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圆孔 冲孔 落料级进模 设计

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冲压模课程设计说明书 目录一、 课设要求2.二、 零件的工艺分析3.三、 零件工艺方案及模具的类型的确定4.四、 模具设计计算4.五、 确定各主要零件的结构尺寸9.六、总结及参考文献12. 冲裁模课程设计说明书一、课设要求 此次课程设计任务要求如下 工件名称：垫片 工件简图：如下图所示 生产批量：大批量 所用材料：10号钢 材料厚度：2mm2、 零件的工艺性分析 1、生产批量 工件要求大批量生产。 2、材料 10号钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性，焊接性以及压力加工，冲裁公益性较好。 3、技术要求 零件尺寸公差无特殊要求,利用普通冲裁方式可达到图样要求。 4、形状、尺寸 由工件简图可知，该零件形状由4个圆孔组成，上下对称，外形简单，孔与边缘之间距离C=2.5满足要求，料厚2mm满足许用壁厚要求，适于冲裁加工。 5、尺寸精度及粗糙度要求 该零件并不是所有尺寸均为标注公差，只有有少部分标注了公差，对于没有标注的按10到14级精度计算，由于精度要求不是很高，且无粗糙度要求。因此采用一般冲压模具即可。不需采用精密冲裁。 6、冲压加工的经济性分析 该零件外形对称，全部由圆弧组成，形状简单。该零件是大批量生产，故采用冲压模具进行生产可以取得良好的经济效益，可以降低零件的生产成本。根据以上工件的特性，可知该工件冲裁性能良好，且一般冲裁即可满足要求。三、零件工艺方案及模具的类型的确定 经分析，此工件结构简单，工件的尺寸精度要求不高，形状不复杂，但工件的产量较大，根据材料较厚的特点，卸料力较大，为保证较高的生产率，采用刚性卸料，挡料板定位，使用带料和漏料的冲裁模具结构形式为好。四、模具设计计算1、 排样冲裁件在条料或板料上的布置方式称为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式都有重要影响。冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。基于对零件外形的考虑，只能采用有废料排样。 搭边及料宽查表2-2确定工件间的间距a1=1.5mm,边距a=2.0mm，为方便计算，统一取2.0mm。条料的宽度应按相应的公式计算： B条料宽度，单位mm；L冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸，单位mm；a冲裁件与条料侧边之间的搭边，单位mm； 条料宽度公差，见表2.9，=0.4，单位mm； b0条料与导料板之间的间隙，见表2.9，b0 =0.2，单位mm。（50+22+0.2）=54.2 mm画出排样图如下： 排样图、 计算总压力 由于冲模采用刚性卸料和自然漏料的方式，故总的压力较为简单 F总=F+F卸 F=Ltb F冲裁力，单位N；L冲裁件周边长度，单位mm； b材料抗剪强度，单位MPa； t材料厚度，单位mm。 查得10号钢的拉应力b=294432MPa 取b=350MPa F1=357.52350=120750 N F2=56.52350=39550 N L1=22.5+（17.5+22.5）/3=57.5 mm L2=2r=23.149=56.5 落料力F3=（23.1425-57.5-56.5）2350=30100 N F卸=K卸（F1+ F2+ F3） 查教材表2.10得 K卸=0.030.04 取K卸=0.04 F卸=（120750+39550+30100）0.04=7616N 根据教材式（2.13），冲孔部分推件力，由凹模型孔的结构类型取h=8mm。 F推1=n1 F1K推 查教材表2.10得 K推=0.055 n=8/2=4 F推1=41207500.055=26565N F推2=4395500.055=8701N 落料部分推件力：F推3=4301000.055=6622N F总=F1+ F2+ F3+ F卸+ F推1+ F推2+ F推3 =120750+39550+30100+7616+26565+8701+6622=239904N 3、确定压力中心冲裁模的压力中心是指冲裁力合力的作用点。在设计冲裁模时，其压力中心要与冲床滑块中心相重合，否则冲模在工作中就会产生偏弯距，使冲模发生歪斜，从而会加速冲模导向机构的不均匀磨损，冲裁间隙得不到保证，刃口迅速变钝，将直接影响冲裁件的质量和模具的使用寿命，同时冲床导轨与滑块之间也会发生异常磨损。冲模压力中心的确定，对大型复杂冲模、无导柱冲模、多凸模冲孔及多工序连续模冲裁尤为重要。因此，在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。由于该零件为圆形件且零件的腰孔按60等分分布，压力中心就在其图形的中心位置。、 冲模刃口尺寸的计算 对于冲制薄材料 ，采用配制法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大、变小还是不变这三种情况，然后分别按不不同的公式计算。为保证凸、凹模之间的间隙值，必须采用凸、凹模配合加工的方法。由于此零件为落料件，所以采用凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况。 凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B 凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C A、B、C模具基准件尺寸，单位mm； Amax、Bmin、Cmin工件极限尺寸，单位mm； 工件公差，单位mm。 查教材表2.12 可以确定Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm5、步距的确定送料布局S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，在每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。 级进模送料步距S S=Dmax+a1 Dmax零件横向最大尺寸, a1搭边 S=50+1.5=51.5mm 6、材料利用率 一个步距内的材料利用率 =a/bs100%a一个步距内冲裁件的实际面积,mm； b条料宽度，mm; s步距，mm； 一个步距内冲裁件的实际面积:a=2525-99-32.52.5-1/6（22.522.5-17.517.5=1583.87mm一个步距内的材料利用率: =a/bs100%=1583.87/(54.251.5)100%=56.7%考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为公式（2.2） 总=na1/Lb100%n一张板料上冲裁件的总数目;L板料长度，mm；根据板材标准，宜选用850mm1700mm的钢板，每张钢板可裁剪为15张条料，每张条料可 以冲33个工件，所以每张钢板的材料利用率 总=331583.87/54.21700100%=56.4%直排材料利用率可达56.4%，满足要求。 五、确定各主要零件的结构尺寸 各种结构的冲裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括挡料销、导尺等)、卸料零件(如卸料板)、导向零件(如导柱、导套)和安装固定零件(包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销)等5种基本零件组成。 1、 凹模的设计凹模厚度的确定见式 HKb 式中 b凹模孔的最大宽度，单位mm， K系数， H凹模厚度，c凹模壁厚， 按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不再进行强度校核。查表K=0.5,最大宽度b=50带入数据H=0.550=25mm该件上需冲三个腰孔和18的孔，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当的增加，所以H=30mm此凹模为小凹模，C=(1.52)H=60mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：B=b1+（2.54）H=50+75=125mm A=L1+2l1=51.53+230=214.5mm 取A=215mm查表可得凹模的材料为Cr12，热处理硬度HRC为60凹模的尺寸取215mm125mm60mm凹模的尺寸确定,那么固定板、卸料板的尺寸都是：215mm125mm60mm采用螺钉、销钉直接与下模座固定。 2、各项凸模的设计 冲孔圆形凸模：采用台肩固定，弹性卸力装置，凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、弹性卸料板h2、材料厚度h3、和安全尺寸h，h一般取22mm。则 L= h1+ h2+ h3+h=0.4L+21+2+22=75mm 进行圆整取L=80mm查表选取材料为Cr12，热处理硬度HRC为60。选取A型圆凸模（GB2863.181）如图所示： 按标准选择模座时，应根据凹模 (或凸模)、卸料和定位装置等的平面布置来选择模座的尺寸。一般应取模座的尺寸L大于凹模尺寸4070mm。模座厚度为凹模厚度的11.5倍。下模座的外形尺寸每边应超出冲床台面孔边4050mm.3.落料凸模:长度与冲孔凸模一样；材料参照教材P257选用Cr12,热处理硬度为60，选取A型圆凸模（GB2863.181）4.垫板的采用与厚度:18孔所受的承压应力 ：=F/S=39550/（99）=155.5MPa10号钢的许用压应力p=90150MPa，故p所以须采用垫板,厚度为6mm.5. 腰孔的设计：长度，有关尺寸计算同冲孔凸模；材料也选用Cr12,零件图6.卸料橡皮的自由高度：根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修刃磨留量2mm，在考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=2+2+1+1=6mm，橡皮的自由高度h自由=h工件/（0.250.3）=2024mm取h自由=24mm，模具在组装时橡皮的预压量为h预=（10%15%）h自由=23.6mm 取h预=3mm 由此可算出模具中安装橡皮的空间尺寸为21mm。六、总结及参考文献1、 小结通过这次课程设计实习，我有如下几方面的感触：、对冲压模的理论知识有了更深的理解，在设计的过程中翻阅了大量的参考书及手册，让我对一些参数有一个认识。通过参考一些别人的设计作品和查阅资料，吸取其中的精华，去除糟粕，自己可以学会许多东西。、通过这次课程设计，让我对以前学过的制图软件有了加深，比如CAD ,让我以后在工作中奠定可基础。、通过这次课程设计，让我知道，模具的设计和制造只有一些理论知识是不行的，任何模具的设计都要有一定的实际经验才可以设计出更合理的模具。2、 参考文献1 实用模具设计简明手册/邓明 主编.北京：机械工业出版社， 20062 冲压模具设计及实例精解/宛强编著。北京：化学工业出版社，20083 模具设计及制造/党根茂，骆志斌编。西安电子科技大学出版社，20064模具手册/编写组.具制造手册.-北京：机械工业出版社，1982.5张钧.冲压模具设计与制造.-西安：西北工业大学出版社，1993.6姜伯军.级进冲模设计与模具结构实例.-北京：机械工业出版社.200813 目 录1. 冲裁件工艺分析 12. 确定工艺方案及模具结构形式 13. 排样 24. 计算冲压力 55. 模具压力中心的确定 66. 凸凹模刃口尺寸的计算 67. 计算各主要零件的尺寸 78. 模具总体设计 99. 总结 1110.参考文献 11冲裁模设计如图1所示零件 生产批量：大批量材料：10钢设计该零件的冲压工艺与模具 。 图1一. 冲裁件工艺分析10号钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性，焊接性以及压力加工，冲裁公益性较好；由工件简图可知，该零件形状由4个圆孔组成，上下对称，外形简单，孔与边缘之间距离C=2.5满足要求，料厚2mm满足许用壁厚要求，适于冲裁加工；零件尺寸公差无特殊要求，按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。二 确定工艺方案及模具结构形式 此工件需要冲两次孔和一次落料，所以生产过程有点麻烦，有三种方案可供选择。方案一：先冲孔后落料，采用单工序模生产；方案二：先冲孔后落料，采用级进模生产；方案三：先冲孔后落料，采用复合模生产。方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。方案三只需一副模具，制造精度和生产效率都较高，且工作最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求，冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度能保证，但实现操作机械化，自动化的可能性难，且价格较高，制造复杂。综上比较，方案二比较经济，能稳定生产，冲裁工艺也能达到。三排样合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本，保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。对于圆形件，只能采用有废料排样，如图2。 图23.1 计算条料宽度 根据零件形状，查冲压模具设计手册中间之间搭边值a1=1.5mm,工件与侧边之间搭边值a=2mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值，采用教材公式（2.4） B=（D+2a+Z）式中：B条料宽度的基本尺寸，mm； D垂直送料方向的零件尺寸，mm; a侧搭边值，mm，参见表2.8； 条料宽度公差，mm，参见表2.9，=0.4mm； Z条料与导料间的间隙，mm，参见表2.9，Z=0.2mm。 则 B=（50+22+0.2）=54.2mm 故条料宽度为54.2mm。3.2 确定步局：送料布局S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，在每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。级进模送料步距S S=Dmax+a1Dmax零件横向最大尺寸, a1搭边 S=50+1.5=51.5mm排样图如上图23.3 计算材料利用率 一个步距内的材料利用率 =A/BS100%式中：A一个步距内冲裁件的实际面积,mm； B 条料宽度，mm; S步距，mm；一个步距内冲裁件的实际面积A=2525-99-32.52.5-1/6（22.522.5-17.517.5）=1583.87mm所以一个步距内的材料利用率 =A/BS100% =1583.87/(54.251.5)100% =56.7%考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为公式（2.2） 总=nA1/LB100%式中：n一张板料上冲裁件的总数目;L板料长度，mm；B板料宽度，mm。查板材标准，宜选用850mm1700mm的钢板，每张钢板可裁剪为15张条料（54.2mm1700mm），每张条料可以冲33个工件，所以每张钢板的材料利用率 总=331583.87/54.21700100% =56.4%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达56.4%，满足要求。四、 计算冲压力本模具采用弹性卸料和上出件方式。（1） 先计算腰孔的冲裁力 F=Ltb式中 F冲裁力，N； L冲裁周边长度，mm t材料厚度，mm；b材料抗剪强度；其中 L1=22.5+（17.5+22.5）/3=57.5mm查教材P250得10号钢的拉应力b=294432MPa 取b=350MPaF1=357.52350=120750NL2=2r=23.149=56.5mmF2=56.52350=39550N落料力F3=（23.1425-57.5-56.5）2350=30100N根据教材式（2.12）冲孔部分及落料部分的卸料力 F卸=K卸（F1+ F2+ F3）查教材表2.10得 K卸=0.030.04 取K卸=0.04 F卸=（120750+39550+30100）0.04=7616N根据教材式（2.13），冲孔部分推件力，由凹模型孔的结构类型取h=8mm。 F推1=n1 F1K推查教材表2.10得 K推=0.055 n=8/2=4 F推1=41207500.055=26565N F推2=4395500.055=8701N落料部分推件力：F推3=4301000.055=6622N F总=F1+ F2+ F3+ F卸+ F推1+ F推2+ F推3 =120750+3955030100+7616+26565+8701+6622=239904N五、压力中心的计算由于该零件为圆形件且零件的腰孔按60等分分布，显然压力中心就在其图形的中心。六、计算凸、凹模工作部分尺寸查教材表2.12得 Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm查教材表2.14查得凸、凹模的制造公差p=0.02mm,d=0.02mm校核：Zmax Zmin=0.04mm，p+d=0.04mm；满足Zmax Zminp+d的条件，可采用凸、凹模分开加工的方法。对零件图中未注公差的尺寸按IT14级查教材表7.14。冲18凸模，工件孔尺寸：直径为18 mm.查表2.17 得 磨损系数x=0.5根据表2.16：dp=（dmin+x）-p则 18p=（18+0.50.43） =18.21 mm 18d=（18+0.50.43+0.22） =18.43 mm落料凹模：查表可得落料工件尺寸公差直径为50 mm，查表2.17，磨损系数x=0.5则由表2.16 落料凸模的公式Dd=(Dmax-x-Zmin) 50d=(50-0.50.62-0.22) =49.47 mm 落料凹模的公式Dd=（Dmax-x） 50p=(50-0.50.62) =49.69mm七、计算各主要零件的尺寸、凹模厚度：按教材上式（2.38），其中b=50mm（按落料块），K按教材表2.21查得K=0.350.5，取K=0.5故 H=Kb=0.550=25mm但该件上需冲三个腰孔和18的孔，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当的增加，故取H=30mm.根据式（5.39） C=（1.52）H=60mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：B=b1+（2.54）H=50+75=125mm A=L1+2l1=51.53+230=214.5mm查教材P257选取凹模材料及热处理材料选用Cr12 热处理硬度HRC是60采用螺钉、销钉直接与下模座固定。如图3 图3、冲孔圆形凸模：采用台肩固定，弹性卸力装置，凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、弹性卸料板h2、材料厚度h3、和安全尺寸h，h一般取22mm。则 L= h1+ h2+ h3+h=0.4L+21+2+22=75mm 进行圆整取L=80mm凸模材料：参照教材P257选取材料为Cr12，热处理硬度HRC为60。选取A型圆凸模（GB2863.181）如图4 图4、腰孔的设计：长度，有关尺寸计算同冲孔凸模；材料也选用Cr12,零件图如图5 图5、落料凸模长度与冲孔凸模一样；材料参照教材P257选用Cr12,热处理硬度为60，选取A型圆凸模（GB2863.181）如图6 图6由于凸模都不细长，无需进行校核。、垫板的采用与厚度18孔所受的承压应力 ：=F/S=39550/（99）=155.5MPa10号钢的许用压应力p=90150MPa，故p所以须采用垫板,厚度为10mm。、卸料橡皮的自由高度：根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修刃磨留量2mm，在考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=2+2+1+1=6mm，橡皮的自由高度h自由=h工件/（0.250.3）=2024mm取h自由=24mm，模具在组装时橡皮的预压量为h预=（10%15%）h自由=23.6mm 取h预=3mm 由此可算出模具中安装橡皮的空间尺寸为21mm。八、模具总体设计、上下模座的选取查教材P273，根据凹模周界L=210mm，B=125mm，厚度H=30mm，材料为HT200的后侧导柱上下模座上下模座：25012540（GB2855.5-81）(GB2855.6-81) HT200则模具的闭合高度为H模=40+10+80+30+40=200mm、卸料板的设计卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与凹模固定板轮廓尺寸相同，厚度根据GB/T8066.2-1995规定，选用250mm125mm14-17组模具参考，取其厚度为14mm。查模具设计简明手册P298典型卸料横向送料组合得相应组合的零件尺寸：两圆柱销销孔之间的距离S1=175mm： 两内六角螺钉之间的横向距离S=200mm； 两内六角螺钉之间的横向距离S2=200mm。、固定板的设计凸模固定板：凸模固定板的厚度：其厚度与凸模的厚度尺寸一致，取30mm；凸模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为LB=250mm125mm。材料选用Q235钢;配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n8，装配可通过2个定位销，6个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致，顶部与凸模铆接，因此必须倒角。凹模固定板：凹模固定板的厚度：其厚度与凹模的厚度尺寸一致，取30mm；凹模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，据据核准选取板的规格为LB=250mm125mm；材料选用Q235钢。配合及连接件：凹模与凹模固定板的配合为H7/n8，装配可通过2个定位销，6个螺钉与下模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，顶部与模铆接，因此必须倒角。、导柱与导套的选取根据材料的冲裁力，与凸、凹模的厚度，选取A型导柱与导套。本模具采用手工送料的连续模，落料凸模可直接用螺钉与圆柱销固定，冲孔凸模则必须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与销钉固定。落料凸模的外侧须有挡块以克服侧压力，挡块同时起定位作用。另外，横向的定位可在凹模增设一个定位销。卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱与导套。从上述各步计算数据与工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出草图，如图7 图 7、选定设备该模具的总冲压力 F总=239904N闭合高度为200mm外廓尺寸：则可选取开式双柱可倾式压力机J23-25能满足要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm连杆调节量：55mm垫板尺寸（厚度孔径）：50mm220mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾角：30 九、总结 通过这次课程设计，基本对模具的设计有了初步了解，我对冷冲压模具与制造技术掌握的比较深，同时看到了自己对其知识点掌握的不足。这次设计是在周光永教授的悉心指导下完成的，老师的专业知识深刻，治学态度严谨，工作精益求精，使我在做人做事也有了提高，我谨向老师表示衷心的感谢与崇高的敬意！ 参考文献1模具手册编写组.具制造手册.京：机械工业出版社，1982.2李志刚.模具计算机辅助设计.汉：华中理工大学出版社，1990.3张钧.冲压模具设计与制造.安：西北工业大学出版社，1993.4甘永立.何量公差与检测.海：上海科学技术出版社，2008.5姜伯军.级进冲模设计与模具结构实例.北京：机械工业出版社.2008.湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书 课程名称： 冲压模设计课程设计 题目名称： 冲孔落料级进模的设计 班 级：20 08级 机制 专业 4 班姓 名： 彭春生 学 号： 200841914429 指导教师： 周光永 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日成绩评阅教师日期目录第一章 零件设计任务1第二章 冲裁件的工艺分析22.1工件材料22.2工件结构形状22.3工件尺寸精度2第三章 冲裁工艺方案2第四章 模具结构形式的选择44.1模具的类型的选择44.2卸料装置44.2.1条料的卸除44.2.2卸料方式44.3定位装置44.3.1送料形式44.3.2定位零件：44.4.模架类型及精度54.4.1模架54.4.2.精度5第五章 冲压工艺计算：65.1排样65.1.1排样方案分析65.12计算条料宽度65.1.3确定布距：75.1.4计算材料利用率752冲压力计算85.2.1冲裁力计算95.2.2卸料力、顶件力的计算105.3压力中心的计算115.4模具工作部分尺寸及公差115.4.1落料尺寸大小为115.4.2冲孔尺寸大小为12第六章 主要零部件设计136.1凹模的设计136.1.1.落料凹模146.1.2冲孔凹模的设计146.2凸模的设计156.2.1.冲孔圆形凸模：156.2.2腰孔的设计176.2.3.落料凸模186.2.4凸模的校核：186.3卸料板的设计196.4固定板的设计206.4.1. 凹模固定板:206.4.2.凸模固定板:216.5模架以及其他零部件的选用22第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数237.1 校核模具闭合高度237.2 冲压设备的选定23第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件24第9章 结论25参考文献25第一章 零件设计任务零件简图：如图1-1 所示材料：10号钢 材料厚度：2mm 未标注尺寸按照IT14级处理.图1-1第二章 冲裁件的工艺分析2.1工件材料由图1-1分析知：10#钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。适合冲裁加工。2.2工件结构形状工件结构形状相对简单，有四个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。2.3工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。第三章 冲裁工艺方案完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案分为以下3种：1.方案一：单工序模生产。先冲孔，后落料；2.方案二：级进模生产。冲孔落料级进冲压；3.方案三：复合模生产。冲孔落料复合冲压。各模具结构特点及比较如下表3-1：表 3-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。第四章 模具结构形式的选择4.1模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。4.2卸料装置4.2.1条料的卸除因采用级进模生产，故采用向下落料出件。4.2.2卸料方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率。4.3定位装置4.3.1送料形式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向手动送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。4.3.2定位零件：零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。4.4.模架类型及精度4.4.1模架1若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，但只能一方送料;2. 若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;3. 若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用后侧导柱模架。4.4.2.精度由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的后侧导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。第五章 冲压工艺计算：5.1排样5.1.1排样方案分析方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.12计算条料宽度根据零件形状，查教材P14工件之间搭边值a1=1.2mm, 工件与侧边之间搭边值a=1.5mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值-B=（D+2a+Z1）-0 公式（5-1）式中：B条料宽度的基本尺寸；D垂直送料方向的零件尺寸；a侧搭边值，a=1.5；Z1条料与导料板之间的间隙，查教材P15表2.9可得Z1=0.2；条料宽度公差；查教材P15表2.9可得=0.6mm。B0=7521.50.2=78.20-0.60mm故条料宽度为82.0mm。5.1.3确定布距：送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。级进模送料步距S 公式（5-2）Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边S751.576.5mm排样图如图图5-1所示。 图5-15.1.4计算材料利用率 一个步距内的材料利用率 /BS100% 公式（5-3）式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距； 一个步距内冲裁件的实际面积A=37.52-13.52-33.752-3(30234/360-26.25234/360)= 3807.73539mm2所以一个步距内的材料利用率=BS100% = 3807.73539（76.578.2）100%=60.7%考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为总= nA1LB100% 公式（5-4）式中 n一张板料上冲裁件的总数目；A1一个冲裁件的实际面积；L板料长度；B板料宽度。查板材标准，宜选用850mm1700mm的钢板，每张钢板可剪裁为11张条料（82mm1700mm）,每张条料可以冲25个工件，所以每张钢板的材料利用率总 = nA1/LB100% =253807.73539/78.21700100%=68.3%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达68.3%，满足要求。52冲压力计算5.2.1冲裁力计算用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算： 公式（5-5）式中：F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度；10钢b的值查冷冲压模具设计与制造教材P250表7.1为255-333pa,取b=300Mpa系数；一般取=1.3。1、冲孔力计算冲孔周长：L=27+33.752+3（26.25+33.75）34/360+276.5+212 =764.98mm所以冲孔力F=KLtb=1.3764.982300=596.69kN2落料力的计算落料周长落料冲裁力F2= KLtb =1.3752300=183.78kN。5.2.2卸料力、顶件力的计算一般按以下公式计算：卸料力 FX=KXF2 =0.04 183.78=7.35KN 公式（5-6） 推件力 KT=KT(F 1+F2) 公式（5-7） =0.050(596.69+183.78) =46.83KNKX.KT为卸料力系数，其值查表5-1可得）所以总冲压力 FZ=F+F2+FX+FT 公式（5-8） =596.69+183.78+7.35+46.83 =834.65 表5-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09由 ,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取,则公称压力. 初选压力机的公称压力为1600KN,即JA21-160型压力机。5.3压力中心的计算用解析计算法求出冲模压力中心。 X=L1x1+L2x12+LnxnL1+L2+Ln 公式（5-9） Y=L1y1+L2y2+LnynL1+L2+Ln用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图5-2所示。在图中将XOY坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L5共 3组基本线段 (注：由于图中3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一组) ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。图5-25.4模具工作部分尺寸及公差5.4.1落料尺寸大小为 为保证冲出合格冲件。冲裁件精度IT10以上，X取1. 冲裁件精度IT11IT13,X取0.75. 冲裁件精度IT14，X取0.5。由于本产品采用IT14级精度，所以X取0.5.查表知：Zmax =0.360，Zmin =0.246。750-0.62 查冷冲压模具设计与制造教材P26-27知：p=0.04mm，d=0.06mm 公式（5-10） Dp=（Dmax-x-Zmin）-p0 公 式（5-11）=（75-0.620.5-0.246）-0.040 =74.44-0.040 5.4.2冲孔尺寸大小为1、圆形孔凸、凹模基本尺寸的计算 公式（5-12） Dd=（Dmin+x+Zmin)0+d 公 式（5-13）=（27+0.620.5+0.246）0+0.06 =27.560+0.060 2、腰孔凸、凹模基本尺寸的计算： 公式（5-14） dd=(dmin+x+Zmin)0+d 公式（5-15） =(7.5+0.50.62+0.246)0+0.06 =8.060+0.06 第六章 主要零部件设计6.1凹模的设计6.1.1.落料凹模落料凹模如图图6-1 图6-11、凹模厚度H的计算：查表得K取1.25 公式（6-1） =32.66mm, 取H=33mm 2、模长度和宽度W=1.2H 公式（6-2）=1.233=39.6mm L=B=D+2W 公式（6-3）=74.69+239.6=153.89 取L=B=154mm3、凹材料的选用:根据表8-3,材料选用45钢。4、凹模的固定方法下图是带肩圆形凹模，直接装入凹模固定板中，采用过渡配合（H7/m6）。零件图6-2如下：图6-26.1.2冲孔凹模的设计设计同落料凹模零件图6-3如下图6-36.2凸模的设计6.2.1.冲孔圆形凸模：1、冲孔圆形凸模：冲孔圆形凸模的结构图6-4如下：图6-4长度：冲孔凸模在凹模里面开孔，为便于凸模和固定板的加工,可通过这设计成铆接方式与固定板固定.冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式.凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、卸料板尺寸h2、材料厚度h3和h，h一般取22mm。所以凸模的尺寸为 L=30+16+2+22=70mm. 公式（6-4）凸模材料：参照冲压模具设计与制造简明手册选用Cr122、冲孔凸模零件图6-5如下图6-56.2.2腰孔的设计1、长度：有关计算同冲孔凸模2、材料：参照冲压模具设计与制造简明手册选用Cr123、腰孔零件图6-6如下图：图6-66.2.3.落料凸模1、长度：有关计算同冲孔凸模；2、材料：参照冲压模具设计与制造简明手册选用Cr123、落料凸模零件图6-7如 图6-76.2.4凸模的校核：考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模8.06进行强度和刚度校核：1、刚度的校核：根据凸模校核公式：L90d/ 公式（6-5）可得：L90d/= L：为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为2228.28,所以钢度得以校核.2、强度校核:凸模的最小直径d应满足: 公式（6-6）所以8.062.6,凸模强度得以校核.参照ISO 8020-1986 B型圆形冲孔凸模。6.3卸料板的设计卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与凹模固定板轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T 8066.2-1995规定，选用315mm250mm14-17组模具参考，取其厚度为16mm。查模具设计简明手册P298典型卸料横向送料组合得相应组合的零件尺寸:两圆柱销销孔之间的距离S1=175mm,两内六角螺钉之间的横向距离S=279mm,两内六角螺钉之间的横向距离S2=214mm. 零件图6-8如下图6-86.4固定板的设计6.4.1. 凹模固定板: 1、凹模固定板的厚度:其厚度与凹模的厚度尺寸一致，取33mm；2、凹模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为。3、材料：选用Q235钢4、配合及连接件：凹模与凹模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,6个螺钉与下模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保