钣金成型课程模具设计说明

. . .钣金成型课程设计说明书制件工艺分析与模具设计院系：专业：班级：学号：：指导教师：航空航天大学2017年12月1日摘要本次综合实训设计垫片的冲压模具，零件结构简单对称，料厚较小，设计者将其设计为级进模模具，主要有冲孔落料两道工序。

本说明书以图文并茂的方式对此零件的模具设计加以介绍，主要叙述了从零件的工艺性分析到模具结构的设计、工艺计算、冲模结构的设计以及主要零件设计等，直到最后的模具装配图、零件图、排样图等一系列的设计过程。

其中详尽的分析讲述了针对于该零件的冲压模具完整设计方法，读者可以从本说明书中简单、明确的了解该设计的主要思想路线及合理设计制造方案，加深对级进模模具设计知识的了解、应用以及提升关于级进模模具的分析问题、解决问题的能力。

关键词：垫片、级进模、冲孔落料、模具、设计目录第1章冲压工艺分析.........................................1.1零件工艺分析...................................1.1.1产品结构形状及材料分析....................1.1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析...........1.2冲压工艺方案的确定...............................1.2.1第一种方案.........................1.2.2第二种方案............................1.2.3第三种方案................................第2章冲压工艺计算................................2.1排样.......................................2.1.1搭边....................................2.1.2条料宽度和导尺间距离.................2.1.3送料步距.................................2.1.4材料利用率...............................2.2计算冲压力...............................2.2.1冲裁力计算...............................2.2.2卸料力、推件力与顶件力的计算..............2.3压力中心的计算............................第3章级进模凸凹模设计...........................3.1模具刃口尺寸的计算.........................3.1.1冲孔凸、凹模.......................3.1.2落料凹、凸模........................3.2凹模的设计...........................3.2.1凹模厚度H的计算................3.2.2凹模长度和宽度.........................3.2.3凹模材料.....................................3.2.4凹模固定方法............................3.3凸模的设计...................................3.3.1凸模强度——压应力校核....................3.3.2凸模材料.................................第4章基本冲模结构的确定......................4.1模具的形式...............................4.2定位装置................................... 4.3卸料装置...........................4.3.1条料的卸除.................................4.3.2废料及工件的卸除......................... 4.4导向装置................................4.5模架.......................................第5章级进模主要零件设计.........................5.1卸料弹簧设计.............................5.2凸模固定板设计...........................5.3垫板设计.................................5.4卸料板设计...............................5.5模座的选择.................................第6章压力机校核...............................6.1模柄孔的校核............................... 6.2模具闭合高度的校核.......................... 6.3压力机工作台尺寸的校核...................... 6.4冲裁力校核...............................总结......................................参考文献....................................第1章冲压工艺分析1.1零件工艺分析1.1.1产品结构形状及材料分析由零件图可知，该零件为矩形片落料圆形冲孔，外形简单对称，整个外形光滑、圆整，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离c满足c>1.5t 要求（其中料厚t为2.0mm, 可得出c=（62.8-9-50.5）/2=3.3mm, 1.5t=3mm）。

对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。

本设计的产品材料是08号钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

另外产品对于表面质量等没有严格要求，所以尽量采用国家标准板材，其冲裁出的产品的表面质量等就可以保证。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

1.1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析1)尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，采用IT14级精度，普通冲裁可满足要求。

2)粗糙度、断面质量查《冲压手册》表2-12得，一般冲裁件冲材料厚度t≥2.0mm金属板料时，其断面粗糙度为3.2μm；本产品在断面粗糙度和尺寸精度上均要求不高，所以断面质量可以保证，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

1.2 冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。

其加工的工艺方案分为以下三种：1.2.1第一种方案采用单工序逐步加工1)冲孔落料单工序模，工序简图见图1-2-1-1。

2)落料冲孔单工序模，工序简图见图1-2-1-2。

特点：由于单工序模，模具制造简单，维修方便。

但生产率低，工件精度低，不适合大中批件的生产。

图1-2-1-1冲孔落料单工序模简图图1-2-1-2 落料冲孔单工序模简图1.2.2第二种方案采用复合模加工成形，工序简图见1-2-2。

特点：生产率较高，工件精度高。

但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。

图1-2-2 冲孔落料复合模1.2.3第三种方案采用级进模加工成形，工序简图见图1-2-3。

特点：生产率高，便于实现机械化、自动化，适合加工复杂的小型冲裁件，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。

图1-2-3 冲孔落料级进模根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第三种方案级进模加工成形比较合理。

第2章冲压工艺计算2.1排样采用直排有废料排样，虽然此零件斜排能够提高材料利用率，但是设计计算复杂。

排样图见2-1-1。

图2-1-1 排样图2.1.1搭边查《冲压手册》表2-17得，当t=1.0mm时，确定侧搭边值a=2mm,工件间搭边值a1=2.4mm。

2.1.2条料宽度和导尺间距离采用单边侧刃。

条料宽度：B=L+2a’+nb=L+1.5a+nb (a’=0.75a) 式（2-1）导尺间距离：A=B+Z0=L+1.5a+nb+Z0 式（2-2）A1=L+1.5a+Y 式（2-3）式中L——冲裁件垂直于送料方向的尺寸,L=62.8mm;n——侧刃数,n=1；b——侧刃切去的条料宽度,查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-7得b=1.5mm；Y——冲切后条料宽度与导料板的间隙，查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-7得Y=0.10mm；Z0——条料与导料板之间的间隙，查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-6得Z0=0.1mm；∴B=62.8+1.5×2+1×1.5=67.3mmA=67.3+0.1=67.4mmA1=62.8+1.5×2+0.10=65.9mm2.1.3送料步距级进模送料步距S=D+a1=62.8+2.4=65.2 式（2-4）式中D——冲裁件横向最大尺寸,D=40mm;2.1.4材料利用率一个步距材料利用率η=A/BS×100％式（2-5）式中 A——一个步距冲裁件的实际面积B——条料宽度S——步距图2-1-4面积计算参照图图2-1-4A= 62.8×62.8-4×π×4.52 -π×25.252=1687.55mm²∴η=1687.55/(67.3×65.8)×100%=38.11%2.2计算冲压力2.2.1冲裁力计算采用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F可按下式计算：F=K L t τ式（2-6）式中 F——冲裁力L——冲裁件周边长度t——材料厚度，t=1.0mmτ——材料抗剪强度，查《手册》08钢，τ=220~310，取τ=280K——修正系数，一般取k=1.3冲裁力公式为P=P孔＋P落式（2-7）①冲孔冲裁力P孔其中L孔=50.5π+4π×9=86.5πmmP孔=1.3×86.5π×2.0×280=197832N取P孔=198KN②落料冲裁力P落其中L落=62.8×4=251.2mmP落=1.3×251.2×2.0×280=182873.6N取P落=183KN∴冲裁力P=P孔＋P落 =198+183=381KN 式（2-8）2.2.2卸料力、推件力与顶件力的计算常用下列经验公式 PX=KXP 式（2-9）PT=n KTP 式（2-10）D=KDP 式（2-11）式中：KXKTKD——分别为卸料力系数、推件力系数与顶件力系数，查《冲压模具设计》表2-20得KX=0.045，KT=0.05，KD=0.06F——冲裁力n——同时卡在凹模孔的冲裁件数采用弹性卸料装置和下出料方式冲模时P Σ=P+PX+PT∴卸料力PX=0.045×381=17.145KN冲孔推件力PT1 =2×0.05×198=19.8KN落料推件力PT2=1×0.05×183=9.15KN∴总冲压力P Σ=P+ PX +PT1 + PT2 =381+17.145+19.8+9.15=427.1KN 式（2-12）对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总压力的1.1~1.3倍，即P0 ≥（1.1~1.3）P Σ=469.8~555.2 ，查《冲压手册》表9-3得，选择开式曲轴压力机，公称压力630KN。