毕业设计（论文）-短连杆冲裁模设计.doc

摘 要本论文阐述了短连杆冲裁模设计的全过程。设计内容是从冲裁件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。进行工艺计算，确定模具的压力中心，计算出冲裁时的冲孔力、卸料力、最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模的刃口尺寸和形状。设计出定位方式、卸料装置、导向方式、模架等模具的主要零部件，并确定冲模的闭合高度从而选择压力机，完成整个模具的设计工作。关键词 短连杆 计算 冲孔 设计 目 录一、零件的工艺性分析11、冲裁件的工艺性分析12、冲裁件的精度与粗糙度13、冲裁件的材料1二、工艺方案的确定2三、冲压模具总体结构设计21、模具类型22、操作与定位方式23、卸料与出件方式24、模架类型及精度2四、主要设计计算31、排样方式的确定及计算32、计算冲压力与压力中心，初选压力机4五、模具主要零部件设计61、凹模设计62、凸模设计73、选择坚固件及定位零件84、设计和选用卸料与出件零件95、选择标准模架及其它模具零件96、压力机的校核10六、模具的总装图11结 束 语13谢 辞14参考文献1513冲裁模设计步骤一、零件的工艺性分析1、冲裁件的工艺性分析 该零件材料为h62(黄铜)，强度较高，适合冲裁。该零件形状结构简单，冲裁件右端凸出的部分b=121.5 t=2.25(t为材料厚度)。冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能，凸模的强度和模具结构等。根据2表1-16可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.91.5=1.35mm4.811.5=1.5mm，4.8和9的孔间距：c2 =-9/2-4.8/2=6.511.5=1.5mm， 长孔的孔与边缘间距：c3 =6-4.8/2=3.611.5=1.5mm，由以上可知孔与孔之间距离c1、c2满足工艺性要求，而孔到边缘的距离c3也能满足工艺性要求，故该冲件的形状和尺寸能满足工艺性要求。2、冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于it14级，一般落料公差等级最好低于it10级，冲裁件公差等级最好低于it9级，查得落料公差，冲孔公差分别为0.20，0.08，而该冲裁件落料公差，最高精度冲孔公差分别为0.3，0.25，由2中表1-5可查得孔中心距公差 0.30，而该冲裁件孔中心距最高精度公差为0.86，因此可用于一般精度的冲裁，普通冲裁可以达到要求。由于冲裁件没有断面粗糙度的要求，不必考虑。3、冲裁件的材料由1表1-3可得，h62(黄铜)，抗剪强度=260mpa，断后伸长率35%，此材料具有良好的塑性及较高的弹性和强度，冲裁性较好，可以冲裁加工。二、工艺方案的确定该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序，可有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料-冲孔，采用复合模生产；方案三：冲孔-落料，采用级进模生产。零件属于中批量生产，因此采用单工序需要模具数量较多，生产率低，所用费用也高，不合理;若采用复合模，可以得出冲件的精度和平直度较好，生产率较高，但因零件的孔边距太小，模具强度不能保证;用级进模冲裁时，生产率高，操作方便，通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。三、冲压模具总体结构设计1、模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。2、操作与定位方式零件中批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸较大，为了保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。3、卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4、模架类型及精度由于该冲裁零件的尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。四、主要设计计算1、排样方式的确定及计算该冲裁件尺寸大，且有12mm凸缘，首先可考虑斜排或交错排，因为是手工送料，所以带料不可能做得很长，斜排时材料的利用率大打折扣。若采用交错排，经计算材料的利用率和下面的直排或横排相近，且凹模两型孔间的壁厚强度不易保证。因此可采用直排或横排，如图2、图3所示。对图3有： 查3中的表2-34，可取a=21.2=2.4mm，a1=1.51.2=1.8mm， (其中1.2为材料相对应的系数)。查3中的表2-36及表2-38分别得=0.7mm z=0.5mm。因此根据3中表2-35的式子确定条料的宽度为:b=（dmax+2a+z）= =mm进距为:s=(18+12+6)+a1=36+1.8 =37.8mm导板间距为：a=b+z= dmax+2a+2z=110.8mm由零件图在autocad中可算得一个零件的面积为2513.41mm2 图2 直排 图3 横排 一个进距内的坯料面积:bs=110.337.8=4169.34mm2，因此材料利用率为:=(a/bs)100%=(2513.41/4169.34)100%=60.3%同理可算得图2的材料利用率为57.3%由利用率可知，图3的排样合理。因此选用横排排样方式。 2、计算冲压力与压力中心，初选压力机2.1 冲裁力根据零件图，用cad可计算出冲裁件周边长度l为263.97mm，由2中的表7-2查得 =260mpa，t=1.5mm，取k=1.3冲裁力的计算:由4书中的公式3-10有f冲孔=1.3lt=1.371.631.5260=36316 nf落料=1.3lt=1.3263.971.5260=133833 nf冲裁= f冲孔+f落料=166.9 kn卸料力的计算:查4中的表3-12，取k卸料=0.06，则f卸料= k卸料f落料=0.06133833=8030 n推件力的计算:查4中的表3-12，取k推=0.09，根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h2t=3，为了修模时能保证模具仍具有足够的强度，所以直壁高度取h=3+6=9mm，故n=h/t=9/1.5=6则有k推=n f推件f冲孔=60.0936316=19611 n总冲裁力的计算: 由于是采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以由4中的式3-19得f总=f冲裁+f推件=(36316+133833)+19611=181.7kn冲裁力的计算: 查4中的表3-21得f总=f冲裁+f卸料+f推件=(36316+133833)+19611=190 kn所以应选取的压力机公称压力为:po(1.11.3)f总=(1.11.3)190=228kn因此可选压力机型号为jh23-25。2.2 压力中心根据排样，我们可以在autocad里使用查询可得出冲裁件的压力中心，取原点在o处，则可得它的压力中心为 (48.17，54.78)，如图4所示。图4压力中心2.3 工作零件刃口尺寸计算由于材料较厚，模具间隙较小，模具的间隙由配作保证，工艺比较简单，并且还可以放大基准件的制造公差，(一般可取冲件公差的1/4)，使制造容易，因此采用配作加工为宜。由落料尺寸得，凹模尺寸会变大，所以以凹模为基准，配作凸模。 由冲孔尺寸得，凸模尺寸变小，所以以凸模为基准，配作凹模。 根据4中表3-3，由材料厚度可得zmin=0.09mm， zmax=0.12mm由落料凹模磨损后变大:a1=105，a2=36，a3=24，a4=12，a5=6，a6=3， a7=18全为自由尺寸，其公差按it14查取，查gb/t1800.3-1998得1=0.87，2=0.62，3=0.52，4=0.43，5=0.3，6=0.25，7=0.43查4中表3-6可得磨损系数x1=x2=x3=x4=x5=x6=0.5， 由4中表3-10的公式有：a1凹=(a1max-x11)=(105-0.50.87) =104.57a2凹=(a2max-x22)=(36-0.50.62) =35.69a4凹=(a4max-x44)=(12-0.50.43) =11.79a5凹=(a5max-x55)=(6-0.50.3) =5.85a6凹=(a6max-x66)=(3-0.50.25) =2.88a7凹=(a7max-x77)=(18-0.50.43) =17.79a3凹=2a4凹=23.57(因圆弧r12与尺寸a3=24相切，故a3不需采用刃口尺寸公式计算，而直接取a3=2a4凹)凹模磨损后变小的有:b1凹=3按it14查gb/t1800.3-1998得1=0.25，由4中的表3-6可查得磨损系数为1=0.5，则有b1凹=(b1min+x1)=(3+0.50.25)=3.13因为a1凹a6凹及b1凹为落料尺寸，故以凹模为基准，配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.090.12mm。五、模具主要零部件设计1、凹模设计1.1 凹模刃口形状凹模采用矩形板状结构和通过螺钉、销钉与下模座直接固定的方式固定。考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据4中的表3-32，凹模刃口采用直筒形刃口壁结构，刃口高度根据前面步骤“四、2”计算冲裁力时所取h=9mm，漏料部分刃口轮廓可以适当扩大0.51mm，取1mm，(为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状)。1.2 凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸lb(长宽)及厚度尺寸h。从凹模外边缘到凹模刃口的最短距离称为凹模壁厚c。该凹模刃口形状简单基本对称可认为压力中心与对称中心同属一点，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定，由4中的式3-45有:l=l+2c=105+240=185mm b=b+2c=236+240=152mm其中c值可根据4中的表3-33查得。整体式凹模板的厚度可由5中的式2-19如下经验公式估算:h=kb=0.2105=21mm其中k可由5中的表2-24查取为0.2。由以上算得凹模轮廓尺寸lbh=185mm152mm21mm，查有关国家标准，并无厚度合适，因此，选lb为标准尺寸，得lbh=250mm200mm22mm。1.3 凹模材料的选用根据2中的表7-22、7-13，材料选用6w6mo5cr4v。孔与孔的校核:由3表3-27校核孔间距以及孔壁至边缘的距离都能达到要求，因此得以校核。凹模刃口尺寸及其它具体见后面所附的零件图。设计中，因为压力中心与凹模板的几何中心相差不远，由压力机选取模柄孔尺寸为50，压力中心仍在模柄投影面积，可认为它们在同一轴线上。2、凸模设计落料凸模刃口部分近似方形，装配导正销，为便于凸模和固定板的加工，可设计成铆接方式与固定板固定。冲孔凸模由于相隔很近，不宜采用阶梯结构，设计成铆接方式。凸模的长度尺寸根据2中的5.2.4取固定板尺寸h=20、卸料板尺寸h=18、导料板尺寸h=6、附加长度h=26 所以凸模的尺寸为：l= h+h+h+h=20+18+6+26=70mm。凸模材料：参照2中的表7-22、7-13，材料选用crwmn。考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模4.8进行强度和钢度校核：根据2中的5.2.5可得：l90d/=(904.954.95)/=24.84 mml为凸模的允许最大工作尺寸，而设计中，凸模的工作尺寸为1024.84，所以钢度得以校核。强度校核:根据2中的5.2.5凸模的最小直径d应满足:d4t/c=41.5260/1200=1.3mm， 4.951.3， 所以凸模强度得以校核。3、选择坚固件及定位零件3.1 螺钉规格的选用 根据1中的表1-229，由凹模板的周界尺寸可选用m12，再根据实际要求，查标准选用gb 70-85 m1260， m1280这里要各4个，承料板的螺钉选用gb 70-85 m410，数量为2个，选取材料为45钢。3.2 销钉规格的选用销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格，因此根据标准选用gb 119-86 a1070及a1040，选取材料为45钢。3.3 固定挡料销 由2中的表5-18，查得gb2866.11-81，挡料销高度h=3mm，选取材料为45钢，数量为2个。3.4 始用挡料销 根据导料板间距a=110.8mm及凹模l=200mm，可得导料板宽度b=(200-110.8)/2=44.6mm，再根据4中的表3-36，由t=1.5mm及条料的宽度可得导料板厚度为6mm。参照1中的表1-232查gb2866.1-81选取始用挡料销规格长l=65mm，厚度h=6mm，所以有始用挡料销装置规格为:656 gb2866.1-81选取材料为45钢，热处理:硬度4348hrc。3.5 弹簧 由2中的表5-20查得 1.01020 gb2089-813.6 弹簧芯柱 由2中的表5-21查得 818 gb2866.2-81选取材料为q235。3.7 导料板 根据凹模lb=200mm160mm，查1中的表1-242，选规格为:长度l=180mm，宽度b=45mm，厚度h=6mm，材料为45钢的导料板，即导料板:180mm45mm6 mm 热处理hrc2832。3.8 导正销使用导正销的目的是消除送料时用挡料销和导料板等定位零件作粗定位时的误差，保证冲件在不同工位上冲出孔的位置公差要求。导正销主要用于级进模，也可用于单工序模。导正销通常设在落料凸模上，与挡料销配合使用，因此我们采用导正销，选取a型用于d=212mm的孔，安装处按h7/n6配合查1中的表1-233参照gb 2864.1-81a 型导正销可查得。4、设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料，由于该凸模工作时由上往下，可自动落料，因此不用设计出件零件。固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.81倍，经计算得h=18mm，所以卸料板的lbh=200mm160mm18mm，卸料板在此仅起卸料作用，凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.20.5mm，这里取0.5mm，根据2中的表7-20，选用材料为q235。5、选择标准模架及其它模具零件5.1 模架的选择由凹模周界200160，及安装要求，选取上模座:31023045 （gb/t2855.11-1900）下模座:31023050 （gb/t2855.12-1900）具体零件参阅模具标准汇编(一)导柱:a28h5 160，a32h5160 (gb/t2861.1)导套:a28h68042，a32h68045 (gb/t2861.6)5.2 模柄由压力机的型号jh23-25，可查得模柄孔的直径为50mm，深度为70mm，由装配要求，模柄与模柄孔配合为h7/m6并加防转销钉，模柄夹持长度比模柄孔深度小510mm，由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大，因此选用压入式模柄较合理，查1中的表1-265参照gb2862.1-815.3 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，由于压力较大，查1中的1-299根据gb2871.3-81选取规格为lbh=200mm160mm8mm5.4 承料板 查1中的1-299根据gb2865.6-81，选取规格为lbh=200mm20mm3mm5.5 凸模固定板 凸模固定板的厚度由材料厚t1.52.5 取h=2050，这里由前面已取h=20，所以凸模固定板的规格为lbh=200mm160mm20mm;凸模与凸模固定板的配合为h7/n6，装配可通过2个销钉定位，4个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，顶部与凸模铆接，因此需倒角得以保证。6、压力机的校核6.1 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为jh23-25，它的压力为250228，所以压力得以