连接片落料冲孔复合模模具设计说明书
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课程设计任务书题目：连接片模具设计院别：机电学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：指导教师：日期：2010/6/20目录一、工艺方案设计 (3)1、工艺分析 (3)2、确定冲裁工艺方案 (3)二、排样设计 (4)三、工艺计算 (5)1.冲裁力的计算 (5)2压力中心计算 (6)3．计算凸、凹模的刃口尺寸 (7)四、模具结构设计 (9)五、凸、凹模与凸凹模的设计及相关零件的设计 (9)1、凹模的设计 (9)2.凸模固定板的厚度 (9)3.垫板的采用与厚度 (9)4.卸料板的厚度 (10)5.卸料橡皮的选用 (10)6．凸模的设计 (11)7．凸凹模的设计 (11)8．模架的选用 (11)六、压力机的选择 (12)七、主要零件的结构设计 (13)1.模柄的设计 (13)2.导料销的选择 (13)3.推件、顶件的选择 (13)4.挡料销的选择 (14)5.螺孔、圆销孔离端面的距离确定和螺钉、销钉尺寸设计 (14)八、小结 (14)九、参考文献 (15)已知条件:零件简图:如右图 生产批量:中批量 材料:20钢一、工艺方案设计1、工艺分析由零件简图可见，该零件的外形简单，是由圆弧和直线组成，且该零件仅有冲孔、落料两种工序内容，适合冲裁加工。
材料为20钢，厚度为1.2mm 的中碳钢，τ=275～392MPa ，抗拉强度b σ=353～500MPa ，屈服点s σ=245MPa ，伸长率10δ=25%，弹性模量E=206×310MPa ，其冲压性能好。
由文献[1]图 2.1可知，冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a ≧1.5t （t 为材料厚度），t=1.2mm ，而零件上各孔的孔边距对于所冲小孔φ10mm ，按文献[1]表2.2查得，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为d ≧t （t 为材料厚度），t=1.2mm ，因而φ10mm 孔符合工艺要求。
对于孔心距50±0.2mm ，20±0.2mm ，按文献[1]表2.4查得，该零件的中心距基本尺寸下一般精度模具可达到的两孔中心距公差为±0.2mm ，因而零件符合尺寸精度工艺要求。
由文献[2]中的表2-3可知,冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11。
以上各项分析，均符合冲裁工艺要求，所以利用普通冲裁方式可达到图样要求。
2、确定冲裁工艺方案冲裁工件包括落料和冲孔两道工序，可以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：落料和冲孔同时进行。
采用复合模生产。
方案三：先冲孔，后落料。
采用级进模生产。
各方案的特点比较如下:方案工艺方案结构特点一单工序模生产模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量降低，达不到所需的要求。
二复合模生产在同一模具上同时完成冲孔和落料两道工序,大大减少了模具规模；降低了模具成本。
操作简单、安全，易实现自动化生产，且效率高，适合中批量生产；能可靠的保证孔心距尺寸精度。
三级进模生产级进模适合多工位，效率较高，批量生产要求比较大，但零件的冲压精度稍差，欲保证冲压的形状精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装时比复合模复杂。
通过对上述三种方案的分析比较，我选用第二方案的倒装式复合模生产。
二、排样设计为满足各尺寸的精度要求,采用直对排有废排样。
零件的材料为20钢，属于低碳钢，零件厚度为，由文献[1]表2.15可知，工件间搭边值a=mm，侧面搭边值a1=mm。
考虑冲裁件的尺寸形状、材料的硬度和厚度、排样的形式、搭边的强度和刚度等因数，最终取搭边值a=a1=3mm，考虑最终冲裁，上下对排零件的距离为5mm。
排样图如下：每次只冲裁一个零件的步距h=L 1+2a 1=（50+10+10）+2×3=76(mm) 条料宽度B=73（mm ） 冲裁件面积：A=21×50×20+50×10+20××10+π×10×10=2052.66（mm ） 由文献[1]中故一个步距内的材料利用率为η=Bh nA ×100%=767366.20522⨯⨯×100%=% 式中n 为一个步距内的冲裁件数目，这里n=2三、工艺计算1.冲裁力的计算由前述的查表数据可知，抗拉强度b σ=353～500MPa ，这里取b σ=450MPa 由文献[1]可知冲裁力F 的一般：F=KLt b τ 式中：F 为冲裁力 L 为冲裁周边长度 b τ 为方便计算，可按下式估算冲裁力F=Lt b σ 式中：b σ为材料的抗拉强度 故，①落料力F 落= Lt bσ=（50+20+53.85+2×π×10）××②冲孔力F孔= Lt bσ=3π×10π××根据文献[1]第26页表2.17可知：卸料力系数，推件力系数K T =0.055。
③为便于制造与操作以及其他因数，本模具采用弹性卸料装置，故由文献[1]卸料力，得卸料力F 卸= Kx F落×④本模具的上模采用顶件器顶出制件，故由文献[1]推件力公式2.14，得推件力 F 推= nK D F孔=5××其中n=t h =2.16=5，n 为同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）的个数，h 为凹模刃壁垂直部分高度，t 为板料的厚度；由文献[1]的表2.21，本模具选用表中的序号3样式，所以h 取6mm 。
综上所述，总冲裁力F 总=F落+F 孔+ F 卸+F 推2压力中心计算如上图所示L1=50mm L2=41×2×π×10= L3=20mm L4=L5= L6= L7=L8=L9=π×10= X1=25+10=35mm Y1=0mm X2=X3=10+50+10=70mm Y3=10+10=20mm X4= Y4= X5= Y5= X6= Y6=X7=10mm Y7=10mm X8=60mm Y8=10mm X9=60mm Y9=30mm 故压力中心： Xc=921992211L L L X L X L X L +⋯⋯+++⋯⋯++=42.31361.2785.5351.192071.15502.18852.18852.3144.8316854.126614005.10421750⨯++++++++++++++=≈40mmYc=921992211L L L Y L Y L Y L +⋯⋯+++⋯⋯++=94.2806.9422.3142.2569.20057.72640018.570+++++++=≈18mm3．计算凸、凹模的刃口尺寸查文献[2]表2-10得凸、凹模的刃口间隙值为min Z =0.16mm ，max Z =0.19mm ，考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙值，所以这里取间隙值Z=0.16mm 。
落料部分以凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配置；冲孔部分以凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配置。
即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模以间隙值配置。
⑴ 冲孔凸模查文献[2]表2-12得规则形状（圆形、方形间）冲裁时 凸、凹模的制造公差为T δ=0.02mm ，A δ=0.02mm 。
由冲孔尺寸φ102.00+mm ，公差∆=0.2mm ，因所冲孔为圆形这种简单形状的工件，故对冲孔φ102.00+mm 采用凸、凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：⑵落料凹模对于轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，以凹模为基准件。
零件图中未标注公差的尺寸，由文献[2]附录D中查出其极限偏差：±0.4mm R10036.0-mm70074.0-mm 40062.0-74.0-mm根据文献[2]表2-13可知：尺寸70和40的系数X为0.5，尺寸为50和20的系数X取，尺寸为的系数X取，尺寸R10的系数取0.75故其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：四、模具结构设计如前所述，该模具采用复合模结构。
制件结构有3个孔，假如采用正装式复合模，则冲孔废料、制件、落料废料均落在凹模表面，将导致清除困难而降低生产效率、增大劳动强度；同时，由制件功能可知，其平直度要求不是很高，无需采用上、下压料结构，由此采用倒装式复合模结构。
为了保证制件较高的位置公差要求，上、下模之间采用后侧导柱、导套的精确导向定位（标准模架），各工作零件的安装位置要求较高，主要靠加工精度保证。
条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销保证送进导向，定位销保证定距精度。
冲裁完成后，冲孔废料由漏料孔从下模漏出；制件则由上模刚性顶件装置顶出落在下模表面；落料废料（即条料）再由安装于下模的弹性卸料装置从凸凹模上剥落。
五、凸、凹模与凸凹模的设计及相关零件的设计1、凹模的设计凹模厚度：H=kb(≥15mm)。
因为mm ，故8×7mm=mm，故取H=21mm凹模边壁厚C=（1.5～2）H（≥30～40mm）=（1.5～2）×21mm～42mm，故实取C=35mm 凹模板边长L=b+2C=70mm+2×35mm=140mm凹模宽B=40+2C=40+70=110mm查文献[1]表8.29确定凹模周界L=160mm B=125mm。
2.凸模固定板的厚度～0.8倍, 故凸模固定板的厚度为H1=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×21mm=13～17mm 取整数H1=15mm3.垫板的采用与厚度是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，按承压应力校验，其承压应力σ=A F =254002.110⨯⨯⨯⨯ππ=192MPa 查相关表得铸铁模板的[]p σ为90～140MPa即σ＞[]p σ，因此必须采用垫板，垫板厚度取8mm.本模具采用弹性卸料装置,弹性卸料板既起卸料作用又起压料作用。
这里考虑冲压性能等因数，取卸料板厚度H 2=8mm 。
5.卸料橡皮的选用根据工件材料的厚度为，冲裁时凸模进入凹模的深度取1mm,考虑模具维修时刃磨留余量2mm ，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm,则总的工作行程工件h =5.2mm,橡皮的自由高度自由h =()30.025.0h -工件=1～20.8mm 取自由h =20mm模具在组装时橡皮的预压量为预h =（10%～15%）×自由h =3.2～ 取 预h =4mm 由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为16mm. 由文献[1]表8.51可知：H=16mm ，D=25mm,d 2mm ，D 1=33mm为了保证橡胶正常工作，应使橡胶的预压缩量状态下的预压力满足： 预F ≥nF 卸=44000=1000N 为了保证橡胶在过载失效，其允许最大压缩量不应该超过其自由高度45%，一般取2H ∆=（0.35～0.45）0H ×预压缩量0H ∆=（0.25～0.35）0H ×1H ∆=2H ∆-0H ∆=4.8-1.44=卸料板的工作行程一般取'H ∆，凸模刃磨量和调整量可取5～10mm, 取'H '∆=5mm 橡胶的总压缩量H ∆=1H ∆+'H ∆+'H '∆ ≤D H 0≤ D H 0=1612=0.75 符合要求 橡胶的装配高度2H =～0.9）自由h =17～18mm ，取2H =18mm6．凸模的设计所冲的孔均为圆形，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，即便于装配更换，又加工简单。
