冲压件冲裁模 课程设计.docx
《冲压件冲裁模 课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压件冲裁模 课程设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
冲压件冲裁模课程设计
摘要
冷冲压也称板料冲压，是塑料加工的一种基本方法，一般以金属板料为原料，利用压力机上的模具作往复运动，在常温下对金属施加压力，使板料产生塑性变形已达到预定的形状尺寸。
本课程设计对一个简单冲压件工艺进行了分析，并设计了单工序落料模具及主要零部件，在这个课程设计中详细介绍了冲裁件从排样到模具结构设计，再到装配的整个过程，通过这一简单的例子让我们知道了什么是冷冲压工艺。
关键词：
冲压件；排样设计；模具结构；装配
一、确定冲压工艺和模具的结构形式………………………………
（一）冲压工艺的简介……………………………………………
（二）分析制件的冲压工艺性……………………………………
（三）分析比较和确定工艺方案……………………………………
（四）确定冲模类型及结构形式………………………………………
（五）选择冲压设备……………………………………………………
（六）有关设计……………………………………………………
二、工艺计算…………………………………………………………
（一）排样、计算条料宽度、确定步距……………………………
（二）计算冲压力……………………………………………………
（三）确定压力中心…………………………………………………
三、凸、凹模零件设计………………………………………………
（一）凹凸模刃口尺寸的计算…………………………………
（二）确定凸、凹模零件结构尺寸…………………………………
1、落料凹模外形结构、尺寸确定…………………………………
2、冲孔凸模外形结构、尺寸确定…………………………………
3、凸凹模外形结构、尺寸确定……………………………………
四、选冲压标准模架和标准零件……………………………………
五、模具总体设计及绘制出模具总装图和零件图…………………
六、选模具非标准件…………………………………………………
七、校核冲压设备基本参数…………………………………………
（一）模具闭合高度校核……………………………………………
（二）冲裁所需总压力校核…………………………………………
致谢……………………………………………………………………
参考文献……………………………………………………………
一、确定冲压工艺和模具的结构形式
（一）冲压工艺简介
冲压是塑性加工的一种基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状，尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。
因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。
在机械加工中是一种高效率的加工方式。
冲压广泛用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等行业中占有极其重要的地位。
冲压工艺有如下特点
1.能冲出其它加工难以加工或无法加工的形状复杂的零件，比如，从仪器仪表小零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均有冲压加工完成
2.冲压件质量稳定，尺寸精度高。
由于冲压工艺是有模具成型，模具制造精度高，使用寿命长，故冲压件质量稳定，制品互换性好，尺寸精度一般可打到T10~T14级，最高可达到T16级，有的制件不需要安装，便可满足装配和使用要求。
3.冲压件具有重量轻、强度高、刚性好、表面粗糙度小等特点。
4.冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。
比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。
5.材料利用率高，一般为70%~80%，因此冲压件能实现少废料或无废料生产，在某种情况下，边角余量也可以充分利用
6.操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。
对操作人员的素质要求不高，新工人经短期培训就便能上岗操作。
7.冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适于单件小批量生产，另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时；劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。
8.冲压模设计需要很强的想象力和与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在理论、经验、创造力方面都有很高的要求。
（二）分析制件的冲压工艺性
1.冲裁件的结构尺寸
压圈
冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。
在一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。
冲裁件的工艺性合理与否，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率等。
压圈形状简单、外形结构对称。
在冲裁是零件的孔与孔之间，孔与边之间均受模具强度和冲裁质量的制约，为了避免冲孔是凸模受水平推力而不被拆断，所以该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其生产批量等情况。
也均符合冲裁的工艺要求，故压圈也符合冲裁的工艺要求。
2.冲裁件的精度分析
从设计课程要求看公差等级要达到IT11级。
所以经济精度可以用冲裁得到，该零件的断面粗糙没有特别要求。
零件的厚度为0.2mm，可采用普通冲裁（断面粗糙可达到3.2um-12.5um）就可以达到图纸要求。
3.材料分析
QSn4-4-2.5经退火处理后，其抗剪强度为125~550MPa，其抗拉强度为294~490MPa，其伸长率为5%~35%适合于做压材料。
（三）分析比较和确定工艺方案
方法一：
冲孔—落料
方法二：
落料，冲孔（复合）
方法三：
落料，冲孔（连续）
方案一：
单工序模，先冲孔在落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生存率较低，且多了一模具，生产周期长。
方案二：
避免了多次定位的结构，并在冲裁过程中可以压料，工件较平整，较单序模缩短生存周期。
方案三：
根据生产量，模具可以采用连续模，但是连续模的结构复杂，对制造精度的要求高，连续模比较生产周期长，成本高，维护也困难。
（四）确定冲模类型及结构形式
冲裁件的精度要求不高，尺寸不大，形状简单，只需冲孔和落料两道工序即可完成，板料厚度薄，但生产批量大。
根据这些特点，为了保证孔位精度，提高冲模生产率，实行工艺集中的方案较好，即采用级进模或复合模。
经过比较分析压圈的冲压模具设计采用方案二。
（五）选择冲压设备。
由于零件尺寸较小，精度要求不高，批量大，且只有冲孔和落料两道工序，选用高速压力机，生产效率高。
其次选开式机械压力机，适合冲裁加工，有一定的精度和刚度、操作方便、价格低廉，所以选用开式机械压力机。
冲裁件尺寸为90mmx55mm,板厚为0.2mm，查压力机规格表，初选J23-6.3型开式可倾压力机。
（六）有关设计
压圈由落料冲孔单工步成型，只需设计落料冲孔复合模，压圈生产过程由于结构废料较多，原材料的利用率较低，而模具费用的份额比例较大，这样要求模具的结构简单，生产率高，落料冲孔复合模设计成一模一腔。
复合模采用倒装结构，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，卸料可靠，操作安全方便，生产效率高，并为机械化出件提供有利条件，应用十分广泛
二、工艺计算。
（一）排样、计算条料宽度、确定步距。
查最小搭边值表，确定搭边值，两侧搭边各取a=2mm,a1也取2mm。
送料步距为n=65.51，条料宽度为B=（D+2a+
）
，查表得
=0.5，则得B=59.5
。
画出排样图，如下图：
排样图
（二）计算冲压力。
两个工序，冲压力等于冲孔时的冲压力和落料时的冲压力之和。
查常用钢的力学性能表得
=471MPa。
K的取值依据冲裁刃口尺寸而定，平刃口，K=1-1.3；斜刃口，K=0.2-0.6,考虑到刃口的磨损、生产批量和材料厚度等因素，此取K=1.3。
P落=KLt
=1.3x210.2x0.2x471=25.74kN
P冲=KLt
=1.3x166.14x0.2x471=20.35kN
P卸=K落P落=0.06x25.74=1.54kN
P顶=KP落=0.08x25.74=2.06kN
P总=P落+P冲+P卸+P顶=25.74+20.35+1.54+2.06=49.64kN
（三）确定压力中心。
工件图形为对称图形，如排样图所示，故冲孔和落料时的压力中心都在它的几何中点上。
三、凸、凹模零件设计。
（一）凹凸模刃口尺寸的计算
模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的主要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度来保证的。
因此，在确定凹、凸模工件部分尺寸及其制造精度时，必须考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损和制造特点等。
（1）落料时，先确定凹模工作部分，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。
凸模公称尺寸比凹模公称尺寸小一个合理间隙值。
（2）冲孔时，先确定凸模工作范围内，仍能冲出合格工件。
凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个合理间隙值。
（3）对于落料件，一般标准单向负公差。
假定工件的尺寸为D，工件公差为Δ,则工件尺寸就是D
。
冲孔件的工差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为d，工件公差为Δ，则冲孔件公差为d。
若工件尺寸标注有正负公差，则应将正负偏差换成上述要求的等价的正负公差，若没有工件没有标注公差，则工件公差按国家标注非配合尺寸IT14级来处理。
凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根据制好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配合凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理间隙值。
其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配做凹模（或凸模），只需要在图纸上标明相应部分的凸模公称尺寸（或凹模公称尺寸），说明“XX尺寸按凸模（或凹模）配做，每边保证间隙XX”。
这样基准件的制造公差δp（或δd）的大小就不在受凸、凹模间隙大小的限制，是模具制造容易。
一般基准件的制造公差δp（或δd）=Δ/4。
1.落料时应以凹模为基准，在后配合做凸模。
落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。
凹模磨损后增尺寸增大时，凹模尺寸按公式Dd=（D﹣χΔ）
计算，其中系数X按照IT11精度等级取值x=0.75。
尺寸φ55在磨损后增大，Δ=0.19mm,化为55.059
Dd=（D﹣χΔ）
=（55.095－0.75×0.19）
=54.9525
尺寸R10在磨损后增大,Δ=0.09mm,化为10.045
Dd=（D﹣χΔ）
=（10.045－0.75×0.09）
=9.9775
2.冲孔
落料时应以凸模为基准，在后配合做凹模。
落料凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。
凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式
计算，其中系数X按精度IT11精度等级取值x=0.75。
尺寸35在磨损后减少，
=0.16，化为
=（34.92+0.75×0.16）
=
尺寸φ8在磨损后减少，Δ=0.09mm，化为
尺寸φ6在磨损后减少，Δ=0.09mm，化为
尺寸φ2在磨损后减少，Δ=0.06mm，化为
凸模磨损后尺寸不变的有70，按
=L
或
=L
计算
=70
=70
0.0238
（二）确定凸、凹模零件结构尺寸。
1、落料凹模外形结构、尺寸确定。
冲裁件精度不高、形状简单，落料和冲孔的模具均采用平刃口。
凹模外形尺寸确定如下：
凹模厚度：
H=Kb=0.2x80.62=16.12mm（其中，系数K是查表求得，b为凹模孔的最大宽度）。
凹模壁厚：
c=（1.5-2）H,c取32mm。
凹模长度：
L=b+2c=144.62mm。
凹模宽度：
B=冲裁件宽度+2c=（55+64）=119。
最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为
160mmx125mmx25mm。
2、冲孔凸模外形结构、尺寸确定。
落料凸模截面形状与冲裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成。
冲孔凸模L为导板厚度、凹模固定板厚度、板料的厚度、凸模总修模量、凸模进人凹模深度、凹模厚度的总和。
其中，导板厚度取4mm，凹、凸模固定板厚度取17mm，凸模修磨量取3mm,凸模进入凹模的深度取1mm，另外为了保证孔的质量，冲大孔的凸模取值比冲孔的大2mm。
L1=（4+17+0.2+3+1+25）=50.02mmL2=（4+17+0.2+3+1+25+2）=52.2mm
3、凸凹模外形结构、尺寸确定。
凸凹模L为导板厚度、凸凹模固定板厚度、板料的厚度、凸凹模进入凹模深度、卸料弹簧压缩高度的总和。
导板、板厚和固定板前面都已确定，附加高度h取（15-20）mm，取h=20mm。
L=（4+12+17+0.2+20）=53.2mm
四、选冲模标准模架和标准零件。
依据凸、凹模周界尺寸，初定设置额定参数，选用滑动导向后恻导柱模架，标记为模架
200x160x160-200GB/T2855.5-1990。
联结螺钉选用：
螺钉GB/T65-2000M10开槽圆柱头螺钉，螺钉长度依据联结件厚度而定，依据卸料力、推料力、压边力的大小选弹簧种类。
五、模具总体设计及绘制出模具总装图和零件图。
模具总装图用A0纸绘制，零件图用A4纸绘制。
（另附）
六、选模具非标准件。
部分非标准件的尺寸如下表：
1
凸凹模固定板
160x125x17
数量1
2
垫板
160x125x6
数量2
3
卸料板
160x125x12
数量1
4
凹模固定板
160x125x17
数量1
七、校核冲压设备基本参数。
（一）模具闭合高度校核。
H闭=H上+H下+H凹+H凸+H垫-1.2=（40+45+25+53.2+12-1.2）=174mm，J23-6.3开式压力机的闭合高度为150mm，可调量为30mm，模具安装时可调节压力机高度配制。
（二）冲裁所需总压力校核。
前面计算出P总=49.64kN，冲压机的公称压力63kN，P总
致谢
经过两个多星期的努力终于把这份课程设计完成了，这其中也包含了指导老师的辛勤劳动，没有她们的指导我不可能如期地把课程设计完成，她们诲人不倦的教学精神，精益求精的工作态度深深地感染着我，在此再次对冯老师和方老师表示衷心的感谢！
参考文献
[1]金大鹰.机械制图[M].北京：
机械工业出版社，2008.
[2]成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[3]王考培.冲压手册[M].北京：
机械工业出版社，1988.
[4]黄镇昌.互换性与测量技术[M].广州：
华南理工大学出版社，2009.
[5]王戟.金属材料与热处理[M].北京：
中国劳动社会保障出版社，2004.
升级会员 