河北工程大学考试淡淡的冲压模具课程设计.docx
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河北工程大学考试淡淡的冲压模具课程设计
河北工程大学
课程设计
题目:
冲孔落料模
系别：
机械工程系
专业：
材料成型及控制工程
班级：
0821班
姓名：
刘占雷
学号：
080012136
指导教师：
李河宗
完成时间：
2011年12月
通过本专业的课程设计，综合应用和巩固冲压模具设计课程及相关课程的基础理论和专业知识，系统的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、模具零件的加工规程、标准零件的正确选用和非标准零件的计算。
本次课程设计是在完成《冲压工艺与模具设计》和《模具制造工艺学》以及相关专业课程后，在指导老师给定的设计课程题目下，结合自己查阅的各项参考资料并加以分析、推理、计算，从而得出这套设计说明书。
这幅模具属于典型的复合模。
由于我的设计水平有限，难免会有设计不足的地方，还请各位不吝指出。
目录
1.冲压件工艺性分析1
2.冲裁工艺方案的确定3
3．零件工艺计算5
3.1凸凹模工作部分尺寸计算5
3.2排样计算5
3.3计算条料规格和材料利用率6
3.4计算冲压力6
3.5压力中心的计算……………………………………………………………………………….6
4.模具总体结构7
4.1模具类型的选择7
4.2毛坯形式及定位7
4.3卸料方式7
4.4模架及导向7
4.5大致结构和总体尺寸7
5.选择压力机型号7
5.1公称压力7
5.2模具闭合高度定位7
6.模具设计8
6.1主要零件的结构9
6.2主要的装配关系9
6.3主要零件部件的材料和热处理9
6.4模具装配图9
5.4模架及其他零部件设计13
6.模具总装图10
9.参考文献11
10.结束语12
落料冲孔复合模设计实例
1.零件工艺性分析
工件为图1所示的落料冲孔件，材料为T2钢，材料厚度0.3mm，生产批量为大批量。
工艺性分析内容如下：
图1工件图
1.材料分析
T2为高速工具钢，具有较好的冲裁成形性能。
2.结构分析
零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。
零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为4.2mm，满足冲裁最小孔径
≥
的要求。
另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.8mm，满足冲裁件最小孔边距
≥
的要求。
所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
3.精度分析：
零件的公差等级是IT10，由于材料为T2冲孔落料过程产生的毛边较小，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。
由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
2.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。
现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为0.3mm时，可查得凸凹模最小壁厚为1.5mm，现零件上的最小孔边距为5.8mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。
3.零件工艺计算
（1）凸、凹模工作部分尺寸计算。
查初始冲裁间隙为
Zmin=0.02mm，最大间隙Zmax=0.05mm，Zmax——Zmin=0.03<0.05mm.由于工件形状复杂，故冲裁刃口应采用配做法，并应以凹凸模为基准件，其刃口尺寸计算过程见下表：
落料凹模和冲孔凸模按凹凸模的实际尺寸配做，保证双面间隙为0.02mm—0.05mm均匀。
刃口磨损系数均取x=0.5，刃口尺寸公差δ取零件相应尺寸公差的1/5。
（1）落料件尺寸的基本计算公式为
（2）冲孔基本公式为
零件尺寸
零件公差Δ/mm
刃口性质
刃口磨损尺寸变化
刃口尺寸公差δ/mm
凹凸模刃口尺寸
0.15
落料凸模
变小
0.03
mm
0.22
落料凸模
变小
0.04
mm
0.25
落料凸模
变大
0.05
mm
0.3
落料凸模
变小
0.06
mm
12±0.215
0.43
落料凸模
不变
0.08
12±0.04mm
0.2
落料凸模
变小
0.04
mm
2±0.125
0.25
冲孔凹模
不变
0.05
2±0.025mm
0.25
冲孔凹模
变大
0.05
mm
（2）.排样计算设计复合模时，首先要设计条料排样图。
该零件具有圆形的特点，可直接采用直接排列的排样方案。
查《冲压模具设计与制造》表2.5.2；确定搭边值；
两工件间的搭边a＝0.5mm
工件边缘搭边a1＝0.8mm步距为：
s=5.8mm
其具体排样图如右图所示。
（3）计算条料规格和材料利用率。
根据右图所示的排样图，条料毛坯的宽度尺寸就定为B=22mm。
长度可根据公式：
L=n×13+2.5，并考虑操作的方便性来确定剪板机下料。
材料利用为：
η=
×100%=
×100%
若取n=20，则L=262.5mm，材料的利用率为80%，
（4）计算冲压力。
根据产品尺寸，计算一模两件的总冲裁长度为L=154.76mm，取L=155mm。
查T2的抗拉强度为σb=539MPa，材料厚度t=0.3mm，据此求得冲裁力为：
可知冲裁力基本计算公式为
F=Ltσb=155×0.3×539N=25063.5N≈25KN。
先假设模具的卸料和顶料（顺装式复合模无推料）均为弹性结构，来计算总冲压力，并且计算卸料力和顶料时，不分冲裁区域（落料部分还是冲孔部分）都以总冲裁力为基数。
由于冲裁力不大（2.5×104），这样计算的误差影响很小，况且是更安全的。
查相关经验表格，得卸料、顶料系数分别为：
KX=0.04，KD=0.06
可计算得卸料力、顶料力分别为：
FD=KXF冲=0.04×25KN=1KN,FD=KDF冲=0.06×25KN=1.5KN
这样。
即可求得总冲压力为：
F总=F冲+FD+FD=27.5KN
（5）压力中心计算
由于冲裁位置的两个工件呈中心对称，压力中心可用几何方法简单获得，如右图：
四、模具总体结构
（1）模具类型：
顺装式复合模。
（2）毛坯形式及定位：
条料生产，导料销和料销定位，手动操作。
首件用条料前端定位，以后各件以落料孔后侧定位。
（3）卸料方式：
上模弹压卸料板压料、卸料，下模弹性顶件；考虑到上模空间及装配，冲孔废料由上模推杆刚性打出。
（4）模架及导向：
选用标准模架，双导柱滑动导向，对称分布，防止侧偏力。
要求两导柱直径取Φ22mm，防止合模错位。
导柱与导套的配合为：
H6/h5（最大双边间隙0.022mm）。
（5）大致结构和总体尺寸：
根据排样图，一模两件，考虑合适的螺孔、销孔布置区域，落料凹模的总体尺寸大约为80mm×60mm×12mm左右，并据此查找、粗选模架规格。
模具闭合高度由上模座（25mm），上模垫板（6mm），上模固定板（15mm左右），上模卸料板（8mm左右），上模弹性件（厚10mm左右）和下模座（30mm）,下模垫板（6mm），下模固定板（15mm左右），过渡垫板（12mm左右），落料凹模形成。
初步计算，得模具闭合高度就定位142mm。
草图略。
五、选择压力机型号
本题未给出现现有设备情况，现根据一般情况选核。
（1）公称压力：
F公≥F总÷0.8=27.5÷0.8KN=34.375KN
（2）查设备资料，考虑闭合高度和台面尺寸，型号为J23－6.3的开式压力机比较合适。
模具闭合高度就定位142mm。
六模具设计
（1）主要零件的结构设计。
落料凹模有一部分为最窄处1.8mm，总长10mm左右的悬臂，刚度和刚度都很薄弱，虽然冲裁力较小，但容易受侧偏力而弯折，考虑此部分做成镶块，是同冲孔凸模，固定于下模固定板，并于落料凹模无间隙镶配，既能改善其受力状态，增大其刚度，又便于拆换，降低维修成本。
落料凹模及凹模镶块的结构图如图
（图）落料凹模和凹模镶块
凸凹模做成直通式，便于用线切割加工，但宽1.8mm的槽口不宜为直通型，以保证零件的刚度；冲孔凹模刃口亦为直通式。
保证凸凹模壁厚，相应的推杆也制成扁形，凸凹模的结构图如下图左
下模两个顶件块和托板若制成一体，结构太复杂，位置要求也很高，不便加工。
若分别制作，由于顶件块尺寸太小，与托板的连接困难。
考虑弹性顶件，且顶件力不大（单见0。
75KN），这里采用在装配时用粘结剂粘结的方法，如下图右：
左图右图
（2）主要的装配关系和要求。
凸凹模、凹模镶块和冲孔凸模与相应固定板的配合取较紧的过渡配合H7/h6，其中凹模镶块还与落料凹模无间隙镶配，另为，凸凹模和凹模镶块与固定装配后尾部铆开、磨平，故要求尾部15～20mm的长度不得淬火。
推杆与凸凹模，顶件块与凹模和凹模镶块，卸料板与凸凹模，以及托板与凹模镶块的三直边之间，均取单边0.1～0.15mm的间隙配合，保证滑动自动。
由于首次只冲一个零件，托板和顶件快的组合体受侧偏顶力，容易卡死，为此，下模增设一直径为Φ6mm的小导柱给托板定向，二者配合取H7/h6，而小导柱与下模固定板过渡配合。
（3）主要零部件的材料和热处理。
凹模、凹模镶块、凸模和凸凹模的工作部分尺寸很小，要注意淬火时的变形和开裂，故选Cr12，Cr12MoV等合金工具钢，而不宜用T10A碳素工具钢。
还要注意凸凹模和凹模镶块的固定形式，不得整体淬火。
推杆、顶杆、打棒等受压的细长件，应选45钢，调质处理。
上、下模垫板直接承受冲裁力的冲击，需淬火到50HRC以上。
托板和推板由于尺寸小，受冲击，应用45钢并调质处理，顶件块可用Q235。
（4）模具装配图见下图。
此模具的主要特点是落料凹模的镶拼结构和下模顶件装置的粘结形式，由于形状不规则，尺寸小，装配精度要求高，需要较高的模具制造水平，制作过程要用线切割、数控铣等高精度设备加工，保证各部的位置精度，粗腰较高的模具制造水平，并减少人工修配工作量。
模具安装、调试时，要控制上、下模刃口吃入深度不超过0.5mm。
参考文献：
《冲压工艺及模具设计》机械工业出版社主编：
朱晓霞
《冲压工艺及模具设计》西北工业大学主编：
吴诗淳
《实用冲压工艺及模具设计》机械工业出版社主编洪慎章
设计心得体会
经过这次课程设计，我进一步了解冲压模具的设计过程，使得在书本和课堂上学到的知识能与实践相结合，加强了我的模具设计知识，我对模具设计生产生更浓厚的兴趣，使个人的模具设计的能力得到综合运用，做到设计理论论据充分，设计方案力求合理。
增强对模具设计的独立工作能力,以严谨的科学态度和正确的设计思想完成设计，为今后的学习和工作打好基础。
我运用模具设计与制造的知识完成本次设计，训练绘图看图的基本功，学会绘制标准工程图，熟练应用PRO/E、CAD设计软件。
使个人熟练应用参考资料，设计手册，设计应规范化，掌握国家有关标准和部颁发标准。
但从这次课程设计中我同时意识到自己知识的缺乏，还未达到成熟的设计水平，思索将来，在这充满挑战、充满竞争的社会中，我要更加努力学习来迎接挑战，挑战自我、战胜自我、跨越自我。
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