模具设计制造综合课程设计说明书

模具设计制造综合课程设计2014-2015第1学期题目：垫圈冲孔模具设计学号：姓名：班级：指导教师:成绩：机电与汽车工程学院2014年12月TOC\o"1-5"\h\z目 录设计任务书 3\o"CurrentDocument"一、 原始数据 4\o"CurrentDocument"二、 产品冲压工艺分析 5\o"CurrentDocument"三、 零件工艺方案 5\o"CurrentDocument"四、 确定冲模类型及结构形式 5\o"CurrentDocument"五、 工艺尺寸计算 5\o"CurrentDocument"六、 冲压力和选择压力机 7\o"CurrentDocument"七、 模具零部件结构的确定 8八、 模具的其他装置 11\o"CurrentDocument"九、 选择模架及其它模具零件 12\o"CurrentDocument"十、校核冲压设备基本参数 13\o"CurrentDocument"参考文献 14\o"CurrentDocument"心得体会 15《模具设计制造综合课程设计》

设计任务书设计题目：垫圈冲孔模具设计批量：大批量材料：45钢材料厚度：1.5mm设计内容：1、绘制产品零件图2、 工艺分析及工艺方案3、 绘制模具总装图4、 绘制模具零件图5、 模具三维装配（CATIA或UG）、原始数据零件图二、 产品冲压工艺分析材料：45钢属于优质碳素结构钢，是铁碳二元合金，碳含量为0.45%，综合力学性能良好，具有较好的冲裁成型性能，适合制作受力复杂的工件。零件结构：零件结构比较简单，只有两个07mm的圆孔，对冲裁加工较为有利。尺寸精度：零件上的尺寸孔7+0.20mm，垫圈直径为036omm，两孔圆心相距0 —0.6418土0.06mm，经查阅手册，该尺寸为IT10尺寸精度。故冲孔可选定IT10确定尺寸的公差。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。三、 零件工艺方案该零件包括落料和冲孔两个基本工序，但只要求做冲孔部分，所以只有一种方案：冲孔，采用单工序模生产。四、 确定冲模类型及结构形式由于该零件为双孔小件，宜选用正装单工序模，工件从凹模内落下，操作方便，结构简单，如要求工件平整时，可采用弹顶器将落料件从凹模内顶出。五、 工艺尺寸计算5.1排样、计算条料宽度、确定步距。一般圆形件的排样可采用直排和多排，但由于该零件尺寸较大，故采用单排直排的排样方案比较适用，排样方案如下：

查搭边值表，确定搭边值两工件间的搭边：a二2mm;i工件边缘的搭边：a=2mm;步距S=38mm;条料宽度：B=[D+2(a+A)+c]omm查表得A=0.5，送料最小间隙c=0.8mm,1-a 1所以Bo=[36+2(2+0.5)+O.8]o=41.8omm.-A -0.5 -0.5式中，B为条料宽度；D为工件直径；a为沿边搭边值；A为条料公差值导尺间距：s=b+]=D+2(a+A+C])=42.6mm5.2材料利用率：一个步距内的材料利用率n为：BS3.14xBS3.14x18241.8x38=64.1%六、冲压力和选择压力机6.1冲压力计算及初选设备可知冲裁力基本计算公式为:F二KLT；查得45钢力学性能，取T=600Mp计算零件的周长：冲孔部分L二2xkxD]=43.96mmF=KLtx=1.3x43.96x1.5x600=51.4kN模具采用弹性卸料装置和顶件结构，所需卸料力F和推件力F以及顶件力FTOC\o"1-5"\h\zX T DF=0.05F=0.05x51.4=2.57kNXF=nKF=2x0.055x51.4=5.66kNT TF=0.06F=0.06x51.4=3.08kND则零件所需得冲压力为：F=F+F+F=59・63kNZ XT查阅设备手册，结合生产情况及设备情况，可初选公称压力为63kN的开式可倾压压力机J23-6.3开式压力机J23-6.3要参数如下：公称压力：63kN滑块行程：35mm最大闭合高度：150mm闭合高度调节量：30mm滑块中心线到床身距离：110mm模柄孔尺寸：（p30mmX55mm垫板厚度：35mm6.2确定压力中心零件外形为对称件，中间的孔也对称，所以该零件的压力中心就是零件外形中心线的交点。6.3计算凸凹模的刃口尺寸由图可知，该需件属于无特殊要求的一般冲孔。内形：2-©7+020mm，由冲孔同时获得。0查表3-32得：Z =0.120mm,Z =0.090mm' •max min由公差表查得：2-©7+0.20mm为IT11，取X=0.75；0设凸凹模分别按IT6，IT7级加工制造：冲孔：d=(d+0.75x0.1)0T min -0.009d=(7+0.75x0.1)0T -0.009d=7.0750T -0.009d=(d+Z)+.0.015A Tmin0d=(7.705+Z)+0.015TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"A min0d=7.795=0.015A 0校核：1^+5|Z-Z.1T A1 max min0.009+0.015<0.120-0.09满足间隙公差条件故：d=7.0750T -0.009d=7.795=0.015A 0七、模具零部件结构的确定7.1凸、凹模零件设计首先计算凹模周界的大小。凹模高度和壁尺寸常用下列经验公式确定：

凹模高度H=kxb,k=0.35〜0.50,取0.4H=0.4x36=14.4mm取整得H=15mm则凹模壁厚c=（1.5〜2）H=22.5〜30mm.取c=25mm.所以，凹模的总长为L=b+2c=86mm凹模的宽度为B=冲裁件宽度+2c=86mm最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为100mmX100mmX25mm。凸模外形结构、尺寸确定。长度L为固定板厚度、安全距离、修磨余量、凸模进入凹模的深度的总和。其中固定板厚度取20mm,凸模修磨量取5mm,凸模进入凹模深度取1.5mm,,卸料板与固定板之间的安全距离取20,即L=(20+20+5+1.5)mm=46.5mm、凸模的强度与刚度的校核<1>、承压能力的校核凸模承压能力按下式校核：AminAmin式中:截面的压应力，单位Mpamin—最小面积，单位mm2F' 一Z—纵向所承受的压力，它包括冲裁力和推件力(或顶件力)单位NL]压一的许用抗压强度，单位MPa模具材料的许用抗压强度大小取决于凸模材料及热处理，选用时，一般可参考下列数值，对于T8A；T10A；Crl2MoV;GCrl5等工具钢，淬火硬度为58〜62HRC时，苛丽L]=(1.0〜1.6)x103MPa可取压确定T10A为凸模材料：F=F+F+F=59.63kNZ XTA二900mm2minF6= —=6.6x102Mpamin结论：强度足够。（2）.凸模失稳定弯曲应力的校核凸模不发生纵向弯曲的最大长度为：l<沅2EI—/np2F（公式见3-28）max min Z式中：F/——凸模所受的总压力，单位NZE——凸模材料的弹性模量，对于模具钢，E=2・2xl05MPa'min—凸模最小截面（即刃口直径截面）的惯性矩，对于圆形凸模兀d41 =min64，单位mm4d一凸模工作刃口的直径，单位mmImaxn 安全系数，淬火钢n=2〜3l 凸模最大允许长度，单位mmmaxp 支承系数，当凸模无导向时，取1=2,当凸模有导向时，卩=0.7上述的n，P，E，1miJ代入上式后’可得出圆形截面的凸模不发生失稳弯曲的极限长度为：无导向凸模：L<35mmmax八、模具的其他装置8.1垫板的厚度取10mm。8.2凸模固定板：凸模固定板的形状一般与凹模形状相同，凸模固定板的厚度：Hx=（0.6〜0.8）H=（0.6〜0.8）x25=15〜20mm凸模固定板的厚度取20mm8.3料销：它是用来控制送料步距的•查表得:选用固定挡销，挡料销的材料牌号为标准规格45钢GB2866.11-81,采用淬火处理，硬度为45HRC.安装在凹模的左右对称线上，与凹模的配合为H7/n6的过渡配合.8.4卸料板的确定：材料45钢，长和宽的尺寸取与凸模固定板相同的尺寸,厚度取16mm.8.5凸模、凸模固定板、垫板、上模座是用圆柱销和内六角圆柱头螺钉来连接的•凹模与下模座也是用圆柱销和内六角圆柱头螺钉来连接的.（1） 圆柱销的数量为2根，其尺寸为:①5mm.材料采用45钢与上下模座，垫板，凹模，凸模固定板的配合为H7/m6的过渡配合.（2） 内六角圆柱头螺钉的数量八个，其尺寸为:GB/T170-1985M12.材料采用45钢.（3） 螺母是采用GB/T6170-200M10,材料采用Q235钢.⑷凸模固定板的长200mm,宽125mm,钻有通孔用来装螺钉和圆柱销的，中间开有一个孔和凸模配合的，材料采用Q235钢.⑸螺栓L为80mm8.8卸板料橡胶的自由高度：根据工件材料的厚度为1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修时刃磨h留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm,则总的工作行程工作=6mm。橡胶的自由高度h=h /G.25〜0.30）=6/（0.25〜0.30）=20〜25mm自由工作取h=25mm自由模具在组装时橡胶的预压量为h=（10%〜15%）xh预 自由取h=3.75mm取预由此可算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为25mm。8.9导正销的设计：d=d—aT式中：d——导正销的基本尺寸，单位：dT——冲孔凸模直径，单位：a 导正销与冲孔凸模直径的差值，查表课本3-18得出：a=0.10d=dT—a=6.975mm九、选择模架及其它模具零件9.1选择标准模架根据GB/2855—2008，由凹模周界100mmX100mm，及安装要求，由凹模周界：LXB=90mmX90mm。上模座：100mmX100mmX30mm, GB/T2855.1下模座：100mmX100mmX35mm, GB/T2855.2导柱：22X110(mm), GB/T2861.1导套：22X70X28(mm)， GB/T2861.39.2模柄由压力机的型号J23-6.3可查得模柄孔的直径为30mm，深度为55mm，由装配要求，模柄与模柄孔配合为H7/m6，模柄长度比模柄孔深度小5〜10mm，根据GB/T2861.6-90选取模柄。9.3紧固件及定位零件选择模具中选用M10的开槽圆柱头螺钉，根据实际要求，查标准选用4个GB/T65M10X85和4个GB/T65M8X60(螺钉长度是根据联接件厚度而定的)。查表，选取材料为45钢。十、校核冲压设备基本参数10.1冲裁所需总压力校核由前面计算可知：F=F+F+F=59.63kN，冲压机的公称压力63kN,Z XTP<1.2P，故满足生产要求。总 公10.2模具最大安装尺寸校核。模具最大安装尺寸为100X100mm,冲床工作台面冲床为200mmX310mm,能够满足模具的安装。参考文献钟翔山•冷冲模设计案例剖析•北京•机械工业出版社.2009.7韩永杰.冲压模具设计.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2008.2康俊远主编.冲压成形技术.北京.北京理工大学出版社.2008.3孙京杰编著.冲压模具设计与制造实训教程.北京•化学工业出版社.2009.8[5]涂光琪主编.冲模技术[M].北京：机械工业出版社，2002.许发樾•模具标准应用手册[M].北京：机械工业出版社，1994.许发樾•实用模具设计与制造手册[M].北京：机械工业出版社，2001.金涤尘•现代模具制造技术[M].北京：机械工业出版社，2001.冯柄尧•模具设计与制造简明手册[M].上海：上海科学技术出版社，1995.张鼎承主编•冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000.心得体会本学期的冲压模具课程设计和上学期的课程设计差不多，但是，每个人的题目不一样，这就增加了难度，要求每个同学自主完成自己的课程设计。其中设计内容包括:产品工艺分析及工艺方案，绘制模具总装图，绘制模具零件图，编写设计说明书，并用CATIA或UG对模具进行三维装配。由于前段时间忙其他事情，一直没来得及做课程设计，一直担心做不完，刚开始做的时候还一点头绪没有，比较着急。但毕竟都是学过的，有教材