典型盖板件冲压模具设计

1、典型盖板件冲压模具设计中北大学课程设计说明书学生姓名：刘海江 学 号： 0701034124 学 院： 机电工程学院 专 业： 飞行器制造工程 题 目： 典型盖板件冲压模具设计综合成绩指导教师： 张春元 职称 : 副教授2010 年 1 月 18 日目录一 工艺分析 1二 冲裁工艺方案的确定 .2三 排样及计算 .2四 冲压模具总体结构设计 . .3五 冲压模具工艺与设计计算 .6 六 模具的装配图与零件图的计算 .9七 参考文献 .10典型盖板件冲压模具设计：工艺分析该工件图如下所示：此工件只有落料和冲孔两个工序（机加 12 螺纹孔）。材料为 Q235，具有良好的冲压性能， 适合冲裁。剪切强

2、度为 310380MPa； 抗拉强度为 380 470MPa；屈服强度为 240MPa。工件结构简单， 有一个 40的空孔和两个 10的孔。孔与边缘之间的距离也满足要 求，最小壁厚 11mm，制件厚度为 2mm，工件除 4000.1、50.5 0.1 、101 0.2 外，其余都是 IT13 级，查表 2.5 查得用一般精度的模具可以满足精 度要求。二：冲裁工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。 方案一：先落料后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲模。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进模。采用级进模生产方案一结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高，

3、生产效率低，难以满足生产要求。方案二只需要一套模具工作精度高， 生产效率也较高， 工件最 小壁厚 11mm，模具强度较好。方案三页只需要一副模具，生产效率高，操作简便，但制造精度不如复合模。综上所述， 通过对以上三种方案的分析比较， 该制件的冲压法 案采用方案二，即复合模。三：排样及计算经分析直排与斜排后，得出斜排方案材料利用率最高。现就斜排做具体的计算说明。查表得工件间搭边最小值 a1 =1.5mm，沿边搭边 最小值为 a=2mm ，取 a1 =2mm 。由 CAD 计算出送 料 步 距 h=101.02mm 。 条 料 宽 度 B=73.54+4=77.54mm，这里取 B=78mm 。已

4、知制件的面积 A=6303mm 2 ，则一个步距材料的利用率A= A 100%=79.99% 。Bh四：冲压模具总体结构设计4.1模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用复合踩踩模。4.2 导向与定位方式 导向形式：滑动导柱导套导向。 定位方式：板料定位靠导料销和弹簧的活动档料销组成， 因为该模具采用的是条料， 控制条料的送进方向采用的 是导料板，无测压装置。 控制条料的送进步距采用档料 销定距。4.3卸料与出件方式冲孔凸模与凸凹模冲孔， 冲孔废料直接落料。 利用推件 块将制件顶出。4.4模架类型及精度该模具采用后侧导柱模架， 以凹模周界尺寸为依据， 选 择模架规格。五：冲压模具工艺与设计计算5

5、.1设计冲压力与设计计算（1）落料力 根据零件图，用CAD 可计算出冲一次零件 外周之和 L 1 =313.2mm，冲孔内周边之和 L 2 =188.4mm ， 又因为 T=340MPa ，t=2mm ，K=1.3，根据式 F=K ?L?t得： 落料力： F落 =K ? L 1 ? t=276.869KN 冲孔力： F冲 =K ?L 2 ? t=166.546KN 所以冲裁力 F= F 落 + F冲 =443.415KN由表 2-11得卸料力系数 K 1=0.05，推件力系数 K 2 =0.055 卸料力： F1= K 1 ?F落 =0.05 276.869=13.843KN 推件力： F2=

6、n? K 2 ? F冲= 0.055 166.546=27.480KN 则总冲压力 Fz=F+ F 1+ F 2 =484.738KN 公称压力： F=1.3 ? F z =630.159KN 根据公称压力选取压力机。因此可选取压力机型号为 J23-80，其闭合高度： 290mm H 380mm。5.2 压力中心因为该制件是单对称件， 所以压力中心为该制件的几何 中心。5.3 计算凸凹模人口尺寸及公差(1) 冲孔尺寸 2 10 根据表 2-13，由材料厚度可得 Z min =0.246mm， Z max =0.360mm，查表 2.-17 得： 凸 =0.02mm， 凹 =0.02mm。查表

7、2-18 得磨察系数 x=0.5 ，校核：| 凸 |+| 凹 |=0.04mm Z max - Z min =0.114mm d 凸 =(d min +x ? ) 00.02 =(10+0.5 0.22)0 .02 =10.11 0.02 mmd 凹 =( d 凸 + Z min ) 00.02 =(10.11+0.246)00.02 =10.35600.02 mm(2) 冲孔尺寸 40 根据表 2-17 得： 凸 =0.02mm，凹 =0.03mm。查表 2-18 得磨察系数 x=0.75 ， 校核：| 凸 |+| 凹 |=0.05mmZ max - Z min =0.114mmd 凸 =(

8、d min +x ? ) 00.02 = (40+0.750.1)00.02=40.075 0.02 mmd 凹 =( d 凸 + Z m in) 00.03 =(40.075+0.360)0.030=40.43500.03mm3）落料尺寸 50 根据表2-17 得： 凸 =0.02mm，凹 =0.03mm。查表 2-18 得磨察系数 x=0.5 ， 校核：| 凸 |+| 凹 |=0.04mm Z max - Z min =0.114mmD 凹 =(D max-x ? ) 00.03 =(55.22-0.5 0.22) 00.03 =55.11 00.03 mmD凸=(D凹- Zmax)0.0

9、2=(55.11-0.36 ) 0.02 =54.75 0.02 mm (4)孔心距 101 0.21L=L 平 =101 1 0.4=101 0.05mm平 8 8六：模具的装配图与零件图的计算6.1 （1）凹模设计各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工， 安排凹模在模架上的 位置时要依据计算压力中心的数据将压力中心与模柄中心重 合，其轮廓尺寸按 2-34和2-35计算，用 CAD 计算凹模刃口 的最大尺寸 b=124.27mm，查表 2-30得 K=0.2，则：凹模高度 H=Kb=0.2 124.27=24.85mm，取 25mm凹模壁厚 C=（1.52） H=40mm凹模长度 L=124.2

10、7+2C=124.27+2 40=204.85mm,去 205mm 凹模宽度 B=70+2C=70+2 40=150mm 由以上算得凹模轮廓尺寸 L B H=205 150 25，查有关国标 无此厚度合适，因此取 L B=250 160凹模材料选用： Cr4WMoV（2）凸模设计 凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用 T10A 因为所冲的孔均为圆形， 而且都不属于特别保护的小凸 模，所以冲孔凸模采用阶梯式，一方面加工简单，另一 方面又便于装配与更换。则：凸 模 长 度 L=H 固 +H 凹 =1.8 H 凹 =1.8 25=45mm H 1 =0.8 H凹 =20mm（3）凸凹模设计查表得凸凹

11、模最小壁厚 =6.7mm6.2 选择坚固及定位零件 螺钉规格的选用：根据国标 GB699 选取材料为 45 钢， 热处理硬度值 HRC3540 ，卸料螺钉选用圆柱头六内角 卸料螺钉，卸料板上设置四个卸料螺钉，公称直径为 12mm，卸料螺钉尾部应留有足够的形成空间，卸料螺钉拧紧后应使卸料板超出凸凹模端面 1mm 有误差时通 过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。活动档料销活动档料销：在卸料板上固定了三个导料销，用于条料送进的定位，在送进方向上用一个弹性顶料装置的 档料销。6.3 设计和选用卸料与出料零件卸料以卸料板卸料，出件是以凸凹模往上运动冲出即可，因 此不用设计出件零件，固定卸料板的平面外形尺

12、寸一半与凹模板相 同，厚度可取 10mm，则 L B H=250 160 10。出料为 45 钢。6.4 （ 1）选择模架根据表 2-41。由凹模周界 205 150 及安装要求，选取凹模周 界 L B=250 160，闭合高度： 200240，上模座 250 160 45, 下模座： 250 160 50；导柱 32 190；导套 32 105 43；模 柄：由压力机的型号 J23-80，可查得模柄孔的直径为 60mm， 深度为 80mm ，由装配要求，模柄与没孔配合为 H7 ，并加销 m6 钉防转，模柄长度比模孔深度小 510mm，由于采用固定卸 料，上模座回程时受力较大， 因此， 选用压

13、入式模柄较合理。（2）垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防模座被压 损伤，因此在与模座接触面之间加上一块硬磨平的垫板， 垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度可取 310mm ， 这里设计时由于压力较大，根据 GB2865.2-81 选取规格为：250 160 10.（3）凸模固定板凸模固定板的外形尺寸和凸模的外形尺寸一致， 厚度为 20mm， 根据该标准选取板的规格为 L B H=250 160 20（4）凸凹模固定板凸凹模固定板的尺寸与垫板的尺寸一致，厚度为 20mm， 规格为 250 160 206.9 压力机的校核（1）公称压力根 据 公称压力 选 取机 型号为 J23-80 ，它 的压 力为 800KN 630.159KN ，满足要求。（2）闭合高度由于压力机型号知 H m ax =380mm，M=90mm ，H 1 =100mm 。 则：H min = H max -M=380-90=290mm（M 为闭合高度的调节量，H 1 为垫板厚度 ） 。根据 GB/T2851.3-90 得模具闭合高度为 200240mm，因为 H 1 +10- H1 H H max -5- H 1，即有 200mm H 275mm，所以 H 取 220