落料-冲孔冲压工艺及复合模具设计

1、落料-冲孔冲压工艺及模具设计目录第一章 零件设计任务 第二章 冲裁件的工艺分析 2.1工件材料 2.2工件结构形状 2.3工件尺寸精度 第三章 冲裁工艺方案 第四章 模具结构形式的选择 4.1模具的类型的选择 4.2卸料装置 条料的卸除 卸料方式 4.3定位装置 送料形式 定位零件： 4.4.模架类型及精度 模架 精度 第五章 冲压工艺计算： 5.1排样 排样方案分析 5.12计算条料宽度 确定布距： 计算材料利用率 52冲压力计算 冲裁力计算 卸料力、顶件力的计算 5.3压力中心的计算 5.4模具工作部分尺寸及公差 落料凸凹模尺寸 冲孔凸凹模尺寸 第六章 主要零部件设计 6.1凹模的设计 6

2、.2凸模的设计 冲孔凸模： 落料凸模 凸模的校核： 6.3固定板的设计 凸模固定板: 6.4模架以及其他零部件的选用 第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数 7.1 校核模具闭合高度 7.2 冲压设备的选定 第8章 设计并绘制模具总装图及选取标准件 第9章 结论 第10章 参考资料 第1章 零件设计任务材料为ST12，材料厚度为2mm，大批生产。根据拉深-翻边件毛坯展开计算公式，得到落料-冲孔的工件平面图。材料：ST12 材料厚度：2mm未标注尺寸按照IT14级处理.第二章 冲裁件的工艺分析2.1工件材料ST12是普通冷轧钢，与q195、SPCC、DC01牌号材质基本相同。ST12力学性能：

3、屈服强度a MPa280；抗拉强度 MPa270410；断后伸长率（L0=80mm，b=20mm）%28；表面质量：FC-高级的精整表面，FB-较高级的精整表面。 适合冲裁加工。2.2工件结构形状工件结构相对简单且对称，外形为直径为128.20mm的圆，有一个直径为34.32mm中心大孔。满足冲裁的加工要求。孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于7mm，普通冲裁即可满足要求。2.3工件尺寸精度零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为：零件外形: 128.20；零件内形:34.32； 利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。第3章 冲裁

4、工艺方案3.工艺方案冲裁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。

5、所以，比较三个方案采用方案二生产。第四章 模具结构形式的选择与确定4.1模具的类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模方式冲压。复合模有两种结构形式：正装式复合模和倒装式复合模。考虑到各种原因，所以本设计采用正装式落料冲孔复合模。4.2卸料装置根据模具冲裁的运动特点，对于条料，该模具采用弹性卸料方式比较好，因而在此选用橡胶加卸料板；对于冲的小孔废料则采用推板推杆打板刚性卸料方式；对于工件采用推件块和带肩顶杆和弹簧，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。4.3定位装置虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。采用纵向送料方

6、式，即由前向后送料。控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。4.4.模架类型及精度方案1若采用四导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，能承受级进模高速冲压次数。但送料方向只允许一方向。方案2. 若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;方案3. 若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑。但稳定性不强。综上，结合本冲孔、落料复合模的特点，另外考虑到送料与操作的方便性以及尺寸的稳定性。模架采用对角导柱模架，用导柱导套导向。选用方案2。第五章 冲压工艺计算：5.1排样样方案分析方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件

7、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。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。计算条料宽度根据零件形状，查<<模具结构图解>>表2-2得工件之间搭边值a=1.5mm, 工件与侧边之间搭边值a1=1.8mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料

8、顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 公式（5-1）式中：Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得=1.00mm。B0=128.202×1.8+0.2=132.00故条料宽度为132.00，所以条料宽度在128.20132mm。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。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。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。送料步距S128.20mm

9、1.5mm129.70(mm）排样图 一个步距内的材料利用率/BS×100% 式中A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；=A/BS=（64.1 2-17.162）/（132*129.70）*100%=69.99%F=KLtb ( 公式5-3式中F冲裁力；L冲裁内周边长度之和；t材料厚度；b材料抗剪强度；K系数，系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。查表取b=250MpaF=KLtbn梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t=3；h直刃口部分的高(mm；t 材料厚度(mm （KX、KT为

10、卸料力、推件力系数，其值查表可得）KX=0.05；KT=0.06推料力FT=nKTF =3×0.06×331.70=59.71KN 所以总冲压力FZ=F+FX+FT=331.70+16.59+59.71=408KN根据冲压力计算结果拟选压力机规格为：根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JC2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：270 mm闭合高度调节量：80 mm工作台尺寸：480mm×710mm工作台孔尺寸：200 mm×340 mm×250mm模柄孔尺寸：50 mm×80 mm垫板

11、厚度：90 mm模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。1.刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为尺寸128.20，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃

12、口尺寸。即 （2）冲孔基本公式为尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得尺寸36.32；，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得 第六章 主要零部件设计6.1工作零件结构设计落料凹模采用整体凹模，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。其外形尺寸按相关公式计算：K=0.2零件外形: 取凹模厚度H=28mm凹模壁厚 c=(1.52H=(4256mm取凹模壁厚c=50mm凹模宽度 B=b2c =128.20

13、50×2=228.20(mm 取凹模宽度B=250mm凹模长度L=S12c =128.202×50=228.20(mm 取凹模长度L=250mm凹模整体轮廓尺寸L×B×H=250mm×250mm×28mm6.2卸料部件的设计卸料板采用45钢制造，淬火硬度4045HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，卸料板的厚度一般为1020mm,查冲压简明设计手册表15.31，取卸料板的厚度为18mm冲孔凸模所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成直通式，采用数控铣床、线切割加工。其总长按相关公式计算：Lh1hh-h28352

14、5-187(mm（h1为落料凹模高度，h2为冲孔凸模固定板厚度，h3为推件块支撑板厚度，h是为保证落料工序先于冲孔工序，冲孔凸模应缩进14mm。）卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm,螺纹部分为M12×20mm,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。6.3模架及其他零部件的选用以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选两组相同导套、导柱。导柱d/mm×L/mm为28mm×125mm,导套d/mm×L/mm×D/mm为28mm

15、15;85mm ×42mm。 上模座厚度H1取50mm,垫板厚度取12mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取18mm,凹模厚60mm，下模坐厚度取60mm。模具闭合高度H H4515802520+60+20265(mm1、凸模固定板的厚度：其厚度取25mm。2、凸模固定板的外形尺寸根据核准选取板的规格为：3、材料：选用45#钢。4、配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为N7/h6,因为已通过四个销钉同时穿过凹模.推件块支撑板.凸模固定板.下模座板来定位，所以只需在下模座板和凸模上通过一个螺钉来锁紧，即可满足装配要求。凹凸模固定板凹凸模固定板的外形尺寸与凸模固定板一致，各空位置也保持

16、一致。查表可得厚度H=30.6.6模架以及其他零部件的选用（1）模架：该模具为复合模，采用对角导柱模架，能使上模座在导柱上滑动平稳。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。上模座查表可知：厚度取50mm，外形尺寸为：250×250垫板厚度取12mm,下模座厚度取60mm，外形尺寸与上模座一致为，250×250。根据上下模座选取导柱为40mm×180-260mm,导套为40mm×115×43。（2）模柄采用凸缘式模柄 D50×91 JB/T 7646.3（3）凸模固定板 250×250×25 45钢JB/T 7646.3

17、（4）卸料板 h=19 H=20（5）垫板 250×200×15 45钢JB/T 7643.3（6）挡料销 6（7）圆柱销 10（8）卸料螺钉用M8，凸凹模固定用M12，凹模固定也用M12，模柄固定用M8卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度由以上两个公式，取。（2）确定橡胶的横截面积查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6MPa，所以（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为直径130mm，外形暂定一

18、边长为205mm，则另一边长b为（4）校核橡胶的自由高度为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为102.5mm，所以橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×52 mm =44.2mm。取45mm。第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1 校核模具闭合高度经计算该模具闭合高度H=265mm，而选450kN压力机最大装模高度为270mm, 公式（7-1）式中 压力机最大闭合高度 330mm 压力机最小闭合高度 270mm垫板厚度为45mm将以上数据带入公式7-1，得235 故满足要求，所以可选。 7.2

19、 冲压设备的选定通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：450KN 滑块行程：120mm最大闭合高度：270mm 最大装模高度：330mm工作台尺寸（前后×左右）：440mm×810mm 模柄孔尺寸：50mm×60mm第8章 其它需要说明的问题8.1冲压模具制造技术要求模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求.d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件