《塑性成型与模具设计》课程设计设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计
学院：机械与汽车工程
班级：材控
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学号：
《塑性成型与模具设计》课程设计
设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计
冲压工艺分析
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:
名称：垫板
生产批量：大批量
材料：A3 厚度：0.5mm
零件图如下：
冲裁模：
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。
零件的工艺分析
A3即Q235.4 代表这种钢的屈服强度为235MPa,是一种普通碳素钢，能够保证力学性能。
1.该冲裁件结构对称、简单，由圆弧组成的，无悬臂。
2.圆形孔直径d>0.35t,符合要求。
3.孔间距与孔边距c>2t，在模具强度和冲裁件质量的限制围之。
冲裁：
冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。
精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度; 而经济级是指模具达到最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上有最合理的精度。
为降低
冲压成本，获得最佳的技术经济效果，再不影响冲裁件使用要求的前提下，应尽可能采用经济精度。
由于零件图上所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可按IT14 级确定工T件尺寸的公差。
查附录得各尺寸公差为: φ290-0.52、φ4.5+0.300、2-R3+0.250、冲裁面的表面粗糙度Ra=3.2μm
冲裁工艺方案分析：
在工艺分析的基础上，拟定出可能的冲裁方案，如下:
1：先落料,后冲孔,采用单工序模分两次加工
2：落料一冲孔单件复合冲压:
3：落料一冲孔组合工序冲压;
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足顾客的要求，而且工件的累积误差大，操作不方便。
方案二采用复合模生产，在一副模具当中，同时完成两个或两个以上的工序，精度相比单工序模更高，且效率也高，但是结构复杂，模具成本较高，安全性也较差。
方案三采用级进模生产，生产效率高，在一套模具中完成两次工序，两次定位在一套模具中，精度高。
由于该工件大批量生产，所以确定为方案二和方案三。
根据工件特点，其形状简单，尺寸较小，大批量生产等多方面的因素，进行全面的分析研究，比较其综合的经济效果，适宜采用第三种方案。
工艺设计计算：
条料尺寸：
根据排样图计算条料宽度B
存在侧刃定距装置，条料宽度B0-A=(L max+2a′+nb1)0-A=(L max+1.5a+nb1)0-A
n侧刃数取值2，b1侧刃冲切料边宽度取值1.5mm，z取值3mm，a取值1mm。
y冲压后的条料宽度与导料板间距取值0.2mm，△=0.15mm
B0-A=(L max+2a′+nb1)0-A=（29+1.5×1+2×1.5）0-0.15=33.50-0.15
导料板的间距B′=B+Z=33.5+3=36.5mm
B′=1.5a+L max++y=29+1.5×1+0.2=30.7mm
冲裁间隙尺寸：
冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的尺寸之差。
单边间隙用C 表示，双边间隙用Z 表示。
冲裁间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力的影响很大，是模具设计中的一个重要因素。
因此设计模具时一定要选择一个合理的间隙，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产常是选择一个适当的围为合理间隙，这个围的最小值称为最小合理间隙Z min，,最大值称为最大合理间隙Z max，由于模具在使用过程中会逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理问隙。
凸凹模刃口尺寸：
查表可得Z max=0.06mm，Z min=0.04mm，Z max-Z min=0.060mm-0.040mm=0.020mm 查表可得落料φ29的系数K取值0.5，冲孔φ4.5.
由于冲裁件有落料、冲孔，所以：
落料凹模实际尺寸：
a凹=（29-0.5×0.52）±0.52/8=28.74±0.065
冲孔凸模实际尺寸：
b凸=（4.5+0.5×0.3）±0.3/8=4.65±0.0375
c凸=（6+0.5×0.25）±0.25/8=6.125±0.031
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，为28.74mm，冲孔凹模的基本尺寸与涂抹相同，分别是4.65mm，6.125mm，不必标准公差，但需注明以0.35ｍｍ～0.05ｍｍ的双面间隙与落料凹模，冲孔凸模匹配。
落料凸凹模，冲孔凸凹模尺寸图如下
冲压力的计算
计算冲裁力：
由公式冲裁力F=KLtτ，普通平面刃冲裁模取K=1.3，查附录可得τ=120MPa F=1.3×[（4.5+2×3）×3.14+2×（39.5423+8.8030）]×0.5×100%=10.113KN
计算卸料力和推料力：
由公式得卸料力：F卸=K卸 F
由公式的推料力：F推=nK推 F
查表可得K卸=0.05 ， K推=0.063
F卸=0.05×10.113=0.506KN
F推=5/0.5×0.063×10113=6.371KN
可得F总=F+F卸+F推=（10.113+0.506+6.371）=16.99KN
此模具的压力中心在几何中心处
凹模与凸模的设计
凹模的设计：
设计凹模厚度H：
由公式可得：H=Ks
查表可得凹模厚度系数K=0.3,
所以可得：H=Kb1=0.3×29mm=8.7mm≥8mm
设计凹模长度L：
由公式可得：L=S1+2S2
查表可得凹模孔壁到边缘的距离：S2=20mm
l=S1+2S2=29+20×2=69mm
设计凹模厚度B：
由公式得：B=s+（1.5～４.0）H，
由于被冲材料较薄系数取值为3
b=s+3H=29+3×8.7mm=55.1mm
选取标准尺寸：
根据凹模尺寸计算，取凹模标准尺寸为125mm×80mm×20mm
冲孔凹模刃口形状的选择：
凸模的设计：
结构选用直通式凸模：
计算凸模长度L：
L=h1+h2+h3+（10～20）
此式中：h1-凸模固定板厚度（mm），h2-卸料板厚度，h3-（导料板厚度）则：L=15+16+4+20=55mm
确定其他模具装置：
垫板的厚度：厚度取8mm
凸模固定板的厚度：H固=（0.6～0.8），H=(0.6～0.8)×20mm=12～16mm
凸模固定板的厚度：厚度取值15mm
卸料板的长和宽的尺寸取与凹模相同的尺寸：厚度取16mm
导料板厚度：4mm
取橡胶的高度H=16mm
选择框架：
根据凹模尺寸得确定，选取对角导柱模架，查表得到模架参数：模架：L=125mm ， B=80mm
上模座：125×80×25mm
下模座：125×80×30mm
闭合高度:130～150mm
导柱：22/20×120mm
导套：20/22×65×23mm
选择压力机：
选择压力机为开式双柱可倾压力机，型号规格：J23-10，
压力机参数：
公称压力：100KN
封闭高度调节量:50mm
滑块行程:60mm
滑块中心到床身的距离：120mm
滑块行程次数:135（次/min）
立柱间距离:180mm
最大封闭高度：180mm
倾斜角：30°
工作台尺寸：前后：240mm
左右：360mm
工作台孔尺寸：前后：90mm
左右：180mm
直径：130mm 模柄孔尺寸：直径：30mm
深度：50mm
工作台板厚度：50mm
模具装配图：
1 ：下模板 9 ：垫板 16：冲孔凸模
2 ：销钉 10：上模板 17：推件块
3 ：螺钉 11：螺钉 18：导料销
4 ：橡胶 12：打杆 19：导柱
5 ：卸料板 13：模柄 20：固定板
6 ：凸凹模 14：销钉 21：卸料螺钉
7 ：落料回模 15：导套 22：定位销
8 ：固定板。