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冲压模具课程设计说明

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2020年5月29日
文档仅供参考

课程设计说明书

~ 第二学期

课程 :冲压模具

设计课题:根据零件设计模具

班级:模具0901

指导老师:吴主任、刘老师

学生姓名:王传品

完成时间: . 3. 11

目录
课题…………………………………………………………..4
对课题的认识和设计思路…………………………………..4
产品测绘……………………………………………………...4
1. 零件图……………………………………………………..5
2. 材料………………………………………………………..5
3. 精度……………………………...........................................5
工艺分析………………………………………………………5
冲裁方案的确定………………………………………………5
1. 基本工序性质与数量………………………………………5
2. 选取最佳工艺方案………………........................................6
模具的总体结构方案…………………………………………6
1. 模具类型……………………………………………………6
2. 操作与定位方式…………………………………………..6
3. 卸料与出件方式……………………………………………6
4. 模架的类型与精度…………………………………………7
5. 结构草图……………………………………………………7
相关工艺与设计计算…………………………………………7
排样图的设计…………………………………………………7
冲裁压力中心的确定…………………………………………10
刃口尺寸计算…………………………………………………11
模具零件的设计与标准件的选用……………………………14
凹模…………………………………………………………..14
凸模…………………………………………………………..14
模架…………………………………………………………..15
模柄………………………………….......................................15
凸模固定板……………………………………………………15
卸料板…………………………………………………………16
垫板……………………………………………………………16
其它零件的设计………………………………………………16
后记……………………………………………………………17
致谢……………………………………………………………18
参考文献………………………………………………………18

冲压模具设计说明书
(具体步骤如下)
【—】课题:根据零件设计一套模具。(零件图如下)

【二】对课题的认识和设计思维。
根据该顶的零件,对她进行认真地分析和测绘,然后来确定设计的模具类型、结构等,还要对零件工艺分析和选择材料,接着对零件排样,算出加工中心和压力机型号。计算出各零件的尺寸和型号,最后进行整套模具的绘制、标注。

【三】正文
一．产品测绘。
1.对零件进行测绘和标注(如图):

2.零件材料的选择:
零件材料按要求选择 Q235. t=2mm
3.零件加工精度:
零件的外形按IT12级,内形按IT11级加工,粗糙
度为3.2.
二．工艺分析
此工件既有冲孔,又有落料两个工序。材料为Q235,t=2mm的碳素钢,具有良好的冲压性能,软态,带料,抗剪强度为338Mpa(表2—3),断面伸长率为23%,此材料具有较高的弹性和良好的塑性,其冲裁性能较好,工件结构中等复杂,工作的尺寸落料按IT12级,冲孔按IT11级计算,尺寸精度一般,普通冲裁完全能满足要求。
三．冲裁工艺方案的确定
1.基本工序性质和数量
该工件包括冲孔,落料两个基本工序,能够有以下三个工艺方案
方案一:先冲孔,后落料。采用单工序模生产;
方案二:冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产;
方案三:采用冲孔—落料同时进行的复合模生产。
2.选择最佳工艺方案
方案一:模具结构简单,制造方便,但需要两道工序,成本相对较高,生产效率低,且更重要的是在第一道工序完成后,进入第二道工序必然会增大误差,使工件精度,质量大打折扣,达不到所需的要求,难以满足生产要求,故而不选此方案。
方案二:级进模能够在一次行程中完成多个工序的模具,它具有操作安全的显著特点,模具强度较高。且寿命较长,使用级进模便于冲压生产的自动化,故本工艺方案采用冲孔—落料级进模。
方案三:复合模冲孔复杂,各种机构都围绕模具的工作部位设置,对凸凹模强度要求较高,其闭合高度往往偏高,且复合模的制造成本高,生产周期长,因而也排除此方案。
综上所述:本套模具采用冲孔—落料级进模。
四．模具的总体结构方案
1.模具类型:冲孔—落料级进模。
2.操作与定位方式:
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向是始用挡料销,控制条料的送进步距是固定挡料销,导正销用来精确定位,而第一件的冲孔位置因为有一定的余量,能够靠操作工人目测来确定。
3.卸料与出件方式:
根据模具冲裁的运动特点,该模具采用弹性卸料方式比较方便,因为工件料厚为2mm,推件力较小,用弹性装置取件方便易行,且对弹力要求不高,故采用弹性卸料。
4.模架的类型与精度
导柱,导套位置的确定,为提高工件质量,方便安装、调整、维修,该级进模应采用后侧导柱模架。
5.结构草图

五．相关工艺与设计计算:
(一)排样图的设计
1.排样方式的确定:
根据工件的形状,结合模具的设计结构,采用无废料排样的方法不可能做到,但能采用有废料和少废料的排样方法,经多次排样计算决定采用直排样法,初图如图所示:

2.确定搭边值
查表2—15取最小搭边值,工件间a1=2.0,侧面a=2.8,考虑到工件的尺寸较大,则应取a=3,为了方便计算取a1=2
3.计算条料的宽度:
由公式B=(D+2a)得
B=(106+2*3)=62
4.计算步距:
由公式A=d+a1可得
A=106+2=108mm
5.计算条料的利用率;
由公式η=n*s/B*L得
η=1*4642/62*108=69.3%
(二)冲压力和冲压中心的计算
1.冲压力的计算:
(1)模具的卸料出件方式有:
a.采用弹性卸料装置和下出料方式
FΣ=F+Fx+FT
b. 采用弹性卸料装置和上出料方式
FΣ=F+Fx+FD
c. 采用刚性卸料装置和下出料方式
FΣ=F+FT
根据此副模具的特点,该模具采用a方式的冲模。
(2)又因为F=Ltσb(σb=400MPa)
已知L=272+7π+16π+2*(35+23)=388+23π
=460
因此F= Ltσb=400*460*2=368KN
(3)卸料力的计算:
由冲压模具设计说明书表2-17得
Fx =Kx.F Kx=0.05
因此卸料力为
Fx= Kx.F=0.05*368=18.4KN
(4)推件力的计算:
由冲压模具设计说明书表2-17得
FT=NKT.F, n=3 ,KT=0.055
因此推件力为
FT=NKT.F=3*0.055*368=60.72KN
(5)压力机公称压力的确定:
FΣ=F+Fx+FT=368+18.40+60.72=447.12KN
由冲压模具及设备书公式4-23得
Fg≥(1.1~1.30 )FΣ=1.3*447.12=582.6KN
根据以上结果,冲压设备拟选JD21-100(表9-12)
(三).冲裁压力中心的确定
1．按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置,并确定坐标系和标注各段压力中心坐标点。
2.画出坐标轴x,y
3.分别计算出各段压力中点及各段压力中心的坐标轴,并表示:
4.分别计算出凸模刃口轮廓的周长
冲裁压力中心计算数据如表所示
各段
基本要素长度L/mm
个基本要素压力中心的坐标值
冲裁力F/N
备注
x
y
A
30
29
0
F1=24000
冲裁力计算公式F=Ltσb,式中σb为材料的抗拉强度,σb=400MPa,t为材料的厚度,t=2mm

.
B
22.8
51
6
F2=18240
C
7
63
11
F3=5600
D
38
82
15
F4=30400
E
42
97
36
F5=33600
F
72
48
56
F6=57600
G
2
12
54
F7=1600
H
5
12
49
F8=4000
I
8
4
49
F9=6400
J
10
-4
46
F10=8000
K
25.12
0
40
F11= 6
L
25.12
0
15
F12= 6
M
7
-7
27.5
F13=5600
N
5
5
5
F14=4000
O
10
9
3
F15=8000
P
23
31
13
F16=18400
Q
23
31
48
F17=18400
R
35
20
30.5
F18=28000
S
35
43
30.5
F19=28000
T
21.98
38
14
F20=17584
5.根据力学原理,分力对某州的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和,则可求得压力中心坐标(Xo,Yo)
由 计算公式x=F1x1+F2x2+……F20x20/F1+F2+….F20
Y=F1y1+F2y2+……F20y20/ F1+F2+….F20
可得:
X=36.68 y=26.26
综上所述,冲裁件的压力中心坐标为936.68 ,26.26).
(四).刃口尺寸的计算
1.加工方法的确定,结合模具及工作的形状特点,此模具制造宜采用配作法,落料时,选凹模为设计基准件,只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模实际要求配作,只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zmin=0.246(查表2-8),凸模刃口尺寸由配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。
2.采用配作法:先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况,分三种情况,分别统计如下:
第一类尺寸(增大):7、14、97、37、42、56、9、5、30、10
第二类尺寸(减小):23、35、8
第三类尺寸(不变):25、2
3. 按入体原则,则表2-3确定冲裁件内形与外形尺寸公差。工件零件尺寸计算如下:

4.画出落料凹模,如下图:
五.模具零件的设计与标准件的选用.
(一).凹模
1.形状:矩形
2. 安装固定方式:以H7/m6或H7/r6的配合关系压入凹模固定板,在经过螺钉、销钉将凹模固定板固定在模座上。
3.外形尺寸
凹模板的平面尺寸:A=216.64 B=155.48
1).以压力中心为凹模中心
2).以中心到最远边凹模孔壁尺寸2倍为单形孔尺寸
3).按单形孔尺寸+2c作为外形尺寸
凹模板厚度H=hb=97*0.28=27.16
凹模壁厚C=42~~54 取C=48
4).材料:Cr12Mov
(二).凸模
1.形状:直通式凹模
2.安装固定方式:因直通式凹模便于用线切割或成形铣、成形磨削加工,用铆接法或粘结剂浇注法固定在固定板上。
3.长度计算
L=h1+h2+ha=27.16+21.73+28=76.89
Ha=25~~30
4.材料:Cr12MoV
(三).模架
按凹模周界选用模架
L*B=A*B=216.6*155.48
查表取标准模架 L=250 B=200
闭合高度200~~240
上模座250*200*45 下模座250*200*50
导柱32*190 35*190
导套32*105*43 35*105*43
(四).模柄
按设备模柄的选用:选用旋入式A30*78
基本尺寸d=30 s=24 d0=M20*1.5
d1=18.5 H=78 h=30
(五).凸模固定板
外形尺寸同凹模A*B=216.64*155.48
厚度H=(0.6~~0.8)H凹=0.7*27.16=19.01mm
形孔位置同凹模
形孔尺寸按H7/m6与凹模配合
材料Q235
(六).卸料板
H弹=(0.6~~0.8)H凹=0.7*27.16=19.01mm
卸料板与凸模的双边间隙取0.1~~0.3
(七).垫板
外形尺寸同凹模A*B=216.64*155.48
厚度5~~10mm
材料:45#
热处理要求HRC(40~~50)
(八). 其它零件的设计:
1.卸料螺钉的设计:卸料螺钉采用4个M10的来固定和卸料。
卸料螺钉长度L=h1+h2+a=45+21.73+8=74.73mm
h1-弹簧的安装高度 h2-卸料板工作行程 a-凸凹模固定板厚度.
2.销钉的设计:销钉选择4个Ф10来定位和固定
3.螺钉的设计:螺钉选择M8规格的来固定,
Dk=13 L=12-80 取L=70 d=8mm(查表
9-26)
【四】后记.
本次设计了一套冲孔~~落料的级进模,经过查阅资料,首先要对零件进行工艺分析,经过冲裁力、顶件力、卸料力等计算,确定压力机的型号,再分析冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具,完成工艺方案的确定,第二部分对零件排样图的设计,完成材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算,最后对主要零部件的设计和标准件的选择,为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据。本模具性能可靠,运行平稳,保证了产品质量和生产效率,降低劳动强度和生产成本。
经过这次课程设计实习,我有如下几个方面的感触:
1. 对冲压模具的理论知识有了更深的理解,在设计过程中翻阅了大量的参考书和手册,让我对参数有了一个认识,经过参阅一些别人的设计作品和查阅资料,吸取其中精华,去除糟粕,自己能够学会许多东西。
2. 经过这次课程设计,让我对以前学过的制图软件有了加深,比如CAD、Proe,让我以后在工作中奠定基础。
3. 经过这次课程设计让我知道模具的设计和制造只有一些理论知识是不行的,任何模具的设计都要有一定的实践经验的,只有这样才能够设计出更合理的模具。

【五】.致谢!
在这里,我首先得感谢的学校,感谢它给我们提供的这次实训。其次,我要感谢在这次实训的过程中天天陪在我们身边的老师们,是她们天天在我们身边指导我们,让我们遇到问题时能够及时得到解决,因为有她们的指导,我们能够正确的将在课堂上学到的知识运用到实际中来,因此我在此要对这几个星期陪伴在我们身边的老师们说声:”老师,谢谢你们,你们辛苦了。”
【六】.参考文献

一． 冲压模具设计指导书
主编:林承全 余小燕
出版社: 湖北省科学技术出版社
二． 冲压模具图册
主编:杨占荛 副主编:韩光平 史延春
出版社: 高等教育出版社
三． 冲压模具及设备
主编:徐政审
出版社: 机械工业出版社