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1、 湖南鐵道職業(yè)技術學院 課 程 設 計 題 目 復合膜 成型（形）方案擬定及模具設計與制造 系 機 電 工 程 系 專 業(yè) 模具設計與制造 學生姓名 班級 學 號 指導教師 職稱

2、 完成日期 2011 年 4 月 日 湖南鐵道職業(yè)技術學院 課 程 設 計 評 閱 書 學生姓名 班 級 題 目 復合膜 成型（形）方案擬定及模具設計與制造 指導教師 職稱 1、指導教師評語： 簽名：

3、 2011 年 月 日 湖南鐵道職業(yè)技術學院 課 程 設 計 明 細 表 計：封 面 1 張 說 明 書 1 頁 表 格 1 張 插 圖 2 幅 附 設 計 圖 1 張 完成日期 2011 年 月 日 目 錄 第一章 設計任務 6 1.1零件設計任務 6 1.2分析比較和確定工藝方案 6

4、 第二章 計算沖裁壓力、壓力 中心和選用壓力機 8 2.1排樣方式的確定及材料利用率計算 8 2.2計算沖裁力、卸料力 9 2.3確定模具壓力中心 10 2.4沖裁刃口尺寸及工差的計算 11 第三章 設計制件的模具 15 3.1確定模具的結構 15 3.2模具各部分材料的選用： 15 3.3模具的總體設計 16 3.4主要零部件的設計 17 3.5選沖模標準模架 18 3.6定位零件 19 第四章 校核沖壓設備基本參數(shù) 21 4.1公稱壓力的校核 21 4.2閉合高度的校核 21 第五章 設計心得 23 第六章 參考文獻 25 第七部分 零件圖

5、 26 第八部分 裝配圖 28 第一章 設計任務 1.1零件設計任務 如圖所示零件 材料08鋼 板料厚度1.5mm 生產(chǎn)批量：大批量 1.2分析比較和確定工藝方案 一、沖裁件的工藝分析 此工件的材料為08鋼其強度低、鋼質軟、塑性和韌性好。一般使用不需進行熱處理，但為消除因冷加工而產(chǎn)生的內(nèi)力，改善鋼的切削性能，可進行熱處理，冷加工可增加強度?？估瓘姸?σb

6、(MPa)：≥295(30)屈服強度 σs (MPa)：≥175(18)伸長率 δ5 (％)：≥30斷面收縮率 ψ (％)：≥60 符合沖裁要求。工件相對簡單，只有落料、沖孔兩個工序。將外形視為落料，需要沖的只有一個如圖所示的孔。未注尺寸公差為默認公差IT14，尺寸精度要求較低，普通沖裁能滿足要求。 二、確定工藝方案 該工件包括落料、沖孔兩個基本工序、可有以下三種工藝方案。 方案一：采用單工序模 方案二：采用級進模 方案三：采用復合模 （1) 單工序模的分析：單工序模又稱簡單單模，是壓力機在一次行程內(nèi)只完成一個工序的沖裁模。工件屬大批 量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，不宜采用單工序模。而且

7、單工序模定為精度不是很高，所以采用級進模或復合模。 （2) 級進模的分析：級進模是在壓力機一次工作行程中，在一副模具上依次在幾個不同的位置同時完成多道工序的沖模。因為沖裁是依次在幾個不同的位置沖出的，因此要控制沖裁的孔與外形的相對位置精度就必須嚴格控制送料步距，為此，級進模有兩種基本結構類型：用導正銷定距的級進模與用側刃定距的級進模。另外級進模要多個工序所以比復合模效率低。 （3) 復合模的分析：復合模是在壓力機一次工作行程中，在模具同一位置同時完成多道工序的沖模它不存在定位時的定位誤差。特點：結構緊湊，生產(chǎn)效率高，精度高，孔與外形的位置精度容易保證，用于生產(chǎn)批量大。復合模分為倒裝和正裝兩

8、種，各有優(yōu)缺點。倒裝復合模若采用直刃壁凹模洞口凸凹模內(nèi)有積存廢料脹力較大，正裝復合模的優(yōu)點是：就軟就薄的沖裁件，沖出的工件比較平整，平直度高。凸凹模內(nèi)不積存廢料減少小孔內(nèi)廢料脹力，有利于凸凹模減小最小壁厚。 經(jīng)比較分析該制件的模具制造選用倒裝復合模。 第二章 計算沖裁壓力、壓力 中心和選用壓力機 2.1排樣方式的確定及材料利用率計算 一個步距內(nèi)的材料利用率，一張條料的材料利用率 設計復合模，首先要設計條料排樣圖，根據(jù)制件的形狀，應采用如圖所示的直排式，如下圖所示： 沖裁件面積的計算S=

9、 =1962.5-117.75-55.424 =1789.326 查表得：取搭邊值a=1 =1.5 下偏差=1.0mm條料寬度B==54.6步距A=37.5+a=38.7mm 一個步距的材料利用率為87.5%。 2.2計算沖裁力、卸料力 由查表得=275~392MPa取=350Mpa查表得=0.05=0.06 1)沖裁總壓力的確定：沖孔周邊尺寸： =KLt=KtL=1.3×53.1×300×1.5=31063N 落料： =1.3×556.9×1.5&

10、#215;300=325786N F=+=356849N =×F=0.05×356849=17842N =×F=0.06×356849=21410N 總壓力=F++=396KN 2) 壓力機的選用 綜合總壓力查表后得,選取J23-16開式雙柱可傾壓力機。 型 號 J23-16 公稱力（Kn） 400 滑塊行程（mm） 55 滑塊行程次數(shù)（1/min） 120 最大封閉高度（mm） 220/280 滑塊調節(jié)量（mm） 45 模柄孔尺寸（mm） 40*60 喉口深度（mm） 160 工作臺面尺寸（mm） 450

11、*300 電動機功率（w） 1500 機床重量（kg） 1055 2.3確定模具壓力中心 1、該制件形狀不對稱，壓力中心不在幾何中心，需通過計算求出壓力中心的位置。 建立如圖所示坐標系： 根據(jù)不對稱零件壓力中心的計算公式得： == 壓力中心的坐標值= =24.1mm =31.4mm 所以其壓力中心為（24.1，31.4） 2.4沖裁刃口尺寸及工差的計算 沖裁件的尺寸精度主要是由沖模的制造精度決定的。即

12、取決于凸模于凹模具的刃口尺寸。因此，正確確定凸模和凹模的刃口尺寸和公差，是沖裁模設計的一項重要的工作。 沖裁件的斷面有圓角、光面。毛面和毛刺四個部分。而在沖裁件的測量與使用中，都是以光面的尺寸作為基準。分析制件可知，落料件的尺寸接近于凹模的尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口的尺寸。故計算凸模和凹模刃口的尺寸時，應該按落料和沖孔分別進行。其計算原則是： （1） 落料時以凹模尺寸為基準，既先確定凹模刃口尺寸?？紤]到凹模尺寸在使用過程中因磨損而增大。故落料件的基本尺寸應取工件公差范圍內(nèi)的較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸，則按凹模的基本尺寸減小到最小間隙。 （2） 沖孔時以凸模尺寸為基準，既先確定

13、凸模刃口尺寸?？紤]到凸模尺寸在使用過程中因磨損而減小，故沖孔件的基本尺寸應取工件公差范圍內(nèi)的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸，則按凸?；境叽缂由献钚￠g隙。 （3） 凸模與凹模刃口的制造公差，根據(jù)工件的精度要求而定。一般取比工件精度高兩到三級的精度?？紤]到凹模比凸模加工稍難，凹模比凸模低一級。 凸模與凹模刃口尺寸的計算，與加工方法有關。分為凸、凹模的分開加工和凸、凹模的配合加工。 分開加工時凹模與凸模的間隙純靠加工精度保證，多用于圓形制件的加工。故采用凸模于凹模分別加工的方法加工。因為沖裁件的尺寸公差為默認公差IT14級。凹模的精度比制件高兩級為IT12級，查表得凹模和凸模的最大間隙=0.

14、240mm 工件公差=0.62 磨損系數(shù)X=0.5 落料： 工件尺寸= mm 第三章 設計制件的模具 3.1確定模具的結構 根據(jù)已確定的工藝方案，模具結構可采用前后送料、擋料銷定距、彈性卸料裝置、上出件方式的正裝式?jīng)_裁結構形式。模具可采用中間導柱的標注模架。 3.2模具各部分材料的選用： 因為制件的外形不大，所以選擇中小型的模具就能達到加工要求。 零件名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度HRC 上、下模座 HT200 模柄 Q275 導柱 15 58~62 導套 15 58~62 凸、凹模固定板 Q2

15、75 打料桿 Q235 卸料板 Q235 導尺 45 淬火 擋料銷 T8A 淬火 52~56 導正銷、定位銷 T8A 淬火 52~56 墊板 T8A 淬火 54~58 螺釘 45 頭部淬火 43~48 銷釘 45 淬火 43~48 推桿 45 淬火 43~48 頂桿 45 淬火 43~48 推板 45 淬火 43~48 頂件塊 45 淬火 43~48 凸模 T8A 淬硬 58~62 凹模 T8A 淬硬 60~64 對于凸模和凹模材料的選用主要滿足以下幾點：凸模和凹

16、模材料要有一定的硬度，而且材料的耐磨性要高，進行沖裁時才能達到要求。 3.3模具的總體設計 1、 模具類型的選擇 由于沖壓工藝分析可知，采用復合膜沖壓。 2、 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的方向采用導料板，無側壓裝置。由擋料銷控制送料步距，導正銷定位。 3、 卸料、出件方式的選擇 工件料厚為1.5mm，相對較薄，卸料力也較小，可采用彈性卸料裝置。復合模生產(chǎn)，采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 4、 導向方式的選擇 為了提高模具的壽命和工件的質量，方便安裝調整，該復合模采用中間的導向方式 3.4主要零部件的設計 1、凹模，采用整體

17、凹模，用矩形板狀結構和直接通過螺釘，銷釘與下模座固定的固定方式。凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模均采用線切割機床加工，安裝凹模的模架上的位置是裝配的尺寸為H6/m5,要依據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 凹模厚度：查表得H=25mm 凸模壁厚：c=34mm 取凹模的寬度：L=50+2c=118mm 凹模長度B(送料方向）取B=50+2×26=102mm 采用標準化，取凹模輪廓尺寸 125×125×25mm 查《沖裁工藝與模具設計》表2- 33 得采用四個M10的螺釘和兩個的銷釘緊固 2.凸模 凸模的長度一般根據(jù)結構上的需要

18、確定的。若采用彈性卸料和復合模，則 式中 ---凸模固定板的厚度；---墊板的厚度；h----附加長度，主要考慮到凸模進入凹模的深度（0.5~1.0mm)、總修模量（10~15mm)及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板的安全距離（15~20mm)。 其中墊板=15mm，凸模固定板=20mm凹模的高度=25mm修模量h=5mm凸模的總長度L=20+15+25+5=65mm 2. 凸模強度的校核。該凸模主要有一個圓柱凸模一個半圓凸模和一個六方圓柱凸模，沖壓件有一定的硬度，需要對涂凸模的硬度及耐磨性等參數(shù)進行校核。 3.凸凹模 凸凹模是復合模的關鍵零件，它的內(nèi)外緣均為刃口

19、，擔負著落料和沖孔兩種功能，因為凸凹模固定在上模，固定是將凸凹模壓入固定板，壓裝后凸凹模端面與固定板一起磨平。凸凹模采用臺階式固定方法。壓入配合采用H7/m6。其總長度L=。 ¯¯¯固定板厚度取20mm ¯¯¯卸料板厚度取20mm ¯¯¯橡膠板厚度取20mm a¯¯¯附加長度，它包括修邊模量、凸模進入凹模的深度尺寸，其低于卸料高度，取3mm。 3.5選沖模標準模架 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用復合模。復合模有兩種結構形式，正裝式復合模和倒裝式復合模，考慮到生產(chǎn)過程

20、中的操作方便性與安全性，采用正裝式復合模。 依據(jù)凸、凹模周界尺寸初定設備額定參數(shù)，選用滑動導向中間導柱模架，標記為模架250×200×50GB2855.5。 上模座 250×200×50mm 下模座 250×200×50mm 墊板 125×125×15mm 凸凹模固定板 125×125×20mm 橡膠 40mm 卸料板 125×125×20mm 凹模 125×125×20mm 空心墊板 125×125×

21、25mm 凸模固定板 125×125×20mm 3.6定位零件 條料在送進過程中，需要控制其控制送進方向（定向）和送進距離（定距），即定位以保證沖壓質量。根據(jù)毛坯和模具結構的不同，定位零件主要有定位板、定位銷、側壓板、擋料釘、導正銷等。 條料一般都是靠著 導料板或導料銷的一側導進送料，以免送偏。導料銷一般送兩個，導料銷的結構與擋料銷相同。 擋料銷 擋料銷是控制條料送進距離的零件，根據(jù)其工作特點及作用分為固定 擋料銷、活動擋料銷及始用擋料銷。 卸料裝置 從凸模上卸下工件或廢料的裝置稱為卸料裝置，有固定卸料、彈性卸料和廢料切

22、刀幾種形式。 彈性卸料主要用于沖制薄料的模具，彈性卸料即起卸料作用，也起壓料作用，所得產(chǎn)品平直度高。墊付模具選用彈性卸料裝置。 彈性卸料板與凸模的單邊間隙查表取0.1mm，當模具在開啟狀態(tài)時卸料板應高處模具工作零件刃口0.3~0.5 mm，便于完全卸料。 橡膠的自由高度：根據(jù)工件材料厚度1.5mm，沖裁時凸模進入凹模1mm，考慮到模具修模時的刃磨量4 mm,開啟時卸料板高出凸凹模1 mm,則總的工作行程h=1.5+4+1+1=7.5mm。查《冷沖壓模具設計指導》的橡膠的自由高度H=30mm。模具在組裝時有一定模具的預壓量H"=5mm查表8-9可知，選用直徑為45mm高度H=40

23、mm的橡膠。 模柄 有壓力機的型號J23-16可查得模柄的直徑為30mm，深度為50mm，有裝配要求，模柄與模柄孔配合為H6/m5,模柄的長度比模柄孔的深度小5~10mm，由于該摸具采用中型導柱式，所以模柄采用旋入式較好。 墊板 墊板的作用是承受并擴散凸模的壓力，防止模座被擠傷，當利用壓力機的打桿推件時，因上模座局部被挖空，也需要墊板來支撐。墊板需要淬硬和磨平獲得高的硬度和高的定位精度。查手冊墊板厚度H=15mm 螺釘、銷釘、導柱和導套 沖模中用到的緊固螺釘主要是螺釘和銷釘，螺釘起連接緊固作用，銷釘起定位作用，采用8個M10的內(nèi)六角螺釘，4個導正銷1個定位銷，4個緊固銷釘緊固上模和

24、下模部分。 導柱和導套根據(jù)標準模架來確定，選用22×150mm的導柱 22×35×70mm的導套。采用過盈配合H7/h6. 第四章 校核沖壓設備基本參數(shù) 在模具結構和主要零部件都設計完畢后，需要對設備J23-16型壓力機進行校核。 4.1公稱壓力的校核 模具的總壓力F=396KN初選J23-16型的壓力機公稱壓力為400KN，能夠滿足沖壓的要求。 4.2閉合高度的校核 模具的閉合高度必須介于最大裝模高度與最小裝模高度之間，一般滿足 設計模具的封閉高度為250mm，初選J23-16型的壓力機最大裝模高度為280mm，裝模

25、高度調節(jié)量為60 mm最小裝模高度為220mm,,顯然，所用的壓力機能滿足要求。 4.3安裝尺寸的校核 安裝尺寸的校核包括工作臺面尺寸的校核和滑塊模柄尺寸的校核。初選壓力機工作臺面的尺寸300mm×450mm大于下模座的尺寸，初選壓力機滑塊上模柄孔的直徑30mm與設計摸具的模柄直徑30mm一致，模柄孔的深度50mm大于模柄夾持部分的長度，所選J23-16型的壓力機能滿足模具安裝尺寸的要求。 第五章 設計心得 一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中

26、，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。 課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎． 通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。通過這次模具設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具

27、設計等課程所學的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。 在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 在此感謝我們的xxx老師.，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設計的每個實驗細節(jié)和

28、每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設計。 同時感謝對我?guī)椭^的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。 由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。 第六章 參考文獻 李名望主編《沖壓模具設計與制造指南》-----化學工業(yè)出版社 李名望主編《沖壓模具設計與制造指南》-----人民郵電出版社 王芳主編《冷沖壓模具設計指導》-----機械工業(yè)出版社 鄭家賢主編《冷沖壓模具設計實用手冊》----機械工業(yè)出版社 朱鵬超 易春陽主編《機械基礎》----機械工業(yè)出版社 丁松聚主編《沖壓工藝與模具設計》----機械工業(yè)出版社 何忠保主編《典型零件模具手冊》----機械工業(yè)出版社