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中北大学课程设计说明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张春元职称:副教授2010年1月18日目录一工艺分析…………………………………………………………1二冲裁工艺方案的确定…………………………………………….2三排样及计算……………………………………………………….2四冲压模具总体结构设计...………………………………………..3五冲压模具工艺与设计计算……………………………………….6六模具的装配图与零件图的计算………………………………….9七参考文献………………………………………………………….10典型盖板件冲压模具设计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Ф12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310——380MPa;抗拉强度为380——470MPa;屈服强度为240MPa工件结构简单,有一个Ф40的空孔和两个Ф10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Ф、
50.
5、101外,其余都是IT13级,查表
2.5查得用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a=2mm,取a=2mm由CAD计算出送料步距h=
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,则一个步距材料的利用率η=100%=
79.99%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
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,又因为T=340MPa,t=2mm,K=
1.3,根据式F=KLt得落料力F=KLt=
276.869KN冲孔力F=KLt=
166.546KN所以冲裁力F=F+F=
443.415KN由表2-11得卸料力系数K=
0.05,推件力系数K=
0.055卸料力F=KF=
0.
05276.869=
13.843KN推件力F=nKF=
0.
055166.546=
27.480KN则总冲压力F=F+F+F=
484.738KN公称压力F=
1.3F=
630.159KN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290mmH380mm
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2Φ10根据表2-13,由材料厚度可得Z=
0.246mm,Z=
0.360mm,查表
2.-17得σ=
0.02mm,σ=
0.02mm查表2-18得磨察系数x=
0.5,校核|σ|+|σ|=
0.04mmZ-Z=
0.114mmd=d+xΔ=10+
0.
50.22=
10.11mmd=d+Z=
10.11+
0.246=
10.356mm2冲孔尺寸Φ40根据表2-17得σ=
0.02mm,σ=
0.03mm查表2-18得磨察系数x=
0.75,校核|σ|+|σ|=
0.05mmZ-Z=
0.114mmd=d+xΔ=40+
0.
750.1=
40.075mmd=d+Z=
40.075+
0.360=
40.435mm
(3)落料尺寸Φ50根据表2-17得σ=
0.02mm,σ=
0.03mm查表2-18得磨察系数x=
0.5,校核|σ|+|σ|=
0.04mmZ-Z=
0.114mmD=(D-xΔ)=
55.22-
0.
50.22=
55.11mmD=(D-Z)=(
55.11-
0.36)=
54.75mm
(4)孔心距
1010.2L=L=
1010.4=
1010.05mm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.
2124.27=
24.85mm,取25mm凹模壁厚C=(
1.5~2)H=40mm凹模长度L=
124.27+2C=
124.27+240=
204.85mm去205mm凹模宽度B=70+2C=70+240=150mm由以上算得凹模轮廓尺寸LBH=20515025,查有关国标无此厚度合适,因此取LB=250160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=
1.8H=
1.825=45mmH=
0.8H=20mm
(3)凸凹模设计查表得凸凹模最小壁厚б=
6.7mm
6.2选择坚固及定位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HRC35~40,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LBH=25016010出料为45钢
6.4
(1)选择模架根据表2-41由凹模周界205150及安装要求,选取凹模周界LB=250160,闭合高度200~240,上模座25016045下模座25016050;导柱32190;导套3210543;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5~10mm,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3~10mm,这里设计时由于压力较大,根据GB
2865.2-81选取规格为
25016010.3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LBH=250160204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
250160206..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=100mm则H=H-M=380-90=290mmM为闭合高度的调节量,H为垫板厚度根据GB/T
2851.3-90得模具闭合高度为200~240mm,因为H+10-HHH-5-H,即有200mmH275mm,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)=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。