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1、中北大学中北大学课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书学生姓名：刘海江 学 号： 0701034124 学 院： 机电工程学院 专 业： 飞行器制造工程 题 目： 典型盖板件冲压模具设计 综合成绩 指导教师：指导教师： 张春元 职称职称: 副教授 2010 年 1 月 18 日目录一 工艺分析工艺分析1二二 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定.2三三 排样及计算排样及计算.2四四 冲压模具总体结构设计冲压模具总体结构设计.3五五 冲压模具工艺与设计计算冲压模具工艺与设计计算.6六六 模具的装配图与零件图的计算模具的装配图与零件图的计算.9七七 参考文献参考文献.10典型盖板件冲压模具设计一
2、：工艺分析一：工艺分析该工件图如下所示：此工件只有落料和冲孔两个工序（机加 12 螺纹孔） 。材料为Q235，具有良好的冲压性能，适合冲裁。剪切强度为 310380MPa；抗拉强度为 380470MPa；屈服强度为 240MPa。工件结构简单，有一个 40 的空孔和两个 10 的孔。孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚 11mm，制件厚度为 2mm，工件除、50.5、101外，其余都是 IT13 级，查表 2.5 查得用.10 040.10.20一般精度的模具可以满足精度要求。二：冲裁工艺方案的确定二：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
3、冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲模。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进模。采用级进模生产。方案一结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高，生产效率低，难以满足生产要求。方案二只需要一套模具工作精度高，生产效率也较高，工件最小壁厚 11mm，模具强度较好。方案三页只需要一副模具，生产效率高，操作简便，但制造精度不如复合模。综上所述，通过对以上三种方案的分析比较，该制件的冲压法案采用方案二，即复合模。三：排样及计算三：排样及计算经分析直排与斜排后，得出斜排方案材料利用率最高。现就斜排做具体的计算说明。查表得工件间搭边最小值 a =1.5mm，沿边搭边最小值为1a=2mm，取 a =
4、2mm。由 CAD 计算出送料步距1h=101.02mm。条料宽度 B=73.54+4=77.54mm，这里取B=78mm。已知制件的面积 A=6303mm ，则一个步距材料2的利用率 =100%=79.99%。hBA 四：冲压模具总体结构设计四：冲压模具总体结构设计4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合踩踩模。4.2 导向与定位方式导向形式：滑动导柱导套导向。定位方式：板料定位靠导料销和弹簧的活动档料销组成，因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用的是导料板，无测压装置。控制条料的送进步距采用档料销定距。4.3 卸料与出件方式冲孔凸模与凸凹模冲孔，冲孔废料直接落料。利用推件块
5、将制件顶出。4.4 模架类型及精度该模具采用后侧导柱模架，以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。五：冲压模具工艺与设计计算五：冲压模具工艺与设计计算5.1 设计冲压力与设计计算（1）落料力 根据零件图，用 CAD 可计算出冲一次零件外周之和 L =313.2mm，冲孔内周边之和 L =188.4mm，又12因为 T=340MPa，t=2mm，K=1.3，根据式 F=K L t 得：落料力：F =K Lt=276.869KN落1冲孔力：F =K Lt=166.546KN冲2所以冲裁力 F= F + F =443.415KN落冲由表 2-11 得卸料力系数 K =0.05，推件力系数 K =0.05
6、512卸料力：F = K F =0.05 276.869=13.843KN11落推件力：F =n K F = 0.055 166.546=27.480KN22冲则总冲压力 F =F+ F + F =484.738KNz12公称压力：F=1.3 F =630.159KNz根据公称压力选取压力机。因此可选取压力机型号为 J23-80，其闭合高度：290mm H 380mm。5.2 压力中心因为该制件是单对称件，所以压力中心为该制件的几何中心。5.3 计算凸凹模人口尺寸及公差（1）冲孔尺寸 2 10 根据表 2-13，由材料厚度可得Z=0.246mm，Z=0.360mm，查表 2.-17 得：min
7、max =0.02mm， =0.02mm。查表 2-18 得磨察系数凸凹x=0.5，校核：| |+| |=0.04mm Z- Z=0.114mm凸凹maxmind =(d+x )=(10+0.5 0.22) =10.11mm凸min0 2.000 2.000 2.00d =( d + Z)=(10.11+0.246) =10.356mm凹凸min2.00 02.00 02.00 0(2) 冲孔尺寸 40 根据表 2-17 得： =0.02mm， =0.03mm。查表 2-18 得磨察系数凸凹x=0.75， 校核：| |+| |=0.05mm Z- Z=0.114mm凸凹maxmind =(d+
8、x )= (40+0.75 0.1) =40.075mm凸min0 2.000 2.000 2.00d =( d + Z)=(40.075+0.360) =40.435mm凹凸min3.00 03.00 03.00 0（3）落料尺寸 50 根据表 2-17 得： =0.02mm， =0.03mm。查表 2-18 得磨察系数凸凹x=0.5， 校核：| |+| |=0.04mm Z- Z=0.114mm凸凹maxminD =（D-x ）=(55.22-0.5 0.22) =55.11 mm凹max3.00 03.00 03.00 0D =（D - Z）=（55.11-0.36 ）=54.75 mm
9、凸凹max0 2.000 2.000 2.00（4）孔心距 101 0.2L=L=1010.4=101 0.05mm平881六：模具的装配图与零件图的计算六：模具的装配图与零件图的计算6.1 （1）凹模设计各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时要依据计算压力中心的数据将压力中心与模柄中心重合，其轮廓尺寸按 2-34 和 2-35 计算，用 CAD 计算凹模刃口的最大尺寸 b=124.27mm，查表 2-30 得 K=0.2，则：凹模高度 H=Kb=0.2 124.27=24.85mm，取 25mm凹模壁厚 C=（1.52）H=40mm凹模长度 L=124.27+2C=12
10、4.27+2 40=204.85mm,去 205mm凹模宽度 B=70+2C=70+2 40=150mm由以上算得凹模轮廓尺寸 L B H=205 150 25，查有关国标无此厚度合适，因此取 L B=250 160凹模材料选用：Cr4WMoV（2）凸模设计凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用 T10A因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用阶梯式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。则：凸模长度 L=H +H =1.8 H =1.8 25=45mm 固凹凹H =0.8 H =20mm1凹（3）凸凹模设计查表得凸凹模最小壁厚 =6.7mm6.2 选择坚固及定位
11、零件螺钉规格的选用：根据国标 GB699 选取材料为 45 钢，热处理硬度值 HRC3540，卸料螺钉选用圆柱头六内角卸料螺钉，卸料板上设置四个卸料螺钉，公称直径为 12mm，卸料螺钉尾部应留有足够的形成空间，卸料螺钉拧紧后应使卸料板超出凸凹模端面 1mm 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。活动档料销活动档料销：在卸料板上固定了三个导料销，用于条料送进的定位，在送进方向上用一个弹性顶料装置的档料销。6.3 设计和选用卸料与出料零件卸料以卸料板卸料，出件是以凸凹模往上运动冲出即可，因此不用设计出件零件，固定卸料板的平面外形尺寸一半与凹模板相同，厚度可取 10mm，则 L B H=25
12、0 160 10。出料为 45 钢。6.4 （1）选择模架根据表 2-41。由凹模周界 205 150 及安装要求，选取凹模周界 L B=250 160，闭合高度：200240，上模座 250 16045,下模座：250 160 50；导柱 32 190；导套32 105 43；模柄：由压力机的型号 J23-80，可查得模柄孔的直径为 60mm，深度为 80mm，由装配要求，模柄与没孔配合为，并加销钉防转，模柄长度比模孔深度小6m7H510mm，由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此，选用压入式模柄较合理。（2）垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防模座被压损伤，因此在与模座接触
13、面之间加上一块硬磨平的垫板，垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度可取 310mm，这里设计时由于压力较大，根据 GB2865.2-81 选取规格为：250 160 10.(3) 凸模固定板凸模固定板的外形尺寸和凸模的外形尺寸一致，厚度为20mm，根据该标准选取板的规格为 L B H=250 160 20(4)凸凹模固定板凸凹模固定板的尺寸与垫板的尺寸一致，厚度为 20mm，规格为 250 160 206.9 压力机的校核（1）公称压力根据公称压力选取机型号为 J23-80，它的压力为800KN 630.159KN，满足要求。（2）闭合高度由于压力机型号知 H=380mm，M=90mm，H =1
14、00mm。则：max1H= H-M=380-90=290mm(M 为闭合高度的调节量， H 为minmax1垫板厚度)。根据 GB/T2851.3-90 得模具闭合高度为200240mm，因为 H +10- HH H-5- H ，即有11max1200mm H 275mm，所以 H 取 220mm，符合压力机 J23-8 的要求。H=H（上）+H（下）+H（凸凹）+H +L=45+50+H（凸凹）+10=150+ H（凸凹）得 H（凸凹）垫=70mm。参考文献冲压模具设计 哈尔冰工业大学出版 韩永杰著冲压模具设计与制造 化学工业出版社 张京杰著画法几何及机械制图 国防工业出版社 陈军 李彩著机械设计课程设计手册 高等教育出版社 吴宗泽 罗圣著冷冲压模具设计指导 王芳主编模具设计指导 机械工业出版社 史铁梁主编
