机械专业综合课程设计说明书--顺装复合冲模设计

机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书顺装复合冲模设计学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 目 录第一章 冲压工艺过程设计1(一)工艺性分析1(二)确定工艺方案及模具结构形式1第二章 模具设计计算1(一)排样设计1(二)计算总冲压力3第三章 确定压力中心3第四章 压力机的选择4第五章 刃口尺寸计算4第六章 主要零部件设计6(一)凸模设计6(二)凹模设计7(三)凸凹模设计9第七章 标准件的选用10第八章 设计并绘制总图12第九章 模具工作过程12第十章 总结13第十一章 参考文献13第一章 冲压工艺过程设计(一) 工艺性分析1、材料     零件的材料为Q235普通碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。2、结构     工件的结构简单，形状对称，为一矩形，长宽分别为50和30；零件呈轴对称分布，零件中心为一直径为10的圆孔，零件的四角均为直角。冲裁件的内、外形应尽量避免有尖锐的角，为提高模具寿命，将90度清角改为R2的圆角.3、精度     零件图上所有尺寸已标注公差，各尺寸公差为50-0.620、30-0.520、10-0.430。4、结论  可以冲裁。(二) 确定工艺方案及模具结构形式该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，故可以考虑复合冲压工序。为保证冲裁件内孔与边缘的相对位置精度，决定实行复合模生产，冲孔落料复合冲压的生产工艺方案。复合模分为正装式复合模和倒装式复合模。正装式特点。工件和冲孔废料都落在凹模孔，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。倒装式特点。冲料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件只有一个孔，平直度要求较高，所以选用正装式复合模。第二章 模具设计计算(一) 排样设计1、排样方式排样方法很多，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。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。有搭边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。本工件采用直排有搭边的排样方式。表1 搭边a和a1数值材料厚度圆件及或圆角r<2t的工件矩形工件边长L<50mm矩形工件边长L>50mm或r<2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a<0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.2010.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t由表1确定搭边值，根据零件形状两式件间按矩形取搭边值a=2.8mm，侧边取搭边值a1=2.5mm。则条料宽度：B=(D+2a)- 查表 =1.0B=(50+2×2.8)-1.0 =55.6-1.0连续模进料步距为32.8mm。排样图如下：图1 排样图(二) 计算总冲压力采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时FZ=F+FT。1、计算冲裁力用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtb式中： -系数,一般取K=1.3； -冲裁周边长度， -材料厚度,t=3mm； -材料抗剪强度，取=450MPa。冲裁力F落=KLtb =1.3*(30+50)*2*3*450 =280800N F孔=KLtb =1.3*10*3*450 =55135N F冲=F落+F孔=280800+55135=335935N2、计算推件力FT=nKTF，查表3-17，取KT=0.045 =ht*0.045*335935 =63*0.045*335935 =30234.15总冲压力FZ=F冲+FT=335935+30234.15=366169.15N第三章 确定压力中心冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。由于该制件为轴对称件，因此压力中心就是冲裁件的几何中心。第四章 压力机的选择考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查下表2初选压力机为J23-40型压力机。表2 开式压力机规格及参数型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公称压力/KN100160250350400滑块行程/mm455565100100最大闭合高度/mm180220270290330闭合高度调节/mm3545556065滑块中心线至床身距离/mm130160200200250滑块底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作台板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直径3040404050深度3560606070第五章 刃口尺寸计算查冲压工艺与冲模设计表3-5可得，Q235的最小双面间隙Zmin=0.460,最大双面间隙Zmin=0.640,Zmax-Zmin=0.640-0.460=0.180mm,1、冲孔10-0.430dT=(dmin+x)-T0dA=(dT+Zmin)0+A查表3-5、3-6、3-7：T=0.020mm、A=0.020mm、x=0.5校核：0.020+0.020=0.040mm<0.180mm，符合的条件。将已知和查表数据代入公式：dT=(10+0.5*0.43)-0.0200=10.22-0.0200mmdA=(10.22+0.460)0+0.020=10.680+0.020mm2、落料外形长度为50的刃口，50-0.620Zmin=0.460、Zmin=0.640，x=0.5 T=0.020mm、A=0.020mm、校核：0.020+0.030=0.050mm，符合的条件。 DA=(Dmax-x)0+A=(50-0.5*0.62)0+0.030=49.690+0.030mm DT=(DA-Zmin)-T0 =(49.69-0.46)-0.0200 =49.23-0.0200mm外形长度为30的刃口，30-0.520 Zmin=0.460、Zmin=0.640，x=0.5 T=0.020mm、A=0.025mm、校核：0.020+0.025=0.045mm,符合的条件。 DA=(Dmax-x)0+A=(30-0.5*0.52)0+0.025=29.740+0.025mm DT=(DA-Zmin)-T0 =(29.74-0.46)-0.0200 =29.28-0.0200mm第六章 主要零部件设计(一) 凸模设计为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：1）精确定位: 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。2）防止拔出: 回程时，卸料力对凸模产生一定的作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。3）防止转动:对于非圆形凸模，则制成无台阶断面的形式，材料常用Cr6Wv, Cr12,CrWmn等。冲孔凸模用固定板压配固定，采用H7/m6配合，刃口部分热处理硬度为58-62HRC，尾部回火至40-50HRC 。凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，且应留修磨量，用螺钉和销钉固定。冲裁时凸模进入凹模一定深度。同时，凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，用螺钉固定好。如图所示：图2 凸模零件图(二) 凹模设计1、 凹模的外形尺寸凹模厚度为：H=Kb(H>15mm)式中 K-系数，见表3(冲压模具设计手册)； b-工件最大的外形尺寸。表3 系数K值材料料宽s/mm材料厚度t/mm1>13>36500.300.400.350.500.450.60>501000.200.300.220.350.300.45>1002000.150.200.180.220.220.30>2000.100.150.120.180.150.22凹模壁厚为：C=(1.52)H .b=50mm,查表K=0.35,所以 H=Kb =0.35*50=17.5mmC=(1.52)*17.5=26.25mm35mm，取凹模壁厚为35mm。凹模板边长 凹模板边宽 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。根据公式可计算凹模长： =50+2×35 =120mm根据公式可计算凹模宽： 30+2×35 =100mm 即：L×B×H=120mm×100mm×17.5mm表4 矩形和圆形凹模外形尺寸矩形凹模的长度和宽度L×B矩形和圆形凹模厚度圆形凹模直径d63×50、63×63 10、12、14、16、18、206380×63、80×80、100×63