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冲压模课程设计说明书

HefeiUniversity

课程设计

COURSEPROJECT

题目：

冲孔浅拉深复合模设计

系别：

机械工程系

专业：

材料成型及控制工程

学制：

四年

姓名：

黄燊

学号：

1206031006

导师：

周伟

2015年7月13日

序言

目前我国模具工业与发达国家相比还相当落后。

主要原因是我国在模具标准化，模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家相比差距很大。

随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。

模具设计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（CAD/CAM）技术转变。

模具生产制件所表现出来的高精度，高复杂程度,高生产率，高一致性和抵消耗是其它制造加工方面所不能充分展示出来，从而有好的经济效益，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中有十分重要的地位，是我国国防工业及民用生产中必不可少的加工方法。

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。

模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的NC机床、CNC机床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相结合的时代。

模具制造技术，已经发展成为技术密集型的综合加工技术。

设计题目冲孔浅拉深复合模设计

设计内容要求

材料：

08

厚度：

t=1mm

硬度：

60—64HRC

第一部分冲压成形工艺设计

Ⅰ冲压工艺性分析

1.材料08钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能

2.工件结构该工件为圆形带孔浅拉深件，拉深高度不大，孔在底部并且不在拉深变形区

+0.2

0

3.尺寸精度零件图上工件高度70±1孔Φ9+0.360。

工件外轮廓Φ78属IT13级。

一般冲压均能满足精度要求。

Ⅱ制定冲压工艺方案

1.工序性质和数量

（1）工序性质根据零件图分析冲压加工时需用浅拉深、冲孔工序。

（2）工序数量确定工序数量的基本原则是：

在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能地减少。

该零件精度要求较高，故采用复合模。

2.工序顺序和组合

1）工序顺序

各工序的安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求。

工序顺序的安排一般应注意以下几方面：

1）所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工续的影响，都应在平板坯料上冲出。

2）所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。

3）孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出。

否则应先冲出大孔和一般精度孔，后冲出小孔和高精度孔或者先落料再冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。

4）如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模具结构定位和操作的过程难易程度来确定。

5）多角弯曲件主要从材料变形核材料的运动两方面安排弯曲的顺序。

一般是先弯外部角后弯内部角，弯角根据零件图先冲裁后落料，由固定挡料销定位。

（2）工序组合方式选择

冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。

减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。

1）工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。

2）工序的组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。

根据零件图的要求及批量采用浅拉深冲孔复合模。

3冲压工艺方案

（1）工艺方案分类

方案一：

浅拉深、冲孔分别进行。

采用单工序模生产。

方案二：

浅拉深-冲孔复合冲压。

采用复合模生产。

（2）工艺方案分析

方案一模具结构简单，但须两道工序，即需要浅拉深模和冲孔模两副模具，生产效率低，难以满足产量要求。

方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

通过对上述两种方案的分析比较，该件的冲压方案采用方案二为佳。

Ⅲ主要参数确定

1.确定是否需要压边圈

根据坯料相对厚度：

t/D×100=1/30×100=3.3＞2

式中t——坯料厚度，㎜

D——毛坯直径，㎜

查手册可知不需要压边圈。

2.确定拉深次数

由于拉深件的高度与其直径的比值不同，有的拉深件科研用一次拉深制成，而有的高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。

所有根据工件的相对高度（h/d）和坯料的相对厚度（t/D×100）的大小确定拉深次数。

查表可知，由于工件相对高度0.15远远小于一次拉深时的相对高度0.70～0.57，则可一次拉深成形。

第二部分冲压模具设计

Ⅰ确定冲模类型机结构形式

在冲压工艺性分析后拟定冲压工艺方案时选择复合模，又因零件的几何形状简单对称，复合模结构相对简单，操作方便。

Ⅱ计算工序压力，选择压力机

在冲裁模设计中，冲压力是指落料力，缷料力，拉深力，压边力，冲孔力，切边力和推件力的总称。

它是冲裁时选择压力机，进行模具设计校核强度和刚度的重要依据。

1.拉深力

F拉＝Kπdtδb

＝1.0×3.14×30×1×330N

＝31086N

查模具设计简明手册可知

式中K——修正系数，K＝1.0

δb——材料强度极限，08钢δb＝275～390MPa,取δb＝330MPa

2.冲孔力

F冲＝1.3πdtτb

＝1.3×3.14×28.26×1×320N

＝11756.16N

式中d—工件孔直径，d＝28.26mm。

τb=320

3.推件力

F推＝nK推F冲

＝1×0.055×11756.16N

＝646.59N

式中n——冲孔时卡在凹模内的废料数，n＝1；

K推——推件力因素，K推＝0.055。

4.初选压力机

总的冲压力为：

F总=F拉+F冲+F推

=31086+11756.16+646.59N

=43488.75N

F设>=1.2F总=52.19kN

从满足冲压力的情况看，选用J23-6.3型开式双柱可倾压力机

主要技术参数：

公称压力：

63KN

滑块行程：

35mm

最大封闭高度：

150mm

最大封闭调节量：

35mm

工作台尺寸：

200mm×310mm

工作台垫板孔尺寸：

Φ140mm

模柄孔尺寸：

Φ30mm×55mm

Ⅲ计算模具压力中心

模具的压力中心就是冲裁力合力的作用点。

冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，从而提高模具的寿命。

冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力的作用点方法。

由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力的作用点可转化为求轮廓线的中心。

由下图可知，其压力中心就在圆心上。

即X0=0，Y0=0。

Ⅳ计算模具零件的刃口尺寸

1凸、凹模刃口尺寸的确定

凸、凹模刃口尺寸的确定原则

1）考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模。

因此，落料模应先决定凹模的尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理的间隙。

冲孔件的尺寸取决于凸模，因此，冲孔模应先决定凸模尺寸。

用增大凹模尺寸来保证合理的间隙。

2）考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响。

刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，应接近或等于冲件的最大极限尺寸。

3）考虑冲件精度与模具精度之间的关系，选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求又要保证有合理的间隙值。

一般冲模精度较冲件精度高2~3级。

2凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸

其公式见表：

表一凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算公式

工序性质

冲件尺寸

凸模尺寸

凹模尺寸

落料

D0-Δ

Dp=（D—XΔ—Zmin）0-δp

Dd=（D—XΔ）0+δd

冲孔

D0+Δ

dp=（d+XΔ）0-δp

dd=（d+XΔ+Zmin）0+δd

表示：

Dp，Dd——分别为落料凸，凹模刃口尺寸

dp，dd—分别为冲孔凸，凹模刃口尺寸

D，d—分别为落料件外径和冲孔件的基本尺寸

p，

d—分别为凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7.

Δ——制件的制造公差

Zmin—最小合理间隙

X—磨损系数，其值在0.5~1之间。

零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT14，X=0.5.为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必须

p+

d≤Zmax—Zmin

3凸、凹模配合加工时的工作部分尺寸

对于冲制复杂形状冲件的模具或单件生产的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。

凸凹模工作部分尺寸计算：

其落料件按凹模磨损后尺寸增大（A类尺寸），减小（B类尺寸）和不变（C类尺寸）的规律分三种。

冲件按凸模磨损后尺寸减小（B类尺寸），增大（A类尺寸）和不变（C类尺寸）的规律分三种。

因为工件属冲孔，根据设计要求确定凸模刃口尺寸并依次为基准配置凹模，按磨损后其尺寸变大，变小，不变。

刃口部分

（1）冲孔刃口尺寸计算

对Ф9+0.360,制造公差由教材表3-25可查得

δd=+0.008。

δp=-0.006。

由表3-20可查得c=（7%~10%）t。

故cmin=0.07*1=0.07mm;

cmax=0.1*1=0.1mm.

由表3-24可查得磨损系数x=0.5.

由于孔型简单，以凸模为基准，用分别加工法加工模具。

凸模刃口dp=（d+xΔ）0-δp

=（9+0.5*0.36）0-0.006

=9.180-0.006mm

凹模刃口dd=（dp+2cmin）+δd0

=（9.18+2*0.07）+0.0080

=9.32+0.0080mm

校核2（cmax-cmin）=2*（0.1-0.07）=0.06mm;

δd+δp=0.008+0.006=0.014mm;

故δd+δp<2（cmax-cmin）,模具精度合适。

（2）浅拉深部分尺寸计算

对浅拉深高度为2+0.50的部分，制造公差由表3-25

查得δd=+0.05,δp=-0.03。

磨损系数x,凸模为x=0.75,凹模时为x=0.4；

单边间隙c=tmax+Kct,由表5-12查得Kc=0.1

故c=1.1t=1.1mm;

由于该部分为未注公差，可由GB1820-79查得为±0.39

则浅拉深部分的底部直径调整为Ф29.61+0.780mm。

凸模刃口dp1=（d1+xΔ）0-δp

=（29.61+0.4*0.78）0-0.03

=29.9220-0.03mm

凹模刃口dd1=（dp1+2c）+δd0

=（29.922+2*1.11）+0.050

=32.122+0.050mm

Ⅴ、弹性元件的设计

为了得到较平整的工件。

此模具采用弹压式卸料结构。

弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性元件。

主要为弹性卸料，压料及出件装置供弹压力。

根据模具安装位置拟选1个橡胶板，查《模具设计与制造简明手册》初选弹簧规格为D*H=16mm×16mm。

Ⅵ模具零件的选用

1.模架的选择

《冲模模架》标准是1991年5月1日由国家技术监督局批准频布实施的，该标准是在《冷冲模》国家标准的基础上修订的新标准，其中模架产品标准：

（GB/T2851.1,GB/T2851.3～7,GB/T2852.1～4）共10个。

模架的选择一般根据凹模定位和卸料装置的平面而定，选择模座的形状和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相应尺寸大40～70mm。

模座厚度一般取凹模厚度的1～1.5倍。

下模座外形尺寸至少超过压力机约50mm，同时选择的模架与闭合后的模具设计的高度相适应。

通常所说的模架由上模座，下模座，导柱，导套四部分组成，一般标准模架不包括模柄。

模架是整副模具的骨架，它是连接冲模主要零件的载体，模具的全部零件都固定在它上面，并承受冲压过程的全部载荷。

模具的上模座盒下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。

上下模间的精确位置由导柱导套来实现。

模架的选择应从三方面入手：

依据产品零件精度，模具工作零件配合精度、高低确定模架精度；根据产品零件精度要求，形状，板料送料方向选项二模架类型；根据凹模周界尺寸确定模架的大小规格。

查文献【1】P117表2—49选择《冲模滑动导向模架对角导柱模架》GB/T2851.1-90。

对角导柱模架的特点是导向装置在侧，横向和纵向送料都比较方便，对各类模具的适应性较好。

对角导柱模架

选择模架规格：

模板周界尺寸L*B=200mm*160mm,最大闭合高度H最大为270，最小为210。

上模座厚h1=45mm,下模座厚h2=55mm。

下模座轮廓尺寸：

L=200mm;B=160mm;L2=310mm;B2=230mm;S=310mm;S1=215mm

模具闭合高度H闭=265mm。

2.导向零件的选用

根据所选模架的闭合高度以及模座尺寸

导柱选用滑动导柱A型，基本尺寸为D=25mm,极限偏差h6,也就是Ф250-0.013mm,L为160mm，材料为20钢。

导套选用A型滑动导套，基本尺寸为d=25,极限偏差H6，也就是Ф25+0.0130mm；D=38mm;L=80mm;H=30mm。

3.模柄的选择

模柄选用A型凸缘模柄

基本尺寸为：

d=30mm;D=75mm;H=64mm;h=16mm。

4.螺钉

固定螺钉引入模体的深度勿太深，如拧入铸铁件深度是螺钉直径的2-2.5倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1.5~2倍。

5.定位销

冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径接近，不能太细，每个模具上只需两个销钉，长度不能太长，使进入模体长度直径的2～2.5倍。

Ⅶ冲压设备的校核

在确定模架后即可确定模具的闭合高度。

在对初选的J23-6.3型开式双柱可倾压力机进行校核后发现该型压力机的滑块行程达不到模具要求的行程，即允许的闭合高度过小。

因此需要重选压力机。

在分析模具的结构和最大闭合高度后，通过查阅模具设计手册可选得压力机型号为J23-35型开式双柱可倾压力机。

J23-35型开式双柱可倾压力机技术规格：

公称压力：

350KN

滑块行程：

80mm

最大封闭高度：

280mm

最大封闭调节量：

60mm

工作台尺寸：

380mm×610mm

工作台垫板孔尺寸：

Φ290mm

模柄孔尺寸：

Φ50mm×70mm

垫板厚度：

60mm

Ⅷ模具装配

模具装配是按照规定的技术要求，将若干个零件结合成型零部件，再将若干个零件和部件组合成模具的工艺过程，装配工作通常分为部件装配和总装配。

1、冲裁间隙的调整

对于冲裁模，即使模具零件的加工精度已经得到保证，但是在装配时，如果不能保护冲裁间隙均匀会影响制件的质量和模具的使用寿命。

2、模架的装配

①模柄的装配

此模具采用的是凸缘模柄中的B型，模柄与上模座的配合为H7／h6，将模柄装上模座，用角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度，其误差不大于O．05mm。

②导柱和导套的装配

导柱导套与上下模座均采用压入式连接导套导柱与模座的配合分别为H7／r6和R7／r6压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度，装配好的导柱的固定端面与下模座底面的距离不小于1-2mm

3、凸模和凸凹模的装配

此模具的凸模与固定板的配合采用H7／r6，凸模，装入固定板后，其固定端面应和固定板的支承面处于同一平面内，在压力机上调整好凸模与固定板的垂直度将凸模压入固定板内，凸模对固定支承面的垂直度经检查合格后将凸模上端铆合，并在平面磨床上将凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位将凸模工作端面磨平，凸凹模与固定板的配合采用H7／r6，总装前应将凸凹模压入固定板内，压在平面磨床将上下平面磨平。

4、总装

①把组装好凸凹模的固定板放在下模座上，按中心线打正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座上钻出锥窝，拆去凸凹模固定板，在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝，重新将凸凹模固定板置于下模座上找正，用螺钉紧固，钻较销孔，打入销钉定位。

②配钻卸料螺钉孔时，将卸料板套在已装入固定板的凸凹模上，在固定板与卸料板之间垫上适当高度的等高垫铁，并用平行夹头将其夹紧，按卸料板上螺孔在模座上钻锥窝，然后拆开，按锥窝钻孔。

④将推件块装入凹模，并将推杆装入固定板上的推杆孔，用螺钉将凹模与凸模固定板，垫板，下模座固定，钻胶销孔，打入销钉定位。

5、试冲和调整

在将模具装入压力机之前，应按设计图样对模具进行检验，然后在生产条件下进行试冲，通过试冲可以发现模具的设计与制造缺陷，找出产生的原因，对模具进行适当的调整和修理后，再进行试冲，直到模具能正常工作，冲出合格的制件，则模具的装配过程结束。

设计总结

冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生再学完基础理论课，技术基础深和专业课的基础上所设置的一个重要实践性教学环节，其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力，巩固与扩大《冲压工艺与模具设计》等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等，通过课程设计，使自己再其后各方面知识有所提高。

在这里也感谢周伟老师在我设计的过程中耐心的为我指导，使我能顺利的完成。

参考文献

1、王孝培主编．冲压手册．北京：

机械工业出版社，1998

2、杜东福主编．冷冲压模具设计．长沙：

湖南科学技术出版社，1998

3、李硕本主编．冲压工艺学．北京：

机械工业出版社，1982

4、成虹主编．冲压工艺与模具设计．北京：

高等教育出版社，2000

5、李天佑主编．冲模图册．北京：

机械工业出版社，1998

6、陈炎嗣，郭景仪主编．冲压模具设计与制造技术．北京：

北京出版社，1991

7、张钧主编．冷冲压模具设计与制造．西安：

西北工业大学出版社，1995

8、柯旭贵主编．冲压工艺与模具设计．北京：

机械工业出版社，2002