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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
2、。工件的尺寸落料按 IT12 级，冲孔按 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。
3、但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，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、4.1 排样设计4.1.1 排样方法的确定根据工件的形状，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=2.361aa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 =3a1a4.1.3 确定条料步距步距：363mm，宽度：143mm4.1.4 条料的利用率 %6.481362.SI 总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
5、算4.2.1 冲裁力 F查表 9-1 取材料 40 钢的抗拉强度 ab580由 bLtF已知：L=（201+55+15.7+27+15.7+15+18+50+15.7+30）2+ （3.1422）+（ 3.1413）+（3.1420+80 ）=1156.9所以 F=1156.93580=N2013KN4.2.2 卸料力 XF由 ，已知 （查表 2-17）KX35.0X则 =0.352013=704.55KNFK4.2.3 推件力 TF由 ，已知 =0.045nKT3nT则 =30.0452013=271.755KNkT4.2.4 顶件力 DF由 ，已知 =0.05（查表 2-17）KD则 =0
6、.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=2284.755KNTZF根据以上计算结果，冲压设备拟选 J21-400A。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 bRSy/)/(sin180(图 4则整理出冲裁压力中心数据，见表 1表 1 压力中心数据表各基本要素压力中心的坐标值各段基本
7、要素长度 L/mmx y冲裁力F/N 备注A L =2101105 0B L =552210 27.5 95700C L =273186.5 65 46980D L =154163 47.5 26100E L =185154 40 31320F L =506145 65 87000G L =607105 100H L =50865 65 87000I L =18956 40 31320冲裁力计算公式 bLtF为材料抗拉强b度，查表 9-1 得J L =151047 47.5 26100K L =27 23.5 65 46980L L =55120 27.5 95700M L =40.82323
8、.5 52.5 71026.8N L =69.0814186.5 32.5 .2O1 206.1 61.4O 2L =15.715166.4 61.427318ab580t 为材料的厚度，t=3mm各基本要素压力中心的坐标值各段基本要素长度 L/mmx y冲裁力F/N 备注O 3 141.8 96.1O 4 68.4 96.1O 5 43.4 61.4O 6L =15.7153.4 61.427318P L =142.816105 58冲裁力计算公式 bLtF为材料抗拉强b度，查表 9-1 得ab580t 为材料的厚度，t=3mm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
9、求得压力中心坐标（x ，y ）:0x =0n21FxFy =0ny21得 x =100.53 y =43.8300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（查表 2-8） ，凹凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。minZ4.5.2 尺寸变化判
10、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210 210 07. 209.65 175.080 80 .0 79.65 .010 10 2. 9.8 5.32.5 32.5 04. 32.2 1.065 65 .0 64
11、.7 .0100 100 4. 99.7 1.第一类尺寸40 40 0.=( )jAmax41039.7 .0系数 x 的数值查表 2-11非圆形工件公差0.2，取x=1；0.25 0.49，取 x=0.75；0.5，取38 38 02. 2.8 05.116 116 .0 116.2 05.22 22 13. 22.13 32.13 13 .0 13.11 08.第二类尺寸20 20 2.00min41)(xj20.2 05.40 40 0.240 0.0520 20 0.065 20 0.016第三类尺寸 163 163 0.12581)2(minCj163 0.031x=0.5对于圆形工
12、件：0.24，取x=0.75； 0.24，取x=0.54.5.4 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=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XF=88.069KNnFx/0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）预Fjd=6mm，D=30mm，h =60mm， =1700，h =13.1mm，n=7，f=1.88mm，t=7.0jFj8mm其中，d 为材料直径
13、，D 为弹簧大径， 为工作极限负荷， h 为自由高度，j 0h 为工作极限负荷下变形量，n 为有效圈数，t 为节距。j弹簧的总压缩量为77.56mmnhjjXFH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
14、。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6.1.1 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
15、）kbH凹模壁厚 =56.775.6mmC)25.1(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 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=88mmhtHTA21式中， 为卸料板厚度，取 30mm； 为凸凹模固定板厚度，取 45mm；t1h2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 。min6.2 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
