1、 设 计 说 明 书 院 系 机械工程 班 级 11 级 专 业 材控一班 姓 名 李硕 学 号 1106031022 指导教师 周伟 1 目录 一 序言 -1 二 设计任务书及零件图 -2 三 垫片冲压工艺分析 -4 四 垫片冲压工艺方案的确定 -5 五 垫片冲模结构的确定 -6 六 压力计算与压力机的选择 -7 七 模具刃口尺寸和公差的计算 -9 八 凸模、凹模、凸凹模的结构设计 -11 九 校核模具闭合高度及压力机有关参数 -13 十 模具总体设计及主要零部件设计 -14 十 一 参考资料 -16 2 一 序言 现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用 ,随之而来的便是对冲压模具
2、设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工艺设备 ,其 设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响巨大。因此，研究冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。 我们这次课程设计的任务是设计一套垫片落料、冲孔复合模，即由老师给出零件及生产要求与精度要求，在老师的指导下设计出一套符合要求的复合模。 由于是初次设计 ,经验不足，因此在设计过程中难免走了不少弯路，犯了不少错误 ,但是这些都将成为我们以后进行设计的宝贵经验。虽已经过多次计算、修改，但 仍可能还存有 疏漏和不当之处，敬请批评、指出。 在此次设计过程中，得到了 XXX老师的 和广大同学
3、的热心帮助，获益非浅 ,在此表示衷心的感谢。 3 二 设计任务书及产品图 2.1 已知： （ 1）产品零件图： （ 2）材料： r13Ni4Mn9 （ 3）料厚： 2mm 2.2 求作： （ 1） 进行冲压工艺性分析（从材料、零 件结构、尺寸精度几个方面进行） （ 2）确定工艺方案及模具结构类型 （ 3）进行相关工艺计算，包括： 排样设计； 冲压力计算及压力中心的确定； 凸凹模刃口尺寸计算； 模具零件结构尺寸计算； 4 设备选择等。 （ 4）绘制模具总装配图 （ 5）绘制工作零件及主要零件的零件图 （ 6）编写课程设计说明书 2.3 要求： 根据所设计工件的尺寸、形状、批量等原始 数据和要求，
4、每人独立设计、绘制完成一套冲压模具。包括： （ 1）模具装配图 1张（按照 1： 1比例，或适当比例）； （ 2）模具工作零件图 2-3张（按照 1： 1比例，或适当比例）； （ 3）设计说明书 1份； 5 三 垫片冲压工艺分析 3.1 产品结构形状分析 由图可只，产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状简单，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离 c 满足 c 大于 1.5t。 3.2 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 要求普通冲裁尺寸精度低于 IT13级，现在产品的设计精度低于 IT13 级，所以尺寸精度满足要求。 因为一般用普通冲裁方式冲 2mm 以下的金属板料时，其断面粗糙度
5、Ra 可达12.5 3.2 m,毛刺允许高度为 0.01 0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。 3.3 产品材料分析 对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料是 45钢，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对 于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。 经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。 6 四、垫片冲压工艺方案的
6、确定 完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工的工艺方案分为以下 3种。 方案一：采用单工序逐步加工 特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。 方案二：采用复合模加工成形 特点： 生产效率高，平整度好，工件精度高，板料比较薄， 但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低 。 方案三：采用连续模加工成形 特点：生产率高，便于实现机械化、自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。 根据本零件的设计要求，以及各方案的特点，决定采用第 2 种方案比较合理。 7 五、垫片冲模结构的确定 5.1 模具的形式 复合模又分为正装式和倒装式。 （ 1
7、） 正装式特点。工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。 （ 2） 倒装式特点。冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，有下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。 经分析，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。 5.2 定位装置 采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模座和活动卸料板之间
8、。工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。 采用导料螺栓横向定位。因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。 5.3 模架 若采用中间导柱 模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，8 但只能一个方向送料。若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平衡，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方送料。操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。 本设计决定采用中间导柱模架。 六 冲压力计算、压力中心的确定及压力机的选择 6.1 计算冲压力 (1) 冲孔冲裁力 。 F = K L 孔 t 式中 K- 系数，查表取 K = 1.3; L 孔 - 冲孔周长， L=
9、11+ 5=50.27mm mm; t- 材料厚度， t = 2mm; -材料抗剪强度； Cr13Ni4Mn9 b的值查表可知：该材料的抗剪强度为 392-470 pa,则取 b=400Mpa 取 bKLtF =1.3 50.27 2 400 =52.28kN （ 2） 落料冲裁力 F2 = K L 落 t L 落 = d= 40=125.66mm 所以 F2 =1.3 125.66 2 400=130.69kN（ N） 9 取 F2 = 131（ KN） （ 3） 卸料力 kNFKF xx 6 1 4.228.5205.0 11 （ KN） Fx2 = KxF2=6.53KN 公式（ 2.2
10、5） （ dXKK 为卸料力系数，其值查表 5-1可得） 冲孔推件力 kN8 6 . 2 6 25 2 . 2 80 . 5 5 3=n K t F=F T1 落料推件力 kN2 1 5 . 6 41 3 0 . 6 90 . 5 5 3=n K t F=F T2 所以总冲压力 kN FFFFFFF TTXXZ4 9 4 212121 公式（ 5-8） 表 5-1 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mm KX KT KD 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜，黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 由 ZFP 0%)60%50( ,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取 ZFP 8.10 ,则公称压力 kNFP Z 2.8 8 98.10 . 初选压力机的公称压力为 1000KN。 6.2 计 算模具压力中心 由于该零件完全对称于相互垂直的两条对称线，所以模具的压力中心在几何图
