冲孔落料复合模具设计

课程设计说明书 课 程 名 称: 模具CAD/CAM课程设计 课 程 代 码: 8234361 题 目: 冲孔落料复合模具设计 学 生 姓 名: 邱志洪 学 号: 312009080301723 年级/专业/班: 09级模具1班 学院(直属系) : 机械工程与自动化学院 指 导 教 师: 刘渝老师 目 录摘要- 1 -第一章绪论- 2 -第一节 目的- 2 -第二节设计任务- 2 -1. UG软件使用- 2 -2. 零件冲压方案- 2 -3. 模具结构设计- 2 -第三节 设计要求- 2 -第二章 冲压工艺设计- 3 -第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案- 3 -1. 冲压件的形状和尺寸- 3 -2. 冲压件的尺寸精度- 3 -3. 生产批量- 4 -4. 冲压工艺方案的制定- 4 -第二节 确定工艺方案及模具结构型式- 4 -1. 模具结构形式的选择- 4 -2. 工序与排样- 5 -3. 制件定位、导正方式- 5 -4. 卸料装置- 6 -5. 模架选择- 6 -第三节 工艺计算- 6 -1. 毛坯的展开尺寸计算- 6 -2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算- 6 -3. 冲裁力计算- 9 -4.压力机公称压力的选取- 9 -5.压力中心计算 - 10 -第三节 模具零件及结构的详细设计- 10 -1.标准件的选取- 10 -2.模具工作零部件详细设计- 11 -第四节 模具结构的装配- 17-1.模具装配二维工程图- 17 -2.模具装配过程- 19 -3.模具装配结构- 20 -4.模具爆炸图- 21-小 结- 22-参考文献- 23-摘要随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在学生在冲压落料复合模具方面的知识，为了适应社会的要求，学校教学环节中，模具CAD/CAM课程设计是不可缺少的一部分，这次课程设计是在学习完冲模、模具制造以及CAD/CAM等课程的基础上进行的，是对学生综合能力的考核，是对学生所学知识的综合运用，也是对学生所学知识的回顾与检查。通过实例，分析了的冲压工艺方案，并根据零件形状和类型，制定合理的冲压落料复合模具，阐述了模具结构特点及工作过程，最后提出了模具设计应该注意的问题。关键词：冲模 冲压工艺 模具设计第一章 绪论第一节 目的课程设计是重要的实践环节之一，它将理论联系实际，用所学知识在实践中进行融会贯通，培养调查研究、分析问题和解决问题的能力，培养学生独立工作以及创新能力，为今后的学习工作打下坚实的基础。第二节 设计任务1. UG软件使用 熟悉UG软件在二维设计、实体造型和装配方面的应用。2. 零件冲压方案 1）分析零件的冲压工艺性。 2）排样图设计。3. 模具结构设计 1）模具的二维工程图设计。 2) 模具零件的三维设计及模具三维装配。第三节 设计要求1.设计必须由学生本人独立完成。2.完成设计说明书一份。第二章 冲压工艺设计第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案1. 冲压件的形状和尺寸 材料厚度：1mm零件简图：如下图所示 此工件既又冲孔，又有落料两个工序。厚度t=1mm，具有良好的冲裁性能，适合冲裁。工件结构相对简单且对称，有两个直径为5的两个圆孔，一个边长为10mm正方形孔。满足冲裁的加工要求。拟用落料冲孔复合模具生产。2. 冲压件的尺寸精度零件图上的尺寸示标注公差，冲裁件的精度按IT13确定，冲模制造精度按IT6IT7确定。3. 生产批量生产批量：大批量4. 冲压工艺方案的制定1）方案种类根据制件工艺性分析，要加工此零件，分析出以下两种方案。方案一：复合冲裁模方案 一次性实现落料和冲孔，一次性完成零件的生产。方案二：落料 冲孔 单工序完成落料，然后一次性冲两个圆孔和一个方形孔。方案三：采用级进模 先依次冲孔，然后落料。 2）方案比较 方案二属于单工序冲压。模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，成本相对较高，生产率低。第一道工序完成之后，进入第二道工序，必然会加大误差，使工序质量和精度会较差，达不到所需要的要求，不易满足生产的要求。再加之此制件生产批量大，尺寸较小，这种方案生产率低，一般不宜采用。方案三工件在模具中几个不同位置同时完成多道冲压工序，零件精度低于复合模。 方案一为复合冲裁模，在同一部位同时完成了零件的生产，对于这种大批量生产零件，大大的提高了生产效率。故选用方案一。第二节 确定工艺方案及模具结构型式1. 模具结构形式的选择 在冲压方案的制定中，已经选定用复合冲裁模。 板料定位方式：因为该模具采用的是复合冲裁模，可以控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。 卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好。由于工件正中心有孔，故不能直接用推杆作用于推件块，而是要用一个顶板用推杆来推动推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。2. 工序与排样根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用， 1）搭边设计 板料厚度t=1mm, 工件长度L50查冷冲模设计指导教程与简明手册表6-1-9,， 所以a=1.5mm, a=1.8mm。送料步距A=31.5mm, 条料宽度B=93.6mm。 2）排样布局材料利用率计算：S=1539.27mm=100%=100%=100%=52.21%式中，材料利用率；S工件的实际面积；S所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。3. 制件定位、导正方式 用导料销和挡料销来导正条料的进给。4. 卸料装置 采用弹性卸料装置。5. 模架选择对角导柱模架。第三节 工艺计算1. 毛坯的展开尺寸计算利用CAD计算毛坯的周长和面积。周长C=231.42mm面积S=1539.27mm2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算外形由落料获得，25及方形孔由冲孔获得，所以落料以凹模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸，冲孔以凸模为基准尺寸计算如下：（1）、冲孔（25）查表得 2C=0.21mm2C=0.25mm ,则 2C-2C=0.25mm-0.21mm=0.04mm由表查得：5为IT13级，取x=0.75，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则d=(d+x)=（5+0.750.18）mm=5.135mmd=(d+2C)=（5.135+0.21）mm=5.345mm校核：+2C-2C0.008+0.0120.25-0.210.020.04故满足间隙公差条件。 冲孔（方形孔）查表得2C=0.21mm2C=0.25mm ,则2C-2C=0.25mm-0.21mm=0.04mm由表查得：边长公差10为IT13级，取x=0.75，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则d=(d+x)=（10+0.750.22）mm=10.165mmd=(d+2C)=（10.165+0.21）mm=10.375mm校核：+2C-2C0.009+0.0150.25-0.210.0240.04故满足间隙公差条件。（2）、落料(外形) 冲裁件外形属落料件，选凹模为设计基准件，按配制加工方法，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际按间隙需要配制。 a.冲裁件b.凹模轮廓磨损图1、根据图所示，凹模磨损后变大的尺寸有A(90)，A(40)，A(10)，A(5)刃口尺寸计算公式：A=(A-x)查表：对于以上要计算的尺寸，其磨损系数均为x=0.5A=(90-0.50.54)mm=89.73mmA=(40-0.50.39)mm=39.81mmA=(10-0.50.22)mm=9.89mmA= A/2=4.95mm2、根据图所示，凹模磨损后不变的尺寸有C(25), C（10)，刃口尺寸计算公式：C=(C+0.5)0.125C=（25-0.33+0.50.33）0.1250.33=24.840.041C=（10-0.22+0.50.22）0.1250.22=9.890.028凸模刃口尺寸确定，查表，冲裁合理间隙 2C=0.21mm，2C=0.25mm，有凸模刃口尺寸按凹模相应部位的尺寸配制，保证双面最小间隙为2C=0.21mm。故相应位置凸模尺寸为：A=89.52mmA=39.6mmA =9.68mmA=4.74mmC=24.630.041C=9.680.0283. 冲裁力计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机，设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需要。冲裁力F=Kt L=1.31231.42300KN=90.25KN卸料力F=K F=0.05111.3 KN=6.78KN顶件力F=K F=0.06111.3 KN=8.12KN冲压力P= F+F+F=90.25KN +6.78 KN+8.12 KN=105.15 KN式中：材料搞剪强度，MP查表得=280400 MP，取=300MP；L冲裁週总长，通过软件直接算得L=231.42mm；K是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3；K卸料力系数，其值为0.020.06，薄料取大值，厚料取小值，取0.05；K顶件力系数，其值为0.040.08，薄料取大值，厚料取小值，取0.064.压力机公称压力的选取冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和F。F= F+F+F=90.25KN +6.78 KN+8.12 KN=105.15KN所以，F=105.15 KN因此压力机可以选取160 KN吨位的压力机。型号：J23-165.压力中心计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力全力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心生命。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。此工件为中心对称工件，可取压力中心为工件中心。第三节 模具零件及结构的详细设计1.标准件的选取(1)、模座的选用：凹模厚度H=Kb=0.2290=19.8凹模壁厚c=(1.52)H=29.739.6取H=40c=60mm A=D+2c=90+239.6=169.6mm B=D+2c=30+39.82=109.2mm 查表7-10-1取， A=200mm B=160mm故模架选取：凹模周界L=200 B=160 闭合高度H=210255mm的对角导柱模架。查表7-11-1，取上模座20016045 下模座20016050 GB/T2855.1-1990。（2） 、模柄采用凸缘式模柄B型 取D4091 JB/T 7646.3-1994根据推荐的典型组合尺寸，可以由表7-9-4选择以下标准件：（3）、凸模固定板 20016018 45钢JB/T 7646.3（4）、卸料板 20016016（5）、垫板 2001608 45钢JB/T 7643.3（6）、挡料销 A型由表7-13-21选取10（7）、圆柱销 1290， 1270，1260，1240（8）、卸料螺钉用M1250，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8（9）、凸凹模固定板采用200160202. 模具工作零部件详细设3. （1）、凹模（2）、凸模（3）、凸凹模（4） 、上模座（5）、下模座第四节 模具结构的装配1.模具装配二维工程图2.模具装配过程3.模具装配结构4.模具爆炸图小 结通过这次模具CAD/CAM课程设计，让我对冲模设计有了新的认识。学会了更多关于UG的知识，为毕业设计和日后工作做了充足的准备。在本次课程设计的过程中翻阅了大量的参考书及手册，让我更加熟练冲裁模具设计参数的选着和计算。这次课程设计，也让我对以前学过的制图软件有了加深，尤其是autoCAD和UG,尤其是一些高版本的软件开发了更多快捷方便的功能，可以更加高效的完成工作。通过这次课程设计，我发现模具的设计和制造只有理论知识是不行的，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。虽然我们可以设计一些简单的模具，但是其中一些结构依然要老师帮助指导修改才行。这些从业经验需要我们自己整理吸收，才能有长足的进步。参考文献1成虹.冲压工艺与模具设计（第二版）.高等教育出版社.2006.2高军、李熹平.冲压模具标准件选用与设计指南.化学工业出版社.20073朱立义.冷冲压工艺与模具设计.重庆大学出版社.20064邓志平.机械制造技术基础.西南交通大学出版社.20055郝滨海.冲压模具简明设计手册.化学工业出版社.20056陈剑鹤.冷冲压模具设计图册.清华大学出版社.2007