冲压工艺与模具课程设计——复合倒装模

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： * *大学猴年马月目 录摘 要1前 言1第一章 设计任务及确定工艺方案21.1 零件设计任务21.2 零件工艺性分析21.3 冲裁工艺方案的确定3第二章 排样图设计及材料利用率分析42.1 排样设计42.2 材料利用率分析4第三章 计算冲压力、压力中心和冲压设备的选用和校核53.1 计算冲压力53.2 冲压设备的选用6第四章 刃口尺寸计算74.1 落料(外形)84.2 冲孔(内形)9第五章 冲裁模具零件及结构的详细设计105.1凹模设计：105.2 凸模设计：115.3 凸凹模计算135.4 模座的选用及标准件的选取145.4.1模架的选用145.4.2 凸模固定板145.4.3 卸料板145.4.4 垫板的确定145.4.5 模柄的选择145.4.6 螺栓销钉的选择155.4.7 卸料装置中弹性元件的选择15第六章 模具零件制造加工156.1 模具零件的加工156.2 模具的装配20参考文献21 冲压工艺与模具课程设计 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35mm的孔和2个10mm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 =0.0462.5KN=2.5KN（4）冲压力 F= Fc+ Fx+ Ft=62.5+2.5+18.75=83.75KN3.2 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/mm45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/mm180垫板尺寸/mm厚度35直径封闭高度调节量/mm35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/mm35°（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33，确定冲裁间隙为Zmin=0.04mm, Zmax=0.06mm。零件的外形尺寸35、R10由落料获得 ，2×10及25，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： 凹模厚度，H=kb（15mm）,k查表3-15得，k=0.35H=kb=0.35×50=17.5mm 根据考虑强度，H取20 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×