模具课程设计说明书模板.docx

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模具课程设计说明书模板

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课程设计（说明书）

题目:

冲裁件设计

学生姓名：

学号:

专业:

金属材料工程

指导教师:

吴敏、邹隽、余海洲

评阅教师:

吴敏、邹隽、余海洲

完成日期：

2012年1月18日

目录

第一章设计任务.................................................................................3

第二章确定工艺方案及模具结构形式...............................................3

2.1冲压工艺分析.............................................................................3

2.2冲压工艺方案的确定.................................................................4

第三章模具总体结构的设计..............................................................5

3.1模具类型的确定...........................................................................5

3.2定位方式的选择...........................................................................5

3.3卸料装置的选择...........................................................................5

3.4导向装置的确定...........................................................................5

第四章排样图设计..............................................................................6

4.1排样相关尺寸的计算..................................................................6

4.2绘制排样图.................................................................................6

第五章主要工艺计算..........................................................................7

5.1压力中心的计算..........................................................................7

5.2冲压力的计算.............................................................................8

5.3工作零件刃口尺寸计算..............................................................10

第六章主要零件结构尺寸的设计.....................................................10

6.1凹模结构的设计........................................................................11

6.2冲孔凸模结构的设计..................................................................12

6.3凸凹模结构的设计……………………………………………13

6.4定位零件的设计........................................................................14

6.5弹簧的设计......................................................................14

6.6凸凹模尺寸确定...............................................................17

6.7卸料螺钉的设计..........................................................................17

6.8卸料装置的设计.........................................................................17

6.9模柄的确定........................................................................17

6.10上垫板的确定.................................................................17

6.11刚性推件装置的确定..............................................................17

6.12凸模固定板的确定................................................................17

6.13凸凹模固定板的确定...............................................................18

第七章模架及其它零件的设计.........................................................19

第八章冲压设备的选用......................................................................20

8.1压力机的选择.............................................................................20

8.2模具的闭合高度的计算.............................................................21

第九章固定方式的确定.....................................................................22

9.1凸和凹模的固定........................................................................22

9.2确定装配基准............................................................................23

第十章绘制模具装配图.............................................................................24

第一章设计任务

冲压工艺及模具设计

（机械零件见附图）

第二章确定工艺方案及模具结构形式

2、1冲压工艺分析

1、

（1）零件材料、尺寸公差要求

此工件材料为45钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

（2）零件尺寸精度

工件结构相对简单，只有落料和冲孔两个工序。

将外形视为落料，需要冲的孔有2个Ф16mm的孔。

落料可看作IT11级，冲孔可按IT10级，尺寸精度一般普通冲裁能满足要求。

2、零件的形状、结构及冲压工艺性

（1）该零件属于平板冲裁件，有两个直径为16mm的孔。

（2）零件的材料厚度t=1.5mm，且材料塑性较好，适于冲裁。

（3）一般冲孔模冲压材料45的最小孔径d大于等于1.0t，t=1.5mm，d大于等于1.5。

零件孔径为16mm，所以符合要求。

（4）孔与孔，孔与工件边缘之间的最小壁厚均大于2t。

综上所述，此零件可用冷冲压加工成型。

2、2冲压工艺方案的确定

该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：

1方案一：

先落料，后冲孔，采用单工序模生产。

2方案二：

先冲孔再落料，连续冲压，采用级进模生产。

3方案三：

落料冲孔复合，采用复合模生产。

。

进行比较：

方案一模具结构简单，但需两道工序和两副模具，成本较高，而生产效率低。

方案二级进模是一种多工序，效率高的加工方法。

但级进模轮廓尺寸大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。

方案三只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都讷讷个满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高。

故满足要求。

通过对上述三种方案的分析比较，同时考虑到加工的经济性。

该件的冲压生产采用方案三为佳。

第三章模具总体结构的设计

3、1模具类型的确定

由冲压工艺分析可知，采用冲孔—落料复合模。

复合模有两种结构形式，正装式和倒装式。

考虑到工件成型后脱模的难易，选用倒装式复合模。

上摸加装一副推件装置。

3、2定位方式的选择

因为该模具选用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。

第一件的冲压位置可以靠操作工人目测来确定。

3、3卸料装置的选择

该模具复合模，材料厚度为1.5mm，推件力比较大，用弹性装置取出工件不太容易，且对弹力要求高，不易使用。

而采用推件块，利用模具开模力来推出工件，既安全又可靠。

故选择刚性推件弹性卸料的复合卸料方式。

3、4导向装置的确定

为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该复合模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用对角导柱形式。

第四章排样图设计

4、1排样相关尺寸的计算

A查表2.15，取最小搭边值：

a1=1.5mm，a=1.8mm，考虑压边取a1=3mm，a=2mm。

B送料步距h=D+a1=83mm。

C按无侧压条料宽度计算公式，查表2.9和2.8可以确定条料与导料销的间

隙和条料宽度偏差分别为b。

=0.8mm，△=1.0mm。

条料宽度B=（l+2a+b。

）0-Δ.=64.80-1mm

4、2绘制排样图

计算材料利用率η材料利用率计算的通用公式ηA/LB=n×100％

得η=60*80/（64.8*83）*100%=89.2%

式中A——冲裁件的面积；

n——一板料的冲件数目；

B——板料宽度（mm）；

L——板料长度（mm）。

经计算可知用如图排样方法节省材料，利用率η高。

排样图如下图：

第五章主要工艺计算

5、1压力中心的计算

由于该零件为左右上下对称，压力中心在其几何中心。

5、2冲压力的计算

冲裁力F冲——由落料时的冲裁力F1和冲孔时的冲裁力F2组成。

冲裁力可由公式F=Ltσb计算

式中：

L——冲裁周边长度（mm）；

σb——材料的抗拉强度（Mpa）；

t——材料的厚度（mm）。

推件力Ft=nK（Fc1+Fc2）；

式中K——系数，由文献[1]中表2-11可得K=0.055

冲压工艺总力Fo=Ft+Fc1+Fc2

计算结果见表2

表2条料及冲压力的相关计算

项目分类

项目

公式

结果

备注

冲压力

冲裁力Fc1

F=Ltσb

252KN

t=1.5

σb=600MP

L=280

冲裁力Fc2

F=Ltσb

90.4KN

t=1.5

σb=600MP

L=100.5

推件力Ft

Ft=nKFc2；n=2

9.95KN

K=0.055

卸料力Fx

Fx=kFc1

12.6KN

K=0.05

冲压工艺总力Fo

Fo=Ft+Fc1+Fc2+Fx

365KN

冲压设备拟选J23-40开式双柱可倾式压力机。

5、3工作零件刃口尺寸计算

凸模和凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲载件的尺寸精度，模具合理的间隙值也是靠模具的刃口尺寸和公差来保证，因此要进行刃口相关尺寸的计算。

因工作零件的形状对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。

具体计算见表3。

表3工作零件刃口尺寸计算

项目分类

尺寸转换

计算公式

结果

备注

落料

ad=80

±0.07

A=（Amax-xΔ）+Δ0

ad=79.93+0.040

查设计手册得，

冲裁双面间隙

Zmax=0.31mm

Zmin=0.27mm

磨损系数x1=0.75，x2=0.75

模具按IT11级

制造，校核满足δb+δd

≤（Zmax-Zmin）

bd=60

±0.005

B=（Bmin-xΔ）0-Δ.

bd=59.995+0.0030

冲孔

Φ16

+0.040

dp=（d+xΔ）0-δp

dd=（dp+Zmin）0+δd

dp=16.030-0.010

dd=16.30+0.0150

孔心距

42

42±0.08

Ld=L±Δ/16

42±0.005

第六章主要零件结构尺寸的设计

6、1凹模结构的设计

凹模可采用整体凹模，其轮廓尺寸可计算：

凹模厚度H=kb=（0.22~0.28）*80,但考虑到凸模和固定板的长度取H=20mm。

凹模壁厚c=（1.5~2）H=30~40取c=35mm。

凹模宽度B=l+2c=（60+2*35）mm=130mm取160mm。

凹模长度L=步距+2c=82+2*35=152mm取200mm。

查JB/T8050—1999

凹模轮廓尺寸为200mm*160mm*20mm。

凹模采用T10A加工，要求淬火达到60~62HRC。

结构如下图：

6、2冲孔凸模结构的设计

因为所冲的孔都是圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以采用台阶型，一方面便于加工，另一方面又便于装备和更换。

凸模长度与凸模估计板和推件板厚度有关，可根据L=H1+H2+A计算，

即L=H1+H2+A=20+15+5=40mm。

尺寸与结构如下图。

凸模采用T10A加工，要求淬火达到60~62HRC。

头部回火同样达到40~50HRC。

该凸模不属于细长杆，满足强度要求。

冲孔凸模结构图

6.3凸凹模结构的设计

如图：

6、4定位零件的设计

结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个Ф6活动挡销和两个Ф8的活动导料销。

挡销和导销下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作。

卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm，材料为45钢，淬火硬度为43~48HRC。

6、5弹簧的确定

：

已知t=1.5mm，冲裁卸料力F=12.6KN，拟选8个弹簧，每个弹簧预压力Fo≧F/n=1.575，查表9-32，初选弹簧规格为d=6mm,D=30mm，ho=60mm,Fj=1700N,hj=13.1mm,n=7,f=1.88,t=7.8mm.其中d为材料直径，D为弹簧大径，Fj为工作极限负荷，n为有效圈数，t为带距。

总压缩ΔH=Fo/Fj*hj=12.1＜hj,弹簧适用。

6、6凸凹模尺寸确定

当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算如下：

H凸凹=h1+h2+t+h=20+15+1.5+0.5=47mm。

式中，h1为卸料板厚度，其值为（0.8~1.0）倍的凹模厚度，取为20mm；h2为凸凹模固定板厚度，其值为凹模厚度的0.6~0.8，取为15mm；t为卸料板与固定板的安全高度，取10.5mm。

因凸凹模为模具设计中的配作件，所以应保证冲孔凸模和落落凹模的双边合理间隙Zmin。

依料厚1.5mm，最小壁厚为3.8mm。

6、7卸料螺钉的设计

卸料板采用8个M10的螺钉固定，长度L=h1+h2+a=34+8+15=57mm，其中h1为弹簧的安装高度，h2为卸料板工作行程；a为凸凹模固定板厚度。

6、8卸料装置的设计

卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为43~48HRC。

卸料板

6、9模柄的确定

通过查找手册确定选用凸缘式B型模柄，查表9-43《冲压模具课程设计指导与范例》

模柄的尺寸如下

d=50m极限偏差为-0.080-0.240

D=100mm

材料为Q235-B·F压入式模柄的B型模柄：

GB2862.3-81

6.10上垫板的确定

矩形垫板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为5mm。

垫板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。

垫板200X160X5。

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定。

6、11刚性推件装置的确定

推杆依模柄孔选A16X160,45钢，JB/T7938。

推板选A4045钢JB/T7650.4。

连接杆拟选4根，依推件力和单杆许用载荷F=（3.14dxd）[q]/4,F>=F推/4,查表14-5《简明冲模设计手册》，得直径4mm，4x3545钢JB/T7650。

推件块结构尺寸如下图

6、12凸模固定板的确定

矩形固定板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为20mm。

固定板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。

固定板200X160X20-45钢JB/T7643.2。

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定。

结构尺寸如下图所示

6、13凸凹模固定板的确定

矩形固定板内孔与凸凹模配H7/m6，厚度为15mm。

固定板采用Q235制造，淬火硬度为40~45HRC。

固定板120X120X15-45钢JB/T7643.2。

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定。

结构尺寸如下图所示

第七章模架及其它零件的设计

该模具采用对角导柱模架，依凹模周界尺寸B*L=160*200。

查表9-45选择模架规格如下：

上垫板厚度取5mm，则该模具闭合高度H为H上+H下+H垫+L+H-h=40+45+5+45+47-2=180mm，其中L为凸模高度，H为凸凹模高度，h为冲裁合进入凸凹模深度，取为2mm。

可见闭合高度小于所选压力机取大装模高度300mm，压力机可以满足使用要求。

选择模架规格为200mm*160mm*215~250mm

上模座尺寸200mm*160mm*40mm

下模座尺寸200mm*160mm*45mm

外型尺寸L=200mmB=160mm

导柱的型号为28*150，35*150导套的型号28*100*38，32*100*38

第八章冲压设备的选用

8、1压力机的选择

压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。

压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。

由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。

因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。

根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号为JB23---40其技术规格如下:

公称压力400KN

选用公称压力为400KN，而实际为365KN，于是满足。

最大封闭高度300mm

连杆高度调节量80mm

工作台板厚度80mm

工作台孔直径200mm

滑块行程100mm

滑块行程满足工件高度且能顺利的从模具上取出

行程次数80次/min

滑块行程次数符合生产率和材料变形速度的要求

工作台尺寸前后420mm

工作台孔尺寸前后为480mm，直径为200mm，零件最大处尺寸为80mm，模具前后最大为420，所以工件可以正常落下。

工作台尺寸左右630mm，而模具的左右最大处为320，于是可以正常落下。

8、2模具的闭合高度的计算

冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。

冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。

压机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。

当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。

冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为：

Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm295>H>230

根据H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-H2=180mm。

式中L---凸模长度

H---凹模厚度

H2—凸模进入凹模厚度

如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。

反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。

Hmax-Hd-5mm≥H≥Hmin-Hd+10mm；Hd为垫板高度

115>Hd>50,取Hd为70mm。

第九章固定方式的确定

9、1凸模和凹模的固定

本模具采用台阶式凸模，凸模固定板和垫板用螺纹紧固在上模座上，螺钉规格为M8X65。

卸料板通过卸料螺钉套在凹模上，卸料螺钉规格为M10X57。

凸凹模由固定板及螺钉固定在下模座，螺钉规格为M10X40。

查《冲压模具标准件选用和设计指南》表5-3。

9、2确定装配基准

上模装配

a,仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。

b，先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模装配，调整间隙。

c,把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理，打入销钉及拧入螺丝。

下模装配

a仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。

b，先将凸凹模固定板放在下模座上，再装入凸凹模。

依次按顺序装入销钉、活动挡料销，弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理厚拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并再次调整。

c，将经调整后的上下模座按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲，并根据试冲结果做出相应调整，直到生产出合格制件。

冲裁模具材料的选取：

可查《冷冲压模具设计指导》表8-8和8-9：

凸模的材料为T10A，凹模的材料为T10A，热处理硬度为60-62HRC，垫板、凸模固定板的材料的45钢，热处理硬度为HRC40-45。

冲裁模的常用配合：

①H6/h5的间隙定位配合，导柱和导套的配合。

②H7/r6的过度配合，用于较高的定位，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。

H7/m6的过度配合，能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求，凸模与固定板的配合，导柱与固定板的固定。

第十章绘制模具装配图

1－上模座2－内六角圆柱头螺钉3－内六角圆柱头螺钉4－连接杆5－