塑性成型工艺课程设计.docx

1、塑性成型工艺课程设计铜陵学院课程设计摘要第一章 概述 - 1 -1.1冲压的概念 -1 -1.2冲压工序的分类 -1-1.3冲压工艺的特点及应用-1-1.4冲压技术的现状与发展方向 -2-1.5本次设计的目的与意义-2-第二章 零件的工艺性分析 错误！未定义书签。2.1 设计任务书 错误！未定义书签。2.2 零件的主要性能 错误！未定义书签。2.3 零件的形状特点 错误！未定义书签。2.4 零件的精度和粗糙度 错误！未定义书签。第三章 冲压生产方案的制定及模具结构的确定 - 5 - 3.1 生产方案的制定 错误！未定义书签。3.2 模具结构的确定 - 6 - 第四章 排样设计 - 8 - 4.

2、1 方案一：竖排 - 8 -4.2 方案二：直排 - 12 -4.3 排样的最佳方案选择 - 13 - 第五章 冲压工艺计算 - 14 - 5.1 压力中心计算 - 14 -5.2 刃口尺寸计算 - 14 -5.3 冲压工艺力计算 - 19 -5.4 压力机公称压力的确定 - 21 -5.5 冲压设备的选择 - 21 -总 结 错误！未定义书签。个人小结 错误！未定义书签。附表 冲裁模初始双面间隙 Z - 28 - 参考文献 - 29 -第九组 塑性成型工艺（冲压）摘 要本次课程设计题目为常用简单冲压零件的工艺设计，体现了板类冲压零件的设计要求、内容和方向。本次课程设计运用冲压工艺及冲模设计的

3、基础知识，主要介绍了简单零件冲压级进模的设计内容。主要包括了冲压材料工艺性分析，生产方案的制定，确定冲模类型及结构形式，排样设计，压力中心计算，冲压工艺力计算以及冲压设备的选择。最后绘制模具零件图。本次设计中，冲裁件按照 IT13 级计算，凸凹模分别按照 IT16 、IT17 级计算，冲裁件的剪切断面的粗糙度可以选择 Ra 6.3 m 。由于此零件要大批量生产，故采用复合自动送料方式生产，又因零件为小件，采用自右向左横向送料。卸料方式采用弹性卸料装置，落料方式采用向下落料出件。 横向定位采用导料销无侧压装置，纵向定位采用活动挡料销装置。导向方式采用滑动式导柱导套后侧导柱模架导向装置。排样方式采

4、用有废料竖排。落料（ 28-00.33 mm）凹模尺寸27.75 +0.0250 mm，落料凸模尺寸 27.5 -00.02 mm；落料（ 60-00.46 mm）凹模尺寸 59.77 +0.030 mm，落料凸模尺寸59.52 -00.02 mm；冲孔（ 5+0.180）凸模尺寸为5.39 +0.0250mm,凹模尺寸为 5.14 -00.02mm；冲孔（ 18+0.270mm）凸模尺寸为 18.45 +0.020mm,凹模尺寸00+0.0250mm。压力中心为 18.2 -0.02 mm；冲孔（ 30-0.33mm）凸模尺寸为 30.5 0mm,凹模尺寸为 30.25 -0.02（0,0

5、），总冲压力为 293.45KN，冲压设备选型号为 J23-40 开式双柱可倾压力机。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、 人员等实际情况， 从零件的质量、 生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求的同时，尽可能的降低冲压的工艺成本和保证安全生产。本设计中还存在着一些不足，在采用复合模冲裁时，模具制造相对复杂，成本较高。关键词：冲压；复合模；排样；落料； 冲孔。铜陵学院课程设计第一章 概述1.1 冲压的概念冲压就是利用冲压模具（凸模与凹模及结构附件）安装在压

6、力机（例如：冲床、油压机等设备）或其他相关设备上，对材料（在常温下）施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。冲压加工的三要素是合理的冲压工艺、先进的模具和高效的冲压设备。冲压加工的三要素是决定冲压质量、精度和生产效率的关键因素，是不可分割的，先进的模具是有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。1.2 冲压工序的分类冲压工艺按其变形性质可以分为分离工序与成形工序两大类，每一类中又包括许多不同的工序。如冲裁方面的工序、弯曲方面的工序、拉深方面的工序、成形方面的工序等，统称为基本工序。分离工序是指冲压成型时， 变形材料内

7、部的应力超过强度极限 b ，使材料产生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有裁剪和冲裁等。成形工序是指冲压成形时， 变形材料内部应力超过屈服强度 s , 但未达到强度极限 b ，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。上述两类基本工序当大批量生产各种产品时， 仅靠这些工序， 是满足不了生产需要的，还得采用组合形式的工序，就是把两个或者两个以上的单独基本工序组合起来灵活运用，进行设计。1.3 冲压工艺的特点及应用1.3.1 冲压工艺的主要特点冲压生产过程的主要特点如下 :（1）依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率高，操作简便。（2）冲压所获得的零

8、件一般无需要进行切削加工，故节约能源和原材料。（3）冲压所用原材料的表面质量好，且冲件尺寸公差由冲模保证，故冲压产品尺寸稳定。（4）冲压产品壁薄、质量轻、刚度好，可以加工形状复杂的零件。1.3.2 冲压工艺的应用冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛，如汽车、拖拉机、电器仪表、电子、国防以及日用品中随处可见冷冲压产品，如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，电子电器上的金属零件，枪炮弹壳等。- 1 -第九组 塑性成型工艺（冲压）1.4 冲压技术的现状与发展方向1.4.1 我国冲压技术的现状目前，我国的冲压技术、冲压模具与先进工业发达

9、国家相比还是有一定差距的，主要表现在我国的冲压基础理论及成形工艺落后、模具标准化程度低、模具设计方法和手段与模具制造工艺及设备落后、模具专业化水平低等。结果导致我国模具在寿命效率、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。1.4.2 冲压技术发展方向随着我国计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术由手工设计、依靠人得经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计（ CAD或三维软件）、数控加工（CNC）的计算机辅助设计与制造（三维造型 /CAM）技术转变。计算机辅助设计软件与模具设计和制造技术相结合的模具设计一迅速发展，目前，我国已有相当多的厂家普及了计算

10、机绘图。虽然我国的模具工业和技术在过去十年得到了迅速的发展，但未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括：提高模具的设计制造水平，使其朝着大型化、精密化、复杂化、长寿命化发展。（1）在模具设计制造中更加普及和应用国产的 CAD/CAE/CAM技术。（2）发展快速制造成形和快速制造模具的技术。（3）提高模具标准化水平和模具标准化的使用率。（4）研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。（5）研究和开发模具的抛光技术和设备。（6）研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。（7）研究和开发新的成形工艺和模具。1.5 本设计的目的与意义本次课程设计是冲压工艺课程的一个重要实践环节，同时也是第一

11、次对自己进行全面的工艺设计训练。其目的与意义是：（1）综合运用和巩固自己对冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养自己从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。（2）学习冲压工艺设计的一般方法，了解和掌握冲压工艺的设计过程和计算方法，培养自己正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力。（3）通过本设计，使自己学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养自己工艺设计的基本技能。（4）在设计中，培养自己认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。- 2 -铜陵学院课程设计第二章 零件的工艺性分析冲裁件

12、的工艺性分析是指冲裁件的材料、形状、尺寸精度方面是否适应冲裁加工的工艺要求。影响冲裁件的工艺性的因素很多， 从技术和经济方面考虑， 主要有以下几个方面。2.1 设计任务书所冲压的产品为零件九，材料为 Q235钢，料厚为 2mm, 大批量生产。图 2-1 设计零件图2.2 零件材料表 2-1 冲压常用黑色金属材料（部分）的力学性能力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度屈服点伸长率/ MPab / MPas / MPa/ %普通碳素结Q195255-314315-39019528-33Q235未退火303-372375-46023526-31构钢Q275392-490490-61027515

13、-2008F230-310275-38018027-30碳素结构钢08退火260-360215-4102002720280-400355-5002502435400-520490-63532019- 3 -第九组 塑性成型工艺（冲压）45 440-560 530-685 360 15由表 2-1 分析可知： Q235钢为普通碳素钢，具有良好的塑性和压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件。 Q235钢抗拉强度为 303372MPa，抗拉强度为 375460MPa，屈服点为 235MPa，伸长率为 2631%，故适合冲裁加工。2.3 零件结构形状由图 2-1 可知，零件的结构形状为一简单对称的矩形

14、，长宽分别为 60mm和 28mm，该零件为小件，左右各有一个对称的直径为 5mm的圆孔，孔边距为 5mm，孔心距为 45mm。矩形孔长宽分别为 30mm和 18mm。该零件无尖锐的倾角，无细长的悬臂和狭窄的凹槽，孔与边缘的距离满足冲裁要求，材料厚度为 2mm，满足许用厚度的要求，可以冲裁加工。2.4 零件的精度与粗糙度2.4.1 精度的确定表 2-2冲裁件内外形所能达到的经济精度材料厚度 t/ mm基本尺寸 /mm 33-66-1010-1818-500 1IT12IT13IT111-2IT14IT12-IT13IT112-3IT14IT12-IT133-5-IT14IT12-IT13由于

15、t=2mm，查表 2-2 可得落料件 60-00.64 mm28-00.33 mm的经济精度为 IT13 ，圆孔 5+0.180 mm的经济精度为 IT13 ，矩形孔 30-00.33 mm18+0.270 mm的经济精度为 IT13 。2.4.2 粗糙度的确定表 2-3 一般冲裁件的剪断面表面粗糙度材料厚度 t/mm 11-22-33-44-5剪断面表面粗糙度 Ra / m3.26.312.52550零件图正冲孔粗糙度也无要求，由表 2-3 可知冲裁件的剪断面的粗糙度可以选择 Ra =6.3 m 。- 4 -铜陵学院课程设计第三章 冲压生产方案的制定及模具结构的确定3.1 生产方案的制定由零

16、件图可分析出该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序生产；方案二：落料冲孔同时进行，采用复合生产；方案三：先冲孔，后落料，采用级进生产。单工序模、级进模和复合模结构及特点比较如下：表 3-1 各类模具结构及特点的比较模具种类单工序模级进模复合模比较项目无导向有导向零件公差等级低一般可达 IT13IT10可达 IT10IT8 级级尺寸不受限制， 厚中小型，尺寸厚度小零件厚度形状与尺寸受模具与强特点0.26mm，可加工度限制，尺寸可以极大，度不受控制较厚复杂零件厚度可达 3mm中小型不平直， 高由于压料冲件的同时得零件平面度低一般到了较平。制作平直

17、度质量制作需较平好，具有良好的剪切面工序间自动送料，冲件被顶到模具工作表生产效率低较低自动排除制件， 生面上，必须手动或机械产效率高排除，生产效率低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作低比无导向的稍高冲裁简单的零件冲裁较复杂时，比级进量和成本时，比复合模低模低大批量小型冲裁形状复杂，精度要求较适用场合料厚精度要求低的小批量冲裁件的生产高，平直度要求高的中件的生产小型制件的大批量生产多排冲样法的不采用很少采用冲件尺寸小时应很少采用应用用较多结合表 3-1 综合分析可得：方案一 : 单工序生产。在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序。虽然模具- 5 -第九组

18、 塑性成型工艺（冲压）结构简单，但所需生产的零件需要两道工序两套模具，成本高且生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二 : 复合生产。在冲压的一次行程过程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序。但是，由于该模具是在板料被压紧的状态下分离，其冲压件平直度较高，不易于条料的移动。方案三 : 级进生产。生产效率高，在一套模具中同时完成两道或两道以上的工序，两次定位在一套模具中，可大批量生产。综上可知由于该零件的尺寸精度要求不是很高，需要大批量生产，故选择方案二采用复合模生产是最佳选择。3.2 模具结构的确定3.2.1 送料方式的确定送料方式有手动送料、半自动送料和自动送料三种。由于生产方

19、案选择使用复合模，冲裁零件为大批量生产，为了满足生产要求，提高效率，所以采用自动送料方式。因为该零件为小件，可采用横向送料，送料方向为自右向左。3.2.2 卸料方式的确定卸料方式有固定卸料板方式和弹性卸料方式。固定卸料板方式常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料该卸料方式的卸料力较大，材料厚度大于 2mm且模具结构为倒装。弹性卸料方式的卸料力小，主要用于料厚小于或等于 2mm的板料，其弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，冲裁比较平整，减小了误差。故综上考虑选择弹性卸料装置比较合适。3.2.3 出料方式的确定因采用复合模生产，考虑到模具结构的复杂及安全性原则，故采用向下落料出件。3.2.

20、4 定位方式定位方式可分为横向定位和纵向定位两种。条料横向定位有三种方式，一是采用导料板，即在固定卸料方式冲模和级进模中，条料的横向定位采用导料板；二是采用导料销，即在复合冲裁模上，通常采用导料销进行导料，使用的优点是对条料的宽度没有严格要求，且可以使用边角料；三是采用侧压装置，在一侧导料板上装有两个横向弹顶元件，组成侧压装置。在复合模上无需设置侧压装置，故由上述三种方式对比可知，横向定位采用导料销无侧压装置最佳。条料纵向定位也有三种形式，一是采用固定挡料板，固定挡料销主要用于落料模与顺装复合模上，在 2 3 个工位的简单级进模上有时也选用；二是采用活动挡料销，它是一种可以伸缩的挡料销，其通常

21、安装在倒装落料模或者复合模的弹压卸料板上；三是采用导正销，导正就是用装于上模的导正销插入条料上的导料孔， 以矫正条料的位置， 保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。当内形与外形的位置精度要求较高时，可设置导料销提高定位精度，其可以用于级进模上对条料工艺孔的导正。故由上述三种方式对比可知，纵向定位采用活动挡料销最佳。- 6 -铜陵学院课程设计3.2.5 导向方式导向装置有三种，分别为导板式导向装置、导柱导套式导向装置和滚珠式导向装置。如采用导板导向，则在模具上安装不方便，而且阻挡操作者视线，所以不宜采用。若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用

22、。因为这次加工的产品需要大批量生产，故可采用滑动式导柱导套进行导向。而且零件在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可以降低成本。导柱导套式导向装置中有四种导柱模架方式。采用中间导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事件。适用于单工序模和工位少的级进模。 采用后侧导柱模架。 导柱分布在模座的后侧， 且直径相同。其优点是工作面敞开，适合用于大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安全性最差，工件不够稳定，常用于小型冲模。采用对角导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对角线上。既可以纵向送料，也可以横向送料。适用于各种冲裁模使用，特别适用于级进冲裁模使用。为避免

23、上下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小。采用四导柱模架。四个导柱分布在矩形凹模的两对角线上。模具刚性好，导向非常平稳，但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性和模具精度很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很长的多工位自动送料复合模。综上所述，从模具精度、工件质量、模具结构形式和大批量生产规模综合考虑，为了方便安装调整，同时为了送料的方便， 采用滑动式导柱导套后侧导柱模架导向装置最合适。- 7 -第九组 塑性成型工艺（冲压）第四章 排样设计排样方案对材料利用率、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要影响。根据材料的合理利用情况， 条料排样方法可以分为有废料排样、 少废料排样和无废料排样

24、三种。（1）有废料排样，排样时工件与工件之间，工件与条料侧边之间留有搭边存在，因此材料利用率低，但冲件对完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也长。（2）少废料排样，冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙会影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。（3）无废料排样， 无任何搭边， 冲件的质量和模具寿命更差一些， 但材料利用率最高。对上述三种方法进行分析比较，由于该零件需要大批量生产且模具寿命和冲件质量要求较高，故冲件的排样方案为有废料排样。此外，有废料排样和少废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置可分为直排、斜

25、排、直对排、混合排、多排、冲裁搭边等。根据所给的冲裁零件的结构，故可选用竖排和直排两种方案。4.1 方案一 竖排（1）搭边值的确定排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。搭边有三个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；三是搭边可以避免条料边缘的毛刺被拉入模具间隙而提高劳动生产率。图 4-1 冲裁件竖排示意图表 4-1 冲裁金属材料的搭边值- 8 -铜陵学院课程设计中小工件的合理搭边值mm圆件及 R2t 的圆角矩形件边长 L 50矩形件边长 L50卸料板形式条料厚度 t/mm工作间 a沿边 a1工作间 a沿边 a1工作间 a沿边 a1 0.251.21.01.51.21.8-2.61.5-2.50.25-0.51.00.81.21.01.5-2.51.2-2.20.5-1