杨作良模具设计.docx

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杨作良模具设计

专业课程设计说明书

设计题目：

五边形落料冲孔复合模

班级成型1201

姓名杨作良

学号201205225

指导教师徐立新

完成日期2015.12.30

专业课程设计任务书

1、任务与要求

1.给定零件图一张。

完成模具装配图1张，用CAD绘制1#图幅，按制图标准。

2.完成零件图2张：

凸模、凹模。

图纸幅面3#或4#均可，用CAD绘图，要求在零件图上标明：

该零件的材料、数量、序号、公差号、热处理及其技术要求。

3.编写设计说明书（不少于20页），并将此任务书及任务图放在首页。

4.运用PRO/E三维设计软件进行设计，在说明书中每个零件都要体现三维，说明书最后须有装配三维和二维图，并说明工作原理。

2、主要参考资料.

（1）教材有关章节

（2）模具设计手册（3）机械设计基础（教材）（4）机械设计手册（5）pro/E三维设计教程

3、设计时间3周

第一周：

设计方案讨论确定，完成相关计算，设备选择。

第二周：

完成模具三维装配图。

第三周：

完成CAD二维图绘制。

（一）零件工艺性分析

工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度1mm，生产批量为大批量。

工艺性分析内容如下：

图1

1.材料分析

Q235为普通碳素结构钢，拥有良好的塑性、韧性。

以及较好的冲裁成形性能。

2.结构分析

零件结构简单对称，对冲裁加工较为有利。

零件中心有一正五边形孔，孔的同心圆半径R=34.03，满足冲裁最小孔径

≥1.0t=1mm的要求。

另外，中心孔距零件外形之间的孔边距为20mm，满足冲裁件最小孔边距

≥1.5t=1.5mm的要求。

所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3.精度分析：

设计任务书中没有要求尺寸公差，我们以IT14精度等级为准。

综上所述，该工件冲裁工艺性良好，可以用普通冲裁的加工方法制得。

（二）冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：

先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产。

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。

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。

方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。

欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

（三）零件工艺计算

1.刃口尺寸计算

根据零件形状特点及批量生产特点，凸凹模宜采用配作法加工。

未注公差按照IT14级，查公差表得工件尺寸及公差为690-0.74mm、400+0.62mm;

差模具设计指导书表3-22得Zmax=0.14mm、Zmin=0.10mm;所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。

（1）落料凹模的基本尺寸

69.060-0.74mm对应的凹模尺寸为Da=（69.06-0.5×0.74）0+（0.25*0.74）=68.6900.185

落料凸模的基本尺寸和落料凹模的基本尺寸相同，同时在技术条件中注明：

凸模刃口尺寸与凹模配作，保证间隙在0.10~0.14mm。

（2）冲孔凸模的基本尺寸

400+0.62mm对应的凸模尺寸为Dt=（40+0.5*0.62）0-（0.25*0.62）=40.310-0.155

冲孔凹模的基本尺寸和冲孔凸模的基本尺寸相同，同时在技术条件中注明：

凹模刃口尺寸与凸模配作，保证间隙在0.10~0.14mm。

.

2.排样计算

根据工件特点，采用图2所示的排样方式，磨具设计指导书表3-21得到，搭边值a1=1.5mm，a=1.8mm。

一个步距内的材料利用率ƞ=A/BS*100%

由上式求得ƞ=43.8%

图2

步距S=113.24mm条料宽B=109.87mm

3.冲压力计算

本模具采用正装复合模，选择弹性卸料和上出件方式。

冲压力计算如下：

已知知冲裁力基本计算公式为F=KLtŢb

工件周长为69.06*5=345.3mm，材料厚度1mm，Q235的抗剪强度取350MPa，则所需的冲裁力为：

F=1.3*345.5*1*350N=157111N≈157KN

卸料力

FX=KXF=0.05*157KN=7.85KN

顶件力

FT=KdF=0.05*157KN=7.85KN

冲压力

FZ=F+FX+FT=157+7.85+7.85=172.7KN

根据计算结果，初选设备为开式压力机J23—25。

4.压力中心计算

该工件为规则几何体，压力中心在几何中心。

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—25，其主要技术参数如下：

公称压力：

250kN

滑块行程：

65mm

最大闭合高度：

270mm

闭合高度调节量：

55mm

滑块中心线到床身距离：

200mm

工作台尺寸：

370mm×560mm

工作台孔尺寸：

200mm×290mm

模柄孔尺寸：

φ40mm×60mm

五、模具结构的设计

1.模具类型的选择

由冲压分析可知，本模具采用正装复合模。

2.定位方式的选择

本模具采用的是条料，控制条料的送进使用导料销，无侧压装置。

控制材料送进步距采用挡料销。

3.卸料，出料方式的选择

由于工件是料厚为1mm的薄板，材料相对较软，卸料力也比较小，所以采用弹性卸料方式。

因为采用正装复合模，必须采用上出料方式。

4.导向方式的选择

为了提高模具寿命以及工件质量，以便于安装和调整，本模具采用中间导柱的导向方式。

六，模具主要零件的设计

1.冲孔凸模

由于所冲的孔为正五边形，不需要特别的保护，所以选用台阶式，便于安装和更换，另外加工简单，凸模结构如图所示：

图3-1

凸模二维图：

图3-2

凸模的长度尺寸主要根据模具的具体结构来确定，并考虑到凸模的修磨，固定板与卸料板之间的安全距离，装配等因素。

当采用弹性卸料装置时，凸模计算公式：

L=h1+h2+t+h

h1为凸模固定板的厚度，取20mm

h2为卸料板厚度，取10mm

t为工件厚度1mm

h为附加长度，包括的修磨，固定板与卸料板之间的安全距离等，取24mm

该凸模总长L=55mm，凸模刃口尺寸为40.310-0.155

2.落料凹模

落料凹模采用整体式凹模，安排凹模在模架上的位置时，将凹模中心与模柄中心重合。

凹模厚度H式计算：

H=Kb=0.22*69.06mm=15.1mm取凹模厚度为20mm

凹模壁厚C下式计算：

C=（1.5-2）H=（1.5-2）*20=30-40mm取凹模壁厚为30mm

凹模拟加工为圆形，取凹模轮廓为Ø250*20mm

凹模结构如下图所示：

图4-1

图4-2

3.卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：

（1）确定橡胶的自由高度:

H工=H工+H修=t+1+（5-10）=7mm

由以上两个公式，取H0=30mm

（2）确定橡胶的横截面积A=FX/P

采用的是弹压卸料装置，选用合成橡胶作为弹性元件，已知Fx＝7.85kN，根据模具安装空间，取圆筒合成橡胶橡胶4个，每个橡胶承受的预压力Fy为：

Fy＝Fx/n＝7850/4＝1962.5N

取hy＝32%h,查表得p＝2MPa,则橡胶的横截面积为：

A＝Fy/p＝1962.5/2＝981.25

设橡胶孔直径为Dmm，橡胶上卸料螺钉孔直径d为10mm，则有：

A＝π/4（D2-d2）=π/4（D2-102）=981.25

经计算和保证足够的卸料力,取D＝36mm

（3）橡胶的装模高度为0.85*30=25.5mm取整为26mm

4.凸凹模

凸凹模的外形按照凹模设计，内孔按照凸模设计。

采用上出料方式，凸凹模应装在上模座。

其总长为：

L=h1+h2+t+h3

h1为凸凹模固定板厚度20mm

h2为橡胶装配高度26mm

t为工件厚度1mm

h3为卸料板厚度10mm

该凸凹模总长为L=57mm

其结构如下图：

图5-1

图5-2

5.卸料板

卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为10mm。

卸料板用45钢制造，淬火后硬度为40-45HRC

6.卸料螺钉

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。

卸料螺钉拧紧后应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在卸料螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

7.顶件块

正装的复合模采用上出料方式，通常在凹模下加一垫块，以增加顶件块的行程，顶件块与弹顶器用顶杆相连。

8.模架和其他零件

该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在中间位置，冲压时可以防止偏心力矩引起的磨具歪斜。

但只能前后送料，适合于复合模。

现以凹模周界来选择模架规格：

上模座取45mm，下模座取55mm，上下模座垫板厚度取10和5mm，凸模固定板，凹模都取20mm，下垫块取14mm，则该模具的闭合高度为：

H=（45+55+15+57+55-1）mm=226mm

上模座250*45mm下模座250*55mm

导柱40*180mm35*180mm

导套40*115*43mm35*115*43mm

可见，该模具的闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模闭合高度270mm，完全可以满足使用要求。

上模座:

图6

下模座：

图7

装配总图：

图8-1

图8-2

参考文献：

1、《冲压工艺与冲模设计》，翁其主编，机械工业出版社

2、《冲压与成型设备》，孙凤勤主编，高等教育出版社

3、《冲模设计手册》，《冲模设计手册》编写组，机械工业出版社

4、《冲压模具简明设计手册》，郝滨海编著，化学工业出版社

6、《冲压模具设计结构图册》，薛啟翔编，化学工业出版社

5、《机械制造基础》，胡大超，高等教育出版社

7、《机械制图》,刘少年主编，机械工业出版社

8、《冲压工艺与模具设计使用技术》，郑家贤编著，机械工业出版社