卡簧冲压模具设计说明书.docx
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卡簧冲压模具设计说明书
一设计内容
设计一套如下图所示的零件成型模具
二设计要求
1.完成详尽的设计说明书一份
2.完成模具装配图一份
3.完成零件及模具的三维设计
三模具设计的意义
冲压成型工艺与模具设计是材料成型及控制工程专业的基础课程，通过模具的课程使我们加强对课程知识的理解，在掌握材料特性的基础上掌握金属成型工艺，掌握一般模具的基本构成和设计方法，为我们进一步发展打下坚实的理论实践基础。
四零件工艺性分析
一）零件的尺寸精度
从零件图上可以看出，零件尺寸全部按照IT14级尺寸精度，查公差尺寸表确定零件各构成尺寸在实际冲压中的公差为：
2、9.5、5.2、
3、6、5
二）零件结构工艺
零件外形简单，结构对称，零件中有三处弯曲，一处为L型弯曲，一处为U型弯曲，一处为多弯成型，由图可知，零件为薄型零件，，零件尺寸精度和位置精度只是一般要求，且零件的相对弯曲半径都大于最小相对弯曲半径，以上条件都适合弯曲。
（一）确定工艺方案
由图可知，零件冲压生产所需的基本工序有弯曲、落料两种工序，因此，可能的冲压方案有:
1：
全部单工序生产即：
落料，弯曲
2：
采用级进模生产
由于零件尺寸较小，根据零件外形尺寸和坯料厚度，以及生产过程中的操作方便以及精度要求的角度出发，易采用单工序模具生产。
（二）零件坯料展开如图所示
（三）零件排样
1：
根据零件的结构特点：
材料较薄，尺寸小，且要求工件纹向为，因此采用Q11——3*1200型号剪床（《模具设计手册》）下料，且排样为有废料排样，沿冲件外形冲裁，在冲件周边都有搭边，冲件尺寸完全由冲模来确定，因此模具寿命较长，但材料利用率较低。
2计算条料宽度：
根据零件形状，及排样方法，查《冲压模具设计手册》，工件之间搭边值为1.8，工件与侧搭边值为2，条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料方便，规定其上偏差为0，下偏差为—△，
式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a1---冲裁件之间的搭边
△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.4mm
B0△=
=
故条料宽度为22.03mm。
3：
确定布局：
送料距S：
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
送料步距S
Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边
S＝22.03＋0.4＝22.43mm
排样图如图所示
4：
．计算材料利用率
一个步距内的材料利用率
η＝Ａ/BS×100%
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B—条料宽度；
S—步距；
η=Ａ／BS×100%
=257.748／（22.03×22.43）×100%
=52.16%
根据计算结果知道排材料利用率可达52.16%，满足要求。
（四）冲压力计算
1：
冲裁力计算
用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：
）
式中：
F—冲裁力；
L—冲裁周边长度；
t—材料厚度；
τb—材料抗剪强度；Qbe-2的τb的值查《冲压成型工艺与模具设计》附录表2为590——830Ｍpa,则取τb=660Mpa
Ｋ—系数；一般取Ｋ=1.3。
则落料力：
F=KLt
=1.3*73.53*0.3*660
=18926.62N
卸料力：
=F
=0.05*18926.62
=946.33N
顶件力：
=F
=0.08*18926.62
=1514.13N
则=F++=21387.08N
2弯曲力计算:
由，得
=++
=467.33N
=
=202.71
=
=119.89N
校正弯曲力：
查《冲压成型工艺及模具设计》得=20MP，又由弯曲件被校正部分的投影面积为A，则=A得
则=21905.53N
由,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取,则公称压力.由上可知，查《模具设计手册》，初选压力机的公称压力为40KN,即J113型压力机，具体如下：
型号
公称压力
滑块行程
形成次数
最大闭合高度
闭合高度调节量
工作台尺寸
垫板厚度
模柄孔尺寸
J11-5
50KN
0-40mm
140mm
20mm
前后
左右
30mm
直径
深度
180mm
320mm
25mm
40mm
3:
压力中心的计算：
用解析计算法求出冲模压力中心
由公式
X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/（L1＋L2＋…Ln）
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn）/（L1＋L2＋…＋Ln）
用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图所示。
在图中将XOY坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成基本线段。
则X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/（L1＋L2＋…Ln）
=（9.54*4.77+3*6.27+4.77*17.31+3.87*1.935+2.07*4.905+3.6*7.74+3*6.27+3.6*14.34+2.07*17.175+3.84*20.145）/（9.54*2+3*2+3.87*2+2.07*2+3.6*2）
=11.04
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn）/（L1＋L2＋…＋Ln）
=（3.47*3.47+4*5.47*2+1.7*8.32*4+3.47*2*9.205）/3.47*4+1.7*4+4*2）
=6.159
（五）模具工作部分尺寸计算：
由于本产品采用IT14级精度，查《工具与制造手册》知：
Zmax=0.20mm，Zmin=0.20mm.
则，对于下料凹模磨埙后刃口尺寸:
变大，所以查表2-11得，
由公式2-11得：
凹模磨埙后，尺寸B变大，由表2-11查得X=0.75，由公式2-12得
尺寸不变
得
对于弯曲模刃口尺寸计算，以下部U型弯曲为例计算：
查表得，间隙Z=0.3，△=0.25。
，则由公式得
（六）模具主要零部件设计：
1落料凹模：
1）厚度H的计算：
查表得K取1.25
=14.10mm,取H=15mm
2）模长度和宽度，根据凹模周界尺寸，查《冲压模具设计与制造简明手册》得凹模周界尺寸80*63mm
根据凹模周界尺寸和送料方式
凹模周界
凸模长度
配用模架闭合高度
孔距
垫板厚度
固定板厚度
缷料板厚度
导料板
凹模厚度
L
B
42
最大
最小
s
4
14
12
长度
厚度
14
80
63
130
110
62
36
45
21
83
6
3）凹材料的选用:
根据《冲压模具设计与制造简明手册》表8-3,材料选用45钢。
4）凹模的选用
由于零件尺寸较小，所以在所有模具中，凹模均选用整体式凹模。
2落料凸模
由表知凸模长度为42mm,为便于凸模和固定板的加工,可通过这设计成铆接方式与固定板固定.冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式.
凸模材料：
参照《冲压模具设计与制造简明手册》选用Cr12
2）校核
考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模5mm进行强度和刚度校核：
（1）强度校核：
根据凸模校核公式：
L≤90d/
可得：
L≤90d/=51.49mm,L：
为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为42,所以钢度得以校核.
（2）刚度校核
凸模的最小直径d应满足:
所以5＞1.2,凸模强度得以校核.
3：
卸料板的设计
卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与凹模固定板轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T8066.2-1995规定，选用80mm×63mm×14-17组模具参考，取其厚度为12mm。
查《模具设计简明手册》P298典型卸料纵向送料组合得相应：
组合的零件尺寸由上图表可得
两圆柱销销孔之间的距离S1=36mm,
两内六角螺钉之间的横向距离S=62mm,
两内六角螺钉之间的横向距离S2=45mm.
4：
固定板的的设计
1）凹模固定板的厚度:
其厚度与凹模的厚度尺寸相当，取14mm；
2）凹模固定板的外形尺寸：
与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为。
3）材料：
选用Q235钢
4）配合及连接件：
凹模与凹模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与下模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致,顶部与模铆接,因此必须倒角。
5）凸模固定板的厚度：
其厚度与凸模的厚度尺寸相当，取14mm；
6）凸模固定板的外形尺寸：
与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为。
7）材料：
选用Q235钢；
8）配合及连接件：
凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角。
（七）模架及其他零部件的设计
该模具采用中间导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。
常用于纵向送料级进模送。
以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。
上模座按GB/T2855.2-1990规定，厚度取25mm,垫板厚度取4mm,固定板厚度取14mm,卸料板厚度取12mm,下模座按GB/T2855.2-1990规定，厚度取30mm，固定板厚度取4mm。
根据上下模座选取导柱为Φ18mm×140mm,导套为Φ20mm×100mm×25mm。
模具闭合高度H=120-140mm
（八）模具闭合高度及压力机有关参数
1）校核模具闭合高度
公式
式中压力机最大闭合高度；
压力机最小闭合高度；
垫板厚度。
根据前面初选压力机J11-5，查《模具设计与制造简明手册》P49表1-81得：
，，
将以上数据带入公式，得126经计算该模具最大闭合高度H=130mm，在126mm～139mm内，且开式压力机J11-5最大装模高度140mm,大于模具闭合高度130mm, 可以使用
2）冲压设备选定
通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J11-5能满足使用要求。
其主要技术参数如下：
型号
公称压力
滑块行程
形成次数
最大闭合高度
闭合高度调节量
工作台尺寸
垫板厚度
模柄孔尺寸
J11-5
50KN
0-40mm
140mm
20mm
前后
左右
30mm
直径
深度
180mm
320mm
25mm
40mm
（十）设计并绘制模具总装图
按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准件。
绘制模具装配图
参考文献：
1：
《冷冲压技术》翁其金主编北京机械工业出版社2000年11月版
2：
《互换性与测量技术基础》（第四版）廖念钊许金钊主编中国计量出版社2008年2月版
3：
《现代工程制图》李丽主编高等教育出版社2005年3月版
4：
《模具设计与制造简明手册》（第二版）冯炳尧韩泰来蒋文森主编上海科学技术出版社1998版
5：
《模具设计与制造实训教程》李学峰成虹主编化学工业出版社2005年1月版
6：
《冲压模具设计与制造》刘建超张宝忠主编高等教育出版社2004年6月版
7：
《材料成形设备》王卫卫主编机械工业出版社20
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