冲压模具课程设计说明书.docx

冲压模具课程设计说明书.docx

《冲压模具课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具课程设计说明书.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

冲压模具课程设计说明书

目录

1引言1

1.1冲压模具的现状与发展趋势2

1.2冲压模具与技术经济性指标2

1.2.1精度2

1.2.2刚度3

1.2.3模具生产周期3

1.2.4模具寿命4

2制件工艺分析5

2.1材料分析5

2.2结构分析5

2.3工艺方案的确定5

2.3.1方案的种类5

2.3.2方案的比较5

2.3.3方案的确定5

2.4工艺过程6

3弯曲力的计算与压力机的选用8

3.1工序2弯曲力的计算8

3.2压力机的选用8

4弯曲凸凹模工作部分尺寸设计9

4.1凸模圆角半径9

4.2凹模圆角半径9

4.3凹模深度9

4.4凸、凹模的间隙9

4.5弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差9

4.6模具零件材料的选取10

5模具主要零件11

5.1上下模座11

5.2模柄11

5.3固定板11

5.4螺钉、销钉的选取11

6冲压设备的选取12

结论13

致谢14

参考文献15

1引言

模具是现代化工业生产的重要工艺装备。

在国民经济的各个生产部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。

在产品生产的各个阶段，无论是大量生产，批量生产，还是产品试制阶段，也都越来越地依赖于模具。

因此模具工业已是国民经济的基础工业。

现代工业产品的品种发展和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。

目前，模具已成为衡量一个国家，一个地区，一家企业制造水平的重要标志之一。

我国模具制造技术是随着现代工业建设而发展的。

在50年代以前，当国内需要少数模具，只有少数企事业可以仿制，主要依靠模具钳工凭着个人技艺制造一些间单的模具，如电话机听筒之类的模具。

50年代以后，随着国民经济建设高潮的到来，随着国际经济技术合作交流的发展，国外的模具技术书刊，模具设计手册，模具制造资料等逐渐介绍到我国，对指导和促进模具技术的发展起了重要的作用。

自1959年起，电火花成型加工机床开始应用于模具生产，采用成形磨削方法加工凸模和电极，用电火花成型加工凹模，卸料板型孔，使模具制造水平又有一个较大的提高。

随后，由于模具制造技术的不断改进，模具技术的研究，模具标准化工作的开展和模具新材料的开发也得到进一步的发展。

这时我国的模具工业开始形成，出现了一些模具专业厂。

近年来，改革开放和国民经济的高速发展，推动了模具技术和模具工业的新发展，模具的品种。

精度和数量有了很大的发展，模具对工业产品的影响也越来越大，模具也更加引起人们的关注，很多科研院所和高等院校在模具技术的基本理论，模具的设计与结构，模具制造加工技术，模具材料以及模具加工设备等方面都取得了可喜的实用性成果。

这个时期是模具技术发展最快最迅速的时期。

模具标准化工作是代表模具工业和模具技术发展的重要标志。

特种加工工艺设备的改进和提高，使模具加工的自动化程度和效率都大大提高。

模具新材料的应用，以及热处理技术和表面处理技术的开发和应用，使模具寿命大幅度地提高。

我国模具制造技术水平，从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型，精密，复杂，长寿命模具。

而模具领域最重要的组成部分就是冷冲压模具，约占模具总比例的40%。

冷冲压是利用安装在压力机上上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种加工方法。

冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。

冲压模具是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备，冲压模具在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲压模具冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。

1.1冲压模具的现状与发展趋势

随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。

因此模具制造质量的提高和生产周期的缩短显得尤为重要，谁占有优势，谁就将占领市场，促使模具制造技术的发展出现以下趋势。

（1）模具粗加工技术向高速加工发展

以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。

高速铣削可以大大改善模具表面质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。

另外，毛坯下料设备出现高速锯床。

阳极切割和激光切割等高效率加工设备。

还出现了高速磨削设备和强力磨削设备。

（2）成型表面的加工精度

自动化发展，成型表面的精加工数控，数显和计算机控制等方向发展，使模具加工设备的CNC水平不断提高。

推广应用数控电火花成型加工设备，连续轨迹计算机控制坐标磨床和配有CNC修整装备和精密测量装置的成型磨削加工设备等先进设备，是提高模具制造水平的关键。

（3）光整加工技术向自动化发展

在当前，模具成型表面的研磨，抛光等光整加工仍然以手工作业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大和表面质量低。

目前工业发达的国家正在研制由计算机控制，带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，它大大提高了光整加工的质量和效率。

（4）快速成型加工模具技术

快速成型制造技术是本世纪80年代以来，制造技术上的又一次重大发展，它对模具制造具有重大的影响。

特别适用于多品种，少批量用模具。

预测本世纪末多品种，少批量生产方式将占工业生产的75%左右，因此快速成型制模技术必将有极大的发展前途。

（5）模具CAD/CAM技术将有更快地发展

模具CAD/CAM技术在模具设计和制造上的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技术的应用是历史发展的必然趋势。

综上所述，在模具结构与精度方面正朝几个方面发展。

首先为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多工能方向发展。

其次为了适应市场上产品更新换代速度的要求，快速成形方法、简易经济冲模也得到迅速的发展。

再次模具正向着设计与制造现代化发展。

1.2冲压模具与技术经济性指标

1.2.1精度

机械产品的精度包括：

尺寸精度，形状精度，位置精度和表面粗糙度。

模具的精度主要体现在模具工作零件和相关部位的配合精度。

影响模具精度的主要因素有：

（1）产品制件精度

产品制件精度越高，模具工作零件的精度就越高。

模具精度的高低不仅对产品制件的精度有直接影响，而且对模具生产周期，生产成本都有很大的影响。

（2）模具加工技术手段的水平

模具加工设备的加工精度如何，设备的自动化程度如何，是保证模具精度的基本条件。

今后模具精度更大地依赖于模具加工技术手段的高低。

（3）模具装配钳工的技术水平

模具的最终精度很大程度依赖装配调试来完成，模具光整表面的粗糙度数值主要依赖模具钳工来完成，因此模具钳工技术水平如何是影响模具精度的重要因素。

（4）模具制造的生产水平和管理方式

模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“实配法”，还是“分别制造法”是影响模具精度的重要方面。

对于高精度模具只有采用“分别制造法”才能满足高精度的要求和实现互换性生产。

1.2.2刚度

刚度对于机械行业来说非常重要，如果没有高的刚度就没有安全性对于高速冲压模，大型件冲压成型模，不仅要求具有精度高，还应有良好的刚度。

刚度是保证设备安全性的重要指标，如果没有足够的刚度的话就安全性能来说就是一句空话。

提高刚度的方法有：

1、材料的选择，尽量选用强度大的材料；

2、结构的尺寸，基本结构尺寸要进行校核，刚度不够的话则需要加大尺寸；

3、结构构架，选用合理的构架。

1.2.3模具生产周期

模具的生产周期是从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间。

模具生产周期长短是衡量模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一，也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。

同时模具的生产周期长短也是衡量一个国家模具技术管理水平高低的标志。

影响模具生产周期的主要因素有：

（1）模具技术和生产的标准化程度

模具标准化程度是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。

（2）模具企业的专门化程度

目前，我国模具企事业的专门化程度还较低，只有各模具企业生产自己最擅长的模具类型，有明确和固定的服务范围，同时各模具企业互相配合搞协作生产，才能缩短模具生产周期。

1.2.4模具寿命

模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数来表示，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。

影响模具的主要因素有：

（1）模具结构

合理的模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻模具承受的热-机械负荷水平。

（2）模具材料

应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。

生产的批量越大，对模具的寿命要求也越高，应选择承载能力强，服役寿命长的高性能模具材料。

另外应注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时的承载能力的影响，采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。

（3）模具加工质量

模具表面粗糙度，残存的刀痕，电火花加工的显微裂纹，热处理时的表层增碳和脱碳等缺陷都对模具的承载能力和寿命带来影响。

（4）模具工作状态

模具工作时，使用设备的精度与刚度，润滑条件，被加工材料的预热和冷却条件都对模具寿命产生影响。

（5）模具零件状况

被加工零件材料的表面质量状态，材料硬度，伸长率等力学性能，被加工零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。

模具的技术经济指标：

精度和刚度，生产周期，模具生产成本以及模具寿命，他们之间是互相影响和互相制约的，而且影响因素也是多方面的。

在实际生产过程中要根据产品零件和客观需要综合平衡，抓住主要矛盾，求得最佳的经济效益，以满足生产的需要。

2制件工艺分析

2.1材料分析

该制件的材料是SECC（Electro-galvanizedsteel），为电解镀锌钢，是一种冲压材料，就是在冷压板上镀上锌层，防锈耐腐度高，一般厚度是0.4~3.2mm。

而该制件的厚度是1mm。

2.2结构分析

该零件是打印机线路板支架，既有冲孔又有落料，还有弯曲。

工件结构中等复杂非对称。

2.3工艺方案的确定

2.3.1方案的种类

（1）落料——弯曲——弯曲——弯曲——冲孔；单工序模冲压

（2）落料——冲孔——弯曲——弯曲——弯曲；单工序模冲压。

（3）冲孔——落料——弯曲——弯曲——弯曲；连续模冲压。

（4）冲孔——落料——弯曲——弯曲——弯曲；冲孔落料复合模冲压，弯曲采用单工序模冲压。

2.3.2方案的比较

方案

（1）

（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内

完成一个冲压工序的冲裁模。

由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。

于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。

方案（4）属于复合冲裁模和单工序弯曲模并用，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。

采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，采用单工序弯曲模，模具简单，所以此方案最为合适。

根据分析采用方案（4）复合冲裁。

2.3.3方案的确定

综上所诉，该设计采用冲孔落料复合模，单工序弯曲模并用的方案。

2.4工艺过程

图2—1：

工序1落料冲孔

图2—2：

工序2弯曲

图2—3：

工序3弯曲

图2—4：

工序4弯曲

3弯曲力的计算与压力机的选用

3.1工序2弯曲力的计算

弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。

弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。

影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。

实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。

L曲件的经验公式为：

公式（3—1）

FL——冲压行程结束时不校正时的弯曲力。

b——的宽度（mm）。

t——曲件的厚度（mm）。

r——内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。

σb——弯曲拆料的抗拉强度（MPa）（查机械手册σb=400（MPa）。

K——安全系数，一般取1.3.

根据公式3—1

=0.6×1.3×（10×6）×1.02×400/（0+1.0）

=18.72（KN）

对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%～80%。

=80%×18.72

=14.976（KN）

弯曲力:

=33.696（KN）

3.2压力机的选用

压力机的选取总原则：

压力机的公称压力必须大于弯曲时的所有工艺力之和。

由于本模具采用自由弯曲，所以压力机的公称压力必须大于弯曲力，即F压机≥FC

根据总的弯曲力，初选压力机为：

开式双柱可倾压力机J23—6.3。

4弯曲凸凹模工作部分尺寸设计

4.1凸模圆角半径

当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。

由于该工序是直角弯曲，故相对弯曲半径为零，而材料的最小相对弯曲半径也为零，故取凸模的圆角半径为零即

。

4.2凹模圆角半径

凹模圆角半径的大小不会直接影响到弯曲件的圆角半径，但是过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。

取凹模圆角半径

。

4.3凹模深度

凹模深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工作回弹大，不平直；若深度过大则凹模过高，浪费模具材料并需要较大的压力机工作行程。

查表取凹模深度L0=11mm，体尺寸见凹模零件图。

4.4凸、凹模的间隙

L件弯曲时必须合理确定凸、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状和尺寸误差增大。

间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具的寿命。

弯曲间隙公式为：

公式（4—1）

c——弯曲凸模与凹模的单面间隙（mm）。

t——材料厚度基本尺寸（mm）。

n——间隙系数（查表n=0.05）。

根据公式4—1

=1+0.05×1

=1.05mm

4.5弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差

凸、凹模工作部分尺寸主要是指弯曲件的凸、凹模的横向尺寸。

当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。

而凸、凹模的尺寸和公差应根据工件尺寸、公差、回弹情况以及模具的磨损规律而定。

1）弯曲件标注内形尺寸

凸模尺寸为：

LP=（L+O.75△）0-δp公式（4—2）

凹模尺寸为：

Ld=（LP+2C）+δd0公式（4—3）

2）弯曲件标注外形尺寸

凹模尺寸为：

Ld=（L-0.75△）+δd0公式（4—4）

凸模尺寸为：

LP=（L+O.75△）0-δp公式（4—5）

式中：

L——L形弯曲件基本尺寸，mm；LP、Ld——凸、凹模工作部分尺寸，mm；

△——弯曲件公差，mm；δp、δd——凸、凹模制造公差，选用IT7~IT9级精度，mm；

C——凸、凹模单面间隙。

由弯曲件图可以看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，则按未按公差IT14级来处理，查表得弯曲件公差Δ=0.52，凹模制造公差δd,选用IT9级精度δd=0.052,凸模制造公差δp，选用IT8级精度δp=0.033。

凹模尺寸、凸模尺寸见凸、凹模零件图。

4.6模具零件材料的选取

模具材料的选取一般原则为：

要有足够的使用性能；良好的工艺性—好的淬透性、耐回火性高、热处理变形小；合理的经济性能。

应考虑到的因素：

模具的工作条件—受力状态、工作温度、腐蚀等；模具工作性质及其加工手段；模具热处理要求等。

选取Cr12为凸、凹模的材料，及做淬火处理。

5模具主要零件

5.1上下模座

模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。

本模具采用对角导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。

滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。

导柱的下部与下模座导柱孔采用R7/h5的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用R7/h5的过盈配合。

导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。

导柱与导套之间采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬56~60HRC。

导柱的直径、长度，按标准选取。

导柱：

d/mm×L/mm为φ40×230；

导套：

d/mm×L/mm×D/mm分别为φ40×125×53；

模座的的尺寸L/mm×B/mm为315mm×250mm。

上下垫板厚度取12mm，固定板厚度取20mm，上下模座的厚度都为50mm。

5.2模柄

模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。

常用的模柄形式有：

（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。

（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。

（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，为防止松动，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。

（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大的模具。

（5）浮动式模柄，它由模柄，球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的精密冲裁。

本模具采用带台阶的压入式模柄。

在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。

5.3固定板

固定板的厚度一般为20mm，其平面尺寸可以根据凹模、卸料板外形尺寸确定。

5.4螺钉、销钉的选取

螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用，常用圆柱销钉。

它们的选取应根据冲压力大小、凹模厚度等确定。

6冲压设备的选取

通过校核，该冲裁件所需的弯曲力为33.696KN，选择开式双柱可倾压力机J23—6.3能够满足使用要求。

但该模具的闭合高度为

H闭=H上模+2H垫+L+H+H固+H下模-h2

=（50+2x12+74+20+50+50-14）mm

=254（mm）

式中：

L——凸模长度，L=74

H——凹模厚度，H=50

h2——弯曲后凸模进入凹模的深度，h2=14

可见该模具闭合高度大于所选压力机J23—6.3的最大装模高度（120）可以使用。

根据模具的最大装模高度选择开式双柱固定压力机JD21—100。

其主要技术参数如下：

公称压力：

1000KN

滑块行程：

10—120mm

最大闭合高度：

400mm

最大装模高度；300mm

工作台尺寸（前后×左右）：

600mm×1000mm

垫板尺寸（厚度×孔径）：

100mm×200mm

模柄孔尺寸：

Ф60mm×80mm

结论

课程设计是大学阶段一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。

它既是对所学的所有知识的一次全面考查，同时又是我们从学习知识到运用知识的一个过渡。

在设计当中，我们不但需要把以往学到过的所有专业知识再复习巩固一次，而且还要将所有的知识串联起来，充分调动它们为毕业设计服务，完成一份优秀的课程设计。

在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教了老师王可胜有关冷冲模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。

经过一段时间的努力，课程设计已圆满完成。

我的设计课题选为打印机线路板支架弯曲模设计。

在设计过程中遇到过很多的困难，但在老师的精心指导和讲解下困难都一个个的解决。

我们在设计期间参考了大量文献、资料，而且设计从结构和各项计算分析上也已基本达到设计要求，但由于我们实践经验的欠缺，许多方面仍有尚待完善之处，不妥之处还望各位老师同学批评指正。

在这次课程设计过程中得到了专业老师的悉心指导以及许多同学的帮助。

我从指导老师老师身上学到了很多东西。

他认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢她们耐心的辅导在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢。

致谢

这次课程设计说明书及其模具装配图的完成，首先要感谢我的指导老师在课程设计装配图及其说明书编制过程中，给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的专业意见，模具设计过程中，是他的精心指导和教学才使我的课程设计能够按期完成，感谢学校给予的支持和机会，感谢同学的无私帮助。

谢谢你们！

参考文献

[1]齐卫东．简明冲压模具设计手册．北京理工大学出版社，2010．

[2]浦学西．模具结构图解．中国劳动社会保障出版社，2009．

[3]成虹．冲压工艺与模具设计．高等教育出版社，2010．

[4]邓明．实用模具设计简明手册．机械工业出版社，2006．

[5]张荣清．模具设计与制造．高等教育出版社，2005．

[6]赵广平，孙小红．模具设计．江西高等教育出版社，2008．

[7]梅伶．模具课程设计指导．机械工业出版社，2010．