落料冲孔复合模设计

落料冲孔复合模设计说明书院系：机电工程学院专业：材料成型及控制工程班级：09及材控二班学号：20091185姓名：李明红指导老师：周健老师第-1-页共18页目录1、概论______________________________________22、工艺分析方案及确定________________________23、模具结构的确定____________________________44、工艺计算__________________________________55、主要工作零件的设计________________________96、总装配图__________________________________157、参考文献__________________________________16第-2-页共18页1、概论模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品的经济效益。本次设计的是一套落料冲孔模，经过查阅资料，对零件进行结构和工艺分析，通过冲裁力、顶件力卸料力等力计算并确定压力机的型号。对模具各部分进行强度校核，确认其是否满足使用要求。总而言之，要通过合理的设计，能够制造出既节省原材料，又能加工出符合要求的零件的落料冲孔模。2、工艺方案分析及确定2.1零件冲压工艺分析（1）、产品结构形状分析第-3-页共18页图2-1材料：08F料厚：1生产批量：大批量生产由图分析，零件为一落料圆形中间冲制一个星形而成。在设计时，需满足以下要求：○1、必须保证操作安全、方便。○2、保证生产率和高质量件的同时，力求低成本和模具的寿命长。○3、保证模具的强度和外形的美观。（2）、工艺方案的确定。完成此工件需要冲孔落料两道工序，加工方案有三种：序号工艺方案机构特点第-4-页共18页1单工序模生产：先完成落料在冲孔或先冲孔后落料模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成模具的加工，难以满足模具大批量生产的要求。且两道工序中产的定位误差，将导致中心孔的精度难以保证。2复合模生产：落料冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具的规模，降低了模具成本，提高了生产效率，并能满足零件精度要求，操作简单方便适合大批量生产。3级进模生产：冲孔落料连续同一副模具不同的工位完成两道不同的工序，成产效率高模具规模相对复合模要大，成本也高，且要求两道工序间的定位精度高。结合以上分析，该工件采用第二种方案比较合理。3、模具结构的确定（1）、模具形式确定复合模又可分为正装式复合模和倒装式复合模，正装式复合模冲出的冲件平直度较高，但冲孔废料落在下模工作面上不易清楚，有可能影响操作和安全，从而影响生产率。倒装饰复合模冲孔废料直接由冲孔凸模从凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单。操作方便。通过以上分析，该工件采用倒装式复合模。（2）、定位装置采用伸缩式挡料销纵向定位。第-5-页共18页（3）、卸料装置条料卸除：采用弹性卸料版，由于是倒装复合模，弹性卸料版安装在下模。工件卸除：采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。冲孔废料卸除：下模座直接由漏料孔排出（4）、导向零件采用滑动式导柱导套极限导向。（5）、模架采用中间导柱模模架，导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，受力平衡，滑动平稳，拔模方便。4、工艺计算（1）、排样设计零件外形为圆形，可以采用单排，交叉双排或多排；考虑到工件为大批量生产，若采用双排或多排会增大模具尺寸结构，从而增加第-6-页共18页模具的生产成本，故采用单排结构；如图所示：图4-1：排样图确定搭边值：根据参考文献当ｔ=1时,ａ＝2,ｂ＝1.5.计算调料宽度：采用无侧压装置，所以Ｚ=0.1,∆=0.5B0=(Dmax+2a+Z)0=(30+2×2+0.1)0=34.105.0㎜导料销之间的距离A=B+Z=34.2㎜材料利用率计算：ή总=BLnA×100%式中：n——一张板料上的冲裁件总数目；A———一个冲裁件的实际面积；B———板料的宽度；L———板料的总长度；若取工件工件数为14，则：L=14×30+15×1.5=442.5㎜取Ｌ＝443㎜，所以条料规格为443㎜×34.1㎜×1㎜利用CAD计算得一个冲裁件的面积A1=545.2083㎜2ή总=5.4421.342083.54514×100%=50.585%（2）、计算冲裁力第-7-页共18页冲裁力计算公式为F=F孔+F落式中：F——冲裁力(N)Ｆ孔——冲孔冲裁力(N)F落——落料冲裁力(N)①冲孔冲裁力的计算：F孔=KL孔tb式中：L孔——冲裁周边长度（㎜），L孔=87.1851㎜t——材料厚度（㎜），t=1㎜b——材料抗剪强度（MPa）b≈210~400Mpa,取b=350MpaK——系数（取K=1.3）。所以F孔=1.3×87.1853×1×350=39.67KN②落料冲裁力的计算：F落=KL落tb式中L落=94.2478㎜所以Ｆ落＝1.3×94.2478×1×350=42.89KN故冲裁力F=F孔+F落=39.67KN+42.89KN=82.56KN（3）、卸料力FX、推件力FＴ计算：查表可得相应的KX、KT、KD分别为0.05、0.055。由于为倒装式复合模，故每冲孔一次，工件都会被推件板推出，故n=1.FＸ=KXF落＝0.05×42.89KN=2.14KNＦT=nKTＦ落=1×0.055×42.89KN=2.36KN（4）、总冲压力的计算第-8-页共18页冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力，当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：Ｆ总＝F+FX+FT=(82.56+2.14+2.36)KN=87.06KN所以选择压力机吨位为J23-25（5）、计算模具压力中心由于该工件为对称工件，所以模具的压力中心为其几何中心。（6）、计算模具刃口尺寸①、冲孔凸凹模尺寸计算由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman＝0.140㎜，最小初始双面间隙Ｚmin=0.100㎜。查表得x=0.75,取p=0.4(Ｚman-Ｚmin)=0.4×0.040㎜=0.016㎜d=0.6(Ｚman-Ｚmin)=0.6×0.040㎜=0.024㎜可满足p+d=0.040≤Ｚman-Ｚmin的条件。由计算公式得：dp=(dmin+x)0p=24.0360016.0㎜dd=（dp+Ｚmin）d0=24.136024.00㎜②、落料凸凹模尺寸计算由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman＝0.140㎜，最小初始双面间隙Ｚmin=0.100㎜。查表x=1,同样取p=0.016㎜，d=0.024㎜可满足使用要求。Ｄd=(Ｄmax-x)d0=29.90024.00㎜Ｄp=(Ｄd-Ｚmin)0p=29.800016.0㎜第-9-页共18页5、主要工作零件的设计(1)、落料凹模设计计算凹模高度Ｈ＝kss——垂直送料方向的凹模刃壁间的最大距离（㎜）k——系数，考虑板厚的影响，查表得k=0.4。所以Ｈ＝ks＝0.4×30㎜=12㎜因该工件为圆形，故可选用圆形凹模，取凹模刃壁至凹模边缘的距离S2=30㎜，故凹模总尺寸Ｄ=90㎜，凹模形状尺寸如图：图5-1：落料凹模第-10-页共18页（2）、冲孔凸模长度L及校核①、冲孔凸模长度：L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫；Ｈ1=（0.6～0.8）Ｈ；式中：Ｈ1——凸模固定板厚度,Ｈ1=0.7×12=8.4㎜取Ｈ1=9㎜Ｈ——落料凹模厚度；Ｈ垫——垫板的厚度，取Ｈ垫＝15㎜。所以L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫=(8.4+12+10)㎜=36㎜,如图示：图5-2：冲孔凸模②、承压能力的校核：凸模承压能力按下式校核：=AF≤[];式中:——凸模最小截面的压应力（MPa）第-11-页共18页F——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN;A——凸模最小截面积；由CAD面积查询得Ａ＝161.6501㎜2[]——凸模材料需用抗压强度。查表可得：[]≥295MPa。所以=AF=245.406MPa≤[]，满足使用要求。③、失稳弯曲应力的校核：对于截面为星形的凸模有：Lmax≤1200FJ,式中：J——凸模最小截面惯性矩。F——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN;利用CAD计算星形的惯性矩Ｊ＝2822.2454㎜４。所以1200FJ=1200×396702454.2822=320.07Lmax=35.4㎜。满足使用要求。（3）、凸凹模长度确定，壁厚校核；凸凹模长度L1=H卸+H弹+Ｈ固-0.5;取凸凹模的固定板Ｈ固=0.8×12=9.6㎜故取凸凹模固定板厚度为10㎜。由橡胶的计算可得H弹=46㎜,取卸料版厚度H卸=10㎜。所以L1=H卸+H弹+Ｈ固-0.5=10+46+10-0.5=65.5㎜。第-12-页共18页图5-3：凸凹模凸凹模壁厚校核：查参考文献知倒装式凸凹模壁厚最小值hmin=2.7本设计中n=(29.8-24.136)㎜=5.664㎜,满足使用要求。（4）、橡胶的选用与计算：橡胶允许的负荷较大，安装调整灵活方便，是冲裁模中常用的弹性元件。橡胶垫产生的力F=AP式中：Ｆ——橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力。此处取F=2.14KN；P——橡胶所产生的单位面积压力（N/㎜2）,与压缩量有关，其值可按查资料确定。取Ａ＝4×902-4302-4×4×92=5400.23㎜2.第-13-页共18页所以P=AF=0.396MPa。取压缩量为25%，预压缩量20%，工作行程t2.3.所以H弹=20.025.03.2=46㎜。校核橡胶高度与直径的比值9046=0.51满足使用要求。如图所示：图5-4：弹性橡胶（5）、卸料版的选取取卸料版的厚度为10㎜，其上因有导料销和挡料销，其设计如图示：第-14-页共18页图5-5：弹性卸料版（6）、垫板的选取为避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，在模座与凸模间加垫板，垫板厚度一般为6～10㎜，该设计取垫板厚度为7㎜。（7）、压力机校核模具的闭合高度H闭=156㎜压力机的最大闭合高度Ｈmax＝220㎜,Hmin=120㎜.所以Ｈmax-5≥H闭≥Hmin+10.故压力机可用。第-15-页共18页6、装配图零件的装配图如下：5-6：装配图1-打杆2-凸模固定板3-落料凹模4-弹压卸料版5-弹压橡胶6-凸凹模固定板7-导料销8-挡料销9-凸凹模10-推板11-冲孔凸模12-推杆13-推板参考文献：第-16-页共18页【1】、林承全主编.冲压模具课程设计指导与范例北京：化学工业出版设【2】、王卫卫主编材料成型设备机械工业出版社【3】、张荣清主编.模具制造工艺北京：高等教育出版社【4】、罗圣国、吴宗泽主编.机械设计课程设计手册高等教育出版社【5】、马正元、韩启主编冲压工艺与模具设计北京机械工艺出版社设计总结本次毕业设计历时一周，在设计中我遇到了许多困难，但是在一些同学的指导、帮助与督促下，我都一一解决，在此表示衷心的感谢！通过此次课程设计，我加深了对模具的理解，对模具的基本结构和工作原理有了更深层次的了解，也能更熟练的运用ＣＡＤ等机械制图软件。设计中，参考了很多的教材和资料，培养了自己查阅相关资料的能力。当然，本次设计还发现了许多的问题，主要体现在：第一，对课本上的知识掌握的不够；第二，对材料这一块没有足够的了解，导致在设计中材料的硬度、屈服极限等数据的模糊运用。现在正处于十二五计