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1、江苏省自学考试冲压工艺与模具设计课程设计计算书设计题目学生姓名准考证号指导教师成绩评定力调整杠杆的级进模冲压设计南京工程学院2023年十月南京工程学院冲压工艺及模具设计课程设计目录前言-.3 -1.绪论.- 4 -1.1 课题设计简介及意义.-. 4 -1.2 冲压工艺分类 .-. 4 -1.3 国内模具的现状和进展趋势.-. 5 -2.冲压件工艺性分析.-. 8 -2.1 分析冲压件工艺性 .-. 8 -2.2.拟定冲压工艺方案 .-. 9 -3.冲裁模工艺计算及设计.-. 10 -3.1 冲裁尺寸计算 .- 10 -3.2 冲裁工艺力计算.-. 12 -3.3 模具刃口尺寸计算 .-. 1
2、4 -4.模具主要零件的设计 .- 16 -4.1 凸凹模构造设计.-. 16 -4.2 凹模固定板.-. 17 -4.3 凸模固定板.-. 18 -4.4 卸料板 .- 18 -4.5 定位零件设计.-. 19 -4.6 卸料橡胶的设计.-. 19 -4.7 其他构造设计.-. 20 -4.8 冲压设备的选择.-. 20 -5. 设计并绘制装配总图.-. 22 -7.主要参考资料 .- 24 -8附件 .- 25 - 10 -前言力调整杠杆冲压工艺及冲压模具设计，通过对冲压件的全面分析和有关冲压工艺的资料阅读，了解有关模具设计的根本概况，确定合理的冲压工艺方案，设计冲压工 序的模具，使用标准
3、的模架，使用 UG 三维绘图软件绘制模具三维图，对冲压机构进展工艺分析。明确了设计思路，确定冲压成型工艺过程对各个具体局部进展计算和校核， 这样设计出来的构造可确保模具工具可行性运行，保证了其他部件的协作，依据三维 图绘制模具的二维图和零件图。通过力调整杠杆的设计，稳固和深化了所学学问，并 对有关冲压学问和模具设计的现状和以后的进展趋势有了充分的了解。关键词：冲压工艺；力调整杠杆；模具设计；冲压模具力调整杠杆的级进模设计1. 绪论1.1 课题设计简介及意义本次我设计的题目是“力调整杠杆的冲压工艺级进模设计”。本设计是依据冲压工艺及冲模设计的根本要求、主要内容及相关的技术资料而编写的。内容涉及到
4、冲压工艺与模具设计、机械零件设计手册等课程。模具设计是随着生产和技术的进展，在冲压模具冷锻为主的多门技术学科相互渗 透、相互结合过程中渐渐形成和进展起来的一门兴边缘技术学科。模具作为高效率 的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛和重要的工艺装备。承受模具生产制 片和零件，具有生产效率高，可实现大批量生产、节约原材料、实现无切削加工、产 品质量稳定、具有良好的互换性，操作简洁、对操作人员没有很高的技术要求等特性。利用模具批量生产零件加工费用低，所加工出的零件与制件可以一次成形，不需径向 再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工，外形比较简洁的零件制品，简洁实现 生产的最大化的等点。冲压加工在
5、机械、车辆、电机、电器、仪器仪表、农机、轻工、日用品、航空航天、电子、通信、船舶、铁道、兵器等各个领域获得相当广泛的应用。本课题设计运用了冲压工艺与模具设计的相关学问，在了解理论学问的前提下进展设计实践，从而加深对冲压工艺与模具设计课程的理解把握。本设计的主要目的就是使我们学生理论联系实际，培育灵敏运用根底学问和独立分析、设计及解决实际问题的力气。1.2 冲压工艺分类1.2.1 按变形性质分类（1） 分别工序 被加工材料在外力作用下产生变形，当作用在变形局部的相当应力到达了材料的抗剪强度，材料便产生剪裂而分别，从而形成确定外形和尺寸的零件。这些冲压工序统称分别工序，如剪裁一冲孔、落料、切口等。
6、（2） 成形工序 被加工材料在外力作用下，作用在变形局部的相当应力处于材料的屈服极限与强度极限之间，材料仅仅产生塑性变形，从而得到确定外形和尺寸的零件，这些冲压工序统称成形工序，如弯曲、拉深、成形等变形工序。1.2.2 按根本变形方式分类（1） 冲裁 使材料沿封闭或不封闭的轮廓剪裂而分别的冲压工序为冲裁，如冲孔、落料等。（2） 弯曲 将材料弯成确定角度或外形的冲压工序称为弯曲，如压弯、卷边、扭曲等。（3） 拉深 将平板毛坯拉成空心件，或将空心件的外形和尺寸用拉深模作进一步转变的冲压工序，称为拉深，有不变薄拉深和变薄拉深。（4） 成形 使材料产生局部变形，以转变零件或毛坯外形的冲压工序称为成形，
7、 如翻边、缩口等。1.2.3 按工序组合形式分类（1） 简洁工序 当零件批量不大、外形简洁、精度要求不高时、尺寸较大时，在一副模具内只完成零件的一个工序，称为简洁工序。（2） 组合工序 当零件批量较大、尺寸较小、精度要求较高时，将两种或两种以上的工序组合在一副模具内完成称为组合工序。依据工序组合方法又可分为：复合冲压、级进冲压、级进-复合冲压的冲压方式。1.3 国内模具的现状和进展趋势1.3.1 国内模具的现状我国模具近年来进展很快，据不完全统计，2023 年我国模具生产厂点大约有 2 万多家，从业人员约 5 万人，2023 年模具行业的进展宝石良好的势头，模具企业总体上订单充分，任务饱满，2
8、023 年模具产值 530 亿元，进口模具 18.13 亿美元，出口模具4.91 亿美元，分别比 2023 年增长 18%，32.4%和 45.9%，进出口之比 2023 年为 3.69:1， 进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量最大的国家。在 2 万多家生产厂点中，有一半以上的自产自用的，在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余的都是小型企业，近年来，模具行业构造调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型，周密，简洁，长寿命中高档模具及模具标准件进展速度快于一半模具产品，专业模具厂数量增加，力气提高较快； 三资及私营企业进展快速；国企股份制改造步
9、伐加快等。虽然说我国模具有进展快速，但远远不能适用国民经济进展需要我国尚存在以下几方面的缺乏：第一，体制不顺，根底薄弱。“三资”企业虽然已经在中国模具工业的进展起了乐观的推动作用，私营企业近年来进展较快，国企改革也在进展之中，但总体来看， 体制和机制尚不适用市场经济，再加上国内模具工业根底薄弱，因此，行业进展还不尽人意，特别是总体水平和高技术方面。其次，开发力气较差，经济效益欠佳，我国模具企业技术人员比例低，水平较低， 且不重视产品开发，在市场中常常属于被动地位，我国每个模具职工平均年制造值约合 1 万美元，国外模具工业兴盛国家大多是 15-20 万美元，有的高达 25-30 万美元， 与之相
10、对的是我国相当一局部模具企业还沿用过去作坊式治理，真正实现现代化企业治理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，虽然国内很多企业承受了先进的加工设备，但总体仍比国外企业落后很多，特别是设备数控化率要比国外企业低很多，有用体制和资金等缘由，引进设备不配套现象格外普遍，设备利用率低的问题长期得不到好的解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化，标准化，商品化的程度低，协作差，由于长期以来受“大而全” 小而全“影响，很多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度低，目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其余为自产自用。
11、模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比落后很多。模具标准化水平低，标准件使用掩盖率也对模具质量，本钱有较大的影响， 对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料机模具相关技术落后，模具材料性能，质量和品种往往会影响模具质量，寿命及本钱。国产模具钢与国外进口钢相比，无论是品种还是质量规格，都有比较大差距，塑性，板材，设备等性能，也直接影响模具水平的提高。1.3.2 国内模具的进展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整进展虽然我国的模具工业和技术在过去几十年得到了快速的进展但与国外工业兴盛国家相比仍存在较大的差距，尚不能满足国民经济高速进展的需求。将来十年 中国模具工业
12、和技术的主要进展方向包括以下几方面：模具日趋大型化；在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 模具扫描及数字化系统；在塑料模具中推广应用热流通技术 ，气辅注射成型和高压注射成型技术； 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；进展优质模具材料和先进的外表处理技术 ； 模具的精度将越来越高；模具研磨抛光将自动化，智能化；争论和应用模具的高速测量技术和逆向工程； 开发的成型工艺和模具。1.3.3 国外模具的现状和进展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子，建材，汽车，点击，电器仪表，家电和通讯器材等产品中， 60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率，低本
13、钱，搞精度，高全都性和清洁环保的特性，是其他价格制作所无法替代的。模具生产生产水平的凹凸，已成为衡量一个国家制造业水平凹凸的重要标志，并在很大程度上打算着产品的质量，效益和产品的开发力气。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600-650 亿美元左右。美国，日本， 法国，瑞士等国家年出口模具两约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中，大型，周密，简洁，长寿命模具比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形式是“大二专”“大二精”， 2023 年中国模协在德国访问时，从德国工， 模具行业组织-德国机械制造商联合会 VDMA工模具协会了解到，德国有模具协会 约有
14、5000 家。2023 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中VDMA会员模具企业有 90 家， 这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的进展，国外的一些把握和能运用技术的人才如每句构造设计，模具工艺设计，高级钳工及企业治理人才，他们的技术水平比较高，故人均产值比较高，我国每个职工平均每年制造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业兴盛的国家大多 15-20 万美元，有的打到 25-30 万美元。国外先进国家模具标准件使用掩盖率达 70%以上，而我国才到达 45%。2. 冲压件工艺性分析2.1 分析冲压件工艺性图 2-1-1所需冲压件如
15、图 2-1-1 所示，进展工艺分析如下：1. 材料：该冲裁件的材料属常用中碳调质构造钢 45 钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得确定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源便利。2. 零件构造：该冲裁件构造简洁，由两个内孔 6 和 35 和外轮廓构成，比较适合冲裁。3. 尺寸精度：零件图上全部未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件外形尺寸的公差按 IT12 确定两个孔的尺寸公差。查公差表可得主要尺寸为：068 0.37mm、 49.5 0.31mm、56 0.37 mm、7 0.18 mm、35 0.31mm、 35
16、 + 0 .25 mm、06 + 0 .12 mm。综上几个方面得出结论：该件冲压性良好，适合冲裁。2.2. 拟定冲压工艺方案2.2.1 冲压工序分析该零件包括冲孔，落料两个根本步骤，可以承受以下三种工艺方案1.先落料，冲孔，承受单工序模生产2. 落料冲孔复合冲压，承受复合模生产3. 冲孔落料连续冲压，承受级进模生产2.2.2 工艺方案的比较方案 1：模具构造简洁，但需要两道工序，两道模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难于满足零件大批量生产的需要，由于零件构造简洁，为提高生产效率， 主要承受复合模或级进模冲裁方式。方案 2：承受复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率
17、高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置全都性好，适宜冲薄料。方案 3：承受级进模，压力机一次行程内可以完成多个工序，生产效率高，冲件精度高，适合中小型零件的大批量零件生产，简洁实现自动化，较难保证内外形相对位置全都性。模具强度高。2.2.3 工艺方案确实定工件尺寸可知，凸凹模壁厚小于最小壁厚，为了增加模具的使用寿命，所以承受方案 3 的级进模冲裁实现大批量的生产。3. 冲裁模工艺计算及设计3.1 冲裁尺寸计算3.1.1 冲裁间隙计算依据查表确定法，有关间隙可在文献冲压手册中查到本例中冲裁模初始双面间隙 Zmin 0.98，Zmax 1.32单位 mm。3.1.2
18、 排样的选择与条料宽度的计算图 3-1-1排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样是提高材料利用率、降低本钱，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方案是模具构造设计的依据之一。依据本零件的尺寸外形选择使用直排，如图 2- 2-1 所示。3.1.3 条料宽度确定图 3-1-2条料宽度确实定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值， 最大条料宽度要能在冲裁时顺当地在导料板之间送进，并与导料板之间有确定的间隙。因此，在确定条料宽度时必需考虑到模具的构造中是否承受侧压装置和侧刃，依据不 同构造分别进展计算。由于此级进模考虑承受的是自动送料方式，设计时承受侧刃装置，和承受侧
19、压装置，所以计算条料宽度时，按以下式计算：B=D+2a1+(mm)式中： B 为条料宽度的根本尺寸；D 为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸(mm)；为条料宽度的单向负向公差(mm) ；查模具标准设计手册表 2-2-2 零件搭边值 a1=0.9t查模具标准设计手册表 3.3 条料裁剪公差和与导料板的间隙。得: =1.1mmD=125.5mm B=D+2a1+=125.5+2*0.9*5+1.1=135.6mm图 3-1-33.1.4 其他工艺尺寸计算 1步距：步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。步距可定义为：S=L+a 式中 S冲裁步距； L沿
20、条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值； a沿送进方向的搭边值。t材料厚度查模具标准手册，表 2-2-2 中碳钢零件搭边值，确定： 搭边值 a=0.8t步距为：64.5+0.8*5=68.5mm3.2 冲裁工艺力计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度凸模行程而变化的，用一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F 一般按下式计算：F = KLtt b式中： F冲裁力N L冲裁周边长度(mm) T材料厚度mmK系数系数 K 是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口的磨损，材料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取 K=1.3b材料抗剪强度Mpab 按
21、已低温退火优质碳素构造钢 45 计算为 440Mpa。3.2.1 冲裁力计算冲孔力：=F1.3Ltt b孔=1.3*128.8*5*440= 368.4KN落料力：总冲裁力：F1.3Ltt b=落=1.3*321.4*5*440= 919.2KN=+FFF总孔落=368.4+919.2=1287.6KN注：其中周长 L 用 AUTO CAD 软件测量得到。3.2.2 卸料力推件力计算卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置传递的，在选择设备的公称压力或设计冲模时，应予以分别考虑。生产中常用公式如下：Fx = KxFFt = nKtF Fd = KdF式中：Fx、Ft、Fd分别为卸料力、推
22、件力和顶件力；Kx、Kt、Kd分别为卸料力、推件力和顶件力系数，如表 2.13 所示； F平刃口的冲裁力KN； n同时卡在凹模内的冲裁件或废料数；表 3-2-1表格 3-2-1 卸料力，推件力和顶件里系数卸料力：卸Fx = KxF= F总= Kx F= 0.041287.6 = 51.5KN推件力：推Ft = KtF= F总= Kt F= 0.451287.6 = 579.42KN3.3 模具刃口尺寸计算用配作法进展模具刃口尺寸的计算，按设计尺寸制出一个基准件凸模或者凹 模，然后依据基准件尺寸按最小合理间隙配制另一模具件。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应具体标注，而配做件上只标注公称尺寸，
23、不标注公差，但需要在图纸上注明：“凸凹模刃口尺寸按凹凸实际尺寸配制，保证双面最小合理间隙值 Zmin。落料模先按凹模为基准冲孔模按凸模为基准。凸凹模刃口尺寸分为以下三类:A 类：凹模磨损后变大的尺寸，凸模磨损后变小的尺寸。B 类：凹模磨损后变小的尺寸，凸模磨损后变大的尺寸。C 类：凸凹模磨损后无变化的尺寸。凸凹模、凸模主要尺寸计算如下表：尺寸及分类计算公式结果备注凹68 0.3767.6+0.220凹35 0.31A = (A- x)+dd034.6+0.220A模具凹模按凹7 0.18类6.8+0.110九级制造。凸 35+ 0 .25 0A =(A+ x)0350- 0 .19dd=Dp4
24、凸 6+ 0 .12-dp060- 0 .09X: 磨损系数C凹56 0.370.5C= C ”类4= C 856 0.09d凹49.5 0.3149.5 0.08以上式中：A、B、C工件公称尺寸mmAd、Bd、Cd凹模刃口尺寸mmD、D” 零件公差， D” = 0.5Dmm4. 模具主要零件的设计4.1 凸、凹模构造设计图 4-1-1 6 孔凸模图 4-1-2 35 孔凸模图 4-1-3凹模选择如以下图。4.2 凹模固定板凹模固定板外形与凹模板全都，厚度为 22mm。4.3 凸模固定板图 4-3-1凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸与凹模板外形尺寸一样，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位
25、置。固定板的凸模安装孔与凸模承受过渡协作H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板为方形，厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍，材料为 Q235H 凸固定 22mm4.4 卸料板卸料板同样为凸模外形全都，尺寸略大于凸模，厚度为 10mm。卸料板材料选 A3 或45钢，不用热处理淬硬。取卸料板与凸凹模的双面间隙为 0.10.3mm.卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10mm，螺纹局部为 M1010mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 lmm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。4.5 定位零件设计图 4-5-1
26、 挡料销图 4-5-2 侧刃4.6 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表三。选用的 4 快橡胶板的厚度务必全都，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。工程公式结果备注卸料板工作行程h工h= h + t + h工127 mmh1 为凸模具橡胶工作行程H工H= h+ h凹进卸料板的高工工修10 mm橡胶自由高度 H自由橡胶的预压缩量H= 4H自由工40 mm度 1mm， h2 为凸模冲裁后进入凹HH= 15% H预自由6 mm模的深度 2mm，预h修为凸模修磨橡胶的外径 DD = d 2 + 1.27 F / p146 mm量取 5mm,取H工校核橡胶自由高度H0.5 H满足要为
27、 H自由的 25%，自由/ D 1.5自由求选用 4 个圆筒形橡胶的安装高度HH= H- H橡胶安自由预34 mm安4.7 其他构造设计4.7.1 送料定位机构设计承受伸缩式挡料销纵向定位，安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内，工作很便利.4.7.2 卸料机构设计1条料的卸除承受封闭式固定卸料板，构造简洁，仅仅由固定卸料板构成厚度可取凹模厚度的0.81 倍。2工件的卸除承受刚性推件装置将工件从落料凹模中推出，落在模具工作外表上。3冲孔废料的卸除下模座上承受漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到确定数量，便从下模座的漏料孔中排出。4.8 冲压设备的选择冲压时所需的总的冲
28、压力为：则压力机的公称压力可取： F总孔落 = 368.4+919.2 = 1287.6KN= F 0.7 = 1287.6/0.7 = 1839KN总选择压力机为：JH25-200压力机局部参数如下：公称压力 2023KN最大闭合高度 500mmF= F+ F压最小闭合高度 390mm压力机工作台尺寸2420 840，一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸 5070mm，所以压力机合格可用。5. 设计并绘制装配总图通过以上设计，可得如以下图的模具总装图。模具上模局部主要由上模板、垫板、凸模3 个、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式承受弹性卸料，以橡胶为弹性元件/下模局部由下模座、凹模板、导
29、料板等组成。冲孔废料料和成品件均由漏孔漏出。条料送进时承受活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装 2 个导正销，利用条料上 10 的孔作为导正销孔导正，以此作为条料送进的准确定距。图 5-1表 5-26. 课程设计总结冲压工艺及冲模设计是我们很重要的一门专业课程，做课程设计的时候，必需用很严谨的态度认真的做好每个细节。本次的课程设计让我学到了很多的学问。冲压模具的设计是一门实践性和有用性很强的学科，在做课程设计必需要理论联系实际，综合运用相关学科的根底学问。这次设计强化了我们对以前学问的记忆和生疏。在课程设计阶段，我们遇到了很多不懂的地方和难题。有很多的学问点印象模糊， 很多东西不会做。在我们
30、的努力下，最终完成了这次课程设计。这次设计让我学到了 很多东西，对以前的学问也有了一个系统的回忆。感谢始终为我们解决课程设计中遇到难题的指导教师以及我的同学。有很多的学问点和图形细节是在他们的提示下才想起和觉察的，没有教师的教育和同学的提示， 这次课程设计将会消灭很多错误。最终再次感谢教师！7. 主要参考资料1贾俐俐.冲压工艺与模具设计.北京：人民邮电出版社，2023 年版2姜银方.冲压模具工程师手册.北京：机械工业出版社，2023.53翁其金、徐成冲压工艺及课程设计.北京:机械工业出版社，2023，7 4付建军模具制造工艺.北京:机械工业出版社，2023，85 成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社，2023.56 欧阳波仪编.现代冷冲模设计应用实例.北京：化学工业出版社，2023.77 杨关全、匡余华.冷冲模设计资料与设计指导其次版 .大连：大连理工大学出版社，20238. 附件1） 力调整杠杆冲压工艺卡；2） 力调整杠杆模具的装配图；3） 力调整杠杆零件图4） 力调整杠杆凹模零件图5） 力调整杠杆凸模固定板图