冲压模具设计2(含全套说明书和CAD图纸.doc

冲压模具学校代码：10410 序 号：0398本 科 毕 业 设 计题目： 冲压模具 学 院： 工 学 院 姓 名： 黄 旭 学 号： 20050398 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制051 指导教师： 胡淑芬 二OO九年 五 月32冲压模具毕业设计材 料：10钢板料厚度：t=0.8mm 生产批量：大批量任 务：编制冲压工艺方案、设计模具结构图 8摘 要 本次毕业设计是完成垫板冷冲压工艺模具设计，采用落料；冲孔工艺。设计中分析了工件的冲压工艺性，计算了毛坯排样；冲压力，刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构；主要零部件的设计，绘制了落料；冲孔复合模的模具装配图和零部件图。关键词： 冲压工艺 模具设计 装配图一 引 言 随着我国经济的发展，模具对于现代工业来说是十分重要的，尤其是冲压技术的应用。在各个经济部门中，几乎都要冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活息息相关。模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。1996至2001年间，我国模具工业的产值年平均增长14%左右。目前，全国共有模具生产厂点1.7万个，从业人员50多万人。2001年全国模具工业总产值达300亿元人民币，我国模具年产值已位居世界第四。我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 目 录一 引言3二 冲压工艺分析5 2.1 产品结构形状分析5 2.2 产品尺寸，精度，粗糙度，断面质量分析5三 冲压方案的确定5四 垫板冲模结构的确定7 4.1 模具的形式7 4.2 定位装置7 4.3 卸料装置8 4.4 导向装置8 4.5 模架8五 冲压工艺的计算8 5.1 排样8 5.2 计算冲压力9 5.3 计算模具的压力中心10 5.4 计算模具的刃口尺寸11六 垫板复合模主要零件的设计计算16 6.1 落料凹模16 6.2 冲孔凸模长度及强度校核18 6.3 卸料装置19 6.4凸凹模长度确定，壁厚的校核 20七 模座的设计21 7.1 模座的材料21 7.2 上模座21 7.3 下模座21八 其他零件的选用22 8.1 导柱模架的选用22 8.2 导柱导套的选择23 8.3 定位元件的选择24 8.4 模柄的选择25 8.5 螺钉的选择26 8.6 推杆的选择27 8.7 顶杆的选择27九 冲压模具的安全技术28十 冲模的安装28十一 模具的分析29十二 心得体会30参考文献 31二 冲压工艺分析： 2.1 产品结构形状分析 由零件图可知，产品为长条板型落料，圆片及其他冲孔，对称，有尖角。孔与孔之间，孔与边缘之间的最小距离C满足C1.5t的要求（C1.2） 2.2 产品尺寸，精度，粗超度，断面质量分析 1：尺寸精度 查磨具设计手册得：由于冲裁件的厚度为0.8mm 取 TT8到IT9 2：产品材料分析： 对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低；塑性高；表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计是10号钢，属于优质碳素结构钢，是低碳钢。其力学性能是强度，硬度低；塑性，韧性好。经退火后，冲裁的加工方法是完全可是成形的。另外，产品对于表面质量没有严格要求，所以尽量选用国家标准板材，其冲裁出饿表面质量就可以保证。 3：产量 要求能够大批量生产，很适合采用冲压加工的方法。最好采用复合模或级进模。 三 冲压工艺方案的确定 完成此工件需要冲孔，落料两道工序。其加工 工艺方案可分为以下三种。 （一）: 第一种方案：采用单工序逐步加工 1：冲孔，落料单工序模。工序简图见1-1 2: 落料，冲孔单工序模。工序简图见1-2特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产率低，工件精度低，不适合大批量生产。 图1-11 冲孔2 落料 图2-21 落料 2 冲孔（二） 第二种方案：采用复合模加工成形，工序图见图1-3 图1-3 特点： 生产率高，工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。（三） 第三种方案： 采用连续模加工成形，工序图见图14 图14 第二工位 第一工位 特点： 生产率高，便于实现机械化，自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度低。根据本零件的设计要求，以及各种方案的特点，决定采用第二种方案较合理。四 垫板冲模结构的确定 4.1 模具的形式 复合模又可以分为正装式复合模和倒装式复合模。（1） 正装式复合模的特点：工件和冲孔的废料的将落在凹模的表面上。必须加以清除后才能进行下一次冲裁。因此，操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用。但冲出的零件平直度较高，适合冲裁材质较软，板料较薄的冲裁件，还可以冲裁孔边距较小的冲裁件。（2） 倒装式复合模的特点:冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞中积聚到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清楚废料。操作方便，应用很广，并为机械化出件提供了有利条件。但工件表面平直度较差。凸凹模承受的张力较大。 经分析，此工件为多孔冲裁件，若采用倒装复合模，由于孔与孔之间的间距过小，采用倒装复合模则模具去刚度不够。因此本设计决定采用正装复合模。 4.2 定位装置 采用固定挡料销挡料，在上模座卸料板上给出让位孔。 采用导料螺栓横向定位。因为它的结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。 4.3卸料装置 1：条料的卸除 采用固定卸料板，因为是正装复合模，卸料板安装在上模座。 2：工件的卸除 采用弹性顶件装置将工件从下模座中顶出 3：冲孔废料的卸除 采用打杆推件将上模座中废料冲出 4.4导向零件 导向零件有许多种，如用导板导向，则模具安装不方便，而且阻挡操作者的视线，所以不用。若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，也不采用。针对本零件精度要求不是很高（ IT8到IT9），采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可以降低成本。 4.5模架 若采用中间模架，则导柱对称分布滑动平稳，但只能向一个方向送料，阻挡操作者的视线，操作不便，适用于单工序模和工位少的级进模。若采用后侧导柱，则操作方便，结构紧凑，适用于大件边缘冲裁，但其平稳性不够，常用于小型冲模。四导柱模架刚性很好，导向平稳可靠，但其价格较高，一般用于精密冲裁模。对角导柱模架即可横向送料，又可纵向送料，适合各种冲裁模使用。 综合上述特点和零件特点，本设计决定采用对角导柱模架，但为避免上下模座的方向装错，两导柱直径制成一大一小。五 冲压工艺的计算5.1 排样 1 搭边 查冷冲压模具设计 确定搭边值a,b 当t=0.8mm 时 a=1.8 b=1.5 2 条料的宽度 采用无侧压装置，所以= 条料宽度的单向偏差，mm 查表的 -0.5 = 3 材料的利用率 = 式中 n板料上实际冲裁的零件数量 零件的实际面积 L板料长度，mm B板料宽度，mm 若取工件数量n=10, 则料长为 L=10D+9b+2b=1018+91.5+21.5=196.5 取L=197 条料的规格为 19755.60.8 材料的利用率为=85.7% 5.2 计算冲压力 冲裁力公式 F= 式中 F冲裁力 冲孔冲裁力 落料冲裁力 1：冲孔冲裁力 =K 式中K系数 查表去K=1.3 冲孔周长 =122+6.5+5.2+6 =75.6 t材料厚度 t=0.8mm 材料抗剪强度，Mpa 查模具设计与制造简明手册 10号钢，=260340 取=300Mpa =K=1.375.60.8300=23587 取=23.6KN 2: 落料冲裁力 = 式中 落料周长 =（18+52）2=140 = =1.31400.8300=43680取=43.7KN 3：卸料力 = 式中 卸料系数 查表得为0.04到0.05 取=0.05 =0.0543.7 =2.185KN 4: 推料力 =n 式中 推料系数 查表取=0.055 n同时卡在凹模内的件数 n=3 =n=0.05523.63=3.9KN 5: 顶件力 =（+） 式中 顶件系数 查表去=0.06 =（+）=0.06（23.6+43.7）=4.038KN 6：模具总压力 冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺的总和，即大于总的冲裁力。根据模具不同，计算公式不同。 当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模为 =+=23.6+43.7+2.185+3.9=77.285KN 7: 初选压力机 根据=77.285KN 选公称压力为100KN的压力机 5.3 计算模具的压力中心 由于零件在垂直于进料方向左右对称，因此压力中心在进料方向的中心线上。 冲孔所需的冲裁力为 、 F= 根据理论力学知道，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。由此苛求出压力中心坐标（ ） = 1.3（24+6.5）0.830038+1.35.20.830022+ 1.363000.830012= 2.4 计算得=29.54 得出压力中心为（29.54 0） 5.3 计算模具刃口尺寸 尺寸计算原则： 在确定冲模凹模和凸模刃口尺寸时，必须遵循以下原则：1） 根据落料和冲孔的特点：落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸。故冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。2） 根据凹凸模刃口的磨损规律。凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸，凸模刃口磨损后使冲孔孔径减小，故应使尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸3） 考虑工件精度与模具精度间的关系，在确定模具制造公差时，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙数值，一般冲模精度较工件精度高2到3级 1：冲孔凸模 = = 以上各式中 冲孔凸模的刃口尺寸 冲孔凹模的刃口尺寸 冲孔件的最小极限尺寸，mm 系数 工件孔径公差，mm 凸模刃口尺寸制造偏差，mm 凹模刃口尺寸制造偏差，mm 凸凹模最小初始双面间隙，mm 查表 =0.072 由于本零件冲孔数量为3个 且大小不一 ，因此要求计算3个凸模的刃口尺寸 1） 孔11： =2.5 查表 =0.75 =0.25 =0.072 = = 由于此凸模非标准件 根据=0.06 =2.5 = = =mm =mm 2: =12 查表 =0.5 =0.5 =0.072 = = 由于此凸模非标准件 根据=0.125 =12 = = =mm =mm3：=4 查表 =0.75 =0.3 =0.072 = = 由于此凸模非标准件 根据=0.075 =4 = = =mm =mm2）孔2 同上 ： = = =5.2 查表得 =0.15 =0.072 =0.02 =0.02 = = = 校核 查表得 =0.104 +=0.02+0.02 =0.04 =0.1040.072=0.032 +2.3mm 满足最小壁厚 n的要求，设计合理。七 模座的设计7.1 模座的材料 一般选用铸铁HT200 HT250， 也可以选用A3,A5结构钢，本设计中从降低模具成本考虑，选用铸铁HT250材料。查冲压模具标准件选用与设计指南，选用标准结构。7.2上模座 采用滑动导向模架 上模座做选用“1008025 GB/T2855.5” 7.3 下模座 下模座选用“1008032 GB/T2855.6” 八 其他零件的选用 8.1 导柱模架的选用 标准件的规格，1)导柱“20150 GB/T2861.1” 导套“3280 GB/T2861.6”2)导柱“18150 GB/T2861.1” 导套“2880 GB/T2861.6” 后侧导柱模架 技术条件：按GB/T80501999的规定 模架220160I GB/T2851.3 I级精度的后导柱模架 1 上模座 2 导套 3 导柱 4 下模座 8.2 导柱导套的选择 选用A型直导柱结构，材料20钢，热处理要求；渗碳深度0.8-1.2mm,硬度58-62HRC。 技术标准 ISO91822 本设计取直径d=20mm和d=18mm，公差带h6，长度L=140mm。 选用A型直滑动导套结构，材料，热处理同上，技术标准ISO9448-2。如图所示： 导柱 导 套 8.3 定位元件的选择 为了保证模具正常工作，必须保证坯料或工件对模具处于正确的相对位置，即必须定位。 1） 在本设计中采用A型固定挡料销， 如图： 直径d=6mm，长度L=8mm的弹簧弹顶挡料装置A10JB/T7649.10 材料:45号钢，热处理4348HRC 技术条件：按JB/T76531994的规定 2） 采用侧边导料销进去送料方向的定位，保证垂直进料方向的精度。 本设计采用A型导料销。 长度d=6mm , L=22mm的 A型导料销 622GB/T7648.7 材料 T8A, 热处理硬度5256HRC 技术条件按JB/T76531994的规定 8.4 模柄的选择 中小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是:一要与压力机滑块上的模柄正确配合，安全可靠；二是与上模正确而可靠连接。 在本设计中采用压入式的模柄。 如图：采用A型压入式模柄 材料：Q235AF 技术条件：按GB/T76531994的规定直径D=20的A型压入式模柄模柄A3280GB/T7646.28.5 螺钉的选择本设计选用圆柱头内六角螺钉 材料 45 热处理硬度 35-40HRC 技术条件按JB/T3098.32000的规定 8.6 推杆的选择 本设计采用A型带肩推杆 材料 45 热处理硬度 43-48HRC 技术条件按JB/T76531994的规定 8.7 顶杆的选择 顶杆655JB/T7650.3 材料 45 热处理硬度 43-48HRC 技术条件按JB/T76531994的规定 九 冲压模具的安全技术 在设计冲压模具时，必须满足下列要求：1. 模具结构应能保证操作方便，安全可靠，操作者勿需手，臂，头伸入危险区即可顺利完成冲压工作。2. 调试，安装，修理，搬运和储藏方便安全，不会因模具结构问题而引起意外事故3. 模具零件要有足够的强度，材料选择合理，模具应避免有与机能无关的外部凸凹，外部应倒棱；倒柱倒套应远离操作者，模具压力中心应通过或靠近模柄中心线，导向定位等重要部件要使操作者能看清楚4. 设计模具时应考虑安装机械化装置的位置，以便必要时机械化自动化装置代替手工操作5. 顶件器，推件器以及卸料板等结构必须可靠6. 不使操作者有不安全的感觉 十 冲模的安装 冲模的使用寿命，工作安全和冲件质量等对于冲模的正确安装有着极大的关系： 1：冲模应正确安装在压力机上，使模具上下部分不发生偏斜和位移，这样就可以保证模具有较高的准确性，避免产生废品，而且可以保证模具寿命 2: 模具安装时将带有导向的模具上下应同时搬到工作台面上。应先固定上模，然后根据上模的位置固定下模 3：在冲压生产过程中，由于压力机振动，可能引起固定冲模的紧固零件松动。操作者必须随时注意和检查各紧固零件的工作状况 十一 模具的分析 模具的装配图： 1 下模座 2 垫板 3凸模固定板 4凸模垫块 5顶件块 6凹模 7卸料板 8弹性橡胶 9凸凹模固定板 10垫板 11模柄 12打杆 13上模座 14 推板 15 推杆 16导套 17卸料螺钉 18 凸凹模 19 导柱 20 凸模（1） 21 凸模（2） 22凸模（3） 23 顶杆 24 夹板 25 螺杆 26 螺母 27 圆柱头螺钉 28 圆柱销 29 导料销 30 固定挡料销此正装复合模设计工作时，板料以导料销和挡料销进行定位。上模下压，凸凹模外形和凹模进行落料，落下的冲件卡在凹模中，同时冲孔凸模和凸凹模内孔进行冲孔，冲孔废料卡在凸凹模孔内。卡在凹模中的冲件由顶件装置顶出，卡在凸凹模内孔中的冲孔废料由推杆顶出。该模具采用装置下模座底下的弹顶器推动顶杆和顶件块，可获得较大的顶件力。每冲裁一次，冲孔废料被推出一次，凸凹模孔内不积存废料。 十二 心得与体会 通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真并独立的完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步，更深刻的认识，同时也认识到了自己的不足。 本次毕业设计历时1个月左右，从分析领会毕业设计的要求，到拿出自己的方案，然后对自己手上的冲压件的性能进行分析计算，比如材料，形状等。因此对要设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后进行排样，冲压力，压力中心等的计算，直到模具总装配图的绘制，经历了大量的计算过程，查阅了很多相关的书籍资料。因此通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的能力。 总之，通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的相关过程有了比较深刻的认识和全面的掌握。认真严谨的完成了本次毕业设计也是大学四年里最后也最重要的一