冲压模课程设计内容与步骤示例.docx
《冲压模课程设计内容与步骤示例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模课程设计内容与步骤示例.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
冲压模课程设计内容与步骤示例
冲压模课程设计内容与步骤示例
一、冲压模课程设计的目的与任务
1，帮助学生学会运用本课和其他相关课程的理论知识，了解冲压模设计的一般方法和程序；
2，培养学生学习和使用《冲压模国家标准》、《冲压模设计手册》等技术资料；
3，训练学生初步设计冲压模的能力。
二、冲压模课程设计的内容与要求
冲压模课程设计一般以《课程设计任务书》的形式下达，一般由指导教师指定模具结构、制件形状和要求、生产批量等原始资料。
要求学生以完整正确的模具装配图、零件图以及设计计算书作为完成设计任务的成果。
三、冲压模课程设计的步骤与程序
1，研究设计任务：
包括熟悉模具结构、了解产品用途、进行资料准备等；
2，拟订初步方案：
包括制件工艺性分析、冲压工艺方案、模具总体结构等；
3，详细设计计算：
包括力的计算、模具压力中心、模具零件尺寸、选定压力机等；
4，绘制模具图样：
包括装配图、零件图。
5，整理设计计算书：
包括图文的插入（注意图号、图名）、上下标的处理等。
四、具体设计示例
下图是某客车车门垫板，采用厚度为4mm的Q235制成，要求大批量生产。
试设计合适的冲压模具。
图1制件图
本例中，没有指定具体的模具结构，但明确了制件形状和尺寸、关键尺寸的公差、所用材料以及生产批量等。
要求设计者根据以上任务完成所有设计、计算、绘图和设计说明书的编制等工作。
1，资料准备
收集国家标准公差数值表（GB/T1800）、有关冲压模的国家标准、冲压模设计手册等。
2，初步方案
（1）制件的工艺性分析
材料：
制件用Q235制成，Q235是普通碳素钢,查有关资料得强度极限σb=450Mpa，强度硬度不高、塑性良好，冲压工艺性好。
结构：
没有狭长的悬臂和沟槽等不适合冲压的结构，工艺性良好。
形状：
制件外形简单、规则，适合普通冲压加工。
尺寸：
制件外形尺寸为375x40mm，不属于特大或极小零件，可以进行普通冲压加工。
精度：
已注公差为85
、115
和40
mm。
未标注公差的尺寸，按照一般原则都按IT14级制造。
由国家标准公差数值表查得各尺寸公差为：
20
、22
、25
、50
、77
、和375
mm，所有尺寸精度都较低，普通冲裁完全可以实现。
总体结论：
制件的冲裁工艺性良好，可以进行普通冲裁。
（2）确定工艺方案及模具形式
要生产如图所示的制件，可以经过冲孔、落料（或切断）工序。
因而可以有单工序模、多工序模的复合模和连续模三种工艺方案。
若采用单工序模生产，先落料再经冲孔即可生产出所需制件。
但是，生产效率不高、内孔与外形的位置精度不易保证，不满足大批量生产的要求。
若采用多工序模的复合模生产，制件右侧T形孔与材料边缘最窄处尺寸仅为6.5mm，不管正装还是倒装，均不满足复合模中关于凸凹模最小壁厚（8.5mm）的要求，故也不宜采用。
综合考虑，该制件采用多工序模的连续模方案：
坯料由定位销钉定位、弹性卸料、自然漏料。
为进一步提高材料利用率，制件冲孔之后经切断而成。
为增加凹模强度，在冲孔与切断之间留增加一个空工位。
3，设计计算
（1）排样
条料通过剪板获得，条料宽度B=375
mm。
采用无废料排样，排样图如图2所示。
图2排样图
材料利用率为η=
=70.5%
（2）冲压力计算
冲孔力F1=L1tσb=［（85+22）×2+20+2×65+2×（25-20）+2×50+25］×4×450=898200N
切断力F2=Ltσb=375×4×450=675000N
查手册得卸料力系数Kx=0.04、推料力系数Kt=0.045，设计时取凹模洞口直壁高度为8m，故
卸料力Fx=Kx（F1+F2）=62928N
推料力Ft=nKt（F1+F2）=8/4×0.045×（898200+67500）=141588N
冲压工艺总力FZ=F1+F2+Fx+Ft=1777716N
（3）压力中心计算
按比例画出冲裁轮廓线（冲两个孔、切断一个单边），并建立直角坐标直角坐标系如图3所示。
图3压力中心的计算
冲裁轮廓各部分长度的长度和各部分重心的坐标列如下表。
表1冲裁线段轮廓长度与重心位置
冲裁线段
轮廓长度/mm
重心位置
1
375
（187.5，71.5）
2
214
（95.5，12.5）
3
20
（215，12.5）
4
5
（280，12.5）
5
25
（330，12.5）
6
230
（337.5，12.5）
所以，压力中心坐标
X0=（L1X1+L2X2+……+LnXn）/（L1+L2+……Ln）=192.6mm
Y0=（L1Y1+L2Y2+……+LnYn）/（L1+L2+……Ln）=37.96mm
可取压力中心坐标为（193,38）
（4）模具刃口尺寸计算
凸模、凹模采用配合加工方法制作，冲孔以凸模为基准配做凹模，详细计算过程这里省略，其计算结果见表2。
表2冲孔凸模、凹模刃口尺寸单位mm
工件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
冲孔Ⅰ
22
22.26
凹模按凸模配作，并保证双边间隙为0.64～0.88mm。
85
85.50
冲孔Ⅱ
20
20.26
25
25.31
50
50.40
115
115.50
切料相当于落料，应该以凹模为基准配制凸模，但凹模不是整体，所以仍以凸模为基准配制凹模。
切料为单边剪切，凸模与挡块贴紧后与凹模之间的间隙取为普通冲裁模单边间隙的2/3，因此，
Zmin=（2/3）×（0.64/2）=0.21mm，Zmax=（2/3）×（0.88/2）=0.29mm
凹模磨损后，工件尺寸变大的有40
，查资料的磨损系数x=0.75，计算得
Ap=（A-xΔ-Zmin）
=39.54
mm
凹模按凸模配制，并保证单边间隙为0.21～0.29mm。
（5）计算（估算）模具零件的外形尺寸
采用整体凹模。
根据大孔尺寸b=115mm、料厚4mm，查表得凹模板厚度系数K=0.3，
凹模厚度H=Kb=0.3×115=34.5mm，满足不小于15mm的要求。
考虑到在同一凹模上还需同时冲裁另一个孔和进行切断，所以，取凹模板厚度H=40mm。
凹模壁厚C=（1.5～2）H=52～70mm，同样满足不小于30mm的要求。
凹模板宽度B=25+2（52～70）=139～165mm
综合考虑制件尺寸、凹模刃口轮廓到边缘的距离、固定凹模所用螺钉、销钉之间的间距等等因素，并按标准模板系列取凹模外形尺寸为480mm×120mm×40mm。
图4凹模外形尺寸
凸模采用固定板固定，固定板与凹模外形尺寸相同，其厚度H1=（0.6～0.8）H，
即H1=（0.6～0.8）H=24～32mm，按照国家标准模板系列取为H1=30mm。
冲孔时，上模座的承受实际压应力为
σ1=F1/A1=385200÷（85×22）=206.0Mpa
σ2=F2/A2=513000÷（65×20+50×25）=201.2Mpa
用铸铁模座，查表得许用压应力［σp］为90～140Mpa，σ2＞［σp］，所以采用垫板。
取垫板厚度为H2=8mm，外形与凹模板一致。
（6）卸料装置弹性元件计算
取模具开启时卸料板高出凸模0.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度为1mm，考虑模具刃磨余量为2.5mm，材料厚度为4mm，所以弹性元件（橡胶）的工作行程为：
h工作=0.5+1+2.5+4=8mm
橡胶的自由高度h自由=h工作/（0.25～0.30）=27～32mm，取h自由=32mm
橡胶的预压缩量h预=（0.10～0.15）h自由=3.2～4.8，取h预=4mm
橡胶在模具中的安装空间高度为32-4=28mm
（7）侧向压力计算
由于切断是单侧冲裁，所以在凸模的另一侧必须设计挡块来平衡侧向压力。
同时，挡块还起定位作用。
F侧=（0.1～0.18）F2=0.15×675000=101250N（取系数0.15）
设计挡块时，应按侧压力核算挡块的压应力、确定螺栓的大小和数量（具体的设计计算过程这里省略）。
（8）其他零部件的设计
该模具采用手工送料，切断凸模面积大，故直接用螺钉与圆柱销将切断凸模固定在上模座上。
冲孔凸模则采用固定板，用螺栓、圆柱销固定在上模座上。
凹模直接用螺栓、圆柱销固定在下模座上。
纵向定位采用挡块，横向定位则用导料销。
上、下模采用滑动导柱、导套导向。
选用标准后侧导柱模架。
根据凹模外形尺寸查阅资料，确定下模座外形尺寸为610mm×310mm×75mm，上模座外形尺寸610mm×310mm×65mm。
（注意，这里省略了许多计算与选定过程，只是给出了结果。
）
（9）模具总体设计
按上述计算绘制出模具装配图如下
图5模具结构草图
根据装配图，计算得模具的闭合高度为H模=（65+8+74+40+75-1）mm=261mm
（10）压力机的选择
依据冲压工艺总力P=1777716N、模具闭合高度H模=261mm、下模座外形尺寸610mm×310mm，查表可选型号为J31-250的闭式压力机，但需要在工作台面上加设垫块。
（11）绘制模具总装图
按照以上设计计算，绘制客车车门垫板冲孔切断连续模装配图如下，零件明细表见表3。
图6客车车门垫板冲孔切断连续模装配图
表3客车车门垫板冲孔切断连续模零件明细表
序
号
代号
名称
数
量
材料
热处理
1
上模座
1
HT200
2
GB/T2861.8
导套φ32×75
2
20
3
GB/T2861.3
导柱φ32×250
2
20
4
GB/T70
内六角螺栓M12×70
14
5
切断凸模
1
T8A
硬度50～60HRC
6
GB/T119
圆柱销A12×80
4
45
硬度40～45HRC
7
GB/T70
内六角螺栓M12×25
6
45
硬度40～45HRC
8
GB/T2862.3
模柄
1
Q235
9
GB/T2867.5
卸料螺栓M12×100
4
45
硬度35～40HRC
10
垫板
1
45
硬度40～45HRC
11
凸模固定板
1
45
12
卸料橡胶
1
13
卸料板
1
Q235
14
凹模
1
T8A
硬度58～62HRC
15
GB/T119
圆柱销A12×100
4
35
硬度28～38HRC
16
下模座
1
HT200
17
冲孔凸模
1
T8A
硬度56～60HRC
18
冲孔凸模
1
T8A
硬度56～60HRC
19
吊柱M16
3
Q235
20
GB/T705
内六角螺栓M12×80
4
21
挡块
1
45
22
GB/T119
导料销φ12
1
35
硬度28～38HRC
（12）绘制非标准零件图
根据设计计算结果，绘制出冲孔凸模、切断凸模、凹模的零件图如图7～9所示。
图7冲孔凸模零件图
图8切断凸模零件图
图9凹模零件图
需要说明的是，课程设计时原则上还需绘制除标准件以外的其他所有零件的零件图，这里有所省略。
升级会员 