冲压模具设计任务与模具工艺计算
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冲压模具设计1. 冲压的概念、特点与应用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,使其产生别离或塑性变形,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展冷变形加工,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术。
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展;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。
与机械加工与塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还济方是经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,易于实现机械化与自动化。
这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
〔2〕冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的外表质量, 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X 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,加上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,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的本钱较低。
但是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。
所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分表达,从而获得较好的经济效益。
江苏省自学考试《冲压工艺与模具设计》课程设计计算书设计题目力调节杠杆的级进模冲压设计学生姓名准考证号指导老师成绩评定南京工程学院二〇一三年十月目录前言 .............................................................................................................................................................................. - 3 -1.绪论................................................................................................................................................................................. - 4 -1.1课题设计简介及意义.................................................................................................................................... - 4 -1.2 冲压工艺分类 ................................................................................................................................................ - 4 -1.3国内模具的现状和发展趋势...................................................................................................................... - 5 -2.冲压件工艺性分析..................................................................................................................................................... - 8 -2.1分析冲压件工艺性 ........................................................................................................................................ - 8 -2.2.拟定冲压工艺方案 ....................................................................................................................................... - 9 -3.冲裁模工艺计算及设计.......................................................................................................................................... - 10 -3.1 冲裁尺寸计算 .............................................................................................................................................. - 10 -3.2 冲裁工艺力计算.......................................................................................................................................... - 12 -3.3模具刃口尺寸计算 ...................................................................................................................................... - 14 -4.模具主要零件的设计 .............................................................................................................................................. - 16 -4.1 凸凹模结构设计.......................................................................................................................................... - 16 -4.2 凹模固定板................................................................................................................................................... - 17 -4.3凸模固定板.................................................................................................................................................... - 18 -4.4 卸料板 ............................................................................................................................................................ - 18 -4.5定位零件设计................................................................................................................................................ - 19 -4.6 卸料橡胶的设计.......................................................................................................................................... - 19 -4.7其他结构设计................................................................................................................................................ - 20 -4.8冲压设备的选择........................................................................................................................................... - 20 -5. 设计并绘制装配总图............................................................................................................................................ - 22 -7.主要参考资料 ............................................................................................................................................................ - 24 -8.附件 ............................................................................................................................................................................ - 25 -前言力调节杠杆冲压工艺及冲压模具设计,通过对冲压件的全面分析和有关冲压工艺的资料阅读,了解有关模具设计的基本概况,确定合理的冲压工艺方案,设计冲压工序的模具,使用标准的模架,使用UG三维绘图软件绘制模具三维图,对冲压机构进行工艺分析。
冲压模具设计的主要内容及步骤冲压模具设计是指根据产品的形状、尺寸和工艺要求,设计出适合于冲压成型的模具。
它是冲压工艺的关键环节之一,对于冲压成品的质量、生产效率和成本等方面具有重要影响。
下面将从主要内容和步骤两个方面来详细介绍冲压模具的设计过程。
一、主要内容1.产品分析:了解产品的形状、尺寸、材料以及加工工艺要求等,包括产品的外观和内部结构等方面。
根据产品的特点来确定模具的种类和结构。
2.材料选择:根据冲压工艺要求和模具的使用条件,选择合适的模具材料,包括工作模具和凸模、活塞等配件的材料选择。
3.结构设计:确定模具的分型方式和结构形式,包括模具的基本结构、操作方式、传动方式、冷却系统和脱模系统等。
还需要考虑模具的可拆卸性、装配性以及模具的厚度和尺寸等。
4.零件设计:根据产品的形状和尺寸,设计出模具的主要零件,包括模具座、滑块、压料板、导向套等。
需要考虑模具的刚度和强度等。
5.工艺设计:根据冲压工艺要求,确定模具的工作步骤和工艺参数,包括下料、冲孔、冲凸、整形等工序,并合理安排模具的工作顺序和加工工艺。
6.零件布局:根据结构设计和工艺要求,将各个零件合理布局,包括确定零件之间的相对位置和相互之间的配合关系等。
7.工装设计:根据冲压工艺要求,设计出合适的工装夹具和模板,用于固定和定位工件,保证冲压过程中的精度和稳定性。
二、主要步骤1.产品分析及材料选择:仔细分析产品的形状、尺寸和工艺要求,根据产品的材料选择合适的模具材料。
2.结构设计:根据产品的特点和生产要求,确定模具的结构形式和基本结构,包括模具的分型方式、操作方式、冷却系统和脱模系统等。
3.零件设计:根据产品的形状和尺寸,设计出模具的主要零件,包括模具座、滑块、压料板、导向套等。
4.工艺设计:根据冲压工艺要求,确定模具的工作步骤和工艺参数,合理安排模具的工作顺序和加工工艺。
5.零件布局:将各个零件合理布局,确定零件之间的相对位置和相互之间的配合关系。
冲压模具设计的方法与步骤冲压模具设计的方法与步骤模具种类很多,根据加工对象和加工工艺可分为:①加工金属的模具。
②加工非金属和粉末冶金的模具。
今天店铺要给大家讲的是冲压模具设计的方法与步骤,欢迎大家前来参考阅读。
一.冲压零件的冲压工艺性分析冲压零件必须具有良好的冲压工艺性,才能以最简单、最经济的方法制造出合格的冲压零件。
可以按照以下方法完成冲压件的工艺性分析:1.读懂零件图。
除零件形状尺寸外,重点要了解零件精度和表面粗糙度的要求。
2.分析零件的结构和形状是否适合冲压加工。
3.分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理,尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工。
4.冲裁件断面的表面粗糙度要求是否过高。
5.是否有足够大的生产批量。
如果零件的工艺性太差,应与设计人员协商,提出修改设计的方案。
如果生产批量太小,应考虑采用其它的生产方法进行加工。
二.冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计1.根据冲压零件的形状尺寸,初步确定冲压工序的性质,如:冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩孔等。
2.核算各冲压成形方法的变形程度。
若变形成度超过极限变形程度,应计算该工序的冲压次数。
3.根据各工序的变形特点和质量要求,安排合理的冲压顺序。
要注意确保每道工序的变形区都是弱区,已经成形的部分(含已经冲制出的孔或外形)在以后的工序中不得再参与变形,多角弯曲件要先弯外后弯内,要安排必要的辅助工序和整形、校平、热处理等工序。
4.在保证制件精度的前提下,根据生产批量和毛坯定位与出料要求,确定合理的工序组合方式。
5.要设计两个以上的'工艺方案,并从质量、成本、生产率、模具的刃磨与维修、模具寿命及操作安全性等各个方面进行比较,从中选定一个最佳的工艺方案。
6.初步确定各个工序的冲压设备。
三.冲压零件毛坯设计及排样图设计1.按冲压件性质尺寸,计算毛坯尺寸,绘制毛坯图。
2.按毛坯性质尺寸,设计排样图,进行材料利用率计算。
要设计多种排样方案,经过比较选择其中的最佳方案。
《冲压模具设计》课程设计指导书《冲压模具设计》课程设计指导书一、课程设计的性质与目的冲模课程设计是冲压工艺及模具设计课程的一个重要环节,是运用所学知识的一次综合练习。
其主要目的是:·1.使学生初步掌握冲压工艺过程的拟定和模具结构设计与计算的步骤和方法:2.巩固、深化所学的基础及专业知识,培养独立工作能力;3.提高学生使用国标、手册和图册的能力。
二、课程设计的任务在两周的时间内完成下列任务,统一交到指定的地点。
1.拟定冲压件的工艺过程,并填写工艺过程卡1份;2.填写凸、凹模(及凸凹模)的加工工艺卡片;3.设计指定冲压件的其中一道工序的冲压模(每人设计一副不同的模具),并绘制装配图和凸、凹模零件图:1套;(注:①指定冲压件的生产批量可以根据需要进行更改;②未注尺寸公差按GB/T15055的m级)4.编写设计说明书1份,约20页左右。
三、设计原则1.装配图的零件必须完整,保证冲出合格的工件;2.模具结构简单,寿命长,成本低且与生产批量相适应;3.操作方便,安全.四、设计前的准备1.熟悉设计任务书,明确设计任务和要求;2.了解冲压零件的形状,尺寸精度和表面粗糙度,材料等技术要求和生产批量;3.配备资料:(1)冲压设备资料:从此资料中选择冲压设备的类型,规格,查出漏料孔尺寸,模柄孔尺寸,闭合高度,工作台面尺寸等,为模具设计作准备:(2)冲模标准化资料;(3)其他参考资料:《冷冲模设计》手册,《冷冲模结构图册》.五、冲模课程设计的一般步骤及方法1.分析冲压件的工艺性冲裁件的工艺性主要从冲裁件的形状,尺寸(最小孔边距,孔径,材料厚度,最大外形)精度,表面粗糙度,材料性能等逐项分析,确定冲压工序图,若有不符者,应与指导老师协商更改或采取相应的措施。
2.确定合理工艺方案(1)确定基本冲压工序的性质:冲孔,落料,冲搭边,切料边等.(2)根据基本工序的性质,数量,结合工件的形状尺寸,公差要求,材料性能,生产批量,冲压设备,模具加工条件等因素,考虑模具类型的同时确定工序组合和先后顺序,在满足冲件质量要求的前提下,选择一个经济合理的工艺方案,填写工艺过程卡片。
目录一、工艺性分析 (2)二、工艺方案的确定 (3)三、模具结构形式的确定 (3)四、工艺设计 (3)1计算毛坯尺寸 (3)2画排样图 (3)3计算材料利用率 (4)4计算冲压力 (5)5初选压力机 (6)6计算压力中心 (7)7计算凸凹模刃口尺寸 (8)五、模具结构设计 (8)1模具类型的选择 (8)2定位方式的选择 (8)3凹模设计 (8)4凸模设计 (9)6选择模架及确定其他冲模零件尺寸 (10)六、装配图和零件图 (12)七、结束语 (12)致谢 (13)参考文献 (14)设计内容一、工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序;材料为08F,具有良好的冲压性能,适合冲裁;工件结构相对简单;有一个Φ6的孔和两个非圆孔:孔与孔.孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为4mm小孔与边缘之间的距离;工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求;但应注意::图11有一定批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命;2冲裁间隙,凸凹模间隙的确定应符合制件的要求;3各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯;二、工艺方案确定该工件包括落料.冲孔两个基本工序,可有以下三种方案: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.采用级进生产.方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求,方案二只需要一副模具,工件精度及生产效率都能满足,模具轮廓尺寸较小,制造成本低;方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求;通过对上述三种方案的分析比较,该工件冲压生产采用方案二为佳;三、模具结构形式的确定;因制件材料较薄,为保证制件平整,采用弹性卸料装置;为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机,横向送料;采用圆柱头式挡料销;综上所述:由冲压手册1表5—3,5—8选用弹性卸料横向送料典型组合结构形式,后侧导柱滑动导向模架;四、工艺设计;1计算毛坯尺寸;制件长尺寸如图一;(2)排样方式的确定及尺寸确定;排样方式的选择方案一:有废料排样沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边;冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低;方案二:少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单;方案三:无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高;通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳;考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳;制件排样如图2:(3)计算材料利用率η;由参考书冲压手册 2 P45表2-18表2-18 最小工艺搭边值单行排列单位为mm 圆件及r>2t的圆角矩形边长L≤50 矩形边长L>50或圆角r≤2t 材料厚度t工件间a1 侧边a 工件间a 侧边a1 工件间a1侧边a 以下~~~~~=.由冲压工艺学P45,无侧压装置有:选a=,a1B=D+2 a+Δ+c1错误!条料宽度0Δ导尺间距离 S=b+c1=D+2a+Δ+c1其中:b—条料板公称宽度mmD—冲裁件垂直于送料方向的尺寸mma—侧搭边的最小值,见表2-18mmc1—导尺与最宽条料之间的单面小间隙,其值见表2-21mmΔ—条料宽度的单向偏差,见表2-19、表2-20mm查表2-19,有Δ=,表2-21,有c1=则;B = D+2×a+Δ+c1= mm条料步距 S=14+a1= mm.查参考书冲压手册P506表8-12,选板料规格为600mm×1200mm×;由零件图算得一个零件的面积为S=14×48-2×14-7×+14×14×÷6-7××14÷2 ××3×3-5×2××2×2=㎜2采用横裁时,剪切条料尺寸为;一块板可裁的条料为23,每条可冲零件个数39个零件;则一块板材的材料利用率为:η=n×A0/A×100﹪η=23×39×600×1200×100﹪=﹪采用纵裁时,剪切条料尺寸为;一块板可裁的条料为11,每条可冲零件个数78个零件,则一块板材的材料利用率为:η=n×A0/A×100﹪η=11×78×600×1200×100﹪=﹪根据以上分析,横裁比纵裁时的板材材料利用率高,因此采用横裁;每块裁成×1200mm ×的条料;4计算冲压力;1、冲裁力的计算用平刃冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:F=KLt τb式中F—冲裁力;L—冲裁周边长度;t—材料厚度;τb—材料抗剪强度;K—系数,系数K是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取K=;计算冲裁件轮廓尺寸L=48-14-7××2 ×2+×2×14÷3=由参考书冲压手册查得08F的抗剪强度为τb=300MPa由参考书冲压手册2表2-37表2-37 卸料力、推件力和顶件力系数则:采用弹性卸料装置冲裁力为F总= F冲+F顶+ F卸=τb=①F冲裁②F推=n K推F落由表查出K推=,查得凹模刃口直壁高度h=8mm,则n=h/t=F推=nK推F落=顶件力:F2=K2F卸料力:F3=K3F查表:K2 = K3 =F2=×=F3=×=总冲裁力F总=F冲+F顶+ F卸=++==5初选压力机;冲模闭合高度HHmax-5≥H ≥Hmin+10 165mm ≥H ≥140mm(6)计算凸凹模刃口尺寸;对于形状复杂或薄材料的冲裁件,为了保证凸凹模之间的间隙值,并使其分布均匀,必须采用配合加工,这种方法是先加工好凸模或凹模作为基准件,然后以此基准件为标准加工凹模或凸模,使二者保持一定间隙; 外形48mm,14mm 由落料获得圆孔Φ6及两个非圆孔由冲孔同时获得 查表:Zmin = ,Zmax =磨损系数x 尺寸025.048-,28±,5±,R ﹢0.252 x= 尺寸043.014-,R 043.014- x=尺寸Φ16.006+ x=1基准制造偏差δ 尺寸5± δ= 尺寸28± δ= 尺寸025.048- δ=尺寸Φ16.006+ δ=尺寸043.014-,R 043.014- δ=尺寸R ﹢0.2502 δ= 磨损后变大的尺寸A 类有025.048- ,043.014-,R 043.014-j A =max A -x Δδ0+ 1A =0.06250+=0.06250+ 2A =0.10750+=0.10750+ 3A =0.10750+=0.10750+磨损后变小的尺寸B 类有Φ16.006+,5± ,R ﹢0.252 j B =min B +x Δ0δ-1B =6+1004.0-=004.0- 1B =5+003.0-=003.0- 1B =2+00625.0-=00625.0-孔距尺寸:Ld =L ±Δ/8=28± 7计算压力中心;由于此冲裁件属于中心对称件,故其压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心;五、模具结构设计:1模具类型的选择由冲压工艺分析可知,需落料冲孔两个工序,所以模具类型落料冲孔复合模; 2定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置;控制条料的送进步距采用挡料销;而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定; 3凹模设计; ①凹模结构形式因制件材料简单,总体尺寸不大,选用整体式矩形凹模较为合理;因生产批量较大,由文献冲压手册1表3-5选用T10A 为凹模材料;由该文献表2-39得凹模壁厚c=30mm;凹模高度h=22mm;②凹模刃口与边缘的距离由文献冲压手册P68表2—41得a=33mm ③凹模长度: L=s1+2s2s1 -----送料方向凹模刃壁间最大距离 14mm s2 -----送料方向凹模刃壁到凹模边缘最小距离 33mm L=80mm凹模宽度: B=s+~4cs----垂直于送料方向的凹模刃壁间最大距离 48mm c----凹模厚度 30mm B=123~168mm 取B=125mm 凹模轮廓尺寸为 80mm ×123mm ×30mm⑷凸模设计① 凸模的结构形式与固定方法落料凸模刃口尺寸为非圆形,为了便于凸模和固定板的加工,将落料凸模设计成台阶式;为了保证强度、刚度及便于加工与装配,圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形,小端圆柱部分;是具有锋利刃口的工作部分,中间圆柱部分是安装部分,它与固定板按H7/m6配合,尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出,圆形凸模采用台肩式固定; ② 凸模长度计算凸模的长度是依据模具结构而定的;采用固定卸料板和导尺时,凸模长度按冲压模具设计实用手册P245公式计算: L=H 1+H 2+H 3+H 式中 L---凸模长度,mm ;H 1---凸模固定板厚度,一般为凹模厚度的60%~80% 即18~24mm 取H 1=20mm H 2----卸料板厚度,一般取5~10mm 取H 2 =10; H 3----导尺的厚度,倒装式复合模无导尺 H----附加长度,一般取15~20mm,取H=15mm L=20mm+10mm+15mm=45mm 凸模的强度与刚度校核一般情况下,凸模强度与刚度足够,由于凸模的截面尺寸较为积适中,估计强度足够,只需对刚度进行校核;对冲孔凸模进行刚度校核: 凸模的最大自由长度不超过下式:有导向的凸模L max ≤1200,其中对于圆形凸模I min =∏d 4/64则L max ≤12002602123.164412⨯⨯⨯⨯ππ=由此可知:冲孔部分凸模工作长度不能超过,根据冲孔标准中的凸模长度系列,选取凸模的长度:④凸模材料和技术条件凸模材料采用碳素工具钢T10A,凸模工作端即刃口淬硬至HRC 56~60,凸模尾端淬火后,硬度为HRC 43~48为宜;模架及其它零件的选用模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上,同时使模具中心通过滑块的压力中心,模柄的直径与长度与压力机滑块一致,模柄的尺寸规格选用压入式模柄如图8所示:图8 模柄模座标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用,上模座:125×125×30 GB 材料: HT200 GB/T9436-88下模座:125×125×35 GB 材料: HT200 GB/T9436-88导柱: 20×100 GB 材料: 20钢 GB/T699-1999导套: 25×65×78 材料: 20钢 GB/T699-1999模座材料采用灰口铸铁,它具有较好的吸震性,采用牌号为HT200;垫板垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力,以防止模座被挤压损伤;是否要用板,可按下式校核:/AP=F12式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力;—凸模承受的总压力;F12A—凸模头部端面与承受面积;P= > σc=90~140MPa由于计算的P值大于灰铁模座材料的许用应力,因此在凸模与模座之间需要加垫板;紧固件的选用上模螺钉:螺钉起联接紧固作用,上模上6个,45钢,尺寸为M663下模螺钉:6个,45钢,尺寸为M6X50.销钉起定位作用,同时也承受一定的偏移力.上模3个,45钢,尺寸为Φ6X60.橡胶卸料橡胶的设计见表:橡胶合适F>F卸六、装配图结束语冲压成形课程设计是我在大学期间的一门重要的课程,是把理论应用到实践中的过程;通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己;创新,是要我们学会将理论很好地联系实际,并不断地去开动自己的大脑;并使我巩固了自己的知识,加深了对冲压成形的理解,同时认识到自己的不足;把以前不懂或模糊的知识上升到了深刻理解,相信对我们将来从事工作将有很大帮助;本设计是一个小型零件成形工艺的设计;主要包括了冲孔和冲压模具的设计计算以及主要零件和模具的CAD制图,使我学到了不少东西,通过本次课程设计,我学到了很多新的东西,也发现了大量的问题,有些在设计过程中已经解决,有些还有待今后慢慢学习;只要学习就会有更多的问题,更多的难点,但也会有更多的收获;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;在此感谢我们的xxx老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次模具设计的每个实验细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导;而您开朗的个性和宽容的态度,帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计;同时感谢对我帮助过的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊;由于本人的设计能力有限,在设计过程中难免出现错误,恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正,本人将万分感谢;参考文献1 王孝培.冲压手册.北京:机械工业出版社,2000.2 郑家贤.冲压模具设计实用手册.北京:机械工业出版社,2007.。
职业教育职业培训改革创新教材全国高等职业院校、技师学院、技工及高级技工学校规划教材模具设计与制造专业冲压工艺与模具设计教学指南陈黎明李淑宝主编文建平刘少军宋建文廖禄海副主编汪哲能刘铁石主审Publishing House of Electronics Industry北京·BEIJING前言为了配合《冲压工艺与模具设计》课程的教学,编写了此教学资料。
教学资料内容有三个部分:第一部分是模具设计与制造专业——课程指导方案。
第二部分是教学指南,包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。
第三部分是电子教案,采用PowerPoint课件形式。
教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。
限于编著者水平,教学资料中有错误或不妥之处,请读者给予批评指正。
编者《冲压工艺与模具设计》教学指南一、课程的性质与任务本书根据高职高专院校、技师学院“模具设计与制造专业”的教学计划和教学大纲,以“国家职业标准”为依据,按照“以工作过程为导向”的课程改革要求,以典型任务为载体,从职业分析入手,切实贯彻“管用”、“够用”、“适用”的教学指导思想,把理论教学与技能训练很好地结合起来,并按技能层次分模块逐步加深冲压工艺及模具设计相关内容的学习和技能操作训练。
本书较多地编入新技术、新设备、新工艺的内容,还介绍了许多典型的应用案例,便于读者借鉴,以缩短学校教育与企业需求之间的差距,更好地满足企业用人需求。
全书共分为6个模块55个任务,内容由浅入深,全面覆盖了冲压工艺与模具设计的知识及相关的操作技能。
本书共提供了19个附录,收集了大量的设计资料和技术参数。
本书可作为高职高专院校、技师学院、技工及高级技工学校、中等职业学校模具相关专业的教材,也可作为企业技师培训教材和相关设备维修技术人员的自学用书。
二、教学提要、课程内容、教学要求模块一冲压加工基本知识掌握冲压加工的概念、特点及其在生产和日常生活中的运用。
掌握冲压加工工序的分类方法和原则。
冲压模具设计任务与模具工艺计算名目一、冲压模具设计任务〔工件示意图〕 (5)二、拉伸件工艺性分析 (5)1、拉伸件工艺性分析 (5)2、确定工艺方案及模具结构形式 (6)三、模具工艺运算 (6)1、毛胚落料模的工艺运算 (6)1、预定毛坯尺寸 (6)2、排样与搭边 (7)3、冲裁力运算 (8)4、确定压力中心 (8)5、凸、凹模刃口尺寸运算 (8)6、模具轮廓尺寸运算 (9)7、模具总装图 (9)8、冲压设备的选择 (10)2、拉伸模的工艺运算 (10)1、拉伸力运算 (10)2、拉伸模工作部分尺寸运算 (10)3、冲压设备的选择 (12)3、整形模的工艺运算 (12)4、修边及冲孔复合模的工艺运算 (13)1、总冲裁力运算 (13)2、压力中心运算 (13)3、冲模刃口尺寸运算 (14)4、冲压设备的选择 (15)5、模具三维立体爆炸图 (15)5、剖切模的工艺运算 (16)1、总冲裁力运算 (16)2、压力中心运算 (16)3、凸、凹模刃口尺寸运算 (17)4、剖切模要紧零件轮廓尺寸及剖切过程 (17)5、冲压设备的选择 (19)四、模具工作零件加工工艺规程 (19)1、落料凹模加工工艺规程 (19)2、凸凹模加工工艺规程 (20)3、冲孔凸模加工工艺规程 (21)附1、专业英文翻译〔ISO9000〕参考文献防尘罩拉伸模设计摘要:本文详细介绍了汽车启动电机上的防尘罩的落料、拉伸、整型、修边冲孔、剖切,5副模具的设计过程及其工艺分析。
零件所用材料为08F,板厚1mm。
零件尺寸精度要求不高,但形状较复杂,工序较多。
本文附零件图、各模具总装图、复合模具三维模型爆炸图,另附专业中英文翻译一篇。
关键词:防尘罩,拉伸模Design of Drawing Dies for Dust Guards Abstract: This text introduces the designing process and the processing technology of 5 sets of dies during producing the dust guards of starting electric motor of automobiles in details, which include blanking、drawing、forming、trimming and piercing、slitting the materials. The material for the parts is 08F and 1mm thick. There is no high request put on the size accuracy of the part, but for its complicated shape, more steps are needed.In the text, there are picture of parts、assembled dies and 3-D explosion pictures of the die model together with a translation of the professional English.Key words: dust guards, drawing dies一、冲压模具设计任务〔工件示意图〕工件名称:防尘罩拉伸模设计材料:08F , t=1mm零件如图1:图1二、拉伸件工艺性分析1、拉伸件工艺分析材料为08F,为优质碳素结构钢〔已退火〕,其抗剪强度τ=220~310MPa,抗拉强度σb=280~390MPa,伸长率δ10为32%,屈服强度σs=180MPa,具有较好的拉伸性能。
拉伸件形状较复杂,既不属于圆筒形或矩形件的拉伸,也不属于球形件的拉伸。
从工艺分析考虑〔考虑到其拉伸过程中金属的流淌性与可靠定位〕决定将两个冲件合起来拉伸比较合理;拉伸件有R0.3的小圆角,不能一次拉伸时成型,需添加整形工序。
2、确定工艺方案及模具结构形式通过分析,拉伸件成型的工艺方案有落料——拉伸——整形——修边和冲孔——剖切,六个工序。
可能的方案有以下几种:方案1:六道工序均采纳单工序模制作,其特点是模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快,但工序分散,需用模具、压力机和操作人员较多,劳动量较大。
方案2:落料、拉伸、整形、剖切采纳单工序模,修边和冲孔采纳复合模,操作比较安全,能够幸免这两道工序中冲孔可能产生的定位不准的情形,且减少了一副模具,保留了方案1的优点,又提高了生产效率。
方案3:使用连续模将所有工序集中在一副模具上制造,其特点是连续模工序高度集中,生产效率高,适用于大量生产,但模具结构复杂,安装、调试、修理比较困难,制造周期长。
综上所述:考虑到工件要求不高、批量不大以及模具寿命、成本等多种因素,因此选择方案1。
尽管生产效率较低然而模具结构较简单,模具制造工作量小,成本低,寿命长。
三、模具工艺运算1、毛胚落料模的工艺运算1.预定毛坯尺寸:采纳长圆形毛坯形状运算公式,查表得:修边余量δ=6mm。
长轴两端处毛坯直径D=2〔凸缘宽度+δ〕+〔B2+4BH0-1.72Br p-0.57r p2〕1/2≈96mm;毛坯长度L=D+〔A-B〕=196mm;毛坯宽度K=2〔凸缘宽度+δ〕+〔2H0+B-0.86r p〕≈122mm;上式中H0=〔1.05~1.10〕H=39.9~41.8,取H0=41mm;2.排样与搭边:为使生产效率高,简化冲裁模结构,便于定位,采纳单排排样方案。
查表得:最小搭边值a=1.2mm,b=2.0mm;送料进距h=122+1.2=123.2mm;条料宽度:B=196+2×2.0=200mm;如图3:t——板料厚度〔mm〕;σb——材料的抗拉强度〔N/mm2〕。
F1=nK1F式中K1——推件力系数。
查表得:K1=0.055,L=256.8069≈257mm。
得:F=Ltσb=257×1×390=100230NF1=nK1F=1×0.055×100230=5512.65NF0=F+F1=105742.65N4.确定压力中心:本零件外形为完全对称图形,且板厚平均,因此其压力中心在零件表面的几何中心上。
5.凸、凹模刃口尺寸运算:采纳凸、凹模分开加工的方法:凹模:Dd=〔D-xΔ〕+δd凸模:Dp =〔Dd-Zmin〕-δp=〔D-xΔ-Zmin〕-δp查表得:磨损系数x=0.75,工件的制造公差按自由公差取IT14,Δ=0.3mm,最小合理间隙〔双边〕Z min=0.14mm,最大合理间隙〔双边〕Z max=0.20mm,δp=-0.020mm,δd=+0.020mm。
经运算得:Dd=195.775+0.020 mm;Dp =195.635-0.020mm。
满足|δp|+|δd|≤Z max -Z min条件。
6.模具轮廓尺寸运算:依照落料尺寸查凹模周界L=315mm,B=200mm。
依照典型组合中固定卸料纵向送料典型组合尺寸选取:凸模长度为75mm;配用模架闭合高度H最大255mm,最小210 mm;孔距s=279 mm,s1=175mm,s2=164mm,s3=90mm;垫板厚度为10 mm,上模固定板厚度为25 mm,2件导料板长度厚度为260×10,凹模厚度为35 mm,卸料板厚度为20mm,承料板315×60×4mm,螺钉4×M6×12,6×M12×70,圆柱销2×12×70,4×10×50,螺钉6×M12×30,螺钉6×M12×65,圆柱销2×12×70。
查表得:采纳Cr12MoV,HRC58~60,凸、凹模采纳CrWMn,落料HRC58~60,其他非标准零件用45钢。
7.模具总装图:2、拉伸模的工艺运算通过工艺方案的运算,一次拉伸成形有一定的困难,但考虑到08F材料的拉伸性能较好,假如下料尺寸把握准确,是有可能一次拉伸成形的。
为此进行了一次拉伸成形的试验,图2为落料毛坯尺寸,图3为带料的排样图。
1.拉伸力运算:P拉=kltσb=0.6×316×1×390=73944N式中k=0.5~0.8,取0.6。
2.拉伸模工作部分尺寸运算:⑴拉伸凹模圆角半径:D-d=57-〔18.5×2〕=20mm,t=1mm。
查表得:拉伸凹模圆角半径为4mm。
⑵拉伸模工作部分尺寸运算:①凸、凹模差不多尺寸:查表得凸模与凹模单面间隙Z/2为1~1.1t,即1~1.1mm,取1.05mm;查表得凸模与凹模制造公差δd=0.08,δp=0.05;凹模差不多尺寸:d d=〔d min+0.4Δ〕0+δd=136.160+0.08 mm;凸模差不多尺寸:d p=〔d min+0.4Δ+Z〕0-δp=138.260-0.05 mm;②凸、凹模轮廓尺寸:依照拉伸件尺寸查凹模周界L=160mm,B=100mm。
依照典型组合中弹压卸料纵向送料典型组合尺寸选取:凸模长度为56 mm;配用模架闭合高度H最大170 mm,最小140 mm;孔距s=136 mm,s1=70 mm,s2=76 mm,s3=40 mm;垫板厚度为6 mm,上模固定板厚度为16 mm,2件导料板长度×厚度为140×6,凹模厚度为18 mm,卸料板厚度为16 mm,承料板160×40×3mm,螺钉2×M6×10,6×M8×45,圆柱销2×8×45,4×6×20,螺钉4×M8×20,卸料螺钉6×8×48,螺钉6×M8×45,圆柱销2×8×45。
查表得:该模具采纳SiMnMo,HRC60~62,凹模采纳Cr12MoV,HRC62~64,凸模采纳Cr12MoV,HRC58~62,压边圈采纳CrWMn,HRC54~58,其他非标准零件用45钢。
⑶压边力的运算:为防止凸缘部分材料起皱,采纳压边方法。
查表得:p=Fq=52626.75N压F——压边面积〔mm2〕,经运算约为19137 mm2;q——单位压边力〔N/mm2〕,查表得2.5~3,取2.75 N/mm2。
图4图4为拉伸模结构,凹凸模单面间隙为1~1.10mm,拉伸凹模圆角半径取为R4mm,采纳弹性卸料,所用橡皮为拉伸件高度的4倍。
通过试模,成功地拉出了制件,且表面光滑,无起皱、拉毛等现象。