模具课程设计--冲裁件模具设计.doc

33课程设计（说明书） 题 目:冲裁件模具设计学生姓名 ：桂志 学 号 : 201023053112专 业 : 模具设计与制造指导教师 : 葛立完成日期：2012年5月28日目 录第一章 设计任务. . . . .3第二章 确定工艺方案及模具结构形式. . 32.1冲压工艺分析. . . . 32.2冲压工艺方案的确定. . . . 4第三章 模具总体结构的设计. . .53.1模具类型的确定. . .53.2定位方式的选择. . .53.3卸料装置的选择. . .53.4导向装置的确定. . .5第四章 排样图设计. . . .64.1排样相关尺寸的计算. . . 64.2绘制排样图. . . . 6第五章 主要工艺计算. . . 75.1压力中心的计算. . . 75.2冲压力的计算. . . . .85.3工作零件刃口尺寸计算. . .10第六章 主要零件结构尺寸的设计. . . 106.1凹模结构的设计. . . . .116.2冲孔凸模结构的设计. . .126.3凸凹模结构的设计 136.4定位零件的设计. . . . 146.5弹簧的设计. . . 146.6 凸凹模尺寸确定. . . 176.7卸料螺钉的设计. . .176.8卸料装置的设计. . . 176.9模柄的确定. . . . . .176.10上垫板的确定. . . . 176.11刚性推件装置的确定. . 176.12凸模固定板的确定. . . .176.13凸凹模固定板的确定. . . 18第七章 模架及其它零件的设计. . . 19第八章 冲压设备的选用. . .208.1压力机的选择. . . .208.2模具的闭合高度的计算. . . 21第九章 固定方式的确定. . .229.1凸和凹模的固定. . . .229.2确定装配基准. . . .23第十章 绘制模具装配图. . . . . . . . .24第一章 设计任务冲压工艺及模具设计（机械零件见附图）第二章 确定工艺方案及模具结构形式2、1冲压工艺分析1、(1) 零件材料、尺寸公差要求此工件材料为t10a，具有良好的冲压性能，适合冲裁。（2）零件尺寸精度工件结构相对简单，只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，需要冲的孔有2个16mm的孔。落料可看作it11级，冲孔可按it10级，尺寸精度一般普通冲裁能满足要求。2、零件的形状、结构及冲压工艺性（1）该零件属于平板冲裁件，有两个直径为16mm的孔。（2）零件的材料厚度t=1.5mm，且材料塑性较好，适于冲裁。（3）一般冲孔模冲压材料45的最小孔径d大于等于1.0t，t=1.5mm，d大于等于1.5。零件孔径为16mm，所以符合要求。（4）孔与孔，孔与工件边缘之间的最小壁厚均大于2t。综上所述，此零件可用冷冲压加工成型。2、2冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。 方案二：先冲孔再落料，连续冲压，采用级进模生产。 方案三：落料冲孔复合，采用复合模生产。进行比较：方案一模具结构简单，但需两道工序和两副模具，成本较高，而生产效率低。方案二级进模是一种多工序，效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。方案三只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都讷讷个满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高。故满足要求。 通过对上述三种方案的分析比较，同时考虑到加工的经济性。该件的冲压生产采用方案三为佳。第三章 模具总体结构的设计3、1 模具类型的确定 由冲压工艺分析可知，采用冲孔落料复合模。复合模有两种结构形式，正装式和倒装式。考虑到工件成型后脱模的难易，选用倒装式复合模。上摸加装一副推件装置。3、2定位方式的选择 因为该模具选用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。第一件的冲压位置可以靠操作工人目测来确定。3、3卸料装置的选择该模具复合模，材料厚度为1.5mm，推件力比较大，用弹性装置取出工件不太容易，且对弹力要求高，不易使用。而采用推件块，利用模具开模力来推出工件，既安全又可靠。故选择刚性推件弹性卸料的复合卸料方式。3、4导向装置的确定为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该复合模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用对角导柱形式。第四章 排样图设计4、1排样相关尺寸的计算a查表2.15，取最小搭边值：a1=1.5mm，a=1.8mm，考虑压边取a1=3mm，a=2mm。b送料步距h=d+a1=83mm。c按无侧压条料宽度计算公式，查表2.9和2.8可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为b。=0.8mm，=1.0mm。条料宽度b=（l+2a+b。）0 -.=64.8 0 -1mm4、2 绘制排样图计算材料利用率 材料利用率计算的通用公式a/lb=n100得=60*80/(64.8*83)*100%=89.2%式中 a冲裁件的面积； n一板料的冲件数目； b板料宽度（mm）； l板料长度（mm）。经计算可知用如图排样方法节省材料，利用率高。排样图如下图：第五章 主要工艺计算5、1压力中心的计算由于该零件为左右上下对称，压力中心在其几何中心。 5、2冲压力的计算冲裁力f冲由落料时的冲裁力f1和冲孔时的冲裁力f2组成。冲裁力可由公式f=ltb计算式中：l冲裁周边长度（mm）； b材料的抗拉强度（mpa）；t材料的厚度（mm）。 推件力ft= n k（fc1+fc2）；式中k系数，由文献1中表2-11可得k=0.055冲压工艺总力fo = ft+ fc1+fc2计算结果见表2表2 条料及冲压力的相关计算项目分类项目公 式结 果备 注冲压力冲裁力fc1f=ltb252knt=1.5b=600mpl=280冲裁力fc2f=ltb90.4knt=1.5b=600mpl=100.5推件力ftft= n kfc2；n=29.95knk=0.055卸料力fxfx=kfc112.6knk=0.05冲压工艺总力fofo=ft+fc1+fc2+fx365 kn冲压设备拟选j23-40开式双柱可倾式压力机。5、3工作零件刃口尺寸计算凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲载件的尺寸精度，模具合理的间隙值也是靠模具的刃口尺寸和公差来保证，因此要进行刃口相关尺寸的计算。因工作零件的形状对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。具体计算见表3。表3 工作零件刃口尺寸计算项目分类尺寸转换计算公式结果备注落料ad =800.07a=（amax-x）+ 0ad =79.93+0.04 0查设计手册得，冲裁双面间隙zmax=0.31mmzmin=0.27mm磨损系数x1=0.75，x2=0.75模具按it11级制造，校核满足b+d（zmax-zmin）bd=600.005b=（bmin-x）0 -.bd =59.995+0.003 0 冲孔16+0.04 0dp=(d+x)0 -pdd=(dp+zmin)0+ddp=16.030 -0.010dd=16.30+0.015 0孔心距42420.08ld=l/16420.005第六章 主要零件结构尺寸的设计6、1凹模结构的设计凹模可采用整体凹模，其轮廓尺寸可计算：凹模厚度 h=kb=(0.220.28)* 80,但考虑到凸模和固定板的长度取h=20mm。凹模壁厚 c=（1.52）h=3040取c=35mm。凹模宽度 b=l+2c=（60+2*35）mm=130mm取160mm。凹模长度 l=步距+2c=82+2*35=152mm取200mm。查jb/t80501999凹模轮廓尺寸为200mm*160mm*20mm 。凹模采用t10a加工，要求淬火达到6062hrc。结构如下图：6、2冲孔凸模结构的设计因为所冲的孔都是圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以采用台阶型，一方面便于加工，另一方面又便于装备和更换。凸模长度与凸模估计板和推件板厚度有关，可根据l=h1+h2+ a计算，即l=h1+h2+ a=20+15+5=40mm。尺寸与结构如下图。凸模采用t10a加工，要求淬火达到6062hrc。头部回火同样达到4050hrc。该凸模不属于细长杆，满足强度要求。冲孔凸模结构图6.3凸凹模结构的设计如图：6、4定位零件的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个6活动挡销和两个8的活动导料销。挡销和导销下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作。卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm，材料为45钢，淬火硬度为4348hrc。6、5弹簧的确定：已知t=1.5mm，冲裁卸料力f=12.6kn，拟选8个弹簧，每个弹簧预压力fof/n=1.575，查表9-32，初选弹簧规格为d=6mm,d=30mm，ho=60mm,fj=1700n,hj=13.1mm,n=7,f=1.88,t=7.8mm.其中d为材料直径，d为弹簧大径，fj为工作极限负荷，n为 有效圈数，t为带距。总压缩h=fo/fj*hj=12.1hj,弹簧适用。6、6凸凹模尺寸确定当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算如下：h凸凹=h1+h2+t+h=20+15+1.5+0.5=47mm。式中，h1为卸料板厚度，其值为（0.81.0）倍的凹模厚度，取为20mm；h2为凸凹模固定板厚度，其值为凹模厚度的0.60.8，取为15mm；t为卸料板与固定板的安全高度，取10.5mm。因凸凹模为模具设计中的配作件，所以应保证冲孔凸模和落落凹模的双边合理间隙zmin。依料厚1.5mm，最小壁厚为3.8mm。6、7卸料螺钉的设计卸料板采用8个m10的螺钉固定，长度l=h1+h2+a=34+8+15=57mm，其中h1为弹簧的安装高度，h2为卸料板工作行程；a为凸凹模固定板厚度。6、8卸料装置的设计 卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4348hrc。卸料板6、9模柄的确定通过查找手册确定选用凸缘式b型模柄，查表9-43冲压模具课程设计指导与范例模柄的尺寸如下d=50m 极限偏差为-0.080 -0.240d=100mm 材料为q235-bf压入式模柄的b型模柄：gb2862.3-816.10上垫板的确定 矩形垫板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为5mm。垫板采用45钢制造，淬火硬度为4045hrc。垫板200x160x5。技术条件：按jb/t76531994的规定。6、11刚性推件装置的确定推杆依模柄孔选 a16x160 ,45钢，jb/t7938。推板选a40 45钢jb/t7650.4。连接杆拟选4根，依推件力和单杆许用载荷f=(3.14dxd)q/4,f=f推/4,查表14-5简明冲模设计手册，得直径4mm，4x35 45钢jb/t7650。推件块结构尺寸如下图 6、12凸模固定板的确定矩形固定板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。固定板采用45钢制造，淬火硬度为4045hrc。固定板200x160x20-45钢jb/t7643.2。技术条件：按jb/t76531994的规定。结构尺寸如下图所示6、13凸凹模固定板的确定矩形固定板内孔与凸凹模配h7/m6，厚度为15mm。固定板采用q235制造，淬火硬度为4045hrc。固定板120x120x15-45钢jb/t7643.2。技术条件：按jb/t76531994的规定。结构尺寸如下图所示 第七章 模架及其它零件的设计该模具采用对角导柱模架，依凹模周界尺寸b*l=160*200。查表9-45选择模架规格如下：上垫板厚度取5mm，则该模具闭合高度h为h上+h下+h垫+l+h-h=40+45+5+45+47-2=180mm，其中l为凸模高度，h为凸凹模高度，h为冲裁合进入凸凹模深度，取为2mm。可见闭合高度小于所选压力机取大装模高度300mm，压力机可以满足使用要求。选择模架规格为200mm*160mm*215250mm上模座尺寸200mm*160mm*40mm下模座尺寸200mm*160mm*45 mm外型尺寸l=200mm b=160mm导柱的型号为28*150，35*150 导套的型号28*100*38，32*100*38第八章 冲压设备的选用8、1压力机的选择压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为jb23-40其技术规格如下:公称压力 400kn选用公称压力为 400kn ，而实际为365kn，于是满足。最大封闭高度 300mm连杆高度调节量 80 mm工作台板厚度 80mm工作台孔直径 200mm滑块行程 100mm滑块行程满足工件高度且能顺利的从模具上取出行程次数 80次/min 滑块行程次数符合生产率和材料变形速度的要求工作台尺寸前后 420mm工作台孔尺寸前后为480mm，直径为200mm，零件最大处尺寸为80mm，模具前后最大为420，所以工件可以正常落下。工作台尺寸左右630mm，而模具的左右最大处为320，于是可以正常落下。8、2模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离h。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度hmin。冲模的闭合高度h应介于压机的最大装模高度hmax之间，其关系为：hmax-5mmhhmin+10mm 295h230根据h闭=h上模+h垫+l+h+h下模-h2=180mm。式中 l-凸模长度 h-凹模厚度 h2凸模进入凹模厚度如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。hmax-hd-5mmhhmin-hd+10mm；hd为垫板高度115hd50, 取hd为70mm。第九章 固定方式的确定9、1凸模和凹模的固定本模具采用台阶式凸模，凸模固定板和垫板用螺纹紧固在上模座上，螺钉规格为m8x65。卸料板通过卸料螺钉套在凹模上，卸料螺钉规格为m10x57。凸凹模由固定板及螺钉固定在下模座，螺钉规格为m10x40。查冲压模具标准件选用和设计指南表5-3。9、2确定装配基准上模装配a,仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。b，先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模装配，调整间隙。c,把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理，打入销钉及拧入螺丝。下模装配a仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。b，先将凸凹模固定板放在下模座上，再装入凸凹模。依次按顺序装入销钉、活动挡料销，弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理厚拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并再次调整。c，将经调整后的上下模座按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲，并根据试冲结果做出相应调整，直到生产出合格制件。冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：凸模的材料为t10a，凹模的材料为t10a，热处理硬度为60-62hrc，垫板、凸模固定板的材料的45钢，热处理硬度为hrc40-45。冲裁模的常用配合：h6/h5的间隙定位配合，导柱和导套的配合。h7/r6的过度配合，用于较高的定位，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。h7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模与固定板的配合，导柱与固定板的固定。第十章 绘制模具装配图1上模座