坯料冲压工艺及模具设计.docx
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坯料冲压工艺及模具设计
学院
课程设计说明书
课题：
坯料冲压工艺及模具设计
专业
学生姓名
班组
学号
指导教师
完成日期
零件冲压模设计
摘要
关于学校这次的课程设计，我设计了零件的坯料冲孔落料复合模一套经过课程设计的整个课题精心制作，对我所学的模具设计与制造所有知识得到了一个全面的复习，经过查询我们的教材还有我们学校图书馆里的和我这次课程设计课题有关的书本，根据模具设计的相关流程进行一步一步的不折不扣制作，把我这次课程设计的整个设计过程给很清楚的写在这份说明书上了。
在这次设计零件同样先进行了工艺的分析，工艺的计算，确定压力机型号，再将各主要零部件的设计表达出来。
这次课程设计零件设计说明书的第一个部分是对我这次课程设计课题的第一套模具，零件坯料的冲孔落料复合模的工艺的分析，工艺的计算，主要零部件的设计。
这次零件设计说明书的工艺计算，主要零件的设计。
这都为选择冲压设备提供重要依据。
也为本次模具设计的AutoCAD装配图，以及AutoCAD主要零件图绘制提供了依据。
关键词：
冲压模、
目录
摘要··················································································································Ⅰ
Abstract···········································································································Ⅱ
第一张概述····································································································4
1.1课程设计的目的·························································································4
1.2课程设计的要求·························································································4
1.3课程设计的注意事项··················································································4
第二章零件坯料工艺设计··············································································5
2.1分析零件坯料的工艺性···············································································5
2.1.1零件坯料工艺分析··················································································5
2.1.2确定零件坯料冲压工艺方案····································································5
2.2零件坯料的工艺计算·················································································6
第三章零件坯料冲孔落料复合模模具零部件设计······································7
3.1零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm孔凸模的设计·······································7
3.2零件坯料冲孔落料复合模落料凹模设计·····················································8
3.3零件坯料冲孔落料复合模凸凹模设计·······················································8
3.4零件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计············································9
3.5零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模固定板设计··········································10
3.6零件坯料冲孔落料复合模，推件块设计··················································11
3.7零件坯料冲孔落料复合模，垫板设计······················································12
第四章零件坯料冲孔落料复合模具结构设计·········································14
4.1零件坯料冲孔落料复合模模架的选择····················································14
4.2零件坯料冲孔落料复合模压力中心计算·················································14
4.3零件坯料冲孔落料复合模模具装配图和零件的绘制··································14
总结··················································································································22
致谢··················································································································23
参考文献·········································································································24
第一章概述
1.1课程设计的目的
1、在这次课程设计中通过对课程设计的课题制作，对我们在学校老师所教的专业知识和我们自己所自学的专业知识进行一个巩固。
2、在这次课程设计中培养我们模具专业的学生在遇到问题时的分析能力和解决问题能力，还有能独立的完成对于模具设计的流程的熟练制作。
3、在这次课程设计中对我们模具设计与制造专业的学生工作作风以及责任心还有安全意识得到较大跨度的一个提升。
1.2课程设计的要求
1、课程设计的图纸图幅量：
一共要最少3张零号的图幅工作量（其中最少要有1张零号装配图，剩下的不做要求）。
2、图纸：
最后答辩前上交的图纸必须用AutoCAD绘制，画图时要更具绘图标准去画，最后要交1份AutoCAD图纸和1份1：
1打印出来的图纸。
3、课程设计说明书的字数要求：
不少于6000字。
4、查看和课程设计课题有关的各种资料，为顺利的完成课程设计以及能顺利毕业做好充分的准备工作。
5、要求计算准确、结构设计合理、图面整洁，图样及标注符合国家标准。
6、要求编制的工艺规程符合生产实际。
7、设计计算说明书要求文字通顺，书写工整。
1.3课程设计的的注意事项
1、相关安全的事宜：
在进行课程设计的样品加工时一定要遵守各类加工机械的操作规范，确保人生安全，器械安全。
2、服从命令听指挥:
在进行任何加工都前都要听从老师的安排，认真负责，精心制作，保质保量完成模具加工任务。
3、课程设计的所有内容必须自己独立完成，可以请教同学或老师，但严禁抄袭，做，在模具加工时同样要独立完成。
第二章零件工艺设计
2.1分析零件坯料的冲压工艺性
零件坯料如图2-1零件坯料
图2-1零件坯料
2.1.1零件坯料工艺分析
由图2-1可见,零件坯料的形状比较简单，结构成对称分布，零件尺寸通过一般的冲压能满足零件坯料的尺寸精度要求。
尺寸的公差为自由公差，孔Φ3mm的孔边距离外轮廓的距离远远大于凸、凹模所允许的最小壁厚，没有凸、凹模强度的困扰，所以可以采用冲压工序完成零件的生产。
2.1.2确定零件坯料冲压工艺方案
1、方案的种类零件坯料需要冲孔落料2个基本的工序，我们用以下3种加工的工艺方案来进行加工：
方案一：
先把坯料冲下来，然后再利用另外的一套冲孔的模具进行孔的加工，用单个工序的模具来对零件坯料的制作。
方案二：
采用冲孔落料，级进冲压，采用级进模具来完成零件坯料的生产加工任务。
方案三：
采用落料和冲孔同时进行的复合模具完成零件坯料的生产任务。
2、方案的比较每种加工方案的特点以及方案比较如下。
方案一：
所需要的模具的结构不怎么复杂，在加工模具时比较容易，但要2个工序才能将加工中心坯料加工出来，用两个模具整个生产，这样生产的成本有点高，并且加工时的效率很低，最为重要的是这个方案加工不能保证零件坯料的尺寸精度。
这个方案我们不要。
方案二：
虽然用级进模他的加工效率是比较高的。
但是级进模具外形很大，制造模具时麻烦，这样他的成本代价太高，本身这种模具就不适合加工这种形状很小，结构还很简单的零件，因而这种案我们也不要。
方案三：
这个就要一个模具就行了，而且零件坯料的零件精度还有生产的速度要求都能够达到要求，关键成本也不太高。
3、方案的最终确定综上所诉，零件坯料冲压模具采用冲孔落料复合模具进行产品的加工。
2.1.2确定零件坯料冲孔落料复合模结构形式的确定
有正装复合模具还有倒装复合模具2种复合模。
考虑到成型后拿料问题。
最终确定我们用倒装式复合模具进行零件的冲压加工。
2.2工艺计算
2.2.1零件坯料零件的排样设计如图2-2排样
图2-2排样
1、搭边值的确定[1]冷冲压工艺及模具设计》表2.10得出工件的搭边对于本次的设计，我们a1选取2mm，工件侧面a=2.5mm
2、条料步距的确定步距值：
33mm+2mm=35mm宽度150mm+2.5mm+2.5mm=155mm。
根据三维软件进行测量得出，面积为3660.43平方毫米，周长401.60mm
3、材料的利用率计算η=S工/S总=3660.43/35mm×155×100％=67.47％
2.2.2凸模和凹模的工作部分尺寸
零件图上所注公差经查标准公差表1.2为IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。
表1.2部分标准公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等级
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm/mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
根据表1.2分析：
该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。
查公差表得各尺寸公差：
零件外形：
150
mm、30
mm、33
mm
零件内形：
8
mm
1、确定凸、凹模的间隙以及制造公差。
[2]冷冲压模具课程设计指导与范例》表2-7可得凸、凹模的间隙最小值Zmin=0.246mm，凹模间隙最大值Zmax=0.360mm
冲孔凸、凹模计算
设冲孔尺寸为
根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Zmin。
凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。
其计算公式为：
凸模dp=（d＋x△）0-δp
凹模dd=（
＋Zmin）0+δd＝（d＋X△＋Zmin）0+δd
在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距Ld按下式确定：
Ld=（Lmin＋0.5△）±0.125△
式中dd——冲孔凹模基本尺寸（mm）；
dp——冲孔凸模基本尺寸（mm）；
d——冲孔件孔的最小极限尺寸（mm）；
Ld——同一工步中凹模孔距基本尺寸（mm）；
Lmin——制件孔距最小极限尺寸（mm）；
△——冲孔件孔径公差（mm）；
Zmin——凸、凹模最小初始双面间隙（mm）；
X——磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可查表9.1取值：
当工件精度IT10以上，取x=1；当工件精度IT11～IT13，取x=0.75；当工件精度IT14，则取x=0.5。
表9.1磨损系数X
料厚t（mm）
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1～2
2～4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17～0.35
0.21～0.41
0.25～0.49
0.31～0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
根据图1.1和表9.1查得磨损系数X取0.5，即X=0.5
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，所以
凸模：
dp=（d+X△）0-δp
=（8+0.5×0.30）
=8.15
凹模：
dd=（dp+Zmin）
=（8.15+0.246）
=8.396
二、落料凸、凹模计算
凹模：
Dd=（D－X△）
凸模：
Dp=（Dd－Zmin）
＝（D－X△－Zmin）
式中Dd——落料凹模基本尺寸（mm）；
Dp——落料凸模基本尺寸（mm）；
D——落料件最大极限尺寸（mm）；
——落料件外径公差（mm）；
Zmin——凸、凹模最小初始双面间隙（mm）；
X——磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。
表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得：
150
mm、30
mm、33
mm设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工。
所以凹模
150
:
Dd2=（D2-X
）
=（150-0.5×0.87）0+0.11
=149.5650+0.11mm
30
:
Dd2=（D2-X
）
=（30-0.5×0.52）0+0.11
=29.740+0.11mm
33
:
Dd2=（D2-X
）
=（33-0.5×0.52）0+0.11
=32.740+0.11mm
凸模
150
:
Dp2=（Dd2-Zmin）
=（149.565-0.246）
=149.319
mm
30
:
Dp2=（Dd2-Zmin）
=（29.74-0.246）
=29.494
mm
33
:
Dp2=（Dd2-Zmin）
=（32.74-0.246）
=32.494
mm
式中，由已知条件零件为非圆形，材料的厚度是2mm，以及零件的公差大于0.42mm，查询《冷冲压模具设计》表2-9磨损系数X[5]得X=0.5，制件精度为IT14级时查询《冲压模具课程设计指导与范例》[6]得Δ=0.87mm。
零件坯料2孔中心距离的计算：
由图2-1可知当制件精度取IT14级时，中心距离：
130±0.42mm
C凹=C±σ凹=130±0.105mm
式中，σ凹=1/4×0.42mm=0.105mm
2、零件坯料冲压模，冲压力计算
计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力
一般可以按下式计算：
Fp=KpLtτ=Lt（6.1）
式中τ——材料抗剪强度（MPa）；
L——冲裁周边总长（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动，取Kp=1.3。
2.1冲裁力Fp的计算
据图5.3可得一个零件内外周边之和L=401.60mm。
查碳素结构钢的力学性能表知：
钢板的抗剪强度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=2mm，则
根据公式（6.1）：
Fp=KpLtτ
=1.3×2×401.60×260
=271481.6（N）
≈271.5（KN）
2.2卸料力Fq1的计算
Fq1=KxFp（6.2）
式中Kx——卸料力系数，查表6.1取Kx＝0.05。
根据公式（6.2）：
Fq1=KxFp
=0.05×271.5（KN）
≈13.575（KN）
表6.1卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
Kx
kt
Kd
钢
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
2.3顶件力Fq2的计算
Fq2=KdFp（6.3）
式中Kd——顶件力系数。
查表6.1得Kd＝0.06.
根据公式（6.3）：
Fq2=KdFp
=0.06×271.5（KN）
≈16.29（KN）
2.4总的冲压力F的计算
根据模具结构总的冲压力F=FP+Fq1+Fq2
=271.5+13.575+16.29
=301.365（KN）
选用的压力机公称压力P≥（1.1～1.3）F，取系数为1.3，则：
P≥1.3F=1.3x301.365（KN）=391.7745（KN）。
从满足加工的工艺要求考虑，可拟选用J23-63查《冲压模具课程设计指导与范例》表9-9开式双柱可倾压力机技术规格[2]
J23-6.3参数：
公称压力/KN：
630
滑块行程次数/次•min-1：
70
最大封闭高度/mm:
360
封闭高度调节量/mm:
60
立柱距离/mm:
250
工作台尺寸/mm：
630×420
垫板尺寸/mm：
厚度：
80
模柄尺寸/mm：
直径：
50
深度：
70
第三章零件坯料冲孔落料复合模工作部分零件设计
3.1零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm孔凸模的设计
零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm孔凸模材料选择：
为保证模具的寿命以及零件的精度和材料供应问题我们选择Cr12MOV。
零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm孔凸模形式确定：
采用国家规定形式中的（GB2863.2-81）。
材料选择：
为保证模具的寿命以及零件的精度和材料供应问题零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm孔凸模的热处理：
58—62HRC。
零件坯料冲孔落料复合模。
冲Φ8mm凸模的冷处理：
加超深冷冷处理（零下400C°）因为光靠热处理没法完全的去除材料的内应力。
在材料刚刚经过热处理后接着进行材料的加超深冷冷处理。
这样可以最大限度的去除材料的内应力。
以增加模具的使用寿命。
保证产品的尺寸精度稳定性。
零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm凸模的固定方式：
采用压入式固定。
零件坯料冲孔落料复合模，冲Φ8mm凸模具体设计图纸如：
图3-1冲孔凸模所示。
图3-1冲孔凸模
3.2零件坯料冲孔落料复合模落料凹模设计
零件坯料冲孔落料复合模，落料凹模材料的选择：
同凸模的材料一样选择Cr12MoV。
零件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的热处理：
60—64HRC。
零件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的冷处理：
加超深冷冷处理（零下400C°应为光靠热处理没法完全的去除材料的内应力，在材料刚刚经过热处理后接着进行材料的加超深冷冷处理，这样可以最大限度的去除材料的内应力，以增加模具的使用寿命，保证产品的尺寸精度稳定性）。
零件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的具体设计图纸如：
图2-4落料凹模所示。
图3-2落料凹模
3.3零件坯料冲孔落料复合模凸凹模设计
零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模材料的选择：
和凸模的材料一样我们用Cr12MoV。
零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模的热处理：
58—62HRC。
零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模的冷处理：
加超深冷冷处理（零下400C°应为光靠热处理没法完全的去除材料的内应力，在材料刚刚经过热处理后接着进行材料的加超深冷冷处理，这样可以最大限度的去除材料的内应力，以增加模具的使用寿命，保证产品的尺寸精度稳定性）。
零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模设计图纸如：
图2-5凸凹模所示。
图3-3凸凹模
3.4零件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计
零件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板材料选择：
45。
零件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板热处理要求：
45—50HRC。
零件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计如：
图2-6凸模固定板所示。
图3-4凸模固定板
3.5零件坯料冲孔落料复合模，凸凹模固定板设计
零件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板材料选择：
45。
零件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板热处理要求：
45—50HRC。
零件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板设计图纸如：
图2-7凸、凹模固定板所示。
图3-5凸凹模固定板
3.6零件坯料冲孔落料复合模，推件块设计
零件坯料冲孔落料复合模，推件块材料选择：
45。
零件坯料冲孔落料复合模，具体设计如：
图2-8推荐号。
图3-6推件块
3.7零件坯料冲孔落料复合模，垫板设计
零件坯料冲孔落料复合模，垫板材料选择：
45。
零件坯料冲孔落料复合模，垫板具体设计如：
图2-9所示。
图3-7垫板
第四章零件坯料冲孔落料复合模具结构设计
4.1零件坯料冲孔落料复合模模架的选择
模架形式的选用后侧导动，结合设计的凹模等，先大概的确定一下模架的尺寸，最后再通过查询资料选取标准模架。
上模座尺寸300mm×300mm×75mm，材料选用，HT250
下模座尺寸300mm×300mm×90mm，材料选用，HT250
4.2零件坯料冲孔落料复合模压力中心计算
由零件坯料图就可以看出压力中心，因为零件坯料零件是对称的，没有必要进行压力中心的计算。
4.3零件坯料冲孔落料复合模模具装配图和
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