机械专业限位板冲裁模具设计.docx
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机械专业限位板冲裁模具设计
2010届毕业设计
材料
系、部：
机械工程系
学生姓名：
指导教师：
职称：
讲师
专业：
机械制造及自动化
班级：
学号：
2010年5月
材料清单
1、毕业设计（论文）课题任务书
2、指导教师评阅表
3、答辩及最终成绩评定表
4、毕业设计说明书
2
2010届毕业设计（论文）课题任务书
系：
机械工程系专业：
机械制造及自动化
指导教师
学生姓名
课题名称
限位板冲裁模具设计
内容及任务
1.绘制成型模具装配图1张2.绘制成型模具全套零件图1套3.编写设计说明书1份
拟达到的要求或技术指标
根据制件材料，形状，尺寸等要求如何确定合适的成型工艺选定相应的成型设备和成型工艺参数。
了解各种不同材料的冲压工艺及成型过程，了解模具凸、凹的计算过程，了解冲压设备的各种工艺及成型过程。
3
进度安排
起止日期
工作内容
备注
日3月1410年3月05日—日—3月20日10年3月1518日10年3月23日—5月20年5月日—5月23日10
毕业设计调研毕业实习毕业设计答辩时间
主要参考资料
南昌：
江西科学技术出版中国模具设计大典.夏巨谌、李志刚主编.1.,2003
社北京：
机械工业出版.郑家贤主编.冲压工艺与模具设计实用技术2.
2005
社,
:
湖南科学技术出版社长沙周良德、朱泗芳等编.现代工程图学.3.2000,2005.北京:
机械工业出版社.4.徐政坤主编冲压模具及设备第四机械工业部标准冷压冲模设计.5.第四机械工业部标准化研究所.,1979化研究所,1999
机械工业出版社.北京:
冲压工艺学6.肖景容、姜奎华主编.
教研室意见
系主管领导意见日年月
日年月
4
湖南工学院2010届毕业设计（论文）指导教师评阅表
系：
机械工程系
学生姓名
学号
级班
专业
机械制造及自动化
指导教师姓名
课题名称
限位板冲裁模具设计
评语：
（包括以下方面，①学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；②检索和利用文献能力、计算机应用能力；③学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）
是否同意参加答辩：
是□否□
指导教师评定成绩
分值：
年指导教师签字：
月日
5
湖南工学院2010届毕业设计（论文）答辩及最终成绩
评定表
系：
（公章）
学生姓名
学号
班级
答辩日期
月5
课题名称
指导限位板冲裁模具设计教师
分定成绩评值
定评
小计
1教师
3
教师4教师教师2
教师5
课题介绍
思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科30学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。
答辩表现
敏捷思维理题有问回答基本概论根据，主要问念清楚，题回答准确大、面识深入,知宽。
必答40题
自由30提问
计100合
答辩评分
分值：
a：
答辩成绩40％＝×答辩小组长签名：
指导教师评分
：
指导教师评定成绩b分值：
×60％＝
最终评定成绩：
等级：
分数：
答辩委员会主任签名：
日月年
％左右。
，两个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的说明：
最终评定成绩＝a+b106
2010届毕业设计说明书
限位板冲裁模具设计
系、部：
机械工程系
学生姓名：
讲师指导教师：
职称
专业：
机械制造及自动化
级：
班
1852010完成时间：
年月日
7
引言…………………………………………………………………………………….…….5
第一章零件的工艺性分析…………………………………………………..….…6
第二章工艺方案的选择与确定…………………………………………….….…7
第三章搭边与排样…………………………………………………………….……8
第四章计算冲压力与压力中心……………………………………………….…9
第五章初选设备…………………………………………………………………….12
第六章凸、凹模刃口尺寸的确定………………………………………………13
第七章模具的总体结构设计……………………………………...…………….18
第八章工作零件的设计与计算…………………………………………………21
第九章其他工艺结构零件的设计与选用…………………………………….24
第十章校核设备……………………………………………………………………25
第十一章模具的装配与试模……………………………………………………….26
参考文献…………………………………………………………………………………...27
附录………………………………………………………………………………………....27
8
引言
本次设计，是我的一次较全面的设计能力训练，通过这次训练，我对模具基础知识及工程力学、互换性与测量技术、机械制图、金属工艺学、机械工程材料专业基础课之间的联系有了一个较为系统全面的认识，同时也加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现为具体化.这次课程设计初步掊养了我理论联系实际的设计思想，锻练了我综合运用模具设计和相关课程的理论，结合和生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关机械设计方面的知识。
通过制订设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握模具零件、机械传动装置和简单模具的设计过程和方法，对如计算、绘图、熟练和运用设计资料（包括手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据等方面的能力进行了一次全面的训练。
因为本课程的主要目标是培养我们具有基本冲裁模设计能力的技术基础课，因此通过设计的实践，使我了解到模具设计的基本要求、基本内容和一般程序，掌握了机械零件常用的设计准则。
针对课程设计中出现的问题查阅资料，大大扩展了我们的知识面，培养了我们在模具工业方面的兴趣及实际动手能力，对将来我在模具方面的发展起了一个重要的作用。
本次课程设计是我对所学知识运用的一次尝试，是我在机械知识学习方面的一次有意义的实践。
本次设计,我完全自己动手做,独立完成自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容，加深了对以前所学知识的巩固。
在设计中，通过非常感谢老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了良好的训练。
9
一已知条件所属为冲裁零件限位板
（1）如下图（1-1）零件名称：
限位板Q235A
零件材料：
生产要求：
大批量生产
Wc表示A—在含量碳的0.14%~0.22%的低硬钢
1-1
图备注计算及说明
5
第一章零件的工艺分析
（1）冲孔d>2t,满足设计要求厚度t=3mm,1-1）所示零件尺寸，宽带b=42mm,如图（r>0.5t
且冲裁件外形由直线和圆弧组成，没有尖角，且圆角半径屈服点大Q235A有利用模具寿命。
零件冲孔d=29mm,查表1-1，已知材料d≥t为最小孔，满足要求。
小235Mpa，选（mm）
1-1自由凸模冲孔的最小尺寸表
d为孔直径t为材料厚度
材料
圆孔
方形孔
矩形孔
长圆孔
>700Mpa钢=400-700Mpa钢<400Mpa钢黄铜铜
d≥1.5t≥d1.3ttd≥≥d0.9t
1.2t≥dd≥td≥0.8t≥d0.7t
d≥1.35t≥d1.2t0.9td≥0.8td≥
1.1t≥d0.9t≥d0.7td≥0.6td≥
零件冲裁孔与边缘的间距d=21-（29\2）=6.5mm，d>t满足设计要求。
（2）冲裁精度
2.6.7冲裁断面的表面粗糙度表2.6.8冲裁件允许毛刺的高度
通过查上表2.6.7的冲裁断面的表面粗糙度表Ra=12.5；查表2.6.8冲裁件允许。
0.15mm毛刺的高度：
新建试模时≤0.05mm，生产时≤计算及说明备注
6
工艺方案的选择与确定第二章根据冲裁件的形状，分为冲孔和落料两道工序，且为大批量生产，）（1故选择复合模。
提出可能方案
（2）冲裁该零件，所需工序有：
落料a）（的孔冲直径29mm）（b
根据以上工序，可以有如下方案
方案一：
先落料29mm的孔；再冲直径的孔和落料方案二：
在同一模具上同时完成冲直径29mm比较以上两种方案，第二种方案易实现自动化生产，且生产率高操
作安全，适合大批量生产，所以选方案二。
1-2
3）冲模的生产过程简图如图（
1-2
图
备注计算及说明
7
搭边与排样第三章）确定合理的排样形式（1
——材料η括工件面积与废料面积；
根据材料的经济应用原则，材料利用率ＡＢ×１/Ｆ0×１００％＝F/η＝Ｆ，利用率越过越经济，同时还要考虑冲裁件的精度要求，精度要００％Ｆ——工件求高的要留搭边。
的实际面积；1-4
a和a1的数值查表搭边
）
低碳钢数值（1-4表搭边a和a1——所用F0包材料面积，
送料A——相邻（进距两个制件对应点的距；离）料条B——宽度。
于D1—平行的送料方向宽带于直—垂D1~1.1，0.8中等硬度钢应将表中数值乘以下系数：
0.9，硬钢硬黄铜注：
对于其他材料，料于送平行1~1.2
硬铝方向的宽带故有：
a=2.5（mm）a1=2.2（mm）
）确定条料宽度和步距（2每次只冲一个零件的步距A的计算式为：
）+2*2.2=74.2（mm51+21A=D1+2a1=（）+2*2.5=78=）（18+55）（mm）D+2aB=条料宽度：
（）计算利用率（3所示：
1-3选择的排样方式如图备注计算及说明
8
1-3
图）×积：
F=5255+3.14*9*9-2*（4*30的工件实际面29）/4=3361.40
×-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*（2978=5787.6
F0=A*B=74.2×材料利用率：
ＡＢ×１００％=58.08％×１００％＝η＝Ｆ/Ｆ0F/第四章计算冲压力与压力中心
材料τ——见，抗剪强度；附表（MPa）
（1）冲裁力的计算—L
—冲裁周边总
，其冲裁力P普通平刃冲裁模
（mm）长
F＝tLτP——材料tb2厚度（mm）×t/d+0.6）*σ=材料抗剪强度：
τ（1.（MPa）
≈150
3.14=91.06（mm）
×:
L1=29冲孔边缘强拉—σb抗3.14+2*（30+2*3.14+9*3.14+55）=3.5.02（mm）×落料边缘：
L2=21235（MPa）度为F1=L1冲孔力：
3=40977N
t=91.06×150×τ3=137259N××F2=L2最料材d---大：
落料力τt=305.02150F0=F1+F2=178236N
：
冲裁力宽度
考虑到模具刃口的磨损和凸凹模间隙的波动，材料的机械性能的变化，材料厚度偏0差的，实际所需的冲裁力还要增加3％，即：
F0=231706.8NF=1.3×
备注计算及说明
9
一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，当上模完成。
为了使冲裁工作继续进行，必须将模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上
将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。
从箍在凸模上的材料料刮下,——冲裁力P；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力（N）。
影响卸料力、图1-5）称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为顶件力（
顶件力推料力和的因素很多，要精确地计算是困难的。
在实际生产中常采用经验——卸料力K
系数，其值为～0.02FF=卸料力＝ＫＰＱ薄料取0.06（FF厚料取大值，nＫ1推料力＝Ｐ1Ｑ小值）
FF＝Ｋ顶件力Ｐ２Ｑ２
１——推料K力系数，其值
～为0.03薄料取0.07（厚料取大值，
）小值
顶件——K2力系数，其值～为0.04薄料取0.08（1-4图工艺力示意图厚料取大值，
小值）
K=0.045K1=0.05K2=0.04
查的由下表1-5——梗塞在nK2Kmm（）K1厚度材料/凹模内的制件0.0750.0650.1≤0.140.1～（n或废料数量＝h/t）;0.0550.0450.0630.080.1～0.5～口刃—h—直0.05钢0.04～0.0552.50.5～0.06高部分的——材（mm）；t0.04～0.050.03～2.56.5
0.045料厚度（mm）。
0.03
～0.025
0.03
6.5
0.02178436.7=8029.65N解得：
×FQ=0.045178436.7=8921.84NFQ1=0.05×178436.7=7137.47N
×FQ2=0.0410
）冲裁中心2（冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
a（
）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中b（心相重合。
）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力c（中心。
解析法的计算依据是：
各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合，即为所求０）力对该坐标轴力矩。
求出合力作用点的座标位置O0（x0,y1-5
模具的压力中心如图
1-5
图其中：
/5=66.2）X0=（X1+X2+X3+X4+X5Y0=（Y1+Y2+Y3+Y4+Y5）/5=51.4备注计算及说明
11
初选设备第五章计算压力机的表承压力
（1）
F冲P总－艺各工裁FFF2
＋P＝＋FＱ总ＰＱ力的总和=178436.7+8029.65+7137.47
247KN
=246873.92N≈
JH23-25
，可初选压力机为：
根据标称压力等参数查表1-7
JH23-40J23-16FJH23-25J23-6.3压力机型号J23-3.15J23-1040025031.5标称压力/KN6310016080/mm滑块行程25354570755580145120滑块行程200170最大封闭高330260205度120150180封闭高度调653535455525节量340220270/mm立柱间距120150180250130喉深/mm90110160200工作台前后460370300160200240/mm尺寸工作台左右700450560250尺寸/mm31037065/mm垫板厚度3030355040320260170垫板孔径/mm100140210模柄孔直径50404025/mm3030模柄孔深度706055/mm4055603045最大倾斜角45353035电动机功率5.52.21.50.750.55/kw1.1
1-7
表
12
凸、凹模刃口尺寸的确定第六章1-8
，查公差表冲裁件精度已知冲裁件材料为Q235A钢厚度t=3mm,IT12
d—冲孔d凹模基本；（mm）尺寸
—dp冲孔凸模
基本尺寸（mm）
dmin—冲孔件孔的最小极限尺寸
（mm）；1-8
公差表1-6所示：
查的各尺寸如下图件△—制
公差；（mm）
x—系数
备注计算及说明
13
冲裁模刃口尺寸计算的基本原则：
落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。
故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
冲裁件内圆孔由冲孔制成，外形为非圆形落料而成，a）冲孔（凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。
其计算公式如下：
dp－dδ）x＝p（△min＋dpδd+p+Zmin（d=）
，通过查下冲裁件处始双面间隙表1-9冲裁件处始双面间隙表1-9
材料厚度软铝含碳（0.08~0.2）%的钢Zmax
ZminZmaxmm
ZminZminZmax
0.080.070.0610.040.060.05
0.1080.0960.0840.051.20.0840.072
0.1350.120.1050.0751.50.1050.09
0.1620.1260.090.1260.1081.80.144
0.180.140.140.1220.160.1
0.220.1540.1760.1980.1762.20.13
0.250.1750.2250.22.50.150.2
0.280.2520.2240.1682.80.2240.196
0.30.240.1830.240.210.27
0.3850.280.3153.50.350.3150.245
0.440.440.360.280.360.32
0.49
0.364.5
0.4050.450.4050.315
—凸模δp下偏差，—凹模δd上偏差
备注计算及说明
14
Zmin=0.21mmZmax=0.27mm得到：
mm
Zmax-Zmin=0.061-10
冲孔部分冲裁凸模，凹模的制作公差，可查表10
表1—凹模偏差凸模偏差基本尺寸、基本尺寸、凸模偏差凹模偏差d/mmδmmδp/mmmmδp/mmδd/mm
～>180
0.04518≤0.030.020.02260
～>260
0.050.0350.250.02360＞18～30
～>360
0.060.030.040.02>30～80500
0.07
0.0250.035
>80～1200.05>500
～>120
0.3
180
0.04
查的：
d=0.025mm
δp=0.02mmδ
Zmax-Zminδd=0.045mm＜有：
δp+
—系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造x精度有关，按下列关系取值，也可查表1-11：
＝１IT10以上，取x0.75～IT13，取x＝当制件公差为IT11
x＝0.5IT14以下时，取
x表1-11系数非圆形形圆材料厚度0.5
10.75
0.50.75）t（㎜Δ工件公差<1≥≤0.16≥0.17~0.350.160.36<0.16
1~20.42≤0.20≥0.20≥<0.200.21~0.41
2~40.240.50≥0.24<0.24≥0.25~0.44≤>4
≥≥0.60
<0.30
0.31~0.59
0.30
≤0.30
备注计算及说明
15
查的=0.24
，Δx＝0.75
d+（d+δp=）0.2129+0.75故得：
×（）x△p＝（min＋0.02+=29.160.02d-29.16+0.27）dδp=*（-p+Zmin）d=（0.025
-=29.430.025
）落料（b落料时以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算如下表1-11以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算表2.3.3
配制凸模的尺寸基准件凹模的尺寸图工序性质凹模刃口尺寸磨损情况（b）
按凹模实际尺寸配制，x△）磨损后增大的尺寸Aj＝（Amax－△＋0.25保证双面合理间隙）＋x△磨损后减小的尺寸落料Bj＝（Bmin△－0.252cmin~2cmax±△）＋磨损后不变的尺寸Cj=（Cmin0.5△0.125为落料件的极限尺寸。
、CminCj为基准件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin注：
Aj、Bj、计算凹模各尺寸：
对应x=1对应的x=0.75，尺寸1855查上表1-11的，尺寸42，52，磨损后增大的尺寸的：
）△＝（Amax－xAj△0.25＋）=41.8142-0.75×0.2542mm的：
A1=（+0.06+0.25/4=51.81
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