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冲压模课程设计


课程设计说明书

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冲压模具设计

2011 年 6 月 12 日

目录
一、设计课题··························· ···························1

二、冲压件的工艺分析 ·······················1 ······················ 1 冲压件的尺寸精度分析 ···················· ····················1 2 零件结构的工艺性分析 ···················· ····················1 3 冲压件的材料分析 ······················1 ····················· 三、确定冲压工艺方案 ······················2 ····················· 四、冲压工艺计算 ························ ························2 1、排样 ··························2 ························· 2、确定模具的压力中心 ···················· ····················2 3、选择冲压设备 ····················· ·····················3 4、计算凸、凹模刃口尺寸 ··················· ···················3 ······················ 5、凹模外形尺寸 ·······················3 6、凸模固定板 ························4 ······················· 7、垫板及采用 ·······················4 ······················ ···················· 8、凸、凹模工作尺寸确定·····················4 五、模具总体设计 ·························5 ························ 1 、 侧刃定距的设计 ······················· · ·· · · ·· · · ·· · ·· · · ·· · · · ·5 2、卸料弹簧的设计 ·······················6 ······················ 3、推件装置 ························ ························6

4、 压力机的确定 ························· ························ 7 六、心得 ························· ·························9 七、参考文献 ··························9 ·························

0

一、设计课题
零件简图

图一

生产批量:大批量 材料:10 钢 材料厚度:1.5mm (如图)

二、冲压件的工艺分析
1 冲压件的尺寸精度分析
其两孔中心距的尺寸及公差为(520 )mm,用一般精度的模具即可以满足零件的精 -0.22 度要求。

2 零件结构的工艺性分析
该零件形状简单,结构符合冲裁工艺要求,只要一次落料即可,故采用复合倒装模具 进行加工。

3 冲压件的材料分析
10 钢的抗剪强度σc=(255-333)Mpa,取 294Mpa,抗拉强度σb=(294-432)Mpa, 取 363Mpa,伸长率δ=29%。 此材料有足够的强度,适合于冲压生产。
1

根据以上分析,此产品冲压工艺性较好,故选择冲压方法进行加工。

三、确定冲压工艺方案
该件零件形状简单, 工艺性良好, 又只需一次落料即可, 故选择单工序落料模具进行加工。 模具结构形式的确定 采用弹性切料装置,以便于制造与操作。采用顶件器顶出制件,同时使模具具有良好的导 向精度,选择导柱、导套导向的的简单冲裁模具结构。

四、冲压工艺计算
1、排样

排样方案 因为生产批量大,为了简化冲裁模具结构,便于定位,采用单排排样少废料排样的方案, 如图所示。查表得,最下搭边值 a1 a=1.5 ㎜ a1=1.8 ㎜ 送料步距:A=17+1.5=18.5 ㎜ B=(D+2a1+Δ)0 ;查表得Δ=0.5mm -Δ 冲裁面积 S=8*52-8*6*2+1/2π92 +9*34-1/2π32 =626+36π=739.04 ㎜2 一个进距的材料利用率=S/(B×A) ×100%=739.044/1028.6×100%=71.8%

2、确定模具的压力中心
按比例画出制件的形状,将制件轮廓线分为 l1,l2,l3,l4,l5 的基本线段,并且选定 坐标系 XOY,如图所示。因制件对称,其压力中心一定在对称轴 Y 上,即 x0 = 0 ,故只计 算 y0 。 l1=52-12=40 ㎜ y1=0; l2=6*(17-9)=48 ㎜ y2=0.5*(17-9)=4 ㎜ l3=2*3*π=18.84 ㎜ y3=8+0.6366*3=9.9098 ㎜ l4=2*9*π/2=28.26 ㎜ y4=8+[(9*sinπ/2)/( π/4) ]*cosπ/4=16.105 ㎜

2

l5=34 ㎜ y5=17 ㎜ y0= (l1 y1+ l2 y2+ l3 y3+ l4 y4+ l5 y5)/(l1+ l2+ l3+ l4+ l5)=8.35 ㎜

3、选择冲压设备
由于零件的尺寸较小,精度要求不高,批量大,且只有冲孔和落料两道工序,选用高速压 力机,生产效率高,但大多企业没有该设备。其次选用开式压力机,适合于冲裁加工,有 一定的精度和刚度、操作简单,价格廉价。 冲裁件尺寸为 52mm*17mm,,料厚为 1.5mm 计算冲压力: 该模具采用弹性卸料和下顶出料方式。 冲裁件周长 L=(52-2*6)+34+6*8+2*3π+9π=169.1mm P 落=KLTτ=1.3*169.1*1.5*294=96.9KN 查设计手册表 4-15 K 卸=0.045 K 顶=0.06 卸料力:K 卸* P 落=0.045*64.6=2.907KN 顶出力:K 顶* P 落=0.06*64.6=3.876KN P 总=P 落+P 顶+P 卸=103.683KN 查《模具课程设计指导》表 5-10,选定压力机为开式双柱可倾压力机,型号为 J23-16

4、计算凸、凹模刃口尺寸
由设计手册 4-5 查的 Zmin=0.066 mm Zmax=0.120mm Zmin-Zmax=0.054mm 由表 3-6 得凹凸模制造偏差为:|δ凹|+|δ凸|=0.05<0.054m 故满足加工要求. 查表 3-5 得尺寸为 17mm 的磨损系数为 1,其余的磨损系数 X=0.75 查表 5-14 设计指导书;对零件中未注公差的尺寸按 IT14 级,可知:340 -0.62 该图形因为形状比较复杂,且为厚料,故不考虑其变形,为保证凸、凹模之间的间隙 值,必须采用凸、凹模配合加工的方法。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下: 以凹模为基准件,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此都属于 A 类尺寸。零件图 中为标注的公差都按下面的公差: 第一类(A)尺寸: 52-0.22 第一类(B)尺寸: 60
+0.05 0 0

17-0.16

0

9-0.12

0

第一类(C)尺寸: 34-0.62 刃口尺寸计算如下:

52d=(52-0.75*0.22)0 =51.8350 0.16/4 0.04 17d=(17-1*0.16)0 =16.840 0.12/4 0.03 9d=(9-0.75*0.12)0 =8.910 0 0 6d=(6+0.75*0.05)0.05/4=6.3750.0125 + + 34d=(34-0.31)- 1/8*0.062=33.69- 0.0775
T=1.5mm 由 3-6 查得凸凹制造偏差为-0.020mm;+0.030mm

0.22/4

0.055

5、凹模外形尺寸
凹模厚度 H=Kb=0..22*52mm=12mm(其中系数 K 由表 4-3 查得,b 为凹模最大宽度).

3

凹模壁厚 c=(1.5~2)*10.5;取 c=20mm. 凹模长度 L=b+2c=92mm 凹模宽度 B=步距+冲裁件宽度+2c=20+40+17=77mm 凹模周界 L*B=(51.835+20*2)*(20+16.840.04 +40)=91.835mm*76.84mm 0 考虑到是倒装复合模具结构,查模具应用手册资料 3-20 显示:取凹模厚度 H=25mm; 固有取凹模外形轮廓尺寸为:长*宽*高=(125*80*25) mm

6、凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸与 =0.7H=0.7*11.44mm=8.008mm;取 H1=8mm , :H1 =(0.6~0.8)H;取 H1

7、垫
垫板的外形与凸模固定板一致, 当凸模与上模板接触面上的压力超过模板材料的许用 压力时,则采用垫板,其厚度在 3~10 取值。 落料时的承压情况分析: 承压应力: σ=F/A=Ltσb/A=124.72Mpa 模板材料取铸铁(HT250)由表 2.34 查得 [σ p ]为90 ? 140 MPa

σ ∈ [σ p ]
由上面分析,可以不需要采用垫板. 但为了模具的寿命和对模具所受到的冲击力的影响,从而考虑加上垫板,取值在 3~10mm 从而从经验得 H2=8mm

8、凸、凹模工作部分尺寸确定

4

采用配合加工的方法 落料:以凹模为基准来配制凸模,计算结果见表. 表 1 落料凸凹模刃口尺寸(mm)

工件尺寸 52-0.22 60 落料
+0.05 0

凹模尺寸 51.8350
0 0.055

凸模尺寸

6.380.0125 16.840 8.910
0.04

17-0.16 9-0.12 34-0.62
0 0

0

凸模按凹模配 做并保证双边间 隙

0.03

33.690.0775

+

五、模具总体设计
以上数据基本是按书本上的经验数据确定的,在绘制总装图,选标准件,绘制零件图时可 以灵活调整,由以上计算。 并根据 L*B=125*80 查阅《模具结构形式与应用手册》的通用标准 冲模模架类型与应用中的滑动导向模架的后侧导柱模架: GB/T2855.5-1990 从右向左送料,操作方便。 此模架主要应用中小型冲件的冲孔、落料、成形等单工序和复式冲模,模具草图可以查阅 以上照料《模具结构形式与应用手册》。 四、主要零部件的设计 该模具采用手工送料, 落料凹模切断面积还比较大, 直接用螺钉与圆柱销固定在上模板上, 且用固 定板 固定;凸模 直接用螺钉与圆柱销固定在下模板上。

1 、侧刃定距的设计
用侧刃定距时条料的宽度与导料板键间距离如图所示, 当条料的送进步距用侧刃定位 时,条料宽度必须增加侧刃切去的部分,故按下列公式计算: 条料宽度:(查表 4-23,冷冲模成形工艺与模具设计制造) a′=0.75a,a=1.5mm,n=2,b1=2,y=0.15,zmin=1
0 0 B=(Lmax+2.5a′+nb1)-0.9=52+2.5*0.75+4=57.125-0.9mm

导料板间的距离:B′=Lmax+1.5a+nb1+z=52+1.5*1.5+4=58.25mm 如图所示:

5

2、卸料弹簧的设计
由于凹模在上,则有需要卸料弹簧数跟来卸除费料 ① 根据模具的结构 P 卸/6=2.907/6=484.5N 6 跟弹 , 根弹 据圆 压缩弹 国 为

② 根据压力 F 卸和模具结构

家标 GB/T2089-1980 初选弹簧,其最大工作负荷 Fj=1200N>484.5N ③校验 满 , 选弹 规格: 外径: D=25mm 钢丝直径:d=5mm 自由高度:H0=65mm’ 定弹簧预紧压缩量:S=20mm,则装配高度 H0-S=45mm 模架选用中等精度,中小尺寸冲压件的后侧导柱模架,从右向左送料,操作方便。 ④凸凹模具部分的设计 据 来 。

3、推件装置
刚性推 件装置的基本零件有打杆、推板连接杆和推件板。推件力是由压力机的横杆通过 打杆、推板、推杆传给推件块的。在此模具中需要安装 3 跟推杆(为保证推力平衡)并选 择如图所示的推板形式:

6

上模座:L*B*H=125 ㎜*80 ㎜*25 ㎜ 下模座:L*B*H=125 ㎜*80 ㎜*30 ㎜ 导柱:d*l=20 ㎜*100 ㎜ 导套:d*D*L*H=20 ㎜*32 ㎜*65 ㎜*23 ㎜ 垫板厚度:8 ㎜ 凸模 固定板厚度:8 ㎜ 凹模固定板厚度:(0.8 ~1.0)卸料板=12mm 卸料板厚度:分离式卸料板 10.5mm 卸料板上弹簧预留沉孔:3mm 下模座上弹簧预留沉孔:16mm 弹簧的外漏高度:45- 19=26mm 凸模长度=导尺厚度+卸料板+固定板+凸模修磨量+凸模进入凹模深度+卸料弹簧压缩高度 =10.5+8+6+1+26+4=55.5mm 模具的闭合高度:H=25+30+12+1.5+5+10.5+16=91mm

4、压力机的确定
选用开式双柱可倾式压力机:J23-16
7

公称压力:160kKN 滑块行程:55mm 装模高度调节量:45mm 压力机最大装模高度:220mm 工作尺寸 (前后 × 左右) : 300mm × 450mm 垫板尺寸(厚度 × 孔径):40mm × ?210mm 模柄孔尺寸(直径 × 孔深):?40mm × 60mm 最大倾斜角度: 35
0

序号 号 1 2
GB119-86

代 称

名 量
2

数 料

材 处理
20



导套 32(H6) × 65 挡料 销 上模 座 内六 角螺钉 M8 × 70 推杆 销钉 凸模 固定板 推件 板 凸模 凹模

渗炭

2

35 0HRC

28~3

3 4
GB 70 ? 85

1 00 14

HT2 28~3 0HRC

5 6 7 8 9 10

3 6 1 1 T8A 0HRC T8A 0HRC
8

45

1
1

50~6 50~6

11 12 13 14 15 16 17 18

卸料 板 导柱 20(h5) × 100 下模 座 弹簧 销钉 内六 角螺钉 卸料 螺钉 导料 销

1 5 2

Q23 20 渗炭 56~60HRC

1 00 6 6 14 2 2

HT2

45 8HRC 45

20~3

40~5 0HRC

六、心得
通过三个星期对倒装复合冲裁模具设计的设计, 我对冲裁模具的设计方法有了一个比较全 面的了解。在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中,我们学习到了一种科学的 设计思路和方法, 这对我们以后的工作态度和方法将产生积极的影响。 特别是在利用现代 化的设计上,我有了很多的自己的设计思想。在设计的过程中,遇到了很多的问题,尤其 是冲压工艺的设计和计算,费了很多周折,也走了很多弯路。而在装配图的绘制中,又遇 到了前面设计上的很多结构错误, 对细节的反复修改较多。 经过很长时间的思考和查阅资 料,才成功地完成了本套模具的设计过程。当然,本模具的设计也存在了很多的问题,在 实际中也许并没有办法正常运作。毕竟是在学校做设计,难免会存在各种各样的问题。在 模具的设计过程中, 很多时候都是依靠同学们的帮助和老师的指导, 才能顺利地继续往下 设计,在这里要感谢同学的帮助,也向各位指导老师表示衷心的感谢!

七、参考文献
1、《冲压手册》. 王孝培主编 北京:机械工业出版社,1990 2、《冲压模具设计与制造》 刘建超、张宝忠主编 高等教育出版社 3、《模具设计与制造简明手册》(第二版) 冯炳尧编 上海科学技术出版社 4、《冲压工艺学》. 李硕本主编 北京:机械工业出版社,1982 5、《冲压设计应用实例》. 模具实用技术丛书编委会.北京:机械工业出版社,1994

9

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