课程设计（论 文）09 级 计算机辅助设计与制造 题 目： 冲裁模设计 毕业时间： 2012.7 学生姓名： 张艺兴 指导教师： 刘发胜 班 级： CAD（6）班 2011 年 09月10日0 前言对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析，即我们工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸，这样在模具设计中很有好处的，具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。2、在产品分析之后所要进行的工作，对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软件进行产品展开，在产品展开时一般从后续工程向前展开，例如一产品需要量五个工序，冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作，即完成了五工程的产品展开工作，然后进行细致的工作，注意，这一步很重要，同时需特别细心，这一步完成的好的话，在绘制模具图中将节省很多时间，对每一工程所冲压的内容确定好后，包括在成型模中，产品材料厚度的内外线保留，以确定凸凹模尺寸时使用，对于产品展开的方法在这里不再说明，将在产品展开方法中具体介绍。3、备料，依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等，注意直接在产品展开图中进行备料，这样对画模具图是有很大好处的，我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料，这种方法效率太低，直接在图纸上画出模板规格尺寸，以组立图的形式表述，一方面可以完成备料，另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作，因为在绘制各组件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。4、在备料完成后即可全面进入模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各组件的绘制，如加入螺丝孔，导柱孔，定位孔等孔位，并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔，在成型模中，上下模的成型间隙，一定不能忘记，所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%，另外在绘制模具图的过程中需注意：各工序，指制作，如钳工划线，线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层，这样对线切割及图纸管理有很大的好处，如颜色的区分等，尺寸的标注也是一个非常重要的工作，同时也是一件最麻烦的工作，因为太浪费时间了。一、工件图1二、零件工艺分析2三、确定冲裁件的工艺方案31 工艺的确定32 工艺方案分析比较3四、单工序落料模具的设计41 排样与搭边42 材料利用率的计算（落料）53 冲压力的计算64 压力中心的计算75 模具主要工作零件设计86 落料模结构设计（草图）127 其他零件的设计13五、单工序冲孔模的设计221 冲压力的计算222 压力中心的计算233 模具主要工作零件的设计234 冲孔模结构设计（草图）255 其他零件的设计256 校正模具闭合高度307 模具零件图31六、复合模的设计371 排样方案的确定372 冲压力的计算373 压力中心的确定384 主要工作零件的设计395 复合模结构设计（草图）416 其他零件的设计41一、工件图如图1所示冲裁件，材料为45钢，料厚为1。5mm，大批大量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计模具。图1-1冲裁件二、零件工艺分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。一般情况下，对冲裁件工艺影响较大的是制件的结构形状、精度要求、行位公差及技术要求等。冲裁件的工艺性合理与否，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率等，设计中应尽可能提高其工艺性。对该冲裁件进行工艺分析如下： 1、 对制件结构形状分析：该冲裁件结构简单，从图中不难看出，其外形三个直边，一个边为直线带圆弧且在转角处为R2的圆角，内形为两个圆孔，适合冲裁。2、 尺寸：由制件图给定的外形尺寸长为80mm。宽为60mm，厚度为1.5mm，内孔为2-16mm，且中心距为42 mm，属于中等尺寸的冲裁件。3、 尺寸精度：在所给图中只有一个尺寸给定了公差值的尺寸，孔边距400 -0.11mm，对照标准公差表，可知对应的公差等级为IT11级，用冲裁加工的方法可以达到该精度的要求。其余尺寸未给定公差值，说明该制件尺寸精度要求不高，所以均按IT14级确定制件公差。查公差等级表可得尺寸公差为：外形尺寸：600 - 0.74 mm,800 -0.52 mm。内形尺寸:16+0.36 0 mm。孔心距：420.08mm。4、 材料：该冲裁件的材料为45钢，为普通碳素钢，具体性能为：材料状态为未退火，抗剪强度为310380MPa,抗拉强度为380470MPa.伸长率为2125%，屈服强度为240MPa。 从以上四个方面的分析来看符合冲裁工艺要求。三、确定冲裁件的工艺方案在对冲裁件进行工艺分析的基础上，可拟订出几套工艺方案。通过对各种方案的分析和比较，从实际生产条件出发，确定出经济上合理，技术上切合实际可行的最佳工艺方案，确定时需要考虑冲压工序的性质、数量、顺序、组合方式以及其他辅助工序的安排。针对该零件进行工艺方案的确定：1 工艺的确定该冲压件为平板件，从制件的结构上看，只有两道工序：即落料、冲孔。由于对边角无特殊要求，故不需其他修补工序。针对落料、冲孔这两道工序，初步确定工序方案如下：（1） 先落料，后冲孔，采用单工序模具生产。（2） 落料冲孔复合冲裁。采用复合模生产。（3） 冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。2 工艺方案分析比较方案（1）采用单工序模生产，模具结构简单，但需要两套模具才能完成零件的生产（落料模、冲孔模，同时完成两孔的冲制），制件在生产过程中，需要两次定位，对零件的尺寸精度有一定影响，且生产效率低，适合中小批量生产。 方案（2）采用复合模生产，模具结构较复杂，但只要一套模具即可完成制件的生产，制件的尺寸精度容易得到保证，而且生产效率高，适合大批量生产。方案（3）采用级进模生产。模具结构较复杂，外型尺寸较大，但生产率较高，适合大批量生产。经过对以上三种方案的分析、比较，各有优点和缺点，具体采用那种方案，应结合企业的实际情况来确定。为便于引导学生学会设计冲裁模的方法、步骤和过程，下面我们仅对前两种方案进行模具设计，该制件完全适合冲裁。四、单工序落料模具的设计在设计落料模时，首先应从制件的排样方法开始，因为制件的排样方法，直接决定着模具的结构，同时也决定着材料的利用率。1 排样与搭边从前面对制件工艺性分析不难看出，该制件的外型近似于方形件，而且采用手工送料的方式进行生产，考虑到工人的生产劳动强度（条料的重量），以及版料的有效使用率，可采用以下两种直排的方法，如图4-1，4-2所示。查冲压手册表2-18，或查冲压工艺与模具设计教材表2.5.2，确定搭边值。两工件间的搭边：a 1=2.2mm， 工件边缘搭边a=2.5mm,则，排样方案一：条料宽度为B=（D+2（a-）+CD=80 mm；a=2.5 mm；=0.6mm；C=0.5mm；条料宽度B=80+2（2.5-0.6）+0.5=84.3mm 取B=85mm；如图4-1所示。图4-1 止动件排样方案一在设计制件的排样时，必须同时考虑板材的标准规格（国家标准）。查板材标准，宜选用9001000的钢板。无论采用那一种排样方案，必须将标准板材裁减成条料方可生产，具体裁减方式可有两种。方法一：横裁 1000/70=14条（余2 mm）每条可冲（900/32.2=27）27个制件坯料，每块标准板材可冲制1427=378个制件坯料。竖裁 900/70=12条（余6mm）每条可冲（1000/32.2=31）31个制件坯料，每块标准板材可冲制1231=372个制件坯料。方法二：横裁 1000/35=28条（余20mm）每条可冲（900/67.2=13）13件个制件坯料，每块标准板材可冲制2813=364个制件坯料。竖裁 900/35=25条（余7mm）每条可冲（1000/67.2=14）14个制件坯料，每块标准板材可冲制2514=350个制件坯料。对以上两中排样方法进行比较，采用方法一的横裁方式是比较合理的。2 材料利用率的计算（落料）2.1一个步距内的材料利用率一个步距内材料的利用率为：=100%A=24(14.5+65/2)+302 -252 =1552mmB=70mm（条料的宽度）；S=32.2mm（一个步距）；=100%=68.9% 2.2一块条料的材料利用率= 100% n=27(一块条料冲制27个制件坯料)； A=24(14.5+65/2)+302 =1709mm2 ；B=70mm（条料的宽度）；L=900mm（条料的长度）；= 2.3整块板材的材料利用率= 100% n=378(整张板料可冲制278个制件坯料)； A=24(14.5+65/2)+302 =1709mm2 ；B=900mm（条料的宽度）；L=1000mm（条料的长度）；= =100%=65%即每张钢板的材料利用率为65%。3 冲压力的计算冲压力是选择并确定压力机的重要技术参数，同时也是设计模具的重要技术参数。3.1 冲裁力的计算：在单工序落料模具中，落料力既为总的冲裁力，计算如下：F=KLt其中：系数K取1.3； 落料件周长L=80+602+14.52+2=180.75mm； 材料厚度t=1。5mm；材料抗剪强度：查冲压工艺与模具设计表1.4.1 =（310380）MPa。F=1.3180.752（310380） =145684.5178581N=145.68KN178.58KN取F=170KN。3.2 推件力的计算：F=nK 推FN与刃口高度有关，暂取为3K 推查冲压手册表2-37 取K 推=0.055则，F=30.055170=28KN。3.3 卸料力的计算：F 卸= K 卸FK 卸查冲压手册表2-37取K 卸=0.05则，F 卸=0.05170=8.5KN。冲压力F= F+ F +K 卸=170+28+8=206KN,3.4 压力机的选择：根据冲压力206KN，参照冲压手册表9-3选取250KN开式压力机。其各项数据如下：发生公称压力时距下死点6mm滑块行程：80mm行程次数：100次/分钟最大闭合高度：250mm封闭高度调节量70mm滑块中心到床身距离190mm工作台尺寸：左右560mm，前后360mm工作台孔尺寸：左右260mm，前后130mm，直径160mm