连接片落料冲孔复合模模具设计说明书

1、课 程 设 计 任 务 书题 目： 连接片模具设计 院 别： 机电学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2010/6/20 目 录一、工艺方案设计31、工艺分析32、确定冲裁工艺方案3二、排样设计4三、工艺计算51.冲裁力的计算52压力中心计算63计算凸、凹模的刃口尺寸7四、模具结构设计9五、凸、凹模与凸凹模的设计及相关零件的设计91、凹模的设计92.凸模固定板的厚度93.垫板的采用与厚度104.卸料板的厚度105.卸料橡皮的选用106凸模的设计117凸凹模的设计118模架的选用12六、压力机的选择12七、主要零件的结构设计131.模柄的设计132.

2、导料销的选择143.推件、顶件的选择144.挡料销的选择145.螺孔、圆销孔离端面的距离确定和螺钉、销钉尺寸设计14八、小结15九、参考文献15条件:零件简图:如右图生产批量:中批量材料:20钢一、工艺方案设计1、工艺分析由零件简图可见，该零件的外形简单，是由圆弧和直线组成，且该零件仅有冲孔、落料两种工序内容，适合冲裁加工。材料为20钢，厚度为1.2mm的中碳钢，=275392MPa，抗拉强度=353500MPa，屈服点=245MPa，伸长率=25%，弹性模量E=206×MPa，其冲压性能好。由文献1图2.1可知，冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a1.5tt为材料厚度，t=1.

3、2mm，而零件上各孔的孔边距对于所冲小孔10mm，按文献1表2.2查得，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为dtt为材料厚度，t=1.2mm，因而10mm孔符合工艺要求。对于孔心距50±0.2mm，20±0.2mm，按文献1表2.4查得，该零件的中心距根本尺寸下一般精度模具可到达的两孔中心距公差为±0.2mm，因而零件符合尺寸精度工艺要求。由文献2中的表2-3可知,冲裁件内外形所能到达的经济精度为IT11。以上各项分析，均符合冲裁工艺要求，所以利用普通冲裁方式可到达图样要求。2、确定冲裁工艺方案冲裁工件包括落料和冲孔两道工序，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：落料和冲孔同时进行。采用复合模生产。方案三：先冲孔，后落料。采用级进模生产。各方案的特点比拟如下:方案工艺方案结构特点一单工序模生产模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，本钱相对较高，生产效率低，在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量降低，达不到所需的要求。二复合模生产在同一模具上同时完成冲孔和落料两道工序,大大减少了模具规模；降低了模具本钱。操作简单、平安，易实现自动化生产，且效率高，适合中批量生产；能可靠的保证孔心距尺寸精度。三级进模生产级进模适合多工位，效率较高，批量生产要求比拟大，但零件的冲压精度稍差，欲保

5、证冲压的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装时比复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比拟，我选用第二方案的倒装式复合模生产。二、排样设计为满足各尺寸的精度要求,采用直对排有废排样。零件的材料为20钢，属于低碳钢，零件厚度为，由文献1表2.15可知，工件间搭边值a=mm，侧面搭边值a1=mm。考虑冲裁件的尺寸形状、材料的硬度和厚度、排样的形式、搭边的强度和刚度等因数，最终取搭边值a=a1=3mm，考虑最终冲裁，上下对排零件的距离为5mm。排样图如下：每次只冲裁一个零件的步距h=L+2a1=50+10+10+2×3=76(mm)条料宽度B=73mm冲裁件面积：A=

6、15;50×20+50×10+20××10+×10×10 =2052.66mm由文献1中故一个步距内的材料利用率为=×100%=×100%=%式中n为一个步距内的冲裁件数目，这里n=2三、工艺计算1.冲裁力的计算由前述的查表数据可知，抗拉强度=353500MPa，这里取=450MPa由文献1可知冲裁力F的一般：F=KLt 式中：F为冲裁力 L为冲裁周边长度 为方便计算，可按下式估算冲裁力F=Lt 式中：为材料的抗拉强度故，落料力F落= Lt=50+20+53.85+2××10×

7、5;冲孔力F孔= Lt=3×10×× 根据文献1第26页表2.17可知：卸料力系数，推件力系数KT=0.055。为便于制造与操作以及其他因数，本模具采用弹性卸料装置，故由文献1卸料力，得卸料力F卸= KxF落×本模具的上模采用顶件器顶出制件，故由文献1推件力公式2.14，得推件力F推= nKDF孔=5××其中n=5，n为同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数，h为凹模刃壁垂直局部高度，t为板料的厚度；由文献1的表2.21，本模具选用表中的序号3样式，所以h取6mm。综上所述，总冲裁力F总=F落+F孔+ F卸+F推2压力中心计算如上图所示L

8、1=50mm L2=×2××10= L3=20mm L4=L5= L6= L7=L8=L9=×10=X1=25+10=35mm Y1=0mm X2= X3=10+50+10=70mm Y3=10+10=20mmX4= Y4=X5= Y5=X6= Y6=X7=10mm Y7=10mmX8=60mm Y8=10mmX9=60mm Y9=30mm故压力中心：Xc= = =40mmYc= = =18mm3计算凸、凹模的刃口尺寸查文献2表2-10得凸、凹模的刃口间隙值为=0.16mm，=0.19mm，考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时应采

9、用最小合理间隙值，所以这里取间隙值Z=0.16mm。落料局部以凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配置；冲孔局部以凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配置。即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模以间隙值配置。1 冲孔凸模查文献2表2-12得规那么形状圆形、方形间冲裁时 凸、凹模的制造公差为=0.02mm，=0.02mm。由冲孔尺寸10mm，公差=0.2mm，因所冲孔为圆形这种简单形状的工件，故对冲孔10mm采用凸、凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口局部尺寸计算如下：工件尺寸10mm磨损变化变小x凸模根本尺寸/mmd+x=凹模根本尺寸/mm+Z=检验+明显不符合，所以用：=0.4-=0.6-=凸模尺寸/m

10、m凹模尺寸/mm2 落料凹模对于轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，以凹模为基准件。零件图中未标注公差的尺寸，由文献2附录D中查出其极限偏差：0.4mm R10mm 70mm 40mm根据文献2表2-13可知：尺寸70和40的系数X为0.5，尺寸为50和20的系数X取，尺寸为的系数X取 ，尺寸R10的系数取0.75故其凸、凹模刃口局部尺寸计算如下：工作尺寸/mm磨损变化x凹模根本尺寸/mm凸模根本尺寸/mm偏差凹模尺寸/mm50不变50=20不变20不变R10变大D-x=-Z=R70变大40变大变大四、模具结构设计如前所述，该模具采用复合模结构。制件结构有3个孔，假设采用正装式复合

11、模，那么冲孔废料、制件、落料废料均落在凹模外表，将导致去除困难而降低生产效率、增大劳动强度；同时，由制件功能可知，其平直度要求不是很高，无需采用上、下压料结构，由此采用倒装式复合模结构。为了保证制件较高的位置公差要求，上、下模之间采用后侧导柱、导套的精确导向定位标准模架，各工作零件的安装位置要求较高，主要靠加工精度保证。条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销保证送进导向，定位销保证定距精度。冲裁完成后，冲孔废料由漏料孔从下模漏出；制件那么由上模刚性顶件装置顶出落在下模外表；落料废料即条料再由安装于下模的弹性卸料装置从凸凹模上剥落。 五、凸、凹模与凸凹模的设计及相关零件的设计1、凹模的设计凹模厚

12、度：H=kb(15mm)。因为mm ，故8×7mm=mm，故取H=21mm凹模边壁厚C=1.52H3040mm=1.52×21mm42mm，故实取C=35mm凹模板边长L=b+2C=70mm+2×35mm=140mm凹模宽B=40+2C=40+70=110mm查文献1表8.29确定凹模周界L=160mm B=125mm。2.凸模固定板的厚度0.8倍, 故凸模固定板的厚度为H1=0.60.8H凹=0.60.8×21mm=1317mm 取整数H1=15mm3.垫板的采用与厚度是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，按承压应力校验，其承压应力=192MPa查

13、相关表得铸铁模板的为90140MPa即，因此必须采用垫板，垫板厚度取8mm.本模具采用弹性卸料装置,弹性卸料板既起卸料作用又起压料作用。这里考虑冲压性能等因数，取卸料板厚度H2=8mm。5.卸料橡皮的选用根据工件材料的厚度为，冲裁时凸模进入凹模的深度取1mm,考虑模具维修时刃磨留余量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm,那么总的工作行程=5.2mm,橡皮的自由高度 =120.8mm 取=20mm模具在组装时橡皮的预压量为 =10%15%×=3.2 取 =4mm由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为16mm.由文献1表8.51可知：H=16mm，D=25mm,d2mm，D1=33

14、mm为了保证橡胶正常工作，应使橡胶的预压缩量状态下的预压力满足： =1000N为了保证橡胶在过载失效，其允许最大压缩量不应该超过其自由高度45%，一般取=0.350.45× 预压缩量=0.250.35×=-=4.8-1.44=卸料板的工作行程一般取，凸模刃磨量和调整量可取510mm, 取=5mm橡胶的总压缩量=+ =0.75 符合要求橡胶的装配高度=0.9=1718mm，取=18mm6凸模的设计所冲的孔均为圆形，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，即便于装配更换，又加工简单。凸模的长度：=h1+h2+t=1=mm (h1凸模固定板厚，h2凹模板厚 t材料厚

15、度)7凸凹模的设计0.19。凸凹模的尺寸：L= h1+h2+h=20+=52.2mm其中,h1凸凹模固定板厚度，h2弹性卸料板厚度，h增加长度包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等)8模架的选用根据上述算得凹模周界L=160mm B=125mm，且选用后侧导柱模架，查文献3表1-232和表1-234得以下数据：凹模周界：L/mm×B/mm=160×125闭合高度参考：Hmax=225mm Hmin=190mm上模座：L/mm×B/mm×H/mm=160×125×40下模座：L/mm×B/mm×H/mm=160&#

16、215;125×50导柱：d/mm×L/mm=25×180导套：d/mm×L/mm×D/mm=25×95×38S=170mm R=38mm A1=85mm A2=150mm模具的闭合高度：=上模座+上垫板+凸模固定板+凹模+材料厚度+弹性卸料板+橡胶厚度+凸凹模 固定板+下垫板+下模座=40+8+15+21+1.2+12+18+20+8+50=193.2mm由上面计算结果可知，模具的闭合高度在模架闭合高度190225mm范围内，总体设计合理。由上面查得的模座尺寸和导柱导套尺寸，根据文献4表4-10，导柱导套配合形式采用滑动配

17、合模架精度等级为I级，导柱导套的配合后的间隙值。六、压力机的选择由前面计算得总冲裁力F总=1KN，=193.2mm，故根据总压力、模具的闭合高度、冲床工作台面尺寸和现有的设备等因数，选用JA23-25开式双柱可倾压力机，查文献1表8.10，得其主要的技术规格如下：公称压力250KN滑块行程65mm滑块行程次数55次/分最大封闭高度270mm封闭高度调节量55mm滑块中心线至床身距离200mm立柱距离270mm工作台尺寸：前后370mm；左右560mm工作台孔尺寸：前后200mm；左右290mm；直径260mm垫板厚度50mm模柄孔尺寸：直径40mm，深度60mm根据前面计算结果可得，模具的闭合

18、高度为193.2mm，而初选压力机的最小闭合高度为215mm，不能满足所设计的模具要求，所以模具在压力机安装时须加垫板，垫板厚度按下式选取：(-)-5H(-)+10(270-193.2)-5H(215-193.2)+10 71.8H31.8取垫板厚度为35mm通过分析最后确定还是选用J23-63型开式双柱可倾式压力机七、主要零件的结构设计1.模柄的设计模柄是连接凸模和压力机的零件，与上模座的配合采用，装配时，先在压力机上将模柄压入，再加上定位销钉孔或螺纹孔。然后，把模柄端面突出的局部锉平或磨平。根据模柄孔尺寸：直径40mm,深度60mm。根据文献1表可知,选择压入式模柄，其技术规格如下表示：d

19、(d11)=40mm；Dm6=42mm，D1=50mm，H=100mm，h=40mm，h1=6mm，b=3mm，a=1mm， H7=6mm,d2=13mm2.导料销的选择以下，装配时采用H7/s6配合。3.推件、顶件的选择凹模装在上模座倒装时，要利用弹性推件装置推出工件。推件装置在上模内，通过冲床滑块内的打料机构完成推件工作。根据文献3表1-117选用推杆直接推动推块。因为模柄孔尺寸：直径40mm,深度60mm，由文献3表1-206得，故推杆的选择如下：材料为45钢，A型带肩推杆，d=10mm，D=13mm，L=140mm,35mm，4.挡料销的选择因为固定挡料销具有机构简单，常用的为圆头形式。查文献5得固定挡料销尺寸：d=mm，=mm，h=3mm，L=10mm5.螺孔、圆销孔离端面的距离确定和螺钉、销钉尺寸设计螺孔。未经淬火的零件Ld经淬火的零件L定位零件L圆零件时，由零件端面至孔中心的最小尺寸，应使Rd。对剪切刃口，其端面至孔边的距离=15mm由文献3表1-166可知：因为凹模周界L=160mm，B=125mm，孔距S=130mm，=70mm，=95mm，=55