衬套冲压工艺及模具设计 课程设计.doc

冲压工艺及模具设计课程设计说明书题 目: 衬 套 学 院: 工学院 专业 班级: 材 控 班 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2011年1月1日 目 录1摘要 32零件的工艺性分析 33零件冲压工艺方案的确定 33.1确定工艺方案 33.2 按凸缘筒形件的拉深 33.3 冲裁排样方式的设计及计算 44 落料、拉深复合模的设计与计算 4 4.1各工序压力的计算 4 4.2压力机的初步选定 6 4.3模具类型及结构形式的选择与计算 64.4模具工作部分刃口尺寸和公差的计算 74.4.1 落料凸、凹模的刃口尺寸 74.4.2 拉深凸、凹模的刃口尺寸84.5 落料、拉深凸、凹模高度的确定94.6落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 9 4.7模具其他零件的设计与计算 94.7.1 模架的选用 94.7.2 定位零件 104.7.3 卸料与推（顶）件装置 104.7.4 固定与连接零件105模具材料的选择及校核:105.1模具材料的选择 105.2模具的校核 10 6心得与体会 11 7参考文献 11八.填写模具零件加工工艺卡 12摘 要本次毕业设计是完成摩托车油箱注油口冲压工艺及模具设计。采用落料、拉深工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、主要零部件的设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模具装配图和零部件图。 关键词: 冲压工艺 冲压模具设计 装配图2 工件的冲压工艺分析2.1 产品结构形状的分析 本产品由薄板落料拉伸而成，带凸缘的圆筒件，形状简单对称，尺寸精度没有具体要求2.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 1）尺寸精度：没有具体标明，查冲压工艺及模具设计得知没标注尺寸公差时，按一般精度IT13，模具按IT7-IT6，本次去IT7。 2）冲裁断面质量：因为为一般冲裁方式冲2mm以下的金属板是，其断面粗糙度Ra可达12.5-3.2um，毛刺高度0.01-0.05mm;本产品在粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到要求，冲裁剪的粗糙度及断面质量就可以达到要求；3 零件冲压工艺方案的确定3.1落料、拉深复合3.2计算毛坯尺寸:按凸缘筒形件的拉深确定修边余量值：=1.64 查表得=3.6mm所以拉计算毛坯直径： dF= dt+2=110+2×3.6=117.2mm 当rR深件实际凸缘直径：d0= =125.67126mm取d0=130mm确定能否一次拉深成形：由相对凸缘直径和相对毛坯厚度查表 =1.749=×100=0.634%查表5-14得【h1/d1】max=0.370.44而实际零件h/d=17.5/67=0.26<【h1/d1】max=0.370.44查表得m1=0.47而且m= d1/d0=67/126=0.531>0.47故此件能一次拉深3.3冲裁排样方式的设计及计算工件毛坯直径130mm尺寸较大，考虑到操作方便，采用单排。查有关表得搭边值： =1.53mm,取A=2.0mm进距：s=D+2A =130+2×2.0=134mm导轨间宽度：查表知 =3.0mm， 故导轨间宽度=B+=134+3.0=137mm 导轨厚度 H=2mm 拉料销高度h=2mm凸模夹料板厚度 t=15mm4 模具（落料、拉深复合模）的设计与计算4.1各工序压力的计算=×100=0.634%<(0.090.17) ×(1-m)=4.211%-7.973%故需采用压边装置查表材料知：20摄氏度时b =540mpa 单边压边力P=3.04.5mpa 取P=4.0mpa1)压边力 F（压）= /4 D02-( d2+2r)2×p= /41262-(67+2×3.5) 2 ×4.0= 32656ND0-毛坯直径d2-r-凹模圆角半径2)落料力 P=Ltb=0.8×3.14×130×540=176342.4N式中b (抗拉强度)= 540 MPa，由冲压手册表8-7查得。D毛坯直径t冲件材料厚度L冲裁周边长度 3)卸料力 P（卸）=K1 ×P（落）=0.07×176342.4 =12343.968N式中：K1 = 0.07， 由冲压手册表2-37查得。4)推件力 F（推）=n.K2 F（落）=1×0.1×176342.4=17634.24N式中：K2 = 0.1， 由冲压手册表2-37查得。N = 1,同时卡在凹模里的废料片数。5)顶件力 F（顶）= F（落） =0.14×176342.4 =24687.936N 6)拉深力 采用压边圈拉伸圆筒形零件所需的拉伸力 P3=3.14××t×b K1 =3.14×67×0.8×540×1.0 =90884.16N式中： = 540 MPa , 由冲压手册表8-7查得。 K1 = 1.0 , 由冲压手册表4-86查得。4.2 压力机的初步选用综上计算所知，因为选用的是弹性卸料结构,所以总压力F总为各力的总和，其中包括卸料力.故F（总）=F（落）+F（卸）+F（拉）+F(压)+F(推)= 176342.4+12343.968+90884.16+32656+17634.24= 329860.768N330 KN在考虑各因素后，取一安全系数0.7左右，所以必须选用630KN的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为630KN的开式压力机。（参看冲压手册相关章节543页。压力机的主要技术参数如下表4-1所示表4-1 压力机的主要技术参数公称压力滑块行程/行程次数/min-1最大闭合高度/63012070360封高度调节量工作台模柄孔尺寸前后左右直径深 度9048071050704.3 模具类型及结构形式的选择与计算本次设计模具采用落料、拉深的复合模结构。本次设计的冲压件可一次拉深到所要求的高度，原则上属于浅拉深凸缘形件，落料、拉深复合模采用典型结构，即落料采用正装式，拉深采用倒装式。下模座的压边圈兼作压边和 顶件装置，另设刚性推件装置。该结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产率高。适合于拉深深度不太大，材料较薄的情况。在上模部分，为了不让工件底部变形，使其不让刚性接触，采用了连接推杆装置来推动推件块来推出工件。对于此工序，由于拉深深度为17.5，不算太大，材料厚度为0.8较薄，采用刚性卸料板。模具的装配图如下图所示4.4 模具工作部分刃口尺寸和公差的计算4.4.1 落料凸、凹模的刃口尺寸圆形凸模和凹模可采用分开加工。落料件光面的尺寸与凹模尺寸相等，故应以凹模尺寸为基准，又因落料件尺寸会随凹模的磨损而增大，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸，而落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小间隙值。落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为由冲压工艺及模具设计表3-3知=0.072mm, =0.056mm查手册知：=0.06mm， =-0.04mm因为| |+|=0.06+0.04=0.10mm>|+|=0.016mm由公式 =0.6（-） =0.4（-）计算得=0.096mm ，=0.064mm=mm=mm其中 查冲压工艺及模具设计表3-1知： X=0.75 落料凹模最小模壁c ，由冲压手册表，实际取为92.54.4.2 拉深凸 、凹模的刃口尺寸拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸，故拉深件的尺寸为66.2Z单面间隙:Z= +kt=0.8+0.8×0.2 =0.96mm查表知=0.05mm， =-0.03mm待添加的隐藏文字内容1由冲压工艺及模具设计207的公式计算=mm=mm拉深凹模最小模壁c ，由冲压手册实际取31.5拉伸凸凹模圆角半径 = =5.7mm =3.995.7mm 4.5 落料、拉深凸凹模高度的确定L=h1+h2+h3+h其中：h1为凸模固定板厚度，一般为凸模高度的40%左右，计算取为38。h2为卸料板的厚度，查课本P23页一般为612 ，取为10。 h3为导料板厚度2 。 h为附加长度，包括修模余量和安全长度，取77。综上，则：L=38+10+2+77 故：L=126即凸凹模的长度为126，具体长度根据实际情况调整后再确定。4.6 落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 (具体情况根据装配图确定)凹模厚度h=Kb（大于15），凹模壁厚c=（1.52h）（大于3040）其中：b冲裁件最大外形尺寸 K系数，形状简单取较小值，形状复杂取较大值。故根据课本P64页表33取K=0.20，则：查冲压设计简明手册P34页：h=Kb=0.20x87=17.4（）（但是本次模具不是落料单工序模，因此，落料凹模的对应尺寸应该比拉深凸模原则上高1个料厚t才可满足强度要求.但是在此模具设计，凹模里面还有卸料结构，根据作图得初h取42）凹模壁厚 ：c=（1.52.5）h，取102.5。4.7 模具其他零件的设计与计算4.7.1 模架的选用 根据落料凹模的周界尺寸，查冲压手册P591页相关资料，同时为了安装方便，故采用后侧导柱式模架.由于本次落料凹模的周界尺寸长度在400左右，按资料中的LXB选用则上模座为576×438×70，下模座为576×200438×55的规格，其他结构的尺寸值不变。此时，再反过来校核所初步选用的压力为630KN的公称压力。工作台尺寸：左右为710，前后480。工作台的闭合高度为360，显然可以放下该模座，且最大闭合高度也满足要求，因此所选压力机符合要求。则模柄的规格为直径50mm，高70，其它结构的尺寸参见冲压简明手册P436页，与此同时，在模座确定以后，导柱，导套的规格和结构尺寸也随之确定下来由冲压简明手册相关章节查得。4.7.2 定位零件本副模具采用导料板送料，为使条料顺利通过导料板的间隙，在计算排样尺寸图时一并算出，此处不在叙述。4.7.3 卸料与推（顶）件装置由于板料厚度为0.8mm，采用固定卸料板结构，其结构简单，卸料力大，用于板料厚度较薄的情况。卸料力前面已算出 F卸=12343.967N采用带导尺的固定卸料板，卸料板只起卸料的作用，卸料板的型孔与凸模的单面间隙为0.5，厚度为10。打杆长度：H（模柄总长+凸凹模高度-推件高度）但是由于使用了三爪推板推出机构，因此打杆长度应在（模柄总长-推板厚度）具体情况根据装配图确定。顶杆长度：LL（垫板）+L（凹模固定板）+L（下垫板）+L（下模座） =32+32+10+70 =144mm综上，取L=144 。4.7.4 固定与连接零件 采用固定板将凸凹模固定在上模座上，固定板与凸凹模之间采用阶梯固定的形式。固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位，螺钉尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定。此外，由于本副模具的尺寸所需冲裁力较大，因此采用垫板的结构。5模具材料的选择及校核: 5.1模具材料的选择:冲裁模具的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲裁力，所以需要有较高的硬度和一定的韧性，形状复杂且模具有较高寿命要求的材料取Cr6WV，热处理硬度56-60HRC，尾部回火40-45HRC， 5.2模具的校核: 1）凸模承载能力的校核;因为d>>t,所以时符合强度要求其中t-板料厚度； d-凸模直径； -材料的抗剪强度； -凸模材料的许用压应力，常用合金工具钢可取18002200mpa代入数据得=882.7<所以合格2）凸模失稳弯曲极限强度的校核：其中E-凸模材料弹性模量，取E=210000mpa代入数据得 =14209.9mm由于L<<,所以凸模不会失稳弯曲6心得与体会这次模具设计忙碌而充实，收获不少。通过对无凸缘筒件的相关模具的设计、计算，使我对冲裁模的设计流程有了更深的了解，包括零件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构的形式的选择、必要的工艺计算、主要的零件设计、压力机的选择、总装配图及零件图的绘制，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢老师的指导同学的帮助7参考文献：1）冲压工艺及模具设计翁其金 徐新成主编 机械工业出版社 2）模具设计与制造简明手册第三版冯炳尧 韩泰荣 蒋文森编 上海科学技术出版社3）冷冲压工艺手册梁炳文主编 北京航空航天大学出版社4）使用冲压工艺及模具设计手册 杨玉英主编 机械工业出版社5）冷冲压模具设计图册陈剑鹤、宋志国、于云程主编 清华大学出版社6)典型零件模具图册何忠保、陈晓华、王秀英编 机械工业出版社八.填写模具零件加工工艺卡翻边凸模的加工工艺过程卡零件名称翻边凸模零件编号1零件简图模具名称主机连接座翻边模模具编号材料牌号Cr12件数1毛坯种类棒料毛坯尺寸38mm×130mm工序号工序名称工序内容及要求设备工时备注1备料（棒料）选棒料按尺寸40mm×130mm切断锯床2车、粗车右端面，打中心孔，粗糙度为Ra=3.2um.卧式车床3、夹左端外圆，以右端中心孔定位，粗车、半精车外圆，粗糙度为Ra=3.2um4、夹右端外圆，车左端外圆至尺寸，4处增加工艺塔子长度22mm，打中心孔5热处理淬火58 62HRC热处理设备6研中心孔研磨两端中心孔车床7磨外圆以两端中心孔定位，磨削外圆至图纸要求外圆磨床8线切割割去左端130mm处工艺长度，得总长度为74mm.线切割机床9钳工、用螺钉将固定板固定在两块等高块上、将凸模压入固定板组成组件10平模、平模组件上平面、卸去等高块，磨凸模刃口面平面磨床编制张万忠1月1日审核张万忠1月2日会签（二）翻边凹模加工工艺过程卡零件名称翻边凹模板零件编号2零件简图模具名称主机连接座翻边模模具编号材料牌号Cr12件数1毛坯种类锻件毛坯尺寸130mm×78mm工序号工序名称工序内容及要求设备工时备注1下料按尺寸130mm×78mm切断锯床2锻造锻成130mm×78mm空气锤3退火热处理炉4铣削铣成119mm×7mm 保证其相互垂直度为0.15mm铣床5平磨平磨两大平面及对直角侧面，保证其相互垂直度为0.02mm平面磨床6划线以记号面为基准，划出中心线，各孔中心线，铣槽线，各孔中心冲眼热处理设备7钳工、钻、扩、铰6- 4定位销孔， 、钻其余各孔、中心钻的8.5+0.056 +0.042通孔铣床、钻床8铣槽按划线铣槽铣床9热处理按热处理工艺淬火5862HRC盐浴炉10线切割线切割型孔线切割机11研磨研磨型孔钳工台12平磨平磨两大面平面磨床编制张万忠1月1日审核张万忠1月2日会签