三角形垫片落料冲孔级进模副本要点.docx
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三角形垫片落料冲孔级进模副本要点
课程设计说明书
题目：
三角形垫片落料冲孔级进模
专业年级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计任务书
学生姓名
学院专业
任务起止时间：
课程设计题目：
三角形垫片落料冲孔级进模
课程设计工作内容和计划：
1.工作内容
（1）绘制模具装配图一张（A0或A1图纸）；
（2）绘制凸模、凹模零件图（A3图纸，手绘，由指导教师指定）；
（3）编制设计计算说明书，10～15页。
2.工作计划
2012.9.4查阅资料，工艺分析与计算，确定模具总体方案；
2012.9.5-2012.9.6模具整体结构设计，绘制草图；
2012.9.7、9.10-2012.9.11模具零部件设计，完成装配图；
2012.9.12手绘完成非标件零件图设计；
2012.9.13编写设计说明书；
2012.9.14答辩
参考资料：
1.冯炳尧．模具设计与制造简明手册（第三版）
2.李春峰．金属塑形成型工艺及模具设计
3.刘建超，张宝忠.冲压模具设计与制造.高等教育出版社，2010
指导教师意见：
签名：
年月日
教研室主任意见：
签名：
年月日
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目录
第1章三角形垫片工艺性分析1
1.1设计任务1
1.2三角形垫片的工艺性分析1
1.2.1三角形垫片的原材料分析1
1.2.2三角形垫片的尺寸精度分析1
1.2.3三角形垫片结构工艺性分析1
1.3三角形垫片落料冲孔的工艺方案的确定1
第2章三角形垫片冲压模具总体结构设计2
2.1模具总体方案的确定2
2.2定位、送料方式2
2.3卸料出件方式2
2.4模具的模架类型及导向方式2
2.5排样设计及计算2
2.6冲压设备选择3
2.7凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差的计算3
2.8卸料橡胶的设计3
第3章三角形垫片冲压模具的零部件设计5
3.1工作零件的结构设计5
3.1.1凹模的结构设计5
3.1.2落料凸模和冲孔凸模6
3.1.3定位零件的设计7
3.1.4卸料零件的设计8
第4章模具的总装图和校核9
4.1模具的总装图和工作过程9
4.2模具的闭合高度和压力机相关参数校核9
参考文献11
第1章三角形垫片工艺性分析
1.1设计任务
零件图如图1-1所示。
已知技术参数：
材料：
Q235；
料厚：
2mm；
生产批量：
大批量生产。
1.2三角形垫片的工艺性分析
1.2.1三角形垫片的原材料分析
材料Q235普通碳素钢，抗剪强度τ＝304～373MPa、抗拉强度σb＝432～461MPa、屈服极限σs＝253MPa、伸长率δ10＝21%～25%。
具有良好的冲压性能，适合冲裁加工。
1.2.2三角形垫片的尺寸精度分析
工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
1.2.3三角形垫片结构工艺性分析
工件结构相对简单，有一个ø10mm的孔；孔与边缘最小壁厚为10mm，大于倒装复合模的凸凹模最小壁厚3.8mm（见文献[1]P89）。
均适宜于冲裁加工。
1.3三角形垫片落料冲孔的工艺方案的确定
该工件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用以下三种工艺方案：
方案一：
先落料，后冲孔，采用单工序模生产。
方案二：
落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：
冲孔－落料级进冲压，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，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具，工件的精度高，但工件最小壁厚10mm较接近凸凹模许用最小壁厚3.8mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，操作不方便。
方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产宜采用方案三。
第2章三角形垫片冲压模具总体结构设计
2.1模具总体方案的确定
由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。
2.2定位、送料方式
该冲件采用的坯料是条料，控制条料的送进方向采用导料板，侧压装置。
控制条料的送进步距采用定位销，导正销精定距。
采用手工操作。
2.3卸料出件方式
因为该工件料厚2mm，尺寸较小，所以卸料力也较小，拟选择弹性卸料、下出件方式。
2.4模具的模架类型及导向方式
该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，横向和纵向送料都比较方便，该模架一般适用于较小的冲模。
2.5排样设计及计算
该冲件外形大致为矩形，采用直排时材料利用率最高，如图2-1为排样方法。
搭边值取a1＝2.2mm和a＝2mm，条料宽度为65.4mm，步距离为A=41mm，一个步距的材料利用率约为53％，计算详见表2-1。
图2-1零件排样图
表2-1排样相关计算
项目
分类
计算方法及结果
排样
冲裁件面积
用AutoCAD辅助完计算该冲裁剪的面积，操作如下：
工具-查询-面积-选中冲裁件外轮廓-回车-读数。
冲裁件面积F≈1430mm2
条料
宽度
B＝61+2.2+2.2＝65.4mm
步距
A＝39+2＝41mm
材料
利用率
一个步距的材料利用率：
2.6冲压设备选择
该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件结构。
根据计算结果，冲压设备拟选J23-25，冲压力的相关计算详见表2-2。
表2-2冲压力相关计算
弯曲力
F校＝Ap
冲压力
冲裁力
冲裁件周长可用上面类似方法，得到面积的同时也可求得周长。
对于直线也可用尺寸标注的方法直接得到。
如果所求对象轮廓复杂且不封闭，可用直线将对象两个端点相连，再将轮廓转化成多段线求得周长后减去辅助连接直线长度（可用对齐标注得到辅助连接直线长度）。
F冲＝KLtτb＝1.3×158.86×2×350＝144562.6N
其中：
τb＝350MPa（查文献[1]P75-77）
卸料力
F卸＝K1F＝0.04×144562.6＝14456.26N
其中：
K1＝0.04（查文献[1]P78）
推件力
F推＝nK2F＝4×0.05×144562.6＝28912.52N
其中：
K2＝0.05（查文献[1]P78）
n＝h／t＝8／2＝4
冲压工艺总力
F＝F冲+F卸+F推＝144562+14456+28912＝187930N
2.7凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差的计算
由于凸、凹模的形状相对较简单且材料较厚，冲裁间隙较大，故凸、凹模可采用分开加工法确定凸、凹模刃口尺寸及公差。
适宜采用线切割机床加工凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。
因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表2-4所示。
2.8卸料橡胶的设计
卸料橡胶的设计计算见表2-5。
选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。
表2-4工作零件刃口尺寸计算
工序分类
尺寸
尺寸转换
计算公式及结果
备注
落料
61
查文献[1]P62-64得冲裁双面间隙：
Zmax＝0.360mm
Zmin＝0.246mm
冲裁件精度IT14级以下：
磨损系数x＝0.5
查文献[1]P67得到δd和δp
校核满足
4
R15
R2
冲孔
38
24
表2-5卸料橡胶的设计与计算
项目
公式及结果
备注
橡胶允许总压缩量
hj＝h1+h2+h3+t＝0.5+1+2+2＝5.5mm
h1—凸模凹进卸料板的高度取0.5mm；
h2—凸模进入凹模的深度取1mm；
h3—凸模修磨量，取2mm。
t—材料厚度，2mm
橡胶自由高度
h0＝hj／0.35＝5.5／0.35＝15.716mm取18mm
hj≤（0.35～0.45）h0
橡胶的预压量
hy＝10％h0＝0.10×23＝1.8mm
一般hy＝（10～15）％h0
每个橡胶承受的载荷
Fy＝Fx／6＝5782／4＝1445.5N
选用六块圆筒形聚氨酯橡胶
橡胶的外径
取35
d—为圆筒形橡胶的内径，取d＝11mm；
查文献[2]P258得p＝1.1MPa
校核橡胶自由高度
0.5≤h0／D＝18／28≤1.5满足要求
橡胶的安装高度
h0－hy＝16.2mm
第3章三角形垫片冲压模具的零部件设计
3.1工作零件的结构设计
3.1.1凹模的结构设计
凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心线重合。
其轮廓尺寸计算：
凹模厚度H＝kb＝0.3×61＝18mm（查文献[2]P247，K＝0.3）
凹模壁厚c＝（1.5～2）H＝27mm～36mm
取凹模厚度H＝22mm，凹模壁厚c＝30mm
凹模长度B＝b+2c＝（61+2×30）mm＝121mm（送料方向）
凹模宽度L＝（65.4+2×30）mm＝125.4mm（垂直送料方向）
凹模轮廓尺寸为121mm×125.4mm×30mm，取标准化值125mm×125mm×22mm，结构尺寸如图3-1所示。
图3-1凹模
因模具典型组合和主要零部件设计已经标准化，所以可以通过参考文献[1]可得到模具整体结构尺寸。
查文献[1]P378可得以下尺寸：
凸模长度：
48mm
配用模架闭合高度：
120mm～150mm
孔距（见文献[1]P370）：
s＝95mm；s1＝55mm；s2＝95mm；s3＝55mm
垫板厚度：
6mm
固定板厚度：
16mm
卸料板厚度：
16mm
导料板长度：
125mm
凹模厚度：
22mm
螺钉、销钉、卸料螺钉公称直径及长度、使用数量等。
说明：
以上数据并非一成不变，此标准化结构及尺寸是象征着该套模具结构的合理性和使用的安全性，根据模具具体结构和使用情况的不同这些尺寸可以做适当调整。
考虑到具体计算结果和备料方便，本示例部分零件取如下尺寸：
垫板：
125mm×125mm×6mm
固定板：
125mm×125mm×16mm
卸料板：
125mm×125mm×16mm
导料板长度：
125mm
凹模厚度：
125mm×125mm×22mm
3.1.2落料凸模和冲孔凸模
结合工件外形并考虑加工，将凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，用2个ø4的圆柱销吊装在固定板上，与凸模固定板的配合按H7/m6。
其总长L可参考文献[2]“凸模长度计算”并考虑橡胶安装高度进行计算：
L＝16+16+8+18－0.5＝57.5mm
a）落料凸模b）冲孔凸模和侧刃
图3-2凸模
3.1.3定位零件的设计
1.导正销落料凸模下部设置一个导正销，借用工件上ø10mm孔作导正孔。
导正销的结构如图3-3所示。
导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚t＝2mm和装配后卸料板下平面超出凸模端面0.5mm，所以导正销高出凸模端面直线部分的长度为2mm。
导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。
图3-3导正销
2.导料板的设计导料
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