机械设计基础课程设计说明书--手柄冲裁模设计
机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书手柄冲裁模设计学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 目 录 第一章冲压成型与模具技术概述 11.1冲压与冷冲模概念. 11.2冲模设计与制造要求 11.3冲压现状与发展方向 4第二章模具材料选用 10 2.1 冲压对模具材料的要求 10 2.2 冲模材料的选用原则 11 第三章设计依据原始数据 11 3.1冲压件工艺性分析 12 3.2冲压工艺方案确定 12 3.3主要设计计算 12 3.3.1排样方式的确定及其计算 12 3.4冲压力的计算 13 3.5压力中心的确定及相关计算 13 3.6工作零件刃口尺寸计算 13 3.7卸料橡胶的设计 16 3.8模具总体设计 16第四章. 主要零部件设计 16 4.1工作零件的结构设计 16 4.2定位零件的设计 17 4.3导料板的设计 17 4.4卸料部件的设计 17 4.5模架及其它零部件设计 18 第五章. 模具总装图 19 第六章. 冲压设备的选定 20 第七章. 模具零件加工工艺 22 第八章. 模具的装配 23 总结 24 参考文献 25第一章 冲压成型与模具技术概述1.1冲压与冷冲模概念冲压是在温室下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点，生产的制件所表现出来的高精度，高复杂度，高一致性，高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，犹豫进行冲压成型加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工，精度高，技术要求高，生产成本高等特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。由于冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。1.2 冲模设计与制造要求 冲压技术工作包括冲压工艺设计，模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的内容不同，但三者之间都存在着相互关联，相互影响和相互依存的联系。三者基本内容和基本要求见下表示（冲压）产品设计 冲压成型工艺设计 冲压模具设计 冲模制造 冲压产品生产 应该指出，冲模设计与制造必须根据企业和产品生产批量的实际情况进行全面考虑，在保证质量的前提下，寻求最佳的技术经济性。片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命必然导致质量下降。1.3冲压现状与发展方向 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、，模具标准化、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。 随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产证呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快等变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着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正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅设计与制造（CAD/CAM）技术转变。 1.冲压成形理论及冲压工艺 加强冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、适用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状，解决冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。 研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺，高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效率、经济成形工艺等，进一步提高冲压技术水平。 2，模具新材料及热处理、表面处理 随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的方法就是开发和应用模具新材料及热处理、表面处理新工艺，不断提高使用性能，改善加工性能。 第二章 模具材料选用2.1冲压对模具材料的要求 不同冲压方法，其模具类型不同，模具工作条件有差异，对模具材料的要求也有所不同。表2.1.1是不同模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求。 表2.1.1模具类型工作条件模具工作零件材料的性能要求冲裁模主要用于各种板料的冲切成形，其刃口在工作过程中到手强烈的摩擦和冲击具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能弯曲模主要用于板料的弯曲成形，工作负荷不大，但有一定的摩擦具有高的耐磨性和断裂抗力拉深模主要用于板料的拉深成形，工作应力不大，但凹模入口处承受强烈的摩擦 具有高的硬度及耐磨性，凹模工作表面粗糙度值比较低2.2冲模材料的选用原则 模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此事模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作，使凸、凹模受到强大压力和剧烈摩擦，工作条件及其恶劣。因此，选择模具材料应遵循如下原则： （1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲度、耐疲劳性等； （2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； （3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小； （4）满足经济性要求。第三章 设计依据原始数据工件名称：手柄；生产批量：中批量；材料：Q235-A钢；材料厚度：1.2mm工件简图：如下图所示。设计步骤：3.1冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。 材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个8mm的孔和5个5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为35mm(大端4个5mm的孔与8mm孔、5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。3.2冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚35mm接近凸凹模许用最小壁厚32mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 3.3主要设计计算 3.3.1排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图二所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取25mm和35mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表一）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。图3.1 排样计算冲裁件面积A：查表1得最小搭边值： 表1 最小搭边值a卸料板型式条料厚度t/mm搭边值/mm用于图a、b、R>2t用于图c、d L<50用于图c、d L>50aa1aa1aa1弹性卸料板0.251.21.01.51.21.82.61.52.50.250.51.00.81.21.01.52.51.22.20.51.01.82.61.52.51.01.51.31.01.51.22.23.21.82.81.52.01.51.21.81.52.43.42.03.0采用无侧压装置，条料与导料板间间隙最小值。条料宽度B： 其中： 垂直送料方向上零件尺寸 条料与条料板间间隙 条料宽度公差值有公式得： 布距S：一个布距材料利用率：式中： 一个布距内冲裁件数目 冲裁件面积 条料宽度 布距有公式得：每张钢板总利用率3.4冲压力的计算 平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按下式计算：式中： 冲裁件周长mm 材料厚度mm
