止动杠杆冲压模具设计计算说明书-分享

1、冷冲模设计课程训练项目名称：链板模具设计零件名称：止动杠杆小组成员：XXXXXXXXX完成人：*强指导老师；柴畅完成时间：20成年10月14日目录1 .冲裁件工艺分析21.1 产品材料分析21.2 产品结构分析21.3 产品精度分析32 .冲裁工艺方案的确定32. 1待选方案及分析33 .模具总体设计41. 1模具类型的选择43. 2操作及定位方式44. 3卸料、出件方式45. 4确定送料方式56. 5确定导向方式54 .排样图的设计及材料利用率的计算64.1 排样方式的选择64. 2计算条料宽度64.3 确定步距74.4 计算材料利用率85. 1冲裁工艺设计计算105. 1凸凹模工艺设计10

2、5.3 冲裁力的计算135.4 模具压力中心的确定156. 冲裁模主要零部件结构设计166 . 1凸模的结构设计167 . 2凹模的结构设计178 .设备选择198.1 本套模具的主要参数199 .装配图和零件图的绘制21总结2110 资料223/24绪论冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工 人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当 今科技的发展，工业生产中模具的使用己经越来越引起人们的重视, 而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实 际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担， 具有重要的技术进步意义和经济价值。模

3、具，做为高效率的生产工具 的一种，是工业生产中使用极为广泛及重要的工艺装备。采用模具生 产制品和零件，具有生产效率【目J,可实现后J速大批量的生产；节约原 材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简 单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工 费用低；所加工出的零件及制件可以一次成形，不需进行再加工；能 制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易 实现生产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的 意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一， 随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日

4、益提高， 并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用 寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件 的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件 作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具 结构。写在这里：本次课程训练的计算说明书正文部分基本上是自主原创，期间也遇 到了不少问题，甚至最终分享版也有不少疏漏偏颇乃至错误之处， 期望借鉴的同学们能够擦亮双眼，发现错误，及时摒弃。还有一点 就是不同学校的具体要求不同，诸如材料类型、厚度，加工条件、 批量、设备等都可能有差异，所以请不要完全照搬（更

5、有甚者直接 下载打印），本人对此甚为鄙视，最后希望这份说明书能给参阅者带来一点价值。一一林子中1 .冲裁件工艺分析图1冲裁件零件图1.1 产品材料分析设计所用L2-Y2为半硬纯铝，冲裁性能优良，可以获得较好的冲 裁效果。1.2 产品结构分析零件图唯一标注公差的尺寸是最大的冲孔尺寸中20竹2】向以为 IT12级精度，在普通冲裁加工的经济精度范围之内；其他均为未注尺 寸，而未注圆角Rlmm,查毕业设计指导表3-1中对于材料为铝、 连接角度大于90°的落料工序的最小圆角半径为0. 18t=0. 54mm,故 最小圆角可以满足；零件图最小冲裁孔径为中4mm,查2表3-2对于 材料为铝的自由凸

6、模冲制圆形孔的最小尺寸为0.8廿2. 4mm,此项也 满足工艺性性要求；因此该零件的尺寸精度和几何公差等设计的工艺 性合理。1 . 3产品精度分析产品唯一标注公差的冲裁孔尺寸为IT12级精度，在冲压加工经 济精度范围之内，因此整体精度要求不高，可以满足要求。2 .冲裁工艺方案的确定2.1 待选方案及分析方案一：先落料，后冲孔。单工序模生产。方案二：冲孔一落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔一落料级进冲压。级进模生产。方案一模具结构简单，制造周期短,制造简单，但需要两副模具， 两倍的设备数，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要

7、求, 但考虑到零件小端的冲孔和落料单边壁厚仅为3mm,会导致凸凹模的 强度不足，容易变形，且制造复杂，成本较高。方案二也只需一副模 具，制件精度和生产效率都较高，采用合理的定距方案，得到的冲裁 件的内孔及边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低, 制造比方案二简单。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二 为佳。3/243 .模具总体设计3.1 模具类型的选择由上述的冲压工艺方案分析可知，采用连续模冲压生产。3. 2操作及定位方式1)操作方式零件的生产批量较大，但是精度要求不高，合理安排生产可用手 工送料方式，也能满足生产要求，这样就可以降低生产成本，提高经 济效益。2

8、)定位方式因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的 是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用 导料销，控制送料步距用固定挡料销，精确定位用导正销。3. 3卸料、出件方式3. 3.1卸料方式刚性卸料及弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求 不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时及凸模的间隙随材 料厚度的增加而增大，单边间隙取(0. 2-0.5) to当固定卸料板还 要起到对凸模的导向作用时卸料板及凸模的配合间隙应该小于冲裁 间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较 大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒

9、装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等 于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板及凸模之间的 单边间隙选择(0. 10. 2)t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时， 二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合 模的卸料装置。综合以上考虑，采用刚性卸料装置。3. 3. 2出件方式因为使用的是连续模的常规凹模在下的布置方式，可选择下出件。4. 4确定送料方式因课题要求人工送料，为了降低操作的复杂性，拟采用横向送料。5. 5确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称 的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向

10、送料级进模 或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料 和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套 导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等 优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量 生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、 准确。单只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，选择方案二 后侧导柱导向。6. 排样图的设计及材料利用率的计算6.1 排样方式的选择方案一：有废料排样沿冲件外

11、形冲裁，在冲件周边都留有搭边。 冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料 利用率低。方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量 差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利 用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量, 该冲件的排样方式选择方案一为佳。4. 2计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零 件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘 曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损 坏模具刃口，降低模具寿

12、命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，根据零件形状，查2表3T0首先得 到低碳钢的相关参数如下：对于圆件以及r>2t的圆角之间的工件搭边值a=2. 2mm, I：件及侧 边之间的搭边值为=2. 5mm;对于r<2t的圆角部分工件搭边值a=2. 8mm.根据材料不同产生的修正系数针对L2-Y2推荐值为1-1. 2,从而 可取木冲压件的圆件以及r>2t的圆角之间的工件搭边值a=2.5mm, 工件及侧边之间的搭边值ak3mm；对于r<2t的圆角部分工件搭边值 a=3.2mm.另条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其 上偏差为零，小偏差为负值一从而条料宽度为：B=

13、 (Dmax + 2a) °a式中Dmax一条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a-冲裁件之间的搭边值；一板料剪裁下偏差(其值查表3取1. Omni)；B=142 + 2X 3=1481 °mm故条料宽度在147148mm之间.4. 3确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个 步距可冲一个或多个零件。步距及排样方式有关，是决定挡料销位置 的依据。条料宽度的确定及模具的结构有关。进距确定的原则是，最 小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。使用CAD草图布局确定最终的送料步距为S = 3

14、8. 4mm。排样图如4. 4计算材料利用率冲裁件的实际面积及所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它 是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率H =nA/BSX100%式中n一个步距内的冲裁件数目；A冲裁件的实际面积（包括冲出小孔在内）；条了宽度;步距.由此可之，n值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定 不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的 形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工 艺废料。排样合理及否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的

15、生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则：1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适 当改变制件的形状）；2）排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结构简单、寿命高。4）保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积采用AutoCAD面域计算获得A=1812. 15mm3,具体参数如下图3；9/24图3 AutoCAD面积测算截图一个步距内材料面积为;BS = 148 X 38.4 = 5683.2mm3从而得到一个步距内的材料利用率n =nA/BSX100%=2X1812. 15/5683.2X100%=63. 8%易见该排样

16、方式比直对排方式的单步距材料利用率（计算得到为48. 2%）高得多。5.1冲裁工艺设计计算 5.1凸凹模工艺设计 5. 1.1冲制4nlm孔的工艺设计未注的极限偏差确定查冷冲压加工零件未注尺寸公差的极限偏差可知，针对本零件 L2-Y2材料及3mm厚度的中4mm孔的极限偏差为中铝18mm。初始双边间隙Z查表3-7中对于给定零件材料和材料厚度可得， Zcin=0. 18mm, Z皿=0. 24mm。凸凹模刃口尺寸的确定设计冲孔模时先确定凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上, 因此确定凸凹尺寸如下：d 凸=（dm讥+ xA）：b凸/+ "凹壮四=（% + Zmin） = （dmin +

17、x A + Zmin）式中（U冲孔的最小极限尺寸，此处为中4mm;A 冲裁件的公差；X 磨损系数，此处查1表3-5可知为0.75;6凹、6凸一一分别安慰凹模和凸模的旨在偏差，此处查1表3- 6 取 5 凹=+0. 020mm> 6 凸二一0. 020mm。从而有d凸=(min + X .)： g 凸=(4 + 0.75 X 0.18)% 020 = 4.14&0 02()7-771I cd四=d凸 + Zmin) = (rfmin + X + Zmin)Q=(4 + 0.75 x 0.18 + O.18)J0020 = 4.32%,020mm另外为了保证间隙验证下述关系：p ,.

18、| 4- 5M = 0.04mm < Zmax - Zmin = 0.06mm成立。5.1.2冲制9mm孔的工艺设计未注的极限偏差确定查冷冲压加工零件未注尺寸公差的极限偏差可知，针对本零件 L2-Y2材料及3mm厚度的中4mm孔的极限偏差为中4¥2mm。初始双边间隙Z查表3-7中对于给定零件材料和材料厚度可得， ZE1n=0. 18mm, ZMX=0. 24mm。凸凹模刃口尺寸的确定设计冲孔模时先确定凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上, 因此确定凸凹尺寸如下：d 凸=(dmm + xA)：B凸d 凹=(d 西+ Zmin = (dmin + x A + Zmin)式中d2冲

19、孔的最小极限尺寸，此处为中9mm;A 冲裁件的公差；X 磨损系数，此处查1表3-5可知为0.75;6凹、6凸一一分别安慰凹模和凸模的旨在偏差，此处查1表3- 6 取 5 凹=+0. 020mm> 6 凸二一0. 020mm。从而有d凸=(dm»n + xA)：b 产=(9 + 0.75 X 0.22)% Q2o = 9.17?,0 O2o?M7MI 6d四=(d臼 + Zmbt) = drain + x 八 + min) Q ''=(4 + 0.75 x 0.18 + O.22)J0020 = 9.35%,020mm另外为了保证间隙验证下述关系：M，J + 5,

20、.,z = 0.04mm < Zmax - Zmin = 0.06mm成立。5. 1. 3冲制中20/2%皿孔的工艺设计初始双边间隙Z查表3-7中对于给定零件材料和材料厚度可得， Z=in=0. 18mm, 1=0. 24mm。凸凹模刃口尺寸的确定设计冲孔模时先确定凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上, 因此确定凸凹模尺寸如下：d 凸=(d7nm+ xA)：b凸§d 凹=(d 西+ Zminj = (dmin + x A + Zmin)式中冲孔的最小极限尺寸，此处为中20mm;A 冲裁件的公差；X 磨损系数，此处查1表3-5可知为0.75;6凹、6凸一一分别安慰凹模和凸模的旨

21、在偏差，此处查1表3-6 取 8 凹=+0. 025inm> 3 凸=-0. 020ninio从而有d凸=Smin + 凸=Q。+ °75 X O.21)?,o 02q = 20.16® 0 020?71?71d凹=口凸 + Zm沅)=(dmin + x 八 + min)Q=(4 + 0.75 X 0.18 + O.22)J0025 = 20.34j0025mm另外为了保证间隙验证下述关系:8 . + 5 ,. = 0.045mm < Zmax - Zmin = O.OGrnm成立。5.1 . 4落料的工艺设计制件图见前述工艺分析部分图1凹模尺寸计算：表1凹模主

22、要尺寸计算四 模磨损 后尺寸 变化制 件尺寸 /mm凹模计 算公式演算凹模 尺寸/mm增 大10-0.22=（。- XA）打=（10+。.22-0.75 X O.22）o，=9.83J0055983+0.05524?0.334=（。- XA）拄=（240.33-0.50 X 0.33）* 4=23.83打。8323.83J0083363o.394=（。- XA）拄4=（36十竺-0.50 XO.39）O 4=35.80俨 09835.8OJ0098不变50 ±0.25Ca = c±Sa0.25Ca = 50 ± = 50 ± 0.06350 ±

23、0.06325 ±0.25Ca = c±8a_ 0-25_Ca = 25± =25 ± 0.063 u425 ±0.063依据以上结果确定凹模尺寸5.2 冲裁力的计算对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算:F= KLtr式中F冲裁力（N）；L冲裁件周长（mm）；t板料厚度（mm）；t材料的抗剪强度（MP软），此处查1表2-3己退火铝的抗剪 强度为78MPa;K安全系数，取为1.3.零件外周长采用AutoCAD软件统计得到为217mm.如下图所示25图4 AutoCAD的零件轮廓周长测算截图从而可得冲裁力为F = KLtr = 1.3 X

24、（217 + 20tt + 4tt + 9tt） X 2 X 3 X 78 = 195097N查2表3-17取得卸料力系数Kx=0. 06,推件力系数K尸0. 05,则可得卸料力0 =聒=195097 X 0.06 = 11705N推件力= nKT¥ = 1x 195097 x 0.05 = 29264N因此当采用刚性卸'装置和下出料方式的冲裁模时，总的冲压力 为：Fz = F + Fx + % = 195097 + 11705 + 29264 = 236060N5.3 模具压力中心的确定针对单一落料轮廓利用AutoCAD确定其面域中心，相当于该冲裁 单元的冲裁压力中心，所得

25、结果如下图坐标系（0, 1.20）处，单位：21 / 24mm。图5AutoCAD的零件带形轮廓形心测算截图从而建立如下坐标系求取压力中心如下：基于AutoCAD的压力中心坐标系建立截图X方向：217 + 2n x (4 + 9 + 20)x = 217 x 57.75 + w(4 + 9 + 20) x 96.25 + tt(4 + 9 + 20) x 134.75Y方向：217 x2 + 2nx(4 + 9 + 20)y = 217x 68+(4 + 9 + 20)tt x 68求解以上方程得到X=56. 88 , y=34. 00.参考改点进行凹模的外形设计，使得凸模的模柄中心及改点重合

26、。6.冲裁模主要零部件结构设计6.1 凸模的结构设计1) 620mm冲孔凸模设计结构形式的确定由于孔径在8-30mm之间，可采用下图所示的圆形台阶式凸模结 构固定方式的选定根据己经选定的结构形式可以采用台肩固定，凸模及固定板之间 采用H7/m6配合。2)69mm冲孔凸模设计结构形式的确定由于孔径在8-30mm之间，但是考虑直径偏小，为增加凸模刚性， 可采用下图所示的阶梯形标准圆形台阶式凸模结构固定方式的选定根据己经选定的结构形式可以采用台肩固定，凸模及固定板之间 采用H7/m6配合。3)64mm冲孔凸模设计结构形式的确定由于孔径相对料厚很接近，相当于厚料冲小孔，为了防止冲孔过 程中发生弯曲、断

27、裂，可以采用带护套的凸模或者小直径带台凸模， 考虑到结构复杂性，选择小直径带台凸模。固定方式的选定根据己经选定的结构形式可以采用带护套的台肩固定，凸模及护 套以及护套及固定板之间均采用H7/m6配合。4）落料凸模设计由于零件外轮廓全部由直线和相切圆弧构成，而且相关尺寸大小适中, 可以采用线切割加工成直通式，尾部用螺钉固定在固定板上。5）凸模长度的计算本套模具采用刚性卸料装置，即用到固定卸料板和导料板，从而 凸模长度按照下式计算L = /li + /l2+/l3 + /l其中L为凸模长度；h为凸模固定板厚度，本设计取为25ram；也为卸料板厚度，本设计取为10mm;h3为导料板厚度，本设计取为8

28、mm;h为增加长度，一般取1020mm,本设计结合常用凸模长 度系列取为17mm.从而可得L =九1 + 九2 + 九3 + 九=25 + 10 + 8 + 17 = 607nm6. 2凹模的结构设计根据己经设计好的排样图可以确定所需的凹模为矩形凹模，且落 料凹模选择为整体式，采用线切割机床加工，当确定落料凹模在凹模 架相对位置时，需要保证压力中心及模柄中心重合。6. 2.1凹模刃口形式确定本套模具设计为连续模，出料方式选择为下出料，查阅设计手册 选择下部带锥度的凹模结构，便于卸件;具体查2表3-20确定主要 参数如下；刃口高度h=9mm,下部锥角8 二3° .6. 2. 2凹模外形

29、尺寸的设计冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用，由于凹模结构及固 定方式的不同，受力情况比较复杂。生产中通常根据冲裁板料厚度和 冲裁件的轮廓尺寸，或者凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定， 本设计结果如下；凹模厚（高）度11 =如（21501111）其中b为凹模刃口最大尺寸，结合本设计需要加工的零 件可以确定为：b=25+50+12+5=92mm,k为系数，查2b表3-22确定为0.35.从而H = kb = 0.35 x 92 = 32.2mm,取为 32mm.凹模壁厚C= （1.5-2） H（ 15mm）得到其壁厚合理范围是CM8. 364. 4,考虑凹模整体尺寸及系列 尺寸的大小，取垂

30、直于进料方向的凹模壁厚为51. 5mm,沿进料方向落 料一侧凹模壁厚为51.5mm,冲孔一侧取为37. 13mm，按照冲孔侧凹模 刃口最大尺寸36mm进行凹模高度和厚度验证可知满足要求。6.2.3凹模的固定螺孔和销孔大小及间距凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺钉（沉孔）间、螺孔 及销孔间及螺孔、销孔及凹模刃璧间的最小距离，本套模具设计根据 前述己经确定的凹模厚度查3表7-41. 7-42选择用中8销钉定位， M10螺钉紧固，为提高四模耐磨性采用淬火钢，其对应最小距离值可 查3表7-42确定如下：螺钉孔中心线距凹模外壁A=14mm；螺钉孔中心线距凹模刃壁B=17螺钉孔（沉头孔）壁间及螺钉孔（沉头孔）壁及销钉孔壁之间C=5mm; 销钉孔中心线距凹模外壁D=llmm,据此确定凹模的固定方法。最终确定的凹模平面尺寸如下:245,00图7 AutoCAD的凹模平面图7 .设备选择7.1 本套模具的主要参数所需提供的冲压力为F：=236060N,模具闭合高度为200mm（图8）, 模具外廓尺寸为425mmX340mm。考虑到手工送料的操作方便性，可以 查3表2-80初步选择JE21-40D行程可调开式固定台压力机，具体 参数如下表2拟选定设备参数型号：JE21-40D公称力 /kN400公称力行程 /mm4最大装模 高度/mm290装模高度调节 量/mm801:作台板尺寸/mm480