零件复合模设计

1、课程设计说明书课程名称： 模具设计 设计题目：零件复合模设计姓 名：学 号：班 级：院 系： 机电学院 指导老师： 华东交大机电学院 目 录1、“模具设计”课程设计任务书.32、模具设计及其零部件计算. .4 2.1、冲裁件的工艺性分析.4 2.2、工艺方案的确定.4 2.3、排样设计与计算.4排样方法与原则.4确定搭边值.5送料步距与条料宽度的计算.5材料利用率的计算.6 2.4、冲裁力的计算.6落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算.6初选压力机.6 2.5、模具压力中心计算.6 2.6、凸凹模设计.7尺寸计算原则.8落料凸、凹模刃口尺寸计算.8冲孔凸凹模刃口尺寸计算.10凸、凹模结构的确定

2、.10 凸模承压能力校验.12 2.7、模具材料的选择.12 2.8、模架的选用.122.9、整体模具的装配.123、 课程设计总结.134、参考文献.14“模具设计” 课程设计任务书姓 名专业班级材料成型及控制工程教研室主任题 目指导教师设计时间设计地点制品： 零件 材料： 45Mn 料厚： 1 mm 数量：大批量 课程设计提交的档案材料1. 设计计算说明书（A4幅面） 1份2. 模具装配图（1#图纸） 1张3. 模具工作零件图（2#或3#图纸） 3张4. 上述材料电子文档基本要求及设计步骤建议：1、 冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，

3、计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；2、 模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方式；3、 计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；4、 计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；5、 计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；6、 协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；7、 绘制模具总装配图：1)、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；3)

4、、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。8、 绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙度标注齐全； 9、 编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；10、其它详见“模具设计”课程设计指导书。 机电工程学院 材料成型及控制工程教研室 2007、11 2、模具设计及其零部件计算 2.1、冲裁件的工艺性分析 加工涉及落料、冲孔两道工序。零件形状复杂、不对称，尺寸不大。材料45Mn，厚度为1mm， 冲裁精度为IT11级，冲孔件精度IT10 级。2.2、工艺方案的确定采用后落料冲孔倒装复合模对工件冲孔落料加工。2.3、排样设计

5、与计算排样方法与原则(1)冲裁小工件或某种工件需要窄带料时，应在符合材料规格及工艺要求的情况下沿板料顺长方向进行排样。 (2)冲裁弯曲件毛坯时，应考虑板料的轧制方向。 (3)冲件在条（带）料上的排样，应考虑冲压生产率、冲模耐用度、冲模结构是否简单和操作的方便与安全等。 (4)条料宽度选择与在板料上的排样应考虑选用条料宽度较大而步距较小的方案，可经济地将板料切为条料，并能减少冲制时间。 故采用直排有废料排样。确定搭边值 （1）冲裁模搭边：排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间 的余料称为搭边。 (2)搭边的作用： 1)补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送 料歪斜误差等原因

6、而冲裁出残缺的废品。 2)还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从 而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿 命和工件断面质量。 （3）搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭 边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的 剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。板厚1m （0.81.2mm），查表27知a1=1.2mm，a=1.5mm。送料步距与条料宽度的计算（1)送料步距 A=b+a1=11.3+1.8=13.1mm。（2）条料宽度。其计算公式为 B=D+2a+ 公式中：B-条料宽度的基本尺寸mm； D-工件在宽度方

7、向的尺寸mm； a-侧搭边的最小值mm；-条料宽度的单向公差mm。 即可得出B=40.7+2*1.5+0.1=43.8mm 排样图材料利用率的计算 通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表 示,其公式为=nS/bA*100% 公式中 n-一个步距中的零件数； S-零件的实际面积； b-条料宽度； A-送料步距。 即计算可得=nS/bA*100%=305.57/573.78*100%=53.25%。2.4、冲裁力的计算落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 1）冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据， 对于普通平刃中的冲裁，其冲裁力F公式为 F=KLt 公式中 F

8、-冲裁力（N）； L-冲裁件的周长（mm）； t-板料厚度（mm）；-材料抗剪强度（N/mm²）； K-系数，一般常取1.3。 落料力 F1=KLt=1.3*158.3*1*640=131.7*10³N。 冲孔力 F2=KLt=1.3*6.28*1*640=5.2*10³N。 卸料力 查表可取K=0.045 F3=KF1=0.045*131.7*10³=5.9*10³N。 推件力 查表可取K=0.055 F4=nKF1=1*0.055*131.7*10³= 7.2*10³N。 所以总冲裁力F=F1+F2+F3+F4=150*

9、10³N。 初选压力机 初步选择压力机的吨位为200KN。2.5、模具压力中心计算取工件导向中心线为X轴，故y=0。作图程序如下：L1=17.71mm x1=5.65mm L2=35.05mm x2=20.35mm L3=1.43mm x3=40.7mm L4=5.22mm x4=38.3mm L5曲线=3.56mm x5=34.7mm L6=2.5mm x6=31.45mm L7=40.49mm x7=22mm L8=2.5mm x8=31.45mm L9曲线=3.56mm x9=34.7mm L10=5.22mm x10=38.3mm L11=1.43mm x11=40.7mm

10、L12=35.05mm x12=20.35mm所以X0= （L1*x1+L2*x2+L3*x3+L4*x4+L5*x5+L6*x6+L7*x7+L8*x9+L10*x10+L11*x11+L12*x12）/(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9+L10+L11+L12) =3327.187/152.81=22。所以压力中心坐标为（22,0）。2.6、凸凹模设计冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要 靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现的。正确的确定刃口尺寸是非常重要的。尺寸计算原则 （1）先确定基准件 落料：以凹模为基准，间隙取在凸模上； 冲孔：以凸模为基准

11、，间隙取在凹模上。 (2）考虑冲模的磨损规律 落料模：凹模基本尺寸应取最小极限尺寸； 冲孔模：凸模基本尺寸应取最大极限尺寸。 (3)凸、凹模刃口制造公差应合理 形状简单的刃口制造偏差：按IT6IT7级或查表3-9； 形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4； 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差：取冲裁件相应部位公差的 1/8并冠以（±）； (4)冲裁间隙采用最小合理间隙值（Zmin单边） 凸凹模磨损到一定程度情况下，仍能冲出合格制件。 (5)尺寸偏差应按“入体”原则标注 落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。落料凸、凹模刃口尺寸计算 采用凸、凹模分开加

12、工法时，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必 须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因 Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件 生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基 准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模 具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核 + 的条件，并且还可 放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造 公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注 明：“凸 （凹）模刃口按凹（凸）模实际刃

13、口尺寸配制，保证最小双面合 理间隙值Zmin”。 采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。(1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺 寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（）相同第一类尺寸： (2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B 冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺 寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（）相同。第二类尺寸： (3）凸

14、模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C 凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形 状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（） 计算。第三类尺寸： 落料件尺寸变化示意一般经验可知：p=/4=0；d（A）=/4=+0.063mm;d（B）=/4=+0.05mm磨损系数x=0.75。由上公式计算可得凹模尺寸：A1=（5.65-0.75*0.25）+d=5.4+0.06 A2=（35-0.75*0.25）+d=34.75+0.06A3=（0.67-0.75*0.25）+d=0.42+0.06A4=（5.56-0.75*0.25）+d=5.31+0.06

15、A5=（1.73-0.75*0.25）+d=1.48+0.06B1=（5+0.75*0.25）=5.25B2=（2.5+0.75*0.25）=2.75B3=（14+0.75*0.25）=14.25；由凹模尺寸可得配置凸模尺寸，保证最小间隙Zmin=0.11mm。双边间隙值0.110.15mm冲孔凸模刃口尺寸计算 冲孔时以以凸模为基准件来配制凹模，凸模人口尺寸的确定与落料计算 原理相似，可知凸模的直径D=（2+0.75*0.25）-0.063=2.187-0.063。 同样配制出凹模刃口尺寸。同样，要在图纸技术要求上注明“凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双边间隙值ZminZmax”。 凸、凹模结

16、构的确定（1） 凹模外形尺寸 凹模厚度：按公式H=Kb（15mm） 凹模壁厚：按公式c=（1.52.0）H（3040mm） 公式中：b-冲裁件最大外形尺寸； K-系数，经查表得k=0.35。则 H=Kb=0.35*40.7=14.245mm 考虑到模具寿命，所以凹模厚度适当增加，故取15mm。 c=（1.52.0）H=22.530mm 所以凹模宽度B=b+2c=56.371.3mm，为配合适模架，取60mm； 凹模长度L=a+2c=85.7100.7mm，为配合适模架，取90mm。 故凹模板的外形尺寸为：90mm*60mm*15mm。 （2）凸模固定板的厚度：一般取凹模厚度的0.60.8倍，即

17、H=12mm。 （3）凸模长度：其长L固定板厚度、安全距离、修磨量、凸模进入凹 模深度的总和。其中固定板厚度12mm，落料凹模厚度，凸模修磨量取1mm，凸模进入凹模深度取1mm，即 L=12+15+1+1=29mm。 （4）凹凸模长度：其长L0为固定板厚度、中间板厚、卸料板厚、凸模 进入凹模深度的总和。即L0=16+25+10+1=44mm。 （5）卸料装置中弹性元件的计算。 本模具弹性元件采用橡胶。其尺寸计算如下： 橡胶的自由高度H0=（3.54）H工 H工=h工+h修 =t+1+（510） =10mm 橡胶的安装高度H=0.85H0=25mm。落料凹模结构图 凸凹模结构图 凸模结构图凸模承

18、压能力校验 凸模垫板的采用和厚度：是否采用垫板，以凸模的承压面进行计 算，按一下公式计算：=F/A 公式中：F为冲裁力；A为凸模最小承压面积。则=5200/3.14=1656MPa。 查表可知铸铁模板的【】为90140MPa，所以必须采用垫板，垫 板厚度取8mm。2.7、模具材料的选择根据材料特性，模柄、打杆、一块、上下模板、垫板、凸模固定板、卸料 板的材料使用45钢；推杆、冲孔凸模、落料凹模、凹凸模的模具材料使用 Cr12MoV；导柱和导套使用T8A。 2.8、模架的选用 标准模架的选用依据为凹模外形尺寸。模具采用后侧导柱模架，根据以上 计算结果，查表的模架规格为上模座280mm*200mm*25mm，下模座280mm*200mm*28mm。 2.9、整体模具的装配 模具总装配图4、 课程设计总结 通过这次课程设计，把先修课程（机械制图，机械制造，机械设计，冷 冲压与塑料成型机械，模具工艺学，模具材料与热处理，冷冲压模具