模具设计与制造课程设计

第一节引言

零冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法,工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效益。

设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面：

（1）冲压加工方法的经济性分析

冲压加工方法是一种先进的工工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能会更有效果。

（2）冲压件的工艺性分析

冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳定，操作简单，方便等。

不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何，其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件。对于某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削焊接或铆接等加工才能完成。

图1-1所示为零件图，零件材料为T08A，厚度为1mm，公差等级IT4，属于大批量生产。根据提供的零件图，其数据如下：

第二节制件的工艺分析

影响冲裁件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素如下：1冲裁件的结构工艺性，不同形状和尺寸的冲压件，有不同的工艺要求。2冲裁件的精度。3冲裁件的断面质量。4冲裁件的尺寸标注。

由零件图可知，该零件是一个冲孔落料件，零件形状简单且轴对称，尺寸小，属于典型的板料冲压件。公差等级IT4，属于高精度制件。故需要精密冲裁，且为保证精度，采用复合模。

第三节冲裁工艺方案的确定

1.确定冲裁件的工艺方案

根据零件的结构，在冲裁部分工艺方案可以有以下几种：

方案一：采用落料、冲孔的单工序模来进行生产。其特点是：模具结构简单，制造方便，但是要用到两道工序，需要两副模具，在成本上是比较高的，而且生产率比较低，尤其是在生产中难以保证零件的尺寸精度，一般只适用于生产小批量和精度要求的零件。因而单工序难以满足该零件生产要求。

方案二：采用落料、冲孔的复合模。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但是复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。

方案三：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂后孔边距较小的冲压件，用简单模后复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。

综合以上的三个方案，根据零件的结构以及该零件是大批量生产的，因此选用方案二的复合模为佳。

2．选定方案的具体分析

(1)冲压基本工序

常见的冲压工序有剪切、落料、切边、弯曲、拉深、翻边等，各工序有其不同的性质特点和用途。针对本零件，平板上的型孔，因此只需冲孔和落料工序即可。

(2)冲压次数及各冲压顺序

针对本零件，只需进行一次冲压。冲压顺序的安排应有利于发挥材料的塑性以减少工序数量，主要根据工序的变形特点和质量要求安排，由题干中的IT4和大批量生产，选用复合模一步到位。

（3）工序的组合方式

通常，模具的选用主要取决于冲裁件的生产批量、尺寸大小和精度要求等因素。针对本零件，生产批量大，冲压工序尽可能集中，选用复合模，且采用精密冲裁方法。

第四节模具结构形式的确定

1、确定模具类型和结构形式：复合模

2、选择工件定位方式：螺栓和定位销进行定位

3、板料送进方式：自动操作

4、出料方式：自然漏料

5、选择卸料方式

压料、卸料装置根据冲裁件平整度要求和材料的厚薄来决定。一般而言，

对于冲裁较硬、较厚且精度要求不高的工件，可选择刚性卸料方式；对于冲裁料厚在 1.5 mm以下且要求冲裁件比较平整的制件，可选择弹性卸料方式。针对本零件，选用刚性卸料装置。

第五节冲压模设计

（一）冲裁件排样设计

（1）排样

针对本零件特征，采用有废料排样，其排样方式为直排。因有搭边，可由搭边来补偿误差，因而能保证冲裁件精度和质量，冲模寿命也

较高，但材料利用率有所下降。

（2）搭边值的确定

精冲模由于采用了齿圈压板（即V形环压边），搭边的宽度比普通冲裁大。由材料厚度t=1mm,圆件，查【1】P157表11-1得，工件间

a1=3 mm,沿边a=2 mm.

(3)条料宽度的确定

由【2】P35公式B=D+2a+△；

B:条宽度的基本尺寸；

D:工件在宽度方向的尺寸；

a：侧搭边的最小值;

△ :条料宽度的单向(负向)公差（按IT14，查【3】P17表1-8得，△=0.62 mm）。

条料的宽度：B=D+2a=40+2×2=44，即B=440

-0.062.

(4)材料利用率

材料利用率：η = S1/S0 =∏*D2/(4*A*B)=∏*402/（4*44*43）

=66.4%。

A：送料步距，A=D+ a1=40+3=43;

S1:一个步距内零件的实际面积

S0:一个步距内所需毛坯面积

(5)排样图

见总装图

(二）精冲力的计算

由【4】P223公式得

（1）冲裁力

冲裁力P=0.9Ltσb=0.9×172.9×1×325=50.6KN

σb:材料的抗拉强度，σb≧325MPa；t：板材厚度（t=1）

L：内外剪切周边长度总和（L=172.9）

（2）压边力

压边力P1=（0.3-0.5）P反=（15.18-25.3）KN