冲槽模设计分析.docx

冲槽模设计分析.docx

《冲槽模设计分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲槽模设计分析.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

冲槽模设计分析

冲压工艺与模具设计课程设计说明书

设计课题：

冲槽模设计

姓名：

罗莹颖

学号：

201206367

专业：

材料成型及控制工程

班级：

材料123

日期：

2016年1月7日星期四

指导教师：

郝国祥

摘要

前言

     随着现代工业的发展，模具制品在工业及日常生活中使用越来越大。

我国模具工业发展十分迅速，1996~2002年间，模具产值年平均增速在14%左右。

 由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。

目前，冲压技术广泛应用于金属制品个行业中，如汽车，仪表，家用电器等工业中，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。

随着经济的快速发展，模具制造业在工业中所占的地位越来越重要。

    因此对模具设计人员的需求也在逐年的增加。

同时，对设计的人员的先进的设计思维、掌握较多先加工技术以及加工工艺也是非常必要的。

作为学习模具专业的学生，我们有必须以提高自己的基础理论为前提，为促进我国模具行业的发展而努力，为促进我国工业提高标准化水平而做出自己的贡献。

    模具课程设计是模具专业最为重要的环节之一，同时它也是毕业设计的一个关键教学环节。

是我们第一次系统地把所学理论应用在实际生产。

通过此次的课程设计制造的各个环节有了更加深入明确的了解从而培养和提高设计的能力。

课程设计的目的有两个，第一个目的是让我们掌握模具设计的基本技能，如绘图，计算，查阅设计资料和手册。

熟悉国标和各种标准的能力，能够熟练运用CAD，UG进行绘图。

第二个目的是了解和掌握模具设计与制造的工艺，从而独立的设计一般的冲压模具，为走出学校走向社会打下基础。

  但因本人经验不足，又加上时间仓促。

因此难避免存在一些错误，敬请各位老师批评和指正，以便取得更大的进步。

摘要I

1.绪论……………………………………………………………………….……..1

（1）模具行业发展前景析………………………………………..….…….1

（2）发展趋势分析…………………………………………………………...2

2.分析冲压零件的工艺性……………………………………………………

（1）冲裁件的结构工艺性………………………………………………….

（2）冲裁件的精度和表面粗糙度………………………………………..

（3）确定冲压工艺方案……………………………………………………..

（4）确定模具总体结构方案……………………………………………….

3.冲压工艺与设计计算……………………………………………………….

（1）排样设计与计算…………………………………………………………

（2）计算冲压力与初选压力机……………………………………………

4.凸凹模刃口尺寸与公差……………………………………………………

5.设计选用模具零部件，绘图模具总装图…………………………….

（1）凹模设计………………………………………………………………….

（2）凸模设计………………………………………………………………….

（3）卸料板设计……………………………………………………………….

（4）凸模固定板设计………………………………………………………..

（5）垫板校核………………………………………………………………….

（6）导料板设计……………………………………………………………….

（7）模柄设计…………………………………………………………………..

（8）上、下模座设计……………………………………………………….

（9）挡料销设计……………………………………………………………..

6.模具总装草图……………………………………………………………….

7.紧固件选择与压力机强度校核………………………………………..

8.装配技术条件要求…………………………………………………………

9.总结…………………………………………………………………………….

10.致谢…………………………………………………………………………….

11.参考文献………………………………………………………………………

绪论

模具行业发展前景分析：

1.国际模具市场的广阔前景为我国模具行业提供了较大的发展空间

模具应用领域的不断扩大，已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年市场总量一直在600-650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8%，十一五期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展的趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入WTO后，我国模具行业机遇大于挑战，十一五期间，国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。

2.我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持

我国国民经济在十一五期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持，汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需求模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。

目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。

可以预见十一五期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到较快的发展。

1.发展趋势分析

模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短

模具市场全球化是当今模具行业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短

模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展

软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享。

支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。

有的系列化软件包括了曲面、实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便的用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成型过程模拟以及信息的管理与共享。

同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。

我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展

一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下。

另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件以外，还担任叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。

国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80%左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在十一五期间必将得到较大的发展

2冲裁件的工艺性分析

冲裁件的结构工艺性

最小圆角半径。

冲裁件的内外转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损，冲裁件的最小半径参照冲压课本表2-17选取，本设计由于料厚太小，所以可以忽略不计。

冲裁件上的悬臂和凹槽。

冲裁件上有悬臂和凹槽，应尽量避免过长，悬臂和凹槽宽度也不宜过小，否则会降低模具寿命和冲裁质量。

根据材料查冲压课本表2-15可知该零件的悬臂和凹槽的宽度B≥1.0t,悬臂和凹槽的宽度L≤5B，符合工艺要求，适合冲裁加工。

冲裁件的精度和断面粗糙度

查公差与配合表可知，该冲裁件的尺寸精度要求是在IT11-IT14级之间。

冲裁件的经济公差等级一般不高于IT11级，最高可达IT8-IT10级，所以一般冲裁可满足其尺寸精度要求。

查冲压冲模课表2-14可知，冲裁件的断面粗糙度Ra50μm。

普通冲裁方式其断面粗糙度一般为Ra12.5-50μm，最高可达Ra6.3μm，故一般冲裁能满足其冲裁件的工艺要求。

冲裁件材料

冲裁件的材料为Q235，碳素结构钢，这种材质的屈服值，在235MPa左右。

并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

结论：

该零件冲裁工艺性良好，适合冲裁加工。

3确定冲压工艺方案

该零件是个落料件，只有落料一道基本工序，不存在工序的组合和工序顺序的安排，属于中批量生产，可采用单工序模和级进模冲裁，它操作方便，有保证平直度要求。

如表所示两种冲裁模的比较关系：

模具种类

比较项目

单工序模

级进模

无导向的

有导向的

冲件精度

低

一般

IT10-IT13级

冲件平整度

差

一般

不平整，要求质量较高时需校平

冲件最大尺寸和材料厚度

尺寸和厚度无受限制

中小型尺寸，厚度较大

尺寸在250mm以下，厚度在0.1-6mm之间

生产率

低

较低

工序间可自动送料，冲件和废料一般从下模漏出，生产效率高

使用高速压力机的可能性

不能使用

可以使用

可以使用

多排冲压发的应用

不采用

很少采用

冲件尺寸小时应用较多

续表

模具制造的工作量和成本

低

比无导向的稍高

冲裁简单形状时比复合模低

适应冲裁批量

小批量

中小批量

大批量

安全性

不安全，需采用安全措施

比较安全

根据以上分析，该零件采用有导向级进工艺方案。

4确定模具总体结构方案

（1）模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用选有导向级进落料模。

（2）操作与定位方式

虽然零件中批量生产，但合理安排生产可用手工送料方式能达到要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。

零件尺寸较薄，为了方便操作和保证零件精度，宜采用导料板导料，挡料销和始用挡料销定位方式。

（3）卸料与出件方式

考虑零件较薄，采用弹性卸料方式。

为了便于操作，提高生产率，零件由模板底落出，废料也直接从凹模孔下出。

（4）模架类型及精度

根据零件结构及厚度，综合考虑适合采用导向平稳的后侧导柱模型，考录模具精度要求不是很高，因此采用II模架精度。

5冲压工艺与设计计算

（1）排样设计与计算

排样方法

根据冲裁件的精度要求较高，采用有废料排样。

排样方式

由于材料结构限制，很容易看出采用直排的排样方式比较合理。

查冲压工艺与模具设计课本表2-13得相关搭边值，求得条料宽度B=18.8+1.8*2=22.4mm，步距h=13+2=15mm。

如图所示

冲裁件面积A=13*18.8-0.7*2*8=234.2mm²，则材料利用率

η=nA/bh*100%=234.2/18.8*15=83.04%

（2）计算冲压力，初选压力机

采用固定卸料装置和下出料方式的冲裁模，冲压力为冲裁力、卸料力和推件力的总和。

冲裁力

根据冲裁力计算公式：

F=Ltσb

查表取σb=450MPa

根据零件图可算得零件周边之和L=90.6mm,得F=90.6*0.5*450=20385（N）

推件力

推件力的计算公式：

FT=nKTF

根据材料的厚度t=0.5mm查冲压课本表2-23，取KT=0.045，且凹模洞口直刃高度h取5mm,n=h/t=5/0.5=10,得

FT=nKTF=10*0.045*20385=9173.25（N）

卸料力

卸料力的计算公式：

FX=KXF

根据冲压课本表2-25，取KX=0.04，得FX=KXF=20385*0.04=815.4（N）

总冲压力

总冲压力的计算公式：

FZ=FX+F+FT

FZ=20385+9173.25+815.4=30373.65（N）

压力中心

力矩平衡原理F1Y=F2（15-Y）零件结构对称，压力中心在零件尺寸中心处

初选压力机

根据总冲压力FZ选择压力机的标称压力30373.65N=30.373kN＜63*80%=50.4kN

所以初选压力机J23-6.3型号压力机，压力机模柄孔尺寸为25mm*55mm。

排样设计及材料利用率分析

1排样方法：

有废料排样，因为零件为结构简单的矩形且尺寸较规矩，考虑操作方便与模具结构尺寸等因素，采用直对排。

2搭边值：

查课表得a=2mm,a1=1.8mm

3送料步距S：

S=15mm。

4条料宽度：

B-△0=18.8+1.8*2=22.4-0.20mm

5板料规格：

选用22.4mm×200mm×0.5mm

6条料长度：

L=200mm

7每条条料可冲裁的零件数：

n=200/15=13

8一条条料的材料利用率：

η1=n1A0/A1×100%=（13×234.2）/（22.4×200）=68.1%

计算凸凹模刃口尺寸及公差

由于模具间隙小，为了保证凸模与凹模间一定的间隙值宜采用配合加工，又根据排样图可知，凸模与凹模外形一致且该冲裁件属落料件，因此，选用凹模为制造基准件，采用配合加工，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸根据凹模实际尺寸按间隙要求配作。

由冲压课本表2-7查得，双面间隙Zmin=0.03,Zmax=0.07,由公差表查得冲裁件各尺寸的公差等级，然后确定x，对于尺寸13mm、2mm、9mm、1.6mm、0.7mm、18.8mm公差等级都是IT11级，选x=0.75；尺寸16.8-0.20mm选x=0.5。

落料凹模的基本尺寸计算如下：

第一类尺寸：

磨损后增大的尺寸

130-0.12ad=（amax-x△）△A0=（13-0.75×0.12）0+1/4×0.12=12.910+0.03mm

9-0.080bd=（9-0.08×0.75）0+0.25×0.08=8.940+0.02mm

1.6-0.010cd=（1.6-0.01×0.75）0+0.25×0.01=1.5920+0.0025mm

0.7-0.010dd=（0.7-0.01×0.75）0+0.25×0.01=0.6920+0.0025mm

18.8-0.120ed=（18.8-0.12×0.75）0+0.25×0.12=18.710+0.03mm

第二类尺寸：

磨损后减少的尺寸

16.8-0.20fd=（dmin+x△）-0.25△0=（16.8+0.75×0.2）-0.25×0.20=16.95-0.050mm

第三类尺寸：

磨损后基本不变的尺寸

2-0.020gd=（gmin+0.5△）±1/8×0.02=（2-0.02×0.5）±0.125×0.02=1.99±0.016mm

图

落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是12.91mm、8.94mm、1.592mm、0.692mm、18.71mm、16.95mm、1.99mm，模实刃口尺寸与落料凹模配作，保证小双面合理间隙值0.15mm,落料凹模、凸模的刃口尺寸如下图。

图

6设计选用模具零部件，绘图模具总装图

凹模设计：

1确定凹模的外形结构

凹模的外形结构采用整体式凹模板，在其上面开设所需要的凹模孔口，用螺钉和销钉直接固定在模座上，凹模板轮廓尺寸已经标准化，它与标准固定板、垫板和模座等配合使用，设计时可根据算得的凹模轮廓尺寸选用。

凹模采用螺钉和销钉固定时，要保证螺孔间，螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响凹模强度。

一般螺孔与销孔间，螺孔或销孔与凹模刃口间的距离取大于两倍孔直径，其最小许用值可参考冲压课本表2-32。

查冲压课本表2-29，得k=0.28，则

凹模厚H：

H=kL=0.28×18.8=5.264mm取10mm

凹模宽度B：

B=b+（3～4）H=3×5.264+22.4=38.192mm

C=（1.5～2）H

凹模长度L：

L=b+2C=30+18.8=48.8mm

将计算尺寸查国家标准，得标准凹模外形尺寸为50mm×38mm×10mm

2判断送料方向：

由排样图可知平行送料方向凹模型孔尺寸大于横向尺寸，所以为横向送料。

3凹模刃口的形式：

根据冲裁件的形状简单及尺寸精度，为了减小孔壁磨损，减小型孔内工件聚集的数量，并使模具制造容易，凹模刃口采用台阶型。

根据冲裁件的厚度查冲压课本表2-29取刃口高度3mm.

4材料及技术要求：

材料选用CrWMn,热处理硬度60～64HRC（材料及热处理选用参考国标GB-T14662-93），各表面粗糙度如图所示。

落料凸模设计

1凸模校核：

凸模截面尺寸较大，可以不进行强度刚度校核。

2凸模的结构形式：

从排样图上被冲切的位置获得采用直通式，凸模的固定方法采用销钉。

3凸模工作部分尺寸：

由凸模刃口尺寸计算获得，落料凸模的基本尺寸与凹模相同。

分别是12.91mm、8.94mm、1.592mm、0.692mm、18.71mm、16.95mm、1.99mm。

核实刃口尺寸与落料凹模配做，保证小双面合理间隙值0.15mm。

4计算凸模长度：

凸模长度计算，参考GB2872.1-81得，固定板h1=8mm，卸料板厚h2=5mm，导尺厚度h3=2mm,取附加长度h=8mm（5～10mm），所以凸模长度L=8+5+2+8=23mm。

5材料及技术要求：

材料选用Cr12，热处理硬度58～62HRC，各表面的粗糙度如图所示

图

卸料板的设计

1因板料厚度较小，所以采用固定卸料方式。

2卸料板与凸模的间隙取双边0.15mm

3因板料厚度较小，选用弹性卸料板，外形尺寸可参考典型组合标准，弹性卸料板厚度取5mm,则弹性卸料板外形尺寸为50mm×38mm×5mm.

4材料选用45号钢，淬火硬度43～48HRC，粗糙度根据冷冲模矩形模板GB2858.1-81查出。

5弹簧：

卸料力为815.4N，采用两根弹簧卸料，查GB2089-80可选3×20×38，则卸料螺钉可用6×60GB2867.6-81

凸模固定板的设计

1固定板的型孔位置与凸模刃口配做，与凸模为H7/n6配合。

2凸模固定板外形尺寸基本通常与凹模一致，0.6～0.8倍，则固定板厚度取50mm×38mm×13mm。

3固定板的螺纹孔、销孔的孔径、孔距均可以参考典型组合标准。

4固定板的材料选用Q235，不淬火。

5固定板零件

垫板的设计

垫板的校核：

由公式P=FZ/A，得P=30373.65÷234.2=129.69（MPa）,90＜129.69＜140，凸模头部端面对模座的单位面积压力在上模座的许用应力范围内，可不用垫板。

导料板设计

导料板的总长和厚度及孔径、孔距均可以从典型组合标准GB2872.1中参考，材料选用45号钢，热处理43～48HRC。

导料板的间距为：

A=B+Z=22.4+1=23.4mm

导料板的宽度：

B=（65-23）÷2=16mm

模柄的设计

本设计选用压入式模柄，模柄与上模孔以H7/m6配合并加入销钉防止模柄转动。

模柄结构尺寸根据所选的压力机型号的模柄孔尺寸50mm×60mm大小来订做，同时参考GB2862.1-81。

材料选用Q235模柄零件图

上、下模座设计

模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定，对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大20到40mm，而宽度可以等于或者略大于凹模板的宽度，但应考虑有足够的安装导柱、导套的位置，模座的厚度一般取凹模厚度的1.0～1.5倍，考虑受力情况，上模座厚度可比下模座厚度小5～10mm,上、下模的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在±0.01mm以下。

1上、下模座。

上、下模座材料、技术要求、结构形式、规格可参考国标冲模滑动导向模座GB-T2855.5-90，上模座规格为150mm×100mm×25mmGB/T2855.5下模座规格为150mm×100mm×40mmGB/T2855.6。

其中沉孔尺寸可根据内六角圆柱头螺钉国标GB70-85查得，M12螺钉螺钉头直径为10mm,高度为7mm，因此沉孔直径取12mm，深8mm。

模柄与上模座H7/h6配合，材料选用HT200。

上模座零件图

挡料销设计

挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料松送进的距离，级进模挡料销一般设为一个或两个，可根据固定定位销国标来定，而且销钉的配合深度不能太浅，也不能太深，一般取公称直径的1.5～2倍，被设计取挡料销的规格为A5×3×2GB2866.11-11

模具总装草图

1-凸模固定板2-组合凸模3、5-铆钉4-弹压卸料板6-镶块

7-定位板8-固定板9-组合凹模10-导套11-导柱

7紧固件选择与校核压力机强度

1紧固件的选择

同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个，矩形一般是4～8个，并尽量远离错开布置，以保证定位可靠。

螺钉规格可以查冲压课本表2-15选用，螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离，螺钉，销钉距凹模刃口外边缘的距离均不能过小，可参照冲压课本表2-19，销钉与销孔之间采用H7/m6或H7/n6配合。

上模销钉规格8×40GB119-76

下模销钉规格8×35GB119-76

螺钉的规格M12×28GB70-60

M8×50GB70-60

M6×25GB70-60

（2）校核压力机强度

计算的模具的闭合高度为185mm,选择压力机时，必须使模具介于最大的安装高度与最小的安装高度之间，一般应满足（HMAX-H1）-5≥H≥（HMIN-H1+10），初选压力机符合要求，Hmax为最大闭合高度，Hmin为最小闭合高度，查冲压课本表2-32知Hmax=235mm，Hmin=175mm

（HMAX-H1）-5≥H≥（HMIN-H1+10）

205mm≥185mm≥175mm

所以选择的压力机符合要求。

（1）装配技术条件要求

1装配时应保证凸、凹模之间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要求，不允许采用使凸、凹模变形的方法来修正间隙。

2推、卸料机构必须灵活，卸料板或推件器在冲模开启状态时，一般应突出凸凹模表面0.5-1.0mm

3当采用机械方法联接硬质合金零件时，联接表面的表面粗糙度参数Ra值为0.8μm。

4各结合面保证密合。

5落料、冲孔的凹模刃口高度，按设计要求制造，其漏料孔应保证畅通，一般应比刃口大0.2-2mm.

6冲模所有活动部分的移动应平稳灵活无滞止现象，滑块、楔块在固定滑动面上移动时，其最小接触面积不少于其面积的四分之三。

7各紧固用的螺钉、销钉不能松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上、下模座平面。

8各卸料螺钉沉孔深度应保持一致。

9各卸料螺钉、顶杆的长度应保持一致。

10凸模的垂直度必须在凸凹模间隙值的允许范围内。

11冲模的装配必须符合模具装配图，明细表及技术条件的规定。

12凸模、凸凹模等与凸模固定板的配合一般按H7/m6，H7/n6保证工作稳定可靠。

13在保证可靠的使用前提下，凸模、凹模、导柱、导套等零件的固定可采用性能良好并稳定的粘结材料浇注固定。