冲压专业课程设计.doc

目 录前言课程设计任务书第一章 概论1 1.1 冲压概念和其加工特点1 1.1.1 冲压概念1 1.1.2 冲压技术加工特点1 1.2 冲压技术和模具工业重要地位1 1.3 冲压工序分类2 1.4冲压模具技术发展前景2第二章 零件工艺性分 4 2.1 零件工艺性分析 4 2.2 拟定冲裁件工艺方案 5第三章 工作零件刃口尺寸计算 6 3.1 刃口尺寸计算 7第四章 排样方式 8 4.1 排样 9第五章 冲裁力和压力中心计算 10 5.1 冲裁力计算 10 5.2 压力中心计算 11第六章 工作零件构造尺寸 12 6.1 卸料块设计 12 6.2 弹性元件橡胶设计 13 6.3 落料凹模板尺寸 14 6.4 凸凹模设计 15 6.5 冲孔凸模设计 16第七章 模架及其他零件设计 17 7.1 上下模座 17 7.2 模柄 18第八章 总结 19参照文献 21前 言冲压是运用安装在冲压设备（重要是压力机）上模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）一种压力加工办法。冲压普通是在常温下对材料进行变形加工，且重要采用板料来加工成所需零件，因此也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工重要办法之一，从属于材料成型工程。冲压所使用模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合规定冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进冲模，先进冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工三要素，只有它们互相结合才干得出冲压件。与机械加工及塑件加工其他办法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具备许多独特长处。重要体现如下。(1)冲压加工生产效率高，且操作以便，易于实现机械化和自动化。(2)冲压时由于模具保证了冲压件尺寸与形状精度，且普通不压件表面质量，而模具寿命普通较长，因此冲压质量稳定，互换性好，具备“一模同样”特性。(3)冲压可加工出尺寸范畴较大、形状较复杂零件，如小到钟表秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加工冲压时材料冷变形硬化效应，冲压强度和刚度均较高。(4)冲压普通没有切屑碎料生成，材料消耗较少，且不需要其他加热设备，由于是一种省料，节能加工办法，冲压件成本较低。由于冲压加工零件种类繁多，各类零件形状、尺寸和精度规定又各不相似，因而生产中采用冲压工艺办法也是各种各样。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类：分离工序是指将坯料沿一定轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量冲压（俗称冲压件）工序；成形工序是指使坯料在不破坏条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸冲压件工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉伸和成形四种基本工序，每种基本工序还涉及有各种单一工序。在实际生产中，当冲压件生产批量较大、尺寸较少而公差规定较小时，若用分散单一工序来冲压是不经济甚至难于达到规定。这时在工艺上多采用集中方案，即把两种或两种以上单一工序集中在一副模具内完毕，称为组合办法不同。复合冲压在压力机一次工作行程中，在模具同一种工位上同步完毕两种或两种以上不同单一工序一种组合方式。级进冲压在压力机上一次工作行程中，按照一定顺序在同一模具不同工位上完毕两种或两种以上不同单一工序一种组合方式。复合-级进在一副冲模上涉及复合和级进两种方式组合工序。冲模构造类型也诸多。普通按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模和成形模等；按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但无论何种类型冲模，都可当作是由上模和下模两某些构成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模固定某些。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸冲件。上模回升时，模具卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给零件进行了一套冷冲压模具设计，其中设计内容为分析零件冲裁工艺性（材料、工件构造形状、尺寸精度），拟定零件冲压工艺方案及模具构造，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及拟定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，重要零部件设计和加工工艺编制，压力机校核。冲压工艺及模具设计课程设计任务书设计题目：“垫片”零件冲压工艺及模具设计内容及任务：一、设计重要技术参数：见产品图二、设计任务：完毕该产品冲压工艺方案、设计阐明书、模具装配图及工作零件图。三、设计工作量 1、制定冲压工艺方案 2、模具总装图1张，凸模及凹模零件图2张 3、设计阐明书1份，20页左右四、设计规定 1、图纸用CAD绘制并交纸质图及电子档 2、本任务书应与阐明书、图纸一同装订成册，并加封面，装入资料袋中，否则不接受 3、设计必要认真仔细，容许讨论，但禁止抄袭、复制或复印。名称：垫片批量：大批量材料：10号钢厚度：0.5mm第一章 概论1.1 冲压概念和其加工特点1.1.1 冲压概念冲压：是运用安装在压力机上冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件一种冲压加工办法。1.1.2 冲压技术加工特点冲压加工是一种先进金属加工办法，与其她加工办法（切削）比较，它有如下特点：1、采用冲压加工办法，在压床简朴冲压下，可以得到壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂、用其她加工办法难以加工工件。如汽车前顶盖、车门等薄壳零件。2、冲压件尺寸精度是由模具保证，制出零件普通不进一步加工，可直接用来装配，并且有一定精度，具备互换性。因而，冲压加工尺寸稳定、互换性好。3、在耗材不大状况下，能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观零件，因而，工件成本较低。4、冲压加工普通不需要加热毛坯，也不像切削加工那样，大量切削金属，因此它不但节能，并且节约金属。操作简朴，劳动强度低，材料运用率高（普通为70%85%）。 5、生产率高，冲床冲一次普通可得一种零件，而冲床一分钟行程少则多次，多则几百次。同步，生产出毛坯和零件形状规则，便于实现机械化和自动化。近来几年发展起来简易冲模、组合模具、锌基合金冲模等为单件大批量生产创造了条件，因而，产品造价成本低。1.2 冲压技术和模具工业重要地位冲压模具是大批生产同形产品工具，是工业生产重要工艺装备。冲压模具工业是国民经济基本工业。冲压模具可保证冲压产品尺寸精度，使产品质量稳定，并且在加工中不破坏产品表面。用冲压模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产便宜轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具备生产效率高、质量好、重量。轻、成本低且节约能源和原材料等一系列长处，是其她加工办法所不能比拟。使用模具已成为当代工业生产重要手段和工艺发展方向。当代制造工业发展和技术水平提高，很大限度上取决于模具工业发展。当前，工业生产中普遍采用模具成形工艺办法，以提高产品生产率和质量。1.3 冲压工序分类1、依照工艺性质分：分离工序、成形工序。分离工序：指坯料在模具刃口作用下，沿一定轮廓线分离而获得冲件加工办法 。 成形工序：指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得具备一定形状和尺寸冲件加工办法。2、依照工序组合限度分：单工序、复合工序、持续工序。1.4 冲压模具技术发展前景当代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同步，国内模具产业也迎来了新一轮发展机遇。近几年，国内模具产业总产值保持13%年增长率（据不完全记录，国内模具进口总值达到600多亿，同步，有近200个亿出口），到模具产值预测为600亿元，模具及模具原则件出口将从当前每年9000多万美元增长到2亿美元左右。单就汽车产业而言，一种型号汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%模具需要更换。国内汽车产销量均突破400万辆，预测产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。此外，电子和通讯产品对模具需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量20%之多。当前，中华人民共和国17000各种模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中华人民共和国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中公司自产自用约占三分之二，作为商品销售约占三分之一。在模具工业总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。第二章零件工艺性分析 2.1零件工艺分析零件图 名称：垫片 批量：大批量 材料：10号钢 厚度:0.5mm 该零件外形规则构造对称，合用于普通冲压加工，材料为10号钢，厚度t=0.5mm，零件无特殊要规定，按IT=14级选用。其公差查互换性与测量技术基本P18页得到如下图：零件公差图2.2、拟定冲裁工艺方案该工件涉及落料冲孔两个基本工序，可有如下几种方案方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。方案二：先冲孔后落料，采用级进模生产。方案三：冲孔落料同步进行，采用复合膜生产各方案特点比较如下：方案一:膜构造简朴制造以便，但需要两道工序，两幅模具，成本相对较高，生产效率低，在第一道工序完毕后进入第二道工序，必然会增长误差，使工件精度减少，达不到规定，故不选用。方案二：级进模能满足生产效率高规定，但其难以保证内部相对精度，故不选用。方案三：复合膜合用于生产效率高，精度高，构造形状简朴工件，其最窄距离为4，而工件厚度为t=0.5mm，能满足a1.5t规定。故选用此方案第三章 工作零件刃口尺寸计算3.1、刃口尺寸计算依照冲裁件构造不同，刃口尺寸计算办法如下：落料 如图a为工件图，图b为冲裁该工件所用落料凹模刃口轮廓图，图中虚线表达凹模刃口磨损后尺寸变化状况 冲裁件构造图 （a） （b）落料时应以凹模为基准件来配作凸模。从图b中可以看出，凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种状况：1)凹模磨损后变大尺寸（图中A和A），按普通落料凹模尺寸公式计算，系数x课本44页表3-5得0.5代入公式得： 2) 凹模磨损后变小尺寸（图中B和B），按普通冲孔凸模尺寸公式计算，因它在凹模上相称于冲孔凸模尺寸，系数x都为0.5，即： 3)凹模磨损后无变化尺寸（图中C），即：凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配备，保证双面间隙值为第四章排样方式4.1、排样 1可采用如下两种排样方式1）少废料排样2）无废料排样 由于该工件构造比较简朴，无论采用一方案还是二方案都能满足规定。相比而言少废料排样材料运用率低，但无废料排样会加快模具磨损，使模具寿命减少，并直接影响工件断面质量，因此采用少废排样即一方案。查冲压模具与制造表搭边值如下： 依照制件厚度和排样办法得到如下：搭边值工件间，沿边排样方式构造图（横排） 排样方式构造图（纵排）2 条料宽度拟定采用有侧压装置，条料宽度公差查下表：条料宽度偏差（单位mm）条料宽度b材料厚度 t11223355050100100150150220220300-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-0.9-1.0-1.1-1.2-1.3条料宽度： 条料步距： 一种步距内材料运用率为：第五章 冲裁力和压力中心计算5.1、冲裁力计算普通说冲裁力是指冲裁力最大值，它是选用压力机和设计模具重要根据之一。平刃口冲裁模冲裁力F普通按下式计算：式中 F冲裁力（N）L冲裁周边长度（mm）t材料厚度（mm）材料抗剪强度（MPa）查表K系数系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值波动和不均匀、刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等因素影响而给出修正系数，普通取K=1.3 、卸料力、推件力、顶件力系数，见下表料 厚K卸K推K顶 钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金、纯铜、黄铜0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09表2-8 卸料力、推件力和顶件力系数注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂说取上限值。卸料力 推件力 顶件力 式中 F冲裁力（N）；n同步梗塞在凹模内工件（或废料）数；n=h/th凹模洞口直壁高度（mm）;t材料厚度（mm）；卸料力推件力 顶件力依照模具构造，总冲压力为压力机公称压力拟定：对于冲裁工序，压力机公称压力应不不大于或等于冲裁时总压力1.11.3倍，即 依照冷冲压模具设计指引书p210页初选压力机为：开式双柱可倾压力机J23-255.2、压力中心计算模具压力中心是诸冲压合力作用点位置，为了保证压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块中心相重叠。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，减少了模具和压力机使用寿命。模具压力中心，可按如下原则来拟定(1)对称零件单个冲裁件，冲模压力中心为冲裁几何中心。(2)工件形状相似且分布对称时，冲模压力中心与零件对称中心相重叠。(3)各分力对某坐标轴力矩之代数和等于诸力合力对该轴力矩。求出合力作用点坐标位置0,0（x=0，y=0），即为所求模具压力中心。 由于该零件是一种矩形图形，属于对称中心零件，因此该零件压力中心在图形几何中心O处。如图 压力中心构造图第六章工作零件构造尺寸6.1、卸料板设计卸料装置普通是弹性,其基本零件是卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）构成，弹性卸料板平面外形尺寸等于或稍不不大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度0.60.8倍。卸料螺钉普通采用原则阶梯形螺钉，其数量按卸料板形状与大小拟定，卸料板为圆形时惯用34个，为矩形时普通用46个。卸料螺钉直径大小可选 812mm，各卸料螺钉长度应一致，以保证卸料板水平和均匀卸料。弹性卸料装置依托弹簧或橡皮弹力来卸料，卸较力不太大，但冲压时可兼起压料作用。 6.2、弹性元件橡胶设计（1）橡胶形状及数量由于橡胶容许承受载荷较大，安装灵活以便，因而是冲裁模中常用弹性元件。假设数量为n=1（2）拟定橡胶自由高度其中：卸料板工作行程 为凸凹模凹进卸料板深度，取1mm 为凸凹模冲载后进入凹模深度3mm t为材料厚度0.5mm 其中：橡胶工作行程 为凸凹模修磨量，取5.5mm综合上述，（3）拟定橡胶预压缩量(4)橡胶装模高度约为： 6.3、落料凹模板尺寸凹模厚度： （其计算成果不不大于或等于15mm）其中b冲压件最大外形尺寸：k系数，考虑板材厚度影响，其值可查表315.考虑到推件块安装空间和运动空间，凹模实际厚度应增长取 凹模壁厚： （其计算成果不不大于或等于3040mm）实际取C=30mm凹模长度：取凹模宽度：取B=150mm 因此，凹模轮廓尺寸为 ，为了保证螺孔间、螺孔与销钉孔之间强度和模具寿命，普通开孔与孔之间距离、销孔与螺纹孔之间距离不应不大于5mm，螺纹孔与凹模刃口间距离取不不大于两倍孔径值。凹模构造图如下图所示：凹模构造图6.4、凸凹模设计凸凹模内、外缘均为刃口，内、外缘之间壁厚取决于冲裁件尺寸，为保证凸凹模强度，凸凹模应有一定壁厚。凸凹模总长L：其中为凸凹模固定板厚度，为橡胶安装高度，为弹性卸料板厚度。其构造如图所示:凸凹模构造图6.5、冲孔凸模设计 由于凸摸为内孔凸模，选用直通式凸模，与凸模固定板采用H7/m6配合。凸模材料应选Cr12，热解决5862HRC。凸模长度依照模具详细构造拟定，长度依照磨损量及固定板、凹模厚度等来决定即： 其中为凸模固定板厚度，为冲孔凸模固定板，为落料凸模。其构造如图所示：冲孔凸模构造图第七章模架及其他零件设计7.1、上下模座模座分带导柱和不带导柱两种，依照生产规模和生产规定拟定与否带导柱模座。本模具采用中间导柱、导套来保证模具上、下模精准导向。滑动导柱、导套都是圆柱形，其加工以便，可采用车床加工，装配容易。导柱长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面距离17mm。而下模座底面与导柱底面距离为4mm。导柱下部与下模座导柱孔采用H7/r6过盈配合,导套外径与上模座导套孔采用H7/r6过盈配合。导套长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H5/h5间隙配合，导柱与导套均采用T10A材料，热解决硬度渗碳淬硬5560HRC。导柱直径、长度分别为：导柱：d/mmL/mm分别为35230；导套：d/mmL/mmDmm分别为3512548,模座尺寸L/mmB/mm为315mm200mm。模座厚度应为凹模厚度1.52倍上模座厚度为35，上垫板厚度取12，凸模固定板厚度取18，凸凹模固定板取22mm,卸料板取18mm,下模座厚度为35mm。7.2、模柄本模具采用带台阶压入式模柄。查表235得到模柄尺寸如下、第八章 总结在大学学习过程中，课程设计是一种重要环节。是咱们步入社会与实际工作一次极好演示，我十分有幸把课程设计和实际工作有机结合起来。通过一学期对模具整体构造和细节学习与理解，为了更进一步理解模具制造和加工，运用所学模具知识设计一套简朴垫片冲孔落料复合模具，来巩固所学模具知识。本次课程设计是咱们从大学毕业走向将来工作重要一步，从最初计算、绘图直到完毕设计，期间查找资料、教师们指引与同窗交流，每一种过程都是对自己能力一次检查和充实。不但是我更进一步理解和懂得理解此前学到知识并且还把此前课本上学到知识连接在一起。系统掌握了产品零件成型工艺分析，模具构造设计基本办法和环节，非原则零件设计基本办法。使我更进一步地学习和巩固了综合应用、模具课程设计以及有关理论基本和专业知识。本次课程设计是对我专业知识和专业基本知识一次实际检查和巩固，课程设计收获诸多，提高自己绘图能力。学会了对的运用技术原则和资料，培养了认真负责、踏实细致工作作风和严谨科学态度，强化了质量意识和时间观念，形成了从业基本职业素质。但是课程设计也暴露出自己专业基本诸多局限性之处，例如缺少综合应用专业知识能力，对材料不理解。这次实践是自己大学所学一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄。虽然立即要毕业了，但是自己求学之路还很长，后来更应在工作中学习，努力使自己成为一种对社会有所贡献人。参照文献 1 翁其金，徐新成 冲压工艺与模具设计 ：机械工业出版社。2 王芳.冷冲压模具设计指引M.北京：机械工业出版社,1998。3 王新华,袁联富.冲模构造图册M.北京:机械工业出版社,。4 王伯平.互换性与测量技术（第三版）：机械工业出版社。5 赫滨海.冲压模具简要设计手册:化学工业出版社。6 夏国华，杨树蓉当代热解决技术M：机械工业出版社，。7 郑家贤.冲压工艺与模具设计（实用技术）：机械工业出版社。8 王再生.冲模设计手册：机械工业出版社，1988。