冲压模具课程设计搭板复合模设计

模具课程设计说明书搭板复合模设计院系 XXXX 专业 XXXX 学号 XXXXX 姓名 XXX 指导教师 XXXXX 广州铁路职业技术学院 2011年11月目录引言一、零件设计3 二、冲裁件的工艺分析 4三、确定冲裁工艺方案 4 四、模具结构形式的选择 54.1模具的类型的选择 54.2送料与定位方式54.3 卸料与出件装置54.4.模架类型及精度 6五、冲压工艺计算： 65.1排样设计及计算65.2冲压力计算和初选压力机 95.3压力中心的计算 105.4计算凸凹模刃口尺寸 11六、主要零部件设计 136.1凹模的设计 136.2卸料装置的设计 156.3凸模固定板的设计 156.4垫板设计156.5凸模的设计166.6凸凹模设计16七、模架以及其他零部件的选用 17八、校核模具闭合高度及压力机有关参数 19九、设计并绘制模具总装图及主要成形零件图 20一、零件设计零件简图：如图1.1所示成产批量：大批量材料：H62材料厚度：0.5mm 图1.1 零件简图二、冲压件的工艺分析2.1、结构分析该零件形状简单、对称。由圆弧和直线组成，且只有冲孔和落料工序，孔径中等偏小。2.2、材料分析材料为H62，其主要性能为：s=196Mpa，b=373Mpa，延伸率=20%，塑性良好，因此，适合于进行冲压。三、确定冲裁工艺方案零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为0.5mm时，可查得凸凹模最小壁厚为1.6mm，现零件上的最小孔边距为3.8mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。四、模具结构形式的选择 4.1模具的类型的选择根据零件的冲裁工艺方案, 且倒装复合模的结构比顺装复合模简单，所以采用倒装式复合模。4.2送料与定位方式 零件属于大批量生产，且因为凹模的周界尺寸：L(送料方向的凹模长度)=B(垂直于送料方向的凹模宽度)，采用纵向或横向均可，所以最后决定送料方式采用纵向送料。并采用自动送料方式。采用固定导料销和固定挡料销。4.3卸料和出件装置 根据要求采用弹性卸料装置；冲压件采用刚性推件装置推出，直接利用压力机的打杆装置进行推件，工作可靠，冲孔废料直接从凸凹模向下推出的出件方式。4.4.模架类型及精度 由于该冲裁零件的尺寸较小，冲裁间隙较小，采用后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)。五、冲压工艺计算： 2.1.2 排样及工艺计算2.1.2.1排样 零件形状简单、对称，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为大批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图所示。图2.1 排样图2.1.2.2 搭边查参课本75页表3-25 ，确定搭边值，。当t=0.5mm时，a=1.8，b=1.5但由于此表中数值只用于低碳钢，对于其他材料，应将表中数值乘以下列系数：1.2 所以a=1.8x1.2=2.16，b=1.5x1.2=1.8。但经调整后，取a=2.2，b=2。2.1.2.3条料宽度 B=L+2a=35+2*2.2=39.4mm 2.1.2.4材料利用率 式中 一个歩距内冲裁件数目； A冲裁件面积（包括内形结构废料）； S歩距长度； B板料宽度；取：n=1; A=524；S=22；B=40 =52422*39.4=59.91%2.2 冲压力及压力中心的计算（课本64页）2.2.1 计算冲压力 2.2.1.1 冲裁力 冲裁力公式为 F=F孔+F落 式中 F冲裁力； F孔冲孔冲裁力； F落落料冲裁力。2.2.1.2 冲孔冲裁力F孔 F孔=nKL孔t 式中 K系数（取K=1.3）； 孔的个数，n=1。 冲孔周长，L孔=d=x4.2=13.188mm 材料厚度，t=0.5mm 材料抗剪强度，查课本322页参考资料， 得=294MPa。F孔=nKL孔t=1x1.3x13.188x0.5x294=2.52KN2.2.1.3 落料冲裁力F落。 F落=KL落t L落=L周长=x121.71mm=382.17mmF落=KL落t=1.3x382.17x0.5x294=73.03KN所以 冲裁力F=F孔+F落=2.52KN+73.03KN=75.55KN2.2.1.4卸料力F卸。F卸=K卸F 式中 卸料系数，查课本表3-17知=0.0450.055，取=0.05。 所以 F卸=0.05X73.03=3.65KN2.2.1.5 推料力F推F推=nK推F 式中 推料系数，查课本表3-17 取=0.063。 同时卡在凹模洞孔内的件数，n=10。 所以 F推=10X0.063X2.52=1.59KN2.2.1.6 顶件力F顶F顶=K顶（F孔+F落） 式中 顶件系数，查课本65页表3-17取=0.08。 所以 F顶=0.08x75.55=6.04KN2.2.1.7 总冲压力F总冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为F总=F+F卸+F推=75.55+3.65+1.59=80.79KN选用压力机（课本324页） 初选压力机：J23-10。根据总冲压力为80.79KN，采用开式双柱可倾压力机，公称压力：100KN滑块行程：45mm最大闭合高度:180mm闭合高度调节量：35mm滑块行程次数/（次/min）：145滑块中心线到床身距离：130mm工作台尺寸：240mm x 370mm垫板厚度：35mm模柄孔尺寸：30mm x 55mm床身最大可倾角：35 2.2.2 计算模具压力中心（课本67页） 编号冲载线长度压力中心到Y轴距离x压力中心到X轴距离x11000231.50315.76.18044411058.222062628.50711.8350汇总Yc=0Xc=16.17压力中心坐标系简图2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算（课本57页）2.3.1计算模具刃口尺寸及公差（1） 将零件图尺寸全部按入体原则标注，未注公差按IT12查取，查表3-2，得间隙Zmin=0.025mm, Zmax=0.035mm. Zmax-Zmin=0.01mm.（2） 4.2mm冲孔。查表3-7，得凸、凹模制造公差为 p=0.020mm, d=0.020mm. p+d=0.040mm, 不满足p+dZmaxZmin的凸、凹模分别制造条件，但由于相差不大，故采用分别制造方式，制造公差作如下调整：d=0.6（ZmaxZmin）=0.6X0.01=0.006mmp=0.4（ZmaxZmin）=0.4X0.01=0.004mm查表3-6得磨损系数X=0.75，则凸、凹模刃口尺寸计算如下：dp=(dmin+X)0-p=(4.2+0.75x0.08)0-0.004=4.260-0.004mm.dd=( dp+ Zmin)+d=(4.26+0.025)+0.0060=4.285+0.0060mm.（3） 外轮廓落料。虽然落料形状不规则，但并不十分复杂，尺寸中等，凸、凹模刃口均可采用线切割加工（凸、凹模可为直通式）。落料刃口尺寸计算制件尺寸制件公差刃口磨损凹模尺寸变化刃口磨损系数X刃口尺寸公差刃口尺寸计算11.90-0.20.2变大凹模：A1d=（11.9- X）+d0 =11.75+0.0060 凸模：A1p=(11.75-Zmin)0-p=11.7250-0.004200-0.260.26变大0.75凹模：A2d=（20- X）+d0 =19.805+0.0060凸模：A2p=(19.805-Zmin)0-p=19.780-0.004350-0.030.03变大p=0.004凹模：A3d=（35- X）+d0 =34.97+0.0060凸模：A3p=(34.97-Zmin)0-p=34.9450-0.004R5+0.1200.12变小d=0.006凹模：A4d=R（5- X）+1/2d0 =R4.88+0.0030凸模：A4p=R(4.88-1/2Zmin)0-1/2p=R4.8680-0.00210+0.1600.16变小1凹模：A5d=（10- X）+d0 =9.84+0.0060 凸模：A5p=(9.84-Zmin)0-p=9.8150-0.0048+0.1500.15变小凹模：A6d=（8- X）+d0 =7.85+0.0060 凸模：A6p=(7.85-Zmin)0-p=7.8250-0.00413.070-0.140.14不变凹模：A7d=（13.07- X）+d0 =12.93+0.0060 凸模：A7p=(12.93-Zmin)0-p=12.9050-0.004中心距26+0.120.24不变0.75c=0.006CA= CT=C+1/2c=26+0.003六、主要零部件设计 6.1、落料凹模（课本99页） 查课本100页表3-33查得凹模厚度系数 k=0.3。 凹模高度H=KS2=0.3x35=10.5mm （15mm）所以H=15mm 凹模壁厚C=（1.52）H=22.5mm30mm 取C=30mm 凹模总长L=35+2x30=95mm 凹模宽度B=20+2x30=80mm 按冲压模标准模架，选用滑动导向后侧导柱模架查参考资料取凹模周界尺寸LxBxH=100mm x 80mm x 15mm 凹模周界|L: 100凹模周界|B: 80闭合高度(参考)|最小: 110闭合高度(参考)|最大: 1301上模座 数量1 规格: 10080252下模座 数量1 规格: 10080303导柱 数量2 规格: 201004导套 数量2 规格: 206523凹模零件简图如图7.1 图6.1 凹模简图6.2、卸料装置的设计由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为0.5mm，因此可采用弹压卸料板。 6.2.1、卸料板设计 由冲模设计手册查得卸料板厚度为8mm 取外形尺寸为100mm x 80mm x 8mm 查课本117页的表3-40得弹压卸料板与凸模的单边间隙为0.1。6.2.2、弹性元件设计 弹性元件采用弹簧，相关选择（简明冲模设计手册）和计算（121页）如下：1）、初定弹簧数为4，每个弹簧所分担的卸料力为：Fx/4=3650/4=912.5（N）。2）、根据预压力和模具结构尺寸，选外形为弹簧中径：D=10mm；材料直径：d=1mm；自由高度：H0=20mm；的圆柱螺旋压缩弹簧，最大压缩量H2=14.1mm。6.3、凸模固定板的设计(课本126页) 厚度h=（60%80%）H凹 =（60%80%）x15=9mm12mm 取h=12mm 外形尺寸为100mm x 80mm x 12mm凸模与凸模固定板的配合为H7/n6 6.4、垫板设计(课本126页) 厚度h可取510mm ，取6mm。 外形尺寸为100mm x 80mm x 6mm 6.5、冲孔凸模设计（课本95页）凸模长度L=凸模固定板厚度+凹模的厚度 L=12+15=27mm凸模结构简图如图6.26.6、凸凹模设计 凸凹模采用沉头螺钉,销钉与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据计算冲裁力时取梗塞在凹模内的废料数为10，h=5mm,漏料部分刃口轮廓扩大0.51mm，取1mm。凸凹模长度L=凸凹模固定板厚度+卸料板的厚度+卸料弹性元件被预压后的高度。 L=12+8+13=33mm凸凹模结构简图如图6.3 图6.3凸凹模简图七、模架以及其他零部件的选用7.1、模架选择 前面已选用滑动导向后侧导柱模架 由资料查得1上模座 数量1 规格: 10080252下模座 数量1 规格: 10080303导柱 数量2 规格: 201204导套 数量2 规格: 206523 7. 2、模柄选用 采用凸缘模柄，根据压力机模柄孔尺寸：30mm x 55mm由资料查得， 选用 模柄 A3070 JB/T7646.31994 Q235 模柄夹持长度比模柄孔深度小510mm 7.3、活动挡料销 由冲模设计手册采用 活动挡料销 A66 JB/T 7649.5 7.4、导料销 由冲模手册查得： 导料销 A645 GB2866.11-81 7.5、螺钉选用 卸料螺钉：由冲模手册查得 卸料螺钉 M650 GB2867.6 凹模锁紧螺钉：由冲模手册查得 螺钉M640 GB70-85 凸凹模锁紧螺钉：由冲模手册查得 沉头螺钉M412GB70-85 模柄锁紧螺钉：由冲模手册查得 螺钉M812 GB70-85 7.6、销钉选用 根据冲模手册查得： 凹模定位销采用 销 440 GB199-85 凸凹模定位销用 销 435 GB199-85八、校核模具闭合高度及压力机有关参数 8.1、校核模具闭合高度 H闭=25+6+12+15+0.5+8+12+12+6+30=126.5mm J2310开式压力机的闭合高度为180mm，封闭高度调节量为35mm， 模具安装可用垫块调整配制。 8.2、冲裁所需总压力校核由前面计算可知P总=80.79KN，冲压机的公称压力100，P总P公，满足生产要求。 8.3、模具最大安装尺寸校核 。模具最大安装尺寸为10080，冲床工作台面冲床为240mm x 370mm，能够满足模具的安装。九、设计并绘制模具总装图