垫片零件的冲压工艺分析与模具设计说明书.docx

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1、垫片零件的冲压工艺分析与模具设计说明书课程设计 第1章.分析零件的冲压工艺性： 冲压工件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是确定冲裁件工艺实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析如下： 材料 Q235是普通碳素钢，具有良好的冲压性能。 工件结构 该零件形状简单。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，故可以考虑采用复合冲压工序。 尺寸精

2、度 零件图上尺寸未标注公差，属自由公差，按IT14级确定工件的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，按“入体+0.360原则”标注各尺寸为：f180、300-0.52和8-3。 -0.43、f90 零件图 1 课程设计 第2章.冲压工艺方案的确定 零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产

3、效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。 所以，比较三个方案欲采用方案二生产。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，采用倒装复合模结构及弹性卸料方式。所以可以采用复合模生产，即采用方案二。 第3章模具设计计算 3.1排样方式的确定及计算 3.1.1排样的确 在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。 排样是指

4、冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置(即材料的经济利用)，与冲件的外形有很大关系。 根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。 考虑到该制件的生产纲领与加工条件，采用条料加工有余料的排样。 3.1.2排样的计算 (1)确定搭边值，由于材料厚度t=1.0 mm,经查冷冲模设计表可知，侧面搭边2 课程设计 值a=1.2mm，工件间搭边值a1=1mm (2)计算送料步距A：经计算求得A=18+a1=19mm (3)计算料条宽度B：经计算求得 B0- =0- =(30+2*1.2+0.5) 0- 0.15=3

5、2.90- 0.15 圆整后B=330- 0.15 ，侧面搭边值为a=2.0mm (4)导料板间的距离 B0 =B+Z=33+0.5=33.5mm 以上式中：B条料的宽度，单位mm Dmax 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，单位mm a侧搭边值 z导料板于最宽条料之间的间隙 条料宽度的单向公差 (5)排样图如下 (6)计算材料的利用率：一个步距内的材料利用率 = S AB 100% = 173 15 26 100% = 45.12% 一张板料的利用率 1 = nS LB 100% 3 课程设计 总的材料利用率 总 = nS LB1 100% n 一张板料上冲裁件的总数目 S 一个冲裁件的实际面

6、积，单位 mm 2 L 板料长度，单位mm B 板料宽度，单位mm 3.2计算凸、凹模刃口尺寸 查表得间隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。 1）冲孔9mm35mm凸、凹模刃口尺寸的计算 由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凹模和凸模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下： 查中表得9mm凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.025mm 校核： Zmax-Zmin =0.114mm 而凸+凹 =0.045mm 满足 Zmax-Zmin凸+凹的条件 查表得：IT14级时标准公差=0.52，因为0.520.20所以磨损系数X=0.5, 09.2

7、6d+CD-0.020按式 d凸=min=-00.020=mm d D凹=凸+0.025+0.025+Zmin9.50600=mm 查表得2.2mm4mm的矩形凸、凹模制造公差： 凸 =0.020mm 凹 =0.020mm 凸+凹 =0.020+0.020=0.040mm 满足 Zmax-Zmin凸+凹的条件 3.3外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 由于外形形状简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。 4 课程设计 其凸、凹模刃口尺寸计算如下： 查表得凸、凹模制作公差 凸=0.020mm 凹 =0.030mm 校核：Zmax-Zmin =0.360-0.246=0.11

8、4mm 而T+A =0.050mm 满足 Zmax-Zmin凸+凹的条件 查表得：IT14级时磨损系数X=0.5, 按式 d凸=dmin+CD=64.26-00.020mm d凹=d凸+Zmin=64.506+00.030mm 3.4冲压力的计算 落料力 F落 = Ltb=N=169.56KN 冲孔力 F冲 = Ltb2 450=604.53KN 冲孔时的推件力F推=n K推F孔 查表得h=6mm 则n=h/t=6mm/2=3个 查表得K推=0.05 F推=n K推F孔=30.0560.453=9.068KN 落料时的卸料力 F卸=K卸F落 查表取卸=0.04 故 F卸=K卸F落=0.0416

9、9.56=67.824KN 总冲压力为： F总=F落+F孔+F推+F卸=KN=243.829KN 为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲 F总=1.3F总=1.3243829=3169.77KN 3.5压力中心的计算 由于该零件关于中心对称，所以模具的压力中心在几何图形的中心点上。 5 课程设计 第4章.模具的总体设计 根据上述分析，本零件的冲压包括冲压和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块，卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空

10、洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应有压料的作用，应选用弹性卸料板卸下条料。 因是大批量生产，采用手动送料方式，从前往后送料。 因该零件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和导料销 即可。 为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。 第5章.模具主要零部件的结构设计 5.1凸模、凹模、凸凹模的结构设计 凸模、凹模、凸凹模的结构设计包括一下几个方面： 5.1.1落料凸、凹模的结构设计 在落料凹模内部，由于要放置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口，并查表，取得刃口高度h=6mm

11、,该凹模的结构简单，宜采用整体式。 查表，得k=0.80 即 凹模高度H=ks=0.8030mm=24mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5=36mm 凹模外形尺寸的确定： 凹模外形长度：L=(30+92)=48 凹模外形宽度：B=(30+92)=48 凹模整体尺寸标准化，取为50mm50mm40mm 6 课程设计 凹模的工艺路线 序号 工序名称 工序的主要内容 1 备料 根据图纸下适合的毛胚料 2 热处理 退火 3 磨平面 铣(刨)六平面 4 钳工 划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔 5 磨平面 光上下平面至图纸要求 6 热处理 淬火、回火达到硬度要求 7 线切割 线割内型。保证间隙达到要求 5.1

12、.2冲孔凸模的设计 为了增加凸模的强度与刚度，凸模固定板厚度取25mm,因凸模比较长，所以选用带肩的台阶式凸模，凸模长度根据结构上需要来确定。 L= h凸模固定板+h落料凹模=mm=47mm (取50mm) 5.1.3凸凹模的结构设计 本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要， 凸凹模的结构简图如下图所示： 确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。 校核凸凹模的强度：查表得凸凹模的最小壁厚为4.9mm，而实际最小壁厚为9mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双间隙为0.246m

13、m0.360mm. 5.2卸料弹簧的设计 根据模具的结构初选6根弹簧，每根弹簧的预压力F103/6)N=791.7N 卸/n=(4.757 课程设计 根据预压力和模具结构尺寸，初选序号6267的弹簧，其最大工作负荷F1=1120N 791.7N虽弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为1550N范围内的弹簧。 试选6872号中69号弹簧，校验弹簧最大许可压缩量Lmax大于弹簧实际总压缩量L总。69号弹簧的具体参数是：弹簧外径D=45mm，材料直径d=9mm，自由高度H0=80mm,节距t=11.5mm，F1=1550N,极限载荷时弹簧高度H1=58.

14、2mm。 弹簧的最大的最大许可压缩量Lmax=mm=21.8mm 弹簧预压缩量L/=LmaxF0/F1=791.721.8/1550=11.13mm 校核：卸料板工作行程t+h1+h2=2+1+0.5=3.5mm 凸模刃磨量和调节量 h3=6mm 弹簧实际总压缩量 L总=L/+t+h1+h2+h3=mm =24.23mm 由于25.6524.23，即LmaxL总,所以所选弹簧是合适的。 69号弹簧规格为： 外 径: D=50mm 钢丝直径： d=9mm 自由高度： H0=80mm 装配高度： H2= H0- L/=(90-11.13)=78.87mm 弹簧的窝座深度：h= H0-Lmax+ h

15、卸料板+ t +1- h凸凹模- h修模 =mm=18.77mm 弹簧外露高度：H3= H2-h- h卸料板窝深=mm =50.1mm 8 课程设计 5.3 模具主要零件尺寸 1.模柄 2.推杆固定板 9 课程设计 3.凹模卸料板 4.凹模 10 课程设计 5.垫板 6.上模座 11 课程设计 7.凸凹模 8.凸凹固定模 12 课程设计 9.垫板 10.下模座 13 课程设计 5.4模架的设计 模架各零件标记如下： 上模座：110mm110mm30mm 下模座：110mm110mm35mm 导 柱： 28mm100mm 导 套：2865mm36mm 模 柄：18mm30mm 垫板厚度：50mm

16、50mm16mm 卸料板厚度：50mm50mm20mm 凸模固定板厚度：55mm55mm28mm 模具的闭合高度：H闭= h上模座+h垫板+h凸模固定板+h落料凹模+t+ h卸料板+h橡胶垫 +h下模座 = =163mm 第6章.冲压设备及选用 6.1 常见冲压设备 冲压设备属锻压机械。常见冲压设备有机械压力机和液压机。机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式，按滑块个数可分为单动和双动，按床身结构形式可分为开式和闭式，按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。而液压机按工作介质可分为油压机和水压机。 6.2冲压设备的选用 压力机应根据冲压工序的性质、生产批量的大小、模具的外形尺寸

17、以及现有设备等情况进行选择。压力机的选用包括选择压力机类型和压力机规格两项内容。 6.2.1压力机类型的选择 14 课程设计 (1)中、小型冲压件选用开式机械压力机。 (2)大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机。 (3)导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机。 (4)大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机。 (5)校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机。 (6)薄板冲裁、精度冲裁选用刚度高的精密压力机。 (7)大型、形状复杂的拉伸件选用双动或三动压力机。 (8)小批量生产中大型厚板件的成形工序多采用液压压力机 6.2.2压力机规格的选择 (1)工称压力拉深时压力机吨位比计算

18、出的拉伸力大60%100%。 (2)滑块行程长度成形拉伸件和弯曲件应使滑行块长度大于制件高度的2.53.0倍。 (3)行程次数应根据材料的变形要求和生产率来考虑。 (4)工作台面尺寸当制件或废料需下落时，工作台面尺寸必须大于下落件的尺寸。对有弹定装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于弹顶装置的外形尺寸。 (5)滑块模柄尺寸模柄孔直径要与模柄直径相符合，模柄孔的深度应大于模柄的长度。 (6)闭合高度。 (7)电动机功率的选择必须保证压力机的电机功率大于冲压时所需要的功率。 6.3压力机校核 初选压力机型号为：JH2325. 该压力机的主要参数： 公称压力250KN 滑块行程75mm 最大封闭高度26

19、0mm 封闭高度调节量55mm 15 课程设计 工作台尺寸560370 模柄孔尺寸1830 6.3.1.模柄孔的校核 模柄的尺寸为1830，上模座厚度为30mm，则模柄伸出上模座的高度为50mm60mm，因此合适。 6.3.2模具闭合高度的校核 模具的闭合高度H=30+15+10+10+10+30+30-1=134mm，而压力机的最大封闭高度260mm，其调节量为55mm，则压力机的最小闭合高度为205mm，大于模具的闭合高度，可以在模具下模座下加垫板，所以此项也可满足要求。 6.3.3.压力机工作台尺寸的校核 查手册，该型号模座的外形尺寸为：194142mm，压力机的工作台尺寸为560370

20、mm，符合每边留出60100mm的要求，用来安装固定模具用的螺栓、垫块和压板，所以合适。 6.3.4.冲裁力校核 冲裁合格产品所需的冲裁力P总为122KN压力机的公称压力250KN，所以合适。 综上所述：型号为JH2325的压力机符合要求。 第7章.绘制模具总装配图及工作零件图 7.1 模具总装配图 根据零件的设计，凸凹模的设计，冲压力的计算，中心压力的 16 课程设计 计算，刃口尺寸计算以及其他模具的相关设计分析等，绘制模具总 装配图 7.2拆画零件图 17 课程设计 第8章.设计小结 通过这次课程设计使我对模具行业的发展现状及未来的发展趋势有了更深刻的了解，通过整个模具设计流程，使我掌握了

21、冲压模具的总体设计思路及在模 具设计中经常出现的一些问题、及处理方法，对设计中一些常规方法了有了进一步的了解，为以后从事模具行业打下了基础。通过计算机辅助手段实现了对模具 零件的三维造型，同时利用软件完成了相关零部件的装配过程，实现了模具结构的总装配，同时，使用了AutoCAD 、UG完成了相关二维结构及零件图。这次课程设计让我巩固了专业知识，对知识有了更深刻的认识。 通过本次课程设计得知垫片零件采用复合模是因为它具有以下一些优点： 工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高； 生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。它的缺点是：模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。由于复合模本身所具有的一些优点较明显，故模具企业在条件允许的情况下，一般倾向于选择复合模结构。 18 课程设计 ： 林承全.冲压模具课程设计.北京：化学工业出版社，2008 周本凯.冲压模具设计实践100例J.北京：化学工业出版社,2008 王孝培.实用冲压技术手册.北京：机械工业出版社，2001 张黎骅，郑严.新编机械设计手册.北京：人民邮电出版社，2008 模具工程大典.北京：机械工业出版社，2007 钟翔山.冲压模具精选88例设计分析.北京：化学工业出版社，2010 19