止动件冲压工艺及模具设计

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1、课程设计任务书设计题目： 止动件冲压工艺及模具设计图所示冲裁件，材料为Q235,厚度为 2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计冲压模具及模具主要零件。设计内容：1、 止动件冲压工艺方案及工艺计算 2、 模具工作零件计算 3、 模具结构设计4、 模具装配图1份5、 模具主要零件图3份6、 课程设计说明书1份摘要：冲压模具是现代制造生产中必不可少的工艺装备，它是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。本次课程设计“止动

2、件冲压工艺及及模具设计”是机械专业的非常重要的实践演练。本文主要包括：工件的工艺性分析、冲压工艺方案的确定以及工艺计算、模具工作零件计算、模具结构设计等。 附在其后的有：课程设计说明书一份、零件图3份、模具设计装配图1份 关键词：工艺分析、工艺方案，工艺计算，模具结构。目 录目录-1一、止动片冲裁件设计任务要求-2二、冲裁件工艺性分析-2三、工艺方案及模具结构类型确定-3四、排样设计-3五、冲压力与压力中心计算-4六、工作零件刃口尺寸计算-7七、模具结构及其它零件设计-9八、模具装配图及零件图-13九、小结-18十、参考文献-19十一、附件：模具零件图3张模具装配图1张一、 止动片冲裁件设计任

3、务要求图所示冲裁件，材料为Q235,厚度为 2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计冲压模具及模具主要零件。二、冲裁件工艺性分析（1） 材料分析：该冲裁件的材料Q235是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。（2） 零件结构分析：该冲裁结构简单，并在转角有四处R2圆角，零件没有尖角，对冲裁加工较为有利。同时，在零件中部有两个对称的规则圆孔10，并且圆孔直径满足冲裁最小孔径：的要求。另外圆孔和工件外形之间的距离为7mm,满足冲裁最小孔边距：的要求。所以该零件的结构满足冲裁要求。（3） 尺寸精度分析：零件图上所有未标注的尺寸，属自由尺寸，根据规定可按IT14级确定工件的公差。孔边距12mm的偏

4、差为-0.11mm，属11级精度。查公差表可得各尺寸为：零件外形尺寸： 650 -0.74mm 240 -0.52mm 320 -0.62mm R320 -0.62mm R20 -0.25mm零件内形尺寸： 10+0.36 0mm孔 心 距 ： 37+0.31mm结论：此零件适合于用普通冲裁的加工方法加工。三、 工艺方案及模具结构类型零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种方案：（1） 先落料，再冲孔，采用单工序模生产。（2） 落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。（3） 冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案（1）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，

5、难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸120 -0.11mm有公差要求，为了更好地保证尺寸精度，适合用复合冲裁方式进行生产。所以比较上面三个方案，应采用第二个方案，即复合模生产。现对复合模凸凹模的最小壁厚进行校核：当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模的最小壁厚为4.9mm，而零件的最小孔边距为7mm，故满足复合模加工要求。为便于操作，复合模结构采用倒装复合模结构，卸料采用卸料板弹性卸料方式，出件采用推件装置，定位采用圆柱定位销定位。四、排样设计查【1】表3-20，确定搭边值：两工件间的搭边：a1=2.2mm 工件侧边边缘塔

6、边：a=2.5mm进距为：34.2mm条料宽度B=D+2a=65+22.5=70 mm确定后排样图如右图所示。 （1） 一个进距内的材料利用率为：= A BS100% 式中：A冲裁件面积（包括内形结构废料），; B条料的宽度,mm； S进距，mm ; 冲裁件面积A可通过把长方形面积B和弧形面积C相加而得到，而弧形面积C可通过扇形面积减去三角形面积而得到。B=6524=1560 C=3.14323282.8/360-0.5(232sin41.4) (32cos41.4) =231.58 A=B+C=1560+231.58=1791.58 故： =1791.58(7034.2)100% =74.8

7、% （2） 查【7】表3.32,宜选900mm1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料（70mm900mm），每张板料可冲364个工件，则 总为： 总= 100%式中：A冲裁件面积（包括内形结构废料），；n每张板料可冲工件数目；S板料的宽度,mm；L板料的长度,mm;故： 总=100%=72.5%即每张板料的材料利用率为72.5%。五、冲压力与压力中心计算（1）冲压力落料力 F落=1.3Lt=Lt式中：L落料外形（即工件外轮廓）的周长，mm;t工件（材料）厚度，mm；材料的抗拉强度，按退火Q235钢板计算，查【4】表2.12可知，450MPa;材料的抗剪切强度，查【4】表2.12可知，3

8、50MPa；其中：落料轮廓的周长L通过计算可知：L=24+60+24+11.3+46.25+11.3=176.85 mm;故：F落=176.852450 (N)=159165(N)=159.2(KN)冲孔力 F冲=1.3Lt= Lt式中：L冲孔外形（即内孔）的周长，mm;t工件（材料）厚度，mm；材料的抗拉强度，按退火Q235钢板计算，【4】表2.12可知,450MPa;材料的抗剪切强度，【4】表2.12可知,350MPa;其中：冲孔轮廓的周长L计算可知：L=2d其中：d为冲孔直径，2d为两孔圆周长之和。故：F冲=Lt=23.14102450 (N) =56.52 KN查【4】表2-10可知：

9、K卸=0.05 ，K推=0.055落料时的卸料力为：F卸= K卸 F落=0.05159.2=7.96 (KN)冲孔时的推件力为：F推=nK推F冲其中：取凹模深度h=6 mm，因为工件厚度t=2 mm，所以k=h/t=6/2=3个，又因为要冲2个孔，所以n=2k=6个；故：F推=nK推F冲=60.05556.52=18.65 (KN)总冲压力：F总= F落+F冲+F卸+F推=159.2+56.52+7.96+18.65=242.33（KN）(2)压力中心如下图所示：工件x方向对称，故压力中心到Y轴的距离：x=/2=65/2=32.5 mm工件y方向不对称，故压力中心到X 距离： 其中： =24

10、mm y1=12 mm=60 mm y2=0 mm=24 mm y3=12 mm=11.3 mm y4=24 mm=46.25 mm y5=rsina/a =21.97 mm其中r=32, a=/r=46.25/32=1.445,a为弧度，转换度数为360（1.445/6.28）=82.8L6=11.3 mm y6=24 mmL7=31.4 mm y7=12 mmL8=31.4 mm y8=12 mm计算时，忽略边缘4-R2圆角。故：y=14.17 mm由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（32.5，14.17）。六、工作零件刃口尺寸计算（1）落料模具工作零件刃口尺寸计算：落料时，因外形轮廓较

11、复杂，故模具按配合加工的方法制造，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：落料部分以落料凹模为基准计算，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中落料部分的尺寸偏差如下：650 -0.74mm 240 -0.52mm 320 -0.62mm R320 -0.62mm R20 -0.25mm查【4】表2.12可知：凸模和凹模最小间隙为：Zmin=0.22 mm凸模和凹模最大间隙为：Zmax=0.26 mm查【4】表2.17得因数x为：当0.50时，x=0.5当0.50时，x=0.75按【4】表2.18：落料部分相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证其双面间隙为0.22mm0.26mm（2）

12、冲孔模具工作零件刃口尺寸计算：冲10mm孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开加工的方法制造，以冲孔凸模为基准计算,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：查【4】表2.12可知：凸模和凹模最小间隙为：Zmin=0.220 mm凸模和凹模最大间隙为：Zmax=0.260 mm查【4】表2.17得因数x为：x=0.5查【4】表7.14标准公差标准，凸模按IT6，凹模按IT7级查，可知： 校核：0.260-0.220=0.040 mm+=0.011+0.018=0.039 mm满足：+条件查【4】表2.16可知：凸模尺寸计算： =( +x) =(10+0.50.36) mm= mm凹模尺寸计算： =

13、 = mm（4） 孔心距尺寸计算两圆孔之间的位置公差为0.62mm查【4】表2.17得因数x为：x=0.5查【1】表3.46知：故L=(37-0.31+0.50.62)0.1250.62=370.078 mm 七、模具结构及其它零件设计（1）工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸：落料凹模厚度：H=kb(8mm)式中：b垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离，mm K 由b和材料厚度t决定的凹模厚度系数，mm故：b=65 mm查【4】表2.20知，K=0.28H=0.2865=18.2 mm落料凹模壁厚：C(1.52)H=(1.52) 18.2=（27.336.4）mm 实取C=30mm查标准JB/T-6

14、743.1-94 : 凹模板宽B=125mm送料方向的凹模长度：A=b+2L式中：b垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离，mm L沿养料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离，mm，查【4】表2.21知，L=30 mmA=65+212=89 mm查【4】表7.41（GB/T2863.2-81）确定凹模板外形为：12512520（mm）凸凹模尺寸：凸凹模长度为：L=h1+h2+h=16+10+16=42(mm)其中：h1-凸凹模固定板厚度，取16 mmh2-弹性卸料板厚度，取10 mmh-增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等），取16 mm凸凹模外刃口间薄壁效核：查【4】表2.21可知冲

15、裁件结构的凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm，根据强度要求查【4】表可知，该壁厚为4.9mm7mm，故该凸凹模强度足够。冲孔凸模高度尺寸， L=h1+h2+h3=14+10+25=49 mm其中：h1凸模固定板厚度 ，14 mm h2卸料板厚度，10 mmh3附加长度（包括总修模量，凸模进入凹模深度，磨具闭合下的安全距离），25 mm凸模板强度效核：该凸模长径比为：L/d=49/10=4.910所以此凸模不属于细长杆，强度足够。（2）其他模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94,确定其他模具模板尺寸列于表2：表2序号名称长宽厚（mm）材料数量1上垫板1

16、2512515T8A12凸模固定板1251251445钢13卸料板1251251045钢14凸凹模固定板1251251645钢15下垫板12512510T8A1根据模具零件结构尺寸，查表GB/T2855.5-90选取后侧导柱125125标准模架一副。（3）弹性元件选择由于卸料力为7.96 KN采用四根螺旋压缩弹簧作为弹性元件则每根弹簧承受的力为1.99 KN采用螺旋压缩弹簧，查标准(GB 2089-80)可知：我们可选用1045130 的弹簧材料为60Si2MnA,热处理硬度为HRC 4348,弹簧两端拼紧并磨平。主要尺寸：10簧丝直径，mm45弹簧中径，mm130弹簧自由高度，mm其它参数为

17、：工作极限负载：5170 N工作极限负荷下变形量：35.3 mm弹簧圈数n：7.5设置工作行程：15 mm弹簧每圈最大压缩量：/n=35.5/7.5=4.73 mm弹簧每圈预压缩量：1990/51704.73=1.82 mm弹簧每圈剩余压缩量：4.73-1.82=2.91 mm弹簧的预压缩量：1.82n=1.827.5=13.65 mm弹簧的剩余压缩量：2.91n=2.917.5=21.825 mm=15 mm弹簧总的压缩量：13.65+15+6=34.65 mm校核： =35.3在卸料力的作用下弹簧未压死，所以所选弹簧尺寸合适。弹簧的安装长度：=130-13.65=116.35 mm(取小化

18、整取116 mm)（4） 冲床选用根据总冲压力F总=358.52KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-63开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力：630KN滑块行程：130mm行程次数：50次/分最大闭合高度：360mm连杆长度：80mm工作台尺寸（前后左右）：480mm710mm装配图止动件冲压模具装配图零件图1冲孔凸模结构图 零件图2 落料凹模结构图零件图3 凸凹模结构图小结 通过这次模具课程设计，我对冷冲压模具尤其是复合模有了深入的了解。对于复合模，不但了解了它的整体结构，而且对它的各个零件的具体结构也有了更进一步的认识。这次

19、课程设计不是简简单单的完成了一个课题，而是使我初步的掌握了科学设计的步骤与方法，巩固了我的专业知识，锻炼了我分析解决问题和解决问题的能力，为今后的工作打下了坚实的基础。另外在制图方面我也变得更加熟练了，同时在这次设计中也增强了自己查找设计资料的能力并使自己较为凌乱的设计知识在这次设计中得以系统化。同时也发现了自己的一些不足之处，以便在以后的学习中加以改进。参考文献 ：1、孙友余 主编 冲模设计手册 北京 机械工业出版社 1999.62李 彬 主编 Pro/E NGINEER 运动仿真和有限元分析 北京 人民邮电出版社 20043、王新华 主编 冲模结构图册 北京 机械工业出版社 2003.14、王秀风 主编 冷冲压模具设计与制造 北京 北京航天大学出版社 2008.75、陈玉蓉 主编 AutoCAD机械制图100例 北京 人民邮电出版社 2004.76、齐民 主编 机械工程材料 大连 大连理工大学 2007.67、成大先 主编 机械设计手册 北京 北京化学工业出版社 2003