1、模具课程设计说明书模具课程设计说明书设计题目: 冲裁模设计 _ 弯曲件下料 _ 姓 名: 柯友文 _ 专 业: 金属材料工程学 _ 班 级: _ 学 号: _ 指导教师: _ 年 月 日至 年 月 日 一(零件说明3 二(零件工艺性分析3 三(主要工艺设计计算4 11.排样方式的设计计算4 1.2.压力中心的确定及计算5 1.3.冲压力的计算5 1.4冲裁凸凹模刃口尺寸计算6 1.5冲压设备选择71.6.冲裁凸凹模刃口尺寸计算8 四(模具中各零件设计 8 2.1.凹模的设计8 2.2凸模及凸模固定板的设计9 2.3凸凹模的设计9 2.4.模架的设计10 2.5.挡料销的设计11 2.6模柄的设
2、计11 五(模具工作零件的加工工艺12 六(模具装配12 6.1.模具总装图 13 6.2.模具工作过程 14 6.3.模具的大致装配过程 15 七(进一步提高冲裁件精度的其它方法15 八(总结16 参考文献 17 附:工作零件的零件图18 一、零件说明 零件名称:弯曲件下料 生产批量:中等批量生产 材料:1Cr18Ni9Ti 板厚:2.5mm 要求设计此工件的冲裁模: 制件图(1)单位mm 二、零件工艺性分析 2.1材料分析 表(1)不锈钢的化学，力学性能 名称 牌号 材料状抗剪强度抗拉强伸长屈服强态/MPa /MPa 度/MPa 率% 度/MPa 不锈1Cr18Ni9Ti 热处理430-5
3、50 540-770 40 200 钢 退火 分析上面的数据可知，该材料的屈服强度，抗拉强度不是很高，有一定的韧性，具有良好的冲压性能。 2.2形状 由图1可知零件形状较为复杂，尺寸与公差均未标出，在proe，autocad图纸中体现，金属件的内外形经济精度最好不高于IT11。由于冲裁件的厚度2.5mm，基本尺寸83.5mm，69mm可知，落料经济精度IT13，冲孔经济精度IT12。 2.3结构分析 该零件形状，应力对称。 没有突出的悬臂和凹槽，但零件复杂，圆弧很多，头部有三个小孔。 孔距边界之间的最小孔边距7.5，但大于一个板厚。 存在很小的孔(直径4mm)但大于0.35倍的板厚，因此可以冲
4、裁。 2.4精度分析 图示零件尺寸公差要求约为IT12对尺寸精度要求较高，因此在模具设计时需要特别注意精度的要求。 2.5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，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，精度低，难以满足大批量、高精度的生产要求。 方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但是要求有两个孔距零件边缘的位置较远，小于凸凹最小允许壁厚，模具制造难度大但是强度可以得到保证。此外冲压成品件
5、留在模具上，尽管清理模具上的物料影响冲压速度，操作并不繁琐。 方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，但是精度较差。因为一个模具上同时进行两道工序，难以保证两道工序进行时刚好放置在模具刃口相同的地方，也就是说难定位，精度明显低于复合膜。 所以经过思索，由于零件上圆弧较多，确保精度采用方案二落料冲孔复合模较为合适。 三.主要工艺设计计算 3.1排样方式的确定以及计算 该冲压件的月生产批量属于中等批量的生产类型，因此不考虑多排、或一模多件的方案(该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上);也不考虑采用简易冲裁模常用的单、直排方案，根据成批生产的特点，再结合该冲压的形状特点，以单排、一
6、模一件、复合落料，冲孔方案为宜。 如图条料排样(2) 查的搭边数值表2-7: 工件之间搭边a12mm 工件与边界之间，a2.2mm 取a1=3.5mm a=4.5mm 步距 s= 54+22+7.5+3.5=87mm 查表2-9和表2-8可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为 B0=0.8mm， 条料下偏差值=-1.0mm 0 条料宽度 b=60+24.5+0.8=69.8mm -1此条料宽度为69.8mm，步距为87mm， 工件top面面积(3) 材料利用率=(nA/LB)100%=(3668.39+43.143)/(69.887)=61.03% 3.2压力中心的确定及相关计算 压力
7、中心的确定:模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定: (1)对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。 (2)工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 (3)冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计
8、算法求出。 压力中心的计算: 如下图所示建立坐标系求材料的压力各边的冲裁力中心如下表所示 压力坐标系图(4) L/mm X/mm L1=6.28 -22 L2=42.9 -14.75 L3=11.78 3.75 L4=9.425 7.5 L5=12 16 L6=12.56 0 L7=4 22 L8=2 23 L9=10 24 L10=30 39 L11=30 54 计算结果为:Y0=0,X0=2699.9275?170.945=18.2? 因此取模柄在条料正中间为原点的坐标系下的(18.2,0)处 3.3计算总冲压力 计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。 冲裁力是指冲裁过程中的抵抗
9、最大剪切力。它是随着凸模切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力是最大值。选择压力机就是按冲裁力F最大力计算。冲裁后，由于板料的弹性恢复，使零件(或废料)仍梗塞在凹模洞口内，需要把零件(或废料)从凹模洞口推出或顶出。把从凹模洞口顺冲裁方向推出的力称推件力Ft;把逆冲裁方向从凹模洞口顶出的力称顶件力Fd。由于冲裁后板料的弹性恢复，使废料(或零件)紧卡住凸模，需要把这废料(或零件)从凸模上卸下来的力称卸料力Fx。 该模具采用弹性卸料和下方出料的方式，不需要在凹模下设置顶料装置，故不存在顶料力。总冲裁力Fz由冲裁力Fc是由冲裁力Fc，Fx，Ft组成。由于
10、采用是落料冲孔复合模，其冲裁力F是由落料冲裁力F1和冲孔冲裁力F2两部分组成。 凹模周界长度图(5) b, 查得1Cr18Ni9Ti的抗拉强度约为=650MPa， Kx=0.04mm，Kt=0.055. b, F1= Lt=324.26502.5=526.8kN ,4，, F2=Stb=650=8.16KN F=F1+F23=551.2KN Ft=nKtF2=0.0558.163=1.35KN Fx,KxF,0.045526.8=23.7KN F=F，Fx，Ft,576.26KN Z3.4冲压设备选择 为了使压力机能安全工作取PF取1000KN 压机=(1.51.8)Z故要选择压力机J23-1
11、00开式双柱可倾压力机，有文献可知: 主要技术参数 项目名称 单位 J23-100 公称力 千牛 kN 1000 滑块行程 毫米 mm 130 次 / 分 SPM 38 行程次数 最大装模高度 毫米 mm 380 装模高度调节量毫米 mm 480 喉深 毫米 mm 260 工作台板 前后 F.B. 毫米 mm 710 左右 L.R. 毫米 mm 1080 立柱间距离 毫米 mm 350 垫板孔径 厚度 毫米 mm 250X100 机身最大可倾角 角度 30 主电机 型号 Y132M2-6 外型尺寸 前后 毫米 mm 2472 左右 毫米 mm 1736 高度 毫米 mm 3312 重量 千克
12、kg 10000 3.5冲裁凸凹模刃口尺寸计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙也靠凸、凹模的刃口尺寸及其公差来保证。在计算模具刃口尺寸及其制造公差时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下: (1)落料 落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，因此其光面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刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料件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初始间隙。 (2)冲孔 孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的，因此其光面的孔径与凸模尺寸
13、相等，故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随着凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。 凸模凹模刃口计算 (3)凸模刃口计算 对于冲孔4mm的圆孔采用凸凹模分开加工，外轮廓的落料采用配合加工的方法。 查表2-10得间隙值Zmin=0.49,Zmax=0.55 冲孔4mm的圆孔的凸凹模刃口尺寸如下: 查表2-11得凸凹模制造公差: Qp=-0.020，Qd=+0.035 由于Zmax-Zmin=0.06，Qp+Qd=0.015。满足Zmax-ZminQp+Qd 查表2-12得磨损系数X=0.75。 0d=(d+X
14、)=4+0.750.12=4.09mmp-0.17 +0.035d=(dp+Zmin)=4.09+0.49=4.58mmd0 (4)凹模刃口计算 凹模刃口计算对于外轮廓的落料，以凹模为基准，凹模磨损后尺寸增大。精度取00000IT13，单位(mm)对于60,20，28, 59，15取公差(0，+0.04)。 -0.46-0-0.00221-0.0211-0.046四(模具中各零件设计 模具总体设计:该冲裁模对内孔与边缘之间有着较高的位置精度要求，生产批量中等，采用一次冲压成形，冲孔落料复合膜。模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位，弹性卸料，下方出料方式的倒装式复合模结构。确定各主要零件
15、结构尺寸: 4.1凹模外形尺寸设计 凹模的确定主要包括凹模厚度H凹模壁宽c，凹模宽度B1和凹模长度L1 凹模厚度H的确定(按经验公式) H=ks(H15mm) 式中查2-15得k凹模厚度修正系数0.35。s=87。 H=0.3587=30.45mm取28 凹模壁厚c=(1.52.0)H取40 凹模宽度B1=B0+2c=69.8+402=150mm 设计时取210mm 凹模长度尺寸L1=s+2c=87+240=167mm设计时取210mm 凹模Proe中的图形(6) 4.2凸模结构尺寸的确定。 凸模长度尺寸与凸模固定板和推件板的厚度有关。 凸模固定板的厚度取H1=15mm,卸料板的厚度取H2=1
16、2，自由尺寸与修模量及进入凹模深度总计取15 凸模长度L2=H1+H2+15取45mm 凸模proe尺寸图(7) 4.3凸凹模的尺寸的确定 凸凹模既是落料凸模又是冲孔凹模，因此能保证冲件内外形之间的形状位置。根据模具的具体情况，凸凹模的厚度=凸模固定板的厚度+卸料板的厚度+修模量板料厚选取60mm。凸凹模的外刃尺寸配置，并保证间隙0.490.55mm。 凸凹模proe图(8) 4.4模架的尺寸确定 模架的选取后侧模架的选取 模架尺寸表(9) grou类型 L B HmHm上模座 下模座 导柱 导套 p in ax 14 200200200 200 170 210 200200323243170
17、210 20045 200160 105 50 模架原理图(10) 上模架的参数单位(mm): H=60，L1=220，S=232，A1=150，A2=260，R=60，L2=120，D=43下模座的参数单位(mm): H=60，L=B=200，h=20，L1=220，S=232，A1=150，A2=260，R=60， +0.025 L2=120，D=3204.5弹簧挡料销尺寸确定 参数如下单位(mm): d=20，l=66，L=100，D=26,d1=22 弹簧选择: D=11.5,节圆r=1.5，L=51 弹簧挡料销结构图(11) 4.6模柄的选择 模柄采用的压入式模柄，其与上模座孔采用过
18、渡配合。 模柄结构图(12) 参数如下单位(mm): d=46,D=50,D1=55,H=98,h=40,C1=5，h1=10 五.模具零件的加工工艺 本副冲裁模，模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。下表所示为落料凸凹模的加工工艺过程为例。 序号 工序名 工序内容 1 备料 将毛坯锻成长方体，条料锯切(退火状态) 2 粗铣 铣六面见光 3 平磨 磨高度两平面 4 钳 ,划线 在长度一侧留线切割夹位6mm后，分别凸模轮廓线并划两凹模洞口中心线 ,钻孔 按凹模洞口中心线切割穿孔。 ,凹模落料沉孔的要求，钻螺纹底孔并攻丝到要求 5 粗
19、刨 刨六面,互成直角，留单边余量0.5mm 6 热处理 淬火 硬度达60-64HBC后，高温回火 7 平磨 高度到指定的要求 8 线切割 割凸模及凹模，并搭边值按，图切割型孔达到尺寸要求 9 钳 ,研配 研凸凹模并配入凸模固定版 ,研磨 各侧壁到0.1mm 10 平磨 磨高度达到要求 11 钳工精修 总装配 12 检验 是否满足要求 凸凹模加工工艺过程图(13) 六(模具装配 6.1模具总装图 主视图(14) 俯视图(15) 左视图(15) 模具装配效果图(16) 模具中的装配图分解视图(17) 6.2模具工作过程 将剪裁好的板料送入模具中，由定位销定位。冲压时，上模降下，穿过卸料板后继续下降
20、闭合，冲孔凸模冲出三个孔，落料凸模冲出零件，废料被冲孔凸模推出，零件由落料凸模推出;冲完后模具开启，上模上升，卸料板把板料从凸模上卸下;继续送进板料进行下一次冲压。冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出。 3.模具的大致装配过程(螺钉装配省略) (1)下模座导柱导套的装配 (2)导柱导套装配 (3)凸凹模固定板装配 (4)凸凹模装配 (5)卸料棒装配 (6)卸料版装配 (7)导板装配 (8)凹模装配 (9)凸模固定板装配 (10)凸模装配 (11)垫板装配 (12)上模座装配 (13)模柄装配 (5)试冲与调整 装机试冲并根据试冲结果进行相应调整 七(进一步提高冲裁
21、件精度的其它方法 由于本零件的精度要求较高，如果条件允许可以采用更加精密的成型方法进行冲裁。 提高零件尺寸精度的方法有:小间隙圆角刃口冲裁(又称光洁冲裁)。 1.由于采用小间隙圆角刃口，冲裁变形区的压应力显著提高，能起到抑制裂纹的作用，改变了普通冲裁条件，因而所得到的工件质量高于普通冲裁件，断面的表面粗糙度可达0.4-1.6um，工件尺寸精度可达IT8-IT11级。 具体做法为:凸、凹模具的间隙很小，双面间隙为0.01-0.02mm。凸模与凹模其中的一个取小圆角刃口，圆角半径约板料厚度的10%。落料时，凹模刃口为小圆角;冲孔时，凸模刃口为小圆角。 这种方法的设备比较简单，冲裁力比普通冲裁约大5
22、0%，适用于塑性好的材料，可适用于本零件。 2.针对此零件提高零件垂直度行为公差的方法有:采用凸模逐步切除废料，每次只切一条边。 采取直排方式，将零件条料的废料分为五块，分三次将这五块废料去除，这样能更好的保证零件的形位公差精度。 八(总结 在这次模具设计的课程设计中，我对普通模具冲裁的零件工艺性进行了分析，主要工艺设计冲压力计算，在proe中画出模具中各零件的设计以及模具装配的设计。此外，由于这个零件的精度要求较高，除了普通冲裁模具的设计外，我还学习思考了一些进一步提高零件冲裁精度的更精密的成型方法。 仔细想想这份课程设计对我来说还是很难得，通过网上查找资料，查看论坛讨论的结果，图书馆借阅图
23、书，杂志，进一步了解模具图形的结构，看了大量的视频。刚开始时，由于理论知识的不足，在加上平时没有什么设计经验，有些手忙脚乱，不知从何入手。接着看了老师的指导书，和同学的讨论下，我找到了信心。现在想想其实课程设计的每一天都是很累的，其实，模具设计并不简单，每一个数据都都得仔细查找、考察，绝对不是空想能想出来的。每当有一个问题得到解决的时候，就觉得很高兴，可是问题还是会不断的涌现出来，在整个设计的过程中，可以说是困难重重。虽然现在，种种困难我都已经克服，但是还是难免有些疏忽和遗漏的地方，完美总是可望而不可求的。不再同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这样的心理，我一步步走了过来，最终完成了我的任务
24、。 这次的课程让我对冲压工艺及模具的设计有了更加深入的了解，尤其是在查阅资料的经验方面，受益尤多。因为我们以后到了学习和工作中的时候，就没有老师在指导的情况下，必须靠自己主动的解决在工作中遇到的问题。这就对我们自己搜集资料，通过各种渠道获取自己想要信息的能力提出了很高的要求。而课程设计刚好锻炼了我们的这种能力。因为在整个课程设计中，查阅到自己所需的资料可以说是一个很重要的组成部分。他对我们搜集资料的能力的提升无疑是巨大的。 这次的课程设计让我学到了很多的东西，这些东西对我以后的学习和工作都有很大的帮助。感谢学院给我们安排了这样一次意义重大的课程设计感谢老师在我的设计过程中对我的指导 参考文献 1、张荣清，模具设计与基础， 高等教育出版社，2008.03 2、模具实用技术丛书编委会，冲模设计应用实例，机械工业出版社，1999.06 、周树银，冲压模具设计及主要零件加工，北京理工大学出版社，2010.07 34、关明，冲压模具工程师专业技能入门与精通，机械工业出版社，2008 5、王孝培，冲模设计手册，机械工业出版社, 2000 6、王卫卫，材料成型设备，北京，机械工业出版社，2010
