隔板冲孔冲压复合模课程设计1

湖南工学院

课程设计说明书题目院（系）、部：机械工程系学生姓名： 指导教师：张蓉职称教授专业： 班级： 完成时间： 课程设计评语:课程设计答辩负责人签字:一、 课题名称：隔板冲孔落料复合模二、 零件：生产批量：大批量材料：Q235材料厚度:2mm三、设计要求：1、绘制零件图和编制冲压工艺卡2、 设计模具总装图3、 设计模具工作零件图4、 编写设计说明书5、 将设计说明书和图纸装订成册第一章零件的工艺分析第二章确定工艺方案第三章确定模具总体结构第四章工艺与设计计算第五章其他零件的选取第六章冲模的安装和安全技术第七章设计心得体会第八章参考文献资料第一章零件的工艺性分析1.1、 材料：Q235是普通碳素钢，。s=235Mpa。b=450Mpaas/ab=0.52，冲压性能良好1.2、 结构与尺寸冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料一冲压加工工序一必要的辅助工序一质量检验一组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。零件形状规则，冲空与落料外形有10mmNt=2mm，其他无极限特征，零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型板料冲压件，适合冲裁加工。1.3、 精度零件未标明公差，厚度为2mm,按IT14考虑，根据以上工艺分析该零件为普通薄板冲压件，尺寸精度不高，工艺性良好，又是大量加工，适合冲裁加工。第二章确定工艺方案2.1、 工序性质与数量冲孔、落料2.2、 工序顺序单工序模：落料冲孔复合模：落料、冲孔级进模：冲孔---落料2.3、 工序组合确定图凸凹模壁厚为10mm,查“冲压工艺学”图7-1可知，允许的壁厚为b1Nt=2mm，符合要求，所以冲孔和落料能组合第三章确定模具总体结构3.1、类型因零件较小，且是大批量生产，不宜单工序冲裁，级进模单幅成本较高，所以不采用级进模，孔与边缘距离为10mm，大于最小凸凹模壁厚t=2mm，所以用复合模最合理。3.2结构3.2.1、工作零件a；凸模凸模做成阶梯状，用以增加强度，凸模和固定板为过渡配合，固定板用螺钉、销钉与下模板连在一起b；凹模凹模与上模座用螺钉和销钉固定3.2.2、 定位零件为保证孔的精度及较好定位，用导料销控制条料的送进方向，挡料销控制条料的送进距离定距。3.2.3、 卸料与出件考虑到零件尺寸，采用弹性卸料和上出件方式3.2.4、 导向零件选用滑动不带压板的导柱导套3.2.5、 支撑零件第四章工艺与设计计算4.1、排样零件为圆形，轮廓尺寸为080，考虑操作方便并为了保证零件精度，采用有废料排样。条料宽度查表2-11（最小搭边值）得侧边a=1.5，搭边％=1.2B=80+2a=83mm条料长度设L=1000mm步距S=80+^1=81.2mmn=L/S=1000/81.2=12.3（实际12个）即n=12A=nX802/4-2X6X10=3649.9mm2n=nA/BL100%=52.39%排样图如下:

4.2、冲压力的计算4.2、冲压力的计算4.2.1、计算冲裁力根据教材知识，采用冲裁力公式：(《冲压工艺与模具设计实用手册》P175)F=Ltob冲裁件为Q235钢，抗拉强度q=450(MPa)那么： L=80n+40nb+20X2=416.98mmF=3.14x416.98x450=589.19KN4.2.2、卸料力的计算一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算：根据选自《冲压工艺与模具设计》知识，采用经验公式：F=K3xF所以F=0.05x589.19=29.46KN4.2.3、顶件力的计算根据选自《冲压工艺与模具设计》知识，采用经验公式；F=K2F其值查“冲压工凳学”表（2-10）K2=0.06得 七=0.06589.19=35.35（kN）4.2.4、总冲裁力的计算根据选自《冲压工艺学》知识，采用总冲压力的计算公式：F0=F1+Fx+FQ式中：F1=f=589.19KNF=29.46KNF1=35.35KNE， Q3那么：F=589.19+29.46+35.35=654KN考虑到模具刃0口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30%，即F实=1.3f=1.3X654=850.2KN4.3、初选压力机04.3.1、压力机选取原则根据总的冲压力选取大于总冲压力的压力机冲裁。选择合适的压力机型号，使之与模具形成合理的配置关系，可提高模具使用过程中的安装可靠性，从而提高产品质量、生产率和模具寿命。选择压力机型号主要是使其技术规格能符合模具成型工艺的要求，主要考虑公称压力、闭合高度、滑块行程以及工作台垫板尺寸等。根据所要完成的冲压工艺性质，生产批量的大小，冲压的集合尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的修边件主要采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能破坏修边模的间隙分布，降低模具的寿命和修边件的表面质量。可是它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装的机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定冲压设备的规格。⑴、压力机的公称压力必须大于冲压所需要的总冲压力，即：F>F压力⑵、总机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，对于修边等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离（导板模）或滚珠导向装置脱开的不良后果。⑶、冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。

⑷、压力机工作台的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。4.3.2、选取压力机根据上述原则，我们查表选用开式压力机(W冲模设计手册，表C-1)开式冲压机的重要参数如下：Y32-120T压力机压力公称压力1200KN液体最大工作力25Mpa工艺几何尺寸最大行程300mm最大开口500mm工作台有效尺寸左右630mm前后560mm速度下降快速45mm/s下降慢速6-10mm/s回程40mm/s泵站电机7.5kw变量柱塞泵25ml/转4.4、凸模的结构设计4.4.1凸模选取原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则。⑴精确定位⑵防止拔出⑶防止转动4.4.2、凸模的结构根据冲孔的形状(图形如下)4.4.3、计算凸模的长度4.4.3、计算凸模的长度根据选自《冲压工艺学》知识可得公式凸凹模长度L々+h2+气式中：q 凸模固定板厚度16mmh2 弹压卸料板厚度10(mm)h3——预压状态下橡胶的高度36(mm)那么：L=16+10+36=62(mm)冲孔凸模的长度L凸=26+30=56mm4.4.4、凸模的强度校核根据选自《冲压工艺学》知识可以得到以下：A、凸模的抗压能力校核凸模能正常工作其最小截面承受的压应力必须小于凸模材料允许的压应力[a]a=mA则：a=*=1413Mpa<t]416.98B、凸模纵向抗弯能力校核由欧拉公式可解得凸模不发生失稳弯曲的最小长度Lmax为:LmaX气碧 4・3则：Lmax=248.3mm84mm<Lmax所以合格4.5、凹模的结构设计计算凹模的厚度查表2.21刃口的高度取h=12mm查表得k=0.15S2=42凹模厚度HH=ks=0.15X80=12mmB=S+(2.5〜4.0)H=80+(2.5〜4.0)X12=110〜128L=S1+2S「41.2+84=124.2mm查标准JB/T-6743.1-94:确定凹模板外形为：160X125X12(mm)。将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为：160X125X10(mm)表2-18凹模厚度按刃口长度修正系数

刃口长度/mm<5050〜7575〜150150~300300~500>500修正系数11.121.251.371.501.604.6、刃口的尺寸计算对于料薄的工件为了保证凸凹模间的一定间隙值必须采用配合加工，因为零件为异性，采用配合加工也比较合理，冲孔以凸模为基准，落料以凹模为基准，因为冲孔、落料为一体，从加工考虑所有的尺寸都标注在凹模上。对于非规则形状的冲裁，落料凹模刃口尺寸随刃口磨损量增大的变化情况，没有圆形落料凹模刃口尺寸磨损后只增大那样单一的变化规律；冲孔凸模没有圆形没有圆形冲孔凹模刃口尺寸磨损后只减小那样单一的变化规律；无论是落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸的变化均有可能有三种情况：磨损后尺寸增大，简称A类尺寸；磨损后尺寸减小，简称B类尺寸；磨损后尺寸不变，简称C类尺寸。A损后尺寸减小，简称B类尺寸；磨损后尺寸不变，简称C类尺寸。A类尺寸： A=(a-xA)+a/4 6.1max0B类尺寸： B=(b+xA)o ...6.2min _A4C类尺寸： C=(C.+A/2)±A/8 ..6.3式中a 与A类尺寸对应的工件尺寸允许的最大值(mm)与B类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值(mm)-与C类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值(mm)amaxbmin-尺寸基准磨损情况计算公式刃口计算①40凸变小d凹二(dmin+XA+Zmm)0/min min-A440.390—0.125①80凹变大A= /4 ▲、凹(A —xA)+A/4max 079.850.075060凸变小d凹二(dmin+xA+Zmin)0A,,，60.440—0.156凸变小d凹二(dmin+xA+Zmi「0疽min min—A46.440—0.15Cmin一4 一查《冲压工艺学》表2-7得△为公差即上偏差-下偏差Zmin查表2-3冲裁模初始双面间隙Zmin=0.14工件精度为IT14，查表可知磨损系数X=0.54.7、压力中心计算为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事故。任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。因为冲裁以X轴，Y轴对称，所以Xo=0Yo=04.8、定位装置设计4.8.1、挡料销挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。因圆柱头挡料销结构简单，制造容易，故选用圆柱头固定挡料销，固定在凹模上。用来整体定位条料的纵向位置，采用凹模体两侧面定位，那么在安装凹模时，应注意与凹模体上的定位销之间的尺寸做出相应的要求。挡料销用45号钢制造，淬火硬度为43〜48HRC，尺寸为①4,4.9、卸料装置的设计4.9.1、卸料板的选取弹性卸料板卸料力小，卸料均匀，工件平整，故采用弹性卸料方式。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。根据凹模形状卸料板选用长方形，其平面形状尺寸等于凹模尺寸，厚度取10mm。卸料板的成形孔形状基本上与凹模孔相同，加工时与凹模配合加工。卸料螺钉采用标准的圆柱头内六角卸料螺钉M8,数量为4个，各卸料螺钉的长度一致，以保证装配后卸料板水平和均匀卸料。

4.9.2、弹性元件的选取和计算根据前面的卸料力计算，卸料力不大，弹性元件可以选用安装方便的圆柱橡胶块，选取聚氨脂橡胶块10个，则F=f/n=29.46/10=2.946KN考虑橡胶块的工作压缩量较大，取预压缩率e=10%，并由表查得单位压力p=i.imp y按公式：A=F/P=2946/1.1=2678mm2式中：a——为橡胶块截面积｛nm2）Fy 为橡胶块所受的压力（N）P——为橡胶块受压时的单位压力（MP）a选用直径为8mm的卸料螺钉，选取弹体穿卸料螺钉孔的直径d=20mm，则弹性体的外径D^按下式求得：兀D2-d2）；4=AD=.4A...F+d2=\.，'4x2678.314+202=61.7mm为了保证足够的卸料力，以获得更平整的工件，需要加大压料力取D=62mm计算预压力：F=AP-（622—202）x1.1计算预压力：F=AP4求橡胶块的自由高度： H=-^g-£-£这岫戏，这岫戏，"。聚氨酯橡胶£=10%Jyy另S么： H=—"5+2—=40mm 取H=40mm30%-10%橡胶块高度的校核： 0.5<H/D<1.50.5<40/62<1.5经校核合格。求极限压缩量h: h=£H则： h=30%x40=12mm预压缩量：Jh=£H则： h=10%x40=4mm橡胶块工作极限下的压缩量： h=H-hjh=40-12=28mm橡胶块预压下的高度： h=H-hyh=40-4=36mm工作行程的校核： hg<气-hy

8<12-4=8经校核合格。4.9.3、卸料螺钉的选取卸料螺钉长L的确定圆柱头内六角卸料螺钉M8XLX1XHL杆长为45哑，1螺纹部分为8哑，H圆柱头长10哑d2=5,d]=10,d4=6.9,d5=6.2,r=0.4,t=5摘自JB/T7650.5-94)凸模经刃磨后，在重新安装弹压卸料板时，在螺钉头部应加垫圈，其厚度为刃磨量。4.10、顶料装置的设计4.10.1、 顶料装置的选取选10根弹簧，根据预压力F0=F/n=35.35KN/10=3.535KN估算极限工作压力：F=(1.5〜2)F0则:F=3.535x1.8=6.363KN 因此选取圆柱螺旋弹簧。4.10.2、 圆柱弹簧的参数选取查表8-6圆柱螺旋压缩弹簧的尺寸及参数(按GB2008-90)材料直径弹簧中径节距a工作极限载荷单圈弹簧工作极限载荷卜变形量单圈弹簧刚度最大心轴直径最小导筒直径dD2PFlimfK1DmaxDminmmmmmmNmmNmmmmmm126521.763848.6197414882计算工作行程:H=6+2+1=9mm在预压力作用下的安装高厚为：h=40+30=70mm选取弹簧自由长度为Lo=150mm,则弹簧的许可总压缩量h=(Lo/P)*f=59.58mm，根据螺旋弹簧压缩时的线性关系可知，总压缩量59.58mm时的最大压力为6384N,则预压力f=3.535KN时预压量ha二59.58*3535/6384=32.99mm。因此，螺旋弹簧所需的最大压缩量[h]=h+H=32.99+9=41.99mm，小于所选弹簧的许可压缩量59.58mm，所以所选弹簧可以满足要求，能保证模具的正常工作。4.10、冲模的导向选用在前面已提到考虑到取入工件的方便，容易加工选用滑动不带压板导柱导套导向机构，导柱直径在16〜60mm，长度L在90〜320mm其：上模坐的公差配合为：D(HT-r6)导套与导柱的公差配合为：d(HT：h6)导柱与下模坐的公差配合为：d(HTr6)导柱与导套间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，常用20号钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC58-62,渗碳层深度0.8-1.2mm第五章其他零件的选取5.1、模架模具采用中间式导柱模架，这种模架导柱在模架中间位置，以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。模架的选择:后侧导柱模架(摘自GB/T2851.3-90)上模座尺寸:上模座尺寸160X125X35下模座尺寸:下模座尺寸160X125X405.2导向零件该工件生产批量大、公差要求较高，为保证模具有较高的精度和寿命，故采用导向零件对上、下模进行导向，以保证上模相对与下模的正确运动。常用的导向零件有导柱、导套和导板，这里选用导柱和导套，其配合精度为H7/h6，材料选用20号钢，淬火硬度为58〜62HRC。导柱下部长度与下模板导柱孔采用过盈配合，上部长度与导套孔径间隙配合。导套孔径有油槽，用以存油润滑，外径与上模板采用过盈配合，配合使导套孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径应比导套和导柱间隙配合部分导套孔径增大1皿。选择导柱长度时，应考虑模具闭合时导柱上端面和上模板平面的距离为10〜15mm，导柱和下模板下平面的距离不小于2〜5mm，导套的上端面与上模板上平面的距离应大于3mm，用以排气和出油。本模具采用的导柱与导套的结构形式初定为滑动导向式。并且左右两边的导柱导套尺寸不

同，用以避免上模与下模错装而发生啃模事故。导向装置的选择:使用导柱导套导柱尺寸:25X150X30（B型导柱）（摘自GB/T2861.2-90）导套尺寸:25X85X33（A型导套）（摘自GB/T2861.6-90）5.3、模座模座的尺寸规1安装要求确定。对于度？等于或略大于凹模格根据模架类型、凹模周界尺寸和矩形模座，其长度应比凹模长度大宽度，深度取凹模板厚度的5.3、模座模座的尺寸规1安装要求确定。对于度？等于或略大于凹模格根据模架类型、凹模周界尺寸和矩形模座，其长度应比凹模长度大宽度，深度取凹模板厚度的1.0〜1‘5倍。考虑受力情况，上模座厚度可40〜70」mm，比下模座小5〜ijmmi模座尺寸:上模座尺寸160X125X35下模座尺寸:下模座尺寸160X125X405.3、模柄的选择中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接，模柄工作段的直径应与所选的压力机滑块孔的直径相一致。且两者的下平面垂百度要好。设计模具时，选择模柄的类型要考虑到模具结构的特点和使用要求，本模具选用的是如下图所示的旋入式模柄B型（摘自是JB/T7646.2-94）5.4、固定板的选择凸模通常用固定板固定在模板上。凸模固定板外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度一般取等于凹模厚度的0.6-0.8倍。固定板与凸模采用过渡配合（H7/m6），压入后将凸模尾端与固定板一起磨平。冲孔凸模固定板取16mm，凸凹模固定板取12mm5.5、 垫板的选择垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力，以降低模板单位面积上的压力。在凸模固定板与上模之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷，致使凸模松动，垫板的形状与尺寸应与固定板相同，其厚度一般取4-8哑，本设计中空心垫板取10mm，凸模、凸凹模垫板取8mm。5.6、 紧固件的选择冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一般采用内六角螺钉，其特点是用45号钢制造，并淬火35~40HRC，因此可承受较大的拉应力，而且这种螺钉紧固牢靠，且螺钉头埋在凹模内，使结构紧凑，外形美观。螺钉的位置尽可能对称，以使零件受力均匀。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身受剪应力。销钉一般用两个，多采用圆柱销钉，与零件上的销孔采用过渡配合，若零件受到的错移力大的时候则选用较大的销钉。当零件采用窝座定位的时候，则不用销钉。紧固螺钉：上模座的固定使用内六角圆柱头螺钉M6X1.5X60（摘自GB/T70-86）下模座的固定使用内六角圆柱头螺钉M6X1.5X40（摘自GB/T70-86）5.7圆柱销的选用：上模座用圆柱销：6X60（摘自GB/T119.1-2000）下模座用圆柱销：6X35（摘自GB/T119.1-2000）5.9、模具主要零件的尺寸规格及闭合高度综上分析，确定本模具的主要零部件的尺寸规格为：凹模尺寸：160X125X10mm上模座尺寸：160X125X35mm下模座尺寸：160X125X40mm模柄尺寸：25X68X16mm空心垫板：160X125X10mm凸模垫板：160X125X8mm凸凹模垫板：160X125X8mm冲孔凸模固定板尺寸：160X125X16mm凸凹模的固定板：160X125X12mm卸料板尺寸：160X125X10mm模柄尺寸：25X6