落料和冲孔冷冲压模具设计定稿

1、. . . . 学生毕业论文(设计)落料和冲孔冷冲压模具设计2010年5月30日20 / 23（毕业设计）任务书论文（设计）题目： 落料冲孔复合模 主要容与基本要求： 根据对冲压模的学习学会怎样对冲压模的工艺分析，冲压模材料的选择,以与模具的尺寸参数等计算；成型设备的选择对设计思路有了明确的认识：完成模具设计，基本要求如下： 1 绘制模具装配图一 2模具零件图一套 3编写说明书 重点研究的对象： 通过这次的设计，了解冲模的凸凹模刃口尺寸的计算和模具的工艺参数，了解不同材料的冲模工艺，冲模设备以与掌握各种工艺的成型过程。 目录引言 1 1零件的工艺性分析 2 2工艺方案的选择和确定 3 3搭边和

2、排样 34计算冲压力和压力中心 6 5粗选设备 66凹、凸模刃口尺寸的计算和确定 87模具总体结构的设计 118工作零件的设计与计算 159其他的工艺零件设计和选用 18 10校核设备 1811模具的装配与式模 18 参考文献 21 附录前言这次设计是我们对设计过程的一次全面掌握；通过这次设计，我对模具的基础知识有了认识，零件的互换性与公差测量技术有一定的了解、对机械制图、工程力学，金属材料、工具书得参阅的一次综合的练习，同时也加深对所学的知识的理解和运用，把比较抽象的东西具体化，通过这次设计初步培养了，理论联系实际的设计思想，运用模具设计和想关的课程设计理论，结合生产分析和解决一些工程问题，

3、使我在模具设计的全面掌握。这也是一次能力提升的过程，我们通过给出的冷冲模零件图，对零件进行工艺性分分析，确定冲模的方法，对零件图进行排版确定合理的搭边值，使模具达到我们想要的尺寸偏差；对冲裁力，卸料力，推件力的计算，合理选择压力机，和对标准件的使用，以与对型芯，型腔的外形设计以与根据零件图计算，凹凸模的刃口尺寸计算。（冷冲模设计手册）、（标准模架）、（材料力学）的选着、（工程力学）、(冷冲模设计手册)一些工具书学习和如何选着工艺参数以与图表的查阅；并对一些经练数据进行分析计算，运用、UG等平面与三维软件的近一步的学习，通过这次设计的训练不但提高我的思维能力，而且提高我的动手的能力。本次设计完全

4、是由本人独立完成，对模具知识的学习的理解，和前期一工具书的准备独立完成的，通过这次设计我也弄懂一些以前不理解的容，对所学的知识进行巩固，在设计中非常感我的指导老师奕辰老师，在设计中提出许多宝贵意见，使我在设计方法和思路的近一步提升。已知：冲孔落料复合模设计零件简图：如图1.1 所示生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：5mm图（1.1） 零件图1 零件的工艺性分析1.1冲孔：依据图1.1所示的零件尺寸,宽度为b=70；厚度t=5；满足设计的要求d>2t而且冲裁件是由直线构成的没有圆弧和尖角，有利模具的寿命，零件冲孔的 16查表（1-1）已知Q235的最小屈服点是235MP并满足D>

5、;t为最小尺寸，零件的空与边缘的距离公式为D=21-（16/2）=13>5满足D。满足设计的要求零件尺寸公差无要求，故按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。材料为08F，厚度为5mm。1.2冲裁精度的确定通过查阅（模具设计和冲压手册）冲裁表面粗糙度表，和冲裁件允许毛刺最大高度通过查表2-6-7冲裁件表面粗糙度Ra=12.5，查表2-6-8冲裁件允许的毛刺，在式模时不高于0.03;在生产的的时候毛刺不能高于0.10（说明，参数来源模具设计与冲压手册）。2工艺方案的选择和确定（1）根据零件图冲裁件外形可以看出可以分为，两道工序，而且是批量

6、生产，固采用复合模大批量生产。（2）方案一：根据冲裁件的工序如下：A：先落料主要是外形尺寸。B：在冲孔D=16的孔和两个键槽。（3）方案二：在同一副模具完成，落料和冲孔和键槽。比较前面两种方案，方案虽然模具结构简单，但两副模具不能大批量生产，而且生产效率低，而第二种方案比一种方案结构要复杂，但生产效率高，可以实现自动化；也满足大批量生产的要求。固选择第二种方案。3搭边与排样3.1确定合理的排样方式根据材料的经济性，在达到模具尺寸精度的情况下，能尽量少产生废料；并且合理选择搭边值。公式如下：材料利用率一个进距的材料利用率为= （3.1）式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在）（mm2）；n一个进距的冲

7、件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）.合理选择搭边值：根据表1-4a1 和a的数值固有a=1.2 a1=1.03.2确定条料的步距和宽度进距计算如下：.5条料的宽度：143.53.3计算利用率如图所示：由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最了，能较好地满足一般的使用要求，所以应用围十分广泛。标记：尺寸精度尺寸钢板品种标准冷轧钢板：钢号技术条件标准标记示例：B-0.5×750×1500-GB708-88( 参照薄钢板规格)所以用前面公式计算材料的利用率：一板料上总的材料利用率为： =式中N一板料上的冲件总数目； L板料长度（mm）；

8、A板料宽度（mm）；7900*60/750*1500=41.44计算冲压力和压力中心4.1冲裁方式和冲裁力的计算 当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料与排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料与排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。4.2力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=A (4.3)式中，A为

9、剪切断面面积，为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，并取抗剪强度为抗拉强度b的0.8倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=LTb （4.4）式中 L -冲裁轮廓的总长度(mm);t_板料厚度(mm);b _板料的抗拉强度(MPa)。经查的取b=280(冷冲压设计手册)F=420*5*280=588000N3.1.3、卸料力、推料力和顶件力的计算由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算： FQ1=K1F (N) （4.5） FQ2=K2nF (N) （4.6） F

10、Q3=K3F (N) （4.7）式中 FQ1、FQ2、FQ3分别为卸料力、推加力和顶件力； K1 、K2 、K3分别为卸料力系数、推加力系数和顶件力系数，其值见表1-1 n同时卡在凹模孔的工件或废料数，n=h/t h为凹模直刃高度，t为板厚； F冲裁力（N），按式计算。如表下表：查得K1= 0.035 K2=0.05 K3=0 .05卸料力FQ1=K1F=632400*0.035=22134N推件力FQ2=K2nF=632400*1*0.045=28458NFQ3=K3F=632400*0.05=31620N4.3裁力的计固定卸料顺出件时的总冲压F0为：F0=F+F (3.6)材料种类板料厚度

11、/mmK1K2K3钢0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.5>6.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.00.03黄铜、紫铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07 根据朔件的要求已与对模具的要求固选用卸料顺出件的总冲压力为F0=FFQ2=588000+28458=61456初选压力,根据压力机型号为 其公称压力为61.6KN5粗选设备5.1选压力机型号J23-63其公称压力为63KN。如下表: （表的来

12、源：冷冲压设计手册）5.2压力中心的计算因为此图形为不对称图形,固它的压力中心即重心不是图形的几何中心，用悬吊法确定其中心，用细线吊住零件的一个角落，用笔画线，在用细线吊另一个角落，用笔画线，与两条线的交点即为压力中心。6凸凹模刃口尺寸的计算6.1计算凸、凹模的工作部分的尺寸已知冲裁件的材料是Q235，钢板的厚度为5mm，冲裁件的精度为IT14，查公差表1-8(冷冲压设计手册)查得尺寸公差如下图。凸、凹模间隙值的确定：冲裁刃口尺寸计算的基本原则：落料主要取决了凹模尺寸决定；冲孔时主要凸模的尺寸决定，所有在设计的时候，落料一凹模为基准，冲孔时以凸模基准。间隙取在凹模上，冲裁件的圆孔又冲孔制成，外

13、形又落料而成。（） 冲孔取负偏差，落料取正偏差，其计算公式如下：Dp=（dmin+x）-pDd=（dp+zmin）+p通过查表查得冲裁件的双边间隙。（冷冲压设计手册表1-9）厚度为5mm的钢板zmin=0.405 zmax=0.49Zmax-Zmin=0.085冲孔部分的凸模和凹模的制造公差。可查表1-10查得；p=0.02 d =0.02有；p=+ d =0.02+0.02=0.04< Zmax-Zmin=0.085x-系数实际尺寸接近冲裁件的公差带尺寸，与制造精度有关（由表1-1x系数）当制造公差为IT14以下的时候，取x=0.5查表得x=0.5 =0.3故得Dp=（dmin+x）-

14、p=14.57+0.5*0.3-0.02=14.7-0.02Dd=（dp+zmin）+p=14.7+0.45+0.02=15.125+0.02(2)落料是以落料凹模作为基准计算的。（冷冲压设计手册表1-11）落料的极限尺寸计算：磨损后尺寸增大的计算公式：Aj=（Amax-x）+0.25磨损后减小后的计算公式Bj=（Bmin+x）-0.25磨损后不边尺寸的计算公式Cj=（Cmin+0.5）+0.125其中（Aj Bj Cj为刃口尺寸，Amax Bmin Cmin制件的极限尺寸计算凹模的各尺寸。磨损后尺寸增大120mm 90mm 70mm x取0.75 32mm x取1磨损不变尺寸a. Aj=（A

15、max-x）+0.25=120.87-0.75*0.3+0.25*0.3=120.87-0.225+0.075=120.72b. Aj=（Amax-x）+0.25=90.87-0.75*0.3+0.25*0.3=90.72c. Aj=（Amax-x）+0.25=70.74-0.75*0.3+0.25*0.3=70.59凸模尺寸按上面的的凹模配置，但是保证双边间隙。厚度为5mm的钢板zmin=0.405 zmax=0.49Zmax-Zmin=0.0856.2模具间隙模具间凹模和凸模之间的间隙，对模具的冲裁力、冲裁的质量、模具的寿命有较大的影响，选择合理的间隙非常重要。7模具的总体结构设计7.1根

16、据模具类型选择根据模具工艺，先落料在冲孔，所有工艺方案选择正装式复合模进行生产。其模具结构图如下：1.定模板 2.凸模固定板 3.凹模板 4.凹凸模固定板 5.凹凸模镶板 6垫板 7.定模板 8模炳 9.紧固螺钉 10.导柱 11.导套 12.销钉 13.凸模 14.凹凸模（2）标准模架的选择模架由（上模座、下模座、导向机构 导柱、导套）组成A模架的形式有正装、到装，结构图如下：B：上模板的技术参数:根据制件凹模周界选择L=125满足条件C：下模板技术参数：根据制件凹模周界选择L=125满足条件表9-8、表9-7 、表9-6（截图来源：冷冲模标准模架选择）8工作零件的设计和计算8.1凹凸模凹凸

17、模的结构形式：落料凹模和冲孔凸模；落料为非圆形的，可采用直通式的，这样便于加工。结构如下图，8.2凸模的结构：凸模的长度计算（由结构图可知）L1=h1+h2+h3+（15-20）mm材料的要求，由于该零件结构简单，一般的金属都能满足，粗糙度取Ra1.6-o.8(3)凹模的外形尺寸凹模的外形一般有方行和圆形两种，凹模的外形要保证足够的强度和刚度、好的耐磨性根据冲裁材料的和厚度以与冲裁件的外形尺寸来确定的。凹模的厚度H=kb=92*0.42=38.64 (>15mm)凹模板的壁厚c=(1.5-2)H=(57.96-77.28) (30-40mm)式中b为冲裁件的最大外形尺寸，k是考虑板材厚度

18、影响因数，又材料的外形尺寸和厚度查表1-11k=0.42、9其他工艺零件的设计和选用9.1模柄的确定(由压力机模炳孔的尺寸参数50*70)通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表2-37冷冲压模具设计指导1模柄的尺寸如下d=50mm极限扁差-0.08,-0.002 D=100mm D=100mm极限扁差为0,-0.0029.2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；

19、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+10mm475>H>360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。冲模的其它外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。9.3销钉的选用根据多方面的考虑，选用圆柱销。其公称尺寸为l=40mm 长度为，查表冷冲压模具设计指导其标记为GB119

20、86A8 40其尺寸如下d1=d+1-2c/50 c=1.2d=8.6mm如图所示定位零件的设计本副模具用挡料螺栓来定位的。它的主要目的是用来控制送料步距。查表833 冷冲压模具设计指导螺纹规格 d=M12公称长度l=80mm 标记为GB 5782 - 86-m12*80其他尺寸如下d=d+1-2c/50 mm c=1.2mmd1=8.6mm9.4推杆与推板的设计为了便于装在上模，本副模具采用刚性推件装置。同时采用圆柱形推板，推板的直径大约设计为，推板5-10mm与凹模间的间隙一般取0.1-0.2推板的形式很多，为保证凸模的支承刚度和强度为45刚，该模具推板的形状设计圆柱的形式且各部分的尺寸如

21、推板的零件图9.5打料板的设计打料板的形状设计为圆筒形，其工作部分的尺寸由冲落料部分的凸凹模来决定，并且与凸凹模保持12mm的间隙。9.6压边圈的设计压边装置的类型为刚性压边装置，并采用压料限位装制限位距为s=（0.80.9）mm取1.2mm根据钢板厚度规格大全，其材料选用，它是一种滚动轴承钢。，能够保证零件具有较高的强度GCr159.7固定方式的确定模柄采用圆式，镶嵌在上模座上而上模座则与垫板，凹模固定板用螺栓与销钉紧固。打杆由螺母5琐紧。9.8凸模的固定本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺栓与销钉紧固在下模座上9.9凹模的固定凹模与固定板以与下模座用销钉紧固9.1

22、0凸凹模的紧固因为凸凹模两端都设计成台阶式镶嵌在凹模1与拉深凹模。9.11确定装配基准落料，拉深应以冲材凸凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下模座夹紧。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58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为HRC43-48。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，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。10校核设备A：压力机校核压力机上的压力必须

23、大于，各工艺压力的总和根据朔件的要求已与对模具的要求固选用卸料顺出件的总冲压力为F0=FFQ2=588000+28458=61645N初选压力,根据压力机型号为 其公称压力为61.6KN61.6KN< 100KN 满足冲压要求B：最大闭合高度校核根据所选压力机得最大闭合高度为：480凹凸模架标准查得（.170-205）<480满足条件11模具的装配和式模11.1选择装配基准由于本设计为简单模，而简单模一般选择凹模作为基准件，总装配时先装下模。11.2确定装配顺序 将阴模放在下模座上，找正位置；按照阴模上螺钉孔的位置配作下模座上的螺钉孔，装入螺钉。 将凸模组件装入凹模，配作上模座板和安装板上的螺钉孔，装入螺钉。 松开安装板上的螺钉，用透光法调整凸凹模之间的间隙，将上、下模合模后，用灯光从底面照射，观察凸、凹模刃口四周间隙的大小，以此来判定间隙是否均匀，再进行调整、固定和定位的方法。透光法只适合用于冲裁模间隙的控制。调整凸凹模的间隙使其均匀，拧紧螺钉。 装弹性元件和卸料板，将弹性元件和上模板的孔与安装板对正，拧紧螺钉。 装定位块和挡料螺钉，将定位块阴模，再装入挡料螺钉，保证步距和送料导向精确。11.3控制凸凹模间隙用透光法调整凸凹模之间的间隙。11.4其他零件的装配装弹性元件和卸料板、装挡料销和导料销、始用导料销的装配。11.