冲孔模具设计说明书.doc

冲孔模具设计说明书

22
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

成绩

东南大学成贤学院
课 程 设 计 报 告

题 目 冲压模具课程设计

课 程 名 称 冲压模具课程设计
专 业 机械设计制造及其自动化
班 级 11模具1班
学 生 姓 名 曹维帅
学 号 04111516
设 计 地 点 东南大学成贤学院
指 导 教 师 葛永成

目 录

第一章 绪论 2
1.1 产品介绍 2
1.2课题介绍 2
第二章 工艺设计 3
2.1 产品冲压工艺性分析 3
2.2工艺方案确定 3
第三章 工艺计算 4
3.1 工艺力的计算 4
3.1.1冲孔凸、凹模的有关计算 6
3.2.1冲孔凹模的有关计算 7
第四章 模具设计与设备选用……………………………………………………………………..8
4.1 冲孔模零件相关设计 8
4.1.1冲孔模的凸凹模设计 9
4.1.2 冲孔模的模架的设计 10
4.1.3冲孔模卸料装置的设计 11
4.2 设备的选择 13
4.2.1压力机选择的要求 13
4.2.2 选择压力机与技术参数的校核 13
4.3 模具总装图绘制与模具零件材料的选用 14
4.3.1总装图的绘制 14
4.3.2 模具零件材料的选择 15
参考文献 16

第一章 绪论
1.1 产品介绍

图1.1 产品三维图
此产品为固定板冲孔，其三维造型如图1.1所示，生产此零件采用的材料为Q235钢，生产批量为少量。
1.2课题介绍
本次课题主要是分析固定板冲压产品的工艺性，绘制产品的三维图，在多中工艺方案中选择其最优冲压工艺方案，然后进行工艺计算、确定其模具结构并设计其模具。

第二章 工艺设计
2.1 产品冲压工艺性分析
冲压工艺设计主要包括冲压件的工艺性分析和冲压工艺方案的确定两个方面的内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，能够用最小的材料消耗，最少的工序数量和工时，稳定地获得符合要求的优质产品，并使模具结构简单，模具寿命高，因而能够减少劳动量和冲裁成本。
冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，一般情况下，对冲裁件工艺性影响较大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。冲压件的工艺性合理与否，影响到冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产效率等，设计中应尽可能提高其工艺性。
从材料方面：此零件使用的材料是Q235，Q235具有好的塑性，具有好的冲压性能。从零件精度方面：此零件未标注公差按IT13来处理，冲压生产出的零件精度能够符合零件精度要求。从工艺方面：此零件的工艺大致能够分为：冲孔，冲孔，拉深，翻边。固定板冲压的主体部分形状为板型，此冲压件上的孔径都大于冲压所能冲制的最小半径。从固定板的结构上分析来看，此零件比较适合冲压成形。
2.2工艺方案确定
此零件的冲压基本工序为：冲孔。
本次设计按照分析方案——方案分析——最终确定方案的思路进行。
(1)方案对比该工件包括冲孔，一个基本工序，能够有以下一种工艺方案：
采用直接冲孔冲孔。采用单工序模生产；
(2)方案分析
结构简单，成本高，生产效率低，难以满足大批量生产的要求；
(3)方案确定
综合以上分析，得出结论是：该零件工艺要求简单，适于单工序模进行冲压。
确定了工艺方案以后，就能够进行该方案的模具结构形式的确定，这道工序的冲压力计算和冲压设备的选用。

第三章 工艺计算
工艺计算是模具设计的基础，只有正确的计算出各道工序的凸模、凹模尺寸、冲压力等，才能设计出正确的模具。本设计中的工艺计算比较多，具体计算如下：
3.1 工艺力的计算
3.1.1冲孔凸、凹模的有关计算
凸、凹模刃口尺寸的计算
(1)凸凹模间隙
查表能够确定其凸、凹模的间隙为：=0.46mm，=0.64mm。
（材料厚度为3mm，材料为Q235）
(2冲孔凸、凹模刃口尺寸计算
其冲孔凹模的尺寸如图3.1，其凹模尺寸计算采用凸模与凹模分别加工的方法。长为52.5，宽为55。先确定凸、凹模的刃口尺寸，再减去便是凸模刃口尺寸。
DA= (DMax-x Δ)
DT=（DA-）

式中 DA、 DT----凸、凹模刃口尺寸（mm）；
D----零件孔径公称尺寸（mm）；
Δ----零件公差（mm）；
----最小合理间隙（mm）；
XΔ----磨损量，磨损系数x是为了使零件的实际尺寸尽量接近零件公差带的中间尺寸。X值在0.5～1之间，与零件的制造精度有关。零件精度为IT11～IT13时，x=0.75；零件精度为IT10以上时，x=1；零件精度为IT14时，x=0.5。
根据上述的公式能够计算出凸凹模的刃口尺寸：
DA1 =(43.94mm-0.75×0.025mm)= 43.92mm(上偏差为+0.00625mm)
DT1 =(44.4mm-0.75×0.12mm)= 44.49mm(下偏差为-0.03mm)

（3）冲孔的冲裁力的计算
查表可知材料Q235的抗拉强度τ=375Mpa
F=kLtτb=1.3×π×43.85/1000×3/1000m×375×100MPa=201.5KN
因为本设计中采用刚性卸料装置和下出料方式，则=F++
=F=0.04×201.5KN=8.06KN
=F=0.05×201.5KN=10.075KN
=nF=1×0.045×201.5KN=9.0675KN
则=201.5KN+9.0675KN+8.06KN=218.6275KN
、、为卸料力、顶件力和推件力系数，能够经过查表获得，=0.03～0.04，=0.05, =0.045。
初选压力机为J11-50

（4）冲裁压力中心的计算
压力中心坐标值(0,0)即工件中圆心。

3.2.1冲孔凸模的有关计算

图3.3冲孔凸模

凸、凹模刃口尺寸的计算
凸、凹模间隙查表能够确定其凸凹模的间隙为：Zmin=0.46mm，Zmax=0.64mm。（材料厚度为3.0mm，材料为Q235）
冲直径为43.85mm孔的凸、凹模刃口尺寸计算
计算此凸、凹模的刃口尺寸采用凸模与凹模分别加工的方法。首先确定凸模刃口尺寸dT，再加上Zmin便是凹模刃口尺寸。
dT=(d +x Δ)
dA=(d +x Δ)+
式中 dT、dA----冲孔凸、凹模刃口尺寸（mm）；
XΔ----磨损量，磨损系数x是为了使零件的实际尺寸尽量接近零件公差带的中间尺寸。X值在0.5～1之间，与零件的制造精度有关。零件精度为IT11～IT13时，x=0.75；零件精度为IT10以上时，x=1；零件精度为IT10时，x=1。
冲直径为43.85mm孔的凸、凹模刃口尺寸计算
=(d +x Δ)=43.85mm+0.75×0.12mm=43.94mm(其下偏差为-0.025mm)
=(43.85mm+0.75×0.12+0.46mm)=44.4mm(上偏差为+0.03mm)

第四章 模具设计与设备选用
4.1 冲孔模零件相关设计
4.1.1冲孔模的凸模，凹模设计
根据上述计算出的凸模，凹模的刃口尺寸，设计出的凸模，凹模和凸模固定板，凹模固定板如图4.1和如图4.2。

图4.1 凹模

图4.2凸模固定板

4.1.2 冲孔模的模架的设计
冲模模架的技术要求（摘自GB/T2850-90）
（1） 装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合要求。
（2） 装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。
（3） 装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留1～2mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面1～2mm。
（4） 模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。
（5） 在保证本标准规定质量的情况下，允许用其它工艺方法固定导柱、导套，其零件结构尺寸允许作相应改动。
本设计中选用滑动导向型模架，根据排样图和零件的具体尺寸，选择的模座，上下模座的厚度分别为60、65mm，其长、宽分别为705mm、510mm，其导柱、导套为中心导柱圆形模架形式。导柱导套的尺寸能够查标准获得。
冲模模架零件技术要求（摘自GB/T12446-90）
（1）零件的尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等符合有关零件标准的技术要求和本技术条件的规定。
（2）零件的材料除按有关零件标准的规定使用材料外，允许代料，但代料的力学性能不得底于原定材料。
（3）零件图上未标注公差尺寸的极限偏差按GB/1804规定的IT13级精度。
（4）零件图上未注明倒角尺寸，因此锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.5×45°～2×45°，倒圆角尺寸为R 0.5～1mm。

4.1.3冲孔模卸料装置的设计
卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也能够做压板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应该注意以下几个方面。
（1） 卸料力一般取5%～20%冲裁力。
（2） 卸料板应有足够的刚度、厚度H可按下式计算，即
H=（0.8～1.0）
式中 H---卸料板厚度，mm；
—凹模厚度，mm。
（3）卸料板要求耐磨，材料一般选择45钢，淬火，粗糙度为0.4～0.8mm。
（4）卸料板的安装尺寸，计算要考虑凸模有4～6mm的刃磨量。
（5）卸料板可根据工件形状制作成圆形或矩形，型孔与凸模的配合量为H7/h6或者H8/f7。
本设计中的卸料板根据工件的形状做成矩形，具体的尺寸见图4.5。在本设计中使用的是刚性卸料方式，卸料板与固定板之间经过卸料螺钉来连接。根据板的厚度和标准选择不同的标准的卸料螺钉。

图5.3冲孔模卸料板

4.2 设备的选择
4.2.1压力机选择的要求
压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况，选用压力机时，必须满足以下要求：
（1）压力机的公称压力必须大于冲压计算的总压力。
（2）压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，即
-5mm 《《 +10mm
式中、分别为压力机的最大、最小装模高度（mm）
---模具闭合高度
（3）压力机的滑块行程必须满足冲压件的成型要求。
（4）为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸，工作台面上的孔应保证冲压件或废料能落下。
（5）模柄孔和模柄尺寸应匹配。
4.2.2 选择压力机与技术参数的校核
根据F总 《 （70%～80%）F ，总的冲裁和拉深力在第三章已经计算出。考虑上述的选择压力机的要求，选择的压力机为JC23-35。
此压力机的有关主要技术参数如下：公称压力（F）1000KN 固定滑块行程（S）320mm 最大闭合高度 320mm 工作台尺寸 600×800mm。

4.3 模具总装图绘制与模具零件材料的选用
4.3.1总装图的绘制

图4.8冲孔模总装图
1——上模座 2——导柱 3——导套 4——紧固螺钉 5——凸模固定板 6——橡胶垫7——卸料板 8——凹模固定板 9——销钉 10——下模座 11——模柄 12——限位螺钉 13——卸料螺钉 14——垫板 15——凹模 16——紧固螺钉 17——销钉 18——紧固螺钉

4.3.2 模具零件材料的选择
凸模选用材料牌号：W18CrV、 Cr12、 Cr12MoV、GCr15、W6Mo5Cr4V2、60Si2 热处理硬度为：62～64HRC
凹模（铜零件、钢零件）选用材料牌号；Cr12、Cr12MoV、CrWMn、YG20、YG15 热处理硬度为：62～64HRC
上、下模座选用材料牌号：HT400、HT250、ZG270-500、ZG310-570、厚钢板刨制的Q235、Q275。
模柄选用材料牌号：Q275。 导柱、导套选用的材料牌号：20、T10A 热处理硬度为：60～62HRC
凸、凹模固定板材料牌号：45。卸料板选用材料牌号：45
垫板：T8A（热处理硬度为43～48HRC）、T8A（54～58HRC） 螺钉：45（热处理硬度为43～48HRC） 销钉：45（43～48HRC）、T7（52～54HRC） 推杆、顶杆：45（43～48HRC） 定位板：45（43～48HRC）、T8（52～56HRC）
本设计中零件选择的具体的材料见总图的明细栏。

参考文献
[1] 王新华，袁联富. 冲压结构图册[M]. 北京: 机械工业出版社, : 23-77
[2] 叶伟昌. 机械工程及自动化简明设计手册[M]. 北京：机械工业出版社， ：25-55
[3] 中国机械工程.中国模具设计大典[J]. 江西科学技术出版版， , 23 (3): 33-43
[4] 王孝培. 实用冲压技术手册[M]. 北京: 机械工业出版社, : 66-112
[5] 党根茂. 模具设计与制造[M]. 西安: 电子科技大学出版社,1995: 122-230
[6] 涂光祺. 冲模技术[M]. 北京: 机械工业出版社, : 108-222
[7] 何忠保.典型零件模具图册[M].北京: 机械工业出版社, :110-120
[8] Kutz,M. 材料选用手册[M]. 北京: 化工工业出版社， ：40-89
[9] 许发樾. 模具标准应用手册[M]. 北京：机械工业出版社, 1994: 79-190
[10] 林承全. 冲压模具课程设计指导与范例. 北京：化学工业出版社, .1