插秧机调节导板落料冲孔复合模设计

1、毕业设计（论文）设计题目：插秧机调节导板落料冲孔复合模设计专业：模具设计与制造班级：12 模具二学号：12027034姓名：郭庆指导老师：王建萍起讫日期2014年 11月1日2014年 5月 1日摘要在参加假期实训的过程中， 我接触到了许多利用冲裁模具进行加工的相关零件。其中，调节导板是农用插秧机上面的零件， 本论文是对调节导板冲压模具进行设计的总述。首先对调节导板的进行了分析， 调节导板外型结构较为简单， 精度要求不高，厚度适中，能满足大批量生产。 用一般精度的模具即可满足调节导板的生产加工要求。再从调节导板的形状、 孔的大小尺寸以及生产批量等情况看， 选择了冲孔落料的方案。 采用倒装复合模

2、， 其中主要涉及有冲裁件工艺性分析， 排样方案的设计，冲裁力以及总压力的计算，压力中心的确定，压力机的选则，冲孔凸模与落料凹模刃口尺寸的计算， 模具的总体设计以及模具主要零件的设计， 模具总装配图和主要零件图的绘制等。关键词：调节导板；倒装复合模；装配图目录摘要.I引言.11 毕业设计任务书 .22 零件的工艺性分析与工艺方案的确定.32.1零件的工艺性分析 .32.1.1结构的分析 .32.1.2材料分析 .32.1.3精度要求 .32.2冲压工艺方案的确定 .32.3冲压工艺卡片的制定 .43 模具类型的选择 .63.1模具类型的选择 .63.2送料方式和定位方式 .63.3卸料方式和出件

3、方式 .64 排样方案的确定 .84.1排样方法 .84.2搭边值的确定 .84.3排样方案的确定 .84.4板料的确定 .104.5材料的利用率 .105 主要工艺的计算 .115.1冲裁力的计算 .115.2初选压力机 .115.3压力中心的计算 .126 工作零件刃口尺寸的计算 .146.1冲裁间隙的确定 .146.2工件零件刃口尺寸的计算 .146.2.1工件制造精度的确定 .146.2.2刃口尺寸的计算 .147 主要零部件的设计 .167.1落料凹模 .167.1.1凹模外型外形尺寸的计算 .167.1.2凹模刃口形式的确定 .167.2冲孔凸模 .177.3凸凹模的设计 .187

4、.4卸料部件的设计 .187.4.1卸料板的设计 .187.4.2弹性元件的选择 .187.4.3卸料螺钉的选取 .197.5模架与其它零部件的选用.198 模具参数的校核 .208.1模具闭合高度的校核 .208.2模柄尺寸的校核 .208.3压力校核 .20总结.21致谢.22参 考 文 献 .23引言模具与我们的日常生活中的各个方面息息相关， 所以我们的日常生活离不开模具。大到汽车房子小到手机电话都离不开模具的发展。 据资料显示，早在 2000 年前，我们的祖先就有用冲压模具来制造铜器的例子。 现如今，我国的模具产业相比改革开放初期已经有了很大的提高， 但是和国外、欧美的冲压模具水平相比

5、，还是有一定的差距。近年来，经过国家政策的正确引导， 冲压模具在现代工业中有着无比重要的地位。各种机器零件的生产加工都需要用冲压模具加工完成。 冲压模就是利用压力设备对材料施加一定的压力， 使得材料变形， 分离，以满足零件的外形和尺寸精度要求。插秧机调节导板是本人在假期实训过程中接触到的一个简单的零件。根据在学校所学习的知识， 本人对调节导板的尺寸以及外形进行了分析，并运用冲裁加工对调节导板进行了模具设计。在设计过程中运用了AutoCAD、 Pro/E 等绘图辅助工具。对调节导板冲压模具进行了二维和三维图的绘制。本次设计的目的在于运用所学知识对冲裁模的设计有一个全方位的理解。培养我的调查研究能

6、力、资料的收集能力以及模具设计的能力。1 毕业设计任务书此冲压零件是某插秧机上面的调节导板，调节导板的结构以及尺寸要求如图1.1 所示，材料为 Q235-A ，材料的厚度为 1.5mm，要求平整无毛刺。生产批量为大批量生产，现要求设计一副结构合理能满足调节导板生产要求的冲压模具。图 1.1 调节导板2 零件的工艺性分析与工艺方案的确定冲裁件良好的工艺性影响模具的复杂程度， 模具的使用寿命以及制造该模具的成本。所以，冲裁件良好的工艺性以及制定合理的工艺方案具有重要意义。2.1 零件的工艺性分析结构的分析调节导板的外形结构较为简单，无拉伸、弯曲、翻边等工艺要求。材料厚度较小，为 1.5mm。调节导

7、板有冲孔也有落料， 其中有一个 10.5 的孔，一个 6.5 的孔，以及一个异形孔。零件上的最小圆角半径为 10mm，查文献冲压模具设计与制造表可知，满足冲裁的最小圆角半径要求。同时，调节导板的最小孔边距为 4.5mm，查文献冲压模具设计与制造表可知，调节导板符合冲裁模的凸凹模最小壁厚要求。经上述分析，调节导板适合冲裁加工。材料分析该零件材料为 Q235-A，查阅文献金属学与热处理 ，Q235-A 是普通的碳素结构钢， A 表示材料性能中冲击的温度，含碳量为0.140.22，为低碳钢。材料的伸长率 =2833，抗拉强度=374460MPa，抗剪强度b =302372MPa。可以看出， Q235

8、-A 具有良好的韧性与可塑性，一定的延伸率，还有良好的焊接性与热加工性。精度要求根据图纸要求， 零件尺寸精度无要求， 均未标注公差。 因为冲裁件的经济精度一般为 IT14 IT10 级，所以调节导板统一按照 IT14 来进行加工。查阅文献模具设计指导表 3-1 可算出调节导板的各尺寸公差为：1500.43，R1100.43，R1000 .36 1900.52 4200.62 3000.526.500.3610.500.43R500.30900.365.500.30130.43根据上述分析，调节导板满足冲裁工艺的要求，适合进行冲裁加工。2.2 冲压工艺方案的确定调节导板的生产要求为大批量生产。根

9、据分析，调节导板包括落料， 冲孔两个工序。所以有三个工艺方案可以满足生产要求。方案一：先落料然后冲孔，采用单工序模生产，需两副模具。方案二：冲孔落料连续冲压，选用级进模生产，需单副模具。方案三：落料冲孔复合冲压，选用复合模生产，需单副模具。因为调节导板需求大批量生产， 对于单工序模来说虽然模具的结构简单， 生产周期块，但是生产效率低， 工作条件一般。 冲裁一个零件需要两道工序才能够完成，很难满足大批量生产的要求。而且冲裁出的零件精度也得不到保证。若采用级进冲裁，虽然生产效率很高， 而且工作条件也不错。 精度可以保证。但是模具的复杂程度很高， 导致模具的成本高。 不好满足调节导板大批量生产的要求

10、。方案三，复合冲裁的模具复杂程度和级进模相比略简单， 生产效率高， 操作较为简单。而且模具的制作精度， 冲压设备能力， 工作条件等都足够满足调节导板的生产要求。根据上述分析， 方案三最适合此零件的加工要求， 故采用复合冲裁的方式进行零件的生产加工。2.3 冲压工艺卡片的制定根据调节导板的工艺性分析，制作冲压工艺卡片如表2-3 所示。表 2-3 冲压工艺卡片江苏工程职业技冲压工艺零件名称调节导板共 1页术学院卡片零件型号第 1页生产材料技术要求板料尺寸一块板料可制件数Q235-A条料 1000× 900422 件工序工序机器工艺工序号加工简图工时名称内容设备装备剪床1下料裁板剪机J23

11、-25倒装开2冲压冲裁复合式压力机模按零件3检验图纸检验3 模具类型的选择3.1 模具类型的选择根据上文 2.1 分析可知，调节导板采用复合冲压， 所以采用复合模进行冲压。查阅文献 1 可知复合模又有倒装复合模和正装复合模两种，两种模具的特点如表 3-1 所示。表 3-1 正装复合模与倒装复合模的比较序号123正装复合模倒装复合模操作不方便，安全性不高，孔的操作方便，生产效率高，安全性高。废料由打棒打出。冲孔所产生的废料由凸凹模的孔往下漏掉。凸凹模孔内不会堆积废料，每次凸凹模孔内容易堆积废料，凸凹模由打棒打出， 可减少孔里废料的涨力，有最小壁厚的约束。无最小壁厚的约束。凸凹模在上模部分， 冲裁

12、面基大，凸凹模在下模部分，凸凹模的受到一般冲裁精度要求较高的零件，及一最小壁厚的限制。些厚度较薄的零件。根据表 31 所描述，倒装复合模操作方便， 结构简单， 工件是用压力机的打杆装置打出，卸件方便。调节导板的孔边距为 4.5mm，材料厚度为 1.5mm，查文献冲压模具设计与制造 表可知，倒装复合模的最小壁厚限制为 3.5mm，所以倒装复合模满足调节导板的生产要求， 故选用结构简单操作方便的倒装复合模。3.2 送料方式和定位方式调节导板要求大批量生产， 手动送料的方式足以达到要求。 所以采用手动送料的方式。为了保证条料进料方向的正确性， 也为了保证零件的精度， 所以采用挡料销和导料销的定位方式

13、。3.3 卸料方式和出件方式该零件尺寸厚度为1.5mm，尺寸适中，所以采用弹性卸料、 刚性推件的方式。弹性卸料装置的组成有卸料板、弹簧或者橡胶、 卸料螺钉。 这种卸料方式也起到压料的作用。所得到的零件的质量较好，平行度较高。推件装置选择刚性推件装置， 刚性推件装置由打杆、 推板、连接推杆和推件块组成。冲裁过程中所产生的冲孔废料由凸凹模的孔往下漏掉。4 排样方案的确定在冲压模具的设计中， 节约材料和减少废料的产生尤为重要，其中，排样方案设计的是否合理直接影响到材料的利用率、所得零件的质量、 工厂生产率与成本以及模具使用寿命等因素。 排样设计是一个非常重要的、 高技术性的设计工作，所以排样方案设计

14、工作在模具设计中必须高度重视。4.1 排样方法调节导板为大批量生产， 为了增加模具的使用寿命。 所以排样的方法选择有废料排样。4.2 搭边值的确定调节导板材料厚度为 1.5mm，查阅文献冲压模具设计与制造表确定调节导板的搭边值。根据表1 可得最小搭边值 a=1.4mm，工件间距离为a1 =1.2mm。4.3 排样方案的确定根据调节导板的外形分析， 利用直排的排样方法进行排样有以下两种排样方案。排样方案一图 4.1排样方案一排样方案一如图 4.1 所示。步距为： S=51.7+1.2=52.9mm条料的宽度为： B=37.5+1.4+1.4=40.3mm一个步距内的材料利用率 为：A140165

15、 .7100 %100 %BS52 .9 40 .3式中： A一个步距内冲裁件的实际面积 （根据绘图辅助软件AutoCAD计算得出，调节导板2的实际面积为 1401mm）；B条料宽度；s步距。排样方案二图 4.2排样方案二排样方案如图 4.2 所示：步距为： S=37.5+1.2=38.7mm条料的宽度为： B=51.6+1.4+1.4=54.4 mm一个步距内的材料利用率 为：A1401100 %66100 %38 .7 54 .4BS式中： A一个步距内冲裁件的实际面积（根据绘图辅助软件AutoCAD计算2得出，调节导板的实际面积为1401mm）；B 条料宽度；s 步距。因为两种排样方案的

16、材料利用率差别不是太大，所以我选择排样方案一。 选用横向送料的进料方式。4.4 板料的确定根据排样方案的分析， 查阅文献冲压模具设计与制造 附表 4 轧制薄钢板标准，宜选 900mm× 1000mm的板料。根据方案一把钢板剪成两种条料：A：裁成 40.3mm×1000mm的条料，则每张板料可冲工件个数为：900100040.352.922.3318.9421（件）B：裁成 40.3mm×900mm的条料，则每张条料可冲工件个数为：900100052.940.317.0124.81422（件）经上述计算可知第二种的条料剪裁方法的材料利用率高，故选用方案 900mm&

17、#215; 1000mm的板料，把板料裁成 40.3mm×900mm的条料。4.5 材料的利用率根据排样方案和板料裁剪方案的选择，计算可得出一块板料的总的材料利用率：nA1100%4221401总LB90065.7%1000式中： n ：张板料上冲裁件的总数目， （n=422 个）A ：一个冲裁件的实际面积， （2 ）1A1=1401mmL ：板料长度， (L=1000mm)B ：板料宽度 ,(B=900mm)根据上式可知， 一块板料的总利用率为65.7，材料利用率较高。最大程度上节约材料和减少了废料的产生。5 主要工艺的计算5.1 冲裁力的计算查阅文献冲压模具设计与制造公式可知，计

18、算可得冲裁力为：F KL t b 1.3 340 1.5 （154.0379.66） 154938.39N 155KN式中： F冲裁力（ F 单位为 N）；L 冲裁周边长度（ L 单位为 mm）；t 材料厚度（ t 单位为 mm）；b 材料抗剪强度（单位为 MPa）；K 系数（一般取 K=1.3）。其中，材料厚度为 t=1.5mm，冲裁周边长度根据计算机绘图软件AutoCAD计算得出，L落料 154.03mm， 冲孔26.35 20.41 32.9 79.66nn 。Q235-A的抗L剪强度 b =302 372MPa，这里取 b =340MPa。卸料力： F卸K X F0.05 1557.7

19、5KN推件力： F推nK T F7.50.055155 42.7KN1.5式中： F冲裁力（ F 单位为 N）；K X 、K T 卸料力、推件力系数（根据文献 【1】表 2.6.1选取）；n 同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。hnt式中： t 板料的厚度；n 凹模洞口的直刃壁高度。因为此模具采用的是刚性卸料装置和下出料的推件方式，所以F总 =（ FFT ） =155+42.7=197.7KN5.2 初选压力机根据压力机的选取原则， 压力机的公称压力必须大于或者等于总冲裁力。此冲裁模具的 F总 为 197.7kN。查阅文献冲压模具设计与制造附表1 可知，此冲裁模初选压力机型为J23-25 （公

20、称压力为 250KN）。其技术规格参数如表5-2所示。表 5-2开式压力机规格及参数型号J23-25公称压力 /KN250滑块行程 /mm80最大闭合高度 /mm180闭合高度调节量 /mm70行程次数 / （次 min1）100滑块中心至床身距离/mm190前后350工作台尺寸 /mm560左右立柱间距离 /mm260模柄孔尺寸 /mm 50×70工作台板厚度 /mm70倾斜角30°5.3 压力中心的计算坐标原点设在10.5 的圆心，根据绘图辅助软件AotuCAD面域功能得出调节导板的落料部分压力中心为A 点（ 4.36 ，1.84 ）。两个孔的压力中心分别为B 点（ 1

21、7.69 ，8.24 ）， C点（ -10.64 ， -7.45 ）。压力中心如图 5.3 所示，所以，调节导板的压力中心计算方法如下：L1154.0323mmX14.3612mmL226.3506mmX 217.6730mmL320.4204mmX 310.6490mmX cL1 X1L2 X2L3X3L1 Y1L2 Y2L3Y3L1L2L34.58mm ， YcL21.74mmL1L3由以上计算结果可知调节导板的压力中心的坐标为 D 点（ 4.58 ， 1.74 ），压力中心接近工件几何中心。 为了便于零件的加工， 压力中心就取在工件的几何中心。而且压力中心在模柄孔的投影范围。满足冲裁要求

22、。图 5.3压力中心计算图6 工作零件刃口尺寸的计算6.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙作为非常重要的工艺参数，对零件的质量、 冲裁力的计算、 模具的使用寿命都有很大影响。调节导板的材料厚度为1.5 mm，查阅文献冲压模具设计与制造表，可以查到冲裁模初始双面间隙值，Zmax 0.240 ， Zmin 0.132 。Z Z max - Z min 0.240 0.1320.1086.2 工件零件刃口尺寸的计算凸模、凹模的刃口尺寸以及公差， 对冲模的制造精度有很大影响。 即取决于凸、凹模的刃口尺寸和公差。 所以计算凸模、 凹模刃口尺寸的正确性在模具设计中尤为重要。工件制造精度的确定x 表示模具的磨损预留

23、量，与工件的制造精度相关。一般取在 0.51 之间。调节导板的尺寸精度等级为 IT 14 级。查阅文献冲压模具设计与制造可确定 x=0.5 。刃口尺寸的计算调节导板尺寸较多， 所以其中两个圆孔按照分开加工计算法计算， 其余尺寸按照凸模与凹模配作计算法计算。在所有的尺寸当中：（1）属于 A 类尺寸的有：1500. 43、 00.43、0、0、0、00.52；R11R100.36190.52420.6230（2）属于 B 类尺寸的有：6.500.36 、10.500.43 、 R500.30、 900.36、 5.500.30 ；（3）属于 C 类尺寸的有： 13 0.043。注： A 类尺寸：凸

24、模、凹模磨损后可能变大的尺寸。B 类尺寸：凸模、凹模磨损后可能变小的尺寸。C 类尺寸：凸模、凹模磨损后基本不发生改变的尺寸。具体计算如表 6-2 。计算尺寸方法类型A 类尺寸配作法B 类尺寸C 类尺寸分开加工法表 6-2 工作零件刃口尺寸计算公称尺寸公式计算后尺寸1500.4314.7900 .108R1100.43R10.7900.108R1000.36( Aj x )01R9.8200.09Aj41900.5218.7400 .134200. 6241.6900.1553000. 5229.7400.13R500 .30R5.1500.0750.36Bj( Bx )019.18090min

25、40. 095.500.305.6500.07513 0.431)113 0.054C j(Cmin 280.366.6800.0436.50d( dminx ) 0T0.065T6.8120d A(d TZ min ）0T(d minxZmin ) 010.7150 0.04310.500.4310.8470 0.065说明：表中公式选自文献 1 。插秧机调节导板工件尺寸均都属于自由尺寸，损系数取 0.5 。7 主要零部件的设计7.1 落料凹模凹模外型外形尺寸的计算查阅文献 1 该模具落料凹模的轮廓尺寸计算过程为：凹模板厚度： H=kb=0.4×52=21mm取凹模厚度 H为 22

26、mm，（查表 7-1 得 k=0.4 ）凹模的壁厚 :C=（ 1.5 2）× H=（33 44） 取 37mm 凹模的长度 :B=a+2C=52+2× 37=126mm凹模的宽度 :A=b+2C=37+2× 37=111mm式中： k系数，见下表 7-1 （本设计取 k=0.4 ）；b 凹模刃口横向最大尺寸（ mm）；a 凹模刃口纵向最大尺寸（ mm）。【3】查阅文献模具设计指导，根据模架的凹模周界选取标准，A 取 160mm，B 取 125mm。所以确定凹模周界尺寸为：160mm×125mm×22mm。表 7-1凹模厚度系数 k材料厚度s 1

27、1 3 36 500.30 0.400.34 0.500.45 0.6 50 1000.26 0.350.22 0.350.300.45凹模刃口形式的确定冲裁模的凹模刃口形式一般分为直筒型和锥形两种。具体形式见图7.1 。图 7.1凹模的刃口形式此冲裁模采倒装复合模结构， 且凹模内有推件块。所以凹模内不会堆积零件。锥形刃口不利于零件的推出， 且刃口的强度较差。 所以此冲裁模不考虑锥形刃口形式。图一适用于高精度要求的中小型零件，刃口强度高， 而且结构形式使得凹模的加工简单。 图二适用于形状复杂和精度要求较高的零件。图三适用于冲裁大型的零件。调节导板形状简单，精度要求不高，所以凹模采用图一的刃口形

28、式。【1】7.2 冲孔凸模调节导板需要冲 1 个 10.5 的孔、 1 个 6.5 的孔和 1 个异形孔，不属于受特别保护的小凸模， 此模具冲孔凸模适合选取台阶式， 以达到加工、 装配简便以及便于更换的目的。凸模长度 L= L凸模固定板+ L凹模板=16+22=38mm0.015查阅文献模具设计指导表 5-27 ，冲6.5 的孔采用 D100.006 、高度 L=38、0.018材料为 T10A、h h 为型的 B 型圆凸模，为凸模。冲10.5 的孔采用 D14 0. 007 、高度 L=38、材料为 T10A、 h 为型的 B 型圆凸模，为凸模。凸模，固定形式为压入式，如下图 7.1 所示。

29、冲异形孔采用直凸模， 高度 L=38、材料为 T10A。为凸模。凸模留有0.5mm余量与凸模固定板铆接后与凸模固定板一起磨平。如下图 7.2 所示。三种凸模热处理都是淬火硬度至5862HRC。图 7.1凸模、结构示意图图 7.2凸模结构示意图7.3 凸凹模的设计凸凹模同时具有落料和冲孔的作用， 其内外缘均为刃口。 此冲裁模具采用倒装结构，所以凸凹模有最小壁厚限制。 根据上文分析，此冲裁模的最小壁厚满足要求。凸凹模长度 L=L凸凹模固定板L卸料板L橡胶=18+20+14=52mm凸凹模材料为 T10A，热处理淬火硬度至5862HRC。留有 0.5mm余量与凸凹模固定板铆接后再与凸凹模固定板一起磨

30、平，如图7-3 所示。图 7.3凸凹模结构示意图7.4 卸料部件的设计卸料板的设计查阅文献模具设计指导表5-4 可知，卸料板的周界尺寸与凹模板相同，为 160mm× 125mm，厚度取 14mm。弹性元件的选择弹性元件主要有弹簧和橡胶两种， 为了便于计算自由高度， 此冲裁模选用橡胶作为弹性原件。（ 1） 计算橡胶的高度尺寸H 1H 'H "=2.5+10=12.5mm式中：H ' 卸料板的工作行程，mm，"H凸模刃口修磨量（这里取Ht1， tH " =10）为板料厚度；橡胶高度尺寸为H0H1（/0.250.30）=12.5/0.3=41.

31、6计算橡胶的横截面积尺寸A Fxy / P8000/ 4.2MPa1904mm2式中： Fxy 橡胶所产生的压力， 设计时取大于等于卸料力 ，这里取 Fxy =8000N ；P 橡胶所产生的单位面积 压力 ，与压缩量有关，其值根据文献冲压模具设计与制造图确定，这里取 P =4.2【4】由上述计算，查阅文献模具设计大典 ，选取橡胶的规格为 45×10.5 × 40，固定方式用 4 个卸料螺钉将卸料板和橡胶固定在下模上。卸料螺钉的选取卸料板安装四个卸料螺钉， 尺寸为 M10×90mm，螺钉尾部要留有足够的行程空间，暂视具体情况而定。7.5 模架与其它零部件的选用调节导

32、板的尺寸精度要求为IT 14 级，查阅文献模具设计指导可知，此冲裁模适合采用滑动导向后侧导柱模架。由 中计算可知凹模周界的尺寸为160mm125mm ，根据凹模周界尺寸选择标准模架其规格为160mm125mm ，闭合高度为： 180mm 136mm 。该模架的其他零件尺寸规格见表 7-5 。表 7-5模具零件尺寸规格序号名称长×宽×高 (mm)材料数量1凹模板160×125× 22T10A12凸模固定板160×125× 1645 钢13上垫板160×125× 6HT20014下垫板160×125× 6HT20015凸凹模固定板160×125× 1845 钢16卸料板160×125× 14Q23517模柄50× 70Q23518导柱 d/mm× L/mm25× 1802029导套 d/mm