1、明达职业技术学院毕 业 设 计 论文题目 压圈冲孔落料复合模具设计 系部名称 机电工程系 专业班级 10 模具设计与制造 2 班 学 号 63103218 学生姓名 李 永 乐 指导教师 钱行权 职称 高级讲师 完成日期 2012 年 12 月 16 日 目 录1.设计任务 2.零件的工艺性分析 2.1 零件的结构及尺寸精度分析 2.2 零件材料性能 3. 冲裁方案的确定 3.1 方案种类 3.2 方案比较 3.3 方案确定 4. 模具结构形式的确定5. 冲压模具工艺与设计计算 5.1 排样设计 5.2 冲裁力计算 5.3 卸料力 推料力 顶件力计算5.4 压力总和计算 5.5 初选压力机5.
2、6 压力中心的计算5.7 凸 凹模刃口尺寸计算6.主要零件的设计6.1 凹模的设计计算6.2 固定板的设计计算 6.3 卸料版的设计计算6.4 定位元件的设计计算6.5 弹性元件的设计计算6.6 凸模 凸凹模的设计计算7. 其他零件的设计7.1 垫板的设计 7.2 模柄的设计7.3 模架的设计8 .复合模闭合高度的计算9. 压力机选择参考文献 致谢压圈冲孔落料复合模具设计李 永 乐 摘要: 本文对落料冲孔复合模的结构，冲裁工艺性分析，工艺力和凸、凹模刃口的设计计算，压力机的选择、模架的选用等进行较详细的叙述。模具采用后侧导柱模架和用导柱、导套导向，不仅送料方便，操作安全。同时能保证上下模对合精
3、度，保证产品的质量、提高模具的使用寿命。关键字: 冲压 凸模 凹模 凸凹模 模架 1 设计任务据 图 11 压圈零件图，设计复合模图 11 零件图 2 零件的工艺分析2,1 零件的结构及尺寸精度分析零件尺寸未注尺寸公差，故按 IT14 级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。2.2 零件的材料性能零件的材料为 Q235, 其抗剪强度 =370MPa, 抗拉强度 b=450MPa, 具良好的冲压性能，满足冲压工艺要求。3. 冲裁方案的确定3.1 方案种类：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。
4、方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。3.2 方案比较方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。方案三只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。3.3 方案确定经过上述方案比较，采用方案二最为合适。即用复合模冲裁。4. 模具结构形式的确定根据零件的冲裁工艺分析，采用倒装式复合模冲裁。因为操作方便，能装自动拔料装置，既能提高
5、生产效率，又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉。5 冲压工艺设计计算5.1 排样的设计在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。（） 、冲裁件的排样排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用） ，与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。 （2） 、搭边排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条
6、料有一定刚度，便于送料。查2得搭边值： a=1.8mm, 取 2mm a 1=1.5mm 采用无侧压装置条料宽度与导料板间距离条料的宽度 B =（Dmax+2a+C）00查表 2.5.3 得条料宽度偏差=0.5mm导料板与条料之间的最小间隙 C 查2得 C=0.1B=(55+22+0.1)0-0.9=59.10-0.9mm,根据实际取料宽为 60mm导料板间的距离:A=B+C= 60+0.1=60.1mm步距 S=2X+a1如图 5-1,x=37,S=372+1.5=75.5排样图如图 51 所示 图 51 排样图5.2 冲裁力计算当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的出
7、件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不产品的结构和工艺性能，本模具卸料板卸料下出件方式。5.2.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的公称压力，因此要计算最大冲裁力。冲裁力可按下式计算：F=A 式中，A 为剪切断面面积， 为板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为 1.3，并取抗剪强度 为抗拉强度 b 的 0.8 倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=LTb 式中 L 冲裁轮廓的总长度(mm);T板料
8、厚度(mm);b 板料的抗拉强度(MPa)。查2取 b=450MPa F=2551450=114885N 5.3 卸料力、推料力和顶件力的计算由于影响卸料力、推加力和顶件力的因素很多，根本无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：卸料力 F Q1=K1F (N) 推件力 F Q2=K2nF (N) 顶件力 F Q3=K3F (N) 查2表，K 1卸料力系数，K1=0.045K2推件力系数，K2=0.065K3顶件力系数，K3=0.08n同时卡在凹模孔内的工件或废料数，n=h/t h 为凹模直刃高度，t 为板厚；h=4mmF冲裁力,F=114885N所以 卸料力 FQ1=K1F=114885
9、0.045=5169.75N推件力 FQ2=K2nF=1148850.0654=29870.1N顶件力 FQ3=K3F=0.08114885=9190.8N5.4 压力的总和计算总冲压 F 总 为： F 总 =F+FQ1+FQ2 =1148855169.75+29870.1=149924.85N=149.924KNF冲裁力， F=114885NFQ1卸料力， FQ1=5169.75NFQ2推料力， FQ2=29870.1N5.5 初选压力机因为压力机的公称压力必须大于或等于总冲压力 F 总 的 1.3 倍所以初选压力,根据压力机型号为 J23-25,其公称压力为 250KN5.6 压力中心的计
10、算因为冲裁件图形为中心对称图形,所以模具的压力中心就是此图形的几何中心。5.7 凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响,所以应选择合理的间隙。冲裁间隙主要按制件质量要求，根据经验数字来采用，此工件的公差要求不高，可采用较大公差。查1表得 Zmin=0.100mmZmax=0.140mm5.7.1 落料外形 R10、R27.5 属于落料且它们为未注公差尺寸，一般按 IT11 级确定其公差。查公差表它们其公差值分别为 0.09、0.13.因为外形尺寸，故按基轴制分别为 R100-0.09 和 R27.50-0.13 1. 落料以
11、凹模为设计基准 R100-0.09mmD 凹 =(Dmax-x)0+ 凹D 凸 =(D 凹 -Zmin)- 凸 0=（D maxxZ min） - 凸 0查1表 33、34 和表 35 得 Zmin=0.100 Zmax=0.140， 凹 =0.009mm 凸 =0.015mm x=0.75mmD 凹=(100.750.09)=9.9325 0+0.015mmD 凸=(9.93250.100)=9.8325- 00.009mm（2） 、R27.5 0- 0.13 mm D 凹 =(Dmax-x)0+ 凹D 凸 =(D 凹 -Zmin)- 凸 0=（D maxxZ min） - 凸 0查1表 3
12、3、34 和表 35 得 Zmin=0.100Zmax=0.140， 凹 =0.013mm 凸 =0.021mm x=0.75mmD 凹=(27.5-0.750.13)=27.4025 0+0.013mmD 凸=(27.4025-0.1)=27.3025 0-0.021mm5.7.2 冲孔凸模2 冲孔以凸模为设计基准8mm 30mm 属于冲孔，且为未注公差尺寸，一般按 IT11 级确定其公差。查公差表得其公差值为 0.09，013 故为 8 0+0.09 30 0+0.13计算如下d 凹 =dmin+x)- 凸 0 d 凸 =(d 凹 +Zmin)0+ 凹 =（ dmin+x+Z min） 0
13、+ 凹查1表 33、34 和表 35 得 Zmin=0.100Zmax=0.140， 凹 =0.009mm 凸 =0.015mm x=0.75mmd 凹 =(8+0.750.09)=8.06750-0.009mmd 凸 =(8.0675+0.1)=8.16750+0.015mm查1表 33、34 和表 35 得 Zmin=0.100 Zmax=0.140， 凹=0.013mm 凸= 0.021mm x=0.75mmd 凹 =（ 30+0.750.13)=30.09750-0,013mmD 凸 =（30,0975+0.100 ）=30.1975 0+0.021mm冲孔凸模、凹模刃口尺寸如图 5-
14、3 所示6. 主要零件的计算6.1 凹模的设计及计算6.1.1 凹模厚度 H 的计算H 凹 =Kb (15) , b=90mm (查表的 K=0.22）H 凹 =0.2290=19.8mm 所以取 H=25mm凹模的壁厚的计算; C=(1.52)H(30mm40mm)=37.5mm50mm 取 C=37mm凹模宽度：B=b+2c=55+74=129mm凹模的长度：L=b+2c=90+74=164mm6.1.2 凹模的外形尺寸由以上算得凹模轮廓尺寸 LBH=16412925,查模架标准,取凹模外形尺寸为160125256.2 固定板设计计算6.2.1 凸模固定板的设计凸模固定板的外形尺寸与凹模的
15、外形尺寸一致，冲孔凸模固定板的厚度为 H1=(0.60.8)H 凹=（0.60.8）25=1520mm, 取 Ht=15mm。6.2.2 凸凹模固定板的设计凸凹模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致，凸凹模固定板的厚度,H T=(0.60.8)H 凹=（0.60.8）25=1520mm,取 HT=18mm6.3 卸料板的设计计算卸料板的类型因为零件有平整度要求。所以采用弹压卸料板。弹压卸料板与凸凹模（凸模）的单边间隙一般取（0.10.2)t,因为材料厚 1mm。所以，(0.10,20)1=0.10.2mm。卸料板的尺寸卸料板的外形尺寸与凹模一致，卸料版的厚度：取 HS=14mm 成型孔基本与凸
16、凹模一致。6.4 定位零件的设计模柄采用两个固定导料销，压装在凹模上。材料 45 钢，导料销热处理硬度 45HRC。档料销：模具采用圆形档料销。档料销材料 45 钢，热处理硬度 45HRC。6.5 弹性元件的设计计算模具采用弹性元件是橡胶。(1) 橡胶自由高度 h 自由根据工件材料厚度为 1mm，冲裁时凸模进入凹模深度取 1mm，考虑模具维修时刃磨流量 2mm,在考虑开启时卸料板高出凸模 1mm,则总的工作行程 h 工作 =1+1+2+1=5mm,根据式（8-5） ，橡胶的自由高度 h 自由=h 工作 /（0.250.30）=1620mm, 取 h 自由 =20mm (2) 橡胶预压量在模具组
17、装时橡胶的预压量为 h 预 =1015h 自由=23mm 取 h 预=2mm, (3) 橡胶安装高度 由此可算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为 H 安 =20-2=18mm。（4）橡胶直径查2表 845 847 得 p=0.5MPa;取橡胶个数 n=8 只，D=45mm,d=12.5mm 则；n/4(D 2-d2)p=FQ1=5487.75N8/4(45 212.52)0.5=5867.09NFQ1=55487.75N。 所以橡胶规格；D=45mm, d=12.5mm,H=20mm,n=8 只。6.6 凸模 凸凹模的设计计算6.6.1 凸模设计凸模材料：参照1 选用 T10A因为所冲的孔均为圆
18、形，而且都都不属于特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用阶梯式，与圆定板配合 H7/m6 为过渡配合，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，冲孔凸模结构如图：61（a）冲孔 8 凸模结构 （b）冲孔 30 凸模结构图 61 凸模结构 凸模长度 Lt=H+ht=25+15=40mmH-凹模定板厚度，H=25mmHt-凸模固定板厚度，Ht=15mm6.6.2 凸凹模设计凸凹模结构采用阶梯式，其长度 LTLT=HT+H 安 +Hs-1=18+18+14-1=49mm式中： Ht-凸凹模固定板厚度;H T=18mmH 安 -橡胶安装高度；H 安 =18mmHs-卸料板的厚度，Hs=14mm;1-凸凹模
19、进入凹模的深度 mm.图 62 凸凹模结构 7 其它部件的设计计算7.1 垫板的设计垫板: 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.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 LBH=160X125X107.2 模柄的设计因为 J2325 压力机的模柄孔尺寸为 40mm60mm，所以应选用的模柄为 40mm 深度为 50mm 的模柄。 7.3 模架的设计由凹模周界 160125,选取 1 级精度后侧导柱标准模架；模架 160X125190220 I G
20、B/T2851.3上模座:16012540 GB/T2855.5下模座:16012550 GB/T2885.6导柱 25180, GB/T2861.1 导套:259533, GB/T2861.68.复合模闭合高度的计算模具闭合高度H 模=H 上 +H 下 +Lt+2Ld+H+H-1=40+50+49+20+25+-1=183mm式中：H 上 上模座的厚度 H 上 =40mmH 下 下模座板的厚度 H 下 =50mmLt 凸凹模的长度 Lt=49mmLd 垫板的厚度 Ld=10mmH 凹模的厚度 H=25mm1 凸凹模进入凹模的深度 mm;9. 压力及选择因为 J2325 型压力机的最大封闭高度
21、 Hmax=270mm,最小封闭高度 Hmin=215mm,而模具的闭合高度 H 模 =183mm,工作方向上不加垫板，上述三者关系应符合下式：Hmax-5H 模 Hmin+10因为 H 模=183 不大于 215+10所以工作台面上应加高度 50mm 的垫板才能满足Hmax-50-5183H 模 Hmin-50+5 的要求；即 215 183 175【参 考 文 献】1 成虹 冲压工艺与模具设计 （第二版） 高等教育出版社 2008 年 2 月；2 王芳 冷冲压模具设计指导 机械工业出版社 2007 年 7 月；3 杨老记 机械制图 机械工业出版社 2007 年 7 月第二次印刷；4 周文玲 互换性与测量技术 机械工业出版社 2008 年 1 月5 刘朝福 模具设计实训指导书 清华大学出版社 2010 年 7 月致 谢至此，毕业设计论文的写作可以画上圆满的句号了。这次毕业设计对我帮助最大的就是我的指导老师钱行权。在我中途调试时遇到的困难，老师都给我做了详细的分析指导，让我对程序有了更深的了解，在分析琢磨中层层向正确的结果迈进，最终找到解决的对策。老师的做法正应于那句授人以鱼不如授人以渔的说法，是他真正教会我针对问题寻求解决的方法。在这里衷心地对钱行权老师说声谢谢。老师，您辛苦了！最后愿母校明天能够更加辉煌腾达。
