冲裁模具课程设计说明书.doc

课程设计（说明书） 题 目:冲裁模设计学生姓名 ：学 号 : 完成日期：2012年5月30日目 录第一章 设计任务. . . . .3第二章 确定工艺方案及模具结构形式. . 32.1冲压工艺分析. . . . 32.2冲压工艺方案的确定. . . . 4第三章 模具总体结构的设计. . . 43.1模具类型的确定. . .43.2定位方式的选择. . .53.3卸料装置的选择. . .53.4导向装置的确定. . .5第四章 排样图设计. . . .54.1排样相关尺寸的计算. . . 54.2绘制排样图. . . . 5第五章 主要工艺计算. . . 65.1压力中心的计算. . . 65.2冲压力的计算. . . . .65.3工作零件刃口尺寸计算. . . 8第六章 主要零件结构尺寸的设计. . . .96.1凹模结构的设计. . . . .96.2凸模结构的设计. . . .116.3定位零件的设计. . . . 156.4卸料装置的设计. . . . .156.5销钉和螺钉的设计. . .156.6模柄的确定. . . . .156.7矩形垫板的确定. . . . .156.8弹性卸料装置的确定. . . .166.9矩形固定板的确定. . . . .166.10导料板的确定.16第七章 模架及其它零件的设计. . . 18第八章 冲压设备的选用. . .198.1压力机的选择. . . .198.2模具的闭合高度的计算. . . 20第九章 固定方式的确定. . .209.1凸和凹模的固定. . . . 209.2确定装配基准. . . .20第十章 绘制模具装配图. . . . . . .21结束语 .23参考文献24第一章 设计任务冲压工艺及模具设计材料：Q235 厚度：3mm图1 零 件 图第二章 确定工艺方案及模具结构形式2、1冲压工艺分析该该零件材料为Q235，料厚为3mm，制件的尺寸精度为IT7级，生产批量为中批量。其结构简单，形状对称,尺寸较小，设计该零件的冲裁模。冲孔时有尺寸4.20+0.08根据课本P67页知冲孔时,因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等。根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9×3=2.7mm<4.20+0.08所以满足工艺性要求.2 零件尺寸精度工件结构相对简单，只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，需要冲的孔有1个，为4.2mm，零件尺寸公差除4.2接近于IT16级以外，其余尺寸均低于IT7级，亦无其他特殊要求。通过查阅冲裁件尺寸公差表可知，利用普通冲裁方式可达到零件图样要求。3 材 料该零件材料为Q235，抗剪强度303372Mpa，伸长率26%31%，此材料具有良好的弹性和塑性，其冲裁加工性较好。综上所述，此零件可用冷冲压加工成型。2、2冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 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，采用复合模生产。 方案三：先冲孔再落料，连续冲压，采用级进模生产。进行比较：方案一模具结构简单，但需两道工序和两副模具，成本较高，而生产效率低。方案二只需要一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3mm小于凸凹模许用的最小壁厚3.2mm，模具强度较差。方案三生产效率高，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，同时考虑到加工的经济性。该件的冲压生产采用方案三为佳。第三章 模具总体结构的设计3、1 模具类型的确定 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，选用冲孔落料级进模。3、2定位方式的选择 因为该模具选用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料送进步距采用挡料销，而第一次冲压的位置因为条料长度有余量，所以可采用目测来定。3、3卸料装置的选择该模具采用级进模，材料厚度为3mm，由后面算出的冲裁力较大，拟选择固定卸料、下出件，采用固定卸料装置。3、4导向装置的确定为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该级进模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用导向平稳的对角导柱模架。导柱采用滑动型。第四章 排样图设计4、1排样相关尺寸的计算排样采用如图所示的直对排方法。搭边值a1取2.5mm，a取2.8mm，条料宽度为B=D+2(a+c=41.2mm，步距为S=22.5mm，一个步距的材料利用率为65.95%（计算见表 2）。4、2 绘制排样图计算材料利用率 材料利用率计算的通用公式=nA/BS×100式中 A冲裁件面积； n一个进距内冲件数目； B条料宽度（mm）； S进距（mm）。采用直对排排样方式。图2 零 件 排 样 图第五章 主要工艺计算(1)冲裁力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=114.85mm (首次冲裁除外),又因为=160Mpa，t=3mm，取K=1.3，则根据式3-18，F=KLt=1.3×114.85×3×160=71.6664KN卸料力:查表3-16,取K卸=0.06,则F卸=K卸×F=0.06×71.6664=4.KN推件力:由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h8mm，为了修模时能保证模具仍具有足够的强度，所以直壁高度取h=8+6=14mm，故n=h/t=14/4=3.5，查表3-16，取K推=0.09,F推=nK推F=3.5×0.09×471.99=148.68KN 。由于采用固定卸料和下出件方式，所以F= F+ FT=148.68+471.99=620.67KN由式3-23应选取的压力机公称压力为:P0(1.11.3)F=(1.11.3)×620.67=682.74KN因此可选压力机型号为JD21-80。5、1压力中心的计算 建立坐标系如下图。由 AutoCAD画出排样图，由软件计算可得零件的压力中心为（0，1.1275），冲孔的压力中心为（67.3866，50），（67.3866，0），（67.3866，-25）在整个级进冲裁模的压力中心为（32.93，0.2）不会超过模柄的面积之外。 5、2冲压力的计算冲裁力F冲由落料时的冲裁力F1和冲孔时的冲裁力F2组成。冲裁力可由公式F=KLtb计算式中K系数，K=1.3；L冲裁周边长度（mm）； b材料的抗剪强度（Mpa）；t材料的厚度（mm）。 推件力FT= n KTF；式中KT系数，由文献1中表2-11可得KT=0.045；冲压工艺总力Fz = F + FT计算结果见下表图3 压 力 中 心 图条料及冲压力的相关计算项目分类项目公 式结 果备 注排样冲裁件面积AA的面积由AutoCAD计算算出1421.8mm2查表2-5得，最小搭边值a=1.8mm，a1=2.2mm条料宽度BB=96.4+0.596.9mm步距SS=67.3967.39一个步距的材料利用率=nA/SB×100%43.5%冲压力冲裁力FF=KLtb=1.3×320.67×3×337.5NL=320.67mm;K=1.3b=337.5MP推件力FTFT= n KTF =5×0.045×94968N查表2-11得KT=0.045冲压工艺总力FFz=F +FT=+94968517KN固定卸料，下出件冲压设备拟选JB23-63。 5、3工作零件刃口尺寸计算由于材料较厚，模具间隙较小，故凸、凹模采用分开加工为宜。表2 工作零件刃口尺寸计算（单位：mm）项目直径（尺寸）凸模尺寸凹模尺寸校核冲孔符合符合符合落料符合符合符合符合符合参考公式: 落料:冲孔:校核：+<= Z- Z相关表格：见参考文献1 2-10 2-11 2-12 2-13第六章 主要零件结构尺寸的设计6、1凹模结构的设计1.凹模外形尺寸的确定与选择凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度，模具的合理间隙值也是靠模具的刃口尺寸和公差来保证，因此要进行刃口相关尺寸的计算。因工件结构相对简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、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。凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.80.4um。底面与销孔的Ra=1.60.8um。凹模采用矩形板状结构和直接用螺钉、销钉与下模座固定的方式。因冲裁件的批量为大中型，考虑凹模的磨损和保证冲裁件的质量，凹模刃口采用直刃结构，刃壁高度取15mm，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大。凹模可采用整体凹模板，其轮廓尺寸可按公式2-45计算：凹模厚度 H=K1K2(0.1F)1/3=1.3×1.37×(0.1×)1/3mm=62mm式中K1取1.3，K2=1.37（查课本表2-19）但考虑到凸模和固定板的长度取H=62mm。沿送料方向的凹模型孔壁间最大距离为l=125mm垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离为b=96.9mm凹模壁厚 c取50mm(课本表2-18)。凹模长度 L =l+2c=（125+2×50）mm=225mm取200mm。凹模宽度 B =2c +b=2 ×50+96.9mm=196.9mm取200mm。查GB 2858.1-81凹模轮廓尺寸为200mm×200mm×62mm 。凹模采用Cr12MoW 加工，要求淬火达到5862HRC。图4 凹 模 结 构 图6、2凸模结构的设计凸模采用台阶型，一方面便于加工，另一方面又便于装备和更换。凸模长度可根据H=H1+H2+H3+T=36+10+8+(1520)=6974mm尺寸与结构如下图。凸模采用Cr12MoW 加工，要求淬火达到5862HRC。头部回火同样达到4050HRC。考虑到最小凸模直径为4mm的冲孔凸模进行强度刚度校核。(1) 凸模最小直径的校核由于d>1.3t(其中d=4,t=3)，故不需校核。 （2）凸模最大自由长度校核（稳定性校核）凸模最大自由长度L应满足L<=90d2/(F)1/2=90×42/(1.3*3.14*4*3*337.5)1/2=11.2mm即小冲孔凸模工作部分长度不能超过11.2mm。取10mm。 冲孔凸模：落料凸模：图5 凸 模 结 构 图6、3定位零件的设计在凹模板上设置一个固定挡料销，挡料销采用标准件A10 JB/T7649.10。材料45钢热处理4348HRC按JB/T7653-1994的规定。导正销选用标准件B型导正销：25×19.88×63 JB/T 7647.2 材料：9Mn2V 热处理硬度52-56HRC，技术条件：按JBT 76531994 的规定。6、4卸料装置的设计 卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为10mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。6、5销钉和螺钉的设计为了便于安装和定位，防止下模座和凹模板和导料板的位置发生移动，所以定位采用4个销钉，销钉采用标准件GB/T 117-86 A8×110。同理凸模和固定板跟上模座也采用4个销钉，销钉采用标准件GB/T 119-86 A8×70。6、6模柄的确定通过查找手册确定选用凸缘式模柄，查表5-51冷冲压模具设计指导1模柄的尺寸如下d=50m 极限扁差+0.050,-0.050D=61mm 材料为Q235-A·F压入式模柄的A型模柄50*120，JB/T7646.1的规定。6、7矩形垫板的确定 矩形垫板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为8mm。垫板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。垫板200×200×8-45钢JB/T7643.2。技术条件：按JB/T76531994的规定。6、8卸料装置的确定 本例采用固定卸料板，固定卸料板装于下模，具有卸料力大、工作可靠、模具安装方便等特点；但是冲裁时卸料板压不住材料，冲出的工件平整度差。采用45钢制造。固定卸料板与凸模的间隙一般为0.20.6mm，本例间隙值取0.5mm。固定卸料板的外形尺寸与凹模外形一致。厚度直接查表为10mm .成形孔基本与凹模刃口的形状相同。固定卸料板的尺寸为200×200×10，如图6所示。6、9凸模固定板的确定矩形固定板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。固定板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。固定板200×200×20，材料45钢JB/T7643.2。技术条件：按JB/T76531994的规定。如下图7所示。6、10 导料板的确定导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取0.5mm导料板厚度取8mm，采用45钢制作，热处理硬度HRC4045，用螺钉和销钉固定在凹模上。图6 卸 料 板 结 构 图图7 凸 模 固 定 板第七章 模架及其它零件的设计一般根据凹模，定位和卸料装制的平面布置，来选择模座位的形状和尺寸。该模对角导柱形式，查模具制造与设计简明手册3选择模架规格为 200×200×220265mm，零件精度要求不高，采用级模架精度。上模座尺寸200×200×50mm GB/T2855.1下模座尺寸200×200×60 mm GB/T2855.2外型尺寸L=200mm B=200mm导柱的型号为 A32×210，A35×210 GB/T2851.1-1990导套的型号为 32×115×48，35×115×48 GB/T2851.1-1990 为了方便安装，上模垫板、凸模固定板外围尺寸应和凹模一样200×200，垫板厚度H取8mm ，凸模固定板厚度H取20mm。第八章 冲压设备的选用8、1压力机的选择压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。 当压力机的动精度不好时，就等于精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为JB23-63其技术规格如下:公称压力 630KN滑块行程 120mm最大封闭高度 360mm最大装模高度 250mm工作台尺寸前后 480mm工作台尺寸左右 710mm8、2模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度 是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H应符合关系：Hmax-5mmHHmin+10mm 260-5>H>220+10根据H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-H2=50+8+70+62+60-2=248mm。式中 L-凸模长度， H-凹模厚度， H2凸模进入凹模厚度如果冲模的闭合高度大于压力机最大装模高度时，冲模不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板使用。第九章 固定方式的确定模柄采用压入式模柄，由防转销紧固在上模座上。9、1凸模和凹模的固定本模具采用台阶式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而凸模固定板，垫板和卸料板用螺纹与销钉紧固在上模座上。螺钉规格为M8×609、2确定装配基准首先确定凹模在模架中的位置，安装凹模组件，确定凹组件在下模座的位置，然后用螺钉和销钉将凹模和导料板固定在下模座上。冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：凸模的材料为Cr12MoW，凹模的材料为Cr12MoW，热处理硬度为58-62HRC，垫板、凸模固定板、凸模固定板的材料的45钢，热处理硬度为HRC43-48。冲裁模的常用配合：H6/h5的间隙定位配合，导柱和导套的配合。H7/r6的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。第十章 绘制模具装配图结束语通过几天的模具设计，综合运用所学课程理论和生产实际知识，进行了一次冷冲压模具设计工作，不但培养和提高了独立思考能力，还巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，熟悉了冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，本人在多方面都有所提高，受益匪浅。设计过程是体现学生单独设计能力及综合运用知识的能力，在这个过程中我们可以在行业标准的范围内自由发挥，虽然这之中会遇到许多困难，做起来也不会很顺畅，但更多的是体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。可以说，课程设计是一个进步的过程，是大学生活中将理论和实践联系的最好环节。在此感谢老师对我的帮助，您们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。您严谨细致、一丝不苟的作风将会是我以后的工作、学习中的榜样；同时感谢对我帮助过的同学们。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，我将尽最大的努力把模具课程设计工作做好，同时也为以后从事与模具相关的工作打下坚实的基础。 参 考 文 献1 冷冲裁及塑料模具设计与制造北京航空航天大学出版社2008年2 冷冲压模具设计手册3 模具制造与设计技术指南4 公差和配合技术测量长沙重庆大学出版社2006年5 塑性成形工艺与模具设计教科书机械工业出版社编2001年7 冲压模具标准件选用和设计指南化学工业出版社2007年8 中国模具设计大典电子版9 冲压模具设简明设计手册化学工业出版社2005年