凹字冷冲压模具设计与制造说明书_冷冲压模具设计说明书

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目 录

前言..............................................................2 第一章 凹字的模具设计.............................................2 1.1 设计要求...........................................................................................................................2 1.2 冲压件凹字毛坯的工艺分析..........................................................................................2 1.3 冲压方案的确定...............................................................................................................2 1.4 选择模具结构形式...........................................................................................................2 1.5 模具的设计计算...............................................................................................................3 1.5.1冲裁力设计计算..............................................................................................................4 1.5.2卸料力、推件力的计算..................................................................................................4 1.5.3压力机所需总的冲压力计算..........................................................................................4 1.5.4排样设计..........................................................................................................................4 1.5.5送料步距与条料宽度计算..............................................................................................4 1.6 工作零件设计计算...........................................................................................................5 1.6.1凸模组件及其结构设计..................................................................................................5 1.6.2凹模组件..........................................................................................................................5 1.6.3定位零件..........................................................................................................................5 1.6.4模架..................................................................................................................................5 1.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系......................................................................5 第二章 零件制造工艺设计...........................................6 2.1 零件的工艺设计...............................................................................................................6 2.1.1下模座零件毛坯的选择..................................................................................................6 2.1.2下模座零件工艺分析......................................................................................................6 2.1.3机床的选择......................................................................................................................6 2.2 确定下模座加工工艺路线...............................................................................................6 2.3 零件数控加工工艺分析...................................................................................................7 2.4 零件加工工艺卡.............................................................................................................12 2.5 零件加工工序卡.............................................................................................................13 表2.5.1....................................................................................................错误！未定义书签。表2.5.2....................................................................................................错误！未定义书签。表2.5.3....................................................................................................错误！未定义书签。2.6 加工程序单.......................................................................................................................16 2.7 加工过程综述...................................................................................................................17 第三章 心得体会：...............................错误！未定义书签。参考文献.........................................................19 凹字冷冲压模具设计与制造说明书

前言

机械设计制造综合训练是在我们完成的专业基础课和专业课之后，所进行的一种综合性的实践环节，目的是为了加强我们创新能力、工程能力和综合应用能力的培养。通过强化实践锻炼，让我们成为能够满足企业要求的应用型人才。由于磨具是在机械行业中非常具有代表性，所以我们选择了冷冲模局作为实验对象。

第一章 凹字的模具设计

1.1 设计要求

设计一冷冲压模具加工凹字，凹字毛坯结构形状及尺寸见样品。

1.2 凹字毛坯的工艺分析

依据设计要求与资料数据，零件生产为大批量生产，材料为2mm厚的铝合金板。该工件包括冲压、落料、两个工序，零件精度一般，工件尺寸全部取自由公差，普通模具能满足。

1.3 冲压方案的确定

该工件包括落料冲孔、裁边等工序，可有以下几个方案： 方案一：一步完成，采用单工序模具生产。

方案二：落料---压弯---冲孔复合冲压，采用复合模具生产。

方案二模具工序集中，一次成型。但磨具各个零件复杂，加工难度大，需要的零件多而且复杂；方案一需要一副模具生产效率高尽管模具结构复杂但由于零件几何形状简单模具制造并不难，通过上述方法比较，该方案采用方案一为佳。

1.4 选择模具结构形式

磨具结构如下图 ：

本次设计采用典型单工序模具。模具结构件附录模具装配图。冲裁件如图1.1所示，其外形为凹字毛坯，中间为凹字槽。装在上模部分的有凹字凸模5，通过凸模固定板

4、与定位销和螺纹与模柄1固定在一起。装在下模部分的凹模9是和垫板8用螺柱与下模座固定在一起，上下模采用导柱6导套3导向。

1.5 模具的设计计算

已知冲裁件尺寸尺寸如下图 ,厚度2mm。

凸模的基本尺寸与凹模相同。

1.5.1冲裁力设计计算

对于普通平刃口的冲裁 F=KLtτ k为系数，常取1.3，L为冲件周长，τ为抗剪强度MPa，t为板厚

查表【冷冲模设计】表2-3有τ=130MPa F=KLtτ=1.3*130*2*105=3.5KN 1.5.2卸料力、推件力的计算

F卸 =K卸F，F推=K推F，F顶=K顶F 查表【冷冲模设计】表3-8有K卸=0.05，K推=0.05，K顶=0.06 故F卸 = F推=0.05×3.5=0.175KN F顶=0.06×9.9=0.21KN 1.5.3压力机所需总的冲压力计算

卸 有前面章节模具结构设计可知采用的是弹压卸料装置和上出件模具F总=F+F+F顶=3.5+0.175+0.21=3.885KN 1.5.4排样设计

工件的排样有工件零件图可知工件形状结构简单可采用直排方法排样，搭边值为a和a1查表【冷冲模设计】表3-10有a=2.0mm，a1=2.0mm 1.5.5送料步距与条料宽度计算

1.送料步距A A=D+a=10+2=12mm 2.条料宽度B=10 1.6 工作零件设计计算 1.6.1 凸模组件及其结构设计 凸模组件

由工件形状结构和磨具结构可知凸模应采用普通凸模，凸模有两个，分别为冲孔凸模，落料凸模。长度L=12mm 有模具结构设计对于凸模材料，模具刃口要有高的耐磨性，并能承受承受冲击是的冲击力，因此应有高的硬度和适当的韧性。具体由同组的同学集体对零件进行了工艺分析绘制好零件图后结果在在下面会详细介绍。

1.6.2凹模组件

凹模洞口形状采用台阶式。

凹模的固定采用螺钉固定在下模板上，定位采用销钉，凹模的技术要求是型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行。

1.6.3定位零件

冲模的定位零件用以控制条料的正确送进以及单个毛胚的正确位置。挡料销 用于保证毛坯能顺利地插入孔中，应保证导正销直径与孔之间的有一定的间隙。直径为Φ6。

1.6.4模架

模架由上、下模座、模柄及导向装置（导柱、导套）组成。模架已标准化，查机械设计手册选取后侧导柱模架，当冲裁件厚度为0.8～4mm时，导柱与导套选用H7/h6配合Ⅱ级精度模架。

模柄查机械设计手册选用螺纹固定式上模柄。

1.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系

模具模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能正常安装和工作。其关系为： Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm。第二章 零件制造工艺设计

2.1零件工艺设计

2.1.1下模座零件毛坯的选择

由于所做的模具并不是用于实际的加工，只是做一套模型。故对材料的硬度，强度要求不高，所以采用铝材进行加工，零件的尺寸为120x120x10，选用的铝板的尺寸为125x125x12.2.1.2下模座零件工艺分析

考虑到下模座四个侧面不是很高，查阅《机械加工工艺人员手册》，其粗糙度的要求为6.3，下模座的表面精度要求较高，其粗糙度的要求为1.6，在这里我们采用的方法是先粗铣，然后再精铣。采用人工时效处理。

2.1.3机床的选择

Z5125A钻床，铣床，线切割机。

2.1.4确定下模座加工工艺路线

根据前面加工工艺的分析，确定下模座的加工工艺路线如下：

下料—铣两侧面基准—铣顶面—挖落料孔—钻孔—扩孔—铰孔—攻丝—去毛刺—检验—入库。

2.3 零件数控加工工艺分析

下模座如下图所示：

零件外形基本规则，被加工部分的各尺寸，行位，表面粗糙度值等要求都标出，工件的复杂程度一般，其加工包括：外形，上下表面，孔以及螺纹的加工。

根据实际情况我们选用XK714立式数控铣床对毛坯进行加工，选用通用虎钳装夹工件，先手动将毛坯铣到120x120x10然后使用垫块将工件水平夹紧在工作台上在对刀。

根据零件图样要求给出的加工过程为：

钻Φ10H7 扩孔至Φ8的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 636 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 28.6 m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)扩孔至Φ9的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 590 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 30.82 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)粗铰至Φ9.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 1.22 mm/r

确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 10.3 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.08 故 V’=V X Kmv X Kapv = 10.3 X 0.88 X 1.08 = 9.789 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 210 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为267r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 9.792 m/min T=L /(f*n)= 28 / 1.22 /267 =6.63(s)精铰至Φ10H7的切削用量：

查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 12.6 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.0 故 V’=V X Kmv X Kapv = 12.6 X 0.88 X 1.0 = 11.975 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 254 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为267 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 12.576 m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.832 /267 =9.72(s)钻Φ6H7（1）钻孔至Φ5的切削用量：

查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.18~0.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1401 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 21.23m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）扩孔至Φ5.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.7-0.9）X0.7=0.49-0.56mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1609 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1569 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 28.82 m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)（3）铰至Φ6H7的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r

确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 14.9 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.0 故 V’=V X Kmv X Kapv = 14.9 X 0.88 X 1.0 = 13.112 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 696 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 13.206 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.832 /701 =2.9(s)攻M6螺纹（1）钻孔至Φ5.1的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.18~0.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1373 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 21.65m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）手工攻丝 攻M6螺纹

（1）扩孔至Φ17的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=（0.6~0.7）X0.7=0.42~0.49mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.08 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1.08 = 28.04 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 525 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为484r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 25.84m/min

T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /484 =7.8(s)（2）手工攻丝

2.4零件加工工艺卡 2.5零件加工工序卡 2.6加工程序单

下模座外形铣削的部分加工程序如下： O00001 N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 T1 M6 N106 G0 G90 G54 X55.817 Y69.967 A0.S700 M3 N108 G43 H1 Z50.N110 Z2.N112 G1 Z-1.917 F100.N114 G3 X52.92 Y62.928 I7.103 J-7.039 N116 X55.88 Y55.825 I10.J0.N118 G1 X55.969 Y55.738 N120 X56.653 Y55.019 N122 X56.786 Y54.864 N124 X56.89 Y54.752 N126 X57.048 Y54.559 N128 X57.319 Y54.244 N130 X57.568 Y53.922 N132 X57.74 Y53.711 N134 X57.88 Y53.527 N136 X57.997 Y53.366 N138 X58.171 Y53.136 N140 X58.576 Y52.55 N142 X58.727 Y52.338 N144 X58.755 Y52.291 N146 X58.784 Y52.249 N148 X59.363 Y51.307 N150 X59.408 Y51.225 N152 X59.432 Y51.187 N154 X59.544 Y50.984 N156 X59.732 Y50.628 N158 X60.068 Y50.005 N160 X60.148 Y49.835 N162 X60.226 Y49.686 N164 X60.364 Y49.372 N166 X60.559 Y48.955 N168 X60.662 Y48.696 N170 X60.768 Y48.457 N172 X60.919 Y48.051 N174 X60.997 Y47.855 N176 X61.119 Y47.529 N178 X61.236 Y47.176 N180................2.7加工过程综述

1.机床坐标系及其工件坐标系的建立。

机床坐标系是数控机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标，机床运动部件的特需位置以及运动范围等。工件坐标系是用于确定工件几何图形上个几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系在机床坐标系的位置可以通过对刀来确定。采用绝对偏法对刀，不需要用G92指令设定，既可以减少操作误差，也可以提高加工效率。

2.部分工步的加工操作要求：

1.铣外形时，进给量不宜太大，切至槽底时应短时暂停，以保证外形的表面质量。

2.钻孔时，进给速度不能太快，主轴转速也要控制在一定的范围。

3.攻丝时，使用丝锥手动攻丝，手动冻死时要注意对准中心孔，尽量避免歪斜。

注意事项：在操作数控机床加工工件的时候，一定要按正确的方法和步聚操作，要注意自身的安全。

第三章 心得体会

为期三个星期的综合实训就要结束了，心里很激动有点小成就感，同时也很感激，因为通过此次设计我受益很多。从选题选材到画图设计加工装配等，我学会了很多书本上没有的知识，学会了根据产品的规格，生产方式来设计加工零件，我更加深刻的学习了凹字单冲模具的设计与加工，这是我们组的课题。

在这次理论和实践相结合的课程设计中，我巩固了以前所学的书面知识，锻炼了我们CAXA，CAD，UG，CAM等绘图软件。同样也使我第一次体会到了装配并不是我们所想的那么简单。每个人的加工零件的最终目的都是为了装配成一个整体，所以定位就显得很重要。这次实践也锻炼了我们的动手能力，为以后的工作打下坚实的基础。

分配给我的零件是下模座的尺寸设计与加工。一开始我完全摸不着头脑，后来参考了一些资料，还有同学们的团结合作，最重要的是王老师在设计与加工过程中给予我们的帮助与宝贵的建议，才让我们最终完成了零件的加工与装配。在此过程中我也深深感受到老师的博学与经验，激励我们不断进步，超越自我。

感谢王老师和一起奋斗的同学们！是老师的谆谆教导和同学们的协助才让我顺利的完成这次设计，走过大学的又一个旅途，学到新的知识增加新的经验。再次感谢敬爱的王老师，谢谢您！

参考文献

[1]《冷冲模设计》/丁松聚编/普通高校“九五”重点教材.上海;机械工业出版社版社

[2]《机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工》机械工业出版社 [4] 《数控加工工艺与编程》/赵先仲．北京：电子工业出版社 [5] 《机械制造工艺基础》/倪小丹．北京：清华大学出版社 [6] 《机械工程材料基础》/高为国．长沙：中南打学出版社