连接板冲孔落料级进模课程设计.docx
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连接板冲孔落料级进模课程设计
课程设计任务书
课程设计题目：
连接板冲孔落料级进模
学院：
专业：
学生姓名：
学号：
指导老师：
目录
摘要.........................................................................2
一课程设计题目.....................................................4
二冲裁件的工艺性计题目.......................................4
三模具的结构与工序安排，冲件...........................................5
四根据模具类型画排样图，计算材料利用率.......................5
五冲，推，卸料力的计算........................................................7
六选择冲压设备.......................................................................8
七压力中心的计算...................................................................9
八凸凹模工作刃口计算.........................................................10
九冲裁模主要零部件的结构设计.........................................12
总结...........................................................................................15
参考文献...................................................................................16
摘要
目前，模具的设计特别是冲压模具的设计在现代化制造行业起着越来越重要的作用。
本次设计是从零件的工艺性分析开始，根据工艺要求确定设计的基本思路。
在分析冲压变形过程及冲压件质量影响因素的基础上，经过方案比较，选择级进模作为该模具工艺生产方案。
然后设计模具的工作部分，即凸、凹模的设计。
包括冲压工艺计算、工艺方案制订和冲模设计以及典型零件的工艺分析。
设计中涉及冲压变形过程分析、冲压件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲压力与压力中心计算、冲压工艺性分析与工艺方案确定、冲压典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲压模具设计方法与步骤等。
紧接着根据模具的装配原则，完成模具的装配，装配好后，进行试冲，试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。
用到正销定距冲孔落料级进模模具设计与制造，通过对冲压件的分析以及消化，本套模具结构比较简单。
通过对双孔冲压模具设计，对该零件进行冲压工艺分析和有关工艺计算，确定合理的冲压方案，设计冲压工序的三套模具，正确的选用标准模架，使用pro|e三维绘图软件模具三维图，对冲压结构进行工艺分析。
明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。
如次设计出的结构可确保模具工作运行可靠，保证了其他配件的配合。
根据三维图绘制模具二维装配图和零件图。
通过对用到正销定距冲孔落料级进模模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。
一课程设计题目
材料：
Q235，料厚：
2mm
二冲裁件的工艺性
1材料：
该冲裁件为Q235是普通碳素钢，具有良好的可冲压性。
2零件结构：
外形由直线和半圆组成，并在对称中心线上有两个直径为Φ20mm的圆孔，孔与孔，孔与边缘之间的距离满足要求，最小壁厚为5.75mm（直径为20mm的孔与边缘之间的尺寸）。
由此可以看出该零件具有良好的冲压性能。
3尺寸精度：
零件上所有未标注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件的公差。
零件外形尺寸：
14-0.43mm，R20-0.52mm，
零件内形尺寸：
Φ8.5+0.36mm
孔心距尺寸：
40±0.15mm，
结论：
适合冲裁
三模具的结构与工序安排，冲件质量，批量的关系
因为采用级进模生产，且是大批量生产所以冲压工序应为冲孔—落料连续冲压。
四根据模具类型画排样图，计算材料利用率
零件采用交叉双排列,排样图如图。
查得零件间的搭边值为3.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值为3mm，条料宽度公差为-1.2，条料的宽度应为
B=（D+2a）
0-Δ
=（40+2×3.5）0-1.2
=470-1.2
条料长度
取工件数量n=15+15=30件
已知工件长度L1=60mm
下排第一个工件的最左端与条料左边的
距离L2=14.36mm
则条料长度为
L=15L1+15a1+L2
=15×60+15×3+14.36
=959.36mm
条料规格
L×B×t=959.36mm×47mm×2mm
材料利用率η
冲裁件面积
S1=
2×（π×102-（2×arcsin88.85。
×π×102）/360+1/2×10×10×sin88.85。
）+14×25.72
=933.31mm2
条料面积
S2=47×959.36=45089.92mm2
材料利用率η=nS1/S2×100%
=30×933.31/45089.92×100%
=62.1%
五冲，推，卸料力的计算过程及选择冲压设备类型和规格
冲压力的大小主要与材料的力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。
平刃口冲裁时，冲裁力F（N）可按下式进行计算
F=KLζt
式中：
L——冲裁件周边长度（mm）
t——材料厚度（mm）
ζ——材料抗剪强度（MPa）
K——系数，考虑到模具刃口的磨损。
模具间隙的，波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
一般情况下，材料的δb=1.3ζ,为了方便计算，也可以用下式计算冲裁力F（N）。
F=1.3Lζt
式中，ζ——材料的抗剪强度。
（MPa）
根据题目得：
材料Q235，σb=375-500Mpa
取σb=450Mpa，查表得K卸=0.04-0.05，
K推=0.055，K顶=0.06。
1.冲孔冲裁力F冲孔力
F冲孔力=Ltσb=2×3.14×8.5×2×450=48042N
2.落料冲裁力F落料力
F落料力=Ltσb
=2×（3.14×20-（88.85×3.14×20）/180+25.72）×2×450
=103538N
3.卸料力F卸料力
F卸料力=K卸F落料力=0.05×103538.2=5177N
4.推料力F推件力
凹模刃口直壁高度h=6mm
n=h/t=6/2=3
F推件力=nK推F冲孔力=3×0.055×48042=7927N
5.总冲压力F总
F总=F冲裁力+F卸料力+F推件力=（48042+103538）+5177+7927
=164684N
六选择冲压设备
因为F总=164.684KN,所以选择标称压力为250KN型号为J23-25的开式双柱可倾斜式压力机。
此压力机的滑块行程次数为55次/min,滑块行程为65mm,最大闭合高度为270mm,闭合高度调节量为55mm,
则最小闭合高度为270-55=215mm,设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔尺寸Φ40mm×Φ60mm匹配
型号
J23——25
标称压力/KN
250
滑块行程/mm
65
滑块行程次数/次.min-1
55
最大闭合高度/mm
270
闭合高度调节量/mm
55
喉深/mm
200
立柱间距/mm
270
工作台尺寸/mm
前后
370
左右
560
工作台孔尺寸/mm
前后
200
左右
290
直径
260
垫板尺寸/mm
厚度
50
直径
—
模柄孔尺寸/mm
直径
40
深度
60
滑块底面尺寸/mm
前后
—
左右
—
七压力中心的计算
如上图所示，用PROE画出制件的三维图形，通过软件里分析—模型—质量属性功能可以确定出制件的重心，图中白色坐标即重心。
八凸凹模工作刃口计算
该零件为一般冲孔，落料件。
由已知材料Q235和料厚2mm可查表得
Zmin=0.246，Zmax=0.360
则Zmax-Zmin=0.36-0.246=0.114mm
零件未注公差按IT14级处理，由公差表查得：
Φ20-0.25，14-0.43，Φ8.5+0.36。
取磨损系数x=0.5
按照模具制造精度高于冲裁精度3-4级的原则，设模具按IT8级制造
冲Φ8.5mm孔，δ凸=δ凹=0.022mm
落料尺寸Φ20mm,δ凸=δ凹=0.027mm
落料尺寸14mm,δ凸=δ凹=0.027mm
冲孔
d凸=（dmin+xΔ）0-δ凹=8.68-0.022mm
d凹=（dmin+xΔ）+δ凸0=8.926+0.022mm
校核:
δ凸+δ凹=0.022+0.022=0.044mm
证明所取和是合适的，考虑零件要求和模具制造精度情况，可适当放大制造公差：
δ凸=0.4×0.114=0.046mm
δ凹=0.6×0.114=0.068mm
故D凹=8.926+0.068mmD凸=8.68-0.046mm
孔心距Ld=L+Δ/8=（40+0.038）mm
落料
D凹=（Dmax-xΔ）+δ凹
=（20-0.5×0.52）+0.033=19.74+0.033mm
D凸=（D凹-Zmin）0-δ凸
=（19.74-0.246）-0.033=19.49-0.033mm
校核δ凸+δ凹=0.033+0.033=0.066
证明所取和是合适的，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：
δ凸=0.4×0.114=0.046mm
δ凹=0.6×0.114=0.068mm
故D凹=19.74+0.068mmD凸=19.49-0.046mm
同样，对于落料尺寸14mm，经计算可得：
L凸=13.79+0.068mmL凸=13.544-0.046mm
九冲裁模主要零部件的结构设计
模具的总体设计
根据已确定的工艺方案，分析可知模具结构可采用前后送料，导正销定位，导料板定向，刚性卸料方式卸料，下漏料方式出件，排废料，模具结构可采用对角导柱标准模架。
工作零件设计
凹模
凹模刃口结构采用直刃壁凹模，刃口高度为6.5.
凹模的外形
凹模厚度H凹=（0.1F总）1/3=26mm
凹模宽度
由条料宽度47mm，查表得W1=32mm
B=47+2×32=111mm,取宽度为115mm
凸模长度
凸模长度L=H1+H2+H3+A=38+21+10+1=70mm
其中：
H1——凸模固定板厚度
H2——卸料板厚度与料厚
H3——凸模固定板与卸料板之间距离
A——进入凹模的深度
凸模强度校核：
该凸模不属于细长杆，强度足够。
落料凹模板的固定方式
凹模一般采用螺钉和销钉固定。
螺钉和销钉的数量、规格及他们的位置应可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。
位置可根据结构需要做适当调整。
螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应该满足有关要求
定位零件
卸料板厚度H=（0.8~0.1）H凹=0.8×26=20.8mm
取厚度为21mm
由板料厚度2mm,查表得导料板厚度为10mm
凸模固定板厚度取38mm
导正销基本尺寸
d=d凸-a=8.68-0.07=8.61mm
查表得h1=0.6t=0.6×2=1.2mm
上垫板，垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度可取3~10mm,在此取10mm
凸、凹模的固定方法和主要技术要求
凸、凹模一般采用压入的方法固定，有时候采用螺钉和销钉固定，螺钉和销钉的数量、规格及他们的位置应可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。
位置可根据结构需要作适当的调整。
螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应满足有关要求。
凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上下平面应保持平行。
型孔的表面有粗糙度的要求，Ra=0.8～0.4μm。
凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。
因此，根据这些条件可知固定方式为整体式或者组合式直接连接。
模架
由前所确定的为对角导柱模架，根据凹模周界尺寸L=260mm,B=105mm,初选模架420mm×325mm×（215~270）mm
根据模具结构草图的模具闭和高度为225mm,所选模架合适。
模柄
平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定，中、小型凸模多采用台肩、吊装或铆接固定.对于有的小凸模还可以采用粘结固定，对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理和更换，凸模与凸模固定板压配，并借助与螺栓紧固定位在上模座上，适应与中小尺寸圆形凸模上。
（刃口尺寸形状不对称时，凸模和凸模固定板之间应有防转销）。
由压力机的型号J23—25，可查的模柄孔的直径为40mm，深度为60mm，由装配要求，模柄与模柄孔配合为H7/m6，模柄长度比模柄孔深度小5～10mm，由于选用刚性卸料，所以上模座回程时受力较大，因此采用旋入式模柄，并用防转销固定，根据所选压力机可得模柄基本尺寸，模柄具体参数见附图。
总结
对用导正销定距冲孔落料级进模模具的设计过程，总体设计与装配调试过程等做了简略的概述，论述了级进模模具零件的成形原理，基本模具结构与运动的过程及其设计原理，并做了详细的计算，对典型的冲压或冲裁模具进行了设计，其中，多工位级进模设计解决了单工序冲裁的难题。
本文对用到正销定距冲孔落料级进模模具各部分工艺力的计算和主要工作尺寸计算和设计。
本文在设计的工程中参考了现在工业生产的文献和现代制造技术资料，设计结果与现代的生产要求相贴近，符合企业生产的高效率、低成本条件，对大批量生产类似零件具有一定的参考作用。
参考文献
【1】王信友主编《冲压工艺与模具设计》.北京.清华大学出版社，2010.6
【2】姜永武主编《冷冲压模具设计》.2011.9
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