机械专业综合课程设计说明书-倒装复合冲模（浮动式）

机械专业综合课程设计说明书

倒装复合冲模（浮动式）

学院（系）：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

目录

1冲压件的工艺性分析与方案确定.............................................1

1.1冲压件工艺性分析....................................................1

1.2确定工艺方案.........................................................1

1.3排样设计及材料利用率的计算..........................................2

2工艺力计算及压力中心确定..................................................3

2.1计算冲裁力...........................................................3

2.2推件力、卸料力计算..................................................4

2.3总冲压力的计算......................................................4

2.4压力中心确定........................................................5

2.5压力机的选择........................................................5

3刃口尺寸计算...............................................................6

3.1冲模刃口尺寸及公差的计算............................................6

4主要零部件设计.............................................................7

4.1凸模设计.............................................................7

4.2凹模设计.............................................................8

4.3凸凹模设计.........................................................10

5标准件的选用.............................................................11

6设计并绘制总图............................................................13

7主要组件的装配..........................................................14

8模具的工作过程..........................................................14

参考文献...................................................................16

1冲压件的工艺性分析与方案确定

1.1冲压件工艺性分析

零件简图：如图1所示。

生产批量：大批量。

材料：08Fo

材料厚度：3mm。

未注公差：IT14

400

图1工件图

1.2确定工艺方案

经分析，采用倒装复合冲模（浮动式）为加工方案，此方案只需一副模具，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，模具轮廓尺寸较小。

1-

1.3排样设计及材料利用率的计算

图2排样图

-2-

考虑该制件的整体工艺性，查表可选排样形式为直排。条料宽度确定：

由表确定搭边值,根捱零件形状两式件间按矩形取搭边值a=2.5nlm，侧边取搭边值4

=2.8mmo则条料宽度：B=(D+2a)丁查表2=0.9

6=(404-2X2.8)0.9

=45.8-0.9

连续模进料步距为42.8mm。

2工艺力计算及压力中心确定

2.1计算冲裁力

F=KLtr

式中：K-系数查表取K=1.3；

「冲孔周长，

L材料厚度尸3mm；

了-材料抗剪强度08F退火r=432〜549,取r=5(X)MPa。

冲裁力计算：

F扎=1.3就，T

=1.3x160x3x300

=187200N

F荒=1.3冗LtT

=1.3x72x3x300

=84240N

总冲裁力的计算：

由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。

埒=6+鸟(5-4)

式中：耳中-总冲裁力；

片-落料时的冲裁力;

-3-

玛-冲孔时的冲裁力；

%=6+6

=187200+84240

=271440N

2.2推件力、卸料力计算

公式如下：

%推尸冲

%=K卸时

式中：。-推件力；

玛厂卸料力;

6中一冲裁力；

K卸-卸料力系数；

K推-推件力系数；

〃一卡在凹模里的工件个数，〃=/2〃。

K推-推件力系数通过查表确定，推件力系数取K=0.045；

根据公式得：推件力展=阳/冲

=6/1.5x0.045x271440

=24429.6N

K和-卸料力系数通过查表确定，卸料力系数取K卸=0.04；

根据公式得：卸料力4=K卸。

=0.04x271440

=10857.6N

2.3总冲压力的计算

尸=尸冲+Efu+%：

=271440+10857.6+24429.6

=306727.2N

-4-

2.4压力中心确定

冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作,

必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。

由于该制件为轴对称件，因此压力中心就是冲裁件的几何中心。

2.5压力机的选择

通过校核，根据乙查表选型号为JC23-50的可倾式压力机

其基本参数：

表一：

标称压力：500KN电动机功率：5.5kW

滑块行程：180mm最大装模高度:330mm

行程次数：50/min连杆调节长度：65mm

闭合高度调节量：80mm外形尺寸：1350X18X10X2740mm

主电机：5.5电机总容量：5.5

工作台尺寸长X宽:710X4X80mm倾斜角度：30度

模柄孔尺寸直径：650mm模柄孔尺寸深度:70mm

模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否

则就不能保证下常的安装与工作。其关系为：

Hm：n+10mm〈H模具WHmax-5mm

-5-

3刃口尺寸计算

冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具

刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要

任务之一。

3.1冲模刃口尺寸及公差的计算

瓷表可得：Zmin=o.210mm270mm

7—7

maxmm=(0270—0.210)mm=0.060mm

冲孔："凸=("m皿+必)°-泌

=(18+0.5x0.43)°-o,02

=18.72°-o.o2omm

+d"i

d凹=("凸一Zmi/o

=(18.72+0.210)o+003

=18.54o+OO3Omm

校核：I闻+闻“Zmax-Zmin

0.02+0.02=0.04<0.270-0.210=0.060mm(满足间隙公差条件)

落料：

D=(〃max一必)°-6凸

=(40-0.5x0.62)+003。

=39.69+0030mm

〃凹=(。凸+Zmi/o

=(39.69-0.210).0.02°

=39.48-o,o2°mm

校核：区凸|+|匐"Zmax—Zmin

0.02+0.03=0.05<0.060mm(满足间隙公差条件)

-6-

4主要零部件设计

4.1凸模设计

为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个

原则：

1）精确定位：凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何

方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。

2）防止拔出：回程时，卸料力对凸模产生一定的作用。凸模的结构应能防止凸模从固

定板中拔出。

3）防止转动。

对于非圆形凸模，则制成无台阶断面的形式，材料常用Cr6Wv,

Crl2,CrWmn等。

冲孔凸模用固定板压配固定，采用H7/m6配合，刃口部分热处理硬度为58-62HRC,尾

部回火至40-50HRC。

凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，且应留修磨量，用螺钉和销钉固定，热处理硬

度为58-62HRC,尾部回火至40-50HRCo冲裁时凸模进入凹模一定深度。同时，凸模

的长度应根据冲模的具体结构确定，用螺钉固定好。如图所示：

图3凸模

-7-

4.2凹模设计

根据该制件总体工艺采用矩形凹模。材料常用Cr6Wv,Crl2,CrWmn等。

洞口形式为斜壁式洞口，适用于各种冲件等，应用广泛。

-8-

0

G

g

co

+I

卜

W

8

㊉©

图4凹模

洞口主要参数为：H大于8

外形为矩形，厚度H=kb(工15)凹模壁厚：按公式C=(2.5-4)H(>30mm)

式中b为冲裁件的最大外形尺寸；b=40mm。K为系数，考虑板料厚度的影响，查

表得K=0.5o

-9

所以H=kb=0.5X40=20mm。

凹模壁厚c=(2.5〜4)H=4X20=80mm。

但考虑到要增加凹模强度来提高模具寿命，所以凹模的厚度要适当增加。

凹模外形尺寸为AXB=(b+H)X(b+2c)

=100X96mm

总上所述，凹模外形尺寸选用lOOXIOOmm系列。

凹模固定：一般采用螺钉和销钉直接固定在下模座上。

表面粗糙度为0.8〜0.4"'〃，底面与销孔表面粗糙度为1.6〜0.8〃〃?，凹模热处理硬

度应微高于凸模，达至IJ60〜64HRC。

4.3凸凹模设计

材料常用Cr6Wv,Crl2,CrWmn等。热处理硬度达到60〜64HRC

图5凸凹模

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5标准件的选用

1、凸模固定板，材料为45钢，选自（GB2873.1---81）尺寸100X100X12mm。

凸凹模固定板，材料为45钢，选自（GB2873.1—81），尺寸100X100X18mm。

卸料板：材料为45钢，选自（GB2873.1—81）尺寸100X100X10mm。

垫板：材料为45钢，选自（GB2873.1—81）尺寸100X100X6mm。

模柄：节选自书籍（冷冲模设计指导/史铁梁主编）P141,表4—50压入式A

型模柄，尺寸为：

»0八-0・080

d=5O《24omm

n-52+0°”

“一"+0.009mm

2二61

1mm

”=95〜120

九=35~60mm

…mm

6=3mm

白=1mm

注：1）材料为Q235,GB700—88o

2）技术条件：按GB2870—81的规定。

2、挡料销的选用：

0=1。mm

/_Q-owo

«-0-0.076mm

4=7

1mm

/=16mm

L=27mm

注：1）材料为45钢，GB699—88o

2）热处理：硬度43—48HRC。

3）技术条件：按GB2870—81的规定。

3、导柱与导套的选用：

导柱节选自书籍（冷冲模设计指导/史铁梁主编）P117表4一22

尺寸为4=28:009mm

-11-

d.=28］黑

140028mm

L=130—200mm

/=40-50mm

导套选自书籍（冷冲模设计指导/史铁梁主编）P117表4—23.

A型滑动导套。

尺寸为"=28产3mm

D=42位05

M.（）34mm

£二85mm

H=33mm

注：1）材料为20钢，GB699—88o

2）热处理：硬度58—62HRC。

3）技术条件：按GB2446—90的规定。

4、卸料螺钉的选取：选自书籍（冷冲模设计指导/史铁梁主编GB70-85）表3-35。

卸料螺钉孔尺寸:Ml0mm

4=12mm

4=13

mm

D=17mm

什7一。mm

注：材料为45钢，淬火43—48HRC。

5、推杆及顶杆的选用：选自书籍（冷冲模设计指导/史铁梁主编）P133表4-41。

顶杆尺寸：d=-00,45mm

L=1525mm

推杆尺寸：d=8mm

L=50—150mm

0=10mm

注：1）材料为45钢，GB699—88<,

2）热处理：硬度43—48HRC。

3）技术条件：按GB2870—81的规定。

圆柱销尺寸：”=8mm

-12-

L=77mm

弹簧的选用：节选（冷冲压模具设计/江维健、林玉琼、许华昌编）P80表2-31.尺寸为:

。2（中径）=10

mm

/=1.59

d=lmm

%=20/30

mm

n=5〜8mm

6设计并绘制总图

按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。

图6装配图

-13-

1、下模座2、卸料螺钉3、垫板4、凹凸模固定板5、导柱6、凹凸模7、卸料板8、

挡料销9、推件块10、圆柱销11、导套12、落料凹模13、凸模固定板14、垫板15、

顶杆16、推板17、推杆18、模柄19、上模座20、弹簧

7主要组件的装配

1、模柄的装配，因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安

装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。

模柄与上模座的配合要求是H7/m6.装配时，先在压力机上将模柄压入，再加工定

俭销孔或螺纹孔。然后把模柄端面突出部分铿平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模

柄与上模座上平面的垂有度。

2、凸模和装配，凸模与固定板的配合要求为H7/m6.。装配时，先在压力机上将凸

模固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一起磨平，为了保

持凸模刀口锋利还应将凸模的端面磨平。

3、弹压卸料板的装配，弹压卸料板起压料和卸料的作用。装配的保证它与凸模之

间具有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板装入固定板的凸模内，在固定板与卸

料板之间垫上平行垫块，并用平等夹板将它们夹紧，然后按卸料板上的螺孔在固定板上

抽窝，拆开后钻固定板上的螺钉穿过孔。

4、模架的技术要求及装配

组成模架的各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的

配