盘形零件冲孔落料连续模设计毕业论文.doc

莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 0 目录目录 引 言 1 1 冲裁件的工艺分析 2 1 1 冲裁件的结构与尺寸 2 1 2 冲裁件的材料 3 2 冲裁间隙 4 2 1 间隙对冲压力的影响 4 2 2 间隙对模具寿命的影响 4 2 3 冲裁间隙值的确定 5 3 凸 凹模刃口尺寸的公差 6 3 1 凸 凹模刃口尺寸计算的原则 6 3 2 凸 凹模刃口尺寸的计算方法 6 3 3 计算凸 凹模刃口及公差 8 4 排 样 9 4 1 材料的合理利用 9 4 2 搭边与条料宽度的确定 9 4 3 排样图 11 5 冲压力与压力中心的计算 12 5 1 冲压力的计算 12 5 2 压力机规格参数 13 5 3 压力机的选用要点 13 5 4 压力中心确定 14 6 模具零部件的设计与选用 15 6 1 凹模设计 16 6 2 凸模设计 17 6 3 凸模固定板设计 19 6 4 卸料板的设计 20 6 5 定位零件选用 20 6 6 模架及其零件的选用 20 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 1 6 7 模柄设计 22 6 8 导套和导柱选择 23 6 9 挡料销 限位柱 压柱的设 计 25 6 10 紧固零件选择 25 6 11 接触环级进模结构总图 26 致谢 28 参考文献 29 盘形零件冲孔落料连续模设计 机电技术教育专业学生 周广威 指导教师 高迟 摘 要 本文主要介绍连续冲裁模的设计方法 在模具的设计中 对冲裁件的 零件结构与尺寸进行了工艺分析 对连续冲裁级进模中的冲裁间隙 凸模 凹模的刃口尺寸进行精确计算 对条料进行排样 计算冲裁所需要的冲压力 及压力中心 对凸 凹模及固定板 卸料板进行尺寸计算与机构的设计 并 根据计算所得数据选择模架和紧固零件 从而使模具达到了冲裁精确 使用 寿命延长 制造成本降低的良好效果 关键词 凸模 凹模 级进模 引 言 模具是机械工业的重要工艺装备 随着我国工业的发展 特别是冲压工艺 理论及计算技术的发展 冲压模具设计与制造方法发生了根本的变革 采用模 具生产零部件 具有高效 节材 成本低廉 保证质量等一系列优点 是当代 工业生产的重要手段和工艺发展方向 模具设计是制造模具的依据和基础 因 此进行模具设计时 设计者不仅要有较高的模具设计理论知识 还要有一定的 模具制造及使用实践经验 才能设计出结构合理 成本低廉 使用方便 寿命 较长的优质模具来 1 冲裁是利用冲模使一部分材料与另一部分材料实现分离的冲压工艺方法 冲裁除用于直接加工平板零件外 还用于弯曲 拉深等成型工序的毛坯制备 修边 切口 冲孔 剖切等 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 2 1 1 冲裁件的工艺分析冲裁件的工艺分析 1 1 冲裁件的结构和尺寸 图 1 1 零件平面图 图 1 2 零件实体图 1 生产批量 小批量 材料 10 钢 材料厚 2mm 该零件结构较简单 形状对称 尺寸较小 冲裁件的形状应尽可能简单 对称 最好采用圆形 矩 形等规则的几何形状或由这些形状所组成 使排样式废料最少 2 零件最小宽度为 5mm 满足搭边值 满足最小搭边要求 由零件图可见 该零件外形简单 精度要求一般 零件经过两次冲裁成形 冲裁件为小批量生 产 质量轻 尺寸小 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 3 3 冲裁件的外形或内形的转角处 要避免尖角出现 应以圆弧过渡 以 便于模具加工 减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象 同时可以防止尖角 部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低 表 1 1 冲裁件的凸出悬臂和凹槽最小宽度 B mm 材料 B 硬钢 1 5 2 0 t 黄铜 软钢 1 0 1 2 t 铝 0 8 0 9 t 4 冲孔时 由于受到冲孔凸模强度的限制 孔的尺寸不宜过小 见表 1 2 表 1 2 凸模冲孔最小尺寸 冲件材料圆形孔 直径 d 方形孔 孔宽 b 矩形孔 孔宽 b 长圆形孔 孔宽 b 钢 MPa b 700 钢MPa b 700 400 钢 MPa b 700 黄铜 铜 铝 锌 1 5t 1 3t 1 0t 0 9t 0 8t 1 35t 1 2t 0 9t 0 8t 0 7t 1 2t 1 0t 0 8t 0 7t 0 6t 1 1t 0 9t 0 7t 0 6t 0 5t 注 为抗剪强度 t 为料 b 若采用带护套凸模冲孔 则采用表 1 3 中的尺寸进行计算 表 1 3 带护套凸模冲孔的最小尺寸 冲件材料圆形孔 直径 d 矩形 孔宽 b 硬钢 软钢及黄铜 铝 锌 0 5t 0 35t 0 3t 0 4t 0 3t 0 28t 注 t 为料厚 冲裁件的经济公差等级不高于 IT11 一般落料件公差等级最好低于 IT10 级 冲裁孔件公差等级最好低于 IT9 级 该零件尺寸除接近于 IT11 以 02 0 0 928 4 外 其余尺寸均低于 IT12 级 亦无其他特殊要求 从表 1 3 可知 利用普通 冲裁方式可以达到零件图样要求 冲裁件的断面粗糙度几毛刺高度与材料塑性 材料厚度 冲裁间隙 刃口锋利程度 冲模结构及凸 凹模工作部分表面粗糙 度等因素有关 1 2 冲裁件的材料 冲裁件所用的材料 不仅要满足其产品使用性能的技术要求 还应满足冲 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 4 裁工艺对材料的基本要求 该零件选用 10 号钢 软态 带料 抗剪强度 b 260 340MPa 断后伸长率 10 29 此材料具有较高的弹性和良好的塑性 其冲裁加工性较好 2 2 冲裁间隙冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模中凸 凹模刃口之间的空隙 其双面间隙用 Z 表示 单面间隙 Z 2 如图 2 1 所示 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量 模具寿 命等影响很大 所以冲裁间隙是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数 11 选择合理的冲裁间隙 使冲裁件的断面质量较好 所需冲裁力较小 模具 寿命较高 但分别按质量 冲裁力 精度 冲裁力等方面的要求 各自确定的 合理间隙值并不相同 考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损 生产中通常 是选择一个适当的范围作为合理的间隙 只要间隙在这个范围内 就可以冲出 良好的零件 冲裁件间隙的数值等于凸 凹模刃口间隙值 如图 2 1 所示 即 Z Dd dp 式中 D d 凹模刀 d p 凸模刃口尺寸 查表 2 10 得间隙值 Zmin 0 30mm Zmax 0 34mm 图 2 1 冲裁间隙 冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影和模具寿命也有着较大的影响 为了减 小磨损对模具的影响 通常在满足凸 凹模间隙的情况下 选择较小的间隙 即 Z 0 30mm 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 5 2 1 间隙对冲压力的影响 间隙很小时 因材料的挤压和摩擦作用增强 冲裁力必然较大 随着间隙 的增大 材料所受的拉应力增大 容易断裂分离 因此冲裁力减小 但试验表 明 当单面间隙介于材料厚度的 5 一 20 范围内时 冲裁力降低不多 不超 过 5 一 10 因此 在正常情况下间隙对冲裁力的影响不很大 间隙对卸料力 顶件力 推件力的影响比较显著 由于间隙的增大 使冲 裁件的光面变窄 材料弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸 冲孔件尺寸大于 凸模尺寸 因而使卸料力 推件力或顶件力随之减小 一般当单面间隙增大到 材料厚度的 15 一 25 左右时 卸料力几乎降为零 2 2 间隙对模具寿命的影响 模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示 冲裁模的 失效形式一般有磨损 变形 崩刃和凹模胀裂 间隙大小主要对模具的磨损及 凹模的胀裂产生较大影响 在冲裁过程中 由于材料的弯曲变形 材料对模具的反作用力主要集中在 凸 凹模刃口部分 如果间隙小于垂直冲裁力 则侧向挤压力将增大 摩擦力 也增大 且间隙小时 光而变宽 摩擦距离增长 摩擦发热严重 所以小间隙 将使凸 凹模刃口磨损加剧 甚至使模具与材料之间产生骸结现象 严重的还 会产生崩刃 另外 小间隙因落料件堵塞在凹模洞口的胀力也大 容易产生凹 模胀裂 小间隙还易产生小凸模折断 凸 凹模相互啃刃等异常现象 凸 凹模磨损后 其刃口处形成圆角 冲裁件上就会出现不正常的毛刺 且因刃口尺寸发生变化 冲裁件的尺寸精度也降低 模具寿命减小 因此 为 了减少模具的磨损 延长模具使用寿命 在保证冲裁件质量的前提下 应当选 用较大的间隙值 2 3 冲裁间隙值的确定 在冲压实际生产中 冲压实际生产中 为了获得合格的冲裁件 较小的冲 压力和保证模具有一定的寿命 我们给间隙值规定一个范围 这个间隙值范围 就称为合理间隙 这个范围的最小值称为最小合理间隙 Zmin 0 30mm 最大值 称为最大合理间隙 Zmax 0 34mm 考虑到冲模在使用过程中会逐渐磨损 间隙 会增大 故在设计和制造新模具时 应采用最小合理间隙 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 6 图 2 2 合理间隙的确定 确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种 由于理论计算法在 身产中使用不方便 主要用来分析间隙与上述几个因素之间的关系 因此 实 际生产中广泛采用经验数据来确定间隙值 经验确定法是根据经验数据来确定间隙值 有关间隙值的经验数据值 可 在一般冲压手册中查到 见表 2 1 表 2 1 冲裁模初始双面间隙 mm 材料名称 45 T7 T8 退火 65 钢 10 15 20 冷轧钢带 30 钢板Q215 Q235 钢板 厚度 t mm ZminZmaxZminZmaxZminZmax 2 00 380 420 300 340 220 26 2 50 490 550 390 450 290 35 3 3 凸 凹模刃口尺寸的凸 凹模刃口尺寸的计算原则计算原则 3 1 凸 凹模刃口尺寸计算的原则 1 落料模设计时 以落料凹模刃口尺寸50mm 与冲件尺寸基础一致 作 为设计基准尺寸 凸 凹模间隙靠减小凸模刃口尺寸得到 模具在冲裁过程中不断被磨损 致使凹模刃口尺寸逐渐增大 故设计时 应选用接近或等于工件的最小极限尺寸作为凹模刃口尺寸 2 冲孔模设计时 以冲孔凸模刃口尺寸10mm 非圆形凸模与冲件孔径 基本一致 作为设计基础尺寸 凸 凹模间隙靠加大凹模刃口尺寸得到 冲孔凸模刃口在冲制中也会因逐渐被磨损而减小尺寸 故设计时 应选用 接近或等于工件的最大极限尺寸作为凸模刃口尺寸 3 其他冲裁模凸 凹模刃口尺寸的计算 依照其冲裁过程变形规律与落料 或冲孔相同 来确定基准尺寸及间隙取向 例如冲槽 冲缺模 则与冲孔模设 计计算相同 而修边模则与落料模的计算相同 4 冲裁摸的凸 凹模在冲制中均会磨损 从而使冲裁间隙增大 故设计模 具时 一般应依照磨损的规律 选择最小合理间隙值 Cmin 0 30mm 但是 对于 高弹性材料或某些材质较软的厚板 由于在冲裁完成后弹性恢复较大 而使工 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 7 件尺寸变化较大 这时不宜选用 Cmin 而应选择较大的初始间隙 5 选择凸 凹模刃口尺寸公差 应依照冲件的精度要求 一经济合理为原 则 一般模具精度应比冲件精度要求至少高两个级别 表 3 1 为模具精度与冲 裁件的精度关系 表 3 1 模具精度与冲裁件精度关系 材料厚度 t m 工件 精度 模具精度 0 50 81 01 52345681012 IT6 7IT8IT8IT9IT10IT10 IT7 8 IT9IT10IT10IT12IT12IT12 IT9 IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14 3 2 凸 凹模刃口尺寸的计算方法凸 凹模刃口尺寸的计算方法 凸 凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关 基本上可分为两类 3 2 1 凸 凹模分别加工时的计算法 凸 凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进 行加工 冲裁间隙由凸 凹模刃口尺寸及公差保证 这种方法要求分别计算出 凸模和凹模的刃口尺寸及公差 并标注在凸 凹模设计图样上 其优点是凸 凹模具有互换性 便于成批制造 但受冲裁间隙的限制 要求凸 凹模的制造 公差要小 主要适用于简单规则形状 圆形 方形或矩形 的冲件 3 2 2 凸 凹模配作加工时的计算法 凸 凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工好凸模或凹模中的一件作为 基准件 一般落料时以凹模为基准件 冲孔时以凸模为基准件 然后根据基准 件的实际尺寸按间隙要求配作另一件 这种加工方法的特点是模具的间隙由配 作保证 工艺比较简单 不必校核 并且还可以放大基准件的制造公差 一般 可取冲件公差的 l 4 使制造容易 因此是目前一般工厂常常采用的方法 特别适用于冲裁簿板件和复杂形状件的冲模加工 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 8 图 3 1 落料件与落料凹模 a 落料件 b 落料凹模 采用凸 凹模配作法加工时 只需计算基准件的刃口尺寸及公差 并详细 标注在设计图样上 而另一非基准件不需计算 且设计图样上只标注基本尺寸 与基准件基本尺寸对应一致 不注公差 但要在技术要求中注明 凸 凹 模 刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作 保证双面间隙值为 Zmin 0 30mm 根据冲件的结构形状不同 刃口寸的计算方法如下 表 3 2 刃口尺寸计算公式 工序性质落料件尺寸落料凹模尺寸落料凸模尺寸 A 类尺寸 0 A 4 0max xAAd B 类尺寸 0 B 0 4 min xBBd落料 C 类尺寸 C2 8 5 0 min CCd 按凹模实际刃口尺 寸配作 保证间隙 minmax ZZ 注 为落料凹模刃口尺寸 A B C 为落料件的基本尺寸 d A d B d C max A min B 为落料件极限尺寸 min C 落料时以凹模为基准 配作凸模 设落料件的形状与尺寸如上图 3 1a 所 示 3 1 b 为落料凹模刃口的轮廓图 图中虚线表示凹模磨损后尺寸的变化情 况 从图 3 1 b 可看出 凹模磨损后刃口尺寸的变化有增大 减小和不变三种 情况 故凹模刃口尺寸也应分三种情况进行计算 凹模磨损后变大的尺寸 如 表中 A 类尺寸 按一般落料凹模尺寸公式计算 凹模磨损后变小的尺寸 如表 中 B 类尺寸 因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸 故按一般冲孔凸模尺寸公 式计算 凹模磨损后不变的尺寸 如表中 C 类尺寸 可按凹模型孔中心距尺寸 公式计算 具体计算公式见表 3 2 3 3 计算凸 凹模刃口及公差 由于材料薄 模具间隙小 故凸 凹模采用配作加工法为宜 又根据排样 图可知 凹模的加工较凸模困难 而级进模所有凹模型孔在两块凹模板上 因 此 冲孔部分采用凸模为制造基准件 落料部分选用凹模为制造基准件 故冲 孔部分与落料部分凸 凹模刃口尺寸及公差分开计算 冲孔部分计算凸模公差 落料部分计算凹模公差 并将计算值标注在凸 凹模图样上 各配作的凸 凹 模公差按基准的凸 凹模各对应尺寸标注其基本尺寸 并注明按凹模实际刃口 尺寸配双面间隙 0 30mm 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 9 4 4 排排 样样 排样是指冲裁件在条料 带料或板料上的布置方法 排样是否合理 将直 接影响到材料利用率 冲件质量 生产效率 冲模结构与寿命等 因此 排样 是冲压工艺中一项重要的 技术性很强的工作 4 1 材料的合理利用 大批量生产中 材料费用约占冲裁件成本的 60 以上 因此 合理利用材 料 提高材料的利用率 是排样设计主要考虑的因素之一 小圆和非圆形面积为 mm225 196514 3 1520 14 3 2 1 222 A 大圆的面积为 mm2 5 19622514 3 2 A 4 1 1 材料利用率 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 10 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率 它是衡量材 料合理利用的一项重要经济指标 一个进距内的材料利用率 V 为 V s 100 BA 4 1 式中 A 一个进距内冲裁件的实际面积 mm2 B 条料宽度 mm s 进距 冲裁时条料在模具上每次送进的距离间距 mm 材料利用率 V A BS 100 1962 5 196 25 52 55 100 62 计算冲压力 该模具采用刚性卸料和下出料方式 表 4 1 冲裁时合理的搭边值 料厚手送料圆 形 a 手送料圆 形 a1 手送料非 圆形 a 手送料非 圆形 a1 手送料往 复送料 a 手送料往 复送料 a1 自动 送料 a 自动送 料 a1 1 1 521 532 1 22 1 5 2 523 52 5 2 32 5232 543 5 32 3 432 53 535443 4 543546554 5 654657665 6 865768776 876879887 4 2 搭边与条料宽度的确定 4 2 1 搭边 搭边是指排样时冲件之间以及冲件与条料边缘之间留下的工艺废料 搭边 虽然是废料 但在冲裁工艺中却有很大的作用 补偿定位误差和送料误差 保 证冲裁出合格的零件 增加条料刚度 方便条料送进 提高生产效率 避免冲 裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙 提高模具寿命 查表得最小搭边值 a 2mm a1 1 5mm 非圆形搭边值 a 2 5mm a1 2m 在实际确定搭边值时 主要考虑以下因素 1 材料的机械性能 软材料 脆材料的搭边值取大一些 2 冲件的形状与尺寸 冲件的形状复杂或尺寸较大时 3 材料的厚度 厚材料的搭边值要取大一些 比用挡料销定距的搭边值 小一些 5 卸料方式 弹性卸料比固定卸料的搭边值要小一些 4 2 2 条料宽度与导料板间距 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 11 在排样方式与搭边值确定之后 就可以确定条料的宽度 进而可以确定导 料板间距 采用导料板导向的模具结构时 条料的宽度要保证冲裁时冲件周边 有足够的搭边值 条料宽度 B Dmax 2 a 4 1 导料板间距 B0 B Z Dmax 2a Z 4 2 式中 Dmax 条料宽度方向冲件的最大尺寸 a 侧搭边值 Z 冲切前的条料遇导料板的间隙 导料板间距应使条料能在冲裁时顺利地在导料板之间送进 并与条料之间 有一定的间隙 因此条料宽度与导料板间距均与冲模的送料定位方式有关 应 根据不同结构分别进行计算 图 4 1 条料宽度与导料板间距 由上式可以算得条料的宽度 B Dmax 2 a 50 072 2 2 54 072mm B0 B Z Dmax 2a Z 50 072 2 2 1 55 072mm 为了满足条料在导料板中搭边值的要求 故条料宽度 B 取 55mm 由于条 料采用手 动送料方式 导料板和条料要有足够的间隙 所以导料板间宽度取 56mm 4 3 排样图 该零件厚度较薄 零件成圆形 尺寸较小 所以采用横向排样 根据排样 图的几何关系 可以近似算出两排中心距为 104mm 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 12 图 4 2 排样图 5 5 冲压力与压力中心的计算冲压力与压力中心的计算 在冲裁过程中 冲压力是指冲裁力 卸料力 推件力和顶件力的总称 冲 压力是选择压力机 设计冲裁模和校核模具强度的重要依据 5 1 冲压力的计算 5 1 1 冲裁力 可按下式计算 F 5 1 b KLt 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 13 式中 F 冲裁力 N L 冲裁件周边长度 mm t 材料厚度 mm b 材料抗剪强度 MPa 1 冲裁力 图 5 1 冲压力计 算 NF Mpa mmt mmL NLtF b b 2 178140370273 240 440 300 2 73 2405014 3 1014 33 3014 3 4014 3 6 1 5 1 2 卸料力 推件力和顶件力的计算 在实际计算中 常用下列经验公式 Fx KxF 5 2 FT nKTF 5 3 FD KDF 5 4 Kx KT KD分别是卸料力系数 推件力系数和顶件力系数 其值见表 5 1 F 冲裁力 N n 同时卡在凹模孔内的冲件数 查表 5 1 取 Kx 0 05 则 Fx KxF 0 05 62 103 3100 N 根据材料 厚度取凹模刃口直壁高度 h 6mm 故 n h t 6 2 3 查表 5 1 取 FT 0 05 则 FT nKTF 3 0 05 62 103 9 3 103 N 表 5 1 卸料力 推件力及顶件力系数 冲裁材料KZKtKp 钢 料厚 t mm 小于 0 1 0 1 0 5 0 5 2 5 2 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 1 0 063 0 055 0 045 0 14 0 08 0 06 0 05 5 1 3 压力机公称压力的确定 对于冲裁工序 压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 1 1 1 3 即 P 1 1 1 3 F 式中 P 压力机的公称压力 F 冲裁时总冲压力 当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模时 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 14 F F Fx FT 总冲压力 F F Fx FT 178140 2 9 3 103 190540 2N 190KN3100 应选取的压力机公称压力 P0 1 1 1 3 190 209 247KN 根据表 5 2 查 得压力机型号为 J23 35 型开式压力机 表 5 2 开式压力机技术参数 型号 技术参数 J23 6 3J23 10J23 25J23 35J23 63 公称压力 KN63100160250350 滑块行程 mm3545556580 最大高度 mm150180220270280 滑块行程次数1701451205550 闭合高度调节 mm3535454560 前后200240310320380工作台尺 寸 mm 左右300370450500610 5 2 压力机规格参数 压力机的主要技术参数是反映一台压力机的工艺能力 所能加工零件的尺 寸范围以及生产率的指标 也是设计中选择压力机的重要依据 1 公称压力 PN 250KN 指压力机曲柄旋转离下止点前某一特定点上所 允许的最大工作压力 是压力机规格的主要参数 2 滑块每分钟冲压次数 n 55 次 滑块从上止点到下止点又回到上止点往 复一次为一个行程数 即一次冲压 3 滑块行程 S 65mm 是指滑块从上止点到下止点所经过的距离 4 闭合高度 H 205mm 滑块在下止点时 滑块的下底面到工作台上平面 的距离 将连杆调节到最短时的闭合高度叫最大闭合高度 反之叫最小闭合高 度 5 工作台台面尺寸 L B 320 500 mm2 其决定了下模座的尺寸范围 工作台孔径尺寸决定了模具下模漏落件或废料的允许尺寸及安装弹顶机构的尺 寸 6 滑块底面尺寸 滑块底面尺寸决定了上模座的尺寸范围 滑块中心孔 的尺寸决定了模柄的尺寸 5 3 压力机的选用要点 1 压力机的公称压力应大于所有工序所需总的压力 2 压力机的行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸 并保证冲压后能 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 15 把冲件从模具上拿下来 3 压力机的闭合高度 工作台面尺寸和滑块尺寸等应能满足模具的正确 安装 4 滑块每分钟的冲击次数应符合生产率和材料变形的速度要求 5 在一般情况下可以不考虑电动机功率 但在特殊冲压时 如斜刃冲裁 将会发生压力足够而功率超载的现象 这时候必须使电动机的功率大于冲压时 所需的功率 5 4 压力中心确定 冲压力合力的作用点称为压力中心 为了保证压力机和冲模正常平稳地工 作 必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合 对于带模柄的中小型冲模 就是要使其压力中心与模柄轴心线重合 否则 冲裁过程中压力机滑块和冲模 将会承受偏心载荷 使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损 合理间隙得 不到保证 刃口迅速变钝 从而降低冲件质量和模寿命甚至损坏模具 因此 设计冲模时 应正确计算出冲裁时的压力中心 并使压力中心与模柄轴心线重 合 若因冲件的形状特殊 从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线 相重合 也应注意使压力中心的扁离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围 确定模具压力中心 选定坐标系 XOY 如图所示 因冲压件对称 X 轴 所以 Y 0 图 5 2 压力中心确定 X 的值为 X 116180 104 X 8 125739 X 49 9 52 49 9 2 1mm 既 X 的坐标值为 2 1mm 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 16 6 6 模具零部件的设计与选用模具零部件的设计与选用 6 1 凹模设计 凹模采用圆形板状结构 固定在凹模固定板上 通过螺钉 销钉与下模座 固定的固定方式 因冲件的批量较大 考虑凹模的磨损和保证冲件的质量 凹 模刃口采用直刃壁结构 刃壁高度取 5mm 漏料部分沿刃口轮廓单边扩大 0 8mm 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 如图 6 1 所示 凹模轮廓尺寸计算如下 图 6 1 凹模板的设计 表 6 1 凸凹模的制造公差 材料名称10 15 20 钢 初始间隙 Z 厚度 t ZminZmax 20 300 34 查表得凸凹模制造公差 mm mm 020 0 020 0 凹 凸 校核 20 0 040 0 04 0 minmax X mm mmZZ 因数 凹凸 对零件图未注公差尺寸 有表查出各尺寸的极限偏差 0 36 0 0 36 0 50 10 表 6 2 冲裁件和拉深件未注公差尺寸的极限偏差 基本尺寸尺寸的类型 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 17 大于到的孔50 包容表面 的孔除外 50 被包容表面 暴露面及孔中 心距 610 0 20 0 36 0 360 25 凹模刃口尺寸计算 凹模刃口尺寸要满足 条件 凹凸 minmax ZZ 凹模各尺寸为 圆形凹模 mmmmD mmmmD XDD 02 0 0 02 0 02 02 0 0 02 0 01 0 372 1036 0 2 030 0 10 072 5036 0 2 050 凹 凹 凹 非圆形凹模 mmmmD mmmmD mmmmD 020 0 0 020 0 02 020 0 0 020 0 01 02 0 0 02 0 0 372 4036 0 2 030 0 40 372 30 36 0 2 030 0 30 372 5 36 0 2 030 0 5 凹 凹 凹 图 6 2 凹模板 凹模厚度和外径分别为 公式 H Kb 表 6 3 系数 K 的取值 料厚 tmm b mm0 5123 3 50 1000 20 220 280 350 42 100 2000 150 180 200 240 30 2000 100 120 150 180 22 由表得 K 0 28 B 50 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 18 H 0 28 50 14 取 H 15 凹模 C 2H 3050 凹模外圆尺寸为mm 50 80 落料凹模的尺寸为 外径mm 内径mm 厚度 15mm 80 50 凹模 H 取值同大凹模 H 15 C 2H 10 mm70 图 6 3 落料凹模尺寸 图 6 4 凹模板实体 6 2 凸模的设计 6 2 1 凸凹模刃口尺寸 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 19 查表得 凸凹模间隙为 Zmin 0 30mm Zmax 0 34mm 根据经验 间隙取最小间隙值 即 Z 0 30mm 6 2 2 凸模刃口尺寸 落料凸模以落料凹模为基准 通过减小凸模尺寸来保证冲裁间隙 圆形凸模 02 0 0 02 0 0 02 0 0 02 0 0 0 minmin 628 9 30 0 928 9 628 49 30 0 928 49 凸 凸 凹 D D ZD 图 6 5 凸模 非圆形凸模 02 0 0 02 0 02 02 0 0 02 0 01 02 0 0 02 0 0 628 3930 0 928 39 628 2930 0 928 29 628 4 30 0 928 4 凸 凸 凸 D D D 导正销的设计如图 6 6 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 20 图 6 6 导正销 采用的配合是 H7 s6 6 2 3 压力和弯曲应力校核 dmin 4t 42300 1400 1 7mm 压 最小凸模 10mm 1 7mm 满足强度要求 mmdL 3 6323236 95 2 max 允许凸模最大自由长度 63 3mm 满足结构尺寸要求 所以不需要卸料板 对凸模加以保护 6 3 凸模固定板的设计 6 3 1 固定板的主要作用 固定板的主要作用是用于凸模或凹模等零件的固定 固定板的外形与凹模 轮廓尺寸基本相似 6 3 2 凸 凹模的固定方法 凸 凹模的固定方法主要有台肩固定 铆接固定 粘结剂浇注固定 螺钉 和销钉固定 本课题采用台肩固定 结构如图 6 7 和图 6 8 所示 图 6 7 凸模固定板 图 6 8 凹模固定板 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 21 图 6 9 凸模固定板与卸料板 6 4 卸料板的设计 卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式 本设计考虑到整体的 工艺性 选择弹性卸料装置 弹性卸料装置由卸料板 卸料螺钉和弹性元件组 成 弹性卸料板的外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸 厚度取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 如图 6 9 所示 6 5 定位零件选用 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸 凹模有正确的位置 定位零件的结构形式很多 用于对条料进行定位的定位零件有挡料销 导料销 导料板 侧压装置 导正销 侧刃等 图 6 10 导料板的选用 注 a 分离式 b 整体式 定位零件基本上都已标准化 可根据坯料或工件形状 尺寸 精度及模具 的结构形式与生产率要求等选用相应的标准 6 5 1 导料板的选用 导料板的作用与导料销相同 但采用导料板定位时操作方便 在采用导板 导向或固定卸料的冲模中必须用导料板导向 导料板一般在条料的两侧 其结 构有两种 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 22 一种是国家标准结构 如图 6 10 所示 a 它与导料板分开制造 另一种 是与导料板或固定卸料板制成整体结构 如图 6 10 b 所示 为使条料沿导 料板顺利通过 两导料板间距应大于条料最大宽度 导料板厚度 H 取决于挡料 方式和板料厚度 以便于送料为原则 本次设计采用整体式导料板 6 6 模架及其零件的选用 6 6 1 上下模座选择 模座分为上 下模座 整个模具的各个零件都直接或间接的固定在上 下 模座上 因此它是整个模具的基础 随着现代工业产品对冲模需求的增大 模 座现在大部分已经标准化了 生产经营领域实现了专业化 这样既降低了模具 的生产成本 又使生产周期大大缩短 所以本设计本着设计市场化的原则 也 选用标准模座 6 6 2 标准冲压模架的分类 标准冲压模架按导向方式可分为滑动导向和滚动导向两大类 滚动导向模 架用于精密模具和冲压材料很薄的模具 按导柱 导套布排方式分为对角导柱模架 后侧导柱模架和中间导柱模架 按导柱 导套的数量 标准模架有二导柱 四导柱等形式 本设计选用模架的类型是滑动导向的模架导柱和导套的布置形式后侧导柱 导套模架 这种形式的模架导向性比较好 冲裁精度较高 6 6 3 冲模标准模座的技术参数 1 凹模周界 模座可以安装凹模 或最大外形尺寸的模块 的最大尺寸为凹模周界 凹 模周界 L B 的大小 是选模座的主要的技术参数 后侧导柱模架下模座轮廓 尺寸 GB T2855 6 1990 材料 HT200 根据需要查附录手册 取 L 200mm B 100mm h 140mm R 30mm 2 模架规格 选用 GB T2851 2 1990 后侧导柱模架 如图 6 11 根据设计需要 查 2 附录手册 选用参数为 H 140 170 mm H1 35mm H2 40mm 模座起着支撑模具内部结构的作用 同时也限定了模具的外围尺寸 所以 模 座的 选择对模具尺寸及压力机型号的选择起着重要作用 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 23 图 6 11 凸凹模模座 图 6 12 模架装配图 6 7 模柄设计 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 24 图 6 13 模柄 模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上 常用的模柄有如下几 种 1 整体式模柄 既上模座与模柄做成整体 适用与小型的模具 2 带台阶的压入式模柄 它与模座安装孔用 H7 n6 配合 可以保证较高 的同轴度和垂直度 适用与各种中小模具 3 带螺纹的旋入式模柄 与上模座连接后 为了防止松动 拧入防转螺 钉紧固 垂直度精度较差 主要用于小型的模具 4 有凸缘的模柄 用螺钉 销钉与上模座连接 使用与大中型模具 5 浮动式模柄 它由模柄 球面垫块和接板组成 这种结构复杂 但这 种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨的误差 精度较高 适用与有滚珠导柱 导套的精密冲模 设计时应注意模柄的直径应于模柄孔一致 本设计采用的是有凸缘的模柄 如图 6 14 所示 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 25 图 6 14 模柄 6 8 导套和导柱选择 对件精度高模具寿命长的冲模一般采用导套和导柱来保证 上下模精确导 向 导柱和导套的结构有滑动和滚动两种 1 滑动导柱 导套都是圆柱形 导柱的直径一般是 16 60 mm 之间 长 度一般在 90 320 mm 之间 按标准选择时 L 应保证上模座在最低位置时 闭 合状态 导柱上端与上模座不小于 10 15 mm 而下模座底面与导柱底面不小 于 5 mm 导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合 导套的外径与上模座导套 孔也采用过盈配合 导套的长度 L 必须保证在冲压时导柱一定要进入导套 10 mm 以上 导柱与导套之间采用间隙配合 根据冲压工序性质 冲压件的精度及 材料厚度的不同 其配合间隙也不相同 材料 20 钢 热处理 渗碳深度 0 8 1mm 58 62HRC 图 6 15 A 型导套的结构尺寸 2 滚珠导柱 导套是一种无间隙 精度高 寿命较长的导向装置 适用 于高速冲模 精密冲裁模和硬质合金模具的冲压工作 滚珠与导柱 导套之间 应保持较小的过盈量 为保证均匀接触滚珠尺寸必须严格控制 滚珠直径取 3 5 mm 左右 对于高精度取 IT5 一般精度的模具 取 IT6 滚珠排列对称 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 26 分布均匀 使每个滚珠上下运动时都有各自的滚道而减小摩擦 滚珠夹持圈的 长度 L 应保证上模回程到上止点时 仍有 2 3 mm 圈滚珠与导柱 导套配合 起导向作用 图 6 16 导套 本设计由于精度要求不是特别的高 所以选择滑动导柱 导套配合 导柱 和导套有国家标准 为了提高效率 所以按国家标准选用 A 型导套 GB T2861 6 1990 结构如图所示 具体参数查手册 5 定位 销也是选用标准件如下图 具体参数查 GB T117 86 图 6 17 销钉 图 6 18 导柱 6 9 挡料销 限位柱 压柱的设计 6 19 手动挡料销 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 27 图 6 20 自动挡料销 模具上安装两个手动挡料销和一个自动挡料销 如图 6 19 和图 6 20 所示 每个手动挡料销在一个条料加工中只用一次 也就是初始定位 在下面的 连续加工中不在起到定位作用 而由自动挡料销对条料进行定位 自动挡料销的压柱与限位柱相似 结构如图 6 20 图 6 21 限位柱 限位柱起着限制上模座下止点位置的作用 如图 6 21 通过螺纹连接固 定在下模座上 限位螺母下表面与限位柱上表面距离是 65mm 图 6 22 压柱 6 10 紧固零件选择 紧固零件主要用于紧固 连接各种冲模零件 在本次设计的模具中 螺钉有圆柱头螺钉 GB70 85 具体参数查手册 3 其结构如下图 6 23 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 28 图 6 23 模柄固定螺钉 图 6 24 定位销 固定板 垫板 上模座和卸料板 凹模下模座均选择内六角螺钉 GB65 85 和定位销联接具体参数查手册 3 其结构如图 6 25 图 6 25 内六角螺钉 6 11 盘形零件冲孔落料连续模结构总图 本次设计的接触环级进冲裁模结构总图如下所示 该冲裁模为冲孔落料连 续冲裁 模具结构如图 6 26 所示 模具采用无导向送料 条料送进由右端进入 通过 卸料板进行定位和导向 上模下行 完成冲裁 上模上行 条料前送 上模下行 同时完成 冲孔落料 制件成形 工件和废料都从下端漏出 非常方便 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 29 图 6 26 盘形零件冲孔落料连续模结构总图 1 模柄 2 下模坐 3 凹模固定板 4 螺母 5 大冲孔凹模 6 自动挡料销 7 卸料板 8 限位柱 9 弹簧 10 导套 11 上模座 12 定位销 13 大冲孔凸模 14 导正销 15 螺钉 16 模柄 17 螺钉 18 小冲孔凸模 19 垫板 20 小 冲孔凸模 25 凸模固定板 26 导柱 27 小冲孔凹模 图 6 27 盘形零件冲孔落料连续模 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 30 致谢 在本次毕业设计中 得到了高迟老师的悉心指导 在此我衷心的表示感谢 在设计中 高老师始终以他的热情和学识为我们提供最大的帮助并为我们的论 文提供了大量的资料 而且 每当我们有难题时 高老师总是耐心的指导 正 是高老师这种高尚的敬业精神和科学的指导方法 保证了我们的论文顺利完成 他的这种精神将影响着我 为我以后的工作和学习树立了榜样 大学即将毕业 回想几年的大学生活 感慨万千 虽然以后的路还很长 但既然选择了远方 便要风雨兼程 衷心的祝愿莱芜职业技术学院明天更美好 机电工程专业的发 展更美好 祝愿高老师事业有成 莱芜职业技术学院 毕业设计 正文 31 参考文献 1 郑家贤 冲压工艺与模具设计实用技术 北京 机械工业出版社 2005