冲压设计说明书.docx

冲压设计说明书.docx

《冲压设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压设计说明书.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

冲压设计说明书

太原科技大学

课程设计任务书

专业班级成型071403班

设计人刘斌同组人孙龙宇

设计题目：

罩壳垫片落料拉伸复合模

设计参数：

1．技术按有关标准及规定

2．批量生产

设计要求：

1．进行工艺计算，确定工艺方案；

2．编制工艺卡；

3．通过计算确定成型设备；

4．绘制模具装配图与主要零件图；

5．编写设计计算说明书（不少于1万字）。

设计时间：

2010年3月8日至2010年3月26日

设计人（签字）

指导教师（签字）

教研室主任（签字）

摘要

采用落料拉伸复合模，能较好地实现落料及落料件的拉伸，模具设计制造简便易行。

落料拉伸效果好，能极大地提高生产效率，但落料拉伸凹模设计较为重要，设计中应充分考虑其落料拉伸模口形状，否则易影响落料拉伸件的形状。

本设计主要包括产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及零件设计，模具组立等问题。

本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具装配图和非标准件零件图。

Abstract

Thiscanenhancetheproductionefficiencyenormously,butfallsthematerialtostretchtheconcavemolddesigntobeimportant,inthedesignshouldconsiderfullyitfallsthematerialstretchmoldmouthshape,otherwiseeasytoaffectfallsthematerialstretchestheshape.Thisdesignalmostincludes,elaboratedtheproductcraftanalysisseparately,therammingplandetermination,theprocessdesign,thetemplateandthecomponentsdesign,themoldgroupatoncequestion.Thisdesigncontentisdeterminedthesuperposabledieformerandthestructuralstyleaswellasthetechnologycapability,drawupthemoldassemblydrawingandthenon-standardletterdetaildrawing.

目录

·

1．设计任务书及产品图································1

2．工艺方案分析及确定····························3

2．1零件的工艺分析··································3·

2．2工艺方案的确定································4

2．3排样图的确定···································4

3．工艺设计与计算·····································6

3．1落料工艺及落料模具的设计····················6

3．2拉伸工艺及拉伸模具的设计·························9

4.模具的其他零件

5.主要组件的装配

6.模具的动作说明

结束语··············································23

参考文献···········································24

1.设计任务书

工件名称：

罩壳垫片

工件简图：

如下图1.1所示

生产批量：

中小批量

材料：

08钢

材料厚度：

1mm

图1.1

2.工艺方案分析及确定

2.1零件的工艺性分析

由工件图看，该工件为有凸缘圆筒形件，凸缘上分布俩孔，要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。

此工件的形状满足拉伸工艺要求，可用拉伸工序加工，后续再用冲孔致成形。

对于带凸缘筒形拉伸件的工艺性还应考虑以下方面内容：

1）凸缘件的圆筒部分直径d与毛坯D的比值d/D最好不小于0.4，以能一次拉成；

2）各圆角r=3≥3t，满足拉伸对圆角半径要求；

3）拉伸件凸缘宽度不宜太宽，为解决工作中的起皱问题的主要方法是采用防皱压边圈。

该零件所用材料为08钢，属优质碳素钢，拉伸工艺性较好。

（1）计算毛坯尺寸

如图所示，

。

由凸缘的相对直径

/d=50/21=2.38,查“有凸缘拉伸件修边余量表”得修边余量

。

∵

∴有凸缘圆筒形件的毛坯直径为

将

带入上式，得毛坯的直径为：

（2.）判断能否一次拉成

工件总的拉伸系数

工件总的拉伸相对高度h/d=7/21=0.33

由凸缘相对直径

，毛坯相对厚度t/D×100=1/56.6×100=1.77,查“凸缘件的第一次拉伸系数表”得，有凸缘圆筒形件第一次拉

的最小拉伸系数

；由“有凸缘件的第一次拉伸最大相对高度

”表查得

。

由于

则可一次拉成。

2.2确定工艺方案

第一步是落料，然后进行一次拉伸，最后冲孔。

考虑到工件的生产批量以及模具的制造成本和操作性，选用落料拉伸复合模，即确定工艺方案为：

落料首次拉伸—冲孔。

2.3排样

该工件排样根据落料工序设计。

考虑操作方便及模具结构简单，故采取单排排样设计。

本材料用到08钢，属低碳钢，由“普通低碳钢板料搭边值”表查得搭边值

条料宽b=56.6+2

=58.6mm

条料的进据为h=56.6+a=57.4mm.

冲裁单件材料的利用率按式

%计算。

则

%≈75%

3.工艺计算与设计

3.1落料工艺及落料模具的设计

（1）落料力计算

按式F=KLt

式中τ为材料的抗剪强度，L为冲裁周边总长（mm）,t为材料厚度，系数KP是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙的波动（数值的变化或分布不均匀）

润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3，当查不到强度τ时，可用强度，σb代替，而取KP=1的近似计算法计算。

现用式子F=Ltσb，σb查得380M

则F=178×1×380=67.64KN

（2）卸料力及推件力的计算

影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算出很困难，在实际生产采用经验公式计算：

卸料力：

=KF

推料力：

=nK1F

顶件力：

=K2F

式中：

K-卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）

-推件力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）

-顶件力系数，其值为0.04～0.08（薄料取大值，厚料取小值）

n为梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为直刃口部分的高，t为材料的厚度，h取4～10mm,现取h=6mm

本模具中只有卸料力和推件力即可，则：

，

（3）落料凹凸模刃口尺寸的计算

由于加工模具的方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为以下两种情况：

凹模与凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，从此工件的结构上分析，选择凸模与凹模分开加工的制造方法：

采用这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差（凸模δp、凹模δd），适用于圆形或简单形状的制件。

为了保证初始间隙值小于最大合理间隙2Cmax，必须满足下列条件：

零件外径尺寸为

，根据上述原则，首先确定基准键凹模刃口尺寸

，再减去

便是凸模刃口尺寸。

由此得

查表得

尺寸精度为IT12~IT13，选x=0.75

代入上式，得

=

mm

则

校核：

>

（不能满足间隙公差条件）

因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：

∴

（4）凹模洞的类形

常用凹模洞口的类形如下图所示：

其中图a、b、c为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。

但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。

一般复合模上出件的冲裁模用图a、c型，下出件的冲裁模用图b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如α＝300时，刃磨0.1mm时，其尺寸增大0.0017mm）

凹模锥角α，后角β和洞高度h，均随制件材料厚度增加而增大，一般取α＝15＇～30＇　β＝20＇～30＇h=4-10mm综上所述及其对工件孔分析，选择B型凹模洞口，取h=6mm　　　β＝20＇

（5）凹模的外形尺寸

凹模的外形一般有矩形与圆形两种。

凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度，刚度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的由经验公式：

凹模的厚度为:

H=kb（≥15）

凹模壁厚度为c=（1.5～2）H（≥30～40mm）

式中b为冲裁件的最大外形尺寸；K为系数,是考虑板料厚度影响的系数

查表得，H=

＜15，调整为H=30mm，c取40mm

3.2拉伸工艺及拉伸模具的设计

（1）设计要点

设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点

1）拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。

2）拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。

3）有凸缘拉深件的高度取决胜于上模行程，模具中要设计有限程器，以便于模具调整。

4）对称工件的模架要明显不对称，以防止上、下模位置装错，非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行，发防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。

5）对于形状复杂，需经过多次拉深的零件，需先做拉深模，经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，设计安装定位装置。

6）弹性压料设备必须有限位器，防止压料力过大。

7）模具结构及材料要和制件批量相适应。

8）模架和模具零件，要尽是使用标准化。

9）放入和取出工件，必须方便安全。

（2）有凸缘圆筒形件的拉深方法及工艺计算

有凸缘筒形件的拉深原理与一般圆筒形件是相同的，但由于带有凸缘，其拉深方法及计算方法与一般圆筒形件有一定差别。

1）在凸缘拉深件可以看成是一般圆筒形件在拉深未结束时的半成品，即只将毛

坯外径拉深到等于法兰边（即凸缘）直径df时的拉深过程就结束。

因此其变形区的压力状态和变形特点应与圆筒形件相同。

2）拉深凸模和凹模的间隙

拉深模间隙是指单面间隙，间隙的大小对拉深力，拉深件的质量，拉深模的寿命都有影响，若c值大小，凸缘区变厚的材料通过间隙时，校正和变形的阻力增加，与模具表面间的摩擦，磨损严重，使拉深力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。

间隙小时得到的零件侧壁平直而光滑，质量较好，精度较高。

间隙过大时，对毛坯的校直和挤压作用减小，拉深力降低，模具的寿命提高，但零件的质量变差，冲出的零件侧壁不直。

因此拉深模的间隙值也应合适，确定c时要考虑压边状况，拉深次数和工件精度高。

其原则是：

即要考虑材料本身的公差，又要考虑板料的增厚现象，间隙一般都比毛坯厚度略大一些。

不用压边圈时，考虑到起皱的可能性取间隙值为：

C=1t=1mm

3）拉深凸模，凹模的尺寸及公差

工件的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸及公差决定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次的模具尺寸公差和拉深半成品的尺寸公差没有必要做严格限制。

这是模具的尺寸只取等于毛坯的过渡尺寸即可。

此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基本不磨损，以及工件的回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。

其值为：

凹模尺寸为

凸、凹模的制造公差δp和δd可根据工件的公差来选定。

工件公差为TT13级以上时δp和δd可按TT6～8级取，工件公差在IT14级以下时，则δp和δd可按IT10级取

4）凹模圆角半径 rd

拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引起的磨檫阻力，所以rd大小对拉伸工件的影响非常大。

主要有以下影响：

1）拉伸力的大小；2）拉伸件的质量；3）拉伸模的寿命。

rd小时材料对凹模的压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具的寿命降低。

所以rd的值即不能太大，也不能太小。

在生产上一般应尽量避免采用过小圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命要求。

通常可按经验公式计算：

rd=

式中D为毛坯直径或上道工序拉深件直径；d为本道拉深后的直径rd应大于或等于2t，若其值小于2t，一般很难拉出，只能靠拉深后整形得到所需零件，故可

取rd=

=4.7mm

5）凸模圆角半径rp

凸模圆角半径对拉深工序的影响没有凹模圆角半径大，但其值也必须合格，一般首次拉深时凸模圆角半径为rp=（0.7～1.0）rd

取拉伸件的圆角半径，即3.5mm

6）拉伸力计算

按式

式中σb为材料的抗拉强度，K为系数

代入数据可得

7）压边力计算

按式

式中A-压边圈面积

P-单位压边力，由“在单动压边床上拉伸时单位压边力的数据”表查得p=0.3M

∴

故总冲压力：

代入数据，

压力中心的选择：

冲裁形状对称的冲压件时，其压力中心位于冲裁件的几何中心。

压力机的选择：

在实际生产中，为了防止设备的超载，可按

来估算压力机的公称压力

，参照有关资料选用J23-25.其主要技术参数为：

公称压力—250KN封闭高度调节量—55mm

滑块行程—65mm工作台尺寸—370×560mm

最大闭合高度—270mm模柄孔尺寸—

40mm×60mm

3.3冲孔

冲孔尺寸为

，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口，使凸模尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差为负偏差，凹模取正偏差

凸模刃口尺寸

凹模刃口尺寸

在同一工步制件上冲出两个以上孔时，凹模型孔中心距

按下式确定

代入数据

校核：

（满足间隙条件）

孔距尺寸：

=

=

4.模具的其他零件

1）模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。

模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架.

模架的选择可从《实用模具技术手册》P192页选择标准架。

根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。

常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。

L=250mm，B=160mm

上模座：

250×160×50

下模座：

250×160×60

导柱：

32×210

导套：

32×115×48

（2）模柄

模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据《实用模具技术手册》P201页选择，经查阅各种

模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参表11-10制造，表中B型模柄中间有孔可按装打料杆，用压力机的打料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系下图所示。

D=40±0.050mmL=120mm

（3）卸料板

卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用范围见表11-24和第八章级进模表8-10《实用模具技术手册》卸料板的尺寸可根据《实用模具技术手册》表11-25查得，本模具选用弹压式卸料板。

（4）弹顶和推出装置

弹顶装置由弹簧元件组成装于模具的下面通过顶杆起到推料的作用，弹顶装置通常在压力机的工作台孔中，弹顶装置结构形式见表11-26《实用模具技术手册》，具体结构及尺寸见装配图及零件图所示，见图表（10）设计模具时选用标准的弹簧。

已知冲裁时卸料为FQ=2.71KN可选圆钢丝螺压缩弹簧，由表11-28查得d=6.0mmD2=30mm

节距p=8mm

（5）导向装置（导柱导套）

导向装置指得是模架上的导柱、导套。

模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以从《冲压手册》中选取，（取H7/h6配合）

（6）固定零件（固定板、垫板）

1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择，一般取5-12mm，外形与固定板相同，材料45钢，热处理后硬度为45-48HRC，如图12a.b所示：

垫板在模具中的受力情况

2）固定板固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在冲压过程中松动，造成模具的损坏，固定板的形状要根据凸、凹模而定，而外形尺寸与垫板相似。

（7）连接零件

此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由《冲压手册》第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示现选螺钉M12圆柱销d=8，则冲压模上有关螺钉孔的尺寸见表10-28《冲压手册》D=27d=17.5

卸料螺钉选M12，具体尺寸见表10-29《冲压手册》

5.主要组件的装配

1．模柄的装配，因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。

模柄与上模座的配合要求是H7/m6.装配时，先在压力机上将模柄压入，再加工定俭销孔或螺纹孔。

然后把模柄端面突出部分锉平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂有度。

2、凸模和装配，凸模与固定板的配合要求为H7/m6.。

装配时，先在压力机上将凸模固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一起磨平，为了保持凸模刀口锋利还应将凸模的端面磨平。

3、弹压卸料板的装配，弹压卸料板起压料和卸料的作用。

装配的保证它与凸模之间具有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板装入固定板的凸模内，在固定板与卸料板之间垫上平行垫块，并用平等夹板将它们夹紧，然后按卸料板上的螺孔在固定板上抽窝，拆开后钻固定板上的螺钉穿过孔。

4、模架的技术要求及装配

组成模架的各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的配合间隙应符合要求。

装配成套的模架，多项技术指标（上模座上平面对下模座下平面的平行度）导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座下面垂直度）应符合相应精度等级要求。

装配后的模架，上模座沿导柱上、下移动平稳无阻滞现象，

压入上、下模座的导柱导柱离其它装表面应有1—2mm距离，压入后就牢固。

装配成套的模架，各零件的工作表不应有碰伤，裂以及其它机械损伤

模架的装配主要指导柱导套的装配，目前大多数导柱，导套与模座之间采用过盈配合，但也有少数采用粘工艺的，即将上下模座孔扩大，降低其加工要求，同时将导柱、导套之间冷入粘结剂，即可使用导柱，导套固定，滑动导向模架常用的装配工艺和检验方法有压入导套、压入导套安、装导套。

6.模具的动作说明

本模具是一套倒装的落料拉深的复合模。

左右送料，挡料销限位，导正销导正。

上模下行凸凹模与拉深凹模接触进行拉深，工件成型后，上模上行，打杆推动打板把工件从凸凹模中打出。

落料废料由弹簧推动卸料板推出。

结束语

通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。

通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，提高了自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

特此感谢指导老师和同学的帮助

参考文献

[1]中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典第3卷.南昌：

江西科学技术出版社，2003.

[2]许发樾.冲模设计应用实例.北京：

机械工业出版社，2001.

[3]高锦张.塑性成形工艺与模具设计第2版.北京：

机械工业出版社，2007.

[4]许发樾.模具标准化与原型结构设计.北京：

机械工业出版社，2009.

[5]钟翔山.冲压模具精选88例设计分析.北京：

化学工业出版社，2010.

[6]张正修.冲模实用典型结构图册.北京：

机械工业出版社，2009.

[7]张辉.冲压模设计指导北京：

北京理工大学出版社，2009.

[8]唐增宝，常建娥.机械设计课程设计.武汉：

华中科技大学，2006.

[9]王伯平.互换性测量与技术标准基础.北京：

机械工业出版社，2007.

[10]李建军李德群.模具设计基础及模具CAD.北京：

机械工业出版社，2005

[11]卢险峰.冲压工艺模具学.北京：

机械工业出版社，1998

[12]冲压设计手册编写组.冲模设计手册.北京：

机械工业出版社，1988

[13]王孝培.冲压设计资料.北京：

机械工业出版社，1983

[14]卢险峰.冷锻工艺与模具.北京：

机械工业出版社，1999

[15]模具制造手册编写组.模具制造手册第2版.北京：

机械工业出版社，1997