冲压模具设计课程设计

模具课题设计班级：姓名：学号：日期：材料科学与工程学院CollegeofMaterialsScienceandEngineering冲压工艺及模具设计—课程设计I引言在工业产品中，板材件占据了一个大比例。许许多多的机械零件，产品覆盖件都是用板料加工而成的，因此，研究板料的成形方法对产品的设计与加工有着重要的意义。现在的板材成形方法有许许多多种，其中冷冲压占据很大的一部分。冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要的零件的一种压力加工方法。冷冲压可以分为两大类，即分离工序和成形工序。分离工序是指使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状，尺寸和切断面质量的冲压件的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸冲压件的工序。冷冲压过程主要依靠冲模和压力设备完成加工的，便于实现自动化生产，生产率很高，操作简单。而且产品壁薄、质量轻、刚度好、可以加工成形复杂的零件，小到钟表的秒针，大到汽车纵梁，覆盖件等。冷冲压与其他加工方法相比具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。本课程即将结束之时，为了了解冲压工艺的基本原理，掌握冲压工艺的编制和模具的设计，我将选择了一个垫片零件。通过设计冲裁模实现零件的大规模的生产与制造。冲压工艺及模具设计—课程设计I目录引言..............................................................................................................I一零件的工艺性分析...................................................................................11.1零件要求.........................................................................................11.2冲裁件的工艺性分析.......................................................................11.3冲裁工艺方案的设定.......................................................................2二冲模设计相关计算...................................................................................22.1排样的相关设计与计算....................................................................22.2冲裁力的计算..................................................................................32.3冲裁压力中心的计算.......................................................................42.4冲裁模刃口尺寸及公差的计算.........................................................42.5主要零件的尺寸计算........................................................................5三定位装置的设计......................................................................................73.1横向送料定位装置设计....................................................................73.2纵向送料定位装置的设计................................................................8四标准件的选用..........................................................................................94.1模座选用.........................................................................................94.2压力机选用...................................................................................104.3紧固件选择...................................................................................10五模具加工工艺........................................................................................115.1凸模加工工艺................................................................................115.2凹模加工工艺................................................................................11冲压工艺及模具设计—课程设计II六总结......................................................................................................12参考资料：.................................................................................................12七图纸（附录）........................................................................................136.1零件明细表....................................................................................136.2装配图（见附图）.........................................................................146.3零件图（见附图）.........................................................................14冲压工艺及模具设计—课程设计1一零件的工艺性分析1.1零件要求1.材料：10F2.零件无公差要求，取IT14级3.生产批量：大批量4.零件表面无污渍，平整光滑，无裂纹等缺陷5.表面去毛刺，要求平整度小于0.121.2冲裁件的工艺性分析1.零件的材料分析：10F钢，碳含量0.07%~0.13%，是优质的碳素钢，这种钢强度不大，而塑性和韧性甚高，有良好的冲压、拉伸和弯曲性能，可作塑性须好的零件。2.零件的结构分析：工件所有结构均采用圆弧过渡，最小壁厚为4mm，而冲裁临界加工壁厚为1.5t，即2.25mm。因此，满足冲裁件的最小壁厚要求。工件上最小冲孔为φ8，满足最小冲孔要求。3.尺寸精度分析：工件未注明尺寸公差要求，因此所有的尺寸按照IT14级公差要求设计。按孔轴的公差尺寸，查表得各尺寸为：∅80+0.36、∅220+0.52、∅40−0.620、𝑅8−0.360、46−0.31+0.31冲压工艺及模具设计—课程设计21.3冲裁工艺方案的设定冲裁模按组合程度有单工序模，复合模，级进模。单工序模结构简单，成本低，但是生产率低，精度不高，平整度较差，只适合生产批量小，形状简单，批量小的工件。级进模生产率最高，虽然模具制造复杂，但是可以大批量生产精度较高的制件。复合模精度最高，产品质量好，生产率也比较高。但是模具制造复杂，制造精度高，成本高，比较适合生产批量较大精度要求高的工件。综合工件的工艺性分析，该工件适合冲裁。由于工件精度要求不高，但是生产批量大，且零件尺寸不大，质量要求不高，因此，该制件需要生产率较高的冲模，综合各种冲模的特点，采用级进模加工。为了尽量满足制件的质量，采用有导柱，弹性卸料，导正销的模具。二冲模设计相关计算2.1排样的相关设计与计算1.排样方案和搭边值得确定根据板材厚度为1.5mm，查设计手册，确定a=1.8mm，工件之间的搭边值取b=1.5mm确定排样步距s=40+1.5=41.5mm冲压工艺及模具设计—课程设计32.条料宽度计算：按有侧压装置计算公式：条料宽度：𝐵−∆0=(𝐷𝑚𝑎𝑥+2𝑎)−∆0查表得∆=0.5，Z=0.2因此条料宽度为：B=(62+2𝑥1.8)−0.50=65.6−0.50（mm）导料板之间的间距：A=B+Z=65.8mm2.2冲裁力的计算冲裁力有冲孔压力和落料压力，由：F=KLt𝜏𝑏对10F钢，取𝜏𝑏=300Mpa，K=1.3，t=1.5mm计算得：1L=π（22+8+8）=119mm，2L=155.4mm因此得：冲孔力：1F1.3x119x1.5x300=69.6KN落料力：2F1.3x155.4x1.5x300=90.91KN采用下出料方式与钢性卸料装置，得：推件力：TFnTKF取n=4、查表0.055TK得：TF5x0.055x4=35.31KN总冲裁力：排样如图所示冲压工艺及模具设计—课程设计4F=12FF所以：ZTFFF35.31+90.91+69.6=195.82KN2.3冲裁压力中心的计算对落料工序，该工件是对称图形，因此落料压力中心在𝑂1位置。对冲孔工序，压力中心落在𝑂2位置因此，合力中心一定在竖直轴线上。设𝑂1，𝑂2的中心为O，且冲裁合力中心与O的距离为x所以：1122012LOLOxLL=2.75mm2.4冲裁模刃口尺寸及公差的计算凸模与凹模有分别加工和配合加工两种方法。其中配合加工工艺简单，可以适当放大基准件的公差，制造容易，成本低。该工件精度要求低，因此采用配合加工方法。凸、凹模刃口计算原则：落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准，孔心距的尺寸精度由凹模保证。冲裁压力中心示意图冲压工艺及模具设计—课程设计51.落料模刃口尺寸计算落料凹模磨损后外形如图所示：从图可知：其中𝑅1，∅2，∅3尺寸变大，C不变由落料凹模尺寸计算公式，得：𝐴𝑑=(𝐴𝑚𝑎𝑥−𝑥∆)0+∆/4查表得：𝑅1=𝑅(8−0.5×0.36)0+0.09=𝑅7.820+0.09∅2=∅(40−0.5×0.62)0+0.115=∅39.690+0.115𝐶=𝐶−∆/4+∆/4=46−0.0775+0.0775凸模采用配做加工方法，查表双面间隙值𝑍𝑚𝑖𝑛=0.132𝑚𝑚，𝑍𝑚𝑎𝑥=0.240𝑚𝑚凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值为0.132~0.240mm2.冲孔模刃口计算冲孔时以凸模为基准计算刃口尺寸如图所示，凸模磨损尺寸变化情况，其中φ3，φ4均变小由公式得：∅3=(8+0.5×0.36)−0.090=∅8.18−0.090∅4=(22+0.5×0.52)−0.130=22.26