精选冲压垫片冲孔落料复合模设计说明书.docx

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精选冲压垫片冲孔落料复合模设计说明书

设计说明书

院系机械工程

班级11级

专业材控一班

姓名李硕

学号1106031022

指导教师周伟

一序言--------------------------------------------1

二设计任务书及零件图-------------------------------2

三垫片冲压工艺分析---------------------------------4

四垫片冲压工艺方案的确定-----------------------5

五垫片冲模结构的确定-------------------------------6

六压力计算与压力机的选择---------------------------7

七模具刃口尺寸和公差的计算-------------------------9

八凸模、凹模、凸凹模的结构设计---------------------11

九校核模具闭合高度及压力机有关参数--------------------13

十模具总体设计及主要零部件设计------------------------14

十一参考资料-----------------------------------------16

一序言

现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用,随之而来的便是对冲压模具设计与制造的要求越来越高。

冲压模具是冲压生产的主要工艺设备,其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响巨大。

因此，研究冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。

我们这次课程设计的任务是设计一套垫片落料、冲孔复合模，即由老师给出零件及生产要求与精度要求，在老师的指导下设计出一套符合要求的复合模。

由于是初次设计,经验不足，因此在设计过程中难免走了不少弯路，犯了不少错误,但是这些都将成为我们以后进行设计的宝贵经验。

虽已经过多次计算、修改，但仍可能还存有疏漏和不当之处，敬请批评、指出。

在此次设计过程中，得到了XXX老师的和广大同学的热心帮助，获益非浅,在此表示衷心的感谢。

二设计任务书及产品图

2.1已知：

（1）产品零件图：

（2）材料：

Ｃr13Ni4Mn9

（3）料厚：

2mm

2.2求作：

（1）进行冲压工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行）

（2）确定工艺方案及模具结构类型

（3）进行相关工艺计算，包括：

①排样设计；

②冲压力计算及压力中心的确定；

③凸凹模刃口尺寸计算；

④模具零件结构尺寸计算；

⑤设备选择等。

（4）绘制模具总装配图

（5）绘制工作零件及主要零件的零件图

（6）编写课程设计说明书

2.3要求：

根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始数据和要求，每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。

包括：

（1）模具装配图1张（按照1：

1比例，或适当比例）；

（2）模具工作零件图2-3张（按照1：

1比例，或适当比例）；

（3）设计说明书1份；

三垫片冲压工艺分析

3.1产品结构形状分析

由图可只，产品为圆片落料、圆片冲孔。

产品形状简单，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离c满足c大于1.5t。

3.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析

要求普通冲裁尺寸精度低于IT13级，现在产品的设计精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求。

因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5～3.2μm,毛刺允许高度为0.01～0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。

3.3产品材料分析

对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。

本设计的产品材料是45钢，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

四、垫片冲压工艺方案的确定

完成此工件需要冲孔、落料两道工序。

其加工的工艺方案分为以下3种。

方案一：

采用单工序逐步加工

特点：

由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。

但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。

方案二：

采用复合模加工成形

特点：

生产效率高，平整度好，工件精度高，板料比较薄，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。

方案三：

采用连续模加工成形

特点：

生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。

根据本零件的设计要求，以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。

五、垫片冲模结构的确定

5.1模具的形式

复合模又分为正装式和倒装式。

（1）正装式特点。

工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。

（2）倒装式特点。

冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，有下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。

因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。

经分析，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。

5.2定位装置

采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模座和活动卸料板之间。

工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。

采用导料螺栓横向定位。

因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。

5.3模架

若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。

若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平衡，可纵向或横向送料。

若采用后侧导柱模架，则可三方送料。

操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。

本设计决定采用中间导柱模架。

六冲压力计算、压力中心的确定及压力机的选择

6.1计算冲压力

（1）冲孔冲裁力。

F=KL孔tτ

式中K-----系数，查表取K=1.3;

L孔----冲孔周长，L=π×11+π×5=50.27mm

mm;

t----材料厚度，t=2mm;

τ----材料抗剪强度；Cr13Ni4Mn9τb的值查表可知：

该材料的抗剪强度为392-470Ｍpa,则取τb=400Mpa

取

=1.3×50.27×2×400

=52.28kN

（2）落料冲裁力

F2=KL落tτ

L落=πｘd=π×40=125.66mm

所以F2=1.3×125.66×2×400=130.69kN（N）

取F2=131（KN）

（3）卸料力

（KN）

Fx2=KxF2=6.53KN公式（2.25）

（

为卸料力系数，其值查表5-1可得）

冲孔推件力

落料推件力

所以总冲压力

公式（5-8）

表5-1卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t/mm

KX

KT

KD

钢

≤0.1

＞0.1~0.5

＞0.5~2.5

＞2.5~6.5

＞6.5

0.06~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.063

0.050

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

铝、铝合金

纯铜，黄铜

0.025~0.08

0.02~0.06

0.03~0.07

0.03~0.09

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

.初选压力机的公称压力为1000KN。

6.2计算模具压力中心

由于该零件完全对称于相互垂直的两条对称线，所以模具的压力中心在几何图形的中心点上。

七计算模具刃口尺寸

7.1落料凹模

落料的轮廓尺寸为40

。

为保证冲出合格冲件。

冲裁件精度ＩＴ１１到ＩＴ１３,X取０．７５.查表知：

Zmax=0.360，Zmin=0.246。

查表可知：

δp=0.020mm，δd=0.030mm

综上所述可得：

落料凹模基本尺寸为

公式（5-10）

验证δp+δd=0.05

5.4.2.冲孔凸模尺寸大小为

1、冲孔凸模基本尺寸的计算

公式（5-12）

验证δp+δd=0.045

八凸、凹模及凸凹模的长度确定和强度校核

8.1落料凹模

（1）厚度Ha

=29*0.42=12.18mm,

查表得K取0.42公式（6-1）

又因为

故为安全着想，取H=35mm

（2）长度和宽度L、B。

L凹模=4×H=4×35=140mmb=70mm

8.2冲孔凸模长度及强度校核

（1）冲孔凸模长度L。

长度：

凸模的尺寸根据凸模固定板尺寸h1、卸料板-、材料厚度h3和h。

h一般在10-20mm了安全着想取15mm

所以凸模的长度L为：

L=24+2+9.4+15=50.4mm

凸模材料：

参照《冲压模具设计》选用Cr12MoV，HRC：

58-62

（2）凸模强度考虑冲孔凸模的直径小，故需对最小凸模29.03mm进行压应力和弯曲应力校核：

1、压应力的校核：

根据凸模校核公式：

Fmin>=P/[σ压]公式（6-5）

P-冲裁力

Fmin-凸模最小断面面积

[σ压]-凸模材料的许用压力

带入数据可得：

F=640.88mm2>528mm2，符合要求。

2、弯曲应力校核:

Lmax<=380

公式（6-6）

Lmax-允许的凸模最大自由长度，mm

P-冲裁力，N

J-凸模最小断面的惯性矩，mm4

L=18<90，符合要求。

8.3凸凹模长度确定，壁厚校核

凸凹模长度Hta确定。

长度同凸模长度。

Hta=50.4mm

8.4固定板的设计

8.4.1.凸模固定板:

1、凸模固定板的厚度：

其厚度取22mm,HRC28-32。

2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：

3、材料：

选用45#钢。

4、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,6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。

8.4.2.压料板

压料板的外形尺寸与凸模固定板一致，各空位置也保持一致。

查表可得厚度H=10

8.5模架以及其他零部件的选用

该模具为级进模，采用四导柱模架，能使上模座在导柱上滑动平稳。

常用于横向送料级进模送。

以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。

上模座查表可知：

厚度取50mm，外形尺寸为，250×160垫板厚度取5mm,下模座厚度取60mm，外形尺寸与上模座一致为，250×160。

根据上下模座选取导柱为Φ32mm×190mm,导套为Φ32mm×115×48

九校核模具闭合高度及压力机有关参数

9.1校核模具闭合高度

公式（7-1）

式中

压力机最大闭合高度为400mm

压力机最小闭合高度为300mm

垫板厚度为110mm

将以上数据带入公式7-1，得200

经计算该模具闭合高度H=上模座厚+上垫板厚+凸模长度+凹模厚+下模座厚，得H=200.4mm在200mm～285mm内，且开式压力机最大装模高度300mm,大于模具闭合高度200.4mm, 可以使用。

9.2冲压设备的选定

通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。

其主要技术参数如下：

公称压力：

1000KN

滑块行程：

100mm

最大闭合高度：

400mm

最大装模高度：

300mm

工作台尺寸（前后×左右）：

600mm×900mm

模柄孔尺寸：

60mm×80mm

十模具总体设计及主要零部件设计

10.1模具的总体设计

本模具选用适合于单个半成品件冲裁的中间导柱标准模架。

这种模架的导柱安装在模具中心对称位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具偏斜，并且便于在卸料板上安装导套。

定位板对冲压件起定位作用.弹性卸料板上有与凸模相配合的导向孔,并在卸料板两侧装有两导套与导柱配合,因此该卸料板除了有卸料作用外,在冲孔时还起到压件和对凸模的保护作用.冲出的废料可通过凹模的内孔从冲床台面孔漏下

10.2螺钉与销钉的选择

（1）螺钉的选择

查《中国模具设计大典》表22.6-1，选取标准件为：

M10×100mmM10×40mm材料为45钢

在上模座与下模座上成对称分布，均为6个。

（1）销钉的选择

查《中国模具设计大典》表22.6-12，选取标准件为：

销GB/T119.16M10×100mmM10×80mm

在上模座与下模座上成对称分布，均为2个

十一参考资料

1、梁炳文主编《冷冲压工艺手册》北京航空航天大学出版社

2、吴伯杰主编《冲压工艺与模具》电子工业出版社

3、高锦张主编《塑性成型工艺与模具设计》机械工业出版社

4、中国机械工程学会《中国模具设计大典3》江西科学技术出版社

5、李天佑主编《冲模图册》机械工业出版社

6、江维健主编《冷冲压模具设计》华南理工大学出版社

7、华玉培主编《冷冲压机模具设计》山东科学技术出版社

8、冲模设计手册编写组编著《冲模设计手册》机械工业出版社

9、丁松聚主编《冷冲模设计》机械工业出版社

10、何铭新、钱可强主编《机械制图》高等教育出版社

11、郝滨海编著《冲压模具简明设计手册》化学工业出版社

12、王新华主编《冲模设计与计算手册》机械工业出版社

13、模具实用技术丛书编写组编《冲模设计应用实例》机械工业出版社