冲压模具设计-3

冲压模具课程设计说明书学院：机械工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：2011年12月17日序言模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在汽车、机械、电子、轻工、家电、通信、军事和航天航空等领域的产品生产中获得了广泛应用。

本次的课程设计为五金模具设计，时间为两周，在设计中有效的将模具理论知识和实践进行了结合。在制图中提高了综合运用和巩固冲压模具设计与制造等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养了我们从事冲压模具设计与制造的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。经过模具设计环节，更多的了解和掌握了冲压工艺，模具设计、模具制造等内容；冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺规程编制;学会了查阅技术文献和资料。

在此次冲压模具设计与制造课程设计中，我们培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化了质量意识和时间观念，养成了良好的职业习惯。2011年12月目录1.设计任务书及产品图32.零件工艺性分析43.冲压工艺方案的确定44.模具结构形式合理性分析55.工艺尺寸计算56.模具总体结构设计127.主要零部件设计128.模具总装图169.冲压设备的选取与校核1610.模具零件加工工艺1711.模具装配1912.小结2013.参考文献21设计任务书及产品图材料:08钢材料厚度:1生产批量:大批量未注公差:按IT14级确定.(2)工艺分析此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为08钢、t=1mm的优质钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有一个Φ70的中心孔，两个Φ14的圆孔，此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔之间、孔与工件边缘之间的最小的距离是11mm，工件的落料按IT11级，冲孔按（3）冲裁工艺方案的确定①方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序。可以有以下几种方案：方案一：先冲孔后落料，采用单工序模生产；方案二：冲孔—落料级进冲压，采用级进模生产；方案三：采用落料—冲孔同时进行的复合模。方案的比较方案一：模具结构简单，制造简单，但需要两道工序，两副模具，，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件质量、精度大打折扣，达不到所需要求，故而不选此方案。方案二：级进模是一个多工位、效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般是用于大批量、小型冲压件。使用此方案会使模具尺寸过大，因而排除此方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的成本也不高，故采用本方案。方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔—落料复合模。（4）模具结构形式的确定复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一套推件装置，故采用倒装式复合模。（5）工艺尺寸的计算①排样设计方法一:a.斜排b．确定搭边值查表3-9，取最小搭边值：工件间a1=0.8mm，侧面b=1mmc．确定条料步距步距：125.29mm，宽度：97mm。d．条料利用率η=s工/s总=（6858.6）/（11965.6）x100%=57.32%e.排样图方法二:a.直排b．确定搭边值查<冲压模具课程设计指导与范例》，取最小搭边值：工件间a1=0.8mm，侧面a=1.0mm考虑到工件刚度，取a1=0.8mm，a=1mm。c．确定条料步距步距：177.6mm，宽度：97mm。d．条料利用率η=s工/s总=（6858.6）/（97x177.6）x100%=39.81%e．排样图故选择排样方式为第一种斜排方式。②冲裁力的计算a．冲裁力F查《冲压成型工艺与模具设计》附录2取材料08钢抗剪强度σ=350MPa冲裁力：F1=Ltσ=726x1x350=254.1KNb．卸料力:《冲压成型工艺与模具设计》表3-14,取Kx=0.04Fx=KxF=0.04X254.1=10.2KNC.推件力：《冲压成型工艺与模具设计》表3-14，取KT=0.055，则FT=nKTF=1X0.055X254.1=13.98KN③压力机公称压力的确定本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，所以Fz=F1+FT=268.08KN根据以上计算结果，冲压设备拟选H23-40.④.冲裁压力中心的确定由于此工件是对称的，因此压力中心位于几何中心位置（0,0）⑤.刃口尺寸的计算a．加工方法的确定。选用配作法，落料时，选凹模为设计基准，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需要计算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是在配作时保证最小双面间隙值Zmin=0.100mm。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。b．采用配做法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分三种情况，分别统计如下。第一种尺寸（增大）：Φ95，R18.第二种尺寸（减小）：Ф70，Ф14.第三种尺寸（不变）：140C．按入体原则确定冲裁件内省与外形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见下表：尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注第一类95950-0.294.800+0.05系数x取值查表3-718180-0.11Aj=(Amax-X△)0+1/4△17.890+0.028第二类70700+0.12Bj=(Bmin+X△)0-1/4△70.120-0.0314140+0.0714.070-0.018第三类140140±0.08Cj=(Cmin+1/2△)±1/8△140±0.02d.画出落料凹模，凸凹模尺寸，如下图(a)落料凹模(b)凸凹模e．卸料装置的设计采用下图所示的卸料装置，一直冲裁板厚t=1mm，冲裁卸料力Fx=10.2KN。根据模具安装拟选4个弹簧，每个弹簧的预压力为Fj≧Fx/n=2.55kN查<<冲压技术实用手册速查手册>>表9-84圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧规格为（使所选弹簧的工作极限负荷Fj>F预）d=8mm，D=35mm，Fj=2630N，hj=12.4mm，n=4.5， t=其中，d为材料制直径，D为弹簧大径，Fj为工作极限负荷，，hj为工作极限负荷下变形量，n为有效圈数，t为节距。弹簧的总压缩量为H=（Fx/Fj）x（hj/n）=2.67mm刚性出件方式1.打杆；2.推板；3.连接推杆；4.推件块（6）模具总体结构设计①.模具类型的选择有冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以本套模具类型为复合模。②.定位方式的选择应为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用固定导料销；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。而第一件的冲压位置可以靠操作工人目测来确定。③.出料方式的选择推件力FT=nKF=1X0.055X254.1=13.98KN较大，用弹性工件取出工件不太容易，且对弹力要求很高，不宜使用。而采用推件块，利用开模的开模力来推出工件，既安全又可靠，故采用刚性装置取出工件。④.导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用后侧导柱模架。（7）主要零部件的设计①.工作零部件的结构设计a．落料凹模保证压力中心与模柄重合，凹模采用整体式，通过螺钉固定在上模座上，其轮廓尺寸计算如下：凹模厚度H=kb=0.18x176=31.68mm（查表3-24）凹模壁厚C=（1.5~2）H=44.01~58.68mm取凹模厚度H=50mm壁厚C=55mm凹模宽度B=b+2c=97+2X55=207mm凹模长度L=163+2x55=273mm取凹模长度为290mm，宽度为220mm，所以凹模轮廓尺寸为290mmx220mmx50mm。b.冲孔凸模工件中有3个孔，2个尺寸相同，因此需要设计2支凸模，为了方便固定，采用阶梯式长度L=凹模+固定板+t=50+40+1.5=91.5mm（凸模固定板将凸模固定在固定的模座上，其轮廓尺寸和凹模相同，其厚度取凹模厚度的0.6~0.8倍即30~40mm材料为Q235）c．凸凹模凸凹模的内外缘均为刃口，料厚为1mm时，凸凹模最小壁厚11﹥3.2满足要求。考虑卸料板厚度、行程及固定，取凸凹模厚度为63mm，结构如下：②定位零件的设计活动挡料销借助弹簧可在定位面上自由伸缩以避免运动件的干涉，与弹性卸料板配合。材料选45钢；热处理硬度44~48HRC；查表15.48，选择尺寸为8（d）x10（L）的挡料销，弹簧为0.8x8x20，螺塞AM12x1.25固定导料销材料选T08A，热处理硬度46~52HRC尺寸为Φ8，粗糙度1.6mm卸料板外形轮廓与凹模相同：315x250查表15.27可知其厚度为20mm卸料板孔与凸模的单边间隙Z//2=0.1~0.2t=0.1~0.2mm，取0.2mm卸料板导向孔高度h=3~5mm，取4mm；高出凸模底面尺寸k=0.2~0.8mm取0.5mm卸料螺钉卸料螺钉采用4个M12的螺钉固定，长度：L=凸凹模厚度+导向孔长度+卸料板高出凸凹模高度=63+10+0.5=73.5mm活动挡料销模架及其他零部件设计该模具采用后侧导柱模架，方便送料。以凹模周界尺寸为依据：上模座：315x250x50下模座：315x250x60导柱：40x200导套：45x125x48模具闭合高度为：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h=50+60+91.5+63-1.5=263mm满足要求。（8）模具总装图通过以上设计，模具上模部分主要由上模座、垫板、冲孔凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。下模由下模板座、固定板、卸料板等组成。出件是由打杆、推板、连接推杆、推件块组成的刚性推件装置，利用开模力取出工件。卸料是由在开模时，弹簧恢复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的废料由漏料孔直接漏出。条料送进时利用活动挡料销定步距，侧边的两个导料销来顶调料的宽度位置。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，再利用侧边的导料销继续下一个工件的冲裁。重复以上动作来完成所需工件的冲裁。（9）冲压设备的选取与校核根据冲裁力及模具闭合高度查表9-9，选择开式双柱可倾压力机JH23——40能满足使用要求。其主要技术参数如下。公称压力：400KN滑块行程：80mm滑块行程次数：55次/min最大封闭高度：330mm封闭高度调节量：65mm滑块中心线至床身距离：250mm立柱距离：340mm工作台尺寸（前后左右）:460x700垫板尺寸（厚度）：65mm模柄尺寸（直径深度）：50x70压力机的校核1).公称压力根据公称压力的选取压力机型号为JH23-40,它的压力为400>268.08,所以压力得以校核;2).行程次数行程次数为55/min.生产批量为大批量,满足要求。3)工作台面的尺寸根据下模座LXB=315x250,且每边留出60~100,即L1XB1=400x350,而压力机的工作台面L2XB2=700x460,故符合要求,得以校核;4)滑块模柄孔尺寸滑块上模柄孔的直径为50,模柄孔深度为70,而所选的模柄夹持部分直径为50,长度为60故符合要求,得以校核;5).闭合高度由压力机型号知Hmax=330M=65H1=65Hmin=Hmax–M=330-65=265(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/mm)(10)模具零件加工工艺模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割技术，这些零件的加工就变得相对简单。下表所列为Φ70圆孔凸模、Φ16圆孔凸模以及凸凹模加工工艺过程。Φ16圆孔凸模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备Φ30x100圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面，留余量0.5mm4热处理调质，淬火硬度达60~64HRC5精磨按图纸要求加工并达到要求Φ70圆孔凸模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备Φ80x75圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面，留余量0.5mm4热处理调质，淬火硬度达58~62HRC5精磨按图纸要求加工并达到要求凸凹模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料Φ235x702热处理退火3铣铣各平面4热处理调质5磨磨平面6划线画出各孔位线7线切割加工孔8热处理淬火硬度达60~64HRC9精磨精磨上下面满足图纸要求(11)模具的装配根据复合模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下。上模装配仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。先将凹模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。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后，打入销钉及拧入螺丝。下模装配仔细检查将要装配的各零件是否符合图