冲压工艺及模具课程设计

目录一、止动件零件冲压工艺及模具课程设计任务书··············3二、止动件冲裁工艺性分析·······························4三、工艺方案及模具结构类型确定·························5四、排样设计···········································6五、计算材料的利用率···································7六、冲裁力与压力中心的计算·····························8七、凸凹模刃口计算······································11八、模具设计及其它零件设计······························13九、模具装配图及零件图··································17一、止动件零件冲压工艺及模具课程设计任务书设计题目：“止动件”零件冲压工艺及模具设计内容及任务：一、设计的主要技术参数：见产品图；二、设计任务：完成该产品的冲压工艺方案、设计说明书、模具装配图及工作零件图；三、设计工作量：制定冲压工艺方案模具总图一张，凸模及凹模零件图2张设计说明书一份，20页左右四、设计要求：1.图纸用CAD绘制并交纸质图及电子档2.本任务书应与说明书、图纸一同装订成册，并加封面，装入资料袋中，否则不接收3.设计必须认真仔细，允许讨论，但严禁抄袭、复制或复印名称：止动件批量：大批量材料：Q235厚度：2mm二、止动件冲裁工艺性分析①材料：该冲裁件的材料为Q235普通碳钢，具有较好的可冲压性能。②零件结构：该冲裁件结构简单，形象应力也较为简单，并在转角有四处R2圆角，没有凸角，比较适合冲裁。同时，在零件中部有两个对称的规则圆孔Φ10，并且圆孔直径满足直径落料冲裁最小孔径：mind1.2t(查冲压工艺及模具设计表3-8)，mind=2.4mm的要求。另外圆孔和工件外形之间的距离为7mm。满足冲裁最小间距minl1.5t=3mm的要求，所以该零件的结构满足冲裁要求。③尺寸精度分析：零件上所有未标注的尺寸，属于自由尺寸，按照规定按照IT14级确定工件公差。孔边距12mm的偏差为-0.11mm，属于11级精度。查公差表可得各尺寸为：零件外形尺寸:6574.0mm、24052.0mm、30052.0mm、R30052.0mm、R2025.0mm零件内形尺寸:Φ1036.00mm孔中心距：3731.031.0mm结论:此零件适合运用普通冲裁的加工。三、工艺方案及模具结构类型确定该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种方案:①先落料，再冲孔，采用单工序模生产；②落料——冲孔复合冲压，采用复合模生产；③冲孔——落料连续冲压，采用级进模生产。方案①：模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案②：只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料方式。方案③：也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。所以，欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析和比较，采用方案②为佳。四、排样设计查表确定搭边值得:两工件间的搭边：1a=2.2m;工件边缘搭边：a=2.5m;步距为：32.2m；条料宽度B0=(maxD+2a)0=65+2x2.5=70mm;偏差值查P50表3-10得=0.50确定后排样图如图2所示五、计算材料的利用率一个步距内的材料利用率η:裁单件材料的利用率(按冲压工艺及冲模设计3-15)计算,即BSAx100%=1550/(70x32.2)x100%=68.8%式中A—冲裁面积(mm2)；B—条料宽度（mm）；S—步距(mm)。查板材标准，宜选900mmx1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70mmx1000mm)，每张条料可冲378个工件，则总为：总=BLnA1×100%=100090015503785×100%=65.1%试中：n——一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目；A1——一个冲裁件的实际面积（mm2）；B——板料（或带料、条料）宽度（mm）；L——板料（或带料、条料）长度（mm）。六、冲裁力与压力中心的计算1、冲裁力6.1.1落料力总F=F1=bKLt=1.3×215.96×2×450=252.67（KN）式中：F落——落料力（N）;L——冲裁周边的长度（mm）;T——材料厚度；b——材料的搞剪强度（Mpa），查表退火Q235材料钢为450Mpa,未退火时为350MPa；K——系数，一般取K=1.3。6.1.2冲孔力冲F=KLtb=Ltb=1.3x27x3.14x10x2x450=74.48(KN)其中：d为冲孔直径，27x3.14为两个孔圆周长。2、卸料力落卸卸FFF式中：K卸—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得K卸=0.05。则卸料力：F卸=6×0.055×37.24=12.30(KN)3、推件力推件力计算按公式：F推=nK推F冲式中：K推—推件力因数，其值查表得Ｋ推=0.05；n—卡在凹内的工件数，n=4。推件力则为：F推=6×0.055×37.24=12.30(KN)其中n=6是因有两个孔.4、模具总冲压力为：F总=F落+冲FF卸+F压=252.67+74.48+12.30+12.30=351.75KN5、压力中心为：模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。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的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。6.5.1如图3所表示由于工件x方向对称，故压力中心X0=32.5mm；由于工件x方向对称，故0y=876543218877665544332211LLLLLLLLYLYLYLYLYLYLYLYL其中：mmL241mmy121mmL602mmy02mmL243mmy123mmL3.114mmy244mmL605mmry97.21sin5其中r=32，a=445.13225.465rl,a为弧度，转换度数为008.82)28.6445.1(360mmL3.116mmy246mmL4.317mmy127mmL4.318mmy128计算时，忽略边缘4-R2圆角。故：y=14.17mm由以上计算可知冲压件压力中心坐标为（32.5,14.17）。七．凸凹模刃口计算7.1落料模具工作零件刃口尺寸计算：落料部分以落料凹模为基准计算，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中落料部分的尺寸偏差如下：mm074.065mm052.024mm052.030mmR052.030mmR025.02查（冲压工艺及冲模设计，表3-4）可知：凸模和凹模最小间隙为：mmZ22.0min凸模和凹模最大间隙为：mmZ26.0max；查（冲压工艺及冲模设计，表3-5）可知因数X为：5.050.0x时，当当＜0.50时，x=0.75查（冲压工艺及冲模设计，表3-8）可知：40maxxAAd185.00474.00max63.6474.05.06565d13.004/52.0074.2352.05.02424d13.004/52.0074.2952.05.03030d063.004/25.00281.125.075.02dR落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证其双面间隙为：0.22mm～0.26mm。7.2冲孔模具工作零件刃口尺寸计算：冲Φ10的孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开的加工的方法制造，以冲孔凸模为基准计算，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：查（冲压工艺及冲模设计，表3-4）可知：凸模和凹模最小间隙为：mmZ22.0min凸模和凹模最大间隙为：mmZ26.0max查（冲压工艺及冲模设计表3-5）得因数x为：x=0.5查（互换性及其测量技术标准公差表）得：凸模按IT6，凹模按IT7级查，可知：mmp011.0mmd018.0校核：mmZZ040.0220.0260.0minmaxmmdp039.0018.0011.0满足：dpZZminmax条件查（冲压工艺及冲模设计表3-6）得：凸模尺寸计算：0minpxddp=（10+0.5x0.36）0011.0mm=10.180011.0mm凹模尺寸计算：dZddpd0min)(=（10.18+0.22）018.00mm=10.40018.00mm孔心距尺寸计算：两圆孔之间的位置公差为0.62mm查（冲压工艺及冲模设计，表3-5）可知因数X为：x=0.5查（冲压工艺及冲模设计表3-6）得：2)2/(minddLL=(37-0.31+0.5x0.52)0.125x0.52mm=370.078mm八、模具设计及其它零件设计8.1工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸：落料凹模厚度：H=ks（≥8mm）式中：s——垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离K——由b和材料厚度t决定的凹模厚度系数则：s=65mm查表3-15知，k=0.28H=0.28x65=18.2mm落料凹模壁厚：C≥（1.5～2）H=（1.5～2）x18.2=（27.3～36.4）mm则取：C=30mm查标准JB/6743.1-94:凹模板宽B=125mm送料方向的凹模长度：L=212ss式中：1s——送料方向的凹模刃壁间最大距离；2s——送料方向的凹模刃壁之凹模边缘的最小距离，其值查（冲压工艺及冲模设计表3-14）。得：2s=30mmA=65+2x12=89mm查表（GB/T2863.2-81）确定凹模板外形为：125x125x20（mm）凸凹模长度为：L=hhh21=16+10+16=42（mm）其中：1h——凸凹模固定板厚度，取16mm2h——弹性卸料板厚度，取10mmH——增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等），取16mm凸凹模外刃口间薄壁校核：查表可知冲裁结构的凸凹模内外刃口最小壁厚7mm,根据强度要求查表可知，该壁厚为4.9mm7mm,故该凸凹模强度足够。冲孔凸模高度尺寸：L=321hhh=14+10+25=49mm其中：1h——凸模固定板厚度，14mm2h——卸料板厚度，10mm3h——附加长度（包括总修模量，凸模进入凹模深度，模具闭合下的安全距离），25mm凸模板强度校核：该凸模长径比为：9.41049dL10所以此凸模不属于细长杆，强度足够。8.2其他模具零件结构尺寸和模架的选定根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB／T-6743.1-94，确定其他模具模板尺寸列于表中：序号名称长x宽x厚(mm)材料数量1上垫板125X125X15T8A12凸模固定板125X125X1445钢13卸料板125X125X1045钢14凸凹模固定板125X125X1645钢15下垫板125X125X10T8A1根据模具零件结构尺寸，查表GB/T2855.5-90选取后侧导柱125X125标准模架一副。8.3弹性元件选择由于卸料力为7.9