冲压模具课程设计倒装复合模.docx

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冲压模具课程设计倒装复合模

一、零件设计2

二、冲裁件的工艺分析3

三、确定冲裁工艺方案4

四、模具结构形式的选择5

4.1模具的类型的选择5

4.2送料和定位方式5

4.3卸料和出件装置5

4.4.模架类型及精度5

五、冲压工艺计算：

6

5.1．排样设计及计算6

5.2．冲压力计算和初选压力机6

5.3．压力中心的计算7

5.4．计算凸凹模刃口尺寸7

六、主要零部件设计8

6.1．凹模的设计8

6.2．卸料装置的设计8

6.3．凸模固定板的设计9

6.4．垫板设计9

6.5．凸模的设计9

6.6．凸凹模设计9

七、模架以及其他零部件的选用10

八、校核模具闭合高度及压力机有关参数24

九、设计并绘制模具总装图及主要成形零件图

十、冲压工艺过程卡

一、零件设计

零件简图：

如图1.1所示

成产批量：

10万件

材料：

10钢

材料厚度：

2mm

图1.1零件简图

二、冲压件的工艺分析

2.1、结构分析

该零件形状简单、对称，冲裁凸出的部分B=4mm≥1.5t=3mm（t为材料厚度）。

2.2、材料分析

材料为10号钢，其主要性能为：

σs=205Mpa，σb=386Mpa，延伸率δ=31%，断面收缩率为55%，塑性良好，适合于进行冲压

2.3、精度分析

由【1】表2.3查出，用一般精度的模具时，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11，由【10】表9.1差查得，冲裁件孔尺寸偏差为0.13mm，外形尺寸公差为0.16mm，将以上精度和工件简图所标注的尺寸公差相比较，可认为该工件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。

其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。

三、确定冲裁工艺方案

该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于大批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;如果采用级进模，需要较多的工位数，必须解决板料的准确定位问题；采用倒装复合模可以一次冲压成形，结构较为简单，卸件可靠，操作方便。

根据以上分析，该零件比较适宜采用倒装复合冲裁工艺方案。

四、模具结构形式的选择

4.1模具的类型的选择

根据零件的冲裁工艺方案,采用倒装式复合模。

4.2送料和定位方式

零件属于大批量生产，采用自动送料方式。

采用固定导料销和固定挡料销

导料销如图4.1所示

图4.1导料销

4.3卸料和出件装置

根据要求采用弹性卸料装置；冲压件采用刚性推件装置推出，直接利用压力机的打杆装置进行推件，工作可靠，冲孔废料直接从凸凹模向下推出的出件方式。

推件块如图4.2所示

图4.2推件块

4.4.模架类型及精度

由于该冲裁零件的尺寸较小，冲裁间隙较小，采用导向平稳的中间导柱模架,

考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。

五、冲压工艺计算：

5.1、排样设计及计算：

该零件尺寸较小，结构对称，采用直排的排样方案，如图5.1所示

图5.1排样图

由【1】附表2查得

排样搭边a=1.2mm

侧搭边a1=1.5mm

由CAD算得冲压件毛坯面积A=600mm2

条料宽度B=（42+2x1.5）mm=45mm

步距：

h=（34+1.2）mm=35.2mm

一个步距内的材料利用率η为：

η=

x100%=

x100%=38%

5．2．冲压力计算和初选压力机

该模具采用弹性卸料和下出料方式

5.2.1、落料力

F1=L1tδb=120mmx2mmx420MPa=100.8x103N

5.2.2、冲孔力

F2=L2tδb=66mmx2mmx420MPa=55.4x103N

5.2.3、落料时的卸料力

由【2】表5.10得K卸=0.045

F卸=K卸xF1=0.045x100.8x103=4.54x103N

5.2.4、冲孔时的推件力

由【2】表5.10得K推=0.055

取同时梗塞在凹模内的废料数为3

F推=nK推F2=3x0.55x55.4x103=9.14x103N

5.2.5、冲床的总压力为

F总=F1+F2+F推+F卸=（100.8+55.4+4.54+9.14）x103N=170KN

5.2.6、选用压力机

根据总冲压力为170KN，采用开式双柱可倾压力机，考虑到压力机的使用安全，总冲压力一般不应超过压力机额定吨位的80%，

由【1】表7.10初选JH23-25开式双柱可倾压力机

公称压力：

250KN

滑块行程：

65mm

最大闭合高度:

270mm

滑块中心线到床身距离：

200mm

工作台尺寸：

370mmx560mm

垫板厚度：

50mm

模柄孔尺寸：

Φ40mmx60mm

5.3．压力中心的计算

由于零件结构对称，所以压力中心在孔的中心，即模柄轴线通过压力中心。

5.4计算凸、凹模刃口尺寸

5.4.1、对于冲孔Φ21mm

由【8】表2.13查得间隙值Zmin=0.246mmZmax=0.360mm

由【8】表2.18查得凸、凹模制造公差δp=0.020mmδd=0.025mm

Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm

δp+δd=0.020+0.025=0.045mm

满足Zmax-Zmin≥δp+δd的要求，

冲孔采用凸、凹模分开加工法。

由【8】表2.20查得系数x=0.75

dp=（d+xΔ）

=（21+0.75x0.2）

=21.15

mm

dd=（dp+Zmin）

=（21.15+0.246）

=21.396

mm

5.4.2、对于外轮廓的落料

由【8】表2.13查得间隙值Zmin=0.246mmZmax=0.360mm

由【8】表2.18查得凸、凹模制造公差δp=0.020mmδd=0.030mm

Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114mm

δp+δd=0.020+0.030=0.050mm

满足Zmax-Zmin≥δp+δd的要求，落料采用凸、凹模分开加工法。

由【8】表2.20查得对于圆形件系数x=0.75非圆形件系数x=1

Dd34=（D-xΔ）

=（34-0.5x0.2）

=33.9

mm

Dp34=（Dd34-Zmin）

=（33.9-0.246）

=33.654

mm

Dd42=（D-xΔ）

=（42-1x0.2）

=41.8

mm

Dp42=（Dd42-Zmin）

=（41.8-0.246）

=41.554

mm

Dd5=（D-xΔ）

=（5-1x0.1）

=4.9

mm

Dp5=（Dd5-Zmin）

=（4.9-0.246）

=4.654

mm

六、主要零部件设计

6.1、落料凹模

由【8】表2.22查得凹模厚度系数k=0.4

凹模高度H=0.4x42=16.8mm

凹模壁厚C=（1.5~2）H=25.2mm~33.6mm取C=30mm

凹模总长L=42+2x30=102mm

凹模宽度B=34+2x30=94mm

按冲压模标准模架，由【1】表7.31取凹模周界尺寸

LxBxH=125mmx100mmx30mm

凹模零件简图如图7.1

图6.1凹模简图

6.2、卸料装置的设计

根据要求采用弹性卸料板

6.2.1、卸料板设计

由【1】表2.29查得卸料板厚度为14mm

取外形尺寸为125mmx100mmx14mm

6.2.2、弹性元件设计

弹性元件采用橡胶，相关计算如下：

橡胶工作行程=卸料板工作行程+模具修磨量（4mm~6mm）之和

即H工作=h工作+h修磨

橡胶的自由高度

=（28~32）mm

取H0=30mm

矩形橡胶在预压量为15%时的单位压力为0.5MPa

橡胶截面积：

橡胶装配高度：

H装配=85%H自由0.85x30=25.5mm

根据零件形状特点，橡胶外形采用矩形，中间开矩形孔以避让凸凹模，

取避让孔为40mmx45mm，

橡胶外形暂定一边长为120mm，

另一边长为

=91mm

取橡胶外形尺寸为120mmx95mm

为满足橡胶垫高径比为0.5~1.5，将橡胶垫平分为四块，其最大尺寸

为60mm，所以

选用的橡胶垫规格合理

6.3、凸模固定板的设计

厚度h=（60%~80%）H凹=（60%~80%）x20=12mm~16mm

取h=14mm外形尺寸为125mmx100mmx14mm

凸模和凸模固定板的配合为H7/n6

6.4、垫板设计

厚度h一般为5~12mm，取12mm

外形尺寸为125mmx100mmx12mm

6.5、冲孔凸模设计

凸模长度L=凸模固定板厚度+凸模固定板和落料凹模距离+凹模厚度

L=14+16+30=60mm

凸模结构简图如图6.2

图6.2凸模简图

6.6、凸凹模设计

凸凹模采用螺钉,销针和下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据计算冲裁力时取梗塞在凹模内的废料数为3，h=6mm,漏料部分刃口轮廓扩大1mm。

凸凹模零件图见图9.2。

七、模架以及其他零部件的选用

7.1、模架选择

前面已选用中间导柱模架

由【1】表7.31取

上模座LxBxH=125mmx100mmx50mm

下模座LxBxH=125mmx100mmx60mm

导柱dxL=25mmx180mm

导套dxLxH=25mmx90mmx38mm

7.2、模柄选用

采用凸缘模柄，根据压力机模柄孔尺寸：

Φ40mmx60mm由【1】表7.39，

选用模柄C40×55GB2862.3-81Q235

模柄夹持长度比模柄孔深度小5~10mm

7.3、挡料销

由【1】表7.44采用

挡料销A6×4×3GB2866.11-81

7.4、导料销

由【1】表7.44采用

导料销A6×4×5GB2866.11-81

7.5、螺钉选用

卸料螺钉：

由【1】表7.58采用卸料螺钉6×35GB2867.6

凹模锁紧螺钉：

由【1】表7.59采用螺钉M8×80GB70-85

凸凹模锁紧螺钉：

由【1】表7.59采用螺钉M6×35GB70-85

模柄锁紧螺钉：

由【1】表7.59采用螺钉M10×25GB70-85

7.6、销钉选用

根据【1】表7.61

凹模定位销采用销6×100GB199-85

凸凹模定位销用销4×55GB199-85

八、校核模具闭合高度及压力机有关参数

8.1、校核模具闭合高度

H闭=50+12+14+16+30-3+14+25.5+60=218.5mm

J23－16开式压力机的闭合高度为270mm，封闭高度调节量为55mm，

模具安装可用垫块调整配制。

8.2、冲裁所需总压力校核

由前面计算可知

KN，冲压机的公称压力250，P总

8.3、模具最大安装尺寸校核。

模具最大安装尺寸为125ｍｍ×100ｍｍ，冲床工作台面冲床为

370ｍｍ×560ｍｍ，能够满足模具的安装。

九、设计并绘制模具总装图

图9.1总装图

模具总装图的主视图和左视图如图9.2和图9.3所示

图9.2主视图

图9.3左视图

图9.4凸凹模零件图

附表一、冲压工艺过程卡

（厂名）

冷冲压工艺卡片

产品型号

零（部）件名称

止动垫片毛坯

共页

产品名称

零（部）件型号

第页

材料牌号及规格

材料技术要求

毛坯尺寸

可制毛坯件数

毛坯重量

辅助材料

10钢

不能有锈斑、

保持平整

条料2mm×45mm×1060mm

30件

工序号

工序名称

工序内容

加工简图

设备

工艺装备

工时

0

下料

剪床上裁板

45×1060

1

冲孔、落料

内形冲孔和外形轮廓落料

J23-25

倒装

复合模

2

去毛刺

去除零件断面毛刺

3

检验

按产品零件图检验

编制（日期）

审核

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会签

（日期）

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