模具设计课程设计垫片加工工艺规程及模具设计.doc

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1、课程设计说明书 课 程 名 称: 模具设计课程设计 课 程 代 码: 8202761 题 目:垫片加工工艺规程及模具设计 学 生 姓 名: 学 号: 年级/专业/班: 学院(直属系) : 机械工程与自动化 指 导 教 师: 目 录目录1摘要2引言 3任务与分析 31 课程题目 32 冲裁件工艺分析 32.1冲裁件的结构工艺性32.2尺寸精度与断面粗糙度 43.冲裁工艺方案的确定44冲压工艺计算54.1排样图设计，材料利用率计算54.2凸凹模刃口尺寸计算64.2.1落料凹模刃口尺寸64.2.2冲孔凹模刃口尺寸计算74.3计算冲压力与压力中心，初选压力机75.模具结构的设计86.模具主要零部件的设

2、计86.1主要零件的结构设计86.1.1凹模外形尺寸H的确定86.1.2压力机的校核107.模具总装配图的绘制及其说明108.模具零件图的绘制及其说明11结论12参考文献13摘 要本设计为一垫板的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了

3、设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工艺分析，最终才完成这篇课程设计。 关键词：模具；冲裁件；凸模；凹模；引 言本说明书是我根据冲压工艺与冲模设计、冷冲模设计指导教程与简明手册等有关教材。引用了其中的公式，查找书中的表格，并得到了同学的帮助完成的。本说明书主要介绍了冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。为了能够很好地掌握本课程的设计过程，根据课内及课外来所学的知识，编写了该说明书以使老师可以在评阅的过程中能够更好地指导.任务与分析本课题主要的目的是进行零件的成形工艺性分析，完成

4、相关的工艺计算，设计工序件，针对某工序件拟定模具结构草图，选取机床设备，并据此进行模具设计，最后编写设计说明书。1 课程题目名称：垫片材料：Q235料厚：22. 冲裁件工艺分析 从冲裁件的结构工艺性和冲裁件的精度和断面粗糙度两个方面进行分析。2.1.冲裁件的结构工艺性 表2-1 冲裁件结构工艺性分析表工艺性质冲裁件工艺项目工艺性允许值工艺性评价 1.零件结构该零件结构简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，适合冲裁。2.落料圆角半径R6，R110.25t符合工艺性3.冲裁件上的悬臂和凹槽4.冲裁件孔的最小尺寸1.0t符合工艺性5.最小孔边距、孔间距2.5t符合工艺性6.材料Q235 t=2mm具有

5、良好的冲压性能2.2尺寸精度与断面粗糙度 零件尺寸公差除220.6和240.6是属于粗糙级。零件图上所有未标注公差的尺寸为自由公差，按IT13级计算公差。利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。表面粗糙度：制件零件图上未标注粗糙度，可认为对其表面没有特殊要求，一般为Ra12.550，适合用于冲裁。结论：该零件的冲裁工艺性好，可以冲裁加工。3.冲裁工艺方案的确定 该零件包括冲孔和落料两个基本工序，有以下三种方案可以采用： 方案1:先冲孔，后落料，采用单工序模生产。 方案2:冲孔-落料符合冲裁，采用复合模生产。 方案3:冲孔，落料连续生产，采用级进模生产。 方案1：模具结构简单，但需要两套模具生产，

6、在大批量生产时难以满足需求，且零件精度不高。 方案2：零件精度高，平直度较好，生产率也高，但因孔边距太小，模具的强度不高。方案3：采用侧刃定距可以满足零件精度要求，避免模具强度不够的问题，模具操作安全，生产效率高。相较于复合模成本较低。所以最终方案确定采用级进模冲裁方式。4冲压工艺计算 4.1排样图设计，材料利用率计算 该零件材料厚度适中，尺寸适中，近似长条形，因此可采用直排，如图2-1所示。考虑模具强度的问题，在冲孔和落料工位之间增设了一个空位。 查冷冲模设计指导教程与简明手册表6-1-9、表6-1-11、表6-1-13、表6-1-12取a=2.2mm，a=2mm，=0.8mm，Z=0.5m

7、m，b=2.0mm，y=0.15mm。另因采用的IC型侧刃，故料宽每边需增加燕尾切入深度a=0.5mm。因此，条料宽度为 B=（D+2a+2a+nb） =（60+22+20.5+22）mm =69mm 冲裁后废料宽度为B= D+2a+2 a =（60+22+20.5）mm =65mm 进距为 s=22mm+2mm=24mm 导料板间距为B=B+Z=69mm+0.5mm=69.5mmB=B+y=65mm+0.15mm=65.15mm由零件图近似算得一个零件的面积为862mm，一个进距内冲一件，故A=862mm。一个进距内的坯料面积Bs=5724=1368mm。因此材料利用率为： n=A/(Bs)

8、100%=862/1368100%=63%4.2凸，凹模刃口尺寸计算 4.2.1落料凹模刃口尺寸 该制件不为圆形或规则的零件，因此，采用凸、凹模配合加工的方法计算凸、凹模的刃口尺寸。又根据排样图可知，凹模的加工叫凸模加工困难，且模具所有的凹模型孔都在同一凹模板上，因此，选择凹模为制造基准件，根据凹模制造出的实际尺寸按所需的间隙配作凸模，在凸模的零件图上按凹模各对应尺寸标注基本尺寸，并注明按凹模实际刃口尺寸配作加工，保证双面间隙值0.1200.160mm，侧刃孔配单面间隙0.015mm。 表2-2 落料凹模刃口尺寸冲裁件尺寸精度查表为IT13级，查表取冲裁模初始双面间隙Z=0.160，Z=0.1

9、20mm尺寸性质工件尺寸磨损系数计算公式计算结果凹模尺寸注为1.凹模磨损后变大的尺寸600.6x=0.5A=（A-x）6060220.6x=0.52222R60.755.8355.84300.529.80529.802.凹模磨损后无变化的尺寸240.6x=0.5C=(C+0.5)0.125240.15240.15240.1650.75240.04125240.041130.1350.75130.03375130.034180.1650.75180.04125180.041170.1350.75170.03375170.0343.凹模磨损后变小的尺寸R110.75B=（B+x）10.932510

10、.933 4.2.2冲孔凹模刃口尺寸计算 冲孔凹模的形状简单，均为圆形，但尺寸较小，为保证凹、凸模的合理间隙采用分开加工方法，可用公式d=（d+x+Z）计算其凹模刃口尺寸，凸模刃口尺寸与凹模配作。7 d=（7+0.750.22+0.120）mm=7.285 4.2.3侧刃孔尺寸可按公式A=（A+0.5Z）计算，取=0.02，则 A=（A+0.5Z）=（24+0.50.120）=24.06mm4.3计算冲压力与压力中心，初选压力机 冲裁力：根据零件图可算得一个零件内外周边之和L=230.8mm，侧刃冲切长度L=24.4mm，根据排样图模冲一件和双侧刃布置，故总冲裁长度L=230.8+24.42m

11、m=279.6mm。又=370Mpa，t=2mm，取k=1.3，则 F=KLt =1.3279.62370 =268975.2N卸料力：查表取K=0.04则 F=KF =0.04268975.2 =10759N 推件力：根据材料厚度，取n=4，查表K=0.055，则 F=nKF=40.055268975.2=59174.54459175N 总冲压力： F=F+F+F=268975.2N+10759N+59175N=338909.2N339KN 应选取的压力机标称压力：p（1.11.3）F=（1.11.3）339KN=372.9440.7KN，因此可选压力机型号为 JB23-63。 因冲裁件尺寸

12、较小，冲裁力适中，且精度要求不高，所以选用了对角导柱模架。 5.模具结构的设计.（1）模具类型 由冲压工艺分析可知，模具类型为冲孔-落料级进模。 （2）定位方式的选择 为了便于操作，保证质量，采用导料板导向、侧刃定距的定位方式。为减小料头和料尾消耗和提高定距的可靠性，采用双侧刃前后对角分布。 （3）卸料与出件方式考虑零件厚度适中，采用刚性卸料方式。为了便于操作、提高生产率，制件的出件方式采用凸模直接从凹模孔推下的下出件方式。 （4）模架类型及精度为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱导向的方式。6.模具主要零部件的设计6.1主要零件的结构设计 6.1.1凹模外形尺寸H的

13、确定凹模采用板状结构通过螺钉、销钉与下模座固定。因冲件批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取8mm。沿送料方向的凹模型孔壁间最大距离为 s=24+24+24+24+24+24=144mm垂直于送料方向的凹模孔壁间最大距离为 s=60+4.5=64.5mm沿送料方向的凹模长度为L=s+2s=144+236=216mm 经验计算公式为：凹模厚H H=Ks=0.2564.5=16.125凹模壁厚C C=（1.52）H=216.125=32.25mm 凹模宽度B B=s+（2.54.0）H=64.5+415=124.5mm 根据查表，选取与计算值相接近的标准凹模板

14、轮廓尺寸为BLH=12520020凹模的材料选用CrWMn，工作部分热处理淬硬6064HRC6.1.1凸模外形尺寸H的确定落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并按安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接方式与固定板固定。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料板装置，凸模固定板的要求确定。凸模的材料也选用CrWMn，工作部分热处理淬硬5862HRC落料凸模长度计算：， 取L=50落料凸模的强度一般不用校核。冲孔凸模的设计与落料凸模基本相同，因刃口部分为原型，其结构更简单。因为冲孔凸模直径较小，故需要对最小凸模进行强度和刚度校核。1）凸模最小直径的校核（强度校核）因孔径虽

15、小，但大于材料厚度。估计强度和刚度是够的。凸模的最小直径d应该满足：d4t=42370/1200mm=2.467mm而d=7mm，故凸模强度足够2）凸模最大自由长度的校核凸模最大自由长度L应该满足L85d/=857/mm=34.9mm由此可见，小冲孔凸模工作部分不能超过34.9mm。因此取冲孔凸模工作部分为25mm，3）标准模架的选取:查表可知，可选取闭合高度为140170mm，一级精度的中间导柱模架。上模座为21013035，下模座为29019040。导柱为25130和28130.导套为258533和288533。承料板160403。 4）凸模固定板的外形尺寸取和凹模外形一样的尺寸，其厚度取

16、凹模厚度的0.60.8倍，取（0.820=16）,凸模固定板的外形尺寸为:12520016 5）卸料板外形尺寸的确定：材料45号钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸,厚度取12mm，所以尺寸为12520012 6）垫板的确定：材料T8A钢，长和宽的尺寸选用典型模架组合尺寸：垫板的外形尺寸：12520010 7）螺栓销钉的选择：上模座连接螺钉选用4M1025，上模座连接销钉选用21055下模座固定螺钉选用4M1035；下模座连接销钉选用61045。卸料销钉选4425 6.1.2压力机的校核选用JB23-63型压力机，采用固定台式，工作台尺寸710480mm，其最大闭合高度为260mm。（1）

17、 模具闭合高度校核 模具闭合高度为H=上模座厚度+下模座厚度+凸模固定板厚度+凹模板厚度+导料板厚度+垫板厚度+卸料板厚度+承料板+安全距离=30+35+16+20+6+10+12+3+16=148mm。而JB23-63的最大封闭高度为360mm，封闭高度调节量为90mm，除去极限位置的5mm，高度在355275mm范围类的模具都可以正常安装，但是H=148mm，所以必须在压力机上加一垫板，厚度为150mm。 （2）模具最大安装尺寸为130170mm，压力机工作台台面尺寸为710480mm，能满足模具的正确安装。 因此所选压力机满足要求。7.模具总装配图的绘制及其说明 详见图纸。8.模具零件图

18、的绘制及其说明 详见图纸。 结论 经过近两周的模具课程设计，使我对模具有了更多的了解和认识。 在设计过程中，运用了本学期及以前学的有关知识，逐步提高了我们的理论水平、构思能力，提高了分析问题及解决问题的能力。 老师将课程设计的要求讲了之后，即明确了课程设计的要求和内容。我就开始翻阅资料，进行课程设计的前期准备，在这个过程中，遇到了很多困难，甚至不知道如何下手。但是经过再次回到课本，温习相关知识，便使得问题很快得以解决，从中也让自己的知识更趋于生产实际中的情况。我相信这样的课程设计会使得我们在以后的工作中，更能够独立完成相关的任务。【参考文献】 1 周理.冷冲模设计指导教程与简明手册.长沙：中南大学出版社，2010 2 成虹.冲压工艺与冲模设计.北京.机械工业出版社,2009