“垫板”零件冲压工艺及模具设计

九海学院JIU JIANG UNIVERSITY课程设计题 目“垫板”零件冲压工艺及模具设计院 系机械与材料工程学院专 业模具设计与制造姓 名XXX年 级XXX指导教师XXX2014年4 月前言1第一章冲压件31.1形状与尺寸3第二章零件的工艺性分析42.1 零件的工艺性分析42.2 确定冲裁件的工艺方案4第三章冲压模具总体结构设计53.1 模具类型53.2 导向与定位方式53.3 卸料与出件方式53.4 模架类型及精度53.5 凸模设计5第四章工艺设计计算64.1 排样设计计算64.2 计算压力与压力中心、初选压力机74.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差8第五章 设计选用零件、部件绘制模具总装草图95.1 凹模设计95.2 凸模设计105.2.1 凸模形式与固定方法105.2.2 凸模长度计算105.2.3 凸模强度、刚度校核115.2.4 凸模材料和技术条件115.3 凸凹模设计125.3.1 凸凹模结构形式与固定方法125.3.2 校核凸凹模的强度135.4 定位零件135.5 卸料与出件装置145.6 模架及其他零件的选用155.6.1 模柄155.6.2 模座165.6.3 垫板165.6.4 冲压设备的选择185.6.5 紧固件的选用 .18第六章压力机的校核196.1 公称压力196.2 工作台面尺寸19第七章模具主要加工工艺规程的编制207.1 冲压模具制造技术要求207.2 总装工艺207.3 加工要求227.4 主要零件加工工艺227.4.1 垫板的加工工艺227.4.2 凸模固定板的加工工艺227.4.3 冲孔凸模的加工工艺237.4.4 卸料板的加工工艺237.4.5 落料凹模加工工艺237.4.6 凸凹模的加工工艺247.4.7 凸凹模固定板的加工工艺24第八章 总结25参考文献26#冲压是利用安装在冲压设备 (主要是压力机) 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 (俗称冲压或冲压件) 的一种压力加工方法。 冲压通常是在常温下对材料进行变形加工， 且主要采用板料来加工成所需零件， 所以也叫冷冲压或板料冲压。 冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具， 简称冲模。 冲模是将材料 (金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。 冲模在冲压中至关重要， 没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行； 没有先进的冲模， 先进的冲压工艺就无法实现。 冲压工艺与模具、 冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素， 只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑件加工的其它方法相比， 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化和自动化。(2) 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。(3) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、 覆盖件等， 加工冲压时材料的冷变形硬化效应， 冲压的强度和刚度均较高。(4) 冲压一般没有切屑碎料生成， 材料的消耗较少， 且不需要其它加热设备，因为是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。由于冲压加工的零件种类繁多， 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不相同， 因而生产中采用的冲压工艺方法也是各种各样的。 概括起来， 可分为分离工序和成形工序两大类：分离工序是指将坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲压件)的工序；成形工序是指使坯料在不破坏的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序， 按基本变形方式不同又可分为冲裁、 弯曲、 拉伸和成形四种基本工序，每种基本工序还包括有多种单一工序。在实际生产中， 当冲压件的生产批量较大、 尺寸较少而公差要求较小时， 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。 这时在工艺上多采用集中的方案， 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成， 称为组合的方法不同。复合冲压在压力机的一次工作行程中， 在模具的同一个工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中， 按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合 - 级进在一副冲模上包括复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。 通常按工序性质可分为冲裁模、 弯曲模、 拉伸模和成形模等； 按工序的组合方式可分为单工序模、 复合模和级进模等。 但不论何种类型的冲模， 都可看成是由上模和下模两部分组成， 上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形， 从而获得所需形状与尺寸的冲件。 上模回升时， 模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、 凹模上卸下或推、 顶出来， 以便进行下一次冲压循环。此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计， 其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度） ，拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零部件设计和加工工艺编制，压力机的校核。第一章 冲压件1.1形状与尺寸“垫板”零件冲压工艺及模具设计名称：垫板批量：大批量材料：08F厚度：2mm冲裁件的尺寸要求：外形尺寸均未标注尺寸公差，属于自由尺 寸，可按IT14级确定工件的尺寸公差，经查表得，各尺寸公差分别为：零件外形：580q74 mm 3800.62 mm 3000.52 mm 800.36 mm零件内形：o1030 mm孔心距：18 , 0,215mm第二章 零件的工艺性分析2.1 零件的工艺性分析该零件结构简单，形状对称。08F,属于碳素结构钢，查冷冲压工艺及模具设计附表1可知抗剪强度七=260MPa,断后伸长率=32%此材料具有良好的 塑性和较高的弹性，其冲裁加工性能好。硬钢材料被自由凸模冲圆形孔，查冷冲压工艺及模具涉及鸟3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t ,该工件孔径为46>1.3t=1.3x2=2.6由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行，故最小孔边距不应小于材料厚度t,该工件的孔边距(20) >t=2,(10)>t=2,均适宜于冲裁加工。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工。2.2 确定冲裁件工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(1)先落料，在冲孔，采用单工序模生产；(2)采用落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产；(3)用冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生 产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产 效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。 采用复合冲裁时，冲出的零件精度和 平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达 到较好的零件质量。第三章冲压模具总体结构设计3.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案， 采用复合冲裁模。 采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。3.2 导向与定位方式导向装置：导套导柱式导向定位方式： 板料定位靠导料销和活动挡料销完成， 控制条料送进方向采用导料板，有侧压装置。控制条料送进步距采用挡料销距。3.3 卸料与出件方式采用弹性卸料方式卸料， 弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料， 卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用， 可以保证冲裁件表面的平面度。 为了方便操作， 提高 零件生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.4 模架类型及精度考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，导套导柱导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用 1 级模架精度。3.5 凸模设计落料凸模刃口部分为非圆形， 为了便于凸模与固定板的加工， 可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模， 在卸料时不至于从凸模固定板中拉出。 并将安装部分设计成便于加工的长圆形。第四章 工艺设计计算4.1 排样设计计算零件外形近似矩形，轮廓尺寸为58父30考虑操作方便并为了保证零件精度, 采用直排有废料排样。如图1所示：图1查冷冲压工艺及模具设计表3-13,工件的搭边值a=2,沿边的搭边值a1=2.2 送料步距S=30+2=32mm条料宽度：B£ = (Dmax )十2a久查表得：4=0.6B =(58 + 2 父 2.2 00.6 = 62.416 mm导料板之间的距离：A = B Z =62.4 0.5 = 62.9mm由零件图近似算得一个零件面积为1354.8cm2,因此一个进距内的材料利用率为”=ABs=1354%.4M32父100% = 67.8%4.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度：L1 =16二 8 28 38 2 =162.24内周边长度之和：L =2二 3 2 = 37.68mm查冷冲压工艺及模具设计附表可知： 7=260MPa , K =0.05, KT =0.055落料力：Fi=KLt b=1.3 162.24 2 260 = 109.67KN冲孔力：F2 =KLt b =1.3 12二 2 260-25.47KN卸料力：Fx =KxF落=0.05 m 109.67 = 5.48KN推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁 h=6,故：n=h/t=3FT =nKTF2 =3 0.055 25.47 = 4.20KN总冲压力：Fv = F1 F2 Fx FT =109.67 25.47 5.48 4.20 = 144.82KN应选取的压力机公称压力：25t因此可初选压力机型号为J23-25确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：由图可知，该形状关于X轴上下对称，关于Y轴左右对称，则压力中心为该图 形的几何中心。4.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差1）落料凹模刃口磨损后增大尺寸。按冷冲压工艺及模具设计公式：DA =(Dmax 必产,制件精度为IT14级，故x=0.5580,74 : DA1 =(58 0.5x0.74 f'85 = 57.63mm38,62 : DA2 =(38 0.5x0,62 广55 = 37.6900.155mm3000.52 ： DA3 =(30 0.5m 0,52 013 = 29,7400，13mm _0_0,09_ _ 0,098_0,36 ： DA4 = (80,5 父0,36 b=7,180 m