00000腰形限位板冲孔落料复合模设计.docx

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00000腰形限位板冲孔落料复合模设计

华东交通大学机电工程学院

课程设计说明书

课程名称：

模具设计

设计题目：

腰形限位板冲孔/落料复合模设计

姓名：

刘云

学号：

20090310040217

班级：

09材料

（2）班

院系：

机电学院

指导老师：

李树桢

华东交大机电学院

二零一二年十一月

目录

课程任务设计书-----------------------------------------------------------------------------------3

一、零件工艺性分析-----------------------------------------------------------------------------------4

1、材料分析---------------------------------------------------------------------------------------4

2、结构分析---------------------------------------------------------------------------------------4

3、精度分析---------------------------------------------------------------------------------------4

二、冲裁工艺方案确定--------------------------------------------------------------------------------4

三、零件工艺计算--------------------------------------------------------------------------------------5

1、排样计算---------------------------------------------------------------------------------------5

2、刃口尺寸计算---------------------------------------------------------------------------------7

3、冲压力计算------------------------------------------------------------------------------------8

4、压力中心计算---------------------------------------------------------------------------------8

四、冲压设备的选用-----------------------------------------------------------------------------------8

五、模具零部件结构的确定--------------------------------------------------------------------------9

1、凹模外形尺寸---------------------------------------------------------------------------------9

2、凸模固定板厚度-----------------------------------------------------------------------------10

3、凸模固定板的采用及厚度-----------------------------------------------------------------10

4、凸模外形结构、尺寸的确定--------------------------------------------------------------10

5、卸料装置中弹性元件的计算--------------------------------------------------------------11

六、模具材料的选择----------------------------------------------------------------------------------11

七、模具整体装配-------------------------------------------------------------------------------------11

八、课程设计总结-------------------------------------------------------------------------------------12

九、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------13

“模具设计”课程设计任务书

姓名

刘云

专业班级

09材料

教研室主任

题目

腰形限位板冲孔/落料复合模设计

指导教师

李树桢

设计时间

2012年月日～月日（共3周）

设计地点

制品：

腰形限位板

材料：

45t=2mm

规格：

2.5m×1.5m

数量：

50万件

课程设计提交的档案材料

1.设计计算说明书

（A4幅面）1份

2.模具装配图

（0#或1#图纸）1张

3.模具工作零件图

（2#或3#图纸）3张

4.上述材料电子文档

基本要求及设计步骤建议：

1、冲裁工艺设计：

对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；

2、模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；

3、计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；

4、计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；

5、计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；

6、协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；

7、绘制模具总装配图：

1）、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；

2）、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；

3）、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；

4）、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。

8、绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全；

9、编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；

10、计划进度：

第1周 接受并消化设计任务，搜集资料，冲压工艺及模具结构方案设计；

第2周 模具工作零件设计，绘制装配图、凸模、凹模或凸凹零件图；

第3周 编写计算说明书；答辩。

机电工程学院材料成型及控制工程教研室

一、零件工艺性分析

工件为图1所示的落料冲孔件，材料为45钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。

工艺性分析内容如下：

图1工件图

1.材料分析

45为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

2.结构分析

零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。

零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为12mm，满足冲裁最小孔径

≥

的要求。

另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为11.5mm，满足冲裁件最小孔边距

≥

的要求。

所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3.精度分析：

零件上有2个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。

对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

二、冲裁工艺方案确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：

先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产。

方案二：

落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：

冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。

方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。

欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

三、零件工艺计算

1、排样计算

计算条料宽度时，按公式B=D+2a+Δ

式中：

B——条料宽度基本尺寸（mm）

D——工件在宽度方向上的最大尺寸（mm）

a——侧搭边的最小值（mm）

Δ——条料宽度的单向（负向）公差（mm）

查《模具设计与制造（第二版）》中表2—7得：

a=3.0mm。

工件间搭边值a1=2.8mm查《冷冲模具设计及制造》中表3—13得Δ=0.5mm。

综上所述，由于零件尺寸不是很小，应采用单直排的排样方式。

由零件尺寸图可知，工件在宽度上最大尺寸D=120mm所以条料宽度：

B=（120+2×1.5）-1=122mm

进料步距：

h=120+1.2=121.2mm

一个步距内材料的利用率为：

η=F/（B×h）×100%

式中：

F——单个零件的实际面积

由零件出可得：

F=9246mm2

所以

η0=9246/（122×121.2）×100%=62.53%

板料规格选用2.0mm×1000mm×2000mm

（1）采用纵裁时

每板条数：

n1=1000/122=8.20，取8

每条工件数：

n2=（2000-a）/121.2=16.49，取16

每板工件数：

n=8×16=128

材料利用率：

η=nF/（1000×2000）×100%=59.17%

（2）采用横裁时

每板条数：

n1=2000/121.2=16.50，取16

每条工件数：

n2=（1000-a）/122=8.18，取8

每板工件数：

n=16×8=128

材料利用率：

η=nF/（1000×2000）×100%=59.17%

纵裁时材料的利用率比横裁时相等。

裁板时，横裁用16刀而纵裁用8到，实用工时相差一半。

总上所述，采用纵裁样式方法。

如下图

：

排样图

2、刃口尺寸计算

根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。

（1）落料件尺寸的基本计算公式为

尺寸

，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.28mm，最大间隙Zmax=0.32mm，凸模制造公差

，凹模制造公差

。

将以上各值代入

≤

校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。

即

（2）冲孔基本公式为

尺寸

，查得其凸模制造公差

，凹模制造公差

。

经验算，满足不等式

≤

，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

尺寸

，查得其凸模制造公差

，凹模制造公差

。

经验算，满足不等式

≤

，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

（3）中心距：

尺寸

尺寸

尺寸

3、冲压力计算

可知冲裁力基本计算公式为

此例中零件的周长为377mm，材料厚度2mm，45钢的抗剪强度取480MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为

模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力

和推件力

为

则零件所需得冲压力为

初选设备为开式压力机J23—35。

4、压力中心计算

零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：

公称压力：

350kN

滑块行程：

80mm

最大闭合高度：

280mm

闭合高度调节量：

60mm

滑块中心线到床身距离：

205mm

工作台尺寸：

380mm×610mm

工作台孔尺寸：

200mm×290mm

模柄孔尺寸：

φ50mm×70mm

垫板厚度：

6mm

五、模具零部件结构的确定

1、凹模外形尺寸

凹模厚度：

H=Kb

凹模壁厚：

C=（1.5~2）H

式中：

b——为冲裁件的最大外形尺寸，b=120mm

K——系数，考虑板料厚度的影响，查《模具设计与制造》表2—9得K=0.28

则：

H=Kb=0.28×120≈34mm

C=（1.5~2）=1.8×34≈62mm

因此，凹模总长：

L=120+2×62=244mm，取整为250mm

凹模宽度：

B=120+2×62=244mm，取整为250mm

模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座280mm×200mm×25mm，下模座280mm×200mm×28mm，导柱30mm×170mm，导套30mm×85mm×33mm。

凹模结构图

2、凸模固定板的厚度

厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍

H1=0.7H=23.8mm，取整为24mm

3、凸模垫板的采用和厚度

凸模垫板的采用与否，以凸模的承压面进行计算，按以下公式计算“

δ=F/A

式中：

F——冲裁力

A——凸模的承压面积，A=2058mm2

则：

δ=228.38＞δ额

因此必须采用垫板，查《冷冲压模具设计指导书》表2—39得δ额=90~140Pa

δ＞δ额垫板厚度取10mm

4、凸模外形结构、尺寸确定

落料凸模截面形状与冲裁件一致，截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成计算。

长度L为固定板厚度、安全距离、修模余量、凸模进入凹模的深度总和。

其中固定板的厚度为24mm，凸模修模余量去3mm，凸模进入凹模的深度取1mm,安全距离为35mm，即

L=24+3+1+35=63mm

凸模外形结构图

凹凸模长度：

其长L0为固定板厚度、中间板厚、卸料板厚、凸模进入凹模深度的总和。

L0=24+34+10+1=69mm

凸凹模外形结构图

5、卸料装置中弹性元件的计算

确定橡胶的自由高度

由以上两个公式，取

。

橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。

六、模具材料的选择

根据材料特性，模柄、打杆、一块、上下模板、垫板、凸模固定板、卸料板的材料使用45钢；推杆、冲孔凸模、落料凹模、凹凸模的模具材料使用Cr12MoV；导柱和导套使用T8A。

七、整体模具装配

八、课程设计总结

通过这次课程设计，把先修课程（机械制图，机械制造，机械设计，冷冲压与塑料成型机械，模具工艺学，模具材料与热处理，冷冲压模具设计资料与指导，冷冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。

使这些知识得到巩固发展，初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础，树立正确的设计思路。

在这短短的几天里，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书。

学到很多原本学到的但不是很懂的知识，了解了一些设计的原理和过程。

例如，冲裁模具设计一般步骤：

（1）冲裁件工艺性分析；

（2）确定冲裁工艺方案；

（3）选择模具的结构形式；

（4）进行必要的工艺计算；

（5）选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸；

（6）选择压力机的型号或验算已选的压力机；

（7）绘制模具总装图及零件图；

还有更多的知识，在这里不做过多的叙述。

虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦，但通过辅导老师的耐心教导和帮助，克服了这些困难。

在此，我向一直关心支持我的各位辅导老师道一声：

谢谢！

在这次设计中，我总结了：

要学会亲自去尝试，不要害怕失败。

失败也是一份财富，经历也是一份拥有。

此外，这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方，通过这次的经历，希望以后会越做越好！

九、参考文献

1、《模具设计与制造》（第二版）西安科技大学出版社2010年版

2、《冷冲模设计与制造》机械工业出版社2004年版

3、《冲压工艺及模具设计》化学工业出版社2008年版

4、《冲压模设计指导》北京理工大学出版社2010年版

5、《现代冷冲模设计应用实例》化学工业出版社2008年版