冲压模课程设计 复合膜成型形方案拟定及模具设计与制造.docx
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冲压模课程设计复合膜成型形方案拟定及模具设计与制造
冲压模课程设计_复合膜成型（形）方案拟定及模具设计与制造
湖南铁道职业技术学院
课程设计
题目复合膜成型（形）方案拟定及模具设计与制造
系机电工程系
专业模具设计与制造
学生姓名班级
学号
指导教师职称
完成日期2011年4月日
湖南铁道职业技术学院
课程设计评阅书
学生姓名班级
题目复合膜成型（形）方案拟定及模具设计与制造
指导教师职称
1、指导教师评语：
签名：
2011年月日
湖南铁道职业技术学院
课程设计明细表
计：
封面1张
说明书1页
表格1张
插图2幅
附设计图1张
完成日期2011年月日
第一章设计任务6
1.1零件设计任务6
1.2分析比较和确定工艺方案6
第二章计算冲裁压力、压力中心和选用压力机8
2.1排样方式的确定及材料利用率计算8
2.2计算冲裁力、卸料力9
2.3确定模具压力中心10
2.4冲裁刃口尺寸及工差的计算11
第三章设计制件的模具15
3.1确定模具的结构15
3.2模具各部分材料的选用：
15
3.3模具的总体设计16
3.4主要零部件的设计17
3.5选冲模标准模架18
3.6定位零件19
第四章校核冲压设备基本参数21
4.1公称压力的校核21
4.2闭合高度的校核21
第五章设计心得23
第六章参考文献25
第七部分零件图26
第八部分装配图28
第一章设计任务
1.1零件设计任务
如图所示零件
材料08钢板料厚度1.5mm
生产批量：
大批量
1.2分析比较和确定工艺方案
一、冲裁件的工艺分析
此工件的材料为08钢其强度低、钢质软、塑性和韧性好。
一般使用不需进行热处理，但为消除因冷加工而产生的内力，改善钢的切削性能，可进行热处理，冷加工可增加强度。
抗拉强度σb（MPa）：
≥295（30）屈服强度σs（MPa）：
≥175（18）伸长率δ5（％）：
≥30断面收缩率ψ（％）：
≥60符合冲裁要求。
工件相对简单，只有落料、冲孔两个工序。
将外形视为落料，需要冲的只有一个如图所示的孔。
未注尺寸公差为默认公差IT14，尺寸精度要求较低，普通冲裁能满足要求。
二、确定工艺方案
该工件包括落料、冲孔两个基本工序、可有以下三种工艺方案。
方案一：
采用单工序模
方案二：
采用级进模
方案三：
采用复合模
（1）单工序模的分析：
单工序模又称简单单模，是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模。
工件属大批量生产，为提高生产效率，不宜采用单工序模。
而且单工序模定为精度不是很高，所以采用级进模或复合模。
（2）级进模的分析：
级进模是在压力机一次工作行程中，在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模。
因为冲裁是依次在几个不同的位置冲出的，因此要控制冲裁的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距，为此，级进模有两种基本结构类型：
用导正销定距的级进模与用侧刃定距的级进模。
另外级进模要多个工序所以比复合模效率低。
（3）复合模的分析：
复合模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完成多道工序的冲模它不存在定位时的定位误差。
特点：
结构紧凑，生产效率高，精度高，孔与外形的位置精度容易保证，用于生产批量大。
复合模分为倒装和正装两种，各有优缺点。
倒装复合模若采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料胀力较大，正装复合模的优点是：
就软就薄的冲裁件，冲出的工件比较平整，平直度高。
凸凹模内不积存废料减少小孔内废料胀力，有利于凸凹模减小最小壁厚。
经比较分析该制件的模具制造选用倒装复合模。
第二章计算冲裁压力、压力中心和选用压力机
2.1排样方式的确定及材料利用率计算
一个步距内的材料利用率
，一张条料的材料利用率
设计复合模，首先要设计条料排样图，根据制件的形状，应采用如图所示的直排式，如下图所示：
冲裁件面积的计算S=
=1962.5-117.75-55.424
=1789.326
查表得：
取搭边值a=1
=1.5
下偏差
=1.0mm条料宽度B=
=54.6
步距A=37.5+a=38.7mm
一个步距的材料利用率为87.5%。
2.2计算冲裁力、卸料力
由查表得
=275~392MPa取
=350Mpa查表得
=0.05
=0.06
1）冲裁总压力的确定：
冲孔周边尺寸：
=KLt
=Kt
L=1.3×53.1×300×1.5=31063N
落料：
=1.3×556.9×1.5×300=325786N
F=
+
=356849N
=
×F=0.05×356849=17842N
=
×F=0.06×356849=21410N
总压力
=F+
+
=396KN
2）压力机的选用
综合总压力查表后得,选取J23-16开式双柱可倾压力机。
型号
J23-16
公称力（Kn）
400
滑块行程（mm）
55
滑块行程次数（1/min）
120
最大封闭高度（mm）
220/280
滑块调节量（mm）
45
模柄孔尺寸（mm）
40*60
喉口深度（mm）
160
工作台面尺寸（mm）
450*300
电动机功率（w）
1500
机床重量（kg）
1055
2.3确定模具压力中心
1、该制件形状不对称，压力中心不在几何中心，需通过计算求出压力中心的位置。
建立如图所示坐标系：
根据不对称零件压力中心的计算公式得：
=
=
压力中心的坐标值
=
=24.1mm
=31.4mm
所以其压力中心为（24.1，31.4）
2.4冲裁刃口尺寸及工差的计算
冲裁件的尺寸精度主要是由冲模的制造精度决定的。
即取决于凸模于凹模具的刃口尺寸。
因此，正确确定凸模和凹模的刃口尺寸和公差，是冲裁模设计的一项重要的工作。
冲裁件的断面有圆角、光面。
毛面和毛刺四个部分。
而在冲裁件的测量与使用中，都是以光面的尺寸作为基准。
分析制件可知，落料件的尺寸接近于凹模的尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口的尺寸。
故计算凸模和凹模刃口的尺寸时，应该按落料和冲孔分别进行。
其计算原则是：
（1）落料时以凹模尺寸为基准，既先确定凹模刃口尺寸。
考虑到凹模尺寸在使用过程中因磨损而增大。
故落料件的基本尺寸应取工件公差范围内的较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸，则按凹模的基本尺寸减小到最小间隙。
（2）冲孔时以凸模尺寸为基准，既先确定凸模刃口尺寸。
考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，故冲孔件的基本尺寸应取工件公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸，则按凸模基本尺寸加上最小间隙。
（3）凸模与凹模刃口的制造公差，根据工件的精度要求而定。
一般取比工件精度高两到三级的精度。
考虑到凹模比凸模加工稍难，凹模比凸模低一级。
凸模与凹模刃口尺寸的计算，与加工方法有关。
分为凸、凹模的分开加工和凸、凹模的配合加工。
分开加工时凹模与凸模的间隙纯靠加工精度保证，多用于圆形制件的加工。
故采用凸模于凹模分别加工的方法加工。
因为冲裁件的尺寸公差为默认公差IT14级。
凹模的精度比制件高两级为IT12级，查表得凹模和凸模的最大间隙
=0.240mm
工件公差
=0.62磨损系数X=0.5
落料：
工件尺寸
=
mm
第三章设计制件的模具
3.1确定模具的结构
根据已确定的工艺方案，模具结构可采用前后送料、挡料销定距、弹性卸料装置、上出件方式的正装式冲裁结构形式。
模具可采用中间导柱的标注模架。
3.2模具各部分材料的选用：
因为制件的外形不大，所以选择中小型的模具就能达到加工要求。
零件名称
选用材料牌号
热处理
硬度HRC
上、下模座
HT200
模柄
Q275
导柱
15
58~62
导套
15
58~62
凸、凹模固定板
Q275
打料杆
Q235
卸料板
Q235
导尺
45
淬火
挡料销
T8A
淬火
52~56
导正销、定位销
T8A
淬火
52~56
垫板
T8A
淬火
54~58
螺钉
45
头部淬火
43~48
销钉
45
淬火
43~48
推杆
45
淬火
43~48
顶杆
45
淬火
43~48
推板
45
淬火
43~48
顶件块
45
淬火
43~48
凸模
T8A
淬硬
58~62
凹模
T8A
淬硬
60~64
对于凸模和凹模材料的选用主要满足以下几点：
凸模和凹模材料要有一定的硬度，而且材料的耐磨性要高，进行冲裁时才能达到要求。
3.3模具的总体设计
1、模具类型的选择由于冲压工艺分析可知，采用复合膜冲压。
2、定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的方向采用导料板，无侧压装置。
由挡料销控制送料步距，导正销定位。
3、卸料、出件方式的选择
工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也较小，可采用弹性卸料装置。
复合模生产，采用上出件比较便于操作与提高生产效率。
4、导向方式的选择为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装调整，该复合模采用中间的导向方式
3.4主要零部件的设计
1、凹模，采用整体凹模，用矩形板状结构和直接通过螺钉，销钉与下模座固定的固定方式。
凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模均采用线切割机床加工，安装凹模的模架上的位置是装配的尺寸为H6/m5,要依据压力中心数据，将压力中心与模柄中心重合。
凹模厚度：
查表得H=25mm
凸模壁厚：
c=34mm
取凹模的宽度：
L=50+2c=118mm
凹模长度B（送料方向）取B=50+2×26=102mm
采用标准化，取凹模轮廓尺寸125×125×25mm
查《冲裁工艺与模具设计》表2-33得采用四个M10的螺钉和两个
的销钉紧固
2.凸模
凸模的长度一般根据结构上的需要确定的。
若采用弹性卸料和复合模，则
式中
---凸模固定板的厚度；
---垫板的厚度；h----附加长度，主要考虑到凸模进入凹模的深度（0.5~1.0mm）、总修模量（10~15mm）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板的安全距离（15~20mm）。
其中垫板
=15mm，凸模固定板
=20mm凹模的高度
=25mm修模量h=5mm凸模的总长度L=20+15+25+5=65mm
2.凸模强度的校核。
该凸模主要有一个圆柱凸模一个半圆凸模和一个六方圆柱凸模，冲压件有一定的硬度，需要对涂凸模的硬度及耐磨性等参数进行校核。
3.凸凹模
凸凹模是复合模的关键零件，它的内外缘均为刃口，担负着落料和冲孔两种功能，因为凸凹模固定在上模，固定是将凸凹模压入固定板，压装后凸凹模端面与固定板一起磨平。
凸凹模采用台阶式固定方法。
压入配合采用H7/m6。
其总长度L=
。
¯¯¯固定板厚度取20mm
¯¯¯卸料板厚度取20mm
¯¯¯橡胶板厚度取20mm
a¯¯¯附加长度，它包括修边模量、凸模进入凹模的深度尺寸，其低于卸料高度，取3mm。
3.5选冲模标准模架
根据零件的冲裁工艺方案，采用复合模。
复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模，考虑到生产过程中的操作方便性与安全性，采用正装式复合模。
依据凸、凹模周界尺寸初定设备额定参数，选用滑动导向中间导柱模架，标记为模架250×200×50GB2855.5。
上模座
250×200×50mm
下模座
250×200×50mm
垫板
125×125×15mm
凸凹模固定板
125×125×20mm
橡胶
40mm
卸料板
125×125×20mm
凹模
125×125×20mm
空心垫板
125×125×25mm
凸模固定板
125×125×20mm
3.6定位零件
条料在送进过程中，需要控制其控制送进方向（定向）和送进距离（定距），即定位以保证冲压质量。
根据毛坯和模具结构的不同，定位零件主要有定位板、定位销、侧压板、挡料钉、导正销等。
条料一般都是靠着导料板或导料销的一侧导进送料，以免送偏。
导料销一般送两个，导料销的结构与挡料销相同。
挡料销
挡料销是控制条料送进距离的零件，根据其工作特点及作用分为固定挡料销、活动挡料销及始用挡料销。
卸料装置
从凸模上卸下工件或废料的装置称为卸料装置，有固定卸料、弹性卸料和废料切刀几种形式。
弹性卸料主要用于冲制薄料的模具，弹性卸料即起卸料作用，也起压料作用，所得产品平直度高。
垫付模具选用弹性卸料装置。
弹性卸料板与凸模的单边间隙查表取0.1mm，当模具在开启状态时卸料板应高处模具工作零件刃口0.3~0.5mm，便于完全卸料。
橡胶的自由高度：
根据工件材料厚度1.5mm，冲裁时凸模进入凹模1mm，考虑到模具修模时的刃磨量4mm,开启时卸料板高出凸凹模1mm,则总的工作行程h=1.5+4+1+1=7.5mm。
查《冷冲压模具设计指导》的橡胶的自由高度H=30mm。
模具在组装时有一定模具的预压量H"=5mm查表8-9可知，选用直径为45mm高度H=40mm的橡胶。
模柄
有压力机的型号J23-16可查得模柄的直径为30mm，深度为50mm，有装配要求，模柄与模柄孔配合为H6/m5,模柄的长度比模柄孔的深度小5~10mm，由于该摸具采用中型导柱式，所以模柄采用旋入式较好。
垫板
垫板的作用是承受并扩散凸模的压力，防止模座被挤伤，当利用压力机的打杆推件时，因上模座局部被挖空，也需要垫板来支撑。
垫板需要淬硬和磨平获得高的硬度和高的定位精度。
查手册垫板厚度H=15mm
螺钉、销钉、导柱和导套
冲模中用到的紧固螺钉主要是螺钉和销钉，螺钉起连接紧固作用，销钉起定位作用，采用8个M10的内六角螺钉，4个导正销1个定位销，4个紧固销钉紧固上模和下模部分。
导柱和导套根据标准模架来确定，选用22×150mm的导柱
22×35×70mm的导套。
采用过盈配合H7/h6.
第四章校核冲压设备基本参数
在模具结构和主要零部件都设计完毕后，需要对设备J23-16型压力机进行校核。
4.1公称压力的校核
模具的总压力F=396KN初选J23-16型的压力机公称压力为400KN，能够满足冲压的要求。
4.2闭合高度的校核
模具的闭合高度必须介于最大装模高度与最小装模高度之间，一般满足
设计模具的封闭高度为250mm，初选J23-16型的压力机最大装模高度为280mm，装模高度调节量为60mm最小装模高度为220mm,
显然，所用的压力机能满足要求。
4.3安装尺寸的校核
安装尺寸的校核包括工作台面尺寸的校核和滑块模柄尺寸的校核。
初选压力机工作台面的尺寸300mm×450mm大于下模座的尺寸，初选压力机滑块上模柄孔的直径30mm与设计摸具的模柄直径30mm一致，模柄孔的深度50mm大于模柄夹持部分的长度，所选J23-16型的压力机能满足模具安装尺寸的要求。
第五章设计心得
一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。
通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的xxx老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
第六章参考文献
李名望主编《冲压模具设计与制造指南》-----化学工业出版社
李名望主编《冲压模具设计与制造指南》-----人民邮电出版社
王芳主编《冷冲压模具设计指导》-----机械工业出版社
郑家贤主编《冷冲压模具设计实用手册》----机械工业出版社
朱鹏超易春阳主编《机械基础》----机械工业出版社
丁松聚主编《冲压工艺与模具设计》----机械工业出版社
何忠保主编《典型零件模具手册》----机械工业出版社
原文已完。
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施工组织设计
本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。
编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。
一、工程概况：
西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。
本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。
本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。
本工程建筑面积:
27#楼3824.75m2;30#楼3824.75m2。
室内地坪±0.00以绝对标高1110.5m为准，总长27#楼47.28m；30#楼47.28m。
总宽27#楼14.26m；30#楼14.26m。
设计室外地坪至檐口高度18.600m，呈长方形布置，东西向，三个单元。
本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。
外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。
内墙面除卫生间200×300瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温。
地面除卫生间200×200防滑地砖，楼梯间50厚细石砼1：
1水泥砂浆压光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。
楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。
本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。
本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。
本工程设计为砖混结构，共六层。
基础采用C30钢筋砼条形基础，上砌MU30毛石基础，砂浆采用M10水泥砂浆。
一、二、三、四层墙体采用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖；五层以上采用M7.5混合砂浆砌筑MU15多孔砖。
本工程结构中使用主要材料：
钢材：
I级钢，II级钢；砼：
基础垫层C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用C30，其余均C20。
本工程设计给水管采用PPR塑料管，热熔连接；排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接；给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外，其余均暗设。
本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。
本工程设计照明电源采用BV－2.5铜芯线，插座电源等采用BV－4铜芯线；除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。
二、施工部署及进度计划
1、工期安排
本工程合同计划开工日期：
2004年8月21日，竣工日期：
2005年7月10日，合同工期315天。
计划2004年9月15日前完成基础工程，2004年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。
具体进度计划详见附图－1（施工进度计划）。
2、施工顺序
⑴基础工程
工程定位线（验线）→挖坑→钎探（验坑）→砂砾垫层的施工→基础砼垫层→刷环保沥青→基础放线（预检）→砼条形基础→刷环保沥青→毛石基础的砌筑→构造柱砼→地圈梁→地沟→回填工。
⑵结构工程
结构定位放线（预检）→构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）→砖墙砌筑（＋50cm线找平、预检）→柱梁、顶板支模（预检）→梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）→砼浇筑→下一层结构定位放线→重复上述施工工序直至顶。
⑶内装修工程
门窗框安装→室内墙面抹灰→楼地面→门窗安装、油漆→五金安装、内部清理→通水通电、竣工。
⑷外装修工程
外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孔、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。
三、施工准备
1、现场道路
本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。
场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。
2、机械准备
⑴设2台搅拌机，2台水泵。
⑵现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1
台对焊机。
⑶现场设木工锯，木工刨各1台。
⑷回填期间设打夯机2台。
⑸现场设塔吊2台。
3、施工用电
施工用电已由建设单位引入现场；根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个；电源均采用三相五线制；各分支均采用钢管埋地；各种机械均设置接零、接地保护。
具体配电箱位置详见总施工平面图。
3、施工用水
施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。
楼层用水采用钢管焊接给水管，每层留一出水口；给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。
4、生活用水
生活用水采用自来水。
5、劳动力安排
⑴结构期间：
瓦工40人；钢筋工15人；木工15人；放线工2人；材料1人；机工4人；电工2人；水暖工2人；架子工8人；电焊工2人；壮工20人。
⑵装修期间
抹灰工60人；木工4人；油工8人；电工6人；水暖工10人。
四、主要施工方法
1、施工测量放线
⑴施工测量基本要求
A、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据：
西夏建材城生活区工程总体规划图，北京路、规划道路永久性定位
B、根据工程特点及＜建筑工程施工测量规程＞DBI01－21－95，4、3、2条，此工程设置精度等级为二级，测角中误差±12，边长相对误差1/15000。
C、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度，明确对工程服务，对工程进度负责的工作目的。
⑵工程定位
A、根据工程特点，平面布置和定位原则，设置一横一纵两条主控线即27#楼：
（A）轴线和
（1）轴线；30#楼：
（A）轴线和
（1）轴线。
根据主轴线设置两条次轴线即27#楼：
（H）轴线和（27）轴线；30#楼：
（H）轴线和（27）轴线。
B、主、次控轴线定位时均布置引桩，引桩采用木桩，后砌一水泥砂浆砖墩；并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上，施测完成后报建设单位、监理单位确认后另以妥善
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