冲压模具摇臂课程设计说明书.docx

冲压模具摇臂课程设计说明书.docx

《冲压模具摇臂课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具摇臂课程设计说明书.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

冲压模具摇臂课程设计说明书

冲压工艺与模具设计

设计计算说明书

设计题目：

冲压模具设计

院系：

机械工程学院

专业班级：

材料成型及控制工程0811班29组

姓名：

学号：

指导教师：

2010年7月6日

目录

1.确定零件的基本冲压工序3

1.1毛坯展开图3

1.2毛坯尺寸计算4

1.3分析零件冲压工艺性能4

2.拟定冲压工艺方案4

3.毛坯排样4

4工序排样5

4.1工序排样类型5

4.2冲切刃口设计6

4.3载体设计6

4.4条料定位方式6

4.5导正方式6

4.6工序排样图6

4.7条料尺寸7

4.8排样及材料利用率7

5冲压力计算8

5.1冲裁力8

5.2弯曲力8

5.3卸料力8

5.4总压力9

5.5压力中心9

6结构概要设计9

6.1基本结构形式9

6.2基本尺寸9

6.3选模座导柱导套10

6.4选冲床11

6.5选模柄11

7结构详细设计11

7.1工作单元结构11

7.2卸料机构设计11

7.3导正销结构11

7.4送料与出件方式11

7.5模具零件的固定12

7.6安全装置12

8模具零件设计12

8.1工作零件设计12

8.2凸模高度设计14

8.3弹性元件设计15

9模具制造工艺设计15

9.1典型凸模加工工艺过程15

9.2典型凹模加工工艺过程15

9.3卸料板加工工艺过程15

10总结15

参考文献16

1.确定零件的基本冲压工序

零件为一带孔弯曲件，其冲压工序主要包括：

毛坯冲孔弯曲。

图1.零件图

1.1毛坯展开图

图2.毛坯展开图

1.2毛坯尺寸计算

L=5+Πx1+25.4X2+4.5+4+Πx4.5+2+π/2+20.5+π+4+10π+7+3+3π+3+π+2=171.74mm

1.3分析零件冲压工艺性能

该零件是一个简单零件，零件工作时受力不大，对强度，刚度和精度要求不高，零件形状较简单不对称，中批量生产，冲裁弯曲即可成形，冲压难点，在于弯曲方向相反，对于级进有阻碍，即通过添加橡胶措施即可控制。

.零件精度符合一般级进冲压的经济要求，模具精度取IT9即可。

.材质为20F,能进行一般冲压加工，市场上易得材料，价格适中。

.外形落料工艺性：

零件属于中小尺寸零件，料厚1mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可用冲裁落料工艺。

.冲孔工艺性分析：

孔径为ø3，ø2.8，孔精度要求一般，可采用冲孔。

.弯曲工艺性：

该零件包含两个弯曲部位，弯角可以弯一次。

综合以上分析，零件主要冲压工序的工艺性良好。

2.拟定冲压工艺方案

图中零件所需基本工序为落料，冲孔，弯曲，可一定出两套工艺方案。

方案一：

用简单模分四次加工：

落料——冲孔——弯曲——冲孔

方案二：

级进模冲制

采用方案一，生产率低，工件尺寸的积累误差大，操作不安全，不方便，由于该零件属于大批量生产，能够用冲压加工，现选方案二。

3.毛坯排样

毛坯排样有两种，见图3，图4。

图3.排样方案一

图4.排样方案二

第一种方案要求的条料宽度小，模具宽度也小，但模具长度会较长，而且采用这种方案，不便于弯曲加工，；采用第二种方案，虽然模具宽度增加，但长度会缩短，便于弯曲，而且送进步距小，有利于提高生产率。

搭边值查表：

a1=2a=2.5s=14+2=16mm

4工序排样

4.1工序排样类型：

根据零件的冲压要求，由于含有弯曲工序，所以本零件的冲压不适合选用落料型工序排样，考虑到零件最后冲压完成后的出件，选切边型工序排样。

4.2冲切刃口设计

4.3载体设计

采用中心载体，载体位于条料中部宽为19mm，他比单边载体和双边载体节省材料，在弯曲件的工序排样中应用较多，所以选择宽为19mm的中心载体。

4.4条料定位方式

由于产品零件精度的要求精度一般，所以条料送进方向的送进步距控制用侧刃，为了保证侧刃定位精度，选Ⅱ型侧刃。

4.5导正方式

为了确保零件孔精度，采用间接导正，导正孔布置在中间的载体上，导正孔直径取6.0mm。

粗定位方式用临时挡料销，侧刃。

当条料的料头送入时，用手将临时挡料销的挡块压出，挡出料头，然后松手，弹簧使挡块复位，确保条料的位置不变开始冲切加工。

此后靠侧刃定位。

精定位用导正销。

利用中心载体的孔作为导正孔，间接导正。

4.6工序排样图

根据以上几方面的设计，经综合分析比较，零件的工序排样图如下图所示，零件冲制用八工位级进模。

图8.工序排样图，工位设计

第一工位：

冲孔、切边

第二工位：

冲孔

第三工位：

切边

第四工位：

切边

第五工位：

切边

第六工位：

弯曲

第七工位：

弯曲

第八工位：

落料

4.7条料尺寸

条料宽度：

62.4+2×2.5=67.4步距S=14+2=16mm

4.8排样及材料利用率

坯料的形状为矩形，采用单排最适宜，取a=2.5,a1=2,条料宽度B=62.4+2×2.5=67.4mm

步距S=14+2mm，

材料利用率：

η=（26.4X7-2Πx1.4²+10²π/2-4.5²π/2+4X4.5+3X5.5+17X6+4X6+3²π/2-3²π-3²π）/（16X67.4）X100%=38.56℅

5冲压力计算

5.1冲裁力

冲裁力由P1，P2，P3，P4，P5，P6组成。

其中P1为冲ø6孔的力和侧刃切边，P2为冲4个孔，P3，P4，P5分别为切边，P6为落料

P1=Ltδb查表20钢δb=340

∴P1=（6π+2X2X16）X1X340=28165.6N

P2=（2X3π+2X2.8π）X1X340=12384.16N

P3=（3+6+3π/2+4+3）X1X340=7041.4N

P4=（26.4X2+9）X1X340=21012N

P5=（3π/2+4+7+10+10）X1X340=12141.4N

P6=（4.5+4+4.5π+3+5.5+10π）X1X340=21260.2N

∴冲裁力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=28165.6+12384.16+7041.4+21012+12141+21260.2=102004.36

5.1弯曲力

根据（CKBt²/r+t）δb=（0.6X1.3X6X1²/0.5+1）X340=1060.8N（弯曲第六工位）

（0.6X1.3X7X1²/0.5+1）X340=1237.6N（弯曲第七工位）

5.3卸料力

采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模然后刚性卸料和下出料方式组合，FZ=F+FD+FX+FT其中：

卸料力：

FX=KXF顶件力=KDF推件力=KTF式中F为冲裁力，KD，KX,KT为卸料力顶件力推件力系数，查表P34（模具设计与制造）KX=0.04KD=0.06KT=0.055

FZ1=F1+FD1+FX1+FT1=28165.6+0.04×28165.6+0.06X28165.6+0.055X28165.6=32531.268N

FZ2=F2+FD2+FX2+FT2=12384.16+0.04×12384.16+0.06X12384.16+0.055X12384.16=14303.7048N

FZ3=F3+FD3+FX3+FT3=7041.4+0.04X7041.4+0.06X7041.4+0.055X7041.4=8132.817N

FZ4=F4+FD4+FX4+FT4=21012+0.04×21012+0.06X21012+0.055X21012=24268.86N

FZ5=F5+FD5+FX5+FT5=12141.4+0.04X12141.4+0.06X12141.4+0.055X12141.4=14023.317N

FZ6=F7+FD6+FX6+FT6=21260.2+0.04×21260.2+0.06×21260.2+0.055X21260.2=24555.531N

Fre=117815.0358N

5.4总压力

总压力P=F+P0+Fre=102004.36+2298.4+117815.0358=222117.7958N

一般冲裁弯曲时压力机吨位比计算冲压力大30%左右为288753.1345N

5.5压力中心

X=ΣPIXI/ΣPIY=ΣPIYI/ΣPI

X=[56×P1+42×P2+33×P3+15.5×P4+1XP5+（-41.5）×P6+（-20）×PWAN1+（40.5）×PWAN2]/ΣPI=16.4mm

Y=[25.66×P2+（-29）×P3+22.2×P4+（-19）XP5+（-5）XP6+PWAN1X（-25）+PWAN2X5]/ΣPI=2.14mm

6结构概要设计

6.1基本结构形式

6.1.1正倒装结构

根据上述分析，本零件的冲制包含落料，冲孔，弯曲等工序，以确定为级进模冲压，因此选用正装式结构。

6.1.2导向方式

由于本零件的生产是大批量生产，为了确保零件质量及稳定性，选用外导性模架，本零件的冲压精度要求一般，所以仅选用外导向，由于以选用手工送料，为了提高开敞性，选用对角导柱式模架。

6.1.3卸料方式

本零件的冲压工序包含落料，冲孔工序，所以应有卸料机构，又由于零件冲压中还有向上弯曲工序所以应选用弹性卸料板和刚性卸料组合形式。

6.2基本尺寸

6.2.1模板尺寸

由工序排样图可知，凹模的工作区尺寸基本在67×135左右，圆整后取125mm×200mm，其他模板尺寸取为与凹模板平面尺寸一致。

6.2.2工作行程

本零件的冲压的最大行程是第七工位的弯曲，其弯曲行程为16mm，模具开启状态下凸模下表面至凹模上表面最小距离取20mm。

6.2.3橡胶的选用：

由于设计的级进模有向上弯曲结构，为了保证调料进给时不被干涉，所以在凹模下设置橡胶，使凹模同步下压与上弹，根据橡胶最大压缩量要求为保证橡胶不被破坏，取橡胶高度为25mm，预紧高度为2.5mm，工作高度为6mm，橡胶压缩量为34%，符合弹簧要求。

取圆柱橡胶，其直径D为（1.27F/p）½，查表得p为1.5，F为顶件力：

6120.2616，

D=71.9849，设置4个橡胶，得每个橡胶直径D为36，符合0.5≤h/D≤1.5。

6.2.4模板厚度：

凹模模板厚度：

20mm

刚性卸料板厚度：

14mm

凸模固定板厚度：

8mm

垫板厚度：

20mm

冲裁凸模高度：

60mm

弯曲凸模高度：

75mm

橡胶高度：

25mm

6.2.5模具工作区高度

模具工作区开启高度大于165mm，工作区闭合高度约为140mm。

6.3选模座导柱导套

由于采用手工送料考虑到开敞性和导向精度两方面的要求，选用对角型滑动模架，根据模板平面尺寸和工作区高度要求，查冷冲模国家标准P397冲压模具技术问答

上模座：

（GB/T2855.1-90）200mm×125mm×35mm

下模座：

（GB/T2855.2-90）200mm×125mm×40mm

导柱：

（GB/T2861.1-1990）25mm×130mm

导套：

（GB/T2861.6-1990）25mm×85mm×33mm

模具开启高度为240mm，闭合高度约为225mm。

6.4选冲床

由于采用了一般冲压，故可选用开式可倾工作台压力机，由于前计算的冲压力要求，初选标称压力400KN，工作台尺寸为630X420，闭合最大高度为400mm，满足零件模具尺寸要求。

（冲压模具简明设计手册P455）

6.5选模柄

根据上述计算结果，该模具为中小模具，可采用上模用模柄固定，下模采用螺接式固定于压力机下台面的方式。

查表时选用该压力机的模柄安装尺寸为ø50X70。

选冷冲模国标，可选用压入式模柄。

7结构详细设计

7.1工作单元结构

由于采用正装式结构，凸模一律用凸模固定板安装于上模，凹模采用整体式结构，用销钉定位，螺钉连接于下模座。

7.2卸料机构设计

在结构概要设计中以确定采用钢性卸料板，卸料板为整体板。

孔距S=170S1=100S2=95。

垫板厚度6

固定板厚度18

卸料板厚度14

导料板长X厚240X8

承料板125X40X2

螺钉X6M10X55

圆柱销10X55

7.3导正销结构

本模具工位有八个，冲压精度要求一般，所以采用五次导正销，导正销采用普通弹头型，固定结构采用丝堵将弹簧固定在导正销上。

7.4送料与出件方式

本模具采用手工送料。

有工序排样图可知，本模具最后工位通过切换实现产品零件与条料分离。

产品的零件在送料过程中，由条料端头顶出后从凹模左侧落下（送料方向由右向左）因此在使用中应注意从模具左侧收集冲制好的产品零件。

7.5模具零件的固定

模板采用螺钉固定选用圆柱头内六角螺钉，销钉定位，由于各凸模平面尺寸都比较小，所以用模板上的型孔配合定位。

7.6安全装置

本模具采用手工送料，但工人是在模具外操作，一般情况下，应无不安全之虑。

为了使废料顺利落下，下模座的落料孔应比凹模落料孔大。

8模具零件设计

8.1工作零件设计

8.1.1冲孔2-ø2.8凹凸模设计

Ø2.8孔为冲孔制成，直径为2.8mm，查表P29模具设计与制造δp=0.02mmδA=0.02mm查表P27模具设计与制造得冲裁模初始双边间隙Zmin=0.07mmZmax=0.09mm，

校核δp+δA=0.04mm>Zma-Zmin=0.09-0.07=0.02mm,所以采用凸模和凹模配合加工方法，应以凸模为基准件查表X=0.75Δ=0.14

冲孔部分：

Ap=（2.8+0.75X0.14）

=2.905

8.1.2冲孔2-ø3凹凸模设计

Ø3孔为冲孔制成，直径为3mm，查表P29模具设计与制造δp=0.02mmδA=0.02mm查表P27模具设计与制造得冲裁模初始双边间隙Zmin=0.07mmZmax=0.09mm，

校核δp+δA=0.04mm＞Zma-Zmin=0.09-0.07=0.02mm所以采用凸模和凹模配合加工方法，应以凸模为基准件查表X=0.75Δ=0.06

冲孔部分：

Ap=（3+0.75X0.06）

=3.045

8.1.3侧刃凹凸模设计

A=（Amax-X·Δ）

Δ=0B=（Bmin+X·Δ）

δ=Δ/4=0

A1=（3-X·Δ）

=3mmB1=（3-+X·Δ）

=3mm∴B1=4mm

A2=（16-X·Δ）

=16mmB1=（16-+X·Δ）

=16mm∴B1=4mm

8.1.4冲切凹凸模尺寸设计

此模有两部分尺寸构成，圆，非圆部分：

由冲孔制成，同冲ø3孔尺寸计算

δp=0.02mmδA=0.02mmZmin=0.07mmZmax=0.09mm

校核δp+δA=0.04mm＞Zma-Zmin=0.09-0.7=0.02mm所以采用凸模和凹模配合加工，以凸模为基准查表X=0.75Δ=0

凸模：

Ap=（dmin+X·Δ）

=标注尺寸

注：

由于工件有圆角，使用落料加工方法，所以导致凸模有尖角，为防止凸模过早磨损，应使凸模向工件外侧扩展，形成一定过度。

8.1.5弯曲模具尺寸设计

此工件有两个位置需要弯曲，即第六和第七工位，第六工位弯曲模设置于凹模下方，与凸模组合加工。

第七工位弯曲模设置为凸模上，其第六工位弯曲模设置于下方的高度度为63.5.长宽为7X6，结构如下图所示

与其配合的弯曲模在凸模上与其配合加工，其高度为55，长宽为8X8

第七工位弯曲模设置于凸模上，长度为75和55，因为是阶梯状所以又两个高度，其中长75的位置长宽为8X6，长55的位置长宽为9X5，其示意图如下图所示

其中弯曲模中均设置过渡圆角，弯曲模间的间隙为1.05。

8.2凸模高度设计

以第七位弯曲凸模高度75为基准；

冲中央孔的凸模高度为60；

第六工位弯曲凸模高度为63.5；

切边凸模高度为60；落料凸模高度为60.

8.3弹性元件设计

本模具弹性元件选用普通橡胶，用于提供卸料力。

9模具制造工艺设计

在完成级进模的机构设计和零件设计后，即应投产加工。

模具的制造分配和零件加工两部分，这里仅列出几个典型凸模和凹模的普通加工工艺过程，而本模具具体的加工工序设计，装配工序设计以及数控机床加工（电加工，加工中心）。

9.1典型凸模加工工艺过程

9.1.2圆形凸模加工

下料——车削粗加工——车削半精加工——热处理——外圆磨。

9.1.3异型凸模加工

下料——粗铣平面——平面磨磨基准平面——划线——外形轮廓粗铣加工——车削粗加工——车削半精加工——热处理——外圆磨。

9.2典型凹模加工工艺过程

下料——模板外形粗加工——平面磨磨基准平面——钻孔——划线——铣异型孔——凸模导向位置精加工——钻孔——攻丝——边缘倒角——检验。

9.3卸料板加工工艺过程

模板外形精加工——钻孔——划线——铣异型孔——凸模导向位置精加工——钻孔——攻丝——边缘倒角——检验。

10总结

本次级进模设计历时三个星期，这次设计是在学习了《冲压工艺与模具设计》，《机械制图》等专业课之后，对所学习的知识进行综合的练习，也是更好的掌握关于本课程的一些常识性知识，达到理论与实践相结合的目的。

此次课程设计涉及了模具设计方法，凸模设计，凹模设计，垫板设计，卸料板设计，排样图设计等等模具结构，模具设计相关的工艺知识，实现了对所学习的知识的应用与固化。

涉及的问题主要有模型制作的基本过程，对制作模具所用到的设计过程的认识，对相关工具的使用方法以及设计时应注意的问题。

还有以前学习的机械制图方面的知识在本次课程设计中也有用到。

感谢老师的细心教育与培养，这次课程设计我们学到很多课本以外的东西，组员相互间的配合，使我们更加默契，最后再次感谢老师的帮助

参考文献

［1］翁其金.冲压工艺及冲模设计.［M］.北京：

机械工业出版社.2005

［2］陈炎詞.多工位级进模设计与制造.［M］.北京：

机械工业出版社2006

［3］许树勤.模具设计与制造.［M］.北京：

北京大学出版社2005

［4］许发樾.模具结构形式与应用手册.［M］.北京：

机械工业出版社2006

［5］冯柄尧.模具设计与制造简明手册.［M］.上海：

上海科学技术出版社1998

［6］李凤平.机械图学.［M］沈阳：

东北大学出版社2003

［7］徐政坤.冲压模具设计与制造.［M］.北京：

化学工业出版社.2003

［8］姜奎华.冲压工艺与模具设计.［M］.北京：

机械工业出版社.1998

［9］韩正同.机械精度设计与检测.［M］.徐州：

中国矿业大学出版社.2007