弹性卸料模的课程设计.docx
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弹性卸料模的课程设计
说明书
一、产品的工艺分析
此工件只有落料单个工序，可采用单工序模生产。
材料为Q235，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构较为简单，为“L”形金属工件，长度的名义尺寸为L＝41mm，宽度的名义尺寸W＝37mm，属中小型工件，工件的尺寸公差为49
，30
，20
和20
，精度要求较高，精度等级为IT10～IT12。
工件的厚度一般，为1.5mm。
通过上述工艺分析，该工件的生产属于轮廓成型问题，可大量生产，因此可以用冲压方法生产。
二、工艺方案及模具结构方案
本模具采用单一冲压工序，即落料，卸料方式采用弹性卸料。
1.整体说明：
（1）上下模板之间采用导柱和导套作为导向零件。
因为导向零件能够保证上模与下模相对运动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙，提高冲压件的质量。
而且准确和可靠的导向，有利于减少模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤，提高模具的寿命。
（2）模具采用弹性卸料板进行卸料，因为弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而制件较为平整，而且本模具所需的卸料力不大，适合用弹性卸料板。
2.由于工件为单一落料零件，为保持零件的平整度，凸模采用等断面。
淬火时凸模下2/3为硬状态，上1/3保持为软状态用于紧配合。
3.凹模外形设计为矩形（内部参见下图），工作段高度为8mm，出口段、内孔表面为直柱面。
4.凸模每次冲裁完后伸入凹模口1mm。
5.冲裁出的工件经过冲床工作台的落料孔落入料筐内，过程是：
冲裁时，后面某次的落料件进入凹模口内，把停留在凹模口（工作段）最下面的一个工件推出，经过工作台的落料孔排出。
三、工艺计算
1.毛坯尺寸的确定
排样按有废料排样和直排方式，不考虑斜排和混合排。
现有Q235钢板规格为长1000mm，宽500mm，厚1.5mm。
工件的外形和尺寸如下图：
（1）排样：
横排与纵排见下图：
排样有4种方案，如下图：
（2）选搭边值a＝1。
5，b＝1。
8。
（3）计算条料宽度B
方案A和C：
B’＝L+2b＝49+2X1.8＝52.6
方案B和D：
B’＝W+2b＝30+2X1.8＝33.6
考虑条料裁剪时有公差，查表得，△＝-0.8
所以，实际条料宽度
方案A和C：
B＝52.6
；方案B和D：
B＝33.6
（4）计算材料利用率
方案A：
横裁横排
一块板裁成的条数：
n1＝1000/52.6＝19
一条能冲的件数：
n1’＝（500-a）/（30+a）＝（500-2）/（30+2）＝15
一块板冲出的总件数：
N1＝n1Xn1’＝19X15＝285
一块板材料的利用率：
η1=252X（41X37-20X20）/（1000X500）=61.1%
同理求出另三个方案的利用率列如下表：
方案
条数n
条的件数n’
总件数N
材料利用率η
A
19
15
285
61.1％
B
29
9
261
55.9％
C
9
31
279
59.7％
D
14
19
266
56.9％
比较四种材料的利用率，方案A和方案C的利用率较大，可在方案A和C之间任选一个，在此选择方案A横裁横排，条料尺寸为500X42.8mm。
2.力参数的计算
（1）冲裁力：
P冲＝1.3Ltt＝1.3X（49X2+30X2）X1.5X380＝117.1kn
（2）查表得卸料力系数K为0.04～0.05，取K＝0.05，所以卸料力
P卸＝KXP冲＝0.05X117.1＝5.86KN
（3）推件力P推＝nXK’XP冲
n＝8/1.5＝6，查表K’=0.055，所以P推＝6X0.055X117.1＝38.64KN
（4）总冲裁力P＝P冲+P推+P卸＝117.1+38.64+5.86＝161.6KN
（5）压力中心的计算
坐标轴的选取如下图：
所以，y0＝
＝
＝12.4
同理，x0＝
＝
＝21.96
3.模具工作部分（刃口）尺寸计算。
由于工件为不规则形状，所以凸模与凹模配合加工的方法，零件尺寸及其尺寸类型如下图所示：
第一类尺寸A1，A2，A3，A4。
查表得：
x1、x2＝0.75，x3、x4＝1
A1d＝（49－0.75X0.22）
＝48.84
A2d＝（30－0.75X0.22）
＝29.84
A3d＝（29－1X0.10）
＝28.79
A4d＝（10－1X0.10）
＝9.9
第三类尺寸C：
C1d＝（20+0.5X0.10）±
X0.10＝20.05±0.01
C2d＝（20+0.5X0.10）±
X0.10＝20.05±0.01
凸模以凹模为基准配制，保证双面间隙值Zmin～Zmax＝0.120～0.150mm。
四、设备选型
由上面计算可知，模具所需的总冲裁力P＝159.53KN，即为16.28吨力，所以选用额定压力为25吨的冲床，其滑块行程为65mm，行程次数为55次/分。
五、模具主要零件尺寸的确定
1.冲压模模架选用后侧导柱式模架。
2.计算凹模长度L凹、宽度W凹、厚度H凹：
H凹＝
＝
25.28mm，取H凹＝25mm
孔边距C＝1.5H凹＝1.5X25.28＝37.92mm，取C＝75mm
所以，L凹＝L+2C＝49+2X75＝199mm
W凹＝W+2C＝30+2X75＝180mm
查表，选用材料为T10A，热处理HRC58～62
凹模板及其刃口的位置如下：
3.凸模固定板
尺寸：
L固＝L凹＝199mmW固＝W凹＝180mm
H固＝0.8H凹＝20mm
选用材料为T10A，热处理HRC58～62
4.凸模垫板
不加垫板时，凸模工作时上表面最大应力
s＝P/S=16160/1070=151.02Mpa>[s]
所以要用垫板，垫板的长和宽与凹模外形相同，厚度取8mm。
再次校核：
s＝161600/（199X180）＝4.51Mpa<[s]（[s]为11-15kg/mm2）
符合要求。
垫板材料为45钢，HRC43-48。
5.卸料板
外形长、宽与凹模外形相同，厚度H卸＝0.8H凹＝20mm
本模具采用弹性卸料板，它与凸模的单边间隙应小于凸模与凹模之间的单边间隙Z/2。
卸料板材料选用45钢。
6.上、下模板
上模板上部为容纳卸料板联结螺钉应加工4个洞，留空高度应大于凸模工作行程，以防止卸料联结螺钉上升时超出上模板上表面而顶住模柄旁的压力机滑块。
尺寸：
H板＝1.5H凹＝1.5X25＝37.5mm，取H板＝40mm
L板＝L凹+61＝199+61＝260mm
W板=L凹+46=199+46=245mm
材料选用HT20-40，调质处理，HRC28～32。
7.弹性卸料板的弹簧计算
按4个弹簧设计，弹簧的预压缩力：
P预＝P卸/4＝5780/4＝1445N，即为147公斤力
预选73～77号弹簧，列如下表
序号
H
H1
P1
F1＝H-H1
F预＝
（P预/P1）XF1
F∑＝
F预+1+t+1+5
P∑＝
（P预/F预）F∑
73
80
59.3
210
20.7
14.7
23.2
235.2
74
120
87.2
32.8
23.3
31.8
203.4
75
160
115.2
44.8
31.8
40.3
188.8
76
200
143
57
40.4
48.9
180.8
77
240
170.5
69.5
49.3
57.8
174.7
要求弹簧的工作负载P∑必须在弹簧的最大工作负载P1的范围内，P∑考虑到压力机的闭合高度和弹簧及模具成本因素，最后选用74号弹簧。
其极限负荷P1＝210kg，自由长度H＝120mm，极限压缩长度H1＝87.2mm，弹簧外径D＝65mm，钢丝直径d＝8mm，圈距t＝12.5mm。
弹簧材料选用60si2MnA钢，热处理HRC40-48。
8.导柱、导套
尺寸：
直径按上、下模板中规定的值。
高向尺寸确定原则：
（1）导柱长：
模具闭合状态时，导柱上端面不超出上模板的上平面（留10-15mm余量）；
（2）导套长：
模具开启状态时，导柱上端面不离开导套（留10-15mm余量）。
所以，查表选取导柱尺寸：
d＝28mm，L＝160mm；导套尺寸：
d＝28mm，D＝43mm，L＝110mm。
9.螺钉、销钉
（1）采用弹性卸料板时，为了不降低其相应部位的强度，通常设计导料销，并在卸料板下部钻3个洞，容纳2个导料销和1个挡料销。
通常不用导料板，即无须在卸料板下方刨两条边。
（2）采用4个卸料螺钉，其作用是联结弹性卸料板和保持弹簧稳定。
因负荷P＝5.78KN，即为589kgf
所以，选螺钉直径为M16度由结构决定。
其它联结螺钉用M8。
材料选用45钢，HRC43-48。
10.销钉尺寸
按h≥2d，式中h为连接的单边材料深度，d为销钉直径。
查表，选圆柱销钉尺寸：
d＝6mm，L＝60mm。
位置：
（1）对螺钉要求均匀分布；对销钉有时为了判断方向性，有时采用不对称或不均匀分布。
（2）对于孔边距、孔间距，既要满足强度要求，又要保证安装操作方便。
11.凸模
凸模长度的计算：
弹簧预压缩后的高度H预＝H－F预＝120－23.2＝96.8mm
凸模工作段长度Lx＝H预+H卸－1＝96.8+20－1＝115.8mm
凸模连接段长度L连＝H固+3＝20+3＝23mm
凸模总长度：
L凸＝Lx+L连＝115.8+23＝138.8mm
材料选用T10A，热处理HRC58-62
12.模柄
模柄采用旋入式模柄，用一个防松螺钉固定，尺寸为：
d＝50mm，L＝105mm，L1＝65mm。
13.模具闭合高度计算
从几何关系得：
H闭＝H上板+H垫+H固+（H-F∑）+H卸+t+H凹+H下板
＝40+8+20+（120-31.8）+20+1.5+25+40
＝242.7mm
六、模具在设备上安装空间的检查
设Hmax为冲床最大装模高度，Hmin为冲床最小装模高度，H闭为冲模闭合高度，M为冲床连杆调节量，则
Hmin＝Hmax－M＝270－55＝215mm
H闭为243mm，符合Hmax－5≥H闭≥Hmin+10
下模板的尺寸为LXW＝260X260mm，而工作台的左右距离为370mm，前后距离为560mm，所以，在长度方向上，下模板边缘与工作台边缘的距离为55mm>50mm，在宽度方向上距离为150mm>50-70mm，符合要求。
七、装配图和零件图。
（见附图）
八、参考文献
1.肖景容，姜奎华。
冲压工艺学。
北京：
机械工业出版社，1999年5月
2.万战胜。
冲压工艺及模具设计。
北京：
铁道工业出版社，1995年1月
3.湖南省机械工程学会锻压分会。
冲压工艺。
长沙：
湖南科学技术出版社1984年5月
4.编写组。
冲模设计手册（模具手册之四）。
北京：
机械工业出版社，1988年7月。
5.国家标准GB2851-2875（第19册P411-853）
小结：
在两个星期的课程设计过程中，我借助参考书籍，运用所学知识独立完成了冲裁模的设计。
经过这次设计，我了解了弹性卸料模的整个设计过程及其工作原理，并且锻炼了我的思维，使我考虑问题比以前更严密。
在设计的过程中，我遇到过很多问题，特别是实践经验型的，深刻体会到自己理论知识不足，实践经验缺乏的缺点。
对于一些前人在生产中总结出来的技术参数的选用比较迷惑，只能通过估计而没多大根据。
课程设计是一门实践性很强的课程，对锻炼我们各方面的能力大有裨益，所以，我要更加努力地学习专业知识，借课程设计的机会来提高自己的能力。
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