模具课程设计计算说明书.doc

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1、课程设计报告 课 程 名 称 设 计 题 目 院 系 名 称 机械电子工程学院 专 业 班 级 14机械设计制造及其自动化3班 姓 名 李旭 学 号 成 绩 指 导 教 师 2017年6月0 / 22模具课程设计计算说明书设计课题：阀门扳手冲压模具的设计班级：14机设三班学号：姓名：李旭 指导教师：邓逍荣 完成时间：2017年6月5日 前 言模具课程设计师比较全面的训练，其意义在于为以后的设计工作打基础，培养学生在设计过程中严肃认真、刻苦钻研、一丝不苟、精益求精的态度，使其在设计思想、方法和技能各方面都获得锻炼和提高。经过一学期对模具整体结构和细节的学习和了解，为了更进一步的了解模具制造和加工

2、，利用所学模具知识设计一套简单的链条侧压板冲压模具，来巩固所学模具知识。通过完成模具课程设计，综合应用和巩固模具设计课程以及相关课程的理论基础和专业知识，系统地掌握产品零件的成形工艺分析、模具结构设计的基本方法和步骤、非标准模具零件的设计等模具设计基本方法。同时，学会了正确运用技术标准和资料，培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化了质量意识和时间观念，形成了从业的基本职业素质。目录前 言2课程设计任务书4一 冲裁件工艺计算51.1排样设计51.1.1排样类型51.1.2材料利用率51.1.2搭边、进距及料宽的确定61.2冲裁工艺力和压力中心的计算71.2.1冲裁力、卸料力的计

3、算71.2.2 压力中心的计算8二 冲裁工艺分析82.1冲裁件工艺性分析82.1.1冲裁件的结构工艺性82.2冲裁工艺方案的确定9三 模具结构形式的确定93.1正装式复合模和倒装式结构比较：93.2模具类型的选择93.3操作和定位方式103.4卸料、出件方式103.5确定送料方式103.6确定导向方式103.6模具刃口尺寸的计算：11四主要零部件的设计124.1工作零件的结构设计124.2卸料部件的设计134.3模架及其他零件部件的选用14五 校核模具闭合高度及压力机有关参数165.1压力机的选择165.1.1校核模具闭合高度16课程设计任务书姓名： 李旭 学号： 班级：14机设三班课题名称：

4、阀门板手冲压模具设计工件图：阀门扳手冲裁零件，材料为20钢，厚度为2mm。该零件年产量10万件。设计要求：1、装配图用A1图幅1张。（手画） 2、说明书（打印）不少于6000字。有说明书封面。指导教师：邓逍荣 教研室：鼎新楼2206 时间：2017.6.2Pro/E仿真图一 冲裁件工艺计算1.1排样设计1.1.1排样类型排样1排样21.1.2材料利用率 L：条料的长度式中N：一米长的条料能排出工件的个数 A：一个工件有用面积 B：条料的宽度工件的实际面积 A=102+（5+10）240.5+52-（5+10）4.33 =627.7mm2排样1 =NA/BL100% =17627.7/25100

5、0100% =42% 排样2 =NA/BL100% =45627.7/100058 =47%所以选择排样2合理1.1.2搭边、进距及料宽的确定1) 搭边 因零件外形为圆弧形，查冲压工艺和模具设计P49表3-3得 2) 进距的确定 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距和排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定于模具的结构有关。步距确定的原则是：最小条料宽度保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。 送料进距的大小等于条料上两个相邻零件对应点之间的距离如图S=223) 料宽的确定 A=B+c

6、B为条料宽度，D为冲裁件在垂直送料方向上的最大外形尺寸，a为侧搭边值，为条料宽度的单向偏差，A为导料板之间的距离，c 为导料板之间间隙。根据冲压工艺和模具设计P50查表3-4得=1.0，c=1.0则 A=591.2冲裁工艺力和压力中心的计算 1.2.1冲裁力、卸料力的计算 式中，K为安全系数，一般取1.3；L为剪切长度，t为板料厚度，为板料的抗剪强度。 1.2.2 压力中心的计算 二 冲裁工艺分析2.1冲裁件工艺性分析2.1.1冲裁件的结构工艺性1)、材料：该冲裁件的材料为20钢，属于优质碳素结构钢。2)、零件：该冲裁件结构简单，两端都是圆弧形结构比较适合冲裁。3)、尺寸精度：零件图上所有未注

7、公差的尺寸都是属于自由尺寸，可按IT14级确定。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：200-0.52mm 100-0.43mm零件内形：50+0.36mm圆心距：390.05mm结论：适合冲裁。2.1.2冲裁剪断面的表面粗糙度查表3-13得Ra为6.32.2冲裁工艺方案的确定1、方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。2、根据分析结合模具设计基础表2-8分析：方案一： 模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案三： 只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也

8、能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。方案二： 也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于图凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔和边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。 通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。三 模具结构形式的确定3.1正装式复合模和倒装式结构比较：正装式复合模具适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸件，便于操作

9、，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位销定位方式。3.2模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为无侧刃级进模。3.3操作和定位方式（1）操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，也能满足生产要求，这样就可以降低生产成本，提高经济效益。（2）定位方式因为固定挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料板，控制送料步距采用固定挡料销。3.4卸料、出件方式（1）卸料方式刚性卸料和弹性卸料的比较

10、：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板和凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、倒装复合模的卸料装置。工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。（2

11、）出件方式因采用无侧刃级进模生产，故采用下出件为佳。3.5确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B大于送料方向的凹模长度L故采用纵向送料方式，即由前向后送料。3.6确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成模具歪斜。因此，适用于冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具，大型模具不宜采用此种形式。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等

12、优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模具架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命保证工件质量，并考虑生产效率以及加工方便性等因素，该正装式复合模采用后侧导柱的导向方式，即方案四最佳。3.6模具刃口尺寸的计算：基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料凸模Dmax0-=200-0.52Zmin=0.28Zmax=0.4Zmax-Zmin=0.12mm制件精度为IT14级故x-0.5Dd=(Dmax-X)0+dd=0.60.12=0.0

13、72mm/4Dd=（20-0.50.52）0+d=19.740+0.072mm相应凸模尺寸按凹模尺寸配做，保证双面间隙在0.280.4mm之间Dmax0-=100-0.43Dd=（10-0.50.43）0+d=9.7850+0.072mm同上冲孔凸模Dmin0+=100+0.36同上同上dp=（dmin+x）0-pp=0.40.12=0.048mm/4d=(+0.50.36)=11.18mm相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配做，保证双面间隙在0.280.4mm之间。中心距尺寸L/2=390.15同上X=0.75dd=(Lmin+0.5)0.125 /8=0.0375d=(39.85+0.50.3)0

14、.125=390.0375四主要零部件的设计4.1工作零件的结构设计（1）、落料凸模其外形尺寸按相关公式计算：凹模厚度 H=kb1b1为工件的垂直于送料方向度量的凹模洞孔最大距离，即b1=20mmk由工件t=2mm查模具设计基础表2-5取k=0.220.35 H=kb1 （公式9）=(0.220.35)20=47mm考虑原材料板厚有1、2、3等厚度，从经济、材料强度和加工方面考虑选用2mm厚的钢板加工，因此确定凹模板厚为5mm。凹模长度L=L1+2l1 （其中L1为平行于送料方向度量的凹模洞孔最大距离，l1为凹模孔壁至边缘的距离，查表2-6得l1=36） L=L1+2l1 （公式10）=20+

15、236=92mm凹模宽度 B=b1+（2.54.0）H （公式11） =20+(2.54.0)5=17.540mm查表机械设计手册JB/T7643.1确定凹模的长宽高为100635mm设计图见装配图。（2）、冲孔凸模所冲孔为正六边形形孔，为了便于装配和满足凸模强度，采用数控车床加工，其总长按相关公式计算： L=h1+h2=20+5=25mm h2=(0.60.8）h1(其中h1为凸模固定板厚度，h2为凹模板厚度)凸模结构形式的选择：台肩式凸模 这种结构主要用于断面简单的，如图形、方形等，装配修磨方便，具有较好的固定性和稳定性。经常采用。直通式凸模 这种结构对于冲制非图形制件非常实用。 综合比较

16、选用直通式的凸模。4.2卸料部件的设计（1）、卸料板的设计卸料板采用45钢制造，淬火硬度4045HRC，卸料板轮廓尺寸及落料凹模轮廓尺寸相同，查表确定厚度为8mm。（2）、卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm长85mm，螺纹部分为M1010mm，卸料螺钉尾部应留足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸凹模端面1mm，有误差时，通过在螺钉于卸料板之间安装垫片来调整。（3）、弹压橡胶的选用由卸料力P=KP=0.03110=3.3KN选用4个聚氨酯橡胶，每个橡胶的工作负荷F=3.3/4=825N查模具设计和制造简明手册附录表17得：选用D=20mm

17、 H=12mm当压缩量为0.3H时F=1080N满足要求。即压缩后橡胶的直径D=26mm H=8.4mm4.3模架及其他零件部件的选用 该模具采用四导柱模架，这种模架的导柱在模架四周，冲压时可双面送料，操作方便，以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。（1）四周导柱模座尺寸如下表：凹模周界上模座尺寸LBDHhLSAARLD=(H7)基本尺寸偏差125100353880380+0.025LBD下模座尺寸125100403880250+0.025（2）、选择导柱导套的各部分尺寸 导柱d/mmL/mm20mm150mm 导套d/mmL/mmD/mmH/mm20mm28mm50mm23mm（3）、由凹模的

18、周界尺寸查冲模设计手册软件版确定模具其他工作零件的结构尺寸如下表：名称长宽厚mm材料数量凸模垫板100636451凸模固定板1006312451弹性卸料板100638451凹模固定板1006316451弹压橡胶2512聚氨酯2上模座16012540451下模座16012540451凹模100635451（4）、模具闭合高度HH=H上+H垫+H凹+H卸料+H橡胶+H下+H+H-h=40mm+6mm+12mm+8mm+16mm+12mm+40mm+5mm-2mm=137mm式中h凸模冲裁后进入凹模的深度，2mm。（5）、定位零件的选择在装配时需要保证各零部件的相对位置保证不变，因此需要用定位销限制

19、各零件的位置。因为几块板叠加在一起比较厚，所以采用圆柱销定位（便于加工定位孔）。（6）、导料和挡料销的选择两者皆采用圆柱销。选用6x12mm共三颗，具体布置位置见装配图。（7）、紧固零件的选择为满足模具的装配要求（螺钉的端面不允许露出上下模座等零件的表面）和在压力机上面的安装以及装配的紧固性，故选用圆柱头内六角螺钉。 下模座四颗M4X55内六角紧固螺钉。 上模座四颗M4X42内六角紧固螺钉（8）、摸柄的选择摸柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。根据压力机摸柄孔尺寸40mm选择带台阶的压入式模，它和模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。 查冲模设

20、计手册软件版选择A40X122mm91mm的摸柄。 摸柄和模座的底部应加一个防转销（M6X10），防止在冲裁的过程中摸柄和模座发生转动引起模架的震动，影响整个模架配合的紧凑性，从而破坏了制件的精度。五 校核模具闭合高度及压力机有关参数5.1压力机的选择由前面知F总=66.17KN查模具课程设计指导选择开式双柱可倾压力机JB23-16能满足要求。其主要技术参数如下：公称压力：160KN最大闭合高度：180mm，闭合高度调节量：45mm工作台尺寸（前后左右）：500mm335mm工作台孔尺寸 220mm140mm垫板尺寸（厚度）：40mm摸柄孔尺寸（直径X厚度）：40mm60mm最大倾斜角度：35

21、5.1.1校核模具闭合高度 模具闭合高度H应满足Hmin-H1+10mmHHmax-H1-5mm （公式12）式中Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机JB2316，查模具课程设计指导表5-10得：Hmax=180mm，Hmin=135mm，H1=40mm将以上数据代入公式12，得105H145 经计算该模具闭合高度H=137mm，在105mm145mm内，可以使用。总 结本次模具课程设计让我系统巩固了大学两年的学习课程，通过本次设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。从2010年6月14日开始历经3周的时间，系统的巩固了如机械制图、

22、机械设计基础、工程材料、工程力学、配合公差、模具设计基础以及加工工艺等专业课程。从分析零件图到模具的设计和装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。因此，对以前所学的知识有了很大的巩固和提高。在此期间也遇到了设计上的很多困难，尤其是在选择弹压橡胶的环节琢磨了很久，最后通过询问老师以及查阅大量的参考书才得以解决。该设计还存在着一些不足，还望各位读者给以指出。在此衷心的感谢本组的成员以及指导老师，这次的成果是在大家的共同努力下完成的。1、2、 模具设计基础/陈剑鹤、吴云飞主编2版北京：机械工业出版社，2009.3.3、 模具课程设计指导/梅伶主编北京：机械工业出版社，2006.12.4、 模具设计和制造简明手册冯炳尧主编上海：上海科学技术出版社，1994.