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

1、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 日目 录第一章 设计任务61.1零件设计任务61.2

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82.1排样方式的确定及材料利用率计算82.2计算冲裁力、卸料力92.3确定模具压力中心102.4冲裁刃口尺寸及工差的计算11第三章 设计制件的模具153.1确定模具的结构153.2模具各部分材料的选用：153.3模具的总体设计163.4主要零部件的设计173.5选冲模标准模架183.6定位零件19第四章 校核冲压设备基本参数214.1公称压力的校核214.2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

3、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 b (mpa)：295(30)屈服强度 s (mpa)：175(18)伸长率 5 ()：30断面收缩率 ()：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

4、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

5、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

6、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=275392mpa取=350mpa查表得=0.05=0.061)冲裁总压力的确定：冲孔周边尺寸： =klt=ktl=1.353.13001.5=31063n落料：=1.3556.91.5300=325786nf=+=356849n=f=0.05356849=17842n=f=0.063

7、56849=21410n总压力=f+=396kn2) 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）10552.3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

8、.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

9、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

10、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155862导套155862凸、凹模固定板q275打料杆q235卸料板q235导尺45淬

11、火挡料销t8a淬火5256导正销、定位销t8a淬火5256垫板t8a淬火5458螺钉45头部淬火4348销钉45淬火4348推杆45淬火4348顶杆45淬火4348推板45淬火4348顶件块45淬火4348凸模t8a淬硬5862凹模t8a淬硬6064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

12、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+226=102mm采用

13、标准化，取凹模轮廓尺寸 12512525mm 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（0.51.0mm)、总修模量（1015mm)及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板的安全距离（1520mm)。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=65mm2. 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

14、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20mma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

15、备额定参数，选用滑动导向中间导柱模架，标记为模架25020050gb2855.5。上模座25020050mm下模座25020050mm垫板12512515mm凸凹模固定板12512520mm橡胶40mm卸料板12512520mm凹模12512520mm空心垫板12512525mm凸模固定板12512520mm3.6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

16、。 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0.30.5 mm，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4 mm,开启时卸料板高出凸凹模1 mm,则总的工作行程h=1.5+4+

17、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510mm，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

18、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22150mm的导柱223570mm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

19、最大装模高度为280mm，装模高度调节量为60 mm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300mm450mm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