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1、摘要近年来，随着我国国民经济的高速发展，模具工业生产中模具技术也得到了巨大进步，在现代工业生产中，模具以成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。本设计说明书主要目的是说明内支承件复合模的设计，包括设计过程中所必须的计算过程，方案分析及确定模具的选择等。通过此说明书使设计的模具更加清楚明了。在设计过程中综合运用了所学的理论知识和生产知识，分析并计算了冲压的各种工艺参数，培养了独立思考问题的能力，为以后的发展做了一次训练，这对我来说是非常有意义的。在本次设计中，避免了以前的盲目性，在参考大量的资料的前提下，详细分析制件并考虑冲压工艺及模具的基本设计方法的同时，也考虑了加工的工艺性和经济性，但是
2、，由于缺乏设计和加工的经验，在设计过程中难免会出现一些错误，望老师给予批评指导。关键字：落料；冲孔；压型；折弯;AbstractIn recent years, with the rapid development of Chinas national economy, industrial production in the mold mold technology has been tremendous progress, in modern industrial production, die in the production of industrial products to bec
3、ome an indispensable and important process equipment.The main objective is to design brochures bearing note of the compound die design, including the design must be in the process of the calculation process, programme analysis and determine the choice of mold. Through this statement to the mold desi
4、gn more clear. Integrated in the design process by using the theory of knowledge production and knowledge, analysis and the calculation of the various process parameters stamping, and trained the capacity of independent thinking for the future development of a training, and this is my very meaningfu
5、l. In this design, to avoid the previous blindness, in reference to a large number of information under the premise of a detailed analysis of parts and consider die stamping process and the basic design methodology, it has also taken into account the processing technology and economy, However, due t
6、o the lack of design and processing experience in the design process will inevitably be some mistakes, the teachers hope to criticism guidance. Keyword: Bearing in pieces; blanking;-empty; bending目 录摘要IABSTRACTII1零件的工艺分析21.1 公差21.2 结构21.3 材料22确定工艺方案32.1工艺方案的初步确定32.2工艺方案分析32.3工艺方案的确定33冲孔落料复合模工艺设计与计算4
7、3.1毛坯的尺寸计算43.2排样的设计与计算53.3压力中心的计算63.4确定冲压力73.4.1弯曲模的设计及计算73.4.2 冲压力的计算73.4.3落料时的卸料力的计算83.4.4冲孔时的推件力的计算93.4.5选择冲床时的总冲压力计算93.5冲压设备的选择93.6凸、凹模和凸凹模刃口部分尺寸的计算103.7弹性元件的设计与计算133.8计算各主要零件的尺寸143.8.1 凹模厚度143.8.2 凸模固定板厚度153.8.3 卸料装置的采用与厚度153.8.4 推料装置153.8.5 导料定位装置153.9模具总体设计15参考文献17致 谢181 零件的工艺分析内支承件的零件图如图1.1所
8、示，图11接触板工件图经分析本制件属于冲裁件， 经初步分析，大约需要经落料，冲孔等工序来完成。设计模具时，首先应根据生产批量、零件图纸及技术要求进行工艺性分析，来判断该冲裁件加工的难易程度。对不适合冲裁或难以完成的部分提出改进方案，进行协商。具体分析如下：1.1 公差制件上未注尺寸公差按IT14级计算，所有工序需保证尺寸精度为IT14级，故此一般的冲裁能保证。经分析，此工件的加工工序的基本步骤为a.落料b.冲孔，c折弯，d压型。1.2 结构本制件结构简单，需要保证孔边距，同时要避免折弯时位置的偏移和折弯后折弯角的回弹。1.2 材料材料为Q235，已退火，此材料抗剪强度=304-373Mpa,抗
9、拉强度b=432-461Mpa，屈服点s=253Mpa,伸长率10=21-25%。2 确定工艺方案2.1工艺方案的初步确定 该制件是大批量生产，决定了不可以采用单工序模，应用复合模或级进模。由于本制件精度等级不高，所以用单工序模或级进模制件的精度等级均能保证。本制件加工中有：冲孔，落料等工序，工序复杂程度一般，设计模具是要保证工件上孔与边缘间距离足够大，折弯时要避免位置的偏移和折弯角度的回弹，并考虑模具设计和制造的难度和经济成本。初步确定的工艺方案如下：方案一：采用单工序模，冲孔，落料，成型，三两套模具。 方案二：采用一套级进模，落料冲孔弯曲落料。2.2工艺方案分析方案一：采用单工序模具，模具
10、结构简单，但需要三两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。 方案二：采用一套级进模，冲裁此工件只需要一副模具，可以连续完成切边，冲孔，弯曲等工序。生产效率高易于实现自动化，操作安全方便，适宜大批量生产。工件精度也能满足要求。采用自动送料装置，保证步距准确，提高效率。2.3工艺方案的确定综合考虑：从设备、模具设计、制造的难度和经济成本以及最后的安装、调试等方面来看，采用方案二比较合适。3 冲孔落料复合模工艺设计与计算 3.1排样的设计与计算 采用有废料的排样方式,如图3.2.1所示图3.2.1（排样图）第一工位：冲两孔，作为导正销孔。第二工位：冲另外两小孔。第三工位：切豁口
11、。第四工位：弯曲压形。第五工位：空步，增加凹模强度。第六工位：落料。查冲压工艺与模具设计P48表2.5.2 ，沿边a =1.8 mm ，工件间a=1.5 mm。由于该件中间为废料，为增加凹模强度，中间废料宽度取大于二倍料厚，这里取4mm则：条料的宽度为 B=（31.5*2+4+1.8*2）mm= 70.6 mm。送进的步距为 S=（15+4）mm=19mm。冲裁件面积 A=31.5*15=472.5 mm 。一个步距的材料利用率 =NA/BS*100%=46%排样采用直排的方式，故材料利用率比较低，但是由于采用级进模生产效率较高，经济合理，制造安全。初算材料的步距为19mm，宽度为70.6 m
12、m，。3.2压力中心的计算因为该工件是采取一次冲两件称零件，所以压力中心取模具中心即可。3.3确定冲压力3.3.1弯曲模的设计及计算根据书冲模设计应用实例P81式子F=0.7KBtb/R+t式中 F 自由弯曲力； B 弯曲件宽度（mm）； t 弯曲件材料厚度（mm）； R 弯曲内半径； b 材料抗拉强度（MPa）；K 安全系数,一般取1.3；则： F=0.7*1.3*6*1*380/3+1=0.52KN;3.3.2 冲压力的计算根据书冲压工艺与模具设计式子 F1 =KtL （ 2.4.1） 式中 F1 落料力(N)； K 系数,一般取1.3；L 冲裁周边长度（mm）；材料的抗剪强度（Mpa），
13、查冲压工艺与模具设计常用冲压材料力学性能P24得：=300 Mpa；t 材料厚度（mm），t=0.8 mm。第一工位：切边料, 冲导正孔。根据书冲压工艺与模具设计P39式子 F2 = KtL （ 2.4.2）式中 F2 冲孔力(N)；K 系数,一般取1.3；L 冲裁周边长度（mm）；材料的抗剪强度（Mpa），则：冲压力为F1 =（1.3*0.8*99.2*300）N=30.9KNF1 =（1.3*0.8*127.44*300）N=39.8KN冲孔力为 F2=（1.3*0.8*6.28*300）N=3.0KN第二工位：冲孔，冲压力为 F1 =（1.3*0.8*6.28*1.5*300）N=29.
14、4KN第三工位：空工位。第四工位：落料,冲压力为 F1 =（1.3*0.8*127.44*300）N=40.0KN3.3.3落料时的卸料力的计算式子 F X = K X F1 （ 2.4.2） 式中 FX 卸料力（N）； F1 落料力（N）； K X 卸料力因数，其值查冲模设计设计与制造表2-10得：KX=（0.020.06），取K X=0.04。 F X=0.06*75.7KN 4.5KN 3.3.4冲孔时的冲力的计算式子 FT= n K T F2 （ 2.4.3） 式中 FT 推件力（N）； F2 冲孔力（N）;K T 推件力因数，其值查冲模设计设计与制造表2-10得：K T=（0.030
15、.09），取K T=0.05。 冲孔凹模的刃口形状按冲模设计设计与制造图2-30（b）P44所示，其刃口直壁高度h=4 mm，则：n=4mm/1.mm=4 FT= 4*0.07*75.7KN=21.2KN3.3.5选择冲床时的总冲压力计算 F总 = F1 + F2 + FX + FT=(30.9+2+2.9+39.8+4.5+21.2)KN=100.44KN3.4冲压设备的选择 为了安全起见，防止设备的超载，可按公称压力为F压1.3F总 的原则选择压力机.参照书冲压与塑料设备P48选取公称压力为350 KN 的开式双柱可倾压力机JH23-40，该压力机与模具设计的有关参数为： 公称压力： 40
16、0KN 滑块行程： 80mm 滑块行程次数 55次/min 最大封闭高度： 330mm 封闭调节高度量： 65mm 工作台尺寸： 前后为 460mm左右为 700mm 垫板厚度： 66mm 模柄孔尺寸： 直径为 50mm深度为 70mm 工作台孔尺寸： 前后为 360mm左右为 320mm 直径为 320mm根据冲压力、闭合高度、外廓尺寸等数据、选该设备是合适的。3.5凸、凹模和凸凹模刃口部分尺寸的计算此制件外形为落料件以凹模为基准，其凸模以落料凹模为基准配做。对于中间的冲孔部分，以凸模为基准，其凹模以冲孔凸模为基准配做。查书冲压模具设计与制造表2.2.3P33，得双面间隙为：Zmin=0.1
17、mm，Zmax=0.14mm。因工件未标注公差均按IT14级计算,所有的公差值查互换性与技术测量表3-2常用尺寸的标准公差值数值表。查冲压模具设计与制造表2.3.1 P38，对于尺寸8mm ，4mm ，7mm，10mm，取x =0.75；其余的选取x =0.5。根据书冲压工艺与模具设计P38式子第一类尺寸 凸模或凹模磨损后会增大的尺寸Aj =( Amax-x) 0+d = ( Amax-x) 0+0.25* （ 2.3.6）第二类尺寸 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸 Bj =( Bmin+x) 0-p = (Bmin +x) 0-0.25* （ 2.3.7）第三类尺寸 凸模或凹模磨损后会减小的尺
18、寸Cj =( Cmin+0.5)0.125 （ 2.3.8） （1）冲孔：凸模-孔直径4 , b=(b+x) b=(6+0.5*0.62) =6.15b=(32.5+0.5*0.62) =32.81b=(9.5+0.5*0.36) =9.68b=(4+0.5*0.3) =4.15凸模-孔直径5b=(5+0.5*0.3) =5.15b=(15+0.5*0.43) =15.215b=(26.5+0.5*0.52) =26.76(2)落料A=(15-0.5*0.43) =14.785A=(4-0.5*0.3) =3.85A=(5-0.5*0.43) =4.85(3) L=(L+0.5) L=(48+
19、0.5*0.046) =48.023 L=(27+0.5*0.033) =27.017该制件要求外形尺寸,由于切边切掉的是余料，留下的轮廓为制件形状，因此以凸模为基准,间隙取在凹模上. 凸模与凹模的单边间隙为Z/2=1*t=1*0.1mm=0.1mm 3.7弹性元件的设计与计算为了得到较平整的工件，此模具采用弹性式卸料结构，使条料在落料冲孔过程中始终处于一个稳定的压力状态下，从而改善了毛坯的稳定性，避免了材料在切向应力的作用下发生起皱的可能性。下卸料采用橡胶作为弹性元件，按冲模设计应用实例P15式子 H自由=（3.54）S工作 （1-4） 式中 H自由 橡胶的自由高度（mm）； S工作工作行程
20、与模具修磨量或调整量（46 mm）之和； S工作=（2+5）mm=7. mm；来计算橡胶的自由高度 H自由=（3.54）*7mm =20.528 mm则取H自由 为21mm由冲模设计应用实例P15式子H2=（0.850.9）H自由 （1-5） 式中 H2 为橡胶的装配高度（mm）；来计算为橡胶的装配高度H2 =（0.850.9）*26 mm=18.123.4 mm则取 H2 =20 mm橡胶的截面面积在模具装配时，按模具空间大小来确定。3.8计算各主要零件的尺寸3.8.1 凹模厚度查冲压工艺与模具设计P72式子 H凹=kb （15 mm） （2. 8. 8）式中 H凹落料凹模厚度(mm)； b
21、 为冲裁件的最大外形尺寸，b=104 .3mm； k 为系数，是考虑板料厚度影响懂得系数可查冲压工艺与模具设计中P68表2.8.2系数 k的值得： k=0.35 落料凹模厚度 H凹=kb=0.35*43mm =20 mm 取 H凹=35mm查冲压工艺与模具设计P68式子 C=(1.5 2)H凹 （3040mm） （2. 8. 9）式中 C落料凹模壁厚(mm)； H凹落料凹模厚度(mm)；落料凹模壁厚 C=(1.5 2) H凹=(1.5 2)*20 mm=3040mm 取 C=35mm凸模厚度根据所采用的压力机的最大闭合高度以及模具的闭合高度确定。 为保证凸模有可靠的定位可以采用凸模固定板进行固
22、定，也可以加厚凸模台阶的厚度以利于有足够的强度和刚度而直接用螺栓固定于上模座板。在此采用台阶式凸模并用固定板进行固定。冲孔凸模也采用台阶式提高冲孔凸模的强度和刚度。3.8.2 凸模固定板厚度凸模固定板的厚度一般大于台阶厚度10mm左右，所以取此值为18mm即可。 因为采用台阶式凸模，且为了防止过大的冲压力在上下模座上压出凹坑所以添加垫板。垫板厚取10mm。由于工件外形尺寸较大，凸模采用直通式与垫板、下模座直接用螺钉固定。垫板厚度由模具的闭合高度确定。3.8.3 卸料装置的采用与厚度因为工件料厚为1 mm，相对较薄，卸料力有比较小。所以采用弹性卸料装置既可以卸料同时起到压料的作用，保证了制件的平
23、整度，弹性元件采用橡胶即可，卸料板厚度15mm。3.8.4 推料装置由于是用于级进模生产，故采用下出件方式，操作安全方便，生产效率高。然后制件在靠自身重力落下。 3.8.5 导料定位装置 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距由第一步切边料代替侧刃初定距，导正销精定距。3.9模具总体设计根据以上计算所得数据及确定的工艺方案，对模具进行总体设计，绘结构草图(如下)。从结构草图初算闭合高度 H=40+10+20+23+12+18+37=180mm根据凹模外形尺寸，确定凹模板的外形尺寸为180*200*35,下模座的外形尺寸为290*260*40，导柱采
24、用GB/T2861.1的28*170；导套采用GB/T2861.6的28*10*38。由于初选压力机闭合高度为220，上，下模座均采用非标件所以凹模的闭合高度以初算为准。考虑到模具的外型尺寸还可以，采用后侧导柱模架。 图3.9.1模具装配图 参考文献 1 成虹主编 . 冲压工艺与模具设计 . 北京：高等教育出版社，2002.7 2 孙凤勤 . 阎亚林主编 . 冲压与塑压成形设备 . 北京：高等教育出版社， 2003.12 3 模具实用技术丛书编委会编 . 冲模设计应用实例 . 北京：机械工业出版社 ，1999.6 4 韩进宏主编 . 互换性与技术测量 . 北京：机械工业出版社，2004.7 5 模具实用技术丛书编委会编 . 冲模设计手册（4）. 北京：机械工业出版社，2006.1 6 刘华刚主编 . 冲压模具设计与制造 . 北京：化学工业出版社， 2005.12致 谢
