毕业设计（论文）-锁片落料冲孔复合模设计（全套图纸） .doc

设计计算书 目录1 前言 .32 冲裁件的工艺性分析 .43 冲裁的工艺方案 .54 排样設計与计算 .54.1排样方法和原则 . 54.2确定搭边值 . 54.3送料步距与条料宽度的计算 64.4材料利用率的计算 . 75 冲裁力计算 . 85.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 . 95.2初选压力机 106 模具压力中心 . 107 凸凹模的设计 . 127.1尺寸计算原则 . 127.2落料凸、凹模刃口尺寸计算 . 127.3冲孔凸、凹模刃口尺寸计算 . 137.4凹模的高度与强度校核 . 147.5凸模、凸凹模的强度校核 . 148 凸模垫板承压计算. 189 橡胶的选用与校核 . 1810 模架的选用 . 2011 冲压设备的选用 . 2112 结束语 . 21致谢 . 21参考文献 . 21宁波工程学院机械工程系 第 2页全套完整版cad图纸，联系153893706设计计算书1 前言本课题设计的目的就是综合利用所学的知识，有一个全面的了解來提高应用能力水平，给以后工作打下一个良好的基础。本课题所涉及问题的研究和发展现状，本课题是锁片落料冲孔复合模,材料为20钢,工件厚度为3.5mm,锁片是汽车零部件. 首先，良好的冲裁工艺性能保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等。冲裁件的精度为it12级，可采用一般冲裁，冲裁件的外形为圆，形状简单、对称，以便于模具加工，有利于排样时材料的经济利用，内形由圆弧、直线组成，还有圆角过渡，有较小的圆弧组成，给模具加工带来一定的影响，还要进行热处理，来提高强度和耐磨性，防止冲裁时凸模折断或压弯，来延长使用寿命。单工序模结构简单，重量较轻，制造简单，成本低廉，冲裁件精度差，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大。连续模一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，设有许多工位，模具尺寸比较大，应有足够的刚性及与模具相适应的精度，从而免去了周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。采用复合模，冲压工件尺寸精度较高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较高，选择复合模会比较好 。 80年代以来，模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。技术水平近年来也取得了长足的进步,已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力,许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。多工位级进模和多功能模具是重点发展的精密模具品种。快速成形/快速制模技术在我国得到重视和发展，这些设备已应用于新产品开发、精密铸造和快速制模等方面。一些单位对多种模具抛光方法开展研究，并开发出宁波工程学院机械工程系 第 3页设计计算书专用抛光工具和机械。花纹蚀刻技术和工艺水平提高较快，在模具饰纹的制作中广泛应用。在模具设计制造中广泛应用cad/cae/cam技术，运用各种软件,如cad pro/e ug 等来加快速度,来提高制件精度,大力发展快速制造成形和快速制造模具技术，逐步推广高速铣削在模具加工的应用，研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程，开发新的成形工艺和模具。高速铣削加工是近年来发展很快的模具加工技术。已有一些公司引进了高速铣床，并开始应用。机床厂陆续开发出一些准高速的铣床，并正开发高速加工机床。但是，高速铣削的应用面在国内尚不广泛。加强国际、国内经济技术合作，不断开发出优质高效的新型模具。主要理论联系实际，应用性强，能指导生产，给学习有极大的帮助。2 冲裁件的工艺分析对课题应解决的主要问题，课题为锁片落料冲孔模,材料为20钢,厚度为3.5mm精度为it12级,符合冲裁条件,可采用一般冲裁就能满足要求 。选择复合模比较好, 从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较高， 冲压工件尺寸精度较高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。外形为48的圆,用冲裁方法速度快,质量好,比其它加工方法(如铣削,切削)成本要低,效率要高,排样也较为方便。内形比较复杂,圆弧r1.5比较小,冲裁比较难,采用铣削或线切割等机加工的工件精度,表面粗糙度较高,但成本相对较高,效率较低.由于大批量生产,在保证质量的情况下,可以采用冲裁,对冲裁的凸,凹模要求就要提高,特别是凸模,要进行热处理,渗碳,淬火加回火等来提高强度和耐磨性,当凸模磨损产生误差时，要及时更換，来保证工件精度要求.对于冲压过程中产品的开裂、起皱等问题，利用理论知识计算分析。模具材料在保证质量的情况下，采用性能低的材料来节约成本。模具自动化程度高，操作方便，劳动强度低。对凸模的安裝和拆卸要方便，直接关系到凸模的更换。模具结构要设计合理，防止冲压时小孔的开裂。孔与边缘的最小孔边距a2t 实际a7mm 冲裁件的孔边距符合要求，凸凹模最小壁厚=7.8mm 实际=9.3mm 符合要求。宁波工程学院机械工程系 第 4页设计计算书 3 冲裁的工艺方案冲裁件是大批量生产，平面要求平整，最大的尺寸为48mm，外形简单，内形复杂，工件料厚为.5mm，若用单工序模进行冲裁，则有两种冲裁工艺方案：一是先落料模后冲孔模这个方案定位较复杂，操作不方便，效率低而且不安全。二是先冲孔模 后落料模则定位简单可靠，要用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全。若采用连续模进行冲压，先冲孔后落料用两个工序完成直接送料到下一步完成成品。因此，要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必須严格控制送料步距。若用复合模，冲裁的孔与外形的位置精度较高，工件较平整，具有校形的作用，模具制造复杂，可适用大批量生产，从以上比较多來看，在保证冲裁件质量的情况下，应尽可能降低成本，提高经济效益，工人操作方便、安全的情况下考虑，选择复合模比较合适。排样设计与计算4.1 排样方法与原则由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。4.2 确定搭边值宁波工程学院机械工程系 第 5页搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。表3-10搭边a和a数值。低碳钢，搭边值通常是由经验确定的，材料厚度3.0-3.6 圆件工件间a=2.2mm 侧面a=2.5mm 4.3 送料步距与条料宽度的计算送料步距送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，每次只冲一个零件的步距按式（3-24）a482.2.2mm条料宽度当导料板之间有侧压装置时或用手将条料紧贴单边导料板（或两个单边导料销）时，条料宽度按式(3-25) b=(d+2a+) 计算表3-11剪板机剪料的下偏差条料厚度3-4时，条料宽度50-100时，1.0mm条料宽度 (48+2x2.5+1)=54mm 排样图(4-1)设计计算书宁波工程学院机械工程系 第 6页 图(4-2)设计计算书宁波工程学院机械工程系 第 7页 图(4-2)4.4 材料利用率的计算通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示 按式(3-27) =100%=100%式中 一个步距内零件的实际面积一个步距内所需毛坯面积 a送料步距 b条料宽度 s=(6.168+7.9)3=21.1mms=(7.602+8.468)1.5=12.05mm设计计算书s=(10-5.196+1.5)6.58=20.74mms=1.5=2.94mms=10=209.33mms= s+2(s+ s+s+s)=323 mms=r=1808.64 mms= s- s=1485.64 mm=100%=100%=54.8%准确的利用率还应考虑料头、料尾以至裁板时边料消耗情况，此时可用条料的总利用率表示按式(3-28) =式中 n _ 条料上实际冲裁的零件数 l _ 条料(或板料)长度 b _ 条料(或板料)宽度 s_ 一个零件的实际面积得 5 冲裁力计算 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据对于普通平刃中的冲裁，其冲裁力f可按下式计算 (3-15) f=klt式中 f _ 冲裁力 (n) l _ 冲裁件周长 (mm)宁波工程学院机械工程系 第 8页设计计算书t _ 板料厚度（mm） _ 材料的抗剪强度 (mpa) k _ 安全系数 常取k1.35.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算由图（5-1）计算得73.48mm 图(5-1)宁波工程学院机械工程系 第 9页设计计算书落料力f冲孔力 卸料力查表（3-8）取k=0.03 按式（3-18）计算 f= kf=推件力取图2-176的凹模刃口形式。h10mm 则n=h/t=10/3.5=2个查表3-8 取k=0.045 f=n kf=1n fn =3755.2 初选压力机 初步选择压力机的吨位400kn6 模具压力中心模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合，否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具，对于冲裁其它任何对形状的工件时，其压力机就是工件的几何中心。求各段长度及各段的重心位置：宁波工程学院机械工程系 第 10页设计计算书 图6-1如图得： y mm 宁波工程学院机械工程系 第 11页 由各分力矩之和等于合力矩，即可解得= = 因为x轴对称 所以 所以模具的压力中心为(7 凸凹模的设计冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。7.1尺寸计算原则1） 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2） 考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，在凸，凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3) 确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级设计计算书宁波工程学院机械工程系 第 12页设计计算书7.2落料凸、凹模刃口尺寸计算采用凸模与凹模分开加工，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，对零件图中未注公差尺寸，按it12级计算极限偏差，适用于圆形或简单形状的工件，为了保证间隙值。按式（3-7）式中凸模的制造公差 _ 凹模的制造公差查表2-10落料、冲孔模刃口始用间隙，材料：20钢厚度：3.5mmz=0.66 z=0.58 查表3-6简单形状冲裁时凸，凹模的制造偏差，公称尺寸48，凸模偏差-0.02凹模偏差+0.03校核：z- z0.080.05满足条件当工件公差为it12时，取x0.75按式（3-5）d（d（48+0.750.25）d（d- z）47.237.3冲孔凸、凹模刃口尺寸计算对内轮廓的冲孔，由于形状较复杂故采用单配加工方法计算，当以凸模为基准件时，根据凸宁波工程学院机械工程系 第 13页设计计算书模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸进行分类：第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸 6 1第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸21.71.520.5查表2-10落料、冲孔模刃口始用间隙z=0.66 z=0.58 当工件公差为it12时，取x=0.75按式（3-8）a61按式（3-9）17.921.71. 520.5冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是5.880.9318.0421.861.5820.88 注明以0.58-0.66间隙与冲孔凸模配制7.4 凹模的高度与强度校核凹模的外形尺寸应保证凹模朋足够的强度与刚度，凹模的厚度还应考虑修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的按式（2-25）凹模厚度hkb 式中b冲裁件的最大外形尺寸k系数宁波工程学院机械工程系 第 14页设计计算书查表2-17k=0.6h=0.648=28.8 取h30按式（2-26）c=(1.5-2)h=30(1.5-2)=45-60 取c=66 按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度。一般可不再进行强度校核7.5 凸模的强度校核 在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。但是对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯压力的校核。检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。压应力的校核圆形凸模按工（2-19）进行校核d 实际7.93.5合格式中d 凸模最小直径（mm） t _ 料厚（mm） 材料的抗剪强度（mpa）凸模材料的许用应用（mpa） 工具钢取1000-1600mpa弯曲应力的校核：无导向装置的圆形凸模按式（2-23）l 式中l允许的凸模最大自由长度（mm） d _ 凸模的最小直径（mm）f冲裁力（n）宁波工程学院机械工程系 第 15页设计计算书7.6凸凹模的强度校核眬模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模。所示椡核凸凹模的强度：按式（2-27）得凸凹模的最小壁厚m=1.5t=5.25mm,而实际最小壁厚为13.15mm帮符合强度要求，凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双面间隙0.58-0.66查表4-4最小直径d32mm而实际直径为d48mm 凹模宁波工程学院机械工程系 第 16页设计计算书凸模宁波工程学院机械工程系 第 17页设计计算书 凸凹模8 凸模垫板承压计算 凸模顶端与垫板直接接触，单位压力超过垫板材料的许用挤压应力时，垫板表面就会损伤或者弯曲，为此应在凸模顶端与垫板之间加厚垫板，垫板承压面的压应力不应超过许用压应力式中f冲裁力a承压面积垫板许用挤压应力 =323mm 螺钉面积s50.24 mmas272.76 mm428.95mpaf 合格可以使用上模座橡胶压力计算：a(26=(676-25-12)=1664.2f=ap=1664.20.74=1.23kn10模架的选用 模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架柱、导套磨损均匀，但是只能一个方向送料。上模座：l/mm=375 下模座：l/mm导柱：d/mml/mm=35175导套：d/mml/mmd/mm=359048 垫板厚度取：8mm凸模固定板厚度取：18mm宁波工程学院机械工程系 第 20页宁波工程学院机械工程系 第 21页设计计算书凹模的厚度定为：45mm卸料板厚度取：16mm模具的闭合高度：h45+10+18+45+8+66+8+55255mm11 冲压设备的选用 冷冲压生产中，为了适应不同的冲压工作需要，采用各种不同类型的压力机选用开式固定台压力机表12型号：j2140公称压力：400kn滑块行程：80mm最大装模高度：330mm连杆调节长度：70mm工作台尺寸（前后左右）：460700mm 垫板尺寸（厚度孔径）：30200mm 模柄孔尺寸（直径深度）：5070mm垫块：16030mm12 结束语 通过本次的设计，懂得了设计过程，模具的动作过程，要注意的一些问题。解决在设计中遇到的模具的安装，材料的选用，装配合理性等问题。在心中留有一份全面的底，给工作打下一个良好的基础，提高了自己独立设计的能力，创造了一个锻炼机会，也是对自己在这大学期间所学知识的一个综合利用，提高了应用能力，理论联系实际，能指导生产，对以后有极大的帮助致谢 感谢梁春羽老师二个月来的精心指导，对本人和设计给于了极大的帮助，懂得许多曾未有的知识的体验，在这表示衷心的感谢。还要感谢其他老师的指导和同学们的帮助，非常感谢大家参考文献：设计计算书1 许发樾编模具实用技术丛书编委会北京：机械工业出版社1999.62 丁松聚编冷训模设计北京:机械工业出版社2001.103 冯炳尧韩泰荣殷振海蒋文森编模具设计与制造简明手册上海科学出版社出版1987.44 李云程编模具制造工世学北京：机械工业出版社2000.105温松明主编互换性与测量技术基础湖南大学出版社2003.6虞传宝主编冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料北京：机械工业出版社1992.127李澄主编机械制图北京：高等教育出版社19978 何忠保陈晓华王秀英编典型零件模具图册北京：机械工业出版社2000.119陈炎嗣训压模具设计与制造技术北京出版社1991.4宁波工程学院机械工程系 第22页设计计算书标题锁片落料冲孔复合模摘要：本论文根据产品图样，分析冲裁件的形状、特点、尺寸大小精度要求、表面质量及所用材料等冲压工世性，在此基础了，根据复合模的高效、高质量等特点选用倒装的复合模，上出件，下出废料，废料直接从冲床台面孔排出，不阻塞，操作方便、安全。上模采用橡胶，起到一定的平整作用，提高工件质量，甚至减少工序。分别设计了凸凹模、凸模、凹模的结构，凸模采用成型加工或线切割，冲裁部分进行热处理，由螺钉固定，刚性推件，弹性卸料装置橡胶的弹性把料板由下而上推出，随上模的动作而动作，运动平稳可靠且不易损坏模具，采用中间导柱圆形有利用安装，且因安装不当而造成模具损坏，根据冲压力选择开式固定台压力机关键词：冲裁件复合模设计abstract: the present paper basis product pattern, the analysis blanking shape, the characteristic, the size size precision request,the surface quality and use ramming labor world and so on the material, in this foundation, according to the superposable die the superposable die which was highly effective, high grade and so on the characteristic selects inverts, on, got down the waste material, the waste material discharges directly from t