垫片冲孔落料复合模.docx

垫片冲孔落料复合模.docx

《垫片冲孔落料复合模.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《垫片冲孔落料复合模.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

垫片冲孔落料复合模

本科课程设计

垫片冲模设计

杨晓勇

燕山大学

2012年1月

本科课程设计

垫片冲模设计

学院：

机械工程学院

专业：

锻压2班

学生姓名：

杨晓勇

学号：

080101020047

指导教师：

张涛胡金华

答辩日期：

2012.1.6

目录

任务书3

第1章冲压件的工艺分析4

1.1材料分析4

1.2结构分析4

1.3精度分析4

第2章确定工艺方案5

2.1排样方式的确定5

2.2冲压方案的分析确定和选择6

第3章落料—冲孔模具结构形式的设计7

3.1压力中心计算7

3.2冲孔模计算8

3.2.1计算冲孔力8

3.2.3计算冲孔模凸凹模刃口尺寸8

3.3落料模计算9

3.3.1计算落料力和卸料力9

3.3.3计算落料模凸凹模刃口尺寸10

第4章冲压设备的确定11

4.1冲压设备的选择11

4.2冲压设备的基本参数11

第5章冲压模具结构型式的确定11

5.1模架的选择11

5.2模具零件结构的设计12

5.3冲压模具的装配图14

5.4冲压模具的三维建模16

参考文献18

致谢19

第1章冲压件的工艺分析

该垫片为落料冲孔件，材料为A3钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。

工艺性分析内容如下：

图—1

1.1材料分析

A3钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能

1.2结构分析

零件结构简单，五尖角，对冲裁加工较为有利。

零件中部有一圆孔尺寸为d=18mm，满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t=2mm的要求。

另外，经计算异形孔距零件外形之间最小空边距为6mm，满足冲裁件最小孔边距lmin≥1.5t=3mm的要求。

所以该零件满足冲裁的要求。

1.3精度分析

零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属于IT11，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。

对未注公差尺寸按IT14精度等级查补。

得其余尺寸公差为：

120+0.18250+0.21300+0.2150+0.12

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

第2章确定工艺方案

2.1确定排样方式和计算条料利用率

分析零件形状，零件可以采用直排，斜排，直对排三种排样方式，如图2所示

比较方案a和方案b：

方案a和方案b所裁条料两零件间的间距均为31.5mm，但是方案a的条料宽度65.2mm小于方案b的条料宽度68.8mm，所以，方案a的材料利用率大于方案b的材料利用率。

比较方案a和和方案c：

方案a和方案c所裁条料的宽度均为65.2mm，但是方案a的零件间的间距为31.5mm小于方案b的零件间的间距33.2mm，所以，方案a的材料利用率大于方案b的材料利用率。

综上可得，应采用第一种排样方式，即裁宽度为65.2mm的条料，且采用直排式。

具体排样图如图3所示

2.2冲压方案的确定

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。

可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。

对以上三种方案进行比较，可以看出：

方案一，模具结构简单，但需要两道工序、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2mm时，可查的最小壁厚为4.9mm，现零件上最小孔边距为6mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

第3章压力中心的计算及压力机的选择

3.1压力中心的计算

建立如图-4所示工件形状坐标系。

图—4

其中：

HA=20mmAB=28.5mm

BC=36.2mmCD=10.9mm

DE=12mmEF=10.9mm

FG=19.3mmGH=28.8mm

X1=0mmX2=14.4

X3=46.8mmX4=54.7

X5=57.5mmX6=50.3mm

X7=37.8mmX8=14.4mm

Y1=0mmY2=10mm

Y3=10.2mmY4=-10.3mm

Y5=-17.7mmY6=-17.4mm

Y7=-10.8mmY8=-10

所以冲模压力中心到坐标轴的距离

到X—X轴的距离：

=30.7

到Y—Y轴的距离

=-2.1

所以压力中心为（30.7，-2.1）

为了便于计算取压力中心为（31，0）

3.2冲孔模计算

3.2.1计算冲压力

3.2.1.1冲孔力

冲孔计算公式如下：

F冲=1.3Ltτ

其中L=56.55mm

t=2mm

τ=300Mpa

故F=1.3×56.55×2×300=44109N

3.2.1.2冲孔凸凹模刃口计算

查表2.29得间隙值Zmin=0.246Zmax=0.360

查表2.30得磨损系数x=0.5

查表2-29得δd=0.02δp=-0.014

工件因形状比较简单，可以采用凸凹模分开加工的方法。

δd+δp=0.034

凸模dp=（d-XΔ）-0.0140

=（18+0.5×0.3）-0.0140=18.15-0.0140

凹模dd=（dp+XZmin）0+0.02

=（18.15+0.246）0+0.0278.480+0.02

3.3落料模计算

3.2.1计算冲裁力和卸料力

3.2.1.1冲裁力

冲裁力计算公式如下：

F=1.3Ltτ

式中F─冲裁力，[F]为N；

L─冲裁周长，[L]为mm；

t─板料厚度，[t]为mm；

τ─材料抗剪强度，[τ]为Mpa。

其中L=170mm

t=2mm

τ=300Mpa

故F=1.3×170×2×300=132600N

3.2.1.2卸料力

卸料力计算公式如下：

F卸=K3F

查表2-10得K3=0.05

F卸=0.05×132600=6630N

3.2.1落料模工作部分尺寸的计算

查表2.29得间隙值Zmin=0.246Zmax=0.360

落料时，零件轮廓尺寸不规则，所以采用配合加工的方法。

凹模各刃口尺寸，如图5

所以：

B1=（Bmin+xΔ）-δ0

查表2-6得δ=0.03

表2-30得x=0.5

其中Δ=0.3

所以B1=（Bmin+xΔ）-δ0

=（40+0.5×0.3）-0.030

同理可得B2=20.1-0.0250

B3=12.135-0.0250

B4=25.105-0.0250

B5=30.105-0.020

B6=5.09-0.020

该零件的凸模刃口各部分尺寸按照上述凹模的相应部分尺寸配置，并且保证双面间隙值Zmin～Zmax=0.246～0.360

第4章冲压设备的确定

4.1冲压设备的选择

4.1.1总压力计算

该模具采用采用倒装式复合模，弹性卸料和上出料方式

选择压力机时的总冲压力：

F总1=F+F卸+F冲

其中F=132600N、F卸=6630N、F冲=44109N

带入公式得：

F总1=183339=183.34KN

4.2.2冲压设备的确定

根据冲压力的大小，选取公称压力为250KN的开式双柱压力机

4.2冲压设备的主要参数

公称压力

250KN

滑块行程

80mm

最大闭合高度

250mm

闭合高度调节量

70mm

滑块中心线到床身距离

190mm

工作台尺寸

360mm×560mm

工作台孔尺寸

130mm×260mm

模柄孔尺寸

Φ50mm×70mm

垫板厚度

60mm

第5章冲压模具结构的确定

5.1标准模架的选用

标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。

查表得凹模高度H=25mm，凹模壁厚C=36mm

所以，凹模的总长度为L=（61.2+2×36）mm=143.2mm（取160mm）

凹模总宽度为B=（36+36×2）mm=108mm（取125mm）

因为送料方式采用横向送料，所以采用中间导柱模架。

按其标准选择具体结构尺寸如下表

名称

尺寸

材料

热处理

上模板

下模板

导柱

导套

凸缘模柄

160mm×125mm×40mm

160mm×125mm×50mm

φ25mm×150mm

φ25mm×90mm×38mm

φ32mm×59mm

HT200

HT200

20

20

Q235

渗碳58～62HRC

渗碳58～62HRC

模具的闭合高度：

190mm～225mm

模具的实际闭合高度，一般为：

H模=上模板厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+凹模垫板厚度+下模板和厚度—冲模进入凹模的深度

该模具因采用倒装式复合模，所以下模座未用垫板（经计算，下模座所受到的压应力小于模座材料所允许的哑铃里，故允许这种设计）；先假定冲头长度49mm，凸凹模高度54mm，则实际闭合高度为：

H模=40mm+8mm+49mm+54mm+50mm-3mm=200mm

复合以上所选用的压力机

5.2、其他模具零件的结构设计

5.2.1．落料凹模（图—6）：

内外尺寸和厚度已定；

需要四个螺纹孔与上模座固定；

有两个与下模板同时配做的销钉孔；

5.2.2.凸凹模设计（图—7）：

设计内外形尺寸（工作部分尺寸已定）；

需有四个螺纹孔以便与下模座固定；

有两个与下模板同时配做的销钉孔；

标注尺寸、精度、形位公差和粗糙度；

5.2.3．冲孔凸模（图—8）：

设计内外形尺寸（工作部分尺寸已定）；

标注尺寸、精度、形位公差和粗糙度；

5.3.4．弹性卸料板（图—9）：

内形与凸凹模间隙配合，外观视橡皮的数量大小而定；

需要有四个螺纹孔与卸料螺钉配合；

加工出定位挡料钉孔；

5.3.5．顶件块（图—10）：

自由状态下应高出凹模面0.2mm～0.5mm；

一般与打料杆联合使用，靠两者的自重把工件打出来；

打料杆的长度=模柄总高+凸凹模高-打块厚

图—7凸凹模

图—6落料凹模

图—9弹性卸料板

图—8冲孔凸模

图—10顶件块

5.3.6．其他零件

查国标进行具体结构设计，内容从略。

5.3冲压模具的装配图

由以上设计计算，并绘图设计，该外壳零件的落料冲孔倒装式复合模装配图如下：

该复合模的零件明细表如下：

序号

名称

数量

材料

规格/mm

热处理

1

卸料螺钉

1

45

M8×90

30～35HRC

2

凸凹模固定板

1

45

160×125×20

3

弹性橡胶

4

聚氨酯

φ30×20

4

导柱

2

20

φ25×150

渗碳

5

卸料板

1

Q235

160×125×15

6

固定挡料钉

3

45

7

导套

2

20

φ25×90×38

渗碳

8

落料凹模

1

Cr12MoV

160×125×25

60～62HRC

9

螺钉

4

45

M8×70

30～35HRC

10

凸模固定板

1

45

160×125×20

11

垫板

1

45

160×125×8

12

上模座

1

HT200

160×125×45

13

模柄

1

45

φ32×59

14

推板

1

45

15

螺钉

4

45

M8×30

30～35HRC

16

圆柱销

2

45

φ6×70

17

冲孔凸模

1

Cr12MoV

60～62HRC

18

推杆

1

45

19

顶件块

1

45

20

凸凹模

1

Cr12MoV

60～62HRC

21

螺钉

1

45

M8×40

30～35HRC

22

圆柱销

2

45

φ8×60

23

下模座

1

HT200

160×125×50

5.4冲压模具的三维建模

：

参考文献

1王秀凤、万良辉《冲压模具设计与制造》北京航空航天大学出版社

2杨占尧《冲压模具图册》高等教育出版社

3肖景容《冲压工艺学》机械工业出版社

4梁炳文《冷冲压工艺手册》北京航空航天大学出版社

5王孝培《冲压设计资料》

致谢

本次课程设计是在胡金华老师和张涛老师的悉心指导和帮助下完成的。

在课程设计的选题、资料的搜集以及整个设计过程中，处处凝聚着两位老师的智慧和心血。

两位老师的治学态度、精益求精的工作作风，时刻激励和影响着我。

使我在短期内不仅学识水平有了较大提高，而且更重要的是从老师那里学到了从事研究工作的方法和态度，这必将使我受益终生。

正是老师的无私帮助与热忱鼓励，我的课程能够得以顺利完成，在课设完成之际，特向两位老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。

感谢所有关心和帮助过我的同学们,他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊,谢谢你们。

由于时间和水平有限，设计过程中难免有不足之处，恳请各位老师和同学提出宝贵的意见和批评，在此我深表谢意。