冲压模具课设.docx

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冲压模具课设

目录

第一章绪论1

第二章零件设计任务4

2.1零件图4

第三章冲裁件的工艺分析5

3.1工件材料5

3.2工件结构形状5

3.3工件的尺寸精度5

3.4确定工艺方案5

第四章模具设计6

4.1计算刃口尺寸6

4.2零件冲裁力的计算8

4.3卸料力及推件力的计算8

第五章设备的选择10

5.1冲压设备的选择10

第六章零件的排样12

6.1排样方案12

6.2排样数值计算确定最佳方案12

6.3选择最佳的排样方式13

第七章模具零部件结构的确定15

7.1标准模架的选用15

7.2卸料装置中弹性元件的计算15

第八章压力中心的确定17

第九章心得体会18

第十章参考文献20

第一章绪论

冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以实现；没有先进的冲模，先进的冲压工艺也无法实现。

冲压工艺与模具，冲压设备与冲压材料构成冲压加工的三大要素，只有他们结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有独特的优点，主要表现如下：

（1）冲压加工的生产效率高，操作方便，易于实现机械化和自动化。

这是因为冲压是依靠冲模及冲压设备完成加工的，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力要每分钟达数百次甚至上千次以上，而且每次冲压行程就可以得到一个冲压件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸及形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量，且模具寿命一般比较长，所以冲压的质量很稳定，互换性好，具有“一模一样”的特性。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁，覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和硬度都较高。

（4）冲压一般没有切削碎屑生成，材料的消耗较少，且不需要加热设备，所以是一种节省材料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

但是，冲压加工时模具一般具有专用性，又是一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集型产品。

所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的有点才能充分得到体现，从而获得较好的经济效益。

冲压工艺在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。

相当多的工业部门越来越多的使用冲压加工方法加工产品零部件，如汽车，农机，仪器仪表，电子，航空航天，家电及轻工业等行业。

在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当大，少则60%以上，多则90%以上。

不少过去用锻造铸造和切削方法加工制造的零件，现在大多也被质量轻刚度好的冲压件所替代。

因此可以说如果生产中不采用冲压工艺，许多工艺部门要提高生产效率和产品质量，降低生产成本，对产品进行快速更新换代都是难以实现的。

随着科学的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压工艺的不断革新和快速发展。

其主要表现和发展方向如下：

（1）冲压成形理论及冲压工艺方面

冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。

目前，国内外对冲压成型技术的研究非常

重视，在材料冲压成形研究、冲压成形过程应力应变分析，板料变形规律研究，坯料与模具间相互作用的研究等方面取得了重大研究成果。

（2）冲模是实现冲压的基本条件。

在冲压模设计上朝两个方面发展，一方面，为了适应高速，自动，精密，安全大批量生产的需要，冲模向高效率高精度高寿命及多工位多功能发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，各种简易冲模及制造技术也得到迅速发展。

（3）冲压设备与冲压生产自动化方面。

性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术的基本条件，高效率，高精度，高寿命的冲模需要高精度高自动化的设备相匹配。

近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，切更新换代周期越来越短。

冲压生产为了适应这一新的要求，开发了各种适应不同批量生产的工艺设备和模具。

（4）模具标准化：

不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。

（5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：

计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。

计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。

将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。

第二章零件设计任务

2.1零件图

材料：

Q235

厚度：

2mm

精度等级：

IT12

批量：

100000件

第三章冲裁件的工艺分析

3.1工件材料

Q235是普通碳素钢，Q235代表的是材料的屈服度，后面的235就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。

并会随着材质的厚度的增并会随着材质的厚度的增加。

Q235具有良好的塑性，焊接性以及压力加工性，适合冲压件。

3.2工件结构形状

工件结构形状相对简单，有两个圆弧，孔与边缘之间的圆角符合要求，料厚为2mm满足许用壁厚要求，可以冲裁加工。

3.3工件的尺寸精度

工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT12级精度，普通冲裁完全可以满足要求。

根据以上分析，该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。

3.4确定工艺方案

该冲裁件包括落料和冲孔两个两个工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合模冲裁和级进模冲裁三种。

因为零件结构简单，采用单工序模就可以满足要求。

第四章模具设计

4.1计算刃口尺寸

通过零件精度等级为IT12可以查指导书表6-14标准公差数值

得到：

A1=65

A2=24

A3=30

R1=10

R2=30

R3=3

R4=10

根据零件形状，凹模磨损后其尺寸变化有三种情况：

（1）凹模磨损后，尺寸A1,A2,A3,R2,R3变大。

查教材表2-11得到系数χ

XA1=0.75XA2=0.75XA3=0.75XR3=0.75XR2=0.5

根据公式Ad=（A-χΔ）

得到A1d=64.78

A2d=23.84

A3d=29.84

R2d=29.90

R3d=2.93

（2）凹模磨损后，尺寸R1,R4变小。

查教材表2-11得到系数χ

XR1=0.75XR4=0.75

根据公式Ad=（A-χΔ）

得到R1d=10.11

R4d=10.11

由教材表2-7冲裁模刃口双面间隙Z查得

Zmin=0.20mmZmax=0.24mm

该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值Zmin—Zmax﹦0.20―0.24mm

4.2零件冲裁力的计算

零件周长L=189.7302

K取1.3

t=2mm

查下表可知τ=304-373Mpa取中间值340Mpa

故冲裁力

F=KLtτ=1.3×189.7302×2×340=167721.4968

则冲裁力F=168KN

4.3卸料力及推件力的计算

有公式F卸=K卸F

F推=K推F

查教材52页表2-2可得（如图）

K卸=0.04-0.05

K推=0.055

可以求出卸料力和推荐力分别为

K卸=7.56KN

K推=9.24KN

则可以求出零件所需要的冲压力

F总=F+F卸+F推=168+7.56+9.24=184.8KN

第五章设备的选择

5.1冲压设备的选择

根据冲裁力F总=184.8KN查下表

可选择开式双柱可倾斜压力机J23-25

其技术参数如下：

公称压力：

250Kn

滑块行程：

65mm

最大封闭高度：

220mm

封闭高度调节量：

55mm

滑块中心线至床身的距离：

200mm

工作台尺寸：

200mm

290mm

垫板厚度：

50mm

模柄孔尺寸：

￠40mm

70mm

第六章零件的排样

6.1排样方案

分析零件形状可以采用单直排的排样方式，零件可行的排样方式有下图所示两种。

方案

（一）

方案

（二）

6.2排样数值计算确定最佳方案

1.搭边

通过查教材表2-13搭边a和a1数值可以查到

工件间a=2.2mm

侧面a1=2.5mm

2.条料宽度的确定

条料宽度的原则是：

最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能再冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导板之间有一定的间隙。

条料宽度可以按如下公式计算：

B

=[D+2（a1+Δ）+b0]-Δ

式中：

B——条料标称宽度（mm）；

D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；

a1——侧搭边（mm）；

Δ——条料宽度公差（mm），见教材表2-14；

b0——条料与导料板间的间隙（mm），见教材表2-15。

可求出：

方案

（一）B=36.1mm

方案

（二）B=71.1mm

6.3选择最佳的排样方式

利用材料的利用率来选择最佳方案，由利用率公式：

η=

×100％

式中：

A——冲裁件面积mm2；

n——一个进距内的冲件数目；

B——条料宽度（mm）；

h——进距（mm）。

则可以计算两种方案的利用率：

η1=63.9％

η2=67.8％

比较两种方法的利用率，应采用方案二比较合理，排样如图所示：

第七章模具零部件结构的确定

7.1标准模架的选用

标准模架的选用是依据凹模的外形尺寸，所以首先计算凹模周界的大小。

由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模的高度H=Kb=0.28×65mm=18.2mm，取40mm，凹模壁厚C=（1.5―2）H=32mm。

所以，凹模的总长为L=（77+2×65）mm=207mm，取250mm，凹模的宽度为B=（30+2×35）mm=110mm，取125mm。

模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查指导书表6-30后侧导柱模座尺寸，可以得到模架规格。

上模架：

250mm×125mm×40mm

下模架：

250mm×125mm×45mm

导柱：

按GB2861.2-81选d=25mm，其中导柱长度有110-180mm，模具最大闭合高度有220mm，故选择导柱长度为180mm。

导套：

按GB2861.6-81选d=25mm导套，其中长度有80,85,90,95mm，可选择较大的90mm。

7.2卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸如下：

（1）确定橡胶的自由高度H0

H0=（3.5―4）H工

H工=h工作+h磨损=t+1+（5―10）=2+1+7=10mm

由以上两个公式，取H0=40mm。

（2）确定橡胶的横截面积A

A=K卸/p

查得矩形橡胶在预压量为10％―15％时的单位压力为0.6Mpa，所以：

A=7.56KN/0.6Mpa=12600mm2

（3）确定橡胶的平面尺寸

根据零件的形状特点，橡胶的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。

结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为72mm×32mm，外形暂定一边长250mm，则另一边长b为：

b=160-72×32=A

b=（12600+72×32）/160=95mm

（4）校核橡胶板的自由高度

为满足橡胶板的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其中最大外形尺寸为80mm，所以

H0/D=40/80=0.5

橡胶垫的高径比在0.5―1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。

橡胶的装模高度为0.85×40mm=34mm。

第八章压力中心的确定

零件外形为对称件，左右对称但上下不对称，所以零件的压力中心在纵向中心线上，我们可以采用CAD（计算机辅助）来找到压力中心，如下图所示。

第九章心得体会

通过这次课程设计，我了解了冲压技术的发展方向，加深了自己在对专业知识的理解，也锻炼了动手能力与思考解决问题的能力。

设计的过程有艰辛也有快乐，让我明白了自己要学习的东西还有很多。

以前老是觉得自己什么都懂，有点眼高手低，现在终于明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作生活中都应该不断地积极地去学习，努力丰富自己的知识水平，提高综合素质。

另外，通过这次课程设计，我还得到了一个启示：

知识只有通过应用才能实现其价值。

有些东西当时以为学会了，到真正用到时又是两回事。

所以，我认为，只有到真正会用的时候才是真的学会了。

最后，还要感谢老师的悉心指导，还有各位同学的热心帮助。

在设计过程中，通过查阅大量资料，积极自学，和同学交流有关经验，向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也培养了独立工作的能力，树立了独立工作的信心，充分体会到了创作过程的艰难和接近成功时的喜悦。

对于设计中存在的一些不足，望各位老师批评指正。

作为模具的设计与制造，本课题提出的级进模设计方案仍然有不是很完善的地方，若要发展此行业要不断的提高生产效率，降低生产成本，就尽量采用半自动化或着是全自动化的机器来代替人工操作。

对于现在国内的发展的情况来看本课题的研究结果仍然具有相当的成效，并有较高的参考价值和实用价值。

这次课程设计历时两个星期左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

劳动是人类生存生活永恒不变的话题。

虽然这只是一次的极简单的课程制作，可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞模具设计的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血！

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

让我知道了学无止境的道理。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

第十章参考文献

[1]姜华奎主编.冷冲压工艺与模具设计.机械工业出版社

[2]宋宏主编.冷冲压模具设计指导.长江大学出版社

[3]付宏生主编.冷冲压成形工艺与模具设计制造.化学工业出版社

[4]肖景容姜奎华主编.冲压工艺学.机械工业出版社

[5]徐茂功桂定一主编.公差配合与技术测量.机械工业出版社

[6]王孝培主编.冲压手册（修订本）.北京：

机械工业出版社