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1、精选优质文档-倾情为你奉上冷冲裁模具课程设计说明书学院 机电工程学院 专业 材料成型及控制工程 班级 姓名 学号 题目 指导老师 目录一冲裁模设计题目3二制件工艺分析32.1结构与尺寸32.2精度32.3材料3三冲裁工艺设置4四确定模具结构方案44.1模具类型44.2操作与定位方式44.3卸料及出件方式4五工艺设计计算55.1排样设计与搭边值的计算 55.2材料利用率计算55.3计算压力值55.4初选压力机65.5确定压力中心65.6计算凸、凹模刃口尺寸及公差7六工作零件及模架尺寸的确定86.1模架尺寸的确定86.2 凹模的设计96.3凸模的设计106.4凸凹模的设计10七其他零件的设计127
2、.1模柄尺寸设计127.2推件装置137.3卸料橡胶137.4卸料螺钉147.5定位零件14八各模板的零件图158.1上模垫板158.2凹模固定板168.3卸料板178.4凸凹模固定板188.5下模垫板19九装配图20十心得体会21十一.参考文献22一冲裁模设计题目材料：Q235厚度：2mm生产批量：大批量尺寸如下：二制件工艺分析2.1结构与尺寸 该制件为一个36mm圆片，厚度2mm，内部有两个6mm圆孔，两孔间距为18，结构简单，形状对称。孔的直径d1.3t，两孔间距a2t,故改制件适合采用冲裁加工。2.2精度 该制件的尺寸精度要求均已给出：零件外形：36 公差等级为IT14零件内孔：6 公
3、差等级为IT10孔心距：18 公差等级为IT62.3材料 该制件材料为Q235，普通碳素结构钢。查阅文献2附录一 冲压常用金属材料的力学性能 Q235未退火 抗剪强度为304373Mpa，抗拉切强度为432461Mpa。断后伸长率21%25%。该材料具有良好的塑性，可以进行冲裁加工。三冲裁工艺设计该制件包括落料、冲孔两道工序，可以采用以下几种方案。方案一：先落料，再冲孔，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：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构较为简单，但是需要两副模具进行两道工序才能加工完成，生产效率低，难以满足大批量生产的要求，两次定位积累误差大。
4、方案二只需一副模具，冲压件的形状精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，但模具结构较方案一复杂。方案三级进模只需一副模具，同样适合大批量生产，但是冲裁精度低于复合模，制件的平整程度也低于复合模，考虑到孔心距的位置精度IT6较高，为避免多次定位积累较大的误差，这里选用方案二，复合模进行生产。四确定模具结构方案4.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合模具。复合模的结构特点主要表现在具有复合型式的凸凹模，它既起落料凸模作用，又起冲孔凹模的作用。凸凹模在上上时为正装结构，正装复合模的结构特点是：冲裁结束后，制件由顶件装置从下往上顶出，冲孔废料由上模的打料装置推出，冲孔废料落在工作面上，不易排除。凸
5、凹模在下时为倒装结构，倒装复合模的结构特点是：冲裁结束后，制件由推件装置将制件从上往下推出，冲孔废料由凸凹模孔下漏，使结构简单，操作方便。采用倒装复合模省去了顶件装置，废料也容易排除，故采用倒装结构。4.2操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用始用挡料销的目的是为了提高材料利用率。4.3卸料及出件方式采用
6、弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲孔废料由凸模直接从凹模洞口推出。五工艺设计计算5.1排样设计与搭边值的计算 制件的结构为圆片型，排样的方式为直排有废料排样。排样的方式如下图。搭边值aa1=1.52t，取a1=3mm，a=3.5mm。级进模送料的步距A：39mm。条料宽度：B=D+2a+，B取公差IT13，查阅文献3表1-8标准公差数值，=0.39mmB=（36+23.5）=43mm5.2材料利用率计算根据零件图的到制件面积S=3.1418mm18mm=1017.36mm2一个步
7、距材料的面积AB=39mm43mm=1677mm2一个步距内的材料利用率5.3计算压力值落料力的计算：F=KLt制件外圆周长L1=3.1436mm=113.04mm抗剪切强度=340Mpa厚度t=2mm系数K=1.3F1=1.3113.04mm340Mpa2mm=99.93KN冲孔力的计算：F=KLt两圆孔周长L2=23.146cm=37.68mm抗剪切强度=340Mpa厚度t=2mm系数K=1.3F2=1.337.68mm340Mpa2mm=33.31KN推件力的计算：F推=nK1F2 凸凹模刃口直壁高度h=6mm废料积存量n=h/t=3 推件力系数K1查阅文献1表2-5推件力系数、顶件力系
8、数和卸料力系数 K1=0.055 冲孔力F2=33.31KN F推= 30.05533.31KN=5.50KN卸料力的计算：F卸=K3F1推件力系数K3查阅文献1表2-5推件力系数、顶件力系数和卸料力系数K3=0.04落料力F1=99.93KNF卸=0.0499.93KN=4.00KN倒装复合模具，采用弹性卸料装置和下出件方式，总冲裁力F0=F1+F2+F推+F卸F0=99.93KN+33.31KN+5.50KN+4.00KN=142.74KN5.4初选压力机 对于冲裁工序，压力机的标称压力应大于或等于冲裁时总压力F0的1.11.3倍，即p1.11.3F0=157.3KN185.9KN 查阅文
9、献2附表3-2 开式双柱可倾式压力机（部分）技术参数，初步选用J23-16型压力机，具体参数如下：标称压力：160KN 滑块行程：55mm行程次数：120/min 最大封闭高度：220mm连杆调节长度：45mm 工作台尺寸：前后300mm 左右450mm 孔径210mm模柄孔尺寸：直径40mm 深度60mm电动机功率：1.5KW5.5确定压力中心 为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心通过模柄轴线与压力机滑块中心重合。凹模刃口如下图示，作XY坐标系。刃口形状关于X、Y轴左右对称，压力中心位于圆心处（0,0）。5.6计算凸、凹模刃口尺寸及公差凸、凹模尺寸计算应遵循的原则：（1）
10、落料件尺寸和冲孔时的尺寸都是以光亮带尺寸为准的，落料件上光亮带的尺寸等于凹模刃口尺寸，冲孔时光亮带尺寸等于凸模刃口尺寸。故设计落料模时，要先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上，考虑到冲裁过程中凹模的磨损，凹模的刃口尺寸越磨越大，因此，凹模的刃口基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的尺寸，以保证凹模磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件，凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值，以保证模具磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙以内。（2）设计冲孔模时，要先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，考虑到冲裁过程中凸模的磨损，凸模的刃口尺寸越磨越小，因此，凸模的刃口基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的尺寸，以保证凹模磨
11、损到一定程度时，仍能冲出合格的零件，凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值，以保证模具磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙以内。（3）考虑到制件的形状规则，凹模、凸模采用分开加工的方式，即分别标注凹模和凸模刃口尺寸及其制造公差。根据上述设计原则，设计外形的落料模应先确定凹模刃口尺寸，其基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模刃口尺寸以保证最小的合理间隙Zmin。落料模计算公式如下：Dd=(D-x）+dDp=(Dd-Zmin）-p=（D-x-Zmin）-pDdDp为落料凹模尺寸和凸模尺寸；为工件的制造公差，已由题目给出=0.62mm；x磨损系数，与制造精度有关，由工件的外圆精度IT14查
12、阅文献1p28页得x=0.5；Zmin最小合理间隙，根据t=2mm，查阅文献1表2-2冲裁模刃口双面间隙得Zmin= 0.20mm；D落料件的基本尺寸36mm；dp为凹模和凸模的制造公差，由基本尺寸D查阅文献1表2-4规则形状冲裁时凸模的制造公差，d=+0.030mm，p=-0.020mm。Dd=(36-0.50.62）0+0.030mm=35.690+0.030mm=35.7-0.01+0.02mmDp=（35.69-0.20）-0.0200mm=35.49-0.0200mm=35.5-0.03-0.01mm设计内孔的冲孔模应先确定凸模刃口尺寸，凸模刃口尺寸接近或等于工件的最大尺寸，再增大凹
13、模刃口尺寸以保证最小合理间隙Zmin。冲孔模计算公式如下：dp=(d+x)-pdd=(dp+Zmin）+d=（d+x+Zmin）+ddpdd为冲孔凸模尺寸和凹模尺寸；为工件的制造公差，已由题目给出=0.048；x磨损系数，与制造精度有关，由工件的内孔精度IT10查阅文献1p28页得x=1.0；Zmin最小合理间隙，根据t=2mm，查阅文献1表2-2冲裁模刃口双面间隙得Zmin= 0.20mm；d孔的基本尺寸6mm；pd为凸模和凹模的制造公差，由基本尺寸D查阅文献1表2-4规则形状冲裁时凸模的制造公差 p=-0.020mm，d=+0.020mm。dp=(6+1.00.048）-0.0200mm=
14、6.048-0.0200mm=6.0-0.028+0.048mmdd=(6.048+0.20）0+0.020mm=6.2480+0.020mm=6.2+0.048+0.068mm六工作零件的设计及模架尺寸的确定6.1模架尺寸的确定 （1）凹模尺寸的初计算 落料模首先确定了凹模的刃口尺寸，从凹模开始尺寸开始设计模架尺寸，考虑到凹模内部需要装配推件装置，凹模的外形结构采用平刃口凹模，刃口的结构为直筒形，固定方式采用螺钉和销钉定位固定在模座上。凹模轮廓尺寸LBH，从凹模刃口至凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚c，由于凹模的刃口形状简单对称，凹模的平面尺寸可沿刃口孔型向四周扩大一个凹模壁厚c来确定，凹
15、模壁厚查阅文献5表2-29凹模壁厚c得2432mm故凹模平面尺寸L=D+2c=84100mm B=D+2c=84100mm厚度尺寸H由经验公式H=Kb=0.4236=15.12mm因数K查阅文献4表2-17因数K的数值，K=0.42；凹模孔的最大宽度b=36mm。根据凹模计算尺寸LBH查阅文献2表5-5复合模矩形厚凹模典型组合尺寸，取接近的较大规格的尺寸LBH=125mm125mm25mm （2）标准模架的选择 选择了凹模板的尺寸规格后，模具其他模板典型组合尺寸在文献文献2表5-5复合模矩形厚凹模典型组合尺寸中得到，并作为模架设计的参考尺寸，依次为：凹模周界：LB=125mm125mm凸模长度
16、：46mm配用模架闭合高度H：最小160mm，最大190mm孔距：s 95mm 孔距：s1 55mm孔距：s2 95mm 孔距：s3 55mm上垫板厚度：6mm 凹模固定板厚度：14mm凹模厚度：25mm 卸料板厚度：12mm凸凹模固定板厚度：16mm 下垫板厚度：6mm螺钉：M1055 圆柱销：1055卸料螺钉：1042 弹簧：设计选用螺钉：M1065 圆柱销：1070圆柱销：1040参考文献2附录五 冲压模具标注模架 附表5-1滑动导向后侧导柱模架确定模架尺寸凹模周界LB=125mm125mm 闭合高度Hmin=160mm Hmax=190mm上模座125mm125mm35mm 下模座12
17、5mm125mm45mm导柱22mm150mm 导套22mm85mm33mm6.2 凹模的设计刃口高度h根据材料的厚度t=2mm，由文献1表2-8凹模孔的主要参数 查得h6mm，取h=6mm。冲裁结束后，制件将嵌在凹模，在凹模内需要装配推件块将，内侧直壁的与刃口直壁间距预留4mm。凹模尺寸LBH=125mm125mm25mm。凹模与模座用6个螺钉M10连接，加工螺纹孔。采用2个定位圆柱销10mm，加工销钉孔。凸模零件图如下 6.3凸模的设计 冲中间两个圆孔的凸模可以采用标准凸模的形式，按文献2圆形凸模形式和尺寸 结合选用模架的模板厚度对凸模进行尺寸设计。凸模分为5段，从左到右，依次为轴端段，与
18、固定板配合段，导入段，圆滑过渡段，和凸模冲孔段。凸模与固定板安装孔按H7/m6配合。 轴端段沉孔式安装在凸模固定板，底面与垫板相配合。与固定板配合段，按H7/m6查阅文献3表1-10轴的基本偏差数值和表1-8标准公差数值得到轴的尺寸为80.0040.018mm，粗糙度Ra=0.8导入段的尺寸由标准确定，按基轴制，轴的上偏差为0圆滑过渡段按R=5过渡，采用圆滑过渡可以提高轴的强度。冲孔段的尺寸即为刃口尺寸，精度要求较高。粗糙度RZ=0.46.4凸凹模的设计凸凹模孔口形式为柱形孔口的筒形凹模，最小壁厚值参考文献1表2-10 凸凹模最小壁厚a为4.9mm，凸凹模刃口尺寸为5.65mm，满足最小壁厚要
19、求。凸凹模整体高度53.2mm，由凸模固定板厚度16mm，橡胶的安装25.2mm，卸料板厚度12mm确定。h=16mm+25.2mm+12mm=53.2mm 模具完全打开时，凸模刃口与卸料板齐平。入模深度0.5mm，即模具闭合后橡胶的压缩量为2.5mm。凸凹模与固定板按H7/m6装配，底端为直径44mm，高度5mm的凸台固定在凸模固定板上。刃口高度由上文5.3节已定位6mm，内部出料孔的直径为9mm。 七其他零件的设计7.1模柄尺寸设计采用标准冲模模柄，压入式模柄，尺寸参数如下：模柄下端需要装刚性出件装置，钻直径为32mm，深度为10mm的沉孔d(js10)D1(m6)d2LL1L2L3d3d
20、4(H7)基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差400.05042+0.025+0.009501053564116+0.01207.2推件装置（1）打杆的尺寸设计 推件装置中打杆装入模柄连接打板，打板推动推杆和推件块，使制件顺利脱模。打杆与模柄为间隙配合，模柄内孔尺寸d3=11mm，打杆直径定位10mm。打杆的长度取决于压力机及压床的结构。（2）打板的尺寸设计 打板与打杆配合连接安装在模柄内部，打板为直径30mm，厚度4mm的圆形薄板。（3）推杆的尺寸设计 推杆传递打板的力到推件块上，推杆的数量为4，长度根据上垫板厚度6mm，凹模固定板厚度14mm，凹模厚度25mm，推件块厚度10m
21、m，推件时推件块推出量1mm确定。L=6mm+14mm+25mm-10mm=36mm（4）推件块的尺寸设计 推件块的作用是将嵌入凹模的制件推出，推件时推件块推出量1mm，推件块与凸模为间隙配合，凸模尺寸6.0-0.028+0.048mm，推件块孔径取6.4mm，与凹模同样间隙配合，凹模尺寸35.7-0.01+0.02m，推件块外形尺寸35.4mm。推件块尺寸设计如下：7.3卸料橡胶 由模架的结构确定了冲裁结束后板料将嵌在凸凹模上，采用弹性卸料装置进行卸料。由于橡胶允许承受的载荷较大，安装调整灵活方便，采用采用性能优异的聚氨酯橡胶作为弹性元件。（1）考虑到模架的结构，选用6个圆筒形的聚氨酯橡胶圈
22、，则每个橡胶圈所承受的预压力FY=F卸n=4.00KN6=666.67N（2）确定橡胶圈的横截面积A。预压量hy=0.1h0，查阅文献5表2-3橡胶压缩量与单位压力，得p=1.1Mpa，则A=FYp=666.67N/1.1606mm2(3)橡胶的截面尺寸。根据模架的10mm卸料螺钉，橡胶上的螺钉过孔直径d=10mm，橡胶外径D=d2+4A/=102+4606/3.1429.6mm为了保证足够的卸料力，取D=30mm（4）校核橡胶的自由高度h0h0=hx+hm0.35-0.10=2+1+40.25=28mm 因为h0D=28300.93,故所选橡胶复合要求，橡胶的安装高度ha=h0-hY=28-
23、0.128=25.2mm hx卸料板的工作行程，hx=t+1=3mm； hm凸模的刃磨量，取4mm7.4卸料螺钉卸料螺钉连接在卸料板和下模座上，中间安装弹性元件。其具体尺寸按卸料螺钉标准。参考文献2表6-20 圆柱头内六角卸料螺钉尺寸（GB2867.6-81）7.5定位零件挡料销和导料销按标准选用，按H7/m6安装在卸料板模板，参考文献2表6-10固定挡料销形式和尺寸 具体参数如下D=4mmd=3mmh=2mmL=8mm八各模板的零件图8.1上模垫板上垫板承接凸模的力，并起到固定凸模的作用，6个M10螺纹孔，4个10的圆柱销孔。截面A上依次为1070的圆柱销孔，4推杆穿孔，M10固定螺钉螺纹孔
24、，1040的圆柱销孔，M10固定螺钉螺纹孔。 8.2凹模固定板 凹模固定板作用是固定凹模，同时固定冲孔凸模。6个M10螺纹孔，4个10的圆柱销孔。截面A上为2个1040的圆柱销孔，对角分布2个1070的圆柱销孔。中间4个4的孔为推杆穿孔。正中间有11的凸模沉孔和8的凸模孔。8.3卸料板 卸料板的作用是将嵌在凸凹模上的板料卸下，橡胶用卸料螺钉固定在卸料板和凸凹模固定板之间，6个M8卸料螺钉孔，中间3个10的挡料销钉孔。中间圆孔35.8为与凸模装配的圆孔。8.4凸凹模固定板凸凹模固定板起到固定凸凹模的作用，凸凹模与固定板按H7/m6配合。A截面依次为10定位销孔，凸模配合孔，M8卸料螺钉螺纹孔，M
25、10固定螺钉螺纹孔。8.5下模垫板 下垫板的作用是承接凹凸模的力，A截面依次为10定位销孔，2个9落料孔，M8卸料螺钉螺纹孔，M10固定螺钉螺纹孔。九装配图十心得体会进过三个星期的努力，这个课程设计也终于告一段落，走在空荡荡的走廊，留下来的同学已经寥寥无几，我一直也希望能够早点回家，毕竟还是家能给我更多的温暖。只是我自己不愿意将就着下下模板，改改数据，人应该是有原则的。我的专业是材料成型，我的毕业设计是模具设计，我的工作是模具设计，我感觉这个行业对于我来说已经是非常重要的了，所以这个课程设计过程中的点滴都算作我毕业设计的一个前奏，也算是自己对于这个行业的一点摸索吧。从图书馆借了两次书，一共有九
26、本，用得比较多的有那么三四本吧，其它的或多或少也都用上了，总体觉得现在的一些参考书内容写得有些空，对于一个设计的初学者来说，用起来很头疼。在Auto CAD上开始画制件图是课程设计的开端，然后按照书上的章节一步一步往下计算，遇到的问题确实也有很多，毕竟没有什么经验，很多的数据都需要查阅资料。虽然很多零件或者板块都有行业的标准，可是在细节的地方，确实有很多一知半解的地方，无从参考。其实感触最深的还是懊恼自己上课没有多听一点，多学一点。许多问题老师在上课过程中都有所提及，只是很多时候自己错过了，可是错过了就没有了。当然，这个课程设计中存在着一些问题自己没有发现，一个是自己能力有限，还有准备得也不算太充分，还望老师能够指正，权且把这些问题作为警醒，作为毕设前的一些经验教训，时刻告诫自己对毕设、对未来早作准备！十一. 参考文献1 模具设计与制造（第二版） 李集仁 翟建军 西安电子科技大学出版社2 冲压模具设计与制造技术指南 李名望 化学工业出版社3 互换性与技术测量 廖念钊 古樱菴 中国计量出版社4 冲模设计应用实例 模具实用技术丛书编委会 机械工业出版社5 冲压工艺与模具设计 王丽娟 国防工业出版社专心-专注-专业