工艺性分析1.1 材料分析Q235为优质碳素结构钢，具有良好的拉深成形性能。2.2 结构分析 零件为一有孔片状半圆弯曲件，结构简单，圆半径为30mm和无圆角弯曲，因此零件具有良好的结构工艺性。3.3 精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通弯曲即可达到零件的精度要求。2.弯曲工艺力计算2.1.自由弯曲件弯曲力：U型弯曲件弯曲力： 取130mmt为弯曲厚度2mm；r为弯曲半径30mm为强度极限查表为380-470Mpa=6950N2.2.校正弯曲时的弯曲力 =4
6、5q为单位面积上的校正力40-60A为校正部分投影面积3.3 顶件和压料力=（0.3-0.8）=0.5（4）弯曲尺寸的计算=r+=30+=31mm有圆角弯曲=3.1497.34无圆角半径弯曲L=L=97.34+1.2+106=204.54mm5.5 压力机吨位的确定自由弯曲时压力机吨位应力弯曲工艺工序一次弯曲成形3.冲孔计算3.1.冲孔间隙即Z=凹模刃口尺寸凸模刃口尺寸两模分开加工工件材料Q235，厚度2mm查表2=0.246，2=0.360四孔均取IT12级 查表查表 圆形，当t=2mm时，x=0.53.2.设凸凹模加工精度为7、8级冲孔（）=mm=mm校核：22 0.022+0.0350.
7、360-0.246 0.0890.114凸模凹模孔距尺寸 90mm，110mm=（）0.175=【（90-0.175）+0.50.35】0.1250.35=900.044同法1100.0443.3 冲裁力的计算L =1=64935.2N压力中心为工件几何中心卸料力：=K K（0.02-0.06）推料力：=n=h/t （ ，h取8mm）顶件力：= （取0.04-0.08）4.确定工艺方案第一步是落料，然后进行弯曲，最后冲孔。冲裁圆直径D=11较大但工件较厚，冲裁凸模有较好的刚度。冲孔的尺寸基准，选取以下的边为尺寸的基准。5.模具主要零件设计5.1凸凹模的结构形式t=0.5-5mm时，h=5-10
8、mm，=2凹模的厚度（mm） F-冲裁力周长 k=1.25=23.478mm5.2 模具尺寸L=315mm B=250mm最大高度=320mm最小高度=275mm上模座=315 下模座=导柱导套6. 排样方案（1） .排样方法常用的冲裁件排样方法分为三类。a有废料排样b少废料排样c无废料排样少、无废料排样的缺点是工件质量较差，模具寿命不高。但这两类排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁里和提高生产率等优点。并且，工件必须具备一定的形状特征才能采用少、无废料排样。对于形状复杂的工件，经常采用试排法。上述采用的三类排样方法，按工件的外形特征有可分为直排、斜排、直对排、混合排、多行排及裁搭边
9、等多种形式。为满足尺寸精度的要求，设计的卡圈零件采用直排法。（2） 搭边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高。但过小的时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的损失。为避
10、免这一现象，搭边的最小宽度约为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。搭边值的大小与下列因数有关：1） 材料的力学性能。硬材料可小，软材料、脆性材料的搭边值要大一些2） 工件的形状与尺寸。尺寸大或有突尖的复杂形状时，搭边值要取得大一些。3） 材料厚度。厚材料的搭边值应取得大一些。4）送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以小一些。搭边值一般由经验确定由卡圈零件图和排样图2-2可得知：因为经过卡圈毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支承板零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。卡圈弯曲展开长度为：L=392+180（ 30+0.52）/180= 174 mm冲裁
11、件面积：A=174130mm2 =22620mm2条料宽度：b =174+32 mm=180 mm 进距：h=130 +2.5 mm=132.5 mm一个进距的材料利用率：=( nA / bh)100%=226201 mm2/（132.5mm180 mm）100%=94.8%排样图凸模 凹模装配图.设计小结这次模具设计忙碌而充实，收获不少。通过对弯曲相关模具的设计、计算，使我对冲裁模的设计流程有了更深的了解，包括零件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构的形式的选择、必要的工艺计算、主要的零件设计、压力机的选择、总装配图及零件图的绘制，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全
12、面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。最大收获就是学会了做一次设计项目的具体流程。从策划构思、总体设计到各个模块的的具体设计及其组合，再到编写需要提交的论文，这一切如今仍历历在目。我想，这种对整体设计流程的把握应该是以后走上工作岗位所必需的技能，而这种技能却只能通过自己的亲身实践才能获得。这也是为什么我认为做设计这种教学实践模式值得推广的原因。当然，我的设计做的还不是很好。图形也是2D autoCAD图，希望以后能有更多时间，能用P
13、/roE等更专业的大型3D软件进行设计。并在数控加工和模拟上真正实现与实际生产相衔接。参考文献1杨玉英主编. 实用冲压工艺及模具设计手册. 北京:机械工业出版社,20042王新华、袁联富.冲模结构图册.北京:机械工业出版社,20033李硕本.冲压工艺学M.北京:机械工业出版社,1982.4成虹.冲压工艺与模具设计M.北京:高等教育出版社,20065张均.冷冲压模具设计与制造M.北京:机械工业出版社,19936陈志明.AutoCAD2010机械绘图实例教程.北京：机械工业出版社7 暴风创新科技编著.AutoCAD模具设计篇自学手册.人民邮电出版社.2007冲压工艺规程卡片天水师范学院工学院产品名
14、称卡圈工件名称卡圈产量第 1页产品图号工件图号大批量共 1页材料牌号及技术规格Q235毛料形状及尺寸选用板料130*140工序号工序名称工 序 草 图工装名称设备检验要求工种备注0下料1301402剪床1第一次弯曲350kN压力机按草图检验2第二次弯曲350kN压力机按草图检验3冲孔350kN压力机按草图检验6去毛刺滚筒原底图总号日期2011/1/2更改标记编制校对核对文件号签名张万忠底图总号签字签名日期2011/1/2日期（二）凹模加工工艺过程卡零件名称凹模板零件编号2零件简图模具名称主机连接座模模具编号材料牌号T10ACr12件数1毛坯种类锻件毛坯尺寸180mm200mm工序号工序名称工序
15、内容及要求设备工时备注1下料按尺寸130mm78mm切断锯床2锻造锻成200mm180mm空气锤3退火热处理炉4铣削铣成厚2mm 保证其相互垂直度为0.15mm铣床5平磨平磨两大平面及对直角侧面，保证其相互垂直度为0.02mm平面磨床6划线以记号面为基准，划出中心线，各孔中心线，铣槽线，各孔中心冲眼热处理设备7钳工、钻、扩、铰6- 4定位销孔， 、钻其余各孔、中心钻的8.5+0.056 +0.042通孔铣床、钻床8铣槽按划线铣槽铣床9热处理按热处理工艺淬火5862HRC盐浴炉10线切割线切割型孔线切割机11研磨研磨型孔钳工台12平磨平磨两大面平面磨床编制张万忠1月1日审核张万忠1月2日会签零件
16、名称凸模零件编号1零件简图模具名称主机连接座模模具编号材料牌号T10A件数1毛坯种类棒料毛坯尺寸200mm180mm工序号工序名称工序内容及要求设备工时备注1备料（棒料）选棒料按尺寸200mm180mm切断锯床2车、粗车右端面，打中心孔，粗糙度为Ra=3.2um.卧式车床3、夹左端外圆，以右端中心孔定位，粗车、半精车外圆，粗糙度为Ra=3.2um4、夹右端外圆，车左端外圆至尺寸，4处增加工艺塔子长度22mm，打中心孔5热处理淬火58 62HRC热处理设备6研中心孔研磨两端中心孔车床7磨外圆以两端中心孔定位，磨削外圆至图纸要求外圆磨床8线切割割去左端200mm处工艺长度，得总长度为74mm.线切割机床9钳工、用螺钉将固定板固定在两块等高块上、将凸模压入固定板组成组件10平模、平模组件上平面、卸去等高块，磨凸模刃口面平面磨床编制张万忠1月1日审核张万忠1月2日会签凸模加工工艺过程卡
