模具课程设计计算说明书.docx

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模具课程设计计算说明书

课程设计报告

课程名称

设计题目

院系名称机械电子工程学院

专业班级14机械设计制造及其自动化3班

姓名李旭

学号

成绩

指导教师

2017年6月

模具课程设计计算说明书

设计课题：

阀门扳手冲压模具的设计

班级：

14机设三班

学号：

姓名：

李旭

指导教师：

邓逍荣

完成时间：

2017年6月5日

前言

模具课程设计师比较全面的训练，其意义在于为以后的设计工作打基础，培养学生在设计过程中严肃认真、刻苦钻研、一丝不苟、精益求精的态度，使其在设计思想、方法和技能各方面都获得锻炼和提高。

经过一学期对模具整体结构和细节的学习和了解，为了更进一步的了解模具制造和加工，利用所学模具知识设计一套简单的链条侧压板冲压模具，来巩固所学模具知识。

通过完成模具课程设计，综合应用和巩固模具设计课程以及相关课程的理论基础和专业知识，系统地掌握产品零件的成形工艺分析、模具结构设计的基本方法和步骤、非标准模具零件的设计等模具设计基本方法。

同时，学会了正确运用技术标准和资料，培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化了质量意识和时间观念，形成了从业的基本职业素质。

前言2

课程设计任务书4

一冲裁件工艺计算5

1.1排样设计5

1.1.1排样类型5

1.1.2材料利用率5

1.1.2搭边、进距及料宽的确定6

1.2冲裁工艺力与压力中心的计算7

1.2.1冲裁力、卸料力的计算7

1.2.2压力中心的计算8

二冲裁工艺分析8

2.1冲裁件工艺性分析8

2.1.1冲裁件的结构工艺性8

2.2冲裁工艺方案的确定9

三模具结构形式的确定9

3.1正装式复合模和倒装式结构比较：

9

3.2模具类型的选择9

3.3操作与定位方式10

3.4卸料、出件方式10

3.5确定送料方式10

3.6确定导向方式10

3.6模具刃口尺寸的计算：

11

四主要零部件的设计12

4.1工作零件的结构设计12

4.2卸料部件的设计13

4.3模架及其他零件部件的选用14

五校核模具闭合高度及压力机有关参数16

5.1压力机的选择16

5.1.1校核模具闭合高度16

课程设计任务书

姓名：

李旭学号：

班级：

14机设三班

课题名称：

阀门板手冲压模具设计

工件图：

阀门扳手冲裁零件，材料为20钢，厚度为2mm。

该零件年产量10万件。

设计要求：

1、装配图用A1图幅1张。

（手画）

2、说明书（打印）不少于6000字。

有说明书封面。

指导教师：

邓逍荣教研室：

鼎新楼2206时间：

2017.6.2

Pro/E仿真图

一冲裁件工艺计算

1.1排样设计

1.1.1排样类型

排样1

排样2

1.1.2材料利用率

L：

条料的长度式中N：

一米长的条料能排出工件的个数

A：

一个工件有用面积

B：

条料的宽度

工件的实际面积A=π102+（5+10）×24×0.5+π52-（5+10）×4.33=627.7mm2

排样1η=NA/BL×100%

=17×627.7/25×1000×100%

=42%

排样2η=NA/BL×100%

=45×627.7/1000×58

=47%

所以选择排样2合理

1.1.2搭边、进距及料宽的确定

1）搭边

因零件外形为圆弧形，查《冲压工艺与模具设计》P49表3-3得

2）进距的确定

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，是决定挡料销位置的依据。

条料宽度的确定于模具的结构有关。

步距确定的原则是：

最小条料宽度保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

送料进距的大小等于条料上两个相邻零件对应点之间的距离

如图S=22

3）料宽的确定

A=B+c

B为条料宽度，D为冲裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸，a为侧搭边值，∆为条料宽度的单向偏差，A为导料板之间的距离，c为导料板之间间隙。

根据《冲压工艺与模具设计》P50查表3-4得

∆=1.0，c=1.0

则A=59

1.2冲裁工艺力与压力中心的计算

1.2.1冲裁力、卸料力的计算

式中，K为安全系数，一般取1.3；L为剪切长度，t为板料厚度，为板料的抗剪强度。

1.2.2压力中心的计算

二冲裁工艺分析

2.1冲裁件工艺性分析

2.1.1冲裁件的结构工艺性

1）、材料：

该冲裁件的材料为20钢，属于优质碳素结构钢。

2）、零件：

该冲裁件结构简单，两端都是圆弧形结构比较适合冲裁。

3）、尺寸精度：

零件图上所有未注公差的尺寸都是属于自由尺寸，可按IT14级确定。

查公差表可得各尺寸公差为：

零件外形：

φ200-0.52mmφ100-0.43mm

零件内形：

φ50+0.36mm

圆心距：

39±0.05mm

结论：

适合冲裁。

2.1.2冲裁剪断面的表面粗糙度

查表3-13得Ra为6.3

2.2冲裁工艺方案的确定

1、方案一：

先冲孔，后落料。

单工序模生产。

方案二：

冲孔—落料复合冲压。

复合模生产。

方案三：

冲孔—落料级进冲压。

级进模生产。

2、根据分析结合《模具设计基础》表2-8分析：

方案一：

模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案三：

只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。

方案二：

也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于图凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。

冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。

三模具结构形式的确定

3.1正装式复合模和倒装式结构比较：

正装式复合模具适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。

倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸件，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。

由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位销定位方式。

3.2模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为无侧刃级进模。

3.3操作与定位方式

（1）操作方式

零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，也能满足生产要求，这样就可以降低生产成本，提高经济效益。

（2）定位方式

因为固定挡料销结构简单，制造方便。

且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料板，控制送料步距采用固定挡料销。

3.4卸料、出件方式

（1）卸料方式

刚性卸料与弹性卸料的比较：

刚性卸料是采用固定卸料板结构。

常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。

卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t，若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。

常用作落料模、冲孔模、倒装复合模的卸料装置。

工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

（2）出件方式

因采用无侧刃级进模生产，故采用下出件为佳。

3.5确定送料方式

因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B大于送料方向的凹模长度L故采用纵向送料方式，即由前向后送料。

3.6确定导向方式

方案一：

采用对角导柱模架。

由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。

常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

方案二：

采用后侧导柱模架。

由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。

因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成模具歪斜。

因此，适用于冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具，大型模具不宜采用此种形式。

方案三：

四导柱模架。

具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。

常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模具架。

方案四：

中间导柱模架。

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。

但只能一个方向送料。

根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命保证工件质量，并考虑生产效率以及加工方便性等因素，该正装式复合模采用后侧导柱的导向方式，即方案四最佳。

3.6模具刃口尺寸的计算：

基本尺寸及分类

冲裁间隙

磨损系数

计算公式

制造公差

计算结果

落料凸模

Dmax0-△=φ200-0.52

Zmin=0.28

Zmax=0.4

Zmax-Zmin

=0.12mm

制件精度为IT14级故x-0.5

Dd=（Dmax-X△）0+δd

δd=0.6×0.12

=0.072mm

△/4

Dd=（20-0.5×0.52）0+δd

=19.740+0.072mm相应凸模尺寸按凹模尺寸配做，保证双面间隙在0.28～0.4mm之间

Dmax0-△=100-0.43

Dd=（10-0.5×0.43）0+δd

=9.7850+0.072mm同上

冲孔凸模

Dmin0+△=φ100+0.36

同上

同上

dp=（dmin+x△）0-δp

δp=0.4×0.12=0.048mm

△/4

d=（+0.5×0.36）=11.18mm相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配做，保证双面间隙在0.28～0.4mm之间。

中心距尺寸

L±△/2=39±0.15

同上

X=0.75

dd=（Lmin+0.5△）±0.125△

△/8

=0.0375

d=（39.85+0.5×0.3）±0.125△=39±0.0375

四主要零部件的设计

4.1工作零件的结构设计

（1）、落料凸模

其外形尺寸按相关公式计算：

凹模厚度H=kb1

b1为工件的垂直于送料方向度量的凹模洞孔最大距离，即b1=20mm

k由工件t=2mm查《模具设计基础》表2-5取k=0.22～0.35

H=kb1（公式9）

=（0.22～0.35）×20=4～7mm

考虑原材料板厚有1、2、3等厚度，从经济、材料强度和加工方面考虑选用2mm厚的钢板加工，因此确定凹模板厚为5mm。

凹模长度L=L1+2l1（其中L1为平行于送料方向度量的凹模洞孔最大距离，l1为凹模孔壁至边缘的距离，查表2-6得l1=36）

L=L1+2l1（公式10）

=20+2×36=92mm

凹模宽度B=b1+（2.5～4.0）H（公式11）

=20+（2.5～4.0）×5=17.5～40mm

查表《机械设计手册》JB/T7643.1确定凹模的长×宽×高为100×63×5mm

设计图见装配图。

（2）、冲孔凸模

所冲孔为正六边形形孔，为了便于装配和满足凸模强度，采用数控车床加工，其总长按相关公式计算：

L=h1+h2=20+5=25mmh