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1、 河 池 学 院 冲压模具课程设计 设计说明书 题目：双圆头汽车连接片冲压模设计 学生姓名： 指导老师： 毛献昌 学 号： 2009105628 专 业：机械设计制造及其自动化 日 期： 2012.11.28 河池学院物理与电子工程系 目 录 1. 冲压件工艺性分析———————————————————————2 2. 冲压工艺方案的确定———————————————
2、———————2 3. 主要设计计算 3.1排样设计———————————————————————————3 3.2冲裁力的计算—————————————————————————3 3.3压力机公称压力的确定—————————————————————4 3.4冲裁压力中心的确定——————————————————————4 3.5刃口尺寸的计算————————————————————————5 4. 模具总体设计 4.1模具类型的选择————————————————————————6 4.2定位方式的选择——————————————
3、——————————6 4.3卸料、出件方式的选择—————————————————————6 4.4导向方式选择—————————————————————————6 5. 主要零部件设计 5.1主要零件的结构设计——————————————————————6 5.2定位零件的设计————————————————————————9 5.3导料板的设计—————————————————————————9 5.4卸料板部件设计————————————————————————9 5.5模架及其他零部件设计———————————————————
4、——10 6．冲压设备的选定———————————————————————10 7.工作零件的加工工艺—————————————————————10 8. 模具的装配—————————————————————————12 9．模具总装图—————————————————————————12 参考文献————————————————————————————14 工件名称：双圆头汽车连接片 工件图：如下图 生产批量：大批量 材料为40钢，料厚t=3mm，图中未注公差均为一般公差（自由公差），且取中等精度。
5、 工件图 1. 冲压件工艺性分析 此工件只有冲孔和落料两个工序。材料为40钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结果简单，第一道工序是冲孔，冲一个直径12mm和一个直径20mm的内孔，第二道工序是落料，冲一个外圆直径为36mm和一个外圆直径为40mm的外圆，孔与边缘之间的距离满足要求，工件的尺寸落料按ITl4级，冲孔按IT13级计算，工件的尺寸精度一般，普通冲裁就能满足要求。 2. 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料 冲孔 两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料—冲孔
6、复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。 方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。 方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。 所以经过比较，根据经济的承受能力和设计的需要，在结合工件的材料力学性能，采用方案三最为合适。 3.工艺尺寸计算 3.1排样设计 a．排样方法的确定根据工件的形状。确定采
7、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法。 b．确定搭边值查表，40#钢属于中等硬度钢，取最小搭边值：工件间al=1.62mm，侧面a=1.98mm。为了方便计算取al=2mm，a=3mm。 c. 确定条料步距步距：42mm，宽度：118+3+3=124mm． d．条料的利用率 e．画出排样图根据以上资料画出排样图，如下图 排样图 3.2冲裁力的计算 a．冲裁力F 查表取材料40#钢的抗拉强度σb=570MPa 由 F≈Ltσb 则
8、 F=280.94×3×570＋62.83×3×570＋37.7×3×570＝652.32kN b．卸料力FX 由FX=KXF，已知KX=0．04 则 FX=KXF=0.0×652.32=26.1kN c．推件力FT 由FT=nKTF，已知n=3 ，KT=0.045 则 FT=nKTF=3×0.045×652.32=88.1kN d．顶件力FD 由FD=KDF，已知KD=0.05 则 FD=KDF=0.05×652.32=32.62kN 3.3压力机公称压力的确定 本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，所以 FZ=F+FT=7
9、40.42kN 根据以上计算结果，冲压设备拟选JA21-100。 3.4冲裁压力中心的确定 a． 按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置，并确定坐标系，标注各段压力中心坐标点，如下图所示。 b．画出坐标轴x、y。 c．分别计算出各段压力中点及各段压力中点的坐标值，（x1，y1）=（20，58.323），（x2，y2）=（62，98），（x3,y3）=（62，18） 又 F1=280.94×3×570=480.41kN，F2=62.83×3×570=107.44kN， F3=64.465×3×570=64.465kN 则 综上所述，冲裁件的压力中心坐标
10、为(31.1，60.87)。 3.5刃口尺寸的计算 a．加工方法的确定。在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模，凹模，凸模固定板，卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表一所示。需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zmin=0.48mm，Zmax=0.66mm(查表)。 表一 尺寸及分类 尺寸转换 计算公式
11、结果 备注 落料 Φ40 磨损系数x=0.5 查表得冲裁双面间隙 Zmin=0.48mm Zmax=0.66mm 模具按IT14级制造。校核满足 Φ36 磨损系数x=0.5 冲孔 Φ20 磨损系数x=0.75 Φ12 磨损系数x=0.75 孔心距 80 80±0.15 4. 模具总体设计 4.1模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 4.2定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向
12、采用导料板，弹簧压块式侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置可由始用挡料销定距。 4.3卸料、出件方式的选择 因为工件料厚3mm，卸料力也比较大，故可采用刚性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 4.4导向方式选择 为了提高模具寿命和工件治疗，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。 5. 主要零部件设计 5.1主要零件的结构设计 a.落料凸模 结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M10螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按
13、H6/m5。总长L可按公式计算 L=h1+h2+h3+h=30+20+10+20=80mm 其中h1 为凸模固定板厚度，h2 为卸料板厚度，h3 为导板厚度，h为自由长度。 落料凸模结构如下图所示 b.冲孔凸模 因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，加工简单，便于装备与更换。冲孔凸模结构如下图所示。 12冲孔凸模结构如下图所示
14、 20冲孔凸模结构如下图所示 c.凹模 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模具在模架上的位置时。要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄范围内。其轮廓尺寸可按公式计算： 凹模厚度H=kb=0.45x118=53.1mm，为了方便，取H=50mm 凹模壁厚c=（1.5-2）H=45~60mm，取c=50mm 凹模宽度 B=b+2c=118+2x50=218mm 取B=230mm 凹模长度 L取190mmmm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为230mm190mm50mm，凹模结构如下图
15、所示 5.2定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销，借用工件直径12mm和直径20mm两个孔作为导正孔。导正销采用H7/h6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。导正销材料采用Cr12，热处理硬度为52~56HRC。 5.3导料板的设计 导料板内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间间隙取1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板厚度取10mm，采用45钢制作，热处理硬度为40-45HRC，用螺钉固定在凹模上。导料板上有始用挡料销凹槽。 5.4卸料板部件设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为20mm。采用45钢
16、制造，淬火硬度为40-45HRC。 5.5模架及其他零部件设计 该模具采用中间式导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。导柱分别为32190、35190,导套分别为3210545、3510550。 上模座厚度取45mm，上垫板厚度取10mm，固定板厚度取30mm，下模座厚度取50mm，那么该模具的闭合高度： ==45+10+80+50+50-2=233mm 式中：h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm L—凸模长度，L=80mm H—凹模厚度，H=50mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机JD
17、21-100的最大装模高度（400mm），可以使用。 6.冲压设备的选定 通过校核，选择开式双柱可倾压力机JD21-100能满足要求。起主要参数如下： 公称压力：1000kN 滑块行程：10~120mm 滑块行程次数：75次／min 最大闭合高度：400mm 封闭高度调节量:85mm 滑块中心线至床身距离：325mm 立柱距离：480mm 工作台尺寸（前后x左右）：6001000 mm 垫板尺寸（厚度x直径）：100x200 mm 模柄孔尺寸：60x80 mm 滑块底面尺寸(前后左右)：380mm×500mm 7.模具零件的加工工艺 本副冲裁模，
18、模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。表二所示为落料凹模的加工工艺过程。 表二 工序号 工序名称 工序内容 工序简图 1 备料 将毛坯锻成长方体24052200mm 2 热处理 退火 3 粗刨 刨六面,互成直角，留单边余量0.5mm 4 热处理 调质 5 磨平 磨六面，互成直角 6 钳工划
19、线 划出各孔位置线、型孔轮廓线 7 加工螺钉孔、销孔及穿丝孔 按位置加工螺钉孔、销孔及穿丝孔 8 热处理 按热处理工艺，淬火，回火达到60~64HRC 9 磨平面 精磨上下平面 10 线切割 按图切割型孔达到尺寸要求 11 钳工精修 全面达到设计要求 12 检验 8.模具的装配 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙，试冲，返修。具体的情况见表三所示。 表三
20、 序号 工序 工艺说明 1 凹、凸模预装 1）装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度，形状。 2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不适合的应重新修磨或更换。 2 凸模装配 以型孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并用开槽沉头螺钉紧固在垫板上。 3 装配下模 将卸料板、导板、凹模、下模座装在一起，打入销钉，并用螺栓紧固。 4 装配上模 将上模座、垫板、凸模固定板、凸模装在一起，打入销钉，并用螺钉紧固。 5 试冲与调整 装机试冲，并根据试冲结果作相应调整 9.模具总装图 通过以上设计，可得如图所示
21、的模具总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、凸模（3个）、凸模固定板等组成。卸料方式采用刚性卸料，以固定卸料板推出条料，下模部分由下模座、凹模板、导料板和卸料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 条料送进时采用固定挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装2个导正销，利用条料上的12与20孔作为导正销孔导正，以此作为条料送进的精确定距。 1. 上模座 2.凹模 3.小导柱 4.弹簧 5.弹簧芯柱 6.12冲孔凸模 7.小导套 8.下模座 9. 圆锥销 10.模柄 11.开槽沉头螺钉 12.紧固螺钉13.垫板 14.凸模固定板 15.大导套 16.紧固螺栓 17. 卸料板 18.导料
22、板 19.M8螺钉 20.弹簧 21.大导柱 22.20导正销 23.紧固螺钉 24.12导正销 25.落料凸模 26.侧压块 27.始用挡块 模具总装图 参考文献： [1] 魏春雷, 徐慧民. 冲压工艺与模具设计 [M]. 北京:北京理工大学出版社,2009 . [2] 林承全. 冲压模课程设计指导与范例 [M]. 北京: 化学工业出版社, 2008. [3] 李柱,徐振高,蒋向前.互换性与测量技术 [M]. 北京:高等教育出版社,2004. [4] 赵大兴.工程制图 [M].北京:高等教育出版社,2004. [5] 徐慧民,贾颖莲.模具制造工艺 [M]. 北京:北京理工大学出版社,2010. [6] 卢秉恒.机械制造技术基础 [M]. 北京:机械工业出版社,2007. [7] 鞠鲁粤.工程材料与成型技术基础 [M]. 北京:高等教育出版社,2007. [8] 肖庆和,吴军.数控技术 [M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2011. [9] 孙凤勤.冲压与成型设备 [M] 北京:高等教育出版社,2008. [10] 郑家贤.冲压模具设计实用手册 [M]. 北京:机械工业出版社,2007.
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