冷冲压模设计02.docx
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冷冲压模设计02
冷冲压模课程设计说明书
------多工位级进模的设计
✧学校：
洛阳理工学院
✧系别：
机电工程系
✧专业：
模具设计与制造
✧学号：
Z09105844
✧姓名：
刘勇
完成日期：
2011年6月8日
机械原理课程设计评语
系别：
机电工程系
专业：
模具设计与制造
设计题目：
多工位级进模
指导教师评语：
指导教师：
张旦闻
年月日
多工位级进模设计
（1）摘要：
将理论只是的传授与模具设计和制造的实践相结合，基础理论适度，突出专业知识的使用性、综合性、先进性，以培养我们从事冲模设计与制造工作能力为核心，将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲压设计、冲压制造有机融合，实现重组和优化，通过设计，了解多工位级进模的设计过程，掌握设计方法，促进自身的学习。
（2）设计目录：
《1》冲压设备及选用
《2》冲裁变形过程分析
《3》凸凹模刃口尺寸的确定
《4》冲裁力和压力中心的计算
《5》弯曲变形分析
《6》弯曲坯料尺寸的计算
《7》弯曲件的工艺性
《8》多工位级进模的排样设计
《9》多工位级进模主要零部件设计
（3）设计过程
1.1冲压件名称：
紧固垫片
1.2冲压零件图平面图和三视图如下：
1.3冲压件要求：
a．冲压件个数为200万件。
b．所加工材料采用黄铜。
c．冲孔部分断面表面粗糙度为3.2um
d．要有合适的圆弧转角。
e．该冲压件的公差等级为IT13级。
1.4设计要求：
设计一套冲压出该冲压件的多工位级进模。
2.冲压件结构分析：
2.1冲压件部分工艺分析：
a．冲裁件的形状：
该冲压件形状简单、对称，有利于材料的合理利用。
b．冲裁件内形及外形的转角：
该冲压件在转角处都有适合的圆角R=0.7，便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处崩刃和过快磨损。
c．冲裁件上凸出的悬臂和凹槽：
尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不易过小。
d．冲裁件的孔边距与孔间距：
该孔冲压件冲孔工序较多，但冲圆孔有7.5mm的孔边距，方形孔有6mm的孔边距，可以有效的避免工件变形和保证模具强度。
e.该工件有弯曲工序，孔边与直壁之间有6mm的距离，而且也有20×10的凹孔位置，避免了冲孔时凸模受水平力而折断。
2.2弯曲部分的工艺分析：
a．弯曲件的精度：
冲裁件所用坯料为黄铜，其具有良好的弯曲性能，又因弯曲的工序数目不多，可以保证一定的弯曲精度。
一般来说，弯曲的工序数目越多，精度也越低，弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15°。
b．弯曲件的结构：
《1》该冲裁件弯曲部的弯曲半径比较适中，即满足了最小弯曲半径，避免了多次弯曲，增加工序数；也防止了因弯曲半径多大而造成回弹的影响，确保了工件的精度。
《2》所弯曲零件，弯曲半径左右一致，保证了弯曲时坯料受力平衡而无滑动。
《3》弯曲件直边高度满足h＞r﹢2t＝0.7﹢2×2＝4.7。
《4》在局部弯曲某一段边缘时，为避免根部撕裂，应减少不弯曲线之外，即b＞0.7，该弯曲件满足此条件。
3.冲压工艺分析与工艺方案的选择
3.1冲压工艺分析：
该工件主要以冲裁为主，首先需把导正孔等工序先加工出来，再把零件上的孔加工好，然后是对冲缺和冲搭边的工序进行冲裁。
工艺方案中一般有单工序模的方案，复合模的方案，级进模的方案和多工位级进模的方案。
在这里我选择多工位级进模的方案，因为对于要冲孔和弯曲零件，普通级进模不容易实现。
3.2冲压工艺的选择：
选择多工位级进模冲压来冲裁。
4.多工位级进模的结构设计并画出结构简图如下：
4.1凸模的结构及固定方式设计：
采用整体式结构及台阶式固定。
4.2凸模排气孔方式设计：
采用排气孔排气的方式。
4.3凹模结构及固定方式设计：
采用嵌入式凹模，并用螺钉固定。
4.4条料导向及定位方式设计：
采用无侧压的导料板导料级导正销定位。
4.5冲压方向及托料方式设计：
采用向下冲压和托料管托料。
4.6导正销设计：
采用固定在凸模固定，板上的用台阶固定，用整体式结构，断面采用锥形结构。
4.7卸料及卸料方式设计：
采用弹性卸料板卸料和压料，结构采用卸料块嵌入基体卸料板的结构。
4.8模架选择设计：
采用四导柱的滑动式非标准模架。
4.9导柱、导套固定方式：
采用过盈配合固定。
4.10其他结构零件设计：
其中包括模柄、推出机构、顶出机构等，如果模具中采用的是直接出料方式，则不设计推出与顶出机构，这里对模柄进行说明。
5.中心压力计算机压力机选择：
5.1冲压力计算：
《1》冲裁力的计算：
F（导正孔）=
=
=
F（方孔）=
=
F（切断）=
=
F（搭口孔）=
=
F（卸料）=
=
=
Fz=12246+32760+29120+207480+5632.12
=287.24KN
《2》弯曲力的计算：
F自=
总压力的计算：
F总=Fz+F自=
5.2压力机的选择：
F压=（1+30﹪）F总
=1.3×290.613KN
=377.7969KN
经查表选择压力机型号为J23-40的压力机。
相关技术参数有：
滑块行程80,滑块公称压力400KN，封闭高度330等。
6.凹模板的长、宽、高尺寸的计算：
凹模厚（高度）：
H=Kb=0.12×373=44.76mm（查表K=0.12，这里我们取50）
凹模壁厚：
C=（1.5∽2）H=67.14∽89.52mm（这里我们取70）
凹模宽度：
B=b+2C=373+2×70=513mm
凹模长度：
L=56mm
凹模轮廓尺寸为56mm×513mm×50mm
7.冲压工艺计算：
7.1毛坯尺寸计算：
毛坯的长与凹模的长度基本相同。
毛坯的宽度：
L=L（工件）+L（切断）+L（导正孔）+2c
=40+2×2+3×2+4×1.5
=56mm
毛坯的高度：
H=h（板厚）=2mm
7.2压力中心的计算：
7.3排样设计及排样图:
此冲裁件使用横向送料，排样图如下所示：
8.冲裁工艺计算：
8.1刃口尺寸计算：
每个冲孔及切断的凸模和凹模刃口尺寸计算，因为所冲裁的零件有圆孔，且分布均匀，所以对冲圆孔采用分别加工方法：
孔4×￠5，2×￠3，￠10。
有公差表查得2×￠3mm为IT14级，取X=0.5，4×￠5mm为IT12级，取X=0.75,￠10mm为IT13级，取X=0.75。
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则2×￠3凸、凹模具刃口计算如下：
冲孔：
校核：
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则4×￠5凸、凹模具刃口计算如下：
冲孔：
校核：
设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则￠10凸、凹模具刃口计算如下：
冲孔：
校核：
因为该工件形状比较复杂，除了叫规则的冲圆孔外，还有些不规则的冲孔，这时我们采用凸、凹模具配作法莱进行尺寸计算。
这里有以冲裁件的凹模具为设计基准，只需要计算出凹模刃口尺寸和制造公差，凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注公差，但需表明凸模实际刃口尺寸与凹模配制，保证最小双面合理间隙Z=0.1mm。
所计算凹模如下图所示：
特殊阶梯型凹模
长方形凹模
分别对两种凹模进行计算，以求得凸模刃口尺寸及制造公差。
由查表2.33查得：
Z=0.246，Z=0.360.由公差表查得工件各尺寸的公差等级，然后确定X,对于尺寸70mm，选取X=0.5；尺寸2mm，选取X=1；其余尺寸均选X=0.75。
《1》对特殊阶梯落料凹模的基本尺寸计算如下：
第一类尺寸：
磨损后增大的尺寸：
第二类尺寸：
磨损后缩小的尺寸，因为该凹模形状比较规则，无缩小的尺寸，在这里不作计算。
第三类尺寸：
磨损后不变的尺寸：
所以所求得该对应的凸模基本尺寸分别为：
《2》对与长方形落料凹模的基本尺寸计算如下：
第一类尺寸：
磨损后增大的尺寸：
第二类尺寸：
磨损后缩小的尺寸，因为该凹模形状比较规则，无缩小的尺寸，在这里不作计算。
第三类尺寸：
磨损后不变的尺寸：
所以所求得该对应的凸模基本尺寸分别为：
8.2对于弯曲凸、凹模的刃口尺寸计算：
因为在弯曲工序中，孔边与直壁之间有6mm的距离，而且还有20×10的凹孔位置，避免了冲孔时凸模受水平力而折断，所以在此不对凹模大小进行计算，弯曲凸模横向尺寸、形状和凹模相同，尺寸少一个间隙。
弯曲凸模刃口尺寸计算：
间隙：
所以凸模尺寸为：
9.弯曲部分的工艺计算：
9.1最小弯曲半径：
因为该零件所用材料为软黄铜，且在冷作硬化状态下的垂纤维处r=0.35×2=0.7满足要求。
9.2弯曲的凹模相关尺寸设计要求：
《1》凸模圆角半径：
当工件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径r取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值。
《2》凹模圆角半径：
因为所冲裁工件的厚度为2mm，所以r=（2～3）t，当我们取3时，凹模圆角半径r=3×2=6mm。
《3》凹模深度取凹模厚度。
《4》弯曲凹模横向刃口尺寸：
a.形状和弯曲部分相同。
b.尺寸比弯区
部分尺寸大一个间隙。
《5》弯曲凸模横向刃口尺寸：
a.形状和凹模相同。
b.尺寸比凹模少一个间隙。
10.模架的选择设计：
《1》上、下模座板设计：
形状分别为长方形，所用材料为Q235号钢，模座的上、下表面的平行度要求为4级，孔和上、下基面的垂直度为4级，上、下模座表面粗糙度Ra取1.6=um，其余表面取Ra=3.2um。
《2》导柱和导套设计：
形状分别为圆柱形，所用材料都为20号钢，其长度由闭合高度来决定。
导柱和导套采用过盈配合H7/r6，分别压入下模座和上模座的安装中。
导柱和导套进行表面渗碳处理，淬火硬度为58～62HRC.
11.模具中各零件的尺寸、材料、精度、表面粗糙度的设计：
《1》垫板的设计：
形状为长方形，所用材料为45号钢，长度为凹模的长度L=56mm，宽度等于凹模厚度B=513mm，厚度等于一半凹模厚度H=25mm位置精度、平行度为4级，孔的垂直度为4级，表面粗糙度为Ra=3.2um。
《2》凸模固定板的设计：
形状为长方形，所用材料为45号钢，长度为凹模的长度L=56mm，宽度等于凹模厚度B=513mm，厚度等于（0.6～0.8）凹模厚度，当去0.6时H=30mm，位置精度、平行度为4级，孔的垂直度为4级，表面粗糙度为Ra=3.2um。
《3》卸料板基体：
形状为长方形，所用材料为45号钢，长度为凹模的长度L=56mm，宽度等于凹模厚度B=513mm，厚度等于一半凹模厚度H=25mm位置精度、平行度为4级，孔的垂直度为4级，表面粗糙度为Ra=3.2um。
《4》导料板的设计：
形状为长方形，所用材料为45号钢，长度为凹模的长度L=56mm，宽度等于凹模的一半B=256.5mm，厚度查表可得H=10mm。
位置精度、平行度为4级，孔的垂直度为4级，表面粗糙度为Ra=3.2um。
12.对压力机进行校核:
通过对压力机进行强度校核和压力校核，改压力机满足要求。
13.模装配图如下：
14.其他各零件的零件图，以下列图为例：
《1》上模座板：
《2》导柱：
《3》导套：
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