落料冲孔复合模设计说明书.docx

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落料冲孔复合模设计说明书

落料冲孔复合模设计说明书

院系：

机电工程学院

专业：

材料成型及控制工程

班级：

09及材控二班

学号：

********

*************************

指导老师：

周健老师

1、概论______________________________________2

2、工艺分析方案及确定________________________2

3、模具结构的确定____________________________4

4、工艺计算__________________________________5

5、主要工作零件的设计________________________9

6、总装配图__________________________________15

7、参考文献__________________________________16

1、概论

模具是工业生产的基础工艺装备。

振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。

在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品的经济效益。

本次设计的是一套落料冲孔模，经过查阅资料，对零件进行结构和工艺分析，通过冲裁力、顶件力卸料力等力计算并确定压力机的型号。

对模具各部分进行强度校核，确认其是否满足使用要求。

总而言之，要通过合理的设计，能够制造出既节省原材料，又能加工出符合要求的零件的落料冲孔模。

2、工艺方案分析及确定

2.1零件冲压工艺分析

（1）、产品结构形状分析

图2-1

材料：

08F料厚：

1

生产批量：

大批量生产

由图分析，零件为一落料圆形中间冲制一个星形而成。

在设计时，需满足以下要求：

、必须保证操作安全、方便。

、保证生产率和高质量件的同时，力求低成本和模具的寿命长。

、保证模具的强度和外形的美观。

（2）、工艺方案的确定。

完成此工件需要冲孔落料两道工序，加工方案有三种：

序号

工艺方案

机构特点

1

单工序模生产：

先完成落料在冲孔或先冲孔后落料

模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成模具的加工，难以满足模具大批量生产的要求。

且两道工序中产的定位误差，将导致中心孔的精度难以保证。

2

复合模生产：

落料冲孔复合

同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具的规模，降低了模具成本，提高了生产效率，并能满足零件精度要求，操作简单方便适合大批量生产。

3

级进模生产：

冲孔落料连续

同一副模具不同的工位完成两道不同的工序，成产效率高模具规模相对复合模要大，成本也高，且要求两道工序间的定位精度高。

结合以上分析，该工件采用第二种方案比较合理。

3、模具结构的确定

（1）、模具形式确定

复合模又可分为正装式复合模和倒装式复合模，正装式复合模冲出的冲件平直度较高，但冲孔废料落在下模工作面上不易清楚，有可能影响操作和安全，从而影响生产率。

倒装饰复合模冲孔废料直接由冲孔凸模从凹模孔推下，无顶件装置，结构简单。

操作方便。

通过以上分析，该工件采用倒装式复合模。

（2）、定位装置

采用伸缩式挡料销纵向定位。

（3）、卸料装置

条料卸除：

采用弹性卸料版，由于是倒装复合模，弹性卸料版安装在下模。

工件卸除：

采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。

冲孔废料卸除：

下模座直接由漏料孔排出

（4）、导向零件

采用滑动式导柱导套极限导向。

（5）、模架

采用中间导柱模模架，导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，受力平衡，滑动平稳，拔模方便。

4、工艺计算

（1）、排样设计

零件外形为圆形，可以采用单排，交叉双排或多排；考虑到工件为大批量生产，若采用双排或多排会增大模具尺寸结构，从而增加模具的生产成本，故采用单排结构；如图所示：

图4-1：

排样图

确定搭边值：

根据参考文献当ｔ=1时,ａ＝2,ｂ＝1.5.

计算调料宽度：

采用无侧压装置，所以Ｚ=0.1,∆=0.5

B

=（Dmax+2a+Z）

=（30+2×2+0.1）

=34.1

㎜

导料销之间的距离A=B+Z=34.2㎜

材料利用率计算：

ή总=

×100%

式中：

n——一板料上的冲裁件总数目；

A———一个冲裁件的实际面积；

B———板料的宽度；

L———板料的总长度；

若取工件工件数为14，则：

L=14×30+15×1.5=442.5㎜

取Ｌ＝443㎜，所以条料规格为443㎜×34.1㎜×1㎜

利用CAD计算得一个冲裁件的面积A1=545.2083㎜2

ή总=

×100%=50.585%

（2）、计算冲裁力

冲裁力计算公式为F=F孔+F落

式中：

F——冲裁力（N）

Ｆ孔——冲孔冲裁力（N）

　　F落——落料冲裁力（N）

1冲孔冲裁力的计算：

F孔=KL孔t

b

式中：

L孔——冲裁周边长度（㎜），L孔=87.1851㎜

t——材料厚度（㎜），t=1㎜

b——材料抗剪强度（MPa）

b≈210~400Mpa,取

b=350Mpa

K——系数（取K=1.3）。

所以F孔=1.3×87.1853×1×350=39.67KN

2落料冲裁力的计算：

F落=KL落t

b式中L落=94.2478㎜

所以Ｆ落＝1.3×94.2478×1×350=42.89KN

故冲裁力F=F孔+F落=39.67KN+42.89KN=82.56KN

（3）、卸料力FX、推件力FＴ计算：

　　查表可得相应的KX、KT、KD分别为0.05、0.055。

由于为倒装式复合模，故每冲孔一次，工件都会被推件板推出，故n=1.

FＸ=KXF落＝0.05×42.89KN=2.14KN

ＦT=nKTＦ落=1×0.055×42.89KN=2.36KN

（4）、总冲压力的计算

冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力，当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：

Ｆ总＝F+FX+FT=（82.56+2.14+2.36）KN=87.06KN

所以选择压力机吨位为J23-25

（5）、计算模具压力中心

由于该工件为对称工件，所以模具的压力中心为其几何中心。

（6）、计算模具刃口尺寸

①、冲孔凸凹模尺寸计算

由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman＝0.140㎜，最小初始双面间隙Ｚmin=0.100㎜。

查表得x=0.75,取

p=0.4（Ｚman-Ｚmin）=0.4×0.040㎜=0.016㎜

d=0.6（Ｚman-Ｚmin）=0.6×0.040㎜=0.024㎜

可满足

+

=0.040≤Ｚman-Ｚmin的条件。

由计算公式得：

dp=（dmin+x

）

=24.036

㎜

dd=（dp+Ｚmin）

=24.136

㎜

②、落料凸凹模尺寸计算

由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman＝0.140㎜，最小初始双面间隙Ｚmin=0.100㎜。

查表x=1,同样取

p=0.016㎜，

d=0.024㎜可满足使用要求。

Ｄd=（Ｄmax-x

）

=29.90

㎜

Ｄp=（Ｄd-Ｚmin）

=29.80

㎜

5、主要工作零件的设计

（1）、落料凹模设计计算

凹模高度　Ｈ＝ks

s——垂直送料方向的凹模刃壁间的最大距离（㎜）

k——　系数，考虑板厚的影响，查表得k=0.4。

所以　Ｈ＝ks＝0.4×30㎜=12㎜

因该工件为圆形，故可选用圆形凹模，取凹模刃壁至凹模边缘的距离S2=30㎜，故凹模总尺寸Ｄ=90㎜，凹模形状尺寸如图：

图5-1：

落料凹模

（2）、冲孔凸模长度L及校核

　　①、冲孔凸模长度：

L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫；

　　　　　　Ｈ1=（0.6～0.8）Ｈ；

　　　式中：

Ｈ1——凸模固定板厚度,Ｈ1=0.7×12=8.4㎜取Ｈ1=9㎜

　　　　Ｈ——落料凹模厚度；

　　　　Ｈ垫——垫板的厚度，取Ｈ垫＝15㎜。

所以L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫=（8.4+12+10）㎜=36㎜,如图示：

图5-2：

冲孔凸模

②、承压能力的校核：

凸模承压能力按下式校核：

=

≤[

];

式中:

——凸模最小截面的压应力（MPa）

F——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN;

A——凸模最小截面积；由CAD面积查询得Ａ＝161.6501㎜2

[

]——凸模材料需用抗压强度。

查表可得：

[

]≥295MPa。

所以

=

=245.406MPa≤[

]，满足使用要求。

③、失稳弯曲应力的校核：

对于截面为星形的凸模有：

Lmax≤1200

式中：

J——凸模最小截面惯性矩。

F——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN;

利用CAD计算星形的惯性矩Ｊ＝2822.2454㎜４。

所以1200

=1200×

=320.07

Lmax=35.4㎜。

满足使用要求。

（3）、凸凹模长度确定，壁厚校核；

凸凹模长度L1=H卸+H弹+Ｈ固-0.5;

取凸凹模的固定板Ｈ固=0.8×12=9.6㎜故取凸凹模固定板厚度为10㎜。

由橡胶的计算可得H弹=46㎜,取卸料版厚度H卸=10㎜。

所以L1=H卸+H弹+Ｈ固-0.5=10+46+10-0.5=65.5㎜。

图5-3：

凸凹模

凸凹模壁厚校核：

查参考文献知倒装式凸凹模壁厚最小值hmin=2.7

本设计中n=（29.8-24.136）㎜=5.664㎜,满足使用要求。

（4）、橡胶的选用与计算：

橡胶允许的负荷较大，安装调整灵活方便，是冲裁模中常用的弹性元件。

橡胶垫产生的力F=AP

式中：

Ｆ——橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力。

此处取F=2.14KN；

P——橡胶所产生的单位面积压力（N/㎜2）,与压缩量有关，其值可按查资料确定。

取Ａ＝

×902-

302-4×

×92=5400.23㎜2.

所以P=

=0.396MPa。

取压缩量为25%，预压缩量20%，工作行程t

2.3.

所以H弹=

=46㎜。

校核橡胶高度与直径的比值

=0.51满足使用要求。

如图所示：

图5-4：

弹性橡胶

（5）、卸料版的选取

取卸料版的厚度为10㎜，其上因有导料销和挡料销，其设计如图示：

图5-5：

弹性卸料版

（6）、垫板的选取

为避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，在模座与凸模间加垫板，垫板厚度一般为6～10㎜，该设计取垫板厚度为7㎜。

（7）、压力机校核

模具的闭合高度H闭=156㎜

压力机的最大闭合高度Ｈmax＝220㎜,Hmin=120㎜.

所以Ｈmax-5≥H闭≥Hmin+10.故压力机可用。

6、装配图

零件的装配图如下：

5-6：

装配图

1-打杆2-凸模固定板3-落料凹模4-弹压卸料版5-弹压橡胶

6-凸凹模固定板7-导料销8-挡料销9-凸凹模10-推板11-冲孔凸模

12-推杆13-推板

参考文献：

【1】、林承全主编.冲压模具课程设计指导与例：

化学工业出版设

【2】、王卫卫主编材料成型设备机械工业

【3】、荣清主编.模具制造工艺：

高等教育

【4】、罗圣国、吴宗泽主编.机械设计课程设计手册高等教育

【5】、马正元、启主编冲压工艺与模具设计机械工艺

设计总结

　本次毕业设计历时一周，在设计中我遇到了许多困难，但是在一些同学的指导、帮助与督促下，我都一一解决，在此表示衷心的感！

通过此次课程设计，我加深了对模具的理解，对模具的基本结构和工作原理有了更深层次的了解，也能更熟练的运用ＣＡＤ等机械制图软件。

设计中，参考了很多的教材和资料，培养了自己查阅相关资料的能力。

当然，本次设计还发现了许多的问题，主要体现在：

第一，对课本上的知识掌握的不够；第二，对材料这一块没有足够的了解，导致在设计中材料的硬度、屈服极限等数据的模糊运用。

现在正处于十二五计划的关键时期，而模具制造业是中国发展潜力很大的行业，因此，想要在此行业中有所建树，就必须努力学习，不断的思考，借鉴国外高端的模具加工技术，不断创新，争取为我国的模具行业开辟一个新的天地。