法兰说明书完整版.docx

法兰说明书完整版.docx

《法兰说明书完整版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《法兰说明书完整版.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

法兰说明书完整版

摘要

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品

不可缺少的中要工艺设备，为了适应社会需求，学校举行了课程设计，这次设计

是在学习完冲压模具课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，也是对所学

知识的综合运用及对所学知识的回顾与检查。

冲压是安装在冲压设备（主要是压

力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件

的一种压力加工方法。

冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用

板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。

本文通过在浙江机电职业技术学院的学习，设计法兰零件的冲裁模。

首先对零件工艺分析包括产品结构、尺寸精度极断面粗糙度等分析。

然后初步确定模具结构形式确定排样方案计算材料利用率等，再进行必要的工艺计算设计非标准零件选取标准的零件及设备，最后进行模具的总体设计。

1.零件工艺性分析：

3

1产品结构分析：

3

2.产品的尺寸精度，粗糙度，断面质量分析：

3

2.确定模具结构形式4

1.零件的工艺方案确定：

4

（1）第一方案：

单工序逐步加工冲4

（2）第二种方案：

采用复合模加工成形5

（3）第三种方案：

采用级进模加工5

2.模具类型5

3.定位与导向方式5

4.卸料与出件方式6

（1）条料的卸除6

（2）工件及废料的卸除6

5.模架类型及精度6

3.冲压模具工艺与设计计算6

1.排样6

（1）方案1：

横排6

（2）方案2:

纵排7

（3）方案3:

斜排8

2.材料利用率的计算8

（1）方案1：

当采用横排时9

（2）方案2:

采用纵排时9

（3）方案3:

采用斜排时10

3•计算冲压力、压力中心与初选压力机10

（1）冲裁力的计算10

（2）卸料力、推件力的计算11

（3）初选压力机11

（4）计算压力中心12

4.计算凸凹模刃口尺寸及公差13

（1）落料13

（2）冲孔13

（3）中心距不变的尺寸14

5.压力机的校核14

4.冲裁模具主要零部件的设计14

1.工作零件14

（1）凹模的设计14

（2）凸模的设计15

2.定位零件18

（1）挡料销18

（2）导正销18

（3）导料板18

（4）侧刃的设计19

3.卸料与出件零部件的设计20

（1）卸料装置20

（2）出件装置21

4.支撑与固定零件21

（1）模架及上下模座21

（2）模柄22

（3）凸模固定板与垫板22

5.导向零件22

6.紧固零件23

5.典型冲压模具拆装23

1.模具的拆装及结构23

2.工作原理23

六•总结24

.零件工艺性分析:

冲压件如下图所示:

图1-1零件图

1.材料10钢2.厚度2mm3.生产批量：

中批量

1.产品结构分析：

由零件图可知，产品为规则冲孔落料件，工件结构相对简单，无窄槽，尖角,孔与孔之间，孔与边缘之间最小距离均满足C=1.5t

2.产品的尺寸精度，粗糙度，断面质量分析：

冲件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT10级,冲孔件的公差等级最好低于IT9级。

叮19的公差等级为13级，内形门15的公差等级为12级，孔门7的公差等级为13级，均满足冲压件的冲裁精度要求，冲裁件的断面粗糙度及毛刺的高度与材料的塑性、材料厚度、冲裁件间隙、刃口锋利

程度冲模结构及凸、凹模工作部分表面粗糙度值等有关。

用普通冲裁方式冲裁厚度在2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度值Ra一般可达3.2~12.5」m。

而该工件未特别要求粗糙度，所以满足要求，且材料为08钢，抗剪强度为300Mp适合冲裁。

二.确定模具结构形式

1.零件的工艺方案确定：

完成此工件需冲孔、落料两工序，其加工方案分以下几种：

（1）第一方案：

单工序逐步加工冲

冲孔、落料单工序模：

图2-1工艺方案图

特点：

由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产效率低工件精度低，不适合大中批量生产。

（2）第二种方案：

采用复合模加工成形

图2-2工艺方案图

特点：

生产效率高工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，是有寿命较低。

（3）第三种方案：

采用级进模加工

图2-3工艺方案图

特点：

生产效率高，便于实现自动化，机械化，但模具制造较复杂，调整维修麻烦，工件生产精度较低。

2•模具类型

经综合考虑：

因该零件有三个孔，无较高的平直度要求，此工件精度要求不是很高，所以用级进模加工。

3.定位与导向方式

横向定位：

采用首次挡料销和侧刃确定送料方向的步距

纵向定位：

因为该模具采用的是条料，控制调料的送进方向采用的是导料板导向方式：

采用滑动导柱导套进行导向

4.卸料与出件方式

（1）条料的卸除

采用弹性卸料装置，

（2）工件及废料的卸除

因采用级进模具加工，冲孔的废料及落料的零件均靠冲孔、落料的凸模自然推下

5.模架类型及精度

该模具采用对角导柱模架，以凹模边界尺寸为依据，选取标准的模架规格

三.冲压模具工艺与设计计算

1.排样

（1）方案1：

横排

图3-1排样图

Dmax=29a=1.8ai=1.5z=0.5△=0.2y=0.15bi=2（查表4-194-20

4-21A1）

条料宽B：

=（Dmax

IB导料板间间距：

’

B1

+2a+nbj,=（29+2x1.8+2x2）7=36.8,2mm=BZ=34.80.5=35.3mm

=Dmax2ay=2921.80.15二32.75mm

Dmax--条料宽度方向冲件最大尺寸

a搭边

印工件间搭边

厶条料宽度偏差

d侧刃冲切的条料宽度

n刃数

Z冲切前条料与导板的间隙

y切后条料与导板的间隙

（2）

方案2:

纵排

图3-2排样图

Dmax=44a=1.8a,=1.5z=0.5拱=0.6y=0.15b^2（查表4-194-204-21A1）

条料宽度：

B^=（Dmax+2a+nb1）N=（47.6+2H2）：

6=51.6°0.6mm

导料板间距：

B'=BZ=51.6•0.5二52.1mm

B；二Dmax2ay=47.60.15二47.75mm

（3）方案3:

斜排

图3-3排样图

Dmax=29a=1.8a,=1.5z=0.2y=0.15R=2„0.2（查表4-194-204-21A1）

条料宽度：

广（Dmax+2a+nb）'=（29+2^1.8+2><2）』2=36.8』.2mm导料板间距：

B'=B•Z=36.6•0.5=37.3mm

B1=Dmax2ay=32.75mm

端距I=21.82

2•材料利用率的计算

一个进距内的材料利用率为：

r=A/Bs100%

A为一个进距内冲裁剪的实际面积（mm2）

B为条料宽度（mm2）

S为进距

一张板料上的总材料利用率为：

=nA/BL100%

n为一张板料上冲裁件的总数目；

A为一个冲裁件的实际面积（mm2）

L为板料长度

B板料宽度

选用钢板尺寸为：

AB=20001000

图3-4材料裁剪图

（1）方案1：

当采用横排时

横裁：

一个进距内的实际冲裁面积A=881.38mm2

一个进距内的材料利用率：

二A/Bs100%=637.8/（34.645.5）100%=40.2%

横裁可裁条料数：

厲=2000/36.8=57.4条实际57条

每条条料的工件数：

n2=1000/s=1000/45.5=21.9实际可冲21个工件则一张板料的总利用率为：

。

二nA/BL100%=2157637.8/（20001000）100%=38.1%

纵裁：

纵裁可裁条料数：

m=1000/34.8=28.7实际28条

每条条料的工件数：

n2=2000/45.5=43.9实际可冲43件

则一张板料的总利用率为：

0二na/BL100%=2843637.8/（20001000）100%=38.3%

（2）方案2:

采用纵排时

横裁：

一个进距内的材料利用率：

二A/Bs100%=637.8/51.630.5100%=40.5%

横裁可裁条料数：

^=2000/51.6=38.7条实38

每条条料的工件数：

n2=1000/s=1000/30.5=32.7实际可冲32件

则一张板料的总利用率为：

0=na/BL100%=3832637.8/（20001000）100%=38.7%

纵裁：

纵裁可裁条料数：

“=1000/51.6=19.3实际19件

每条条料的工件数：

n2=2000/30.5=65.5实际可冲65件

则一张板料的总利用率为：

0=nA/BL100%=1965637.8/（20001000）100%=39.3%

（3）方案3:

采用斜排时

横裁：

一个进距内的材料利用率：

r=A/Bs100%=637.8/36.835.26100%=49.1%

横裁可裁条料数：

n,=2000/36.8=54.3条实际54件

每条条料的工件数：

n2=1000/s=1000/35.26=28.3实际可冲28件

则一张板料的总利用率为：

°二nAo/BL100%=5428637.8/（20001000）100%=48.2%

纵裁：

纵裁可裁条料数：

n1=1000/36.8=27.1实27件

每条条料的工件数：

n2=2000/35.26=56.7实际可冲56件

则一张板料的总利用率为：

0二nA/BL100%=2756637.8/（20001000）100%=48.2%

所以：

根据排样图和板料的裁剪方式计算得到采用斜排的排版方式时，板料的总利用率最高，其中横裁和纵裁的利用率一样都为48.2%。

所以最终采用横裁或纵裁，斜排方式。

3•计算冲压力、压力中心与初选压力机

材料为08钢退火

（1）冲裁力的计算

查表（2-3.A1）得:

08钢的b二255~353Mpa取b二300Mpa

平刃口模具的冲裁力按公式：

F二KLtb计算：

F冲裁力（N）

L冲件周边长度mm

-材料厚度mm

•b抗剪强度Mp

K值考虑模具间隙的不均匀，刃口的磨损，材料的力学性能与厚度的波动等

因素，K值取1.3

1对于冲孔力：

F=1.3912300N=70980N

2侧刃冲裁力：

F"1.3（35.362）2300]2N-58281.6N

3落料冲裁力：

F=1.3111.652300N=87087N

总冲裁力：

F=7098058281.6N87087N=216348N

（2）卸料力、推件力的计算

对于冲侧刃，冲孔、落料的废料都是从凹模直接落下，根据公式4-20、4-21、

4-22（A1）计算得：

落料卸料力：

Fxi=KxFi=0.0587087N=43543.3N

冲孔卸料力：

FX2=KXF2=0.0570980N=3549N

总卸料力：

Fx二FX1-FX2=4354.33549N二7903.3N

推件力：

Ft二n心F=6/20.05570980N=11711.7N

Kx、Kt分别为卸料力系数、推件力系数，分别取0.05,0.055（查表4-22.A1）

冲裁时的总压力：

F厂FFXFt=2163487903.311711.7二235963N

（3）初选压力机

对于冲裁工序，压力机的标称压力应大于或等于冲裁时的总冲压力的

1.1~1.3倍，根据冲裁力和推件力算得F—235963N

即p_（1.1~1.3）F==1.3235963N=306751.9N=306.7KN

式中p为压力机的标称压力；

F.为冲裁时的总压力；

所以根据标称压力查表（3-5.A1）选取型号为JC23-35的开始双柱可倾式压力机。

闭合高度；280_H_220;垫板厚度：

60mm

工作台尺寸：

前后380mm左右290mm模柄孔尺寸：

d=50深度：

70mm

（4）计算压力中心

朋沖

1x7,y7）

图3-5压力中心计算

根据排样图画出全部冲裁轮廓图，并建立坐标系，标出各冲裁图形压力中心坐标轴X-Y的坐标，如图所示：

计算各图形的冲裁长度及压力中心坐标，列于表下：

序号

Li

Xi

Yi

1

111.65

0

0

2

27.98

22.21

-12.9

3

47.1

35.26

0

4

27.98

48.31

12.9

5

35.26

-35.26

-16.4

6

35.26

35.26

16.4

7

2

-17.63

-17.4

8

2

52.89

17.4

根据公式4-31，4-32（参考资料A1）将数据代入公式算得：

X。

二[111.65027.9822.2147.135.2627.9848.3135.26（-35.26）35.2635.262（-17.63）252.89/111.6527.9847.127.9835.2635.2622二3704.4/289.2二12.8mm

Yo^[111.65027.98（-12.9）47.1027.9812.935.26（-16.4）35.2616.42（T7.6）

217.6]/111.6527.9847.127.9835.26222=0mm

4.计算凸凹模刃口尺寸及公差

由图可知，该零件是无特殊要求的一般冲孔落料件，由于材料薄，结构简单故采用分别加工法加工凸凹模，

①6.82：

216,①15：

12,30菁5由冲孔获得；①29為8。

，R7由落料获得;

查表4-10（A1）得：

Zmin=0.246mmZmax=0.360mm贝yZmax-Zmin=0.36-0.246mm=0.114mm

（1）落料（44吐28,①29^8）

计算公式为Dd=（Dmax-X.J。

：

Dp=（Dd-Zmin）；p

144；.28查表4-13.4-14（A1）&d=°.°3mm®=°.°2mmX=0.5

校核间隙：

因7p=0.05mm：

：

：

Zmax-Zmin=0.114满足：

d-Zmax-Zmin

将已知数据代入公式：

Dd=（44-0.50.28）o0.03=43.8600.03mm

Dp=（43.86—0.246）爲2=43.61寫2mm

2：

:

j2900.28查表4-13.4-14（A1）、d=0.025mnvp=0.02mm,X=0.5

校核间隙：

、d、p=0.0250.02mm=0.045mm：

：

Zmax「Zmin=0.114满足条件：

、d、p岂Zmax「Zmin

将已知数据代入公式：

Dd=（29-0.5O.28）00.025=28.8600.025mm

Dp=（28.86—0.246）；02=28.61；02mm

（2）冲孔（2:

-：

j6.820.216/M500.12）

计算公式为dp=（dmaxx-：

）Ld，dd=（dpZmin）0“

①:

:

62800.216查表4-13.4-14（A1）、d=0.02mm,、p二0.02mm,X=0.5

校核间隙：

因,，p=0.04mm：

：

Zmax-Zmin7114满足、:

^

将已知数据代入公式：

dp=（6.82+0.5汉0.216）；.02=6.92：

02mm

dd=（6.920.246）00.02=7.1600.02mm

②①15严查表4-13.4-14（A1）①=0.02mm，6p=0.02mm，X=0.75

校核间隙：

因p=0.04mm：

Zmax-Zmin".114满足「・d，p乞Zmax—Zmin

将已知数据代入公式：

dp=（15+0.75x0.12）00.02=15.09,02mm

dd=（15.090.246）。

0.02=15.33o°'°2mm

（3）中心距不变的尺寸（3°兽15）

根据公式Ld=（lmin-0.5）H（29.850.50.3）j.3/8=30Z

Ld为凹模型孔中心距（mm）

lmin冲件孔心距最小极限尺寸（mm）

_015

厶冲件孔心距公差（mm）查表4-6（A1）取值为亠15mm

5•压力机的校核

模具闭合高度等于：

上模板厚度+垫板厚度+凸模长度-凸模进入凹模的深度

+凹模厚度+下模板厚度=40+8+70.3-0.3+30+50=198mm

压力机的最大闭合高度Hmax为280mm;最小闭合高度Hmin为220mm

满足关系式（H両乂-HJ-5mm二215mm_H_（Hmin-HJ10mm=170mm

H冲模的闭合高度；

Hmax压力机的最大闭合高度

Hmin压力机的最小闭合咼度

已压力机工作台面上的垫板

四.冲裁模具主要零部件的设计

1.工作零件

（1）凹模的设计

凹模采用M10的螺钉连接、叮」8的销钉（均淬火处理）定位方式直接与凹模座固定，查表4-27（A1）螺孔间距离不小于5mm,螺孔与销孔之间不小于5mm,螺孔与凹模刃口壁之间不小于17mm、与凹模外壁不小于14mm,销孔与凹模外壁不小于11mm;因采用双侧刃定距，所以从侧刃凹模刃口至凹模外缘的最小距离为C,凹模平面尺寸沿最远刃口距离向四周扩大一个壁厚，因冲孔废料和落料件

均由凹模直接落下，所以采用直筒型刃口，高度取6mm。

凹模轮廓尺寸长度方向：

L=丨2C=106230mm=166mm

宽度方向：

B=b2C=40.8230mm=100.8mm

凹模厚度取30mm

丨为两侧刃长度方向最远距离mmb为两侧刃宽度方向最远距离mm

C为凹模壁厚查表4-29（A1）mm

凹模结构尺寸如下：

'i.r

l.suim.札释林罪

.-klCr.I'

图4-1凹模

（2）凸模的设计

该模具的凸模分为冲孔凸模和落料凸模，对于冲孔凸模因为是圆形采用台阶固定方式固定，与凸模固定板采用H7/m6配合；查表2-2；2-4（A4）对于冲；:

」7的孔取凸模固定板上孔的尺寸为：

：

•:

」9o0。

15;凸模固定部分尺寸为叮」9駕06；对冲

「15的凸模固定板上孔的尺寸取:

H8o0018,凸模固定部分尺寸为门1800爲；对落料凸模，因其不是圆形，为便于加工所以固定部分做成圆柱形用铆接法固定在固定板上，用防转销固定防止转动，凸模与固定板的安装孔仍按H7/m6配合,

取落料凸模固定板上孔的尺寸为叮」46。

0.025,G31。

0016;落料凸模固定尺寸为「460..025,门310.029；同时安装孔的上端沿周边制成（1.5~2.5）45的斜角，作为

铆窝，铆接时尾部回火，工作部分淬火在HRC52左右，冲:

门的小孔凸模，

为了增加其强度与刚度，避免应力集中，凸模非工作部分做成逐渐增大的圆滑过渡阶梯形式，冲匚：

-15的凸模，虽然直径较大强度刚度足够，但也可做成阶梯形式。

凸模刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此凸模材料应有高的硬度与适当的韧性，该凸模形状简单，模具寿命要求不高可选用T8A、

T10A钢加工成形。

凸模的长度：

1_站h2ha-h3=201532.43.4-0.5mm=70.3mm

L凸模长度

m凸模固定板厚度

h2卸料板的总高度（加凸台部分）

h3卸料板比凸模高出的部分

ha卸料弹性元件的安装高度（即橡胶被预压后的高度）凸模的校核：

冲大孔的「15，及落料凹模尺寸较大所以强度足够，不需要校核。

这里只需对冲

小孔叮门的凸模进行校核：

L<270d—=270丄4989.5mm因前面算得凸模长

TF147.7

度为70.3所以满足要求

L为凸模允许的最大自由长度

d2为凸模直径

F冲孔力按公式F=KLtb=1.327.982300=21824N

冲孔凸模结构如下：

落料凸模结构尺寸如下:

图4-2凸图

2.定位零件

（1）挡料销

因采用侧刃定距所以只需在条料开始送进时起定位作用，因此选用始用挡料

销。

（2）导正销

虽然用侧刃定距的精度较高，但使用一段时间过后由于侧刃的磨损会使定位精度降低，且采用的是级进模，适合用导正销精确定位，导正销的使用还可以消除送料时导料板定位零件粗定位的误差，保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形的相对位置公差要求。

其主要尺寸如下计算：

d=dp-a=（15.09-0.08）0&=15.01爲8

h=1.6mm

式中d为导正销导正部分直径（mm）

dp导正孔的冲孔凸模直径（mm）

a导正销直径与冲孔凸模直径的差值（mm）查表4-33（A1）取值为0.08mm

「•p为导正部分直径公差按h7取值

h为导正部分高度查表4-34（A1）

（3）导料板

本模具采用导料板进行导料，其长度和凹模长度相等，为使条料能从导料板间通过，导料板间的距离大于条料宽度0.2~1mm，具体尺寸由前面排样中计算得知宽度B^32.95mm,B^37.3条料厚度为2mm导料板的厚度H查表4-32（A1）取值为4mm，材料选用45钢，上下表面加工成：

R.：

：

：

0.8」m,侧面加工成尺=3.2」m。

图4-3导料板

（4）侧刃的设计

侧刃相当于一种特殊的凸模，其固定方式与冲孔落料凸模一样，长度也基本相同，主要尺寸是宽度b,因使用的是长方形侧刃，且与导正销兼用，所以宽度公式按照4-41（A1）计算：

b=[s=（0.05〜0.1）]0吿=（35.26+0.1）；.016=35.36；016

B侧刃宽度（mm）

S送料进距（mm）

配侧刃宽度制造公差，取h6厚度尺寸：

6.25^0,009

侧刃凹模按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙与冲裁间隙相同;侧刃结构尺寸如下：

3-卿T8Aj

图4-4侧刃

3.卸料与出件零部件的设计

（1）卸料装置

本模具采用弹性卸料装置，有卸料板、卸料螺钉和弹性元件；

1卸料板：

卸料板的平面外形尺寸等于凹模的外形尺寸，与凸模的双边间隙

取0.2mm,为便于可靠卸料在模具开启状态时卸料板工作平面应高出凸模刃口端

面0.5mm;材料选用Q275;上下表面加工成：

&=1.6~0.4」m,其余各部分要求R：

：

：

12.5」m；卸料板的厚度取0.6倍的凹模厚度

为15mm,凸台部分的高