毕业设计（论文）-全自动冲压模具设计.doc

1 1 引言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数 量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产 一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔 性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生 产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产 上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种， 是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和 零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现 无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人 员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加 工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加 工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自 动化的特点。 1.1 国内模具的发展趋势 近年来，我国模具工业每年以 15%左右的速度增长，模具工业企 业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、 合资、独资和私营企业也得到了很大发展。一些大集团公司和迅速崛 起的乡镇企业集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商 独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市 场竞争的日益加剧，人们已经认识到产品质量、成本和新产品的开发 能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制 2 造技术现已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。 目前，我国经济处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势 日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一 方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向 我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此， 放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国 模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国， 而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五”期间，中国模具 工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、 开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大 发展。 今后，冲压模具的发展趋势大致包括如下几个方面： 1 发展高效率冲压模具。对于大批量生产模具，应向高效率发展。 2 发展简易冲压模具。对于小批量生产模具，为了降低成本、缩 短模具制造周期，应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点 合金、环氧树脂等模具。 3 发展多功能冲压模具。 4 发展高寿命冲压模具。高效率的模具必然需要高寿命，否则必 然造成频繁的模具拆装和整修或需要更多的备模。 5 发展高精度冲压模具。要实现模具的高精度，在模具设计与加 工中一定要采用高精度加工设备和高技术加工工艺。因此，在今后的 3 模具加工中，除了进一步发展数控机床和加工中心外，还要发展模具 计算机辅助设计（cad）、计算机辅助制造（cam）、计算机集成制造 （cim）等高新技术。这些技术是提高模具设计与制造精度、提高效率、 科学管理的最有效措施之一。 1.2 选题的背景及意义 我国的模具行业发展迅速，但许多方面与与工业发达国家相比仍 有较大的差距，主要表现为低档模具过剩，高档模具供不应求，甚至 有的依赖进口；模具自动化程度比较低，大部分操作仍然依靠手工劳 动完成，在大批量生产中，工人的劳动强度大，生产效率比较低。针对 我国现阶段的这一实际情况，设计一套带自动送料装置的复合模具， 实现冲压加工全过程中送料，接料，定位的自动化，以便降低工人的 劳动强度，提高劳动生产率，保证产品质量，对国民经济的高速增长 有着重要的意义。 4 2 零件的分析与排样设计 2.1 零件分析与模具结构的设计 冲压零件如图 2.1 所示： 零件名称： 垫圈 生产批量：大批量 材料：45 钢 厚度：2.5mm 1.零件分析 冲裁件的工艺性能是指能用 图 2.1 零件图 一般的冲压方法，在模具寿命较高、生产效率较高、成本较低的条件 下得到质量合格的冲裁件。良好的工艺能使冲压材料消耗少、工序少、 模具结构简单、容易制造、寿命长、操作简单。 工件厚度为 2.5，厚度比较大。工件内、外均为圆形，形状简单， 内孔直径比较大，内外两孔之间的距离为 12.5，能够满足冲压最小壁 厚的要求。零件图上所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，可按 it14 确定工件尺寸的公差等级。由公差表查得零件的尺寸公差为 ，。 52 . 0 0 25 0 62 . 0 50 结论：工件满足冲裁的工艺性能要求，适合冲裁加工。 2.模具结构形式的设计 为了满足大批量生产的要求，达到提高效率，降低成本的目的， 零件满足冲压工艺的要求，可以采用冷冲压模具进行生产。通过对零 5 件进行工艺分析，工件具有尺寸精度要求不高，形状简单,尺寸不大， 材料较厚（2.5mm）的特点，要经过落料和冲孔两道工序，如果采用单 工序模具进行生产，则每一道工序都要一副模具，不仅效率低、劳动 强度大，成本投入和工人数量以及半成品的运输费用也会增加。为降 低成本，提高生产效率，可以采用连续冲压模具或复合冲压模具进行 生产。通过比较，连续冲裁模采用导正销进行定位，存在定位误差，容 易实现自动送料，但装置进入冲压区域行程大，受到导料板的限制， 不能将最后一个工件送到冲压位置上，对于板料原材难实现不停机操 作；复合冲压模具不存在定位的误差，冲压件表面质量好，能够解决 最后一个工件的送料问题和后续工件与前一工件的交接问题，但是结 构相对复杂，冲压件不能自由落下，必须采用机构进行自动接料；控 制步距，进行定位比较麻烦。 通过比较，使用倒装复合模具有安装方便，生产效率高，操作安 全的优点，因此采用倒装复合模具进行生产。 2.2 排样的设计 计算条料宽度、确定步距及冲压材料选择： 送料机构送料步距计算公式为：a=d+a 条料宽度的计算公式：b=（d+2a1+2+b0） 0 确定搭边值1，根据零件形状，两工件间按圆形取搭边值 a=1.5, 侧边搭边值取 a1=1.8，剪板机的下料偏差1=1，条料与导料板之间的 间隙1按无侧压装置取 b0=0.8 a=d+a =50+1.5=51.5 6 b=（50+1.82+12+0.8） =56.4 0 1 0 1 排样如图 2.2 所示 工件没有特殊的 性能要求，热扎钢板相 对比较便宜，因此选用 c 级精度厚度为 2.5 毫 米材料为 45 号钢的热 扎钢板，从材料的利用率和方 图 2.2 零件的排样图 便以后送料考虑，常用钢板的规格7（gb708-65）选用的原材料尺寸 为 1500850mm，因为蓄料箱将与卸料板相连接，为防止模具的尺寸 过分庞大、降低计数装置的复杂程度，设计每一块板料上冲压出 8 个 零件，即将钢板切成 56.4413 的条料备用。 2.3 压力机的选择 冲裁力的计算1，冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模 具的必要参数，对于普通平口冲裁 kltf 冲裁力f 冲裁件周长l 板料厚度（2.5mm）t 材料抗剪切强度 安全系数，一般情况下取 1.3 k 冲压常用材料的力学性能1,45 号碳索结构钢 =432549mpa， 上2.2 上上上上上 7 计算时取最大值 549mpa knkltf4205495 . 2)2550(3 . 1 冲模采用弹性卸装置，推件力、卸料力和顶件力系数1，得为 卸 k 0.0250.06 现取其最大值进行计算,故总的冲压力： 卸总 fff knf44506. 0420420 总 因工件所需要的冲压力为 445kn，所以，选择压力机的标称压力 要大于 445 kn，选择 jb21-63 型双柱固定台式压力机，其参数如表 2.1 所示： 表 2.1 压力机参数1 标称压力630kn连杆调节长度70mm 滑块行程80 mm工作台尺寸(前后左右)480710mm 行程次数65 次/min模柄孔尺寸5070mm 最大装模高度320 mm电动机功率5.5kw 2.4 压力中心的计算 冲压力合力的作用点叫做模具的压力中心，为防止滑块受到偏心 载荷的作用导致模具的不正常磨损，模柄轴线和压力机滑块的中心线 必须通过模具的压力中心。在冲压的时候，除对工件进行必要的冲孔 落料外，还要将废料剪断，以便进行后续材料的加工。如图 2.3 所示 建立坐标系，模具的压力中心为(x0 ,y0)，根据合力对坐标轴的力矩等 于各分力对该轴的力矩之和的原理1得： 1 122n1 12n 1 l l n ii ni sn i i l x l xl xx x ll l 8 故94 . 1 255066 2)40(6 xs 因为冲压曲线关于 x 轴对称 故 0ys 故冲压模具的压力中心为)(-1.94,0 y x 图 2.3 压力中心计算 9 3 冲模零件设计 3.1 凸凹模刃口尺寸计算 冲裁零件结构简单，尺寸精度要求不高，为了提高模具的使用寿 命，在保证零件质量的前提下，可以适当加大冲裁间隙。为了缩短模 具制造周期，加强模具的互换性，促 进模具的成批生产，采用分别加工法 来保证凸、凹模的尺寸公差。 落料公式1： d凹=(dmax-x) 凹 0 d凸=( d凹-zmin) 冲压模初始双面间隙1得 zmin=0.38 x=0.5 图 3.1 凸凹模刃口尺寸分析 凹=+0.03 故 d凹=（50-0.50.62） 03 . 0 0 =49.69 03 . 0 0 d凸=(49.69-0.38)=49.31 03 . 0 0 冲孔公式1： d凸=(d min+ x) 0 凸 d凹=(d凸+ zmin) 凹 0 d凸 d凹 d凸 d凹 图3.1 10 冲压模初始双面间隙1 zmin=0.38 磨损系数1 x=0.75 凸凹模 凹=+0.025 凸=-0.02 d凸=(25+0.750.52)=25.39 0 02 . 0 0 02 . 0 d凹=(25.39+0.38)=25.77 025 . 0 0 025 . 0 0 3.2 凸模设计 参考国家标准凸模常用长度3有： 40，42 ，45 ，48 ，50 ，52 ， 图 3.2 凸模高度分析 55 , 58 ，60， 65 参考资料表 1-168 复合模圆形厚凹模典型组合尺 寸7，如表 3.1 所示： 表 3.1 凹模外径80100125 凸凹模长度424246 配用模架闭合高度120140140165140165 上垫板厚度444 下垫板厚度444 凸模固定板厚度121214 凹模厚度222225 卸料板厚度101012 凸凹模固定板厚度141416 凸凹模固定板螺钉m840m840m1050 凸凹模固定板圆柱销8408401050 卸料螺钉8388381042 凹模固定螺钉m855m855m1065 凸模固定板圆柱销8408401045 凹模圆柱销8608601070 凸凹模外径基本尺寸为 50，则凹模内径基本尺寸也是 50，为凹模 的固定和定位，在凹模上面开三个 m8 的螺纹孔和两个 8 的销孔， m8 的螺纹孔与刃口的最小距离7为 12，所以凹模的最小外径为 凸模固定板 凹模高度 11 d=50+(12+4)2=82，根据表 3.1 择用凹模外径为 100 的复合模圆形 厚凹模典型组合作为设计参考。 凹模厚度为 22，由图 3.2 可知，凸模长度约为凹模的两倍，所以 凸模长度约为 44。参考圆形凸模型式和尺寸7，选择刃口直径为 25.2 总长度为 50 的 b 型标准凸模。冲裁凸模和垫板效核计算公式7： 垫板压应力效核公式：yp/f2 凸模压应力效核公式：dmin4t/y （=549 mpa） y42.5549/25.2 =217.8mpa 冲模常用材料的许 用压应力7，材料 t10a 的许用压应力为 10001600 mpa 所以选 择凸模材料为 t10a。凸模型号 图 3.3 凸模零件图 标记为: b25.250gb2863.2-81 t10a 其具体结构尺寸如图 3.3 所示。 3.3 凹模以及推件板设计 由 3.1 的计算得到，凹模 的内径为 d凹 =49. 69，根 03 . 0 0 据表 3.1，凹模固定螺钉选择 m8， 由以上设计可知，m8 的 螺纹孔与刃口的最小距离为 3.2 0.8 图 3.3 凹模与推件板尺寸分析 12 12，所以在图 3.4 中，a112 图 3.4 凹模与推件板尺寸分析 现选择 a1=17,能够满足要求。 冲裁凹模强度效核计算公式7如下： hmin= ) 3 2 1 ( 5 . 1 0 d dp 弯 作用在凹模具上的冲裁力： p=klt （k=1.3） =1.3502.5549 =280kn 淬火硬度为 hrc58hrc60 的 t10a 弯=400mpa d=49.69 设计 d =60 0 hmin=) 603 69.492 1 ( 400 2800005 . 1 =21.68 根据标准，选择凹模材料为 t10a， 图 3.5 凹模零件图 确定 h=25 h1=12凹模具体尺寸结构如图 3.5 所示，将凹模做成 d 形，以便用凹模左侧将废料切断。 推料板的设计：推料板的作用是将附在凸模上的工件推落下来， 以便进行下一个工件的冲压，在整个过程中，推料板没有特殊的要求， 推料板材料选用 45 号钢进行制造。因为整个模具将采用导柱、导套 进行导向，所以不需要用卸料板对凸模导向，为了减少摩擦，可以适 当加大推料板和凸模之间的间隙，故取 d1=26，d2=48.5，d3=59。为了 均 布 配 做 图 3.4 13 方便凸模装配，在卸料板内孔上倒 130的斜角。要使卸料板能够将 附在凸模上的工件顺利推顶出来，卸料板底部要伸出冲模底面，如图 3.4 所示，取 h2=1mm，当模具进行冲裁的时候，卸料板要向上运动， 工件厚度为 2.5，所以卸料板的活动空间要大于 3.5，即 h33.5。 h+h2=h3+h4 h3+h4=25+1=26 h33.5 h4h1=12 取 h4=17 h3=9 能够满足要 求。 凹模固定螺钉：如图 3.6 所示，为防止螺钉与其它部件 产生干涉，螺钉端面从凹模端 面内缩 4 毫米，所以，固定螺钉 图 3.6 凹模固定螺钉 长度 l25+25+4-4=50 为了使凹模固定牢固，参考资料表 13-11 选择螺钉8m870gb70-85 3.4 凸凹模设计 凸凹模是模具中的工作零 件，由上面的计算得到凸凹模 外刃口尺寸为 d凸=49.31， 0 02 . 0 凸模的刃口尺寸为 d凸 =25.2mm ，由公式： d凹=(d凸+ zmin) 凹 0 上上上 上上上 上上 上上 上上 2x0.5 1.6 14 故 d凹=(25.2+0.38) =25.58 图 3.7 凸凹模 025 . 0 0 025 . 0 0 得到凸凹模的内刃壁尺寸为 25.58。为了使冲压件废料不易滞在 025 . 0 0 刃孔内，内刃壁取 30斜角，内刃壁与漏料孔采用台肩过渡，更加有利 于废料的落下。参考表 3.1 可得凸凹模长度为 42，但是考虑卸料板上 要安装送料机构，必须增加卸料板的厚度， 所以确定凸凹模长度为 50。凸凹模的结构如图 3.7 所示。 3.5 废料切刀的设计： 为了使切断后的废 料的重心落到切断刀以 外，以便切断的废料自 由落下，所以将废料切 刀设计成阶梯形状，切 刀的刃口厚度为 8，刃口 图 3.8 废料切刀 高度为 10，选择刀具材料7为 t10a，为了将切断刀与凸凹模固定板 定位与夹紧，在切断刀上开设两个 6 的圆柱销孔与两个 m6 的内六 角沉头螺钉用沉孔。其具体结构如图 3.8 所示。凸凹模固定板的厚度 为 20，切断刀台阶高度为 30-10=20，选择定位用圆柱销8为：a630 gb119-86，选择内六角螺钉8为：m625 gb70-85。 3.6 凸模固定板的设计 凸模固定板主要是固定凸模。凸模与固定板上 30 的孔采用过 盈的方式进行配合，固定板中心孔尺寸具有比较高的要求。固定板与 上模板配钻两个直径为 8 的销孔，使凸模在模具中进行准确的定位。 15 在离固定板中心 25 的圆周 位置上均匀分布 6 个直径 为 5 的推杆孔，以便缷料。 选择凸模固定板材料4为 45 钢，凸模固定板的 图 3.9 凸模固定板 具体结构如图 3.9 所示。根 据表 3.1 凸模固定板圆柱销 为 840，但因凸模固定板的 厚度为 25，故选择凸模固定 板定位销8为：a860 gb119-86 凹模定位销要比凸模 固定板定位销约长 25，选择凹模 定位销8为：a890 gb119-86 3.7 凸模垫板的设计 由表 3.1 选择垫板的厚度为 4mm，根据垫板压应力效核公式7： 图 3.10 垫板 yp/f2 p冲裁力 f2凸模固定部分面积 y= 2 4 d p 2 35 10004204 =437mpa 垫板所承受的压应力比较大，参考冲模主要材料的许用压应力9， 配 做 16 t7a 的许用压应力为 539 到 785mpa,垫板材料选用 t7a 进行淬火处理， 使其硬度达 hrc5458。 3.8 卸料弹簧的选择 卸料力的计算1： f卸=k卸f f冲裁力 k卸卸料力系数 k卸为 0.0250.06 f=klt （k=1.3） =1.3502.5549 =280kn 故 f卸的大小为 716.8kn，卸料力比较大，选择用碟形弹簧或 聚氨酯橡胶弹性体比较合适。根据自动送料的要求和模具零件分布比 较复杂的情况，弹性体所占的空间不能太大，碟形弹簧结构紧凑，卸 料板的行程不大，因此选用碟形弹簧比较合适。卸料板的行程要大于 3.5。根据蝶形弹簧的尺寸和参数，选择外径为 20 的碟形弹簧，其参 数如表 3.2 所示。 表 3.2 碟形弹簧参数7 许用载荷 p极限行程 f自由高度 h弹簧片厚度 内孔直径 d热处理硬度 1.55kn0.451.551.110.2hrc4252 选择弹簧材料为 65mn 采用卸料螺钉进行导向，卸料螺钉的表面 硬度要大于卸料弹簧的硬度7，表面粗糙度为高于 1.6m，碟形弹簧 17 的组合形式与计算公式7为：， 组合蝶簧的载荷 pz=np 组合蝶簧的变形量 fz=if 组合蝶簧的自由高度 hz=ih+(n-1) n每一层弹簧的数目 i对合碟簧个数 根据 f卸的大小取 n=6 则： pz=np=61.55=9.3kn 采取每层碟形弹簧的数目 n=6 的结构能满足卸料力的要求。为了使 结构紧凑，采用复合组合形式，将碟形弹簧分为三组，每组每层由两 个碟形弹簧对合起来的结构形式。要满足卸料板的行程大于 3.5 的要 求，即弹簧的变形能力要大于 3.5 fz=if3.5 i3.50.45=7.78 取 i=9 则弹簧的允许变形量为 fz= 90.45=4.05 组合蝶簧的自由高度：hz=ih+(n-1) = 91.55+（2-1）1.1=23.85 取预压缩量为 0.55，则叠合碟形弹簧的初始高度为 23.3，卸料板的最 大行程为 3.5。 3.9 卸料板及其相配零件的确定 1 卸料板的主要作用 卸料板的主要作用是利用蝶形弹簧的弹力将冲压后的工件废料 推出凸凹模，根据模具辅助零件的材料以及热处理7选择卸料板的材 18 料为 45 号钢，因为安装自动送料装置要在卸料板上开导向槽，故选 择卸料板的厚度为 15。为减少卸料板与凸凹模之间的摩擦，卸料板与 凸凹模相配的孔直径选为 50.2。 2 卸料螺钉孔的分布 因为受卸料板形状 以及卸料板上其他零件 分布的影响，卸料螺钉不 能够围绕凸凹模圆周成 均匀分布，为了使卸料力 均匀作用在以 e 点为中 心的圆周上，则卸料螺钉 构成的三角形必须以 e 为重心，用做图法先画出三个 图 3.11 卸料螺钉孔的分布 卸料螺钉的位置 a，b，c 如图 3.11 所示。 3 定位孔以及定位零件的确定： 导向槽加工精度比较高，送料机构夹持钢板送料同时能够对钢板 进行很好的导向，故在卸料板的左端设计一个活动挡料销和一个 l 形导料挡位块便能够将条料在模具中进行的定位。 活动挡料销的选择： 根据表 3.1，选择活动档料销为 824 gb/2866.5-81，活动档料销与卸 料板之间采用间隙较松的 h8/d9 配合。 c d f e g a b 19 活动档料销下段直径为 7，则弹簧允许的最大心轴直径要大于 7， 由圆柱螺旋压缩弹簧计算表10，选择弹簧丝直径为 0.8，中径 图 3.12 活动挡料销 为 9 的圆柱压缩弹簧，活动挡料销台阶底面到凸凹模固定板的距离 为 图 3.13 卸料板 20，因此弹簧的自由高度要大于 20，采用标准弹簧选择弹簧的自由 高度10为 24，所以选择弹簧为：0.8924 jb/t 7187.6。在卸料板的尾 部开设两个直径为 6 的销孔和两个直径为 7.5 螺栓孔，以便止回机 构和蓄料箱的安装。卸料板的结构如图 3.13 所示。 3.10 凸凹模固定板的设计 20 凸凹模具固定板与凸凹模采用 49.3h8/m7 的过盈配合，固定板 通过两个 10 的圆柱销在下模板上定位，再用三个 m10 的内六角螺 栓固定。参考表 3.1 选择凸凹模固定板螺钉为 m1070gb70-85,凸凹 3.14 凸凹模固定板 模固定板圆柱销为 870 gb119-86。根据凹模固定板与垫板的规格7， 选择凸凹模固定板的尺寸为：12510020 gb2858.1-81 材料为 45 号 钢。选择垫板型号为：1251004 gb2858.3-81，垫板材料选择 t7a。 凸凹模固定板的结构尺寸如图 3.14 所示。 21 3.11 卸料螺钉的选择 如图 3.14 所示，卸料螺钉的长度要大于或等于卸料板沉孔的深 度与卸料板固定板的距离、固定板厚度和垫板厚度之和，因此卸料螺 钉的长度：l5+16+20+4=45 选择卸料螺钉7为：845 gb2867.5-81 卸料螺钉头直径为 15，卸料 板与固定板的距离为 16，在下模座上钻一个直径为 18 通孔，保证卸 料螺钉有足够的活动空间，方便卸料板拆卸。为保证装配后卸料板的 平行度，则卸料板每一个沉孔的深度要求一致。 弹簧 下 模 座 缷料板 固 定 板 垫板 凸 凹 模 22 图 3.15 卸料螺钉 4 自动送料部分的设计 4.1 送料机构设计 4.1.1 送料机构行程计算： 设计要求：用手工确定最开始一块材料的位置以后，能够在送料 装置的作用下，实现不停机自动连续的加工，直到完成全部材料的生 产。要实现全部加工过程的自动化，首先必须解决送料自动化的问题， 以保证材料源源不断的供给，所以必须在前一块条料冲压完的时候， 将第二块条料从蓄料箱中取出来，并送到预定位置。 图 4.1 表示对送料过程的分析， l1表示送料机构的最大行程，l2 表示勾料机构的最大行程， 表示前一块条料的剩余长度变化量，由 图可知，在 3 号位置时必须同时夹住两块条料，以便将前一块材料和 第二块材料都送到预定的位置，因此送料机构左端面的右止点必须 在 a 点以左。在冲压完第一件条料后，接下来能够将第二块条料顺利 送到冲压位置，则必须： 送料机构行程 l1送料步距+搭边值+ 23 勾料机构行程 l2送料机构的长度+送料机构与止回机构之间的 间隔+止回机构的长度+蓄料箱壁厚+料勾空行程- 因为定位累积误差、工件尺寸误差、剪板机下料误差的影响，条料的 最终余量变化量（设每次定位误差为 0.1） =n定位误差+工件尺寸误差+下料误差 =80.1+0.31+1=2.12 故 l1=51.5+1.5+2.12=55.12 取送料最大行程 l1max=60 为了使机构简单，取最大勾料行程 l2与送料最大行程 l1相等。 图 4.1 送料机构分析 4.1.2 夹持体设计： 夹持体工作部分由夹持体 b 和斜面 a 两个零件组成，当 a 受到 一个向左的推力 p 作用的时候， 在斜面的作用下，通过 b 对钢板 c 产生一个很大的正压力，当 b 冲头位置 送料机构 止回装置 蓄料箱 送 料 过 程 第二条料 第一条料 最后一工 件位置 a l1l2 勾料装置 p fc nc n a b c 24 与 c 之间的摩擦力大于 a 受到的推力时， 则 b 与 c 不产生相对滑 动，以实现夹紧并推动钢板向左运动。 1.如图 4.2 所示对送料机构进行受力分析：为防止夹持板 b 与钢 板 c 之间发生相对滑动，则 fcmaxp，a 在 p、nb、f 三个力的作用 下平衡， 图 4.2 送料机构受力分析 p=nbsin f= nbcos 由上两个等式能够得到： f=pctg nc为 c 给 a、b 物体系统的支持力， nc与 f 大小相等方向相反。 b、c 之间的最大摩擦力 fcmax=ncfc 参考工程力学常用材料的摩擦系 数得到钢与钢的 fc=0.15 因此 fcmax=ncfc =0.15pctg 要使 fcmaxp 则 0.15ctg1 即 8.53 取 处的斜度为 1：7 即 =8.13能够满足要求。 机构结构形式如图 4.3 所示： 夹持体能够夹持钢板的厚度范围 为 03，考虑要将钢板顺利引入， 夹持体前段设计成 12 的斜角，而 且要使 l6大于或等于材料厚度的 一半即 l61.5，现取 l5=5 则 l6=50.5=2.5 能够满足要求,在夹 图 4.3 送料机构尺寸分析 持体没有夹持钢板的时候，不使夹持板掉出来，则夹持板的斜面高度 25 变化值要大于钢板的厚度 l41.5(1/7)=10.5 取 l4=11 2.弹簧选择：该弹簧主要起使夹持板复位的作用，工作载荷小，要 求弹簧的变形能力在 10.5 毫米以上。弹簧参数如表 4.1 所示，选择弹 簧丝直径为 0.5，d=3 的圆柱压缩弹簧，所需要的圈数 n=10.50.67=15.67，因此弹簧最少要 16 圈，选择用 18 圈的弹簧。弹 簧自由长度为：l0=181.19=21.42 根据国家标准选择螺旋压缩弹簧的 自由长度为 22。 表 4.1 弹簧参数7 弹簧丝直径 d弹簧中径 d 最大载荷 fs/n变形量 fsd节距 p最小套筒 dtmin 315.220.671.194.1 3.513.400.911.484.6 411.411.181.815.1 0.5 4.510.141.52.185.6 受最大工作载荷的时候，弹簧的长度 l3=np-nfsd =22-180.67 =9.94 夹持板弹簧孔的长度 l3取 10 毫米能够满足要求. 所以选择弹簧型号为：0.5322 jb/t7187.6 3.挡板设计：档板起挡住弹簧，防止夹持板从左侧脱落出来的作 用，只受到夹持板复位弹簧对它的推力，受力比较小，所以，档板材料 选用 q235 厚度 l2取 3mm。l1l4+l5+l3=11+5+10=26 考虑钢板厚 度的不一致，和减少退回时候的摩擦力，夹持钢板厚度在 3mm 时，夹 26 持板与挡板之间依然有一定的间隙，以及钢板厚度在 0 到 3 之间变化 时，斜面与夹持板能够很好接触，取 l1=32 因此送料机构的长度为：l= l1+l2=3+32=35mm 4.2 止回机构的设计 送料机构的长度 l =35 条料剩余长度变化量 =2.12 由图 4.1 可知，送料机构与止回机构之间的间隔+止回机构的长度+蓄 料箱壁厚+料勾空行程60-35+2.12=27.12 取止回机构的长度为 15， 送料机构与止回机构之间的间隔为 5，料勾空行程取 5，蓄料箱其尺 寸较大，为方便将条料放入，做成无盖箱体，采用厚度为 2 毫米的钢 板焊接而成。 止回机构的长度为 15，其长度较小，夹刃式止 回装置能适应装配空间比 较狭窄的场合，因此选择 用夹刃式止回装置，工件 材料比较厚，防止夹刃口 损伤材料表面，采用侧面 夹刃的形式。根据夹刃形 状和应用范围11，选择菱形夹刃，刃口 图 4.4 止回机构 中线与材料表面所成的角度为 60，要求夹刃尖角小于 60，材料为 t7a。剪板机在下料时条料的宽度变化量为 1，要保证刃口与材料侧 1 2 3 4 27 面很好接触，则要求夹刃围绕转动中心转动时，刃口在板料宽度方向 偏移的距离要大于 0.5。止回机构如图 4.4 所示，其中 1 表示条料边界， 2 表示蓄料箱，3 表示夹刃，4 表示压缩弹簧。刃口围绕转动中心旋转 的时候，刃口在竖直方向上偏移最大距离为：。5 . 039 . 1 92 . 59 22 根据压缩弹簧弹簧的要求，选择弹簧10为：0.5425 jb/t7187.6 4.3l 形导料挡位块与记数机构的设计 为实现不间断连续冲裁的目的，l 形导料挡位块对每一块条料起 到始用挡位销和导料销的双重作用。当第一块条料冲压完成，在第二 块材料送来的时候导料挡位块能够自动复位，对材料导向的同时还起 始用档位销的作用，其他时刻只起导料的作用，不影响送料。要判断 什么时候已将一块材料冲压完成，则在 l 形导料挡位块的底部安装 一个记数装置，每一块条料上能够冲压出 8 个零件，所以当记数装置 记到 8 的时候，计数机构便自动复位。 1. l 形挡位导料块的设计 为了使结构紧凑，加大记数装置的 装配空间，在卸料板的下面开一个深度 为 7 的 u 形槽，卸料板与 l 形挡位导 料块配合部分长度为 8，导料销伸出卸 料板的长度7为 24 毫米，复位时挡 料部分伸出卸料板以上 4 毫米。在空间 允许的情况下，加大计数装置斜面推杆 图 4.5 挡位导料块 的行程有利于保证计数机构运动的准确性，故在没有复位时挡位导料 卸料板 28 块伸出卸料板的长度取 8。l 形挡位导料块受力比较小，形状复杂，采 用机械加工的方法比较困难，因此采用熔模铸造生产，选择材料为 zg230450,其具体尺寸参见图 4.5。 2.记数机构的设计 由图 4.11 可知记数核心部分主 要为 5，9，10 三个零件。将三个零件 展开分析如图 4.6 所示,当斜面推杆 5 向下运动时，推动可转动斜面滑块 10 向下运动，当将 10 推过记数斜面体 9 的底端的时候，在弹簧的作用下，10 向图 4.6 计数零件展开分析图 右运动一个位置，记数器加 1，当转 过 8 个记数位置的时候，10 正好转到 9 上面有槽的位置，10 沿着槽 推动 5 向上运动，顶出 l 形挡位导料块复位，实现机构复位。三个零 件的结构尺寸比较小，形状复杂，受力比 不大，斜面部分要求粗糙度较高所以选择 材料为 zg230450，采用熔模铸造。为防 止记数部分尺寸太大，取记数斜面体斜面 部分外圆展开弧长为 3，则记数体斜 图 4.7 计数斜面 体 面部分直径最小为 316/=15.3。l 形挡 位导料块伸出导料板部分的长度为 8，卸 料板行程为 3.5，所以 l 形挡位导料块的 3 3.5 1.6 1.5 10 5 9 1.5 1.4 上5 9 10上上上上上 r0.1 29 最大行程为 11.5。斜面记数体斜面的升程要小于 11.5，楔块角度7一 般取 40，在 图 4.8 斜面推杆 图 4.6 中取 =40.6即斜面的高度为 3.5， 弧长为 3。根据凸凹模固定板的尺寸，取斜面记数体外径为 20，内孔 直径为 10，斜面部分外径为 15，内部斜面数目为 16，要使可转动 斜面体能够沿记数斜面体向上运动，在其内侧开设两个成 180分布 外圆弧长为 1.7 的槽，其形状如图 4.7 所示。 斜面推杆外径为 10，总长度为 21.75 内孔 直径为 5，为了防止推杆转动，在其侧面开设 两个宽 1.5 深 1 长度为 20 的槽，末端斜面数 为 16，其结构如图 4.8 所示。 可转动斜面猾块上设计两个成 180分布图 的外圆弧长为 1.5 高度为 2.5 的斜面块，当斜 面推杆向下推的时，能产生一个顺时钟方向的力偶，推动转动体转动。 其导向部分圆柱直径，4.9 可转动斜面滑块 为 5 总长度为 15，斜块部分高度为 5，底部圆柱部分直径为 10，高 度为 2.5。其结构形状如图 4.9 所示。 3. 记数机构其他零件的设计 压力弹簧的选择：为安装计数 装置在凸凹模固定板上开设一个台