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冷冲模课程设计01


冷冲压模具课程设计说明书 ------垫 圈 复 合 模 设 计

? 学 校:洛阳理工学院 ? 系 别:机 电 工 程 系 ? 专 业:模 具 设 计 与 制 造 ? 学 号:Z09105844 ? 姓 名:刘 勇

完成日期:2012 年 03 月 01 日

1

1、课 程 设 计 任 务



课题名称:

垫 圈 复 合 模 设 计

设计任务:
1.绘制指定制件模具结构总图(后附制件图) ; 2.绘制部分模具零件图; 3.编写上述设计项目的说明书。

设计时间:2012.02.15---2012.02.29

设计者: 刘勇

指导教师: 贾瓶

模具设计与制造
2

2、冷 冲 模 课 程 设 计 指 导 书
《模具设计与制造》专业
冷冲模课程设计是模具专业 《冷冲工艺与模具设计》课程的一个重要教学环 节, 其目的在于使学生能够综合运用所学的基础理论和冷冲模设计知识,对具体 冲件进行全面的工艺分析,并在经济合理的原则下,制定出有效的工艺规程;联 系生产实际、掌握冷冲模设计的基本技能,巩固和扩展所学知识,培养学生独立 分析问题和解决问题的能力。 整个设计过程必须按照设计任务书的要求进行。 在设计中要求学生本着社会主义 的高度责任感和一切从实际出发的科学态度与工作作风,在指导老师的指导下, 克服困难、独立思考、保质保量,按期完成规定的设计任务。

1. 课程设计内容
1.1 编制设计任务书所指定冲压件的冲压工艺规程。 1.2 设计某冲压工序模具结构总图,绘制模具零件图。 1.3 编写上述设计项目的说明书。

2. 设计步骤
2.1 分析采用冲压加工的经济性 根据生产批量及零件的质量要求,确定是否采用冲压加工。 2.2 分析制件的冲压工艺性 按制件图纸,分析零件的形状、尺寸、精度、表面质量和材料等是否符合冲 压工艺的要求,并绘制冲压制件图。 2.3 确定冲压工艺方案 先拟定出各种不同的冲压方案,然后加以分析比较,确定其中最佳的一种工 艺方案,最后编写冲压工艺规程(即定出工序性质、工序数目、工序顺序、工序 定位方法以及其它辅助工序的安排) 2.4 工艺设计计算 2.4.1 冲裁模的工艺设计计算 1. 选择排样方案,搭边值,条料宽度,送进步距,确定裁板法,计算材料 利用率。按比例画出排拉图,并标注尺寸。
3

2. 计算冲裁力,初选压力机。 3. 确定凸、凹模间隙值。 4. 确定凸、凹模刃口尺寸及公差。 5. 模具压力中心确定 6. 初选压力机的规格。 2.4.2 弯曲模的工艺设计计算 1. 计算毛坯展开尺寸和各道弯曲工序尺寸,按比例绘制各道工序图,并标注 尺寸。 2. 计算弯曲力,初选压力机。 3. 计算凸、凹模工作部分尺寸。 4. 根据回弹值计算模具工作部分的园角半径及角度,确定凸、凹模间隙值, 计算凸、凹模宽度尺寸及凸、凹模深度尺寸。 5. 初选压力机规格。 2.4.3 无凸缘筒形件拉深模的工艺计算。 1. 确定修边余量,计算毛坯展开尺寸。 2. 确定是否采用压边圈。 3. 计算拉深次数及各拉深直径(含中间退火的安排) 4. 确定各次拉深的凸、 凹模园角半径及拉深高度,按比例绘制各拉深工序图 并标注尺寸。 5. 计算各次拉深的压边力、拉深力,初选压力机。 6. 初选压力机规格。 2.5 确定凸、凹模结构尺寸,选择模具结构形式 2.5.1 选择模架形式 2.5.2 确定卸料方式 2.5.3 确定压料方式 2.5.4 确定出件方式 2.5.5 确定定位方式 画出模架结构简图。 画出结构简图。 画出结构简图。 画出结构简图。 画出结构简图。

对上述模具结构形式,分别说明其结构的合理性、经济性、操作方便、使用安 全可靠等理由。 2.6 绘制模具总图和模具零件图
4

模具总图应符合冲模习惯画法及机械制图国家标准, 总图上应标注必要的尺 寸,如模具闭合高度、压力中心、模柄直径、下模外形尺寸、主要零件配合尺寸、 顶杆距离,并标注必要的技术条件。 3. 成绩评定 成绩评定主要根据设计质量和设计过程中学生所表现的独立工作能力等进 行综合评定。 4. 课程设计说明书编写顺序及内容 4.2 封面 4.3 目录 4.4 设计任务 4.5 制件图 4.6 前言 4.7 设计任务概况 4.8 工艺分析 4.9 工艺方案的确定理由 4.10 工艺设计计算

4.11 模具结构确定 4.12 冲压工艺规程卡片 5. 后记

注明:1、说明书内容可根据设计课题需要来取舍或调整。 2、要求工艺设计步骤清楚,论述正确,简明扼要;设计公式和参数 选用正确,依据充分,结论正确;字迹清楚、整洁,文理通顺;说明书装订成册 与模具设计图纸一起放入袋中。 3、电子文稿用 WORD2000,字体为宋体,小四号字,行间距 1.5 倍 行,段前空四个字符。说明书中公式用 3.0 公式编辑,公式的出据用括号框引, 字号为小四号。 4、绘图软件用 CAXA2005,画图符合制图要求。说明书中的图采用复制方 式,并需要编辑,图形大小要适中、谐调,图形下面应标注图号。

5

3、工艺计算部分
3.1 冲裁件工艺分析 3.1.1 冲裁件的结构尺寸 该零件结构简单,外形结构对称。 在冲裁时零件的孔与孔之间,孔与边之 间均受模具强度和冲裁质量的制约,为 了避免冲孔时凸模受水平推力而不被折 断,所以孔与边缘最小距离应大于最小
图1 制件

允许尺寸( 1~ 1.5)t,即最小值 c ? 8 ? 4.1 ? 3.9 ? (1 ~ 1.5)t ? 1.5 ~ 2.25mm,满 足冲裁要求。 3.1.2 冲裁件的精度分析 从图上看公差等级均不高于 IT11 级经济精度。通过《互换性与技术测量》3 —2 知道零件的最高经济精度为 IT12 级,小于 IT11J 级。所以经济精度可以用 冲裁得到,该零件的断面粗糙度没有特别要求,零件的厚度小于 2mm,可采用普 通冲裁(断面粗糙度可达到 3.2 ~ 12.5?m )就可以达到图纸要求。 3.1.3 材料分析 该冲裁件厚度为 1.5,材料为 Q235,属于低碳钢,符合冲裁工艺要求。 通过上述分析,该冲裁件无论在结构、精度、材料等方面都可采用普通冲裁 工艺冲裁即可达到图纸要求。

6

3.2 确定冲裁的工艺方案 从零件的结构形状可知,所需基本工序为冲孔、落料两种。所以可能的冲压 工艺方案有以下四种。 方案一:级进模 方案二:单工序模 方案三:单工序模 方案四:复合模 冲孔→落料 1、冲孔 1、落料 2、落料 2、冲孔

冲孔落料复合模

分析比较上述四种工艺方案,可以看出: 方案一的冲裁生产效率高,但零件精度尺寸难保证。 方案二的冲裁效率低,不方便操作,且模具成本高。 方案三同方案二。 方案四的冲裁能保证零件有较高的精度,平直度也能保证,且生产效率高。 综上所述,考虑到零件批量较大,且质量要求较高,故选择方案四较为合适。

7

3.3 工艺与设计计算 3.3.1 根据分析可采用直排法送料: 查表 4-18【教材《冲压模具及设备》表 4-18(徐政坤) 】 得 a ? 1 .2

a1 ? 1.0

则条料宽度为:

0 0 0 0 B? ? ? ( Dmax ? 2a) ?? ? (66.5 ? 2 ?1.2) ?0.6 ? 68.9 ?0.6 mm

步进距: S ? 40 ? a1 ? 40 ? 1 ? 41mm 最终排样图 2:
2 φ2

R20
50
0

φ 2x

8.2

制件图 材料 :Q235 厚度 :1.5

R8

6 8 . 4 -0.6

1

1

图 2 排样图

排样图

零件的裁板法 可采用纵裁裁板法。

41
1.4

8

3.3.2 计算材料利用率:

? ? A BS ?100 % ? 1279 .924/ 68.9 ? 41 ? 45%
3.3.3 计算冲裁力、初选压力机 冲裁力 F ? KLt? b ? 1.3 ? 282.66?1.5 ? 350 ? 192915 N 【教材《冲压模具及设备》表
2-3(徐政坤) 】

由于采用下出料方式,推件力 FT ? nKT F ,取凹模的直壁高度为 8mm,所以
n ? (8 / 1.5) ? 3 ? 5 ? 3 ? 15,即推件力为:
《冲压模具及设备》 表 4-22 (徐政坤) 】 FT ? nKT F ? 15? 0.055?192915? 159155 N【教材

总冲压力: F? ? F ? FT ? 192915? 159155? 352070 N 压力机的标称压力:

p0 ? (1.1 ~ 1.3) F? ? (1.1 ~ 1.3) ? 352070? 387277~ 457691 N
初选压力机型号为 JB23——63,标称压力为 630KN 3.3.4 定凸凹模间隙 查表得【教材《冲压模具及设备》表
4-10 ( 徐 政 坤 ) 】

Z max ? 0.240mm ,

Z min ? 0.132mm。
3.3.5 确定凸、模刃口尺寸及公差 从图上可以看出该零件内孔由冲孔所得,如题目要求凸、凹模采用分别加 工方法获得,计算如下; 【教材《冲压模具及设备》表 4-13(徐政坤) 】
?0.13 孔的凸模 ? 220

0 0 d p ? (d min ? x?) 0 ?? p ? (22 ? 0.75 ? 0.13) ?0.02 ? 22.0975 ?0.02 mm

(因零件的精度在 IT11~IT13 之间 x ? 0.75 ) 凹模
?? d ?0.025 .025 d d ? (d p ? Z min ) 0 ? (22.0975? 0.132) 0 ? 22.22950 mm 0
0.2 ?8.2? ?0.1 孔的凸模

d p ? (d min ? x?)

0 ?? p

0 ? (8.3 ? 0.75? 0.1) 0 ?0.02 ? 8.375?0.02

9

凹模
?? d ?0.02 ?0.02 d d ? (d p ? Z min ) 0 ? (8.375? 0.132) 0 ? 8.5070 mm

落料凹模、凸模刃口尺寸确定

? 40 处凹模【 《互换性测量与技术》表 3-2 取】
?? d ?0.03 ?0.03 Dd ? (Dmax ? x?) 0 ? (40 ? 0.75? 0.2) 0 ? 39.850 mm

0 凸模 DP ? ( Dd ? Z min ) 0 )0 ?? p ? (39.85 ? 0.132 ?0.02 ? 39.722?0.02 mm

R8 处的凹模刃口尺寸公差 凹模
?? d ?0.09 ?0.09 Dd ? (Dmax ? x?) 0 ? (8 ? 0.5 ? 0.36) 0 ? 7.820 mm

凸模
0 Dp ? (Dd ? Z min ) 0 )0 ?? P ? (7.82 ? 0.132 ?0.09 ? 7.688 ?0.09 mm

3.3.6 模具压力中心的确定 从图上看该零件结构对称,受力较平稳,压力中心在其对称中心。 3.3.7 计算模具的闭合高度 凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 L ? B (长 ? 宽)及厚度尺寸 H。从凹 模刃口至凹模外边缘的距离称为凹模的壁厚 c。对于压力中心即为刃口尺寸对称 中心,所以凹模板的长度
L ? l ? 2c ? 66.5 ? 2 ? 30 ? 126 .5mm , 【教材《冲压模具及设备》表 4-29(徐政坤) 】

宽度 B ? b ? 2c ? 40 ? 2 ? 30 ? 100 mm 。 凹模板的厚度主要是从螺钉旋入深度和凹模刚度的需要考虑的, 随着凹模板 平面尺寸的增大,厚度也相应增大:
【教材《冲压模具及设备》表 4-30 H ? K1 K 2 3 0.1F ? 1.3 ?1.123 0.1?192915? 40mm。 (徐政坤) 】

10

3.4 垫圈复合模冲裁工艺过程卡片 垫 圈 复 合 模 冲 裁 工 艺 过 程 卡 片
零件 名称 材料 名称 工序 号 工 种 垫 圈 模具编 号 毛坯尺 寸 零件 编号

Q235

1.2 ? 68.4 ? 1800

件 数 定额 工时

43 操 作 者

工序内容

实作 工时

检 验

等 级

1

下 料

剪床上裁板 68.4 ? 1900

冲 2 孔 落 料 冲 ? 22 和 2 ? ? 8.2 的孔与落料复合

3

检 验

工艺 员

白鸽

2008 年 6



7 日

零 件 质 量 等 级

11

3.5 垫圈复合模具工作零件设计
?0.13 3.5.1 冲 ? 220 孔的凸模结构设计

由于该孔精度要求不是很高,考虑到加工和安装的方便,所以冲制该孔的凸模可 采用台阶配合,结构图如图 3 所示:

0.8 装配后
4 2 3. 5

φ29 φ 26r7( +0 . 0 28 )
0. 8
+0 . 0 49

2 ×60°

60

0 .8

装配后 0.8
图 3 大凸模
0.2 3.5.2 冲 ?8.2? ?0.1 孔的凸模结构设计

φ22.0975- 0 . 02

0

技术要求

由于该孔精度要求不是很高,考虑到加工和安装的方便,所以冲制该孔的凸模可 仍然采用台阶配合,结构图如图 4 所示:

装配后
4 24

0.8

φ15

60

0 .8

0 .8

1.9× 60 °

φ12r7( +0.023 )

+0.041

装配后

0.8

φ 8.375-0.02
图 4 小凸模

0

12

?0.13 0.2 3.5.3 落料凸模和孔 ? 220 、 ?8.2? ?0.1 的凹模考虑到该副模具的结构和精度,及加工、

装配方面等因素,可选用整体式凸凹模。其结构图如图 5 所示:

其余

A- A
0 .8
8 0. 8

φ 10
45

φ2 4

φ 10 R1

15

50

R1 9.8 61 -0 .0 2 0. 8 R7 .6 88
+ 0. 09 0

0

2 × φ 8.3

+0 .1 0

0 .8 74

图 5 凸凹模 3.5.4 落料凹模的设计 该副模具落料凹模结构图如图 6 所示:
A-A
0.8

50
0.8 15

A

φ2

2.2

29

0. 8

5 0+0.02

5

A

其余 12.5

A

0.8 0.02 A

R7.95 0

+0.05

φ39.9 0

+0.05

A
1 00 52

40

A

65.25 0 76

+0.125

160

图 6 落料凹模
技术要求
热处理淬火58- 62HRC

13

4.模具结构部分
4.1 模架选择 冲模模架已经标准化。 标准冲模模架主要有两大类:一类是由上下模座和导 柱、导套组成的导柱模架;另一类是由弹压导板、下模座和导柱、导套组成的导 板模架。考虑到该副模具的结构和制件的尺寸精度,应选用导柱模模架。其导柱 模架又分为对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架和后侧导柱模架。 4.1.1 角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架 角导柱模架、 中间导柱模架、四角导柱模架的共同特点是导向零件都是安装 在模具的对称线上,滑动平稳,导向准确可靠。不同的是,对角导柱模架工作面 的横向(左右方向)尺寸一般大于纵向(前后方向)尺寸,故常用于横向送料的 级进模、纵向送料的复合模或单工序模;中间导柱模架只能纵向送料,一般用于 复合模和单工序模; 四导柱模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的冲压及大 批量生产用的自动模。 4.1.2 后侧导柱模架 后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧,横向和纵向送料都比较方便,但如 有偏心载荷,压力机导向又不精确,就会造成上模偏斜,导向零件和凸、凹模都 容易磨损,从而影响模具寿命,一般用于较小的冲模。 因为该制件压力中心在对称线上,其无偏心载荷,之间精度要求也不是很高 且制件较小, 所以由模具成本等因素考虑该副模具模架选用后侧导柱模架。大致 结构如图 7 所示。

图 7 模架

14

4.2 定位方式 定位零件基本上都已经标准化,可根据呸料或工序件形状、尺寸、精度及模 具的结构形式与生产率要求等选用相应的标准。 4.2.1 挡料销 挡料销分为固定挡料销、 活动挡料销、 始用挡料销。 该制件采用复合模加工, 且固定在卸料板上面, 所以从整体结构上考虑该制件应选用固定挡料销。结构图 如图 8 所示。

6.5
1 × 45 ° 6 4.8
图 8 挡料销

4.2.2 始用挡料销 始用挡料销分为导料销、导料板、倒正销、侧压装置、切刃、定位板和定位 销。该副模具为冲裁复合模具,从结构和成本上考虑,只用到两个导料销。其机

8 6

图 9 导料销

5

1 × 45 °

1.5

构图如图 9 所示。

1.5

R0 .9
15

4.3

出件装置

出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。为了便于学习,把装在上模内 的出件装置称为推件装置,装在下模内的称为顶件装置。 4.3.1 推件装置有刚性卸料和弹性卸料两种。 刚性卸料是在冲压结束后上模回程时, 利用压力机滑块上的打料杆撞击模柄 内的打杆, 在将推力传至推件块而将凹模内的冲件或废料推出的。其基本零件有 推件块、 推杆、 推板、 连接推杆和打杆。 它推件力大, 工作可靠, 所以应用十分 。 打杆、推件板、连接推杆等都已经标准化,设计时可根据冲件结构形状、尺寸及 推件装置的结构要求从标准中选取。 弹性推件装置与刚性推件装置不同的是, 它是以安装在上模内的弹性元件的 弹力来代替打杆给予推件块的推件力。采用弹性推荐装置时,可使板料处于压紧 状态下分离, 因而冲件的平直度较高。 但开模时冲件易嵌入边料中, 取件较麻烦, 且受模具结构空间限制, 弹性元件生产的弹力有限,所以主要使用于板料较薄且 平直度要求较高的冲件。 4.3.2 顶件装置 顶件装置一般是弹性的,其基本零件是顶件块、顶杆和弹顶器。由于是顶件 块下方安放弹簧,可用于顶件力不大的场合。 考虑到该副模具的结构形式,和制件的精度等,采用出件方式为刚性推出。 如图 10 所示:

12 11 10 9 8 7

6 22 4 3 2
2 02

5

图 10 顶件装置

23 24 25
16

4.4 卸料方式 卸料装置按卸料方式分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。 4.4.1 固定卸料装置 固定卸料装置仅由固定卸料板构成,一般安装在下模的凹模上。固定卸料装 置卸料力大, 卸料可靠, 但冲压时坯料得不到压紧, 因此常用于冲裁坯料较厚 (大 于 0.5mm) 、卸料力大、平直度要求不太高的冲件。 4.4.2 弹性卸料装置 弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组成。弹性卸 料装置可装于上模或下模,依靠弹簧或橡皮的弹力来卸料,卸料力不太大,但冲 压时可兼起压料作用,故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件。 4.4.3 废料切刀 废料切刀是在冲裁过程中将冲裁废料切断成数块, 从而实现卸料的一种卸料 零件。 考虑到该副模具的总体结构,和加工装配等因素,该模具采用的卸料方式为 弹性卸料。如图 11 所示:

图 11 卸料装置

4.5 模具总图和模具零件图(见附图)

17

后记
我的本次课程设计在程老师的指导下完成! 本次课程设计我主要参考了《冲压模具及设备》书上的步骤。现在对于上面 的步骤每一步我都已经理解并掌握,已经可以独立设计一副简单的冲裁模具。 如何设计,怎样确认设计的步骤和方法,这是关键。我在设计过程中很好的 解决了这些问题。在设计过程中虽然遇到了很多的困难,但是同时也在设计中获 得了许多的乐趣。通过此次设计培养了我做事情细致、认真,对待工作一丝不苟 的态度,并学会了将理论知识用于实践,把所学的知识有机的融会贯通,知道了 如何灵活运用。在绘图过程当中,我完全采用计算机辅助设计(CAXA、UG)从而 大大提高了绘图的效率和质量。 通过这次设计,我不仅把以前没有掌握的知识得以掌握,而且将学了将近 一年的冲压模具作了一个贯穿性的复习,还学到了许多课本上没有的知识。使我 具备了一定冲压模分析的能力。 本次设计由于本人经验不足,在设计中难免会出现些差错,存在不完善的地 方还有很多,望各位老师多指正!

18

参考文献
1、 《冲压模具及设备》 中国机械工业教育协会 北京机械工业出版社 2005.1

2、 《模具设计大典》中国机械工程协会

2003.5

3、 《互换性与测量技术》陈于萍 高晓康

高等教育出版社 2006.12

4、 《模具制造工艺学》李云程

机械工业出版社 2008.2

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