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1、XX学院冲压模具课程设计设计说明书题 目： E形连接片 指导老师： XXX 学 生： XXX 学 号： . XX学院物理与电子工程系设计过程原始数据：数据如图1所示，材料为40钢，料厚t=3mm，大批量生产，图中未注公差均为一般公差（自由公差），且取中等精度。图11. 冲压件工艺分析此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为40钢、t=3mm的优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有一个直径22mm的圆孔，一个13mm的圆孔，一个40mm20mm、圆角半径为R10mm的长方形孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与边缘之间的最小壁厚大于3mm。工件的尺寸落料按IT12级，冲孔
2、按IT11级计算。尺寸精度中等，普通冲裁完全能满足。2. 冲裁工艺方案的确定2.1 方案种类 该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先冲孔，后落料，采用单工序模生产。方案二：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。方案三：冲孔、落料同时进行，采用复合模生产。2.2 方案比较方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此案。方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，
3、一般适用大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓比较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。2.3 方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔落料复合模。3. 模具结构形式的确定复合模有两种结构形式：正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后的工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。4. 工艺尺寸计算4.1 排样设计4.1.1 排样方法的确
4、定根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法，初画排样图如图2所示。图24.1.2 确定搭边值查表2-15，取最小搭边值：工件间=2.90.9=2.36，侧面=2.80.9=2.36考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则取=5，为了方便计算取=34.1.3 确定条料步距步距：363mm，宽度：143mm4.1.4 条料的利用率4.1.5 画出排样图根据以上资料画出排样图，如图3所示图34.2 冲裁力的计算4.2.1 冲裁力F查表9-1取材料40钢的抗拉强度由 已知：L=（201+55+15.7+27+
5、15.7+15+18+50+15.7+30）2+（3.1422）+（3.1413）+（3.1420+80） =1156.9所以 F=1156.93580=2013006N2013KN4.2.2 卸料力由，已知（查表2-17）则 =0.352013=704.55KN4.2.3 推件力由，已知 =0.045则 =30.0452013=271.755KN4.2.4 顶件力由，已知=0.05（查表2-17）则 =0.052013=100.65KN4.3 压力机公称压力的确定本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，所以2013+271.755=2284.755KN根据以上计算结果，冲压设备拟选J21-400
6、A。4.4 冲裁压力中心的确定按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置，并确定坐标系；标注各段压力中心坐标点，画出坐标轴X、Y，分别计算出各段压力中心点及各段压力中心点的坐标值；冲裁直线段时，其压力中心点位于各段直线段的中心；冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置见图4，按下式计算图4则整理出冲裁压力中心数据，见表1表1 压力中心数据表各段基本要素长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值冲裁力F/N备注xyAL=2101050365400冲裁力计算公式为材料抗拉强度，查表9-1得t为材料的厚度，t=3mmBL=5521027.595700CL=27186.56546980DL=1516347.526100E
7、L=181544031320FL=501456587000GL=60105100104400HL=50656587000IL=18564031320JL=154747.526100KL=2723.56546980LL=55027.595700ML=40.8223.552.571026.8NL=69.08186.532.5120199.2OL=15.7206.161.427318O166.461.4各段基本要素长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值冲裁力F/N备注xyOL=15.7141.896.127318冲裁力计算公式为材料抗拉强度，查表9-1得t为材料的厚度，t=3mmO68.496.1O
8、43.461.4O3.461.4PL=142.810558248472根据力学原理，分力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和，则可求得压力中心坐标（x，y）:x=y=得 x=100.53 y=43.83综上所述，冲裁件的压力中心坐标为（100.53，43.83）4.5刃口尺寸的计算4.5.1 加工方法的确定结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作；冲孔时，则只需计算凹模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只需要在配作时保证最小双面合理间隙值=0.480mm
9、（查表2-8），凹凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。4.5.2 尺寸变化判断采用配作法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分三种情况，分别统计如下：第一种尺寸（增大）：210，80，10，32.5，65，100，40，38第二种尺寸（减小）：116，22，13，20第三种尺寸（不变）：40，20，1634.5.3 刃口尺寸计算按入体原则查表2-3确定冲裁件内形与内形尺寸公差，工作零件刃口尺寸计算见表2所示。表2 工作零件刃口尺寸的计算尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注第一类尺寸210210=()209.65系数x的数值查表2-11非圆形工件公差0.2，取x=1；0.250.49，取x=
10、0.75；0.5，取x=0.5对于圆形工件：0.24，取x=0.75；0.24，取x=0.5808079.6510109.832.532.532.2656564.710010099.7404039.738382.8第二类尺寸116116116.2222222.13131313.11202020.2第三类尺寸40400.2400.0520200.065200.0161631630.1251630.0314.5.4 落料凹模、凸凹模尺寸确定根据表2数据，画出工作零件尺寸，如图4、图5所示。图4 落料凹模图5 凸凹模4.5.5 卸料装置的设计采用图6所示的卸料装置，已知冲裁板厚t=3mm，冲裁卸料力
11、=704.55KN。根据模具安装位置拟选8个弹簧，每个弹簧的预压力为=88.069KN查表9-32圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧规格为（使所选弹簧的工作极限负荷）d=6mm，D=30mm，h=60mm，=1700，h=13.1mm，n=7，f=1.88mm，t=7.8mm其中，d为材料直径，D为弹簧大径，为工作极限负荷，h为自由高度，h为工作极限负荷下变形量，n为有效圈数，t为节距。弹簧的总压缩量为77.56mm图6 卸料装置1-打杆；2-推板；3-连接推杆；4-推件块5. 模具总体结构设计5.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压模，所以本套模具类型为复合模。5.2 定位方式的选择因
12、为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距。而第一件的冲压位置因为条料有一定的余量，可以靠操作工人目测来确定。5.3 出件方式的选择根据模具冲裁的运动特点，该模具采用刚性出件方式比较方便。因为工件料厚为3mm，推件力比较大，用弹簧装置取出工件不太容易，且对弹力要求很高，不易使用。而采用推件块，利用模具的开模力来推出工件，既安全又可靠。故采用刚性装置取出工件。结构如图4所示。5.4 导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该复合模采用中间导柱模架。6. 主要零部件的设计6.1 工作零部件的结构设计6.
13、1.1 落料凹模凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机即可一次成形，安排凹模在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，尽量保证压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸为：凹模厚度 =0.18210=37.8mm（查表2-22得k=0.18）凹模壁厚 =56.775.6mm取凹模厚度 H=60mm，壁厚=60mm。凹模宽度 B=b+2c=100+270=240mm（送料方向）凹模长度 L=210+270=350根据工件图样，在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下，取凹模长度为365mm，宽度为255mm，所以凹模轮廓尺寸为36525570mm。6.1.2 冲孔凸模根据图样：工件有3个不一样的孔，故设计
14、3支凸模。为了方便固定，都采用阶梯式，长度为：L=凹模+固定板+t=70+45+3.5=118.5mm。6.1.3 凹凸模当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算如下=30+45+3+10=88mm式中，为卸料板厚度，取30mm；为凸凹模固定板厚度，取45mm；t为材料的厚度，取3mm；h为卸料板与固定板之间的安全高度，取10mm。因凸凹模为模具设计中的配作件，所以应保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙。6.2 定位零件的设计6.2.1 挡料销和导料销的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个的活动挡料销，和两个的活动导料销。挡料销和导料销的下面分别采用压缩弹簧，在开模时，弹簧恢复弹
15、力把挡料销顶起。使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作，具体结构如图7所示。图76.2.2 卸料板设计卸料板周界尺寸与在凹模周界尺寸相同，厚度为30mm，材料为45钢，淬火硬度为4045HRC。6.2.3 卸料板螺钉的选用卸料板采用6个M8的螺钉固定，长度L=75+8+45=128mm。（为弹簧的安装高度；为卸料板的工作行程；a为凸凹模固定板厚度）6.3 模架及其他零部件的设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具的中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，查表9-48选择模架规格如下：导柱：dL 分别为45260mm，50260mm（GB/T 286
16、1.1）导套：dLD 分别为4515058mm，4515058mm（GB/T 2861.6）上模座厚度取60mm，下模座厚度取75mm，上垫板厚度取10mm，则该模具的闭合高度为：=+L+Hh=60+75+10+118.5+883.5=347.5mm式中 L凸模高度，mm； H凸凹模高度，mm； h凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm。可见该模具的闭合高度小于所选压力机J21-400A的最大装模高度500mm，因此该压力机可以满足使用要求。7. 模具总装图通过以上设计，可得到如图8所示模具的总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、冲孔凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。下模由下模座、固定板、卸料板
17、等组成。出件是由打杆、推板、连接推杆、推件块组成的刚性推件装置，利用开模力取出工件。卸料是在开模时，弹簧回复弹力，推动卸料板向上运动，从而推出条料。在这中间冲出的废料由漏料孔直接漏出。条料送进时利用活动挡料销定步距，侧边的两个导料销来定条料的宽度位置。操作时完成第一步后，把条料向上抬起向前移动，移到刚冲过的料口里，再利用侧边的导料销继续下一个的冲裁。重复以上动作来完成缩需工件的冲裁。图8 装配图8. 冲压设备的选取通过校核，选择开式双柱固定台式压力机J21-400A能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：4000KN 滑块行程：200mm滑块行程次数：25次/min 最大封闭高度：500
18、mm封闭高度调节量：150mm 滑块中心线至床身距离：480mm立柱距离：896mm 工作台尺寸（前后左右）：9001400mm垫板尺寸（厚度）：170mm 模柄尺寸（直径深度）：1001209. 模具零件加工工艺模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件就变得相对简单。表3所列为13和22圆孔的加工工艺过程；表4所列为6020冲孔凸模加工工艺过程；表5所列为凹模加工工艺过程。表3 13和22圆孔的加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备20125和30125圆柱料2热处理退火3粗车粗车圆柱面，留单边余量0.5mm4热处理调质，淬火硬度达5862HRC5精磨按
19、图纸加工并达到图纸要求6钳工精修全面达到图纸要求7检验表4 6020冲孔凸模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料备长方体料85401252热处理退火3刨刨6面，并互为直角4热处理调质5铣床加工对刀及加工并留单边余量1mm6磨平面磨上下面并互为平行7热处理按热处理工艺，淬火硬度达到6065HRC8精加工按图纸要求精加工9钳工精修10检验，装配表5 凹模加工工艺工序号工序名称工序内容1备料37026080（LBH）2热处理退火3刨刨6面互为直角，留单边余量0.5mm4热处理调质5磨平面磨6面互为直角6钳工划线划出各孔位线（销钉孔、螺钉孔及穿螺纹孔）7线切割加工各孔8热处理按热处理工艺，淬火硬度达到
20、5862HRC9磨平面精磨上下面10线切割按图纸切割工件轮廓至尺寸要求11钳工精修全面达到图纸要求12检验10. 模具的装配根据复合模的特点，先装上模，再装下模较为合理，并调整间隙，试冲，返修。具体过程如下：10.1 上模装配仔细检查将要装配零件是否负荷图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模板装配，并调整间隙。把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理后，打入销钉及拧入螺丝。10.2 下模装配仔细检查将要装配零件是否负荷图纸要求，并作好划线、定位等准备工作。先将凸凹模放在下模座上，再装入凸凹模固定板并调整间隙，以免发生干涉及零件损坏。接着依次按
21、顺序装入销钉、活动挡料销、弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理后拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并再次检查调整。将经调整后的上下模按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲。并根据试冲结果作出相应调整，直到生产出合格制件。11结束语通过对E型连接片的冲孔落料复合模的设计，更深一层地了解冲裁模具是设计流程，包括冲裁件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。在设计工程中，有些数据、尺寸是要非常细心的计算，改一个尺寸就得牵及一大部分尺寸的改动。这充分地考验了我的细心和耐心能力，懂得了机械不是一门粗重活，而是一门非常精细的活，没有严谨的逻辑思维是做不好机械行业的。三维装配图
