冲压课程设计.docx

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冲压课程设计

冲

压

模

具

课

程

设

计

课程设计任务书

一、零件工艺性分析

二、冲压工艺方案的确定

三、冲压模具设计

1.模具结构类型及结构形式

2.定位方式选择

3.卸料方式确定

四、排样方案的确定

1.排样方法的选择，

2.搭边值的确定，

3.材料利用率的计算

五、计算工序压力

六、压力机的初选

七、模具设计计算

1.计算模具压力中心

2.计算或估算零件主要外形尺寸

3.确定凸凹模间隙，计算凸凹模工作部分尺寸

4.校核压力机

八、冲模主要零件设计

一．零件工艺性分析

1.可行性分析

1.1、形状、尺寸：

制件形状规则、简单、对称。

形状为带圆角半径为6mm的方形垫圈，内孔半径为6mm。

1.2、精度：

该制件尺寸精度为IT12，用一般精度模具即可满足。

1.3、材料：

20钢是优质碳素结构钢， 强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性。

冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。

切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。

抗拉强度 σb （MPa）：

≥410（42） 　　

屈服强度 σs （MPa）：

≥245（25） 　　

伸长率 δ5 （%）：

≥25 　　

断面收缩率 ψ （%）：

≥55 　　

硬度 ：

未热处理,≤156HB 　　

1.4、表面粗糙度：

表面粗糙度为6.3

2、经济性分析

由于生产批量大，所以采用自动化生产、工序集中的工艺方案，能降低制造成本，又能提高生产效率，并能实现安全生产。

二、冲压工艺方案的确定

2.1、冲压工序性质的确定：

先进行冲孔，再进行落料。

2.2、冲压方案的确定：

方案一：

采用单工序模生产。

方案二：

采用连续模生产。

因为方案二的工件精度和生产效率较高，属于大批量生产，所以选用方案二最为合适。

三、冲压模具设计

1、模具结构类型及结构形式

根据零件冲裁工艺方案，选用级进冲裁模具。

2、定位方式选择

由于考虑该模具采用的是条料，零件的尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度要求，应采用导料板导向，无侧压装置控制调料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定位。

而第一件的冲压装置，因为条料长度有一定的余量，可以靠操作工目测来定。

3、卸料方式确定

因为工件厚度为2mm，相对较薄，卸料力也较小，故可以采用弹性卸料，又因为采用的是级进模冲裁，为了便于操作与提高生产率课采用下出件方式。

4、导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。

四、排样方案的确定

1、排样方法的选择

查《冷冲压工艺及模具设计》P53，表2-7，确定排样方式为单行直排。

2、搭边值的确定

查《塑性成形工艺与模具设计》P37，表2-5，确定a=2mm，a1=2.2mm，P39页表2-7查得条料宽度偏差△=0.5，查表2-8得条料与导尺之间的间隙C1=0.5。

故可计算出条料宽度B=D+2（a+△）+C1=45.5mm，导尺间距S=B+C1=46mm,送料进距为32。

3、材料利用率

A—冲裁件面积

B—调料宽度

h—送料进距

n—一个进距内冲件数

其中n=1

B=45.5

h=32

冲裁面积为；A=30×40-3.14×36=1087

所以材料利用率为：

=1087/（45.5×32）×100%=74.7%

五、计算工序压力

计算压力公式为：

F=Ltσb

L—-制件周长

t—-材料厚度

σb—-抗拉强度

查20钢的力学性能表得

≥410Mpa取

=410Mpa

落料：

F落=（40+30）

2

2

410=114800N

冲孔:

F孔=3.14

12

2

410=30897.6N

F冲=114800+30897.6=145697.6N

查表得K

=0.05K

=0.055

F

=K

F落=0.05×114800=5740N

F

=K

F孔=0.055×30897.6=1699.368N

总的冲裁力为：

F=145697.6N+5740N+1699.386N=153.137KN

六、压力机的初选

因为总的冲裁力不得超过压力机的80%，所以所需压力机的总的冲压力为：

F=153.137/0.8=191.42KN

选择开式双柱可倾压力机，型号J23-25，公称压力250kN，滑块行程：

70mm，最大封闭高度：

270mm，最大装模高度：

220mm，连杆调节长度:

55mm，工作台尺寸（前后x左右）：

370x560mm，垫板尺寸（厚度x直径）：

50x200mm，模柄孔尺寸：

40x60mm，最大倾斜角度：

30度。

七、模具设计计算

1、模压中心

因为制件形状对称，所以冲模的压力中心位于其制件的几何中心。

2、主要外形尺寸

2.1、冲裁模刃口尺寸的计算

由于此冲裁件是简单规则形状的零件，所以采用凸模与凹模分别加工。

计算公式：

落料：

外径尺寸A-△0A凹=（D-X△）+δd0A凸=（D-xΔ-Zmin）-δp0

冲孔：

孔的尺寸d+△0d凸=（d+x△）-δp0d凹=（d+x△+Zmin）+δd0

2.1.1、工件极限偏差：

查《互换性与技术测量》表1-8得，得工件标准公差：

当基本尺寸为40时：

△=0.25δP=0.02δd=0.030

当基本尺寸为30时：

△=0.21δp=0.02δd=0.025

当基本尺寸为12时：

△=0.18δp=0.02δd=0.020

2.1.2、冲裁间隙

模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时采用双面间隙，查表可知：

Zmin=0.30

2.1.3、磨损系数根据冲压工艺及模具设可知；

由于制件的外形为落料所以以凹模为基准配合加工凸模

查表得得x=0.75

落料时：

以凹模为基准，然后配做凸模

外径尺寸为40-0.250：

A凹=（40-0.75*0.25）0+0.03=39.80+0.03

外径尺寸为30-0.210：

A凹=（30-0.75*0.21）0+0.025=29.80+0.025

凸模尺寸为

A凸=39.8-0.3=39.5-0.020

A凸=29.8-0.3=29.5-0.020

冲孔时：

以凸模为计算标准配合加工凹模，孔的尺寸为12+0.180

凸模：

d凸=（d+x△）0-δp=（12+0.75*0.18）0-0.02=12.1350-0.02

凹模：

d凹=12.135+0.3=12.435+0.020

3、压力机的校核

（1）公称压力

在实际生产中，为了简便起见，压力机的公称压力可按如下经验公式确定。

对于施力行程较小的冲压工序（如冲裁、浅弯曲、浅拉深等）

已知P=250≥（1.1~1.3）F=（1.1~1.3）153.137=（168.45~199.08）KN

（2）滑块行程

滑块行程70mm满足制件的成形要求；

（3）工作台面尺寸

压力机工作台面（或垫板平面）的长宽等尺寸一般应大于模具下模具尺寸，且每边留出50~70mm，以便于安装固定模具。

当冲压件或废料从下模漏料时，工作台尺寸必须大于漏料件的尺寸。

（4）闭合高度

模具的闭合高度应满足Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm

式中——Hmax压力机最大装模高度

——Hmin压力机最小装模高度；

Hmax=220mmHmin=165mm

H=h1＋h2＋h3＋h4+h5=40+12+50+16+55=173mm

h1为上模座厚度h2为凸模固定板厚度h3为凸模厚度h4为凹模厚度h5为下模座厚度

满足Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm

所以压力机型号合适

八、冲模主要零件的设计

1、工作零件

1.1、凹模设计：

凹模因为制件简单，所以选择锥筒式。

凹模外形尺寸的确定：

查书本P56页表2-19得K=0.42

凹模高：

H凹=K*b=0.42*40=16.8mm（≥15mm）

凹模壁厚:

C=（1.5~2）H凹=25.2~33.6mm（≥30~40mm）

1.2、凸模设计：

采用如图所示的凸模固定形式

当采用弹性卸料板时凸模长度按下式计算：

L=h1+h2+t+h其中：

h1—为凸模固定板的厚度；

h2—为卸料板的厚度；

t—-为材料厚度

固定板厚h1=（0.6~0.8）H凹=10.08~13.44取12mm

卸料板厚h2=（0.8~1.0）H凹=13.44~16.8取16mm

附加厚度h一般取15~20，取20

故凸模长度L=12+16+2+20=50mm

2、导柱导套的设计

采用最常用的滑动导柱、导套结构形式。

导套孔径d上有油槽，用以存润滑油，外经D与上模板孔采用过盈配合，配合时导套孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径应比导套和导柱的间隙配合部分孔径d增大1mm，为（d+1）mm。

其中：

D=32L=70H=30b=3a=2

导柱的选择；

其中基本尺寸d=20L=130

3、模架的选择

因为制件的对称性好，所以采用中间导柱模架，对角布置。

这种布置方式受力比较平衡，使用时可以两个方向送料，操作较为方便。

4、模柄的选择：

d=25mm

5、导料板的确定

导料板导料适用于简单模和级进模。

卫士条料顺利通过，导料板互相之间的距离应该等于条料的最大宽度加上双边间隙值。

无侧压装置时，条料的宽度和导料板间的距离按无侧压装置的公式计算。

导料板的高度H与条料厚度t、挡料销高度及挡料方式有关，查表可知：

h=4mm，H=10~12mm。

6、卸料装置的确定

常用的卸料方式有：

刚性卸料和弹压卸料板。

此次设计选用弹压卸料板，材料选择为10钢，冲裁时，条料容易粘在凸模上，固需要卸料装置，来使条料脱离凸模。

由卸料板、弹性元件、卸料螺钉组成。

卸料板形状与凹模相似，厚度H=（0.8~1.0）H凹=13.44~16.8，取16mm。

7、模具的装配

（1）先将凸模装入固定板中，保证凸模挂台不高出固定板。

（2）将凹模与下垫板用螺钉与下模架连接，拧紧螺钉。

（3）通过凹模上的销钉孔配做下模架上的销钉孔，把销钉装入其中。

（4）把凸模固定板和上垫板用螺钉连接，螺钉不拧紧。

（5）把装好的上模和下模合模。

（6）通过下模架的漏料孔，用透光法调整凹、凸模间的间隙，调好后拧紧螺钉。

（7）把上模架的销钉孔钻绞成，装入销钉。

（8）上模装上弹性橡胶，卸料板，并用卸料螺钉紧固。

（9）下模装上定位销，导料销。

（10）合模，并装上模柄。