落料冲孔复合模设计说明书课程设计--大学毕业设计.doc

专业课程设计
设计说明书

姓名： 胡杨
学号： 201206397
班级： 材料124
指导教师： 郑少梅 车清纶
日期： 2016年1月

目 录
第一章 序 言 …………………………………………………………3
第二章 设计任务书及零件图…………………………………………4
第三章 零件的工艺性分析……………………………………………6
第四章 冲裁零件工艺方案的确定……………………………………8
第五章 排样及材料利用率的计算……………………………………9
第六章 压力计算与压力机的选择……………………………………10
第七章 模具刃口尺寸和公差的计算………………………………11 第八章 凸模与凹模的结构设计………………………………………14
第九章 模具总体设计及主要零部件设计……………………………18
第十章 其他需要说明的内容…………………………………………21
第十一章 参考资料……………………………………………………23

第一章 序言

冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压，是在室温下，利用安装在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。
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和Topsolid Progress等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

第二章 设计任务书及产品图
2.1 已知：
（1）产品零件图：

图2-1零件图俯视图

（2）生产批量：大批量

2.2 求作：
（1）进行冲压工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行）
（2）确定工艺方案及模具结构类型
（3）进行相关工艺计算，包括：
①冲压力计算及压力中心的确定；
②凸凹模刃口尺寸计算；
③模具零件结构尺寸计算；
④设备选择等。
（4）绘制模具总装配图；
（5）绘制工作零件及主要零件的零件图 ；
（6）编写课程设计说明书 ；
2.3 要求：
根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始数据和要求，每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。包括：
（1）模具装配图1张（按照1：1比例，或适当比例）；
（2）模具工作零件图2-3张（按照1：1比例，或适当比例）；
（3）设计说明书1份；

第三章 零件的工艺性分析
由零件图可知制件为落料冲孔件，材料为08钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：
3.1 冲裁件的结构工艺性分析
冲裁件的形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少或无废料形状，以减少废料。
对于所冲孔直径为9mm,在手册中查得,一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为dt,t=2mm,因而该孔符合工艺要求。
查手册知，冲裁件上的孔与孔、或孔与边缘的距离b、b1为：,。而零件上各孔的孔边距均大于最小孔边距。以上各项分析均符合冲裁工艺要求，故可以采用多孔冲裁模进行加工。
3.2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度分析
冲裁件的精度要求，应在经济精度范围内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT12，冲孔件比落料件高一级。如果工件精度高于上述要求，则需要在冲裁后整修或采用精密冲裁。零件上的尺寸均未标注尺寸偏差，为自由尺寸，可按IT10~IT14级精度补标工件尺寸公差。选定IT14作为零件尺寸公差，经查得零件个尺寸偏差如下：
落料部分：
冲孔部分：Ф
3.3冲裁件的尺寸基准分析
冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或线上，且不要与参加变形的部位联系起来。
本次设计中的零件为冲孔件，其精度采用IT14级，满足冲裁工艺性的要求。冲裁件的材料为08钢，屈服强度为196 MPa，弹性模量为186 MPa，抗剪强度为255～353MPa，抗拉强度为324～441 MPa。
综合以上各方面情况，可以确定零件主要冲压工序的工艺性良好。

第四章 冲裁零件工艺方案的确定

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，比较三个方案采用方案二生产

第五章 排样设计
5.1 排样计算
排样方式为有废料排样，查表的工件间搭边值a1取3，侧面搭边值a2去2.进料步距n=27，料条宽度B=（D+2a），查表得Δ=0.5
式中B为料条宽度，D为工件直径，a为搭边值，Δ为料条公差值
所以B=（66+2×2）=70
5.2 排样设计
画出排样图如下：

第六章 压力计算、压力中心的确定及压力机的选择

6．1 冲压力计算 因该冲裁件的结构简单,几何结构呈中心对称形式,故凸模采用水平布置。
6.1.1 冲裁力的计算
L=168.31mm t=2mm K=1.3 τ=345MPa

6.1.2 卸料力的计算
,查《模具设计应用实例》表2-15,取；故

6．1.3 推件力的计算
，查《模具设计应用实例》表2-15,；
故;

选择冲床的总冲压力为:
6.2 压力中心的确定
因为冲裁件呈中心对称形结构,材料密度均匀,所以压力中心选在工件的中心
位置即可.
6.3 压力机的选择
查表选用开式双柱可倾压力机J23-25:
公称压力：250KN
滑块行程：80mm
最大闭合高度：250mm
封闭高度调节量：70mm
滑块中心线至床身距离：190mm
工作台尺寸：
垫板厚度：40mm
模柄孔尺寸：

第七章 模具刃口尺寸和公差的计算
7.1 计算凸凹模刃口
据《模具设计应用实例》表2-10查得间隙值 ，
据《模具设计应用实例》表2-12查得凸凹模的制造公差
当尺寸30-80mm时，
此时：，
不满足的条件，所以不可采用凸凹模分开加工的方法。
对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其，凸，凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，然后根据此基准件的实际尺寸，配作凹模（或凸模），使它们保持一定的间隙。
7.1.1 凹模刃口尺寸的计算
（1) 落料：应以凹模为基准件，然后配作凸模。
先做凹模，凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大，减小，不变三种情况。因此凹模尺寸应按不同情况分别进行计算。
1）凹模磨损后尺寸变大。计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为A，再按落料凹模公式进行计算A
2）凹模磨损后尺寸变小。计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为B，再按冲孔凸模公式进行计算B
3）凹模磨损后尺寸不变。计算这类尺寸，则按下述三种情形进行计算。
制件尺寸为C时 C
制件尺寸为C时 C
　　　制件尺寸为C时　　　C
　　　　式中——凹模刃口尺寸（mm）
　　　　　　A、 B、 C、——工件标称尺寸（mm）
Δ——工件公差（mm）
Δ——工件偏差，对称偏差时，Δ
——凹模制造偏差（mm），
查表的x=0.5，带入上述各式进行计算得落料凹模各尺寸

7.1.2凸模刃口尺寸的计算
该零件落料凸模刃口尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值0.13--0.18mm。

7.1.3 冲孔凸模刃口尺寸计算
冲孔应以凸模为基准件，然后配作凹模。
A=9.18

第八章 凸模与凹模的结构设计

8.1 凹模的选用及设计
8.1.1 落料凹模的外形尺寸
凹模厚度 ;
凹模壁厚 ;
式中b-凹模最大宽度（mm）；
K-因数；
H-凹模厚度，其值为15～20mm；
c-凹模壁厚，其值为26～40mm；
故取,.
凹模的总长L=b+2c=66+2×32=130mm
凹模的宽度B=冲裁件宽度+步距+2c=27+24+64=105mm
8.1.2 确定凹模结构形式
查《中国模具设计大典》表22.5-15，选取标准件：
;
凹模的零件简图如下图所示：
图8-1凹模主视图

图8-2凹模俯视图
8.2 冲孔凸模的选用及设计
凸模的长度公式：；
式中 L---------凸模长度（mm）；
--------凸模固定板厚度（mm）；
--------推件板厚度（mm）；
---------附加长度（mm）,l包括：凸模进凹模的深度0.5～1mm；总修磨量6～12mm;凸模固定板于卸料板之间的安全距离，一般取15～20mm。
由前面选取的标准件知：
, ,
附加长度取 所以：。
根据已经计算的有关凸模刃口的基本尺寸，参照《冲压模具简明设计手册》，设计凸模如下图所示。

图8-3凸模零件图
8. 2 凸凹模的选用及设计
凸凹模外形尺寸=卸料板厚度+修模量+进入凹模深度+固定板厚度+橡胶厚度=10+4+1+15+28=58mm。根据已经计算的有关凸凹模刃口的基本尺寸，参照《冲压模具简明设计手册》，设计凸凹模如下图所示。

图8-4凸凹模主视图

图8-5凸凹模俯视图
第九章 模具总体设计及主要零部件设计

9.1 模具的总体设计

图8-1模具装配图主视图

图8-2模具装配图俯视图

模具装配图组成：1.下模板2.卸料螺钉3.导柱4.凸凹模固定板5.橡胶6.导料销7.落料凹模8.导套9.内六角螺钉10.上模板11.推杆12.模柄13.圆柱销14.垫板15.凸模固定板16.冲孔凸模17.推件板18.卸料板19.凸凹模20.螺钉21.挡料销。
模具工作过程：人工将毛坯件放入凸凹模之间，通过6导料销和21挡料销的作用准确定位，毛坯件固定好后落料凹模和冲孔凸模由上而下以一定的速度运动，进行冲孔落料工序，废料由凸凹模落下，坏料通过卸料板的作用与凸凹模分离，成形的工件由推件板推出，再进行下一次的加工。
上模座：
下模座：
导柱：
导套：
垫板厚度取:10mm
凸模固定板取:20mm[]
卸料板厚度取:10mm[(10-20)mm]
模具闭合高度:
9.2 模柄的选择
根据选取的开式双柱可倾压力机J23-16,模柄孔尺寸,
9.3橡胶的选择
查《实用冲压工艺及模具设计手册》得橡胶的厚度，其中h为工作行程，这里去5mm，则可取橡胶厚度为28mm。
9.4 卸料螺钉的选择
查《新编实用冲压模具设计手册》表10-17得卸料螺钉可选M10，。
9.4 挡料销和导料销的选择
查《新编实用冲压模具设计手册》表10-11得导料销可选Ф4
查《新编实用冲压模具设计手册》表10-14得挡料销可选Ф4

第十章 其他需要说明的内容

本套模具中，模板固定都采用M8螺钉，上模板6个，下模板6个，并且对称分布。
由于在结构设计时，已经确定了个零件的基本尺寸，查相关标准即可得到，所以说明书中将一些内容省略

第十一章 参考资料

1、梁炳文主编 《冷冲压工艺手册》 北京航空航天大学出版社
2、吴伯杰主编 《冲压工艺与模具》 电子工业出版社
3、高锦张主编 《塑性成型工艺与模具设计》 机械工业出版社
4、中国机械工程学会 《中国模具设计大典3》 江西科学技术出版社
5、李天佑主编 《冲模图册》 机械工业出版社
6、江维健主编 《冷冲压模具设计》 华南理工大学出版社
7、华玉培主编 《冷冲压机模具设计》 山东科学技术出版社
8、冲模设计手册编写组编著 《冲模设计手册》 机械工业出版社
9、丁松聚主编 《冷冲模设计》 机械工业出版社
10、何铭新、钱可强主编 《机械制图》 高等教育出版社
11、郝滨海编著 《冲压模具简明设计手册》 化学工业出版社
12、王新华主编 《冲模设计与计算手册》 机械工业出版社
13、模具实用技术丛书编写组编 《冲模设计应用实例》 机械工业出版社

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