冲压模具设计冲孔落料级进模设计说明书

/课程编号：XXXＸ大学专业课程设计说明书设计人:XXＸ专业班级：XＸX学号：XXXXX指导教师：XＸX日期:X年Ｘ月X日目录一、序言－———－——-—－－—－—--—-——－—－——-－—-－－-－—-—－－－——-——--————--－－-—-－—-－—-—－—--３二、设计任务书及产品图--——————-—－-——-－－－--——--—-——--—-—－-－—－——-4三、零件的工艺性分析—-—－——--－—－－—-－-－—--－—－——－－—－—--—-－-—-－—－—－————-——－—－—５四、冲裁零件工艺方案的确定-—－—-－-——————--—-－——-—－－－－－-————-－－-6五、排样设计及材料利用率计算—-——--—－－—--－—－———-－--———--———－－－——－－———－－７六、工序压力计算、压力中心的确定、压力机的选择－—-－—－--—-———－8七、模具工作零件刃口尺寸和公差的计算—--－－-——-———-—————-—-———－－—-－11八、模具零件的选用及设计—--————－-—-———-———-—－—-－-－-－--—－－－－—-—-1３九、模具部分结构件详细设计及模具结构简图——-—－—-——－－——-—－--－—17十、其他需要说明的内容—-——-－—－——-—--－－-－—－—－—--－-—－—－—-－-——-————－—--－-—-２0十一、参考资料-———-－--－－-—-—－－-—-—－-—-—－—--—————-—————-——--—－－－———-－—-——--21一、序言模具是制造业的基础工业设备,被广泛用于制造业的各个领域。无论是工业制品,还是新产品的开发,都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术和新设备的产生与应用往往源于模具工业。从某种意义上说,模具制造技术代表了一个国家的工业制造技术的发展水平。近年来，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展,模具制造业也相应进入了高速发展的时期。可以预见,我国经济的高速发展将对模具提供更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具.同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。模具是现代工业生产的主要工艺设备之一。其中冲裁模更是占有十分重要的地位。冲压技术应用范围十分广泛,在国民经济各个部门中，几乎都有冲压加工产品.它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相关.由于它具有生产效率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，在我国现代化建设中有着很好的发展前景。我们这次课程设计的任务就是设计一套冲裁模具,即就老师所给的零件、生产要求以及精度要求，设计出一套符合要求的冲裁模。由于时间紧迫、经验不足,在设计过程中走了不少弯路，犯了不少错误。总之，在设计中难免有疏漏和不当之处,恳请谅解.相信在今后的实践工作中能一步一步弥补以上不足。在这次设计过程中，对冲裁模具有有了深一步的了解,获得了一定的设计经验,为将要到来的毕业设计打下了基础.在这期间得到了ＸXＸ老师的和同学们的热心帮助，在此表示感谢。二、设计任务书及产品图已知：产品零件图：(2）生产批量:中批量。（3)零件材料：Q２３5－A钢.（4）材料厚度：１.2ｍｍ。图１求作：（1）进行冲压工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行)（2)确定工艺方案及模具结构类型（3）进行相关工艺计算，包括:排样设计；冲压力计算及压力中心的确定；凸凹模刃口尺寸计算；模具零件结构尺寸计算；设备选择等。（4）绘制模具总装配图(5）绘制工作零件及主要零件的零件图（6）编写课程设计说明书要求：根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始数据和要求，每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。包括：（1)模具装配图1张(按照1:１比例，或适当比例）；（2)模具工作零件图2—3张（按照1:1比例,或适当比例）;(３)设计说明书1份；三、零件的工艺性分析冲压工序：此工件只有落料和冲孔两个工序。材料：材料为Q235-Ａ钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。结构：工件结构相对简单，有一个Φ8ｍｍ的孔和5个Φ5mｍ的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3。5mm(大端4个Φ5mm的孔与Φ8mm的孔与R1６mm外圆之间的壁厚）.精度：工件的尺寸全部为自由公差，可看作IＴ1４级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。综合以上各方面情况，可以确定零件主要冲压工序的工艺性良好,故选择冲压方法进行加工.工件简图如图所示：图2生产批量:中批量零件材料：Ｑ235-Ａ钢材料厚度：1．２mｍ四、冲裁零件工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案：方案一：先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压.采用复合模生产.方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。采用方案一,模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产效率低,难以满足中批量生产要求。采用方案二,只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但因工件孔距较小,制造难度大，模具强度较差,并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。采用方案三，只需一副模具，生产效率高,操作方便，工件精度也能满足要求.通过对上述三种方案的分析比较，该冲压生产采用方案三即级进模生产为佳。五、排样设计及材料利用率计算设计级进模,首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点,如果采用单向排列,材料利用率低,用如图所示的排方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转１８0°,再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件.图3由《冲压工艺与模具设计》表2-13确定搭边值，因采用隔位冲压，为增加搭边的刚性,搭边值取2．5mｍ和3．5mｍ，采用无侧压装置，条料与导料板间间隙Cｍiｎ=1㎜。则条料宽度:QＵOTE步距：QUＯTE冲裁面积:QＵＯTE一个步距的材料利用率：ＱUOTE查板材标准，宜选15０0mｍ×10０0mm的钢板，每张钢板可剪裁为1１张条料（135mm×１5０0ｍｍ),每张条料可冲37个工件,每张钢板可冲QＵＯTE个，故每张钢板的材料利用率为７6％。六、工序压力计算、压力中心的确定、压力机的选择6．1计算冲压力已知:材料为Q235,则τ=３0０МPa.QＵOTＥ式中F－—－－－冲裁力(N);L－－－－－—-——零件剪切周长（ｍｍ),L＝370mm；t—－－-—－——-材料厚度(ｍm）；QUＯTE——－——－—－—材料抗剪强度(ＭPa）;k－—－-——－-－系数，一般取ｋ＝１。3.1）冲裁力QＵOTEQUOTＥ2）卸料力QＵOTＥ３)推件力查得QUＯTＥ，材料的厚度为１.2mm,则凹模刃口高度QUＯTEQUOTE则QUOTEQUOTＥ为了避免各凸模冲裁力最大同时出现,且考虑到凸模相距很近时,避免小直径凸模由于承受材料流动挤压作用而产生倾斜或折断,故把凸模设计成阶梯凸模.则最大冲裁力:ＱUOTEＱUOTEQUOTＥ6.2确定模具压力中心计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图4所示。在图中将XOY坐标系建立在图示的对称中心线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成Ｌ1～Ｌ６共和制组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标(13。５7，11.64)。有关数据计算结果如下表所示。图４基本要素长度Ｌ/ｍmd各基本要素压力中心的坐标值XYL1=25．１32－52.５922６。５L2＝95。34038．5L3=９5.34014。5Ｌ４＝50.２６557.8５6２6。5L5＝15.708—47。5-26。５L６=８7.96547。5-26．５合计369。７513。571１.64由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点Ｏ较小.为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23—２5冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。6．3压力机的选择:(见《冲模设计实例》末附录B３)通过校核,选择开式双柱可倾压力机Ｊ2３－25能满足使用要求.其主要技术参数如下：公称压力:２50KN滑块行程:6５㎜最大闭合高度：２70㎜最大装模高度：2２0㎜工作台尺寸（前后×左右）：３7０㎜×560㎜垫板尺寸(厚度×孔径)：50㎜×200㎜模柄孔尺寸：Φ40㎜×60㎜最大倾斜角度:3０°七、模具工作零件刃口尺寸和公差的计算在确定工作零件刃口尺寸法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用结切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下:已知工件材料为Q235，材料厚度为1．2mm，查表得冲裁双面间隙Zmaｘ=0。1６㎜,Zｍｉｎ=０.１３㎜.１）冲口:以凸模为基准,且凸模在实际工作中磨损后减小，为使模具具有一定使用寿命，应加上一个被磨量QUOTE.工件上未标注公差，故公差按IＴ1４级查表，得QＵOTE孔QUOTE,ＱUOTＥ孔ＱUOTE，磨损系数X查表得X=0．5,凸凹模制造公差：ＱＵOＴEQＵOTEQUOＴE孔：QＵOＴＥQUOTEQUOTE孔:QUOTEQUOＴＥ２)落料：以凹模为基准,且凹模磨损后，尺寸增大，为使模具具有一定使用寿命，应加上一个被磨量ＱUＯＴＥ，QUＯTE孔ＱUOTE,ＱUOTE孔QUＯTE，磨损系数X查表得X=0．5，凸凹模制造公差：QＵOTＥQＵOＴEQUOTＥ孔:ＱUＯTEQUOTＥＱUＯTE孔：QUOTEQＵOTＥ孔心距：QUOTE八、模具零件的选用及设计８.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压,所以模具类型为级进模。8。2定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置.控制条料的送进步距采用挡料销粗定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。8．3卸料、出件方式的选择ﻫ因为工件料厚为１。2mm，相对较薄，卸料力也比较小,故可采用弹性卸料.ﻫ又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。

8．4导向方式的选择ﻫ为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。8.5主要零部件设计1)工作零件的结构设计ﻫ①落料凸模：结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工成直通凸模，用2个Ｍ8螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。落料凸模的高度是凸模固定板(厚20mm)、卸料板（厚14mｍ)、橡胶板（厚3１mm)的总和再减去凸模凹入卸料板的1mm，则凸模高度是以上四项的代数和,为64mm。具体结构可参见图５所示。落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上φ５mm和φ8mm两个孔作导正孔。导正销伸入定位孔时，板料应处于自由状态.在手工送料时，板料已由挡料销粗定位，导正销将工件导正的过程是将板料向后拉回约0.２ｍm。一般凸模应进入卸料板０。8-2．5mm，此值定为1mm。应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmｍ,所以导正销直线部分的长度为１。８mm。导正销采用Ｈ7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用Ｈ7／h6配合.②冲孔凸模：因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。5个φ5mm的圆形凸模与固定板的配合取Ｈ6/m5,φ８mm凸模与固定板的配合取Ｈ7/m６。冲孔凸模结构如图6所示。弹性卸料板应对小凸模具有保护作用，故凸模与卸料板的间隙选择应小一点，使落料凸模对卸料板起导向作用。凸模与卸料板的间隙选为０．０25mm，凸模材料选用Cｒ1２MoV。③凹模：凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均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。其轮廓尺寸计算如下：凹模厚度QUOTE（查表得k＝0.２）凹模壁厚QUOTE取凹模厚度H=30mm,凹模壁厚c=４5mm，凹模宽度QUOTE凹模长度L取1９5mm(送料方向）凹模轮廓尺寸为1９5mm×217ｍm×30mm，结构如图７所示。2)导料板的设计导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取0.2mm，这样就可确定了导料板的宽度，条料宽度是135mm，凹模宽度是21７mm,导料板宽度则为41mm.导料板的厚度按表7—１０选择,应为8mm.导料板采用４5钢制作,热处理硬度为４0～45HRＣ,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板,其宽度和厚度与导料板相同，入口处设计成15°的斜角。3）卸料橡胶的设计本模具中橡胶板的工作行程由以下几个部分组成：凸模修磨量5mm;凸模凹进卸料板1ｍｍ；工件厚度１。２ｍm；凸模冲裁后进入凹模２ｍｍ。以上四项长度之和就是橡胶板的工作行程ＱUOTＥ，取压缩量为自由高度的0。2５，则橡胶板的自由高度为：QUOTE预压缩量取1５%，则QUOTＥ由式(2-11）计算卸料板的卸料力，即：QUOTＥ选用四个圆筒形橡胶，则每个橡胶承受的载荷QUOＴE取橡胶内径d=1３mm,p=0．5MPa，则橡胶的外径QUOＴＥ校核橡胶的自由高度：QUOＴE可知，满足要求。橡胶的安装高度：ＱUOＴE4）卸料板的设计本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对小凸模起保护的作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，厚度为1４mm.卸料板与各凸模的间隙已在凸模设计中确定。卸料板上设置４个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M１0×10ｍm。卸料螺钉的尾部在上模座的台阶孔中定位,卸料螺钉工作时的行程为7．2mm,上模座在螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面１㎜,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。卸料板工作时进入导料板压紧条料,卸料板在导料板的位置留有台阶，在凹模上没有条料的情况下,卸料板的下平面与导料板的上表面之间保留0.5ｍm的间隙，卸料板水平方向与两导料板之间的双边间隙为０．5mm。橡胶板分为四块,每个卸料螺钉安装一块，中间钻孔φ13mm.四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40~45ＨRC。５)模架及其它零部件设计该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心矩而引起的模具歪斜.以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格.导柱d／㎜×Ｌ/㎜分别为φ28×16０（左),φ3２×１60（右）;导套ｄ/㎜×Ｌ/㎜×D/㎜分别为φ２8×11５×42（左），φ３2×１15×45（右）。上模座厚度H上模取４5㎜,上模垫板厚度H垫取1０㎜，固定板厚度H固取２0㎜,下模座厚度H下模取50㎜，那么，该模具的闭合高度:式中Ｌ—凸模长度，L＝64㎜；H—凹模长度，Ｈ=30㎜；ｈ—凸模冲裁后进入凹模的深度，h＝２㎜。可见该模具闭合高度小于所选压力机J２3—２５的最大装模高度(2２0㎜），故可以使用。九、模具部分结构件详细设计及模具结构简图９。1落料凸模详细结构图图５落料凸模零件图9．2冲孔凸模详细结构图图6冲孔凸模零件图9。3凹模详细结构图图７凹模零件图9。3模具装配图主视图俯视图图８模具装配图1下模座2凹模3导正销4导尺5卸料板6卸料螺钉7凸模固定板8垫板９内六角螺钉１０模柄1１圆柱销12上模座13导柱14导套15弹性橡胶体１６落料凸模１7大孔凸模18小孔凸模１9下模座20活动挡料销２１承料板说明:条料从前向后送入模具加工台面，