冲压工艺与模具课程设计复合倒装模.docx

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冲压工艺与模具课程设计复合倒装模

冲压工艺与模具课程设计

说

明

书

设计题目：

倒装复合模

学院：

机电工程学院

班级：

10材料*****

学号：

***********

设计者：

Yeshuai

指导老师：

******

***大学

猴年马月

摘要

本次设计的内容为冲裁模，完成落料、冲孔两道工序。

模具为倒装复合模结构，由打杆推动顶件块从而顶出制件，橡胶垫驱动的卸料板卸除条料。

排样方式为单斜排，由挡料销和导料销定位、导向。

模架为后侧导柱矩形模架，凸缘式模柄。

选择典型组合，查国家标准GB2873.1，生成装配图和相关的零件图。

关键词：

落料冲孔倒装单斜排

前言

冷冲模毕业设计是在理论教学之后进行的实践性教学环节，其目的在于巩固所学知识，让学生会用课堂学到的知识解决设计过程中出现的实际问题，培养学生综合运用冲压工艺理论知识，分析解决一般的冲压过程实际问题的能力，了解和掌握冲压模具设计的一般过程、方法、步骤及零件加工工艺，进一步熟悉冲压模具的类型及结构和零件加工方法，在熟悉相关国家标准和技术规范基础上，提高学生正确查找、判断、选择相关技术参数的能力，培养学生的标准及规范意识，归纳出与相关的冷冲模工作岗位对职业的能力要求，为以后走向工作岗位做好准备。

第一章设计任务及确定工艺方案

1.1零件设计任务

工件图：

图1工件图

材料为3A21铝合金，材料厚度1.0mm，生产批量为大批量。

1.2零件工艺性分析

（1）材料分析

3A21铝为防锈铝，具有较好的冲裁成形性能。

（2）结构分析

本设计是一个是由冲孔、落料工序制成的工件。

该工件结构简单，应用广泛薄垫片。

材料为3A21铝合金，厚度为1mm，零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。

零件中有一个φ35mm的孔和2个φ10mm的孔，满足冲裁最小孔径

≥

的要求。

另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为5mm，满足冲裁件最小孔边距

≥

的要求。

，所以该零件的结构满足冲裁的要求。

（3）精度分析

零件上的尺寸该制件无特殊要求公差等级，可按IT14精度等级计算，普通冲裁即可实现要求。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

1.3冲裁工艺方案的确定

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，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件的精度较差，生产效率低，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对称简单，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，但生产零件的过程中要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。

根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。

由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模采用倒装复合模及弹性卸料板和定位定方式定位。

第二章排样图设计及材料利用率分析

2.1排样设计

（1）搭边

查表确定搭边值：

两工件的搭边：

a=1.1mm；

工件边缘搭边：

a1=1.4mm；

步距51.53mm；

调料宽度B

确定后排样图如图1-2所示。

导料板的距离B0=B+Z=52.8+0.5=53.3mm

2.2材料利用率分析

该制件的外形面积和周长由CAD计算分别为2015.996mm、446.512mm。

一个步距内材料利用率η为：

A——是一个工件的面积mm2；

N——是一个进距内的工件的数量；

B——是条料宽度mm；

S——是进距mm。

选用530mm×1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为10条料（35mm×1000mm）,每张条料可冲19个工件，则材料总的利用率为

N——是一张板上的工件的总的个数

B——是板料的宽度

L——是板料的长度

第三章计算冲压力、压力中心和冲压设备的选用和校核

模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，冲压力为冲裁力、推件力、卸料力的总和。

3.1计算冲压力

（1）冲裁力F：

基本计算公式（冲压模具设计与制造1-12）

此零件的周长由CAD求得为L=446.512mm，材料厚度1.0mm，3A21铝合金的抗拉强度查（冷冲压工艺手册表2-21，P48）取140MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为

（2）推件力

：

基本计算公式为

（冲压模具设计与指导）

查表（冲压模具设计与指导2-20）取0.05，且凹模洞口直刃高度h取6mm，n=h/t=6/1.0=6,得：

（3）卸料力

：

基本计算公式

（冲压模具设计与制造1-13）

查表（冲压模具设计与制造1-8）取0.04，得

=0.04

62.5KN=2.5KN

（4）冲压力

F=Fc+Fx+Ft=62.5+2.5+18.75=83.75KN

3.2冲压设备的选用

（1）初选设备压力机

查（冲压模具课程设计指导与范例表9-9）根据总冲压力选择压力机的标称压力，所以初选J23-10开式双柱可倾压力机。

根据冲压力的大小，查（冲模设计应用实例，P364）选取J23-10开式双柱可倾压力机其中主要技术参数如下：

滑块行程/mm

45

工作台尺寸/mm

前后

240

左右

370

滑块行程次数/（次/min）

145

工作台孔尺寸/mm

前后

130

直径

170

左右

200

最大封闭高度/mm

180

垫板尺寸/mm

厚度

35

直径

封闭高度调节量/mm

35

模柄孔尺寸/mm

直径

30

深度

55

滑块中心线至床身距离

130

滑块底面尺寸/mm

前后

左右

立柱距离

180

床身最大可倾角/mm

35°

（2）压力中心计算

冲模对工件施加冲压力的合力的中心称冲压压力中心。

所以遵循冲压压力中心原则：

（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心；

（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合；

（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。

零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。

因为该工件是对称形状的单个冲裁件冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

如图1-2所示：

图3-1工件几何形状

（3）压力机的校核：

由选的压力机可知：

即：

即：

经计算

第四章刃口尺寸计算

该零件为落料冲孔两种工序，形状简单，精度低，可采用配合加工方法制造。

该零件的材料是3A21铝，厚度是1mm，该零件是属于无特殊要求，属于一般冲裁件，查课本表3—3，确定冲裁间隙为Zmin=0.04mm,Zmax=0.06mm。

零件的外形尺寸φ35、R10由落料获得，2×φ10及φ25，而中心尺寸60，由冲孔获得。

由公差表查得

IT=10，x=1.0,

，IT=10，x=1.0设计凸凹模分别按IT6,IT7级别加工制造则：

4.1落料（外形）

冲裁件外形属落料件，选凹模为设计基准件，配合加工方法，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际按间隙需要配制。

以凹模尺寸为基准，凸模、凹模分别以IT6,IT7级加工。

凸模：

凹模：

经查表可知

x=0.75,

x=0.75

校核：

│

│+│

│≤

所以0.02+0.03=0.05>0.02不满足间隙公差要求

只有缩小

值，提高制造精度才能保证间隙在合理间隙内。

因此取：

所以，取

以凹模尺寸为基准，凸模、凹模分别以IT6、IT7级加工。

凸模：

凹模：

校核：

│

│+│

│≤

0.02+0.02=0.04>0.02

只有缩小

值提高制造精度才能保证间隙在合理间隙内。

因此取：

所以，取

4.2冲孔（内形）

冲裁件内形属冲孔件，选冲孔凸模为设计基准件，配做加工法，只需计算冲孔凸模刃口尺寸及制造公差，冲孔凹模刃口尺寸由冲孔凸模的实际按间隙需要配制。

凸模按IT6、凹模按IT7加工，

冲孔件为IT10，查表

取X=0.75

校核：

∵│

│+│

│≤

即0.009+0.015>0.02

只有缩小

值提高制造精度才能保证间隙在合理间隙内。

因此取：

所以，取

冲孔件为IT9，查表

取X=0.75

校核：

∵│

│+│

│≤

即0.016+0.013>0.02

只有缩小

值提高制造精度才能保证间隙在合理间隙内。

因此取：

所以，取

孔中心距尺寸：

第五章冲裁模具零件及结构的详细设计

5.1凹模设计：

①凹模厚度，H=kb（≥15mm）,k查表3-15得，k=0.35

∴H=kb=0.35×50=17.5mm

根据考虑强度，H取20

②凹模壁厚：

，取C=35mm

所以凹模宽度B和长度A分别为：

凹模宽度：

B=b+2c=50+2×35=120mm

凹模长度A=b+2c=72.04+2×35=142.04mm

根据查表后侧导柱模架得出国标L=160B=125H=20

故确定凹模的外形尺寸为：

160×125×20。

如图1-3所示

④凹模材料，因为凹模具有锋利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，所以凹模应有高的硬度和适应的韧性，故选Cr12M0V

5.2凸模设计：

因为在刃口计算是得到是2×φ10及φ25孔的尺寸分别为：

Φ10孔

凸模直径：

凹模直径：

经过查《冲压模具简明设计手册》表2.5.4可知

取得到凸模的相关数据：

直径：

d=10.15mm,基本尺寸：

，

，

l=36～55mm

冲孔凸模如图1-4所示：

图1-4冲孔凸模

凸模长度尺寸的确定。

采用弹性卸料时凸模的长度为L=h1+h2+t+A。

∴

，取L=42mm

强度校核,

=4

1.0

140/1300≈0.43mm

经过校核凸模强度刚度符合要求.

Φ25孔

凸模直径：

凹模直径：

经过查《冲压模具简明设计手册》表2.5.4可知

取得到凸模的相关数据：

直径：

d=25.2mm,基本尺寸：

，

，

l=42mm

凸模材料，选用Cr12M0V,淬火后硬度（HRC达58～62）.采用铆接固定。

5.3凸凹模计算

高度计算：

h=h1+h2+h3=21+10+10=41mm

h1——凸凹模固定板厚度；

h2——橡皮厚度；

h3——推料板厚度。

如图1-5所示：

图1-5凸凹模

5.4模座的选用及标准件的选取

5.4.1模架的选用

材料为45﹟钢，热处理淬硬，HRC43-48。

上下模座材料选用HT200钢,选用矩形模座,其长度比凹模板大40-70mm,取值200mm.厚度为凹模厚度的1～1.5倍.

选取模架：