机械专业综合课程设计说明书--双侧刃定距级进冲裁模设计

双侧刃定距级进机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书双侧刃定距级进冲裁模设计学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 目 录1课程设计任务书12零件工艺分析22.1 冲压材料22.2 工序性质22.3 结构形状22.4 尺寸精度23 工艺方案的确定及制定33.1 工序比较34 模具结构的选择44.1 模具形式44.2送料方式44.3 卸料以及出件方式44.4定位方式的选择44.5模架及导向零件的选择55 工艺计算55.1排样设计55.1.1无搭边排样形式55.1.2无搭边排样形式55.1.3材料利用率65.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算75.2.1冲裁的结构分析75.2.2刃口计算原则86冲裁力计算与压力机选择及压力中心确定106.1冲裁力计算106.2压力机的选择116.3压力中心的确定127凹模设计137.1凹模孔口结构形式确定。137.2凹模精度与材料的确定。137.3凹模外形尺寸计算。138凸凹模设计计算158.1凸凹模精度和材料确定158.2凸模长度确定168.3模架形式以及上下模座的选择168.4模具总装配图以及工作原理17总结181课程设计任务书2零件工艺分析图2.1零件图2.1 冲压材料该冲压件板件，厚度为2mm，大批量生产。材料为Q235钢，低碳钢，塑性好，易成形，具有良好的可冲裁性能。2.2 工序性质 由零件图可知该零件结构简单，只需冲孔、落料2个工序即可。2.3 结构形状零件结构简单。零件中心为一直径为4mm的圆孔，左右两侧各有一个半径为4mm的半圆弧。总长为34mm，两半圆弧圆心距为26mm，宽8mm。2.4 尺寸精度根据设计任务书要求，工件尺寸精度可按照IT14级制造，不需精冲或者其他特殊冲裁。冲孔时应该有一定的凸凹模间隙。3 工艺方案的确定及制定根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔两种。按其先后顺序组合，可得如下几种方案：（1）先冲孔，后落料，单工序冲压；（2）冲孔落料，单件复合冲压（3）冲孔落料级进冲模。采用级进模生产。3.1 工序比较单工序模：单工序模是指只有一个工位，只完成一道工序的冲模，它可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等 。由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。级进模：级进模又叫连续模，压力机的一次行程中，在模具的不同位置完成两道或两道以上的工序。级进模生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制复杂，调整维修麻烦工作精度低。复合模：压力机的一次行程中，在模具的相同位置完成两道或两道以上的工序。采用复合模加工成形，生产率较高，工件精度高。但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。综上所诉：由于任务书要求和此工件有落料有冲孔，单工序不易于实现，而工件精度要求不高，符合任务要求的级进模。压力机一次行程得到一个或数个冲压件，生产效率高，减少了模具和设备的数量，适合于大批量成产。4 模具结构的选择4.1 模具形式级进模是在压力机一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序。级进模所完成的同一零件的不同冲压工序是按一定顺序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的。侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一个长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后两导料板间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分才能通过，通过的距离即等于步距。为了减少料尾损耗，尤其工位较多的级进模，可采用两个侧刃前后对角摆列。4.2送料方式送料装置有手动送料和自动送料两种；自动送料装置是独立完整的控制机构，在一定时间内不需要人工进行操作而自动完成冲压工作适合零件的大批量生产。4.3 卸料以及出件方式因为条料的厚度不是很厚，可采用弹性卸料装置；由于固定卸料方式结构简单但调整不太方便，废料切刀装置适合尺寸大、厚度大的条料，而弹性卸料装置既能起卸料作用又能起压料作用，所得工件质量较好，平直度较高；故综合考虑选择弹性卸料装置比较合适，采用弹性卸料版。该模具采用双侧刃定距级进模，其弹性卸料装置采用卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）。该套模具采用橡胶4.4定位方式的选择为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。因为该模具采用的是条料，定位方式是双侧刃定距。4.5模架及导向零件的选择模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。由于模具没有什么特殊要求以及送料方式，最终选择冲模滑动导向对角导柱模架。5 工艺计算5.1排样设计排样方法很多，有直排、斜排、直对排、混合排、多排和冲裁搭边。对于简单几何形状，如矩形的冲件宜采用直排排样形式。直排可采取无搭边和有搭边的两种方式。5.1.1无搭边排样形式无搭边排样其产生的废料极少，此种排样方法是沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具的寿命更差一些，但材料的利用率最高。5.1.2无搭边排样形式此种排样方式是沿冲件全部外形冲裁，在冲裁周边都留有搭边，因此材料的利用率低，但冲件的尺寸完全有冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用这种有废料排样。a.搭边。查冲压工艺与冲模设计表3-12，确定搭边值a，a1。当t=2mm时，a=2,a1=2。b.条料宽度。采用无测压装置。所以 B=D+2a+Z （5-1）式中 D条料的宽度，Z导尺与最宽条料之间的最小间隙，查冷冲压工艺与冲模设计表315得Z=0.5mm。所以 B=（34+2×2+0.5）=38.5（mm）步距： S=10mm5.1.3材料利用率 =×100% （5-2）式中 n板料上实际冲裁的零件数量； 一个冲裁件的实际面积，; L条料长度，； A条料宽度，。 若取工件数n=10件，则料长为L=10D1+9b+2b=10×8+9×2+2×2=102（mm） （5-3）所以条料规格为102×38.5×2所以材料利用率为：=×100%= =62.5% （5-4）对于无搭边的材料利用率：=×100% （5-5）=65%综合以上两种排样方法的材料利用率相差不大。且无搭边排样对模具精度要求高，一般模具无法满足。故此次设计采用有搭边直排排样方式。图5.1排样图5.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算5.2.1冲裁的结构分析如工件零件图所示，外形长度34和宽度8属于落料件，内形4属于冲孔件。图5.2.零件图5.2.2刃口计算原则落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸基本一致，故应以凹模尺寸为基准；又因落料件的尺寸会随凹模尺寸的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，则落料凹模尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减去最小初始间隙。冲孔 冲孔件光面的孔径与凸模尺寸基本一致，故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模尺寸的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加上最小初始间隙。刃口尺寸计算方法根据冷冲压模具课设设计与毕业设计指导可查式3-4，表3-10和表3-11，仅将计算结果列于表5.1 中。在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.2460.36mm。在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.2460.36mm。间隙选择为0.3mm表5.1 冲模刃口尺寸冲裁性质工作尺寸计算公式凹模尺寸注法凸模尺寸注法落料26-0.528-0.36R4凹模刃口计算公式25.7+0.0257.8+0.20R3.9+0.02凸模尺寸按实际尺寸配置，保证双边间隙 0.2460.36mm冲孔4凸模刃口计算公式凹模尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双边间隙0.2460.36mm4.15-0.02图5.3落料凸模图5.4冲孔凸模图5.5凹模6冲裁力计算与压力机选择及压力中心确定6.1冲裁力计算计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力F一般可以按下式计算： (6-1)式中： -系数查表取K=1.3； -冲孔周长， -材料厚度,t=3mm； -材料抗剪强度，Q235抗拉强度取188MPa。由任务书可知：F=1.3N卸料力：N (6-2)式中 卸料力系数，一般取0.5推件力： (6-3)式中 推件力系数，一般取0.055；= (6-4)= F+ + =94714N (6-5)6.2压力机的选择 压力机的公称压力必须大于总的冲压力，所以根据表6-1选择开式可倾压力机J23-10表6-1开式可倾压力机主要技术参数主要技术参数型 号J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-100公称力/631001602504006301000滑块行程/354565100130130130滑块行程次数/170145120105455038最大闭合高度/150180220270330360480最大装模高度/120145180220265280380连杆调节长度/303545556580100工作台尺寸/前后200240300370460480710左右3103704505607007101