冷冲压工艺模具设计实例

目录一.冲裁件的工艺分析...............................................................................31.1制件的冲压工艺分析1.2尺寸精度分析二、工艺方案的制定.................................................................................32.1基本工序2.2各种方案的比较三、模具类型的选择.................................................................................43.1,模具的选择四、压力机的选择.....................................................................................55.1各工序压力的计算5.2压力机的选择5.3模具压力中心的计算五、排样.........................................................................................................54.1排样方式的确定4.2条料宽度，导料间距4.3材料的利用率七、模具结构形式的选择.........................................................................97.1定位方式及定位零件的选择7.2导向方式及导向零件的选择7.3卸料方式及卸料零件的选择八、模架的架构形式和相关尺寸九、模具工作零件设计.............................................................................66.1凹凸模的间隙6.2刃口尺寸计算6.3外形尺寸计算6.4压力机校核十、模具的安装、调整和安全措施.........................................................10十一、冲压工作的其他事项.....................................................................10《冷冲压工艺及模具设计》课程设计说明书一、冲裁件的工艺性分析t=0.5mm材料为Q235图1上图产品属于结构简单的板状制品，材料为Q235，属于普通碳素钢，查表可知其屈强比小，延伸率较高，具有良好的冲压性能。几何形状：该冲裁件简单对称。尺寸精度：17.030，尺寸公差为IT13级。孔德中心距为10.020，尺寸精度为IT12，其余尺寸为50、10、35、7.5、15、8,均按IT14级进行加工，查表可以得未注公差的尺寸偏差为62.005036.0010、62.0035、36.005.7、43.0015、036.08以上符合冲裁件的经济精度。该冲裁件的孔的尺寸为8mm大于冲孔的最小尺寸最小孔边距为3.5mm，符合冲裁的条件。表面质量没有要求，断面粗糙度取Ra12.5--50μm。结论：适合冲裁二、工艺方案制定。1.该冲裁件分两步完成，工序为冲两圆孔-------落料。根据1可以初步确定两个方案，(a)第一步冲孔，第二步落料(b)第一步落料，第二步冲孔。有三种常用的模具可供选择根据该冲裁件的年产量为80万件，宜才采用高效多工序模具进行成型，由于（b）方案不适宜多工序模具成型，所以采用（a）种方案进行冲裁成型。三、模具类型的选择模具类型有三种常用的模具可供选择（1）采用两套模具，分别是冲孔模与落料模具。这种单工工序模制造方便，成本低，但无法达到本制件的精度要求。（2）级进模，把两道工序合并在一副模具中完成，可以减少模具和设备数量，提高生产效率并容易实现自动化。（3）复合模，能够在一套模具中同时完成两道工序，但是复合模结构复杂，制造成本高。根据上述条件可以采用级进模具或者复合模具进行成型。单工序模具无法达到产品的精度要求。本制件属于小型制件，一采用成本较低，安全，自动化较高的级进模进行生产。四、压力机的选择1、各工序的压力计算。冲孔与落料的冲裁力查附表知：MPa450;表3-18055.0xK063.0tKKNLtFb55.674505.0)242420250235(其中冲孔KNKLtF304.115.04508201落料冲裁力KNF246.56304.1155.672卸料力KNFKFxx62.0304.11055.01推件力KNFnKFtt28.4304.11063.06总冲压力KNFFFtx45.7228.462.055.67F总根据计算总力。差附表5可初选J23-16的压力机。当模具结构尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度。模具安装尺寸进行校核。J23-16压力机的技术参数如下：公称压力/t16滑块行程/mm55最大闭合高度/mm220滑块行程次数/-1min次120工作台尺寸：前后/mm300工作台尺寸：左右/mm450垫板尺寸：厚度/mm40模柄孔尺寸：直径/mm40模柄孔尺寸：深度/mm602、模具压力中心的确定画出凹模刃口，用解析法或CAD法可求得压力中心的坐标为（22,22.5）如图3所示。图3五、冲裁排样1、排样图排样是指在条料、板料上的布置的方法，拍样是否合理直接影响到材料利用率冲模结构，冲裁件的质量和成产率。搭边是指制件与制件之间，制件与毛刺坯侧边间的余料。起作用时补偿定位误差使条料在送进时有一定的刚度，以保证送料的顺利进行，从而提高制件的质量。搭边值查表3-13可知工件与工件之间的搭边值为a=1.8，工件与板料边的搭边值为a=2.0mm.图22、条料宽度与材料利用率调料宽度与导料板间距，根据本制件采用的是级进模，为了保证其精度，应该选择有侧压装置的模具，还必须有侧刃装置。调料宽度的计算62.005662.00)5.1225.150(0)5.1(01maxnbaLB侧面导料板距离A=b+z=L+1.5a+nb+Z即61556zbA查表可得，该制件采用规格板为mm5.02000600时，材料的利用率最高。规格板的截板方式为横裁。这样使得弯曲线与板材纤维方向垂直，可以减小弯曲系数，条料60054mm材料利用率为%5.67%1002005420102355454%10001AAn六、模具结构形式的选择1、定位方式级定位零件（1）导料板的选用选用分离式的导料板，外形尺寸纵向长度有凹模长度决定。（2）侧刃的选择由于制件两道工序之间的距离相对较大，步距与两个制件的距离一致，即为36.8mm.采用双侧刃，提高制件的精度。侧刃的的结构如图所示，这种侧刃所产生的毛刺处在侧刃齿形冲出的宽缺口中，对定距精度没有影响，定距精度较高。侧刃的制造公差按h6确定，带侧刃的模具，一般都在侧刃孔旁的导料板上装有挡块，以减轻导料板挡料台阶的磨损。2、导正销导正销用来保证制件上孔与外形的相对尺寸，主要用于级进模，导正销一般装在冲孔工步后的落料凸模上，当上模下冲时，导正销的导入部分首先进入已冲出的孔内，然后又导正部分对条料进行导正，进行落料。消除送料步距误差，起精确定位的作用。导正销的装配方法如下图所示：3、卸料装置的选用对于本冲裁，落料级进模，已选用最简单的卸料装置，即弹压卸料装置，弹压卸料板既起卸料作用也起压料作用，所以冲件直平度较高，结构简便易于制造。节约成本。在冲裁前将板料压平，防止冲裁件翘曲。七、模架的架构形式和相关尺寸1、模架的结构形式模架是模具的主体结构，他是连接冷冲模具工作零件的部件，所以选用模架相当重要，根据落料模的要求，搜作用的冲裁力较大，故选用导柱在两侧的中间导柱的模座结构，次结构比较平稳。冲模的主要零件都是通过螺钉、销钉连接到模架上，构成一幅完整的冲模结构方可使用。2、模具的尺寸根据凹凸模具的整体尺寸，查表可得到。八、模具工作零件设计1、凹凸模间隙的确定间隙对冲裁件质量，冲裁力，模具的寿命都有影响，在制造模具时应该选用一个合理的间隙。根据经验值法，查表得到该冲裁模初始双面间隙040.0minZ060.0maxZ2、凹凸模的外形尺寸凹凸模的工作刃口尺寸计算，为保证制件的精度必须采用配合加工模具的的方法。画出凹凸模磨损草图以凹模为基准，凸模磨损的磨损草图。图四其尺寸为（单位mm）0085.0915.290085.0)34.075.017.30(30AmmA155.0069.34155.00)62.05.038.34(35155.0069.49155.00)62.05.038.49(50A107.00805.14107.00)43.05.059.14(15A09.0032.709.00)36.015.014.7(5.7A025.02005.05.0)2.05.09.19(20A凹模尺寸与产品图一致。3、凸凹模的外形尺寸计算凸模长度mmhhhhL5424410163211凹模长度2122ssL宽度mmsS3.68)5.735(41mmS28S22查表可知mmL3.1442823.682凹模的高度mmksH7.148.364.0模具的空间尺寸mmsB68.9572.1448.36H)0.45.2(外形尺寸为mm201201504、凸模的结构形式及固定方法冲孔的凸模，按照如图所示的国家标准院凸模结构及固定形式，凸模与固定板的配合h7/m6的配合对于制件外形的凸模，属于异型，为使凸模加工方便，异型凸模做成断面，成为直通式。其固定方式采用铆钉固定，也可以采用低熔点的合金或粘接剂固定。对于截面尺寸较大，直接采用螺钉，销钉直接固定的方式。如图所示5、凹模的外形结构及固定方式。（1）凹模的外形结构，根据工件的大小，形状的特点来选择凹模的形状，由于中小型模具通常采用整体式的凹模，只有大型凹模才采用镶拼式，本冲孔落料模系中小型，所以选取整体式凹模。凹模的刃口形式，采用如下图所示的刃口形式。这种刃口的凹模，刃口无斜度，，刃口强度较好，刃口尺寸不随修磨刃口而增大。它满足使制件顺冲压方向退下的要求，因此能够选用该刃口形式的凹模。（2）凹模固定形式冲孔凹模属于小型圆形凹模结构采用国家标准形式，如图所示，直接安装在凹模固定板内，主要用于冲孔。图8对于铁芯冲片外缘的凹模，采用凹模板，使用销钉和螺钉直接固定在模座上，其螺钉孔与凹模孔壁的间距不能太小。6、压力机较核高度方向mm105minmaxHTHHmm10451504068.965220该压力机的工作台尺寸为mm450300单边大于模具下模座50—70mm符合压力的安装要求。结论：该压力机符合制件的加工要求。即jb23-167、模柄的设计模柄的形式只要有以下几种图5强抑种为压入式模柄，它与上模座以H7/h6配合柄加以销钉防转，主要用于上模座较厚又没有开设推板孔或上模座比较中的场合，后一种为旋入式模柄，通过螺纹与模座联接，并加防转螺钉，主要用于中小型的模具中。本模具属于中小型，上模座属于轻型，故模柄选取后一种，即旋入式的模柄。8、固定板与垫板固定板按外形分为圆形和矩形两种，主要用于固定小型凸凹模等零件，其外型做成和凹模一样大小，厚度取凹模后的0.6—0.8。本课题中属于小型的制件模具，固定板与垫板无需校核。九、模具的安装、调整和安全措施1、在压力机上安装、调整是一件很重要的工作，冲模安装和调整不好，轻则造成冲件报废，重则威胁人身级设备安全。冲模安装的一般注意事项；（1）调整工作台，准备工具，材料图纸，模具（2）关闭压力机电源开关。（3）给压力注油，和上让压力机空转，观察设