冲孔落料拉深复合模具设计（含全套说明书和CAD图纸）.doc

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1、- 1 -学校代码：10410 序 号：20055015本 科 毕 业 设 计 题目： 冲孔落料拉深复合模 学 院： 工 学 院 姓 名： 黄学亮 学 号： 20055015 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机 制051 指导教师： 吴彦红 二OO九 年 五 月 - 28 - 冲孔落料拉深复合模目 录前言 1设计课题111 设计任务书22 工艺方案分析及确定321 件的工艺分析322 工艺方案的确定42.3 冲压件坯料尺寸的确定42. 4 拉深次数的确定42.5 排样的确定53.工艺设计与计算731 冲裁的方式与冲压力的计算73.1.1、冲裁方式与冲压力的计算73.1.2.力的计算

2、73.1.3、卸料力、推料力和顶件力的计算83.1.4、 压力中心的计算932 计算各主要零件的尺寸93.2.1、计算落料凸、凹模的工作部分的尺寸103.2.2、计算拉深凸、凹模的刃口尺寸的确定113.2.4、凸凹模选材，热处理及加工工艺过程113.2.5、条料宽度的设计123.2.6、导料板的导料尺寸为143.2.7、推杆的选材，热处理工艺方案153.2.8、工艺方案如下153.2.9、模柄的确定153.2.10、冲压设备的选用163.2.11、模具的闭合高度的计算163.2.12、冲模模架的选用163.2.13 导向零件的选择173.2.14、定位零件的设计183.2.15、推杆与推板的设

3、计183.2.16、压边圈的设计243.2.17、固定方式的确定243.2.18、凸模的固定243.2.19、凹模的固定243.2.20、凸凹模的紧固243.2.21、确定装配基准24结束语 23参考文献 24致谢25 前 言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌

4、握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本书是落料冲孔拉深模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。 本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。1.2设计任务书 设计工件如图1.1所示： 图1.1 技术要求：1.本产品为落料拉深件，2.材料为08F，3.厚

5、度为1mm4.工件对公差要求不高，5高度为5mm 6.公差按IT14级制造。7.工件外观必须平顺，8.毛边物等均需去除。模具的总体结构草图如图1.2：图1.22.工艺方案分析及确定2.1 零件的工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，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，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。零件尺寸公差无要求，故按IT14级选

6、取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为08F，厚度为1mm 2.2 工艺方案的确定确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。 此副模具为生产该产品的第一道工序即落料拉深所用。产品最终成形还需要拉深模，正是由于考虑到零件拉深工艺的复杂性，若采取落料拉伸连续模，虽然、减少了产品的冲压成形时间，但是模具结构复杂且精度要求高，制造周期长，制模成本高，加工也不方便。故不宜采用。该零件属于中小批量生产，工艺性较好，

7、冲压件尺寸精度不高，形状简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用拉深复合模，模具制造周期短，价格低廉，工人操作安全，方便可靠。2.3 冲压件坯料尺寸的确定 坯料厚度t=1mm,材料为08F，根据零件尺寸，其相对高度为： 根据零件的相对高度查表无需取修边余量。 坯料的直径为： D= 依图d=175mm. r=3mm. H=4.5mm 代入公式得： D=193.8mm 2.4 拉深次数的确定 坯料的相对厚度： m= 零件的拉深系数： m= 查表5-8，零件能一次拉深成形。 冲压件总坯料2.5 排样的确定在冲压生产中，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

8、合理排样是降低成本的有效措施之一。（）、冲裁件的排样排样是指冲件在条料、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。（2）、材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为= （3.1）式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm2）；n一个进距内的冲件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）.一张板料上总的材料利用率为： =式中N一张板料上的冲件总数目； L板料长度（mm）；A板料宽度（mm）；（3）、搭边排样时

9、，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式（直排、斜排、对排等）。条料的送料方法（是否有侧压板）。挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表314得搭边值： a=1.2mm, a1=1.0mm （冷冲模具设计指导） 计算得：步距S=D+228.8+1=229.8mm 条料宽度：B=D+2a=228.8+21.2=231.2mm板料拟订选用：当采用横排时： 裁板条数： 每条个数： 每板总

10、个数：板的利用率： 当采用纵排时： 裁板条数： 每条个数： 每板总个数：板的利用率： 通过以上分析和计算得出采用横排的利用率高。故采用横排冲裁。以图2.1的排样形式为最佳方案。 图2.13. 工艺设计与计算3.1 冲裁方式与冲压力的计算3.1.1、冲裁方式与冲压力的计算： 当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平

11、面度的要求，有能保证安全生产。3.1.2.力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=A (3.1)式中，A为剪切断面面积，为板料的抗剪强度。 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1.3，并取抗剪强度为抗拉强度b的0.8倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=LTb （3.2）式中 L -冲裁轮廓的总长度(mm);t_板料厚度(mm);b _板料的抗拉强度(MPa)。经查的取b=325 （冲压工艺与模具设计）F=718.41.325=215520N 3.1.3、卸料力、推料力和顶件

12、力的计算由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算： FQ1=K1F (N) （3.3） FQ2=K2nF (N) （3.4） FQ3=K3F (N) （3.5）式中 FQ1、FQ2、FQ3分别为卸料力、推加力和顶件力； K1 、K2 、K3分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见表1-1 n同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=h/t h为凹模直刃高度，t为板厚； F冲裁力（N），按式（3.1）计算。 表3.1如表3.1材料种类板料厚度/mmK1K2K3钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.05

13、50.040.050.030.040.020.030.10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黄铜、紫铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07查得K1=0.04 K2=0.05 K3=0.06卸料力FQ1=K1F=2155200.04=8620.8N推件力FQ2=K2nF=2155200.0502=99002=21552NFQ3=K3F=0.06215520=12931.2N3.1.4、 压力中心的计算因为此图形为对称图形,固它的压力中心即重心就是此图形的 对称中心,即X=105mm,Y=0.53.1.5、 各工序

14、压力的计算拉深力： F=3.14d1tkb=3.1417511950.79=d:工序件直径 t:板料厚度 。查表得工件材料08的抗拉强度压料力： =0.84N : 凹模圆角半径 小孔冲孔力： = = 小孔冲孔模卸料力： = =小孔冲孔模推件力： = =大孔冲孔力： = = 小孔冲孔模卸料力： = =小孔冲孔模推件力： = =3.1.6、压力机的选用终上计算所知，因为选用的是弹性卸料结构，所以总压力为各压力的总和。其中包括卸料力。故F=在考虑各因素后，取安全系数0.7左右。3.2.计算各主要零件的尺寸 3.2.1、计算落料凸、凹模的工作部分的尺寸 凸、凹模间隙值的确定：凸、凹模间隙对冲裁件断面质

15、量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响,所以应选择合理的间隙。冲裁间隙主要按制件质量要求，根据经验数字来采用，此工件的公差要求不高，可采用较大公差。查表2-9得 Zmin=0.105mm Zmax=0.135mm非圆形比圆形间隙大，对于冲件精度低于IT14级，断面无特殊要求的冲件，所以取 Z=0.120mm（）考虑落料和冲孔的区别，落料前的尺寸处决于模，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。（）刃口的磨损对冲件尺寸的影响，凸凹模应取接尽冲裁件的最大极限尺寸。 落料时 由冷冲模设计手册2查得 互换性与测量技术基础4查得 落料凸模与凹模的基本尺寸相同，基本尺寸为228.8mm 保证

16、双面间隙为0.12 考虑本成品零件的结构形状,本凹模采用圆形局凹模,其材料和凸模一样为T10A,热处理的硬度为58- 2HRC内形尺寸即半成品的外形. 外径D=240mm. 内径d=228.8mm. 长度L=60. 刃口长度l=6mm 凹模的计算公式： d= X=0.5 -冲裁件制造公差落料凹模如图3.1： 图3.13.2.2、计算拉深凸、凹模的刃口尺寸的确定 按拉深未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注外形尺寸，故拉深 的尺寸为拉深时的单边隙的确定Z=（11.1）t=11.1mm 取Z=1mm拉深时的工作部分尺寸的确定凹模的尺寸： = =175.185 查表526 系数x=0.75拉深凹模如图所

17、示：图3.2凸模的尺寸： = = 拉深凸模如图所示：3.2.3 冲孔凹.凸模刃口尺寸的计算 冲孔模间隙： 大孔凸凹模尺寸： = mm = mm 小孔凸凹模尺寸： mm3.2.4、凸凹模选材，热处理及加工工艺过程该零件是完成制件外形和拉深的工作零件，内表面的加工用实配法。保证双面间隙为0.01mm 之间。该零件的形状简单，外成形表面精加工可以采用电火花线切割，成形磨削，连续磨削的方法.根据一般的工厂的加工设备条件，可以采用以下两个方案：备料锻造退火铣各面磨侧面及上下表面钳工划线 热处理研磨内孔成形磨削外形。备料锻造退火铣各面磨侧面及上下表面钳工作穿丝孔电火花线切内外形。从以上两方案来看，方案一要

18、经济一些，但热处理变形要比方案要大一点。方案二显然变形小一点，但在电火花时价格昂贵，为采用节省模具的制造成本。固方案一要好多了。3.2.5、条料宽度的设计 B=D+2+C10 =80+1.2+0.20- =81.40-0.12D-工件横向尺寸- 条料宽度的公差c1-条料与导料的单面间隙3.2.6、导料板的导料尺寸为 B1+C1=D+2(+C1) =80+2(0.6+0.2) =80.8mm 材料的利用率=A/B*100%=360*80/81.4*363=97.5% 由于送料时条料沿两个导料销进行导料由挡料销定距3.2.7、推杆的选材，热处理工艺方案 根据冷冲压设计手册 2一般用途的推杆的 材料

19、选择45钢。他是一种优质碳素钢。含磷比较少，非金属杂质比较少。钢的品质较高。它须调质处理后使用，调质处理后具有良好的综合力学性能，即具有较高的的刃性和塑性，焊接性能也好。固采用此钢比较好。3.2.8、工艺方案如下:备料锻造铣平磨工艺过程如表3.2 表3.2叙号工序名称工序的主要内容1下料锯下料(56*30mm)2锻造锻造(22*36mm)3铣铣各侧面面及上下表面4平磨平磨上下表面3.2.9、模柄的确定如图3.5 如图3.5 通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表2-37中国模具设计大典模柄的尺寸如下d=85mm极限扁差0.5,-0.5 L=140mm 3.2.10、冲压设备的选用 压力机对模具寿

20、命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。 当压力机的动精度不好时，就等于和精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为J23-40其技术 规格如下: 1.公称压力400KN 2.标准行程次数65次/分 3.滑块行程140mm 4.滑块中心到机身的距离为100mm 5.工作台尺寸：460mm700mm 6.最

21、大闭合高度265mm 7.模柄孔尺寸85140mm 8.工作台板厚65 mm 3.2.11、模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为： Hmax-5mmHHmin+10mm 645H560如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于

22、压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。3.2.12、冲模模架的选用 随着冷冲压技术的发展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其基本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产安全、寿命长、成本低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国家标准实施以来，在设计模具时对冲模模架的选择一般都是按国家标准来选的。 一般根据凹模，定位和卸料

23、装制的平面布置，来选择模座位的形状和尺寸。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070。查模具中国模具设计手册为了便宜安装采用对角式导柱模架。其上模座尺寸为50031555 凹模周界L=500mm,B=315mm,厚度=55mm的对角上模座。 材料：HT200 技术条件：按JB/T2855.1的规定 其他尺寸在表22.4-12 其下模座尺寸为50031560 凹模周界L=500mm,B=315mm,厚度=60mm的对角模座。材料：HT200 技术条件：按JB/T2855.2的规定其他尺寸可查表22.4-13 3.2.13 导向零件的选择 根据设计及其成本的考虑，本设计采用在中，小型模具中应用最广的滑

24、动导向副结构。其布置形式采用对角导柱形式。滑动导向副主要有导柱和导套组成。导套和上模座采用H7/r6过盈配合，导套孔与导套柱间采用H6/h5.H7/h6的间隙配合。为使导套内便于储油并经常保持摩擦副润滑，导内孔开有油槽。导套,导柱均有国家标准，国标中对导套，导柱的尺寸，材料，表面质量等都有相应的规定。本设计采A型导柱和A导套。直径d=50mm,公差带h6,长度L=650mm.的A型导柱： 导套采用A型导套。D(r6)=62mm b=1mm a=2mm技术条件：按JB/T8070-1995规定 3.2.14、定位零件的设计 本副模具用挡料螺栓来定位的。它的主要目的是用来控制送料步距。查表833

25、冷冲压模具设计指导螺纹规格 d=M12公称长度l=80mm 标记为GB 5782 - 86-m12*80其他尺寸如下d=d+1-2c/50 mm c=1.2mmd1=8.6mm3.2.15、推杆与推板的设计 为了便于装在上模内，本副模具采用刚性推件装置。同时采用圆柱形推板，推板的直径大约设计为20mm，推板的长度大约为70mm推板的形式很多，为保证凸模的支承刚度和强度，该模具推板的形状设计为梅花形状的，且各部分的尺寸如推板的零件图3.2.16、压边圈的设计 压边装置的类型为刚性压边装置，并采用压料限位装制限位距为s=（0.80.9）mm取1.2mm根据冷冲压模具设计指导，其材料选用，它是一种滚

26、动轴承钢。，能够保证零件具有较高的强度GCr15。3.2.17、固定方式的确定 模柄采用圆式，镶嵌在上模座上而上模座则与垫板，凹模固定板用螺栓与销钉紧固。打杆由螺母5琐紧。3.2.18、凸模的固定 本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓与销钉紧固在下模座上3.2.19、凹模的固定 凹模与固定板以及下模座用销钉紧固3.2.20、凸凹模的紧固 因为凸凹模两端都设计成台阶式镶嵌在凹模1与拉深凹模内。3.2.21、确定装配基准 1. 落料，拉深应以冲材凸凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下模座夹紧

27、。 冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9： 凸模的材料为T10A，凹模的材料为T10A，热处理硬度为58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为HRC43-48。 冲裁模的常用配合：2 、H7/h6的间隙定位配合，导柱和导套的配合。3 、H7/r6的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。4 、H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。结束语 通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学

28、课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，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。在此感谢我的导师,吴彦红. 他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参 考 文 献1 冷冲模设计丁松聚主编-北京机械工业出版社2 冷冲压模具设计手册 丁松聚主编机械工业出版社3 典型零件模具图册 陈晓华机械工业出版社4互换性与测量技术基础-长沙湖南大学出版社1998.105金属材料及热处理丁仁亮主编北京机械工业出版社6 机械制图教科书李澄等主编高等教育出版社7 模具制造工艺教科书华北航天工业学院孙凤勤主编机械工业出版社