机械专业综合课程设计说明书-倒装复合模

机械专业综合课程设计说明书倒装复合模学院（系）：机电工程专业：机械设计制造及其自动化目录1冲压件的工艺性分析与方案确定 11.1冲压件工艺性分析 11.2确定工艺方案及模具结构形式 12模具的设计计算 22.1排样计算条料宽度及确定步距 22.2计算总冲压力 32.2.1冲压力的计算 32.2.2卸料力、推件力的计算 42.2.3总冲压力的计算 42.2.3压力中心的确定 43刃口尺寸计算 53.1冲裁间隙的确定 54主要零部件设计 74.1凹模设计 74.2凸模设计 84.3凸凹模设计 94.4初选压力机 104.5上下模座的选用 114.6凹凸模固定板的选用 114.7模柄的选用 114.8定位零件的选用 124.9连接及固定零件的选用 124.10凸模固定板的设计 124.11垫板的设计 134.11卸料板的设计 134.12弹簧的选用 134.13推件装置的选用 135设计并绘制总图 146参考文献 16PAGE2–PAGE3–1冲压件的工艺性分析与方案确定1.1冲压件工艺性分析图1零件图材料08F钢；生产批量：大批量；材料厚度3mm；毛坯精度IT14级。零件分析：材料08F钢；生产批量：大批量；材料厚度3mm；毛坯精度IT14级。（2）材料分析：该冲裁件的材料08F钢，为优质碳素钢，具有良好的塑性工性，适合制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈、用具等。（3）零件图上所有尺寸都注有公差。结论：可以冲裁。1.2确定工艺方案及模具结构形式（1）冲压工艺方案的组合完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案可用复合模生产，冲孔落料复合冲压。用复合模生产，只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁结构的选取按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种。该零件选用倒装复合模：结构：凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模；优点：结构较简单；缺点：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。2模具的设计计算2.1排样计算条料宽度及确定步距首先查有关表确定搭边值。搭边就是排样时冲裁件之间以及与冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料。搭边的作用是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格的零件。查表得两制件之间的搭边值a1=2.2，侧搭边值a=2.5.连续模进料步距为：20+20+2.2=42.2mmB=(D+2a)B=(40+2×2.5)=45mmB条料宽度D工件宽度画出排样图，如图2图2排样图2.2计算总冲压力2.2.1冲压力的计算由于冲模采用弹性卸料装置和下出料方式，故总的冲压力为：式中：K-系数查表取K=1.3；L-冲孔周长，t-材料厚度,t=3mm；-材料抗剪强度08F钢，取=300MPa。冲裁力计算：=1.3×125.6×3×300=146952N=1.3×56.52×3×300=66128.4N总冲裁力的计算：=146952+66128.4=213080.4N2.2.2卸料力、推件力的计算Fx=KxF查表得Kx=0.04Fx=0.04×146952=5878.08Nn=2Ft=2×0.045×146952=13225.68N2.2.3总冲压力的计算Fz=213080.4+5878.08+13225.68=232184.16N2.2.3压力中心的确定为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否者，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。分析该制件可知：模具压力中心为几何对称中心3刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。3.1冲裁间隙的确定冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。一般间隙为（10%～15%）t时的磨损最小，模具寿命较高。查表得：最小双面间隙Zmin=0.210mm，最大双面间隙Zmax=0.270mm。Zmax-Zmin=0.270-0.210=0.060mm落料：冲孔：式中：DA——落料凹模尺寸DT——落料凸模尺寸dT——冲孔凸模尺寸dA——冲孔凹模尺寸Dmin——冲孔件孔的最小极限尺寸Dmax——落料件的最大极限尺寸落料：查表得δT=0.020mmδA=0.030mmX=0.5=39.69+0.0300mm=39.480_0.020mm校核：0.020+0.030=0.050≤0.060满足间隙公差条件冲孔：查表得δT=0.020mmδA=0.020mmX=0.5=18.2150_0.020mmdA=18.215+0.210=18.4250+0.020mm校核：0.020+0.020=0.040≤0.060满足间隙公差条件4主要零部件设计虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的，根据它们在模具中的功用和特点，可以分为工艺零件和结构零件两类。设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法,和制造工艺。4.1凹模设计（1）凹模外形的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。（2）凹模刃口结构形式的选择在实际应用中，冲裁凹模工作部分的结构随冲裁件的厚度、冲件精度、冲床吨位等因素的不同而有所变化。冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。凹模精度与材料的确定凹模厚（高）HH=KS垂直于送料方向的凹模宽度BB=S+（2.5~4.0）H送料方向的凹模长度LL=S1+2S2S垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离S1送料方向的凹模刃壁间最大距离S2送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离K系数查表得S2=30mmK=0.5H=KS=0.5×40=20mmB=40+20×4=120mmL=20+2×30=80mm所以凹模的尺寸为L×B×H=80×120×20。查表得凹模的尺寸为160×125×28。4.2凸模设计（1）凸模结构的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6（2）凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12MoV，热处理58～62HRC。（3）凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT14级，表面粗糙度为Ra1.6um，同轴度为0.02。（4）凸模高度的确定如图3：凸模凸模高度为：式中:-凸模固定板厚度，可得：=16mm；-凹模厚度，可得：=28mm；1～2-附加长度=16+28+2=46mm4.3凸凹模设计（1）凸凹模外形的确定凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定。凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。（2）凸凹模材料的选取由于冲模为复合模，所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。Cr12MoV刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度和承载强度，且淬火变形小。为满足以上要求，在该模具中凸凹模材料选用Cr12MoV钢。（3）凸凹模精度的确定零件精度：由于该零件为工作零件，起主要成型的作用，对精度要求较高，外形精度公差为IT14。（4）凸凹模壁厚的确定凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验数据确定，查表得最小壁厚取11mm。（5）凸凹模洞口类型的选取。本设计采用的是倒装式复合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要设计凸凹模洞口类型，排出积存废料。本设计选用直通型洞口如图4：（6）凸凹模尺寸的设计如图5：凸凹模4.4初选压力机表1：型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公称压力/KN100160250350400滑块行程/mm455565100100最大闭合高度/mm180220270290330闭合高度调节/mm3545556065滑块中心线至床身距离/mm130160200200250滑块底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作台板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直径3040404050深度3560606070根据以上计算数值，查下表得初选压力机为J23-25型压力机。4.5上下模座的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。上下模座的选取后侧导柱上模座选用GB/T2855.1-2008后侧导柱下模座选用GB/T2855.2-2008表2：导柱GB/T2861.1导套GB/T2861.34.6凹凸模固定板的选用一般为凹模厚度的0.6~0.8倍。

所以L×B×H=160×125×18表3：4.7模柄的选用冲模凸缘模柄GB/T7646.3-2008B型4.8定位零件的选用设计挡料销时，应注意以下几点：（1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。（3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准，避免累积误差。档料销：GB/T7649.10-2008导料销：GB/T7649.10-20084.9连接及固定零件的选用（1）螺钉与销钉的选用根据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用4个M12×70mm的螺钉固定，凸凹模固定板和下模座采用4个M10×40mm的螺钉固定，模柄与上模座采用4个M10×60mm的螺钉固定，螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。GB/T119.14个M10×40mmGB/T119.14个M10×60mm销钉起定位作用。销钉采用两个，多用圆柱销（GB/T119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座、凸模固定板、垫板和凹模采用φ10×85mm的定位销钉。GB/T119-20004.10凸模固定板的设计凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。所以L×B×H=160×125×16mm4.11垫板的设计它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺