冲裁模设计说明书

黄振学刘春红徐传富孙士垚徐小村张兴广郑玉龙2016/4/3第三组组长：黄振学模具设计与制造作业冲裁模设计第三组冲裁模设计作业-1-零件概括零件名称：垫片生产批量：中小批量材料：Q235A；厚度：t=4mm设计流程1.冲裁件工艺性分析冲裁件材料为Q235A钢板，普通碳素钢，属于低碳钢，具有良好的冲压性能；冲裁件形状简单、对称，仅由直线组成，符合冲裁件工艺要求。查标准公差数值表（GB/T1800.1-2009),零件图中的标注外形尺寸公差等级在IT12~IT13，在冲裁件的经济精度范围内。综上所述，该零件图所有的形状都可以通过冲裁加工得到保证。2.冲压工艺方案设计由以上分析可知，此冲裁件具有尺寸精度不高，形状轮廓较小，1.冲裁件工艺性分析2.冲压工艺方案设计3.排样设计4.计算压力中心5.计算工序力，初选压力机6.冲模零件的选用、设计和计算7.绘制模具装配图第三组冲裁模设计作业-2-中小批量生产，板料厚度较大等特点，所以采用工序分离设计方案。查表2-17可得凹凸模最小壁c=1.2t=4.8mm而孔边缘与外轮廓边缘的最小距离为d=7.5mm,dc,但是板料厚度t=4mm厚度较大，一般不采用复合模结构和连续模结构。而单工序冲裁模模具结构简单，主要适用于材料较厚，工件要求不太高的场合。综上所述，模具结构形式采用导板式单工序模，使用两个模具，分别进行冲孔和落料工序，导板兼起卸料作用，导板和凸模之间配合间隙必须小于凹凸模间隙。冲裁过程中要求凸模与导板不能脱离。3.排样设计(1)计算条料宽度和送进距离，采用单排排样，如图。查表2-10得搭边值a1=4.0mm，侧边搭边值a=4.5mm故步距为:A=D+a1=400-0.5+4.0=440-0.5(mm)(2)计算材料利用率采用手动保持条料紧贴单侧导料板送料，则条料宽度按（2-4）计算，查表得△=1.3mm，b0=0.8mmB=(L+2a)0-=(375+2×4.5)0-1.3=3840-1.3选用4mm×1000mm×2000mm的板材①成384mm×2000mm的钢板第三组冲裁模设计作业-3-n1=(1000/384)×(2000-4.0)/44=2×45=90②成384mm×1000mm钢板n2=(2000/384)×(1000-4.0)/44=5×22=110故选用②方案利用率高S=11105mm2η=F/F0×100%=(11105×110)/(1000×2000)×100%=61.08％4．计算压力中心如图所示，建立坐标X1O1Y1、X2O2Y2。因采用单工序冲裁模，一次行程只能完成一道工序。(1)落料工序中，图形关于Y轴对称，所以落料时压力中心在Y轴上，XC=0(mm)写出各点坐标A(-19,20);B(19,375);C(20,0);D(-20,0).则线段AB、BC、CD和DA的中点分别为(0,375);(19.5,187.5);(-19.5,187.5)和(0,0)且LAB=38(mm)；LBC=LAD=(3752+112)1/2≈375(mm)；LCD=40(mm)故YC=(375×38+187.5×375×2+0×40)/(38+375×2+40)=187.05(mm)第三组冲裁模设计作业-4-(2)冲孔工序中，图形关于Y轴对称，所以落料时压力中心在Y轴上，XC=0(mm)写出各点坐标：E(-11,277);F(11,277);G(11,192);H(-11,192);I(-10,115);J(10,115);K(10,95);L(12.5,95);M(12.5,45);N(-12.5,45);O(-12.5,95);P(-10,95)线段EF、FG、GH、HI、IJ、JK、KL、LM、MN、NO和OP的中点分别是(0,277)；(11,234.5)；(0,192)；(-11,234.5)；(0,115)；(10,105)；(11.25,95)；(12.5,70)；(0,45)；(-12.5,70)；(-11.25,95)和(-10,105)LEF=LGH=22(mm)；LFG=LEH=85(mm)；LIJ=LJK=LPI=20(mm)；LKL=LOP=2.5(mm)；LLM=LON=50(mm)；LMN=25(mm)YC=(2777×22+234.5×85+192×22+234.5×85+115×20+105×20+95×2.5+70×50+45×25+50×70+95×2.5+105×20)/(22×2+85×2+20×3+2.5×2+50×2+25)=161.59(mm)第三组冲裁模设计作业-5-5.计算工序力，初选压力机(1)计算冲裁力首先计算冲孔力查表去τb=360Mpa由式计算冲孔力分别为FC11=KL11tτb=1.3×214×4×360/1000=400.608（KN）FC12=KL12tτb=1.3×190×4×360/1000=355.68（KN）由式计算FC2=KL2tτb=1.3×828×4×360/1000=1550.016（KN）(2)计算推件力，查表得Kt=0.045取n=2由式可得Ft1=nKtFC1=2×0.045×400.608=36.05（KN）Ft2=nKtFC2=2×0.045×1550.016=139.50（KN）(3)计算冲裁工序力F1=FC11+Ft1=400.608+36.05=436.658（KN）F2=FC2+Ft2=1550.016+139.50=1689.56（KN）(4)初选压力机。压力机的公称应力大于冲裁工序力，即：Fp1≥1.2F1=523.99KNFp2≥1.2F2=2027.41KN查表，初选为开式双柱可倾斜压力机落料冲孔型号分别为J23-250和J23-636.冲模零部件的选用设计和计算(1)计算凸、凹模刃口尺寸①查表2-12，确定冲裁间隙为Zmin=0.50(mm)Zmax=0.58(mm)②计算落料刃口尺寸。采用配制加工，刃口尺寸以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证最小冲裁间隙为第三组冲裁模设计作业-6-0.50(mm)未标注尺寸公差等级取经济精度IT13，查标准公差数值表（GB/T1800.1--2009）,得到A2=A4=3750-0.89(mm)进行偏差转换A1=380-0.5(mm)A3=400-0.5(mm)查表2-14，由于工件四角为直角，按非圆形工件取尺寸的磨损系数为X=0.5，落料刃口尺寸均为A类尺寸，取δd=△/4,按照式(2-13)得Am1=(A1-X△1)+△/40=(38-0.5×0.5)0.5/40=37.750.1250(mm)Am3=(A3-X△3)+△/40=(40-0.5×0.5)0.5/40=39.750.1250(mm)Am2=Am4=(A2-X△2)+△2/40=(375-0.5×0.89)0.89/40=374.5550.22250(mm)③计算冲孔刃口尺寸。采用互换加工，即凸、凹模分开加工的方法，以凸模为基准件。冲裁件尺寸d1=85+10d2=22+0.60d3=20+0.60d4=25+0.60(mm)d5=50+0.80(mm)d7=20+0.60(mm)取凸模制造公差为IT6，凹模的制造公差为IT7查标准公差数值表：δp2=δp3=δp4=δp7=0.013(mm)δd2=δd3=δd4=δd7=0.021(mm)δp1=0.022(mm)δd1=0.035(mm)δp5=0.016(mm)δd5=0.025(mm)均满足δp=δd≤Zmax-Zmin故选取的凸、凹模制造公差能够保证冲裁间隙位于0.50~0.58(mm)范围内。d1d2d3d7d5d4第三组冲裁模设计作业-7-查表2-14，取磨损系数为X=0.5，按式(2-7)(2-8)计算得：Dp1=(d1+x△)0-δp1=(85+0.5×1)0-0.022=85.50-0.022(mm)Dd1=(d1+x△+Zmin)0+δd1=(85.5+0.50)0+0.035=86.00+0.035(mm)Dp2=(d2+x△)0-δp2=(22+0.5×0.6)0-0.013=22.30-0.013(mm)Dd2=(d2+x△+Zmin)0+δd2=(22.3+0.50)0+0.021=22.80+0.021(mm)Dp3=(d3+x△)0-δp3=(20+0.5×0.6)0-0.013=20.30-0.013(mm)Dd3=(d3+x△+Zmin)0+δd3=(20.3+0.50)0+0.021=20.80+0.021(mm)Dp4=(d4+x△)0-δp4=(25+0.5×0.6)0-0.013=25.30-0.013(mm)Dd4=(d4+x△+Zmin)0+δd4=(25.3+0.50)0+0.021=25.80+0.021(mm)Dp5=(d5+x△)0-δp5=(50+0.5×0.8)0-0.016=50.40-0.016(mm)Dd5=(d5+x△+Zmin)0+δd5=(50.4+0.50)0+0.025=50.90+0.025(mm)④冲孔落料工序中，不随磨损变化的尺寸按式(2-15)计算得C=C±△’/4=2.5±0.2/4=2.5±0.05(mm)(2)初定零件外形尺寸①凹模外形尺寸的确定，查表2-17依据L2=830(mm)取K=1.60根据式(2-3),计算凹模厚度：Ha=K(0.1FC2)1/3=1.60×(0.1×1550.96)1/3≈86(mm)根据(2-32),凹模横向壁厚：C1=1.5Ha≈12.9(mm)纵向壁厚C2=1.5Ha≈12.9(mm)凹模宽度B的确定：B=工件宽+2C2=40+2×12.9=65.8(mm)凹模长度L的确定：L=工件长+送料步距+2C1=375+44+2×12.9=444.8(mm)第三组冲裁模设计作业-8-查冲模矩形凹模板标准(JB/T7463.2--2008),确定凹模尺寸为：460(mm)×92(mm)×75(mm)②凸模固定板、导板、导料板、垫板、等厚度尺寸的确定。根据式(2-37)初算固定板厚度：hg=0.8Ha=6.88(mm)。取外形尺寸与凹模形同，查矩形固定板标准(JB/T7643.2--2008),去固定板厚度hg=70(mm)，查表2-19得导板厚度hx=12(mm)。导料板的厚度要大于挡料销顶端高都与条料厚度之和，并有2~8(mm)的空隙。导料板大致外形尺寸近似为460(mm)×100(mm)查冲模导料板标准(JB/T7643.2--2008),取hdl18(mm)，根据凹模外形尺寸，查规矩垫板标准(JB/T7643.2--2008),去垫板厚度为hdb=14(mm)③凸模长度尺寸的确定，模具闭合状态时，凸模固定板和导板之间的距离，凸模的修磨量，凸模进入凹模的距离一般在15~20(mm)之间取值，此处取A=20(mm)根据(2-29),得凸模长度：Lp=hg+hx+hdl+A=70+12+18+14+20=134(mm)④上下模座的计算。根据式(2-35),计算得下模座厚度：Hx=1.2Ha=103.2(mm)根据式(2-36),计算得上模座厚度：Hs=Hx-5=98.2(mm)⑤标准模架的选取。根据已经初算的各板厚度，估算模具闭合高度值为：H闭合=Hx+Ha+hdl+hx+A+hg+hdb+Hs第三组冲裁模设计作业-9-=103.2+86+18+12+20+70+14+98.2=421.4(mm)由于模具要求导向平稳，故选用中间柱模架，根据凹模周界尺寸75(mm)×460(mm)及初算闭合高都H闭合。查冲模滑动导向中间柱模架标准(GB/T2851--2008)选取模架规格为：滑动导向模架40×75×420~445并由此确定上下模座及导柱导套规格为：中间导柱上模座460×75×55中间导柱下模座460×75×70检查表1-5出初选压力机J23-250和J23-63的最大装模高度、工作台尺寸，均能够满足模具的安装和使用。7.绘制模具装配图按已确定的模具形式及模具各零件尺寸绘制