冲压工艺及模具设计综合设计菱形垫片复合冲压模具的设计

1、冲压工艺及模具设计综合设计设计题目：菱形垫片复合冲压模具的设计学校：江汉大学学院：机电与建筑工程学院班级：12级材控一班小组成员： 指导老师：日期：2015年4月目 录引言（绪论）3一、产品图1二、冲裁件的工艺性分析3三、确定冲压工艺方案5四、凸凹模刃口尺寸计算5(1)冲孔的凸凹模计算5(2)落料的凸凹模计算6五、排样图7六、冲裁工艺力8七、确定冲裁类型和结构形式9八、选择冲压设备类型9九、计算压力中心10十、选冲模标准模架和标准件10十一、确定凸凹模结构尺寸10(1) 凹模尺寸计算10(2) 落料的凸凹模计算12(3) 凸凹模尺寸计算12十二、装配图13课程设计小结14引言：模具是现代工业的

2、重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占 有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。装备制造业在 2007 年的迅速发展，尤其是汽车 和电子电器产品的高速增长，为模具工业的发展营造了良好的市场环境。本次综合实训设计 垫片的复合冲压模具， 从零件的工艺性分析到模具结构的设计再到工艺计算一、 产品图图（1）二、 冲压工艺性分析图（2）材料：q235 厚度：3（1）材料 q235是普通碳素钢，具有良好的冲压性能。（2）工件结构 该零件形状简单。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚， 故可以考虑采用复合冲压工序。（3）尺寸精度 零件图上尺寸未标注公差，属自由公差，按 it14 级确定工 件的公

3、差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。尺寸精度：冲裁小孔st5 冲裁大孔st6落料st11（无尺寸公差要求故取最大值）断面粗糙度除冲孔处有配合外其他区域未孔粗糙度区ra6.3 其余粗糙度取ra12.5冲裁件结构形状与尺寸：1、冲裁件无尖角区域，故无应力集中情况。2、为避免工件变形，最小孔边距有bmin =1.5t，本零件中 bmin =7-3=4mm 故无变形3、冲孔时，受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。本方案选用复合模，采用有导向冲孔min=0.5t=1.5. 本零件中孔的尺寸均大于最小值。三、确定冲压工艺方案该零件（如上图示）包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：先

4、落料，后冲孔。采用单工序模生产。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，但需要两道工序两副模具，生产率低，难以满足该零件的年生产需要。方案二只需一副模具， 冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称， 模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但模具制造、安装 较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。四、凸凹模刃口尺寸计算通过查机械手册以及冲压工艺课本获得所需准备数据下式中zmax为最大初始间隙；zmin为最小初始间隙；p、

5、d为凸凹模的制造公差；x为磨损系数；dp、dd为冲孔凸凹模尺寸；dd、dp为落料凸凹模尺寸；ld为孔心距。冲孔1）数据准备zmax=0.640 zmin=0.460p=04×（0.64-0.46)=0.072 d=0.6×(0.64-0.46)=0.108大孔18 x=0.75 小孔6 x=0.752) 计算凸凹模尺寸1. 小孔6 a凸模 dp=（6+0.75×0.11)(0， -o.072)=6.0825（0，-0.072） b凹模 dd=（6.0825+0.46）（+0.108，0）=6.5425（+0.108，0)2大孔18 a凸模 dp=（18+0.75&

6、#215;0.23)(0， -o.072)=18.1725（0，-0.072） b凹模 dd=（18.1725+0.46）（+0.108，0）=18.6325（+0.108，0)落料1）数据准备zmax=0.640 zmin=0.460 p=04×（0.64-0.46)=0.072 d=0.6×(0.64-0.46)=0.108圆弧r7 =0.43 x=0.75；圆弧r16 =0.62 x=0.5；孔心距60 =0.74 2）计算凸凹模尺寸1.圆弧r7 凹模 dd=（7.215+0.75×0.43）（+0.108，0）=6.8925（+0.108，0) 凸模 dp

7、=（6.8925-0.46）（0,-0.072）=6.4325（0,-0.072)2. 圆弧r16 凹模 dd=（16.31-0.5×0.62）（+0.09，0）=16（+0.09，0) 凸模 dp=（16-0.46）（0,-0.09）=15.54（0,-0.09)3. 孔心距ld=(59.63+0.74/2)±0.74/8=60±0.0925五、排样图根据零件的形状特点及其精度要求，沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此采用有废料排样法。这种方法材料的利用率较低，但冲件尺寸完全由冲模尺寸来保证，因此精度高，模具寿命也长。一个步距内的材料利用率 搭边值 a

8、1=2.2 a=1.8方法一 横排如图（3）：75.8mm b1=36.4mm图（3）方法二 纵排如图（4）：s2=33.8mm b2=78.4mm图（4）方法三 斜排如图（5）：s3=36.4mm b3=59.050mm图（5）经分析得，这三种排样方法在一个步距s内冲裁件的实际使用面积相同，所以利用率 故采用方法三斜排的材料利用率最大。此时材料利用率1285.5/（36.4×59.050）= 0.598这三种方法从制件精度、冲模结构及模具寿命都差不多，但从材料利用率考虑，方法三的利用率最高，故采用方法三为最合理的排样方案。六、冲裁工艺力1、冲压力的计算（q235的抗剪强度为141-

9、188mpa，取b=188mpa)l孔=2×6+×18=94.25,l周边=2××16+2x×7=54.95f1=kl孔tb=1.3×94.25×x3×188n=69.1kn f2=kl孔tb=1.3×54.95×3×188n=40.3knf1-冲孔是的冲裁力 f2-落料时的冲裁力f=f1+f2=69.1+40.3=109.4kn2、卸料力的计算fx=kxf=0.04×109.4=4.376kn2. 推料力的计算ft=nktf=3×0.045×109.4=

10、14.769kn3、总压力的计算f总=f+fx+ft=109.4+4.376+14.769=143.314kn见课本p47表3-9kx-推料力系数，kx=0.03-0.04,取kx=0.04kt-推件力系数，kt=0.045七、确定冲模类型和结构形式此冲压件的形状为菱形，工件精度为普通精度，生产批量属于大批量生产（10万件/年），保证孔位精度，冲裁有较高的生产效率决定采用工序较集中的工艺方案，采用导正销进行定位，刚性卸料装置、自然落料的方式而且是连续冲裁模结构形式。八、选择冲压设备类型由上述分析采用倒装结构的复合模具，冲孔的废料可从压力机的工作台孔中漏下，故模具周围清洁。冲孔凸模的凸起部分采用

11、嵌入的凸模镶块，使其制造方便，修复容易。根据f总=f+fx+ft=109.4+4.376+14.769=143.314kn，查压力机的主要技术参数可知，选jb22-25型号的压力机，开试活动台压力机，其最大闭合高度是hmax=360，最低闭合高度hmin=180，冲压模闭合高度h=315，因此所选压力机满足使用要求。九、计算压力中心冲模对工件施加冲压力的合力的中心称压力中心。所以遵循冲压压力中心原则：（1） 对称形状的单个冲件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心中心；（2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合；（3） 形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可

12、用解析法求出冲模压力中心。 零件外形为对称件，所以该零件的压力中心就是零件外形的中心线交点。十、选冲模标准模架和标准件根据上述的计算结果,和外形凹模尺寸，选择标准模架为后侧导柱模架，螺钉用m8内六角圆柱头螺钉，销钉用6mm圆柱销钉。弹簧用圆柱形弹簧十一、确定凸模、凹模结构尺寸(1).凹模设计用cad计算出凹模刃口的最大尺寸s1=71.24mm,垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离为s=32mm 查教材p64表3-13得k=0.5凹模厚度h=ks=0.5×32=16mm 凹模厚度取20mm凹模宽度b=s+(2.54.0)h=32+(2.5-4.0)x20=82112mm 取b=110mm凹

13、模壁厚s2=(1.52)h=30 40mm 所以凹模壁厚度为35mm 凹模长度l=s1+2s2=71.24+2×34.38=140mm 由以上算得凹模轮廓尺寸l×b×h=142×112×20,查有关国家标准,并无厚度合适,因此选择l×b为标准尺寸,得l×b=160×125×20凹模材料的选用:材料选用cr12mov。落料凹模如图（6）所示表格一 图（6）落料凹模 (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凸模长度 l=h固+h凹=1.8 h凹=1.8×24=43.2 h1=0.8 h凹=0.8×24=19.2冲大小孔孔凸模如图（7）所示：图（7）冲大小孔凸模(3)凸凹模设计由表2.9.6