杨作良模具设计Word文件下载.docx
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（1）教材有关章节
（2）模具设计手册（3）机械设计基础（教材）（4）机械设计手册（5）pro/E三维设计教程
3、设计时间3周
第一周：
设计方案讨论确定，完成相关计算，设备选择。
第二周：
完成模具三维装配图。
第三周：
完成CAD二维图绘制。
（一）零件工艺性分析
工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度1mm，生产批量为大批量。
工艺性分析内容如下：
图1
1.材料分析
Q235为普通碳素结构钢，拥有良好的塑性、韧性。
以及较好的冲裁成形性能。
2.结构分析
零件结构简单对称，对冲裁加工较为有利。
零件中心有一正五边形孔，孔的同心圆半径R=34.03，满足冲裁最小孔径
≥1.0t=1mm的要求。
另外，中心孔距零件外形之间的孔边距为20mm，满足冲裁件最小孔边距
≥1.5t=1.5mm的要求。
所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
3.精度分析：
设计任务书中没有要求尺寸公差，我们以IT14精度等级为准。
综上所述，该工件冲裁工艺性良好，可以用普通冲裁的加工方法制得。
（二）冲裁工艺方案的确定
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。
（三）零件工艺计算
1.刃口尺寸计算
根据零件形状特点及批量生产特点，凸凹模宜采用配作法加工。
未注公差按照IT14级，查公差表得工件尺寸及公差为690-0.74mm、400+0.62mm;
差模具设计指导书表3-22得Zmax=0.14mm、Zmin=0.10mm;
所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。
（1）落料凹模的基本尺寸
69.060-0.74mm对应的凹模尺寸为Da=（69.06-0.5×
0.74）0+（0.25*0.74）=68.6900.185
落料凸模的基本尺寸和落料凹模的基本尺寸相同，同时在技术条件中注明：
凸模刃口尺寸与凹模配作，保证间隙在0.10~0.14mm。
（2）冲孔凸模的基本尺寸
400+0.62mm对应的凸模尺寸为Dt=（40+0.5*0.62）0-（0.25*0.62）=40.310-0.155
冲孔凹模的基本尺寸和冲孔凸模的基本尺寸相同，同时在技术条件中注明：
凹模刃口尺寸与凸模配作，保证间隙在0.10~0.14mm。
.
2.排样计算
根据工件特点，采用图2所示的排样方式，磨具设计指导书表3-21得到，搭边值a1=1.5mm，a=1.8mm。
一个步距内的材料利用率ƞ=A/BS*100%
由上式求得ƞ=43.8%
图2
步距S=113.24mm条料宽B=109.87mm
3.冲压力计算
本模具采用正装复合模，选择弹性卸料和上出件方式。
冲压力计算如下：
已知知冲裁力基本计算公式为F=KLtŢb
工件周长为69.06*5=345.3mm，材料厚度1mm，Q235的抗剪强度取350MPa，则所需的冲裁力为：
F=1.3*345.5*1*350N=157111N≈157KN
卸料力
FX=KXF=0.05*157KN=7.85KN
顶件力
FT=KdF=0.05*157KN=7.85KN
冲压力
FZ=F+FX+FT=157+7.85+7.85=172.7KN
根据计算结果，初选设备为开式压力机J23—25。
4.压力中心计算
该工件为规则几何体，压力中心在几何中心。
四、冲压设备的选用
根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—25，其主要技术参数如下：
公称压力：
250kN
滑块行程：
65mm
最大闭合高度：
270mm
闭合高度调节量：
55mm
滑块中心线到床身距离：
200mm
工作台尺寸：
370mm×
560mm
工作台孔尺寸：
200mm×
290mm
模柄孔尺寸：
φ40mm×
60mm
五、模具结构的设计
1.模具类型的选择
由冲压分析可知，本模具采用正装复合模。
2.定位方式的选择
本模具采用的是条料，控制条料的送进使用导料销，无侧压装置。
控制材料送进步距采用挡料销。
3.卸料，出料方式的选择
由于工件是料厚为1mm的薄板，材料相对较软，卸料力也比较小，所以采用弹性卸料方式。
因为采用正装复合模，必须采用上出料方式。
4.导向方式的选择
为了提高模具寿命以及工件质量，以便于安装和调整，本模具采用中间导柱的导向方式。
六，模具主要零件的设计
1.冲孔凸模
由于所冲的孔为正五边形，不需要特别的保护，所以选用台阶式，便于安装和更换，另外加工简单，凸模结构如图所示：
图3-1
凸模二维图：
图3-2
凸模的长度尺寸主要根据模具的具体结构来确定，并考虑到凸模的修磨，固定板与卸料板之间的安全距离，装配等因素。
当采用弹性卸料装置时，凸模计算公式：
L=h1+h2+t+h
h1为凸模固定板的厚度，取20mm
h2为卸料板厚度，取10mm
t为工件厚度1mm
h为附加长度，包括的修磨，固定板与卸料板之间的安全距离等，取24mm
该凸模总长L=55mm，凸模刃口尺寸为40.310-0.155
2.落料凹模
落料凹模采用整体式凹模，安排凹模在模架上的位置时，将凹模中心与模柄中心重合。
凹模厚度H式计算：
H=Kb=0.22*69.06mm=15.1mm取凹模厚度为20mm
凹模壁厚C下式计算：
C=（1.5-2）H=（1.5-2）*20=30-40mm取凹模壁厚为30mm
凹模拟加工为圆形，取凹模轮廓为Ø
250*20mm
凹模结构如下图所示：
图4-1
图4-2
3.卸料装置中弹性元件的计算
模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：
（1）确定橡胶的自由高度:
H工=H工+H修=t+1+（5-10）=7mm
由以上两个公式，取H0=30mm
（2）确定橡胶的横截面积A=FX/P
采用的是弹压卸料装置，选用合成橡胶作为弹性元件，已知Fx＝7.85kN，根据模具安装空间，取圆筒合成橡胶橡胶4个，每个橡胶承受的预压力Fy为：
Fy＝Fx/n＝7850/4＝1962.5N
取hy＝32%h,查表得p＝2MPa,则橡胶的横截面积为：
A＝Fy/p＝1962.5/2＝981.25
设橡胶孔直径为Dmm，橡胶上卸料螺钉孔直径d为10mm，则有：
A＝π/4（D2-d2）=π/4（D2-102）=981.25
经计算和保证足够的卸料力,取D＝36mm
（3）橡胶的装模高度为0.85*30=25.5mm取整为26mm
4.凸凹模
凸凹模的外形按照凹模设计，内孔按照凸模设计。
采用上出料方式，凸凹模应装在上模座。
其总长为：
L=h1+h2+t+h3
h1为凸凹模固定板厚度20mm
h2为橡胶装配高度26mm
h3为卸料板厚度10mm
该凸凹模总长为L=57mm
其结构如下图：
图5-1
图5-2
5.卸料板
卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为10mm。
卸料板用45钢制造，淬火后硬度为40-45HRC
6.卸料螺钉
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。
卸料螺钉拧紧后应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在卸料螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
7.顶件块
正装的复合模采用上出料方式，通常在凹模下加一垫块，以增加顶件块的行程，顶件块与弹顶器用顶杆相连。
8.模架和其他零件
该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在中间位置，冲压时可以防止偏心力矩引起的磨具歪斜。
但只能前后送料，适合于复合模。
现以凹模周界来选择模架规格：
上模座取45mm，下模座取55mm，上下模座垫板厚度取10和5mm，凸模固定板，凹模都取20mm，下垫块取14mm，则该模具的闭合高度为：
H=（45+55+15+57+55-1）mm=226mm
上模座250*45mm下模座250*55mm
导柱40*180mm35*180mm
导套40*115*43mm35*115*43mm
可见，该模具的闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模闭合高度270mm，完全可以满足使用要求。
上模座:
图6
下模座：
图7
装配总图：
图8-1
图8-2
参考文献：
1、《冲压工艺与冲模设计》，翁其主编，机械工业出版社
2、《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社
3、《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组，机械工业出版社
4、《冲压模具简明设计手册》，郝滨海编著，化学工业出版社
6、《冲压模具设计结构图册》，薛啟翔编，化学工业出版社
5、《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社
7、《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社
8、《冲压工艺与模具设计使用技术》，郑家贤编著，机械工业出版社
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