冲裁模课程设计说明书.doc

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）设计说明书目录一、设计任务二、零件工艺性分析2.1结构与尺寸分析2.2材料分析 2.3精度分析三、冲裁工艺方案的确定四、确定模具总体结构方案4.1模具类型4.2操作与定位方式4.3卸料与出件方式4.4导向方式4.5模架类型及精度五、垫片冲压工艺计算5.1排样设计与计算5.2计算冲压力 5.3计算模具压力中心5.4模具刃口尺寸计算六、垫片复合模主要零件的设计计算6.1落料凹模6.2固定板6.3垫板的设计6.4卸料板的设计6.5凸模设计6.6卸料弹簧设计6.7凸凹模长度确定 6.8卸料板的设计6.9模架设计6.10卸料弹簧窝座深度的确定6.11选择紧固件和定位零件6.12模柄的设计七、参考文献一、设计任务工件为垫片，材料为08al，未标注公差，精度要求取it14，尺寸如图所示，设计一套冲压模具，大批量生产。图1 垫片零件图二、 零件工艺性分析1.结构与尺寸分析零件结构简单，形状对称，零件中部为梯形孔，外接圆直径为20mm，满足冲裁最小孔径的要求；孔与零件边缘间的最小孔边距为10mm，满足冲裁件最小孔边距的要求。由于冲孔转角处有尖角，应改为圆弧过渡，便于模具加工，圆角=0.60t=0.6。因此，零件的结构满足冲裁的要求。2.材料分析 08al为优质碳素结构钢，具有很好的冲裁成形性能。3.精度分析零件的精度要求为it14，模具按精度it11计算，普通冲裁即可满足图样要求。由以上分析可知，该零件工艺性较好，可以进行冲裁加工。三、冲裁工艺方案的确定零件为落料冲孔件， 可采用冲孔落料复合冲压，采用复合模生产。该方案只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。四、确定模具总体结构方案1模具类型根据之前确定的零件冲裁工艺方案，采用倒装式复合冲裁模。2操作与定位方式为降低成本，可采用手工送料方式。板料定位靠导料销和橡皮顶的活动挡料销完成，因为该模具采用的是条料，采用导料板控制材料的送进方向。3.卸料与出件方式冲压完毕后，打杆推动推板，推杆和推件块将零件从凹模中推出。冲孔废料则从凸凹模孔通过工作台孔落下。4.导向方式根据零件尺寸大小，该模具为中小型模，采用滑动导柱导套导向。5. 模架类型及精度考虑到零件的结构特点，采用中间导柱模架。五、垫片冲压工艺计算1排样设计与计算（1）分析零件形状，并考虑到定位方便，采用单行直排；（2）搭边值确定：查冲压模具设计手册表2-16，确定搭边值a，b。当t=1时 a=1.5 b=1.5 图2 搭边示意图（3）条料宽度和导尺间距的计算：定位采用挡料销定位，无侧压装置，板料采用龙门剪床裁剪。条料宽度b-0=(d+2a+z)- 0式中z导尺与最宽条料之间的最小间隙，查冲压模具设计手册表2-20得z=0.5mm；条料宽度的单向偏差，mm，查冲压模具设计手册表2-19得=-0.6mm。所以 b-0=(40+21.5+0.5)- 0=43.5-0.60 (mm)导尺间距离a a=b+z=d+2a+2z=40+21.5+20.6=44.2 (mm) 材料利用率00=nf1lb100%式中 n板料（或带料、条料）上实际冲裁的零件数量； f1零件的世纪面积，mm2；l板料（或带料、条料）长度，mm；b板料（或带料、条料）宽度，mm；若取工件数量n=20件，则料长为l=20d+19b+2b=2040+191.5+21.5=831.5 (mm)取 l=832mm所以条料规格为83243.51所以材料的利用率为0=nf1lb100%=2020283243.5100%=69.4%2计算冲压力 冲裁力公式为 p=p孔+p落式中 p冲裁力； p孔冲孔冲裁力； p落落料冲裁力。(1)冲孔冲裁力p孔。 p孔=kl孔t式中 k系数，一般取1.3； l孔冲孔周长，l孔=47.4mm； t材料厚度，t=1.0mm； 材料抗剪切强度，mpa，查冲压模具设计手册表1-20得=300mpa。所以 p孔=kl孔t=1.347.41.0300=18486 (n)取 p孔=18.5 (kn)(2)落料冲裁力p落。p落= kl落t l落=d=40=125.7 (mm)所以p落= kl落t=1.3125.71.0300=49023 (n)取p落=49 (kn)(3)卸料力px。 px=kxp落式中 px卸料力； kx卸料系数，查冲压模具设计手册表2-29得 kx=0.045.所以 px=kxp落=0.04549=2.2 (kn)(4)推料力pt。pt=ktp孔n式中 kt推料系数，查冲压模具设计手册表2-29得kt=0.055 n同时卡在凹模洞孔内的件数，取n=4.所以 pt=ktp孔n=0.05518.54=4.1 (kn)(5)顶件力pd。pd=kd(p孔+p落)式中 pd顶件力； kd顶件系数，查冲压模具设计手册表2-29得kd=0.06.所以 pd=kdp孔+p落=0.0618.5+49=4.1 (kn)(6)总冲压力p总。采用弹性卸料装置和下出件方式，总的冲压力为p总=p+px+pt=p孔+p落+px+pt=18.5+49+2.2+4.1=73.8 (kn)初选压力机：根据总的冲压力，选择压力机型号为j23-16(开式双柱可倾式压力机)，主要技术参数如下：标称压力 160kn滑块行程 55mm行程次数 120次/min最大闭合高度 220mm闭合高度调节量 45mm滑块中心到机身距离 160mm工作台尺寸 前后300mm 左右 450mm 工作台孔尺寸 210mm模柄孔尺寸 直径40mm 深度60mm3.计算模具压力中心 x0=0 y0=4.66-17.25+12.80.5+12.80.54.6+17.2+12.8+12.8=0.489450.5图3 压力中心的确定4.模具刃口尺寸计算由于零件为形状简单的工件，采用凸、凹模分开加工。查冲压模具设计手册表2-24得zmin=0.10 mm；zmax=0.13 mm(1)冲孔凸模的尺寸计算 设工件孔的尺寸为，根据冲裁模刃口尺寸计算原则，冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。其计算公式为： ap=a+x-p bp=b+x-pcp=c+x-p (冲孔凸模刃口尺寸) ad=(ap+zmin)+d=(a+x+zmin）+d bd=(bp+zmin)+d=(b+x+zmin）+d cd=(cp+zmin)+d=(c+x+zmin）+d(冲孔凹模刃口尺寸)式中 ap、bp、cp，ad、bd、cd冲孔凸模和凹模尺寸，mm； a、b、c落料件工件孔的基本尺寸，mm； zmin最小合理间隙(双面)，mm； p、d凸模和凹模的制造公差，mm，查冲压模具设计手册表2-28得p=-0.020，d=+0.020； x磨损系数，与制造精度有关，查冲压模具设计手册表2-27得x=0.75； 工件的制造公差，mm，=0.62。表1 冲孔模具尺寸零件基本尺寸冲孔凸模尺寸冲孔凹模尺寸4.65.0655.16517.217.66517.76512.813.26513.365(2)落料凹模的尺寸计算 设落料件的尺寸为d-，根据冲裁模刃口尺寸计算原则，落料应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上。其计算公式如下：dd=(d-x)+d=39.535+0.020 (落料凹模刃口尺寸)dp=dd-zmin-p=d-xd-zmin-p=38.535-0.020(落料凸模刃口尺寸)式中 dp、dd落料凸模和凹模尺寸，mm； 工件的制造公差，mm，=0.62； zmin最小合理间隙(双面)，mm； p、d凸模和凹模的制造公差，mm，； x磨损系数，与制造精度有关。六、垫片复合模主要零件的设计计算1.落料凹模凹模外形如图 4所示。图4 落料凹模尺寸在设计凹模时一般按经验公式计算。凹模厚度为：h=kb=0.3540=14 mm式中 k系数，查冲压模具设计手册表2-29得k=0.35； b工件最大的外形尺寸，b=40mm。由于h应大于15mm，故取h=15mm。凹模壁厚为：c=1.52h由于零件形状简单，故取 c=30 mm。由于工件形状为圆形，故选用圆凹模凹模直径 d=b+2c=40+230=100 mm凹模直壁高度 h=4 mm由以上算的凹模轮廓尺寸dh=10016,查有关国家标准jb/t7643.4-94，取标准尺寸dh=10016,凹模材料选用t8a，热处理淬硬（5862）hrc。2.固定板 (1)凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，其厚度可按经验公式计算：h=0.60.8h凹,取h=12mm，选取板的规格为 dh=11512(2)凸凹模固定板： 凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择15mm， 选取板的规格为dh=115153.垫板的设计垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块强度较高的垫板。凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取4mm，选取规格1154。凸凹模垫板的外形尺寸与凸凹模固定板相同，厚度取10mm，选取规格1154。4.卸料板的设计用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为10mm,即dh=11510, 卸料板材料为45号钢。5.凸模设计(1)冲孔凸模为非圆形凸模，其固定部分做成圆柱形，采用骑缝螺钉定位。凸模长度 l=l固+l凹=12+16=28 mm 冲模材料选用普通碳素工具钢t8a，热处理淬硬（58-62）hrc，t=1000-1600mp。凸模如图5所示。 图5 冲孔凸模尺寸(2)凸模强度校核校核公式 p孔fmin压式中 fmin凸模最小断面的面积，mm2； p孔冲裁力，n； 压凸模材料的许用应力，mpa，取1300mpa。因为 p孔fmin=18500120=154.2mpa压所以凸模强度符合要求。(3)凸模刚度校核凸模校核公式 lmax1200jminp孔式中 lmax凸模最大自由长度，mm jmin凸模最小断面惯性矩，mm4，jmin=113(17.22+417.24.6+4.62)36(17.2+4.6)=1074； p孔冲裁力。代入公式，得 lmax1200jminp孔=1200107418500=289 (mm)实际 l凹=16mm289mm所以凸模刚度符合要求。6.卸料弹簧设计(1)单个弹簧所承受的符合p0已知总卸料力px=2200n设卸料弹簧个数为n=8个所以p0=pxn=22008=275n(2)根据p0的大小，从标准中初选弹簧规格。初选弹簧参数：弹簧中径d2=20mm；弹簧钢丝直径d=4.0mm；节距t=5.3mm；最大工作负荷p2=650n；最大工作负荷下的总变形量f2=12.4mm；弹簧的自由长度h0=70mm；弹簧有效圈数n=12；最大工作负荷下的单圈变形量f=1.04mm。(3)弹簧压缩量f0。 f0=f2p2p0=12.4650275=5.25 (mm) (4)校核弹簧最大压缩量。校核公式 f2f0+f+f式中 f2最大工作负荷下的总变形量，mm，f2=12.4mm； f0弹簧压缩量，mm，f0=5.25mm； f卸料板工作行程，mm，取f=料厚+1=1+1=2mm； f凸凹模修模余量，mm，f=410mm，取f=4mm。所以f0+f+f=5.25+2+4=11.25mm12.4mm结论：因为所选弹簧满足公式f2f0+f+f，所以所选弹簧规格符合要求，八个弹簧的分布情况如图6所示。图6 卸料弹簧在凸凹模固定板上布置情况7.凸凹模长度确定，壁厚校核 凸凹模各部分尺寸如图7所示。 图7 凸凹模各部分尺寸(1)凸凹模长度hta确定。hta=h0-f0+hx-2-10=70-5.25+10-2-1063 (mm)式中 h0弹簧的自由长度，mm，h0=70mm； f0弹簧压缩量，mm，f0=5.25mm； hx卸料板厚度，mm，取hx=10mm。(2)其他。取漏料孔直径=22mm，刃口直边高度设计存四片料，高为4mm，凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装骑缝螺钉防转。8.卸料板的设计(1)卸料板的形状及尺寸。卸料板取如图6所示的圆形板，直径为100mm，厚度hx=10mm；卸料板材料选45钢，不用热处理淬硬。(2)卸料板上成形孔的设计。取弹压卸料板与凸模的双面间隙为0.10.3mm。所以卸料板上与凸模装配的成形孔尺寸为dx=dt+c式中 dt落料凸模刃口尺寸(mm)； c弹压卸料板与凸模的双面间隙，取c=0.3mm。9.模架设计模架为圆形模架，凹模外形为=115mm，查模具设计与加工速查手册表2-263得：选择中间导柱模架，尺寸为l=260mm， d1=160mm，c=170mm。 10.卸料弹簧窝座深度的确定 在弹性卸料机构中，卸料弹簧窝座得深度h应保证冲模在闭合状态时，弹簧压缩到最大许用压缩量的程度。弹簧窝座h的计算公式如下h=h0-f2+hx+t+l-hta+h式中 h0弹簧的自由长度，mm，h0=70mm； f2最大工作负荷下的总变形量，mm，f2=12.4mm； hx卸料板厚度，mm，取hx=10mm； hta凸凹模高度，mm，hta=63mm； h刃口修磨量，mm，取56mm； t料厚，mm，t=1.0mm； l凸模进入凹模深度，mm，取l=1mm。代入公式 h=70-12.4+10+1+1-63+5=11.6 (mm)11.选择紧固件和定位零件螺钉规格的选用：根据标准gb699选取材料为45号钢，热处理硬度值为hrc35-40，卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉，卸料板上设置8个卸料螺钉，公称直径为12mm，卸料螺钉尾部