垫圈落料、冲孔复合模设计

1、毕业设计说明书目的及意义:本设计是冷冲压工艺及模具设计,结合一个比较简单的冲压零件,综合运用所学课程的理论知识,独立设计出一套冷冲模具,能使学生得到模具设计的初步训练。通过本次设计,进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力。设计题目:垫圈落料、冲孔复合模设计设计任务:冲压零件图及模具装配简图如下图示。 落料、冲孔复合模材料:10钢厚度:2.0mm 大批量生产:毛制高度0.5mm设计要求:1、模具装配图:1张2、主要零件图:凸模、凹模、卸料板、固定板、垫板、推件装置及凸凹模零件图3、设计说明书一份。设计步骤:1、收集和分析原始资料:1 、冲压件的图纸和技术条件;2 、冲压件的生产纲领;3

2、、冲压件的工艺规程;4 、有关冲模标准件的资料;5 、现存模具结构资料。6 、要求方案选择合理,图样正确、清楚、整洁,符合国家有关制图标准。整理出设计计算说明书,列出计算过程和结果,并进行讨论和分析;计算结果要求准确全面,有关数据要标明出处。计算说明书要求字迹工整,语句通顺流畅。要有参考资料。2、确定模具类型及结构形式:根据已确定的最佳工艺方案确定冲模的类型是简单模、连续模、或复合模。3、进行必要的计算主要指进行冲模工作部分尺寸、压力中心和选用弹簧的计算及确定模具闭合高度。4、绘制模具总装图5、绘制模具零件图第二部分:设计程序一、确定冲压工艺方案和模具结构形式:1、工艺分析:复合冲裁模是在压力

3、机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。倒装复合模的凸凹模型孔内积存冲孔废料,对孔壁形成较大的张力。因此倒装复合模最小壁厚b值不能太小,其值与板厚t有关。顺装复合模的凸凹模型孔内不积存冲孔废料,每次冲孔废料均由打料装置逆冲入方向打出。因此顺装复合模的凸凹模壁厚允许比倒装复合模的小些。由工件图看,该工件需要先落料,然后再在底部冲一个圆孔。为提高生产率可以采用落料、冲孔复合模结构来完成加工。2、冲压设备的选择:估算公称压力来选取压力机,参照附录B(见冲模具设计应用实3例一书选用公称压力为160KN的开式压力机,其主要技术参数为:公称压力:160KN滑块行程:55最大闭合高度:220mm

4、工作台尺寸:300×450mm模柄孔尺寸: 40×60mm二、工艺计算:1、 排样方案确定:冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法,称为排样。该工件排样根据落料工序设计,考虑操作方便及模具结构简单,故采用单排排样设计,采用手工送料,采用导料销导料、挡料销挡料。由表面210(见冲模工艺与模具设计一书查得mm a5.11= , mm a 2.1= :那么:条料的宽度:b=42+2a 1=45mm条料的步距:h=42+a=43.2mm2=SB D SB A 排样图如下所示: 2、计算工序压力: 1、落料力的计算: Lt F3.1=落落F 落料力(N ;L 工件外轮廓周长 L=mmD

5、1324214.3=;t 材料厚度 t=2mm ; 材料抗剪强度(MPa 由书(见冲模具设计应用实例一书附录1A 查得=260Mpa;落料力则为:KN MPa mm mm F2、卸料力的计算:落卸卸F K F =卸K 卸料力因数,由表2-15(见冲模具设计应用实例一书查得卸K =0.06KNF3、冲孔力的计算:Lt F 3.1=冲L 工件内轮廓周长 L=3.14×13=40.8mm Lt F3.1=冲=1.3×40.8×2×260=27.58KN4、推件力的计算: 冲推推F nKF=推K 推件力因数由表215(见冲模具设计应用实例一书查得推K =0.05

6、n 卡在凹模内的工件数,n=2推F =2×0.05×27.58=2.758KN5、总冲压力的计算:故总的冲压力为推卸冲落总F F F F F +=89.23+27.58+5.35+2.758 =124.918KN对工件未注公差可按IT14计算,也可由书附录1D 查得各尺寸的未注公差。根据表210(见冲模具设计应用实例一书查得冲裁模刃口双间隙22.0min=Zmm , 26.0max=Zmm 。模具的落料凹模,凸凹模,冲孔凸模的工作关系。3、主要工作部分尺寸计算:1、落料刃口尺寸计算:062.042-的凸凹模的制造公差由表212(见冲模具设计应用实例一书查得mm030.0=凹

7、, mm020.0=凸。由于minmax 05.0Z Z ->=+凸凹, 故采用凸模与凹模配合加工方法,因数由表 213(见冲模具设计应用实例一书查得X=0.5 ,则:mmX D D03.0003.0069凹凸D 按凹模尺寸配制,其双面间隙为0.0200.030mm ,其工作部分结构尺寸如图所示: 2、冲孔刃口尺寸计算:43.0013+的凸凹模的制造公差由表212(见冲模具设计应用实例一书查得mm020.0=凹, mm020.0=凸.由于minmax 040.0Z Z ->=+凸凹, 故采用凸模与凹模配合加工方法,因数由表 213(见冲模具设计应用实例一书查得X=0.5 ,则:mm

8、X d d 002.0002.00凸凹d 按凸模尺寸配制,其双面间隙为0.020mm , 其工作部分结构尺寸如图所示: 4、弹性元件的设计计算:为了得到较平整的工件,此模具采用弹压式卸料结构,使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下,从而改善了毛坯的稳定性,避免材料在切向应力的作用下起皱的可能性。 1、上卸料采用橡胶作为弹性元件,按公式计算橡胶的自由高度: 工作自由S H45.3(=式中:自由H 橡胶的自由高度(mm 工作S 工作行程与模具修磨或调整(46mm 之和 工作S =(2+1+5mm =8mm 则:自由H=(3.5-4×8=28-32mm 取自由H=30mm 因此

9、橡胶的装配高度:mmH H=自由取mmH262=橡胶的断面面积,在模具装配时按模具空间大小确定。2、下顶件装置采用一套顶杆顶板组合装置,尺寸与落料凹模配合。三、模具的总体设计及装配:该工件的模具结构如图。主要由上下模座、落料凹模、凸凹模、冲孔凸模、下顶块、上顶块、卸料板等零件组成。根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸,参照有关资料,可选取 级精度的后侧导柱模架(GB/T2851.31990.即:上模座:240×195×40mm HT200下模座:240×195×50mm HT200下模座轮廓尺寸:L=B=140mm;S=188mm;R=30mm;

10、A1=130mm;A2=170mm导柱:A25h5×150;导套:A25H6×90×38;导柱、导套的渗碳深度为0.8-1.2mm ,硬度为HRC58-62。见(实用冲压技术手册模架结构如零件图所示:四、非标准零件的设计:1、落料凹模:由于此套模具为复合模,并且是逆出件式,所以凹模内壁采用全直壁式的,材料选择为Cr12,热处理硬度为6064HRC,此凹模板采用矩形凹模板,由于压力中心在几何中心,查表2-17(见冲压工艺与模具设计一书可得:1、凹模壁厚为大于35mm ,所以可得凹模的最小外形尺寸:L=B=42+4+35=81mm取标准值:L=B=140mm2、凹模的

11、厚度为:H=(1.0321mm F K KF-冲裁力(N ;1K -凹模材料修正系数,合金工具钢取1,碳素工具钢取1.3;2K -凹模刃口周边长度修正系数见表2-18(见冲压工艺与模具设计一书;按GB2858.1-81取标准值30mm3、螺孔中心到凹模板外缘的尺寸:L=2d ,选螺栓为M6的内六角螺栓,L=2X6=12mm ,从总体角度出发,取:L=15mm , 4、销孔中心到凹模板外缘的尺寸,查表2-19(见冲压工艺与模具设计一书取L=25mm.其结构如图所示: 2、凸凹模(落料的凸模、冲孔的凹模:材料选择为Cr12,热处理硬度为6064HRC 。厚度:H=2.0-+弹压橡胶H H =26+

12、10-0.2+20=55.8mm刃口尺寸在前面已经确定,综合考虑其它的因素决定其具体尺寸如下: 3、冲孔凸模:材料选择为Cr12,热处理硬度为6064HRC。总体高度为:H=30+12-2=40mm在装配时其下端面位置比凹模上端面高一个工件内形高度,刃口尺寸在前面已经确定过。综合考虑各因素确定其具体结构如图所示: 4、上、下模板:矩形模座外形带导柱(套模座按凹模周界尺寸L×B对应确定,矩形模座的宽度B应大于凹模宽度。座厚度尺寸由模式Hmz(1.41.6Hd=(1.41.6×30.即: Hmz4248mm式中: Hmz-模座厚度Hd -凹模厚度其结构如图所示: 5、垫板与固定

13、板:垫板外形尺寸与凹模周界尺寸一致,其厚度尺寸参照周界尺寸按国标确定,一般为310mm材料为45钢,热处理后硬度为45HRC。固定板外形与凹模轮廓尺寸基本是一致的,厚度可按照经验公式(0.60.8Hd=(0.60.8×30。即:固定板厚度为1.82.4 式中Hd-凹模厚度材料为Q235。6、卸料螺钉及其设置 卸料螺钉的特点： 模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉 （GB2867.5-81）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.5-81） 。 卸料板螺钉沉孔深度： 当 h+h4+h5+(35H 时 则： H=h1+h2+0.5-h3-L 式中： h-螺栓头部高度 h1- 模座高

14、度 h2-凸模（或凸凹模）高度 h3-卸料板高度 h4-刃口修模量 h5-入模量 L-卸料螺钉光杆长度 综合考虑卸料螺钉的特点及设置形式，取： 圆柱头内六角螺钉： GB70-85 M5X30 6 个 GB70-85 M10X90 4 个 GB70-85 M6X55 4 个 圆柱头内六角卸料螺钉： GB2867.6-81 M12X90 4 个 - 16 - 定位销钉： GB119-86 GB119-86 导料销： GB119-86 挡料销： GB119-86 五、压力机的校核： 压力机的校核： 1. 1S 为压机的行程 H 为工件的高度 S=55mm h=2mm 销 2X14 1个 销 5X14

15、 2个 销 8X70 销 5X70 1个 1个 2. 模具闭合高度校核： H min + 10 < h模 < H max 5 H min -压力机最小装模高度 H max -压力机最大装模高度、 h模 -模具闭合高度 因为：180+10mm<196mm<220-5mm 所以：符合要求。 3. 工作台尺寸校核： 工作台尺寸：300X450mm >模座尺寸：195X240mm 所以:符合要求. 综上所述压力符合要求. - 17 - 第三部分：设计体会 第三部分： 在曾老师的精心指导下，此次毕业设计顺利地完成了。通过本次 毕业设计我们再次把所学的专业知识用于实践当中，

16、可以说本次设计 就是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时 让我们进一步地掌握了冷冲模设计的基本流程， 懂得了如何把计算机 知识用于我们的专业，懂得了如何查阅和运用技术资料。当然，在这 个过程中，我们遇到的困难和挫折也是不少的，主要来源于我们的专 业知识还不够，实践经验还不足等等。但是我们可以把本次设计作为 我们新的起点，加强专业的学习，加强实践，不断地去丰富经验。 因此，尽管这次设计不能算作是成功之作，但是它给我们带来的 收获是具大的，影响是深远的。所以我们在今后的学习和工作中要敢 于实践，不断吸取经验教训，要敢于向难点挑战，发扬一丝不苟的工 作作风，为我们模具事业的发展作出不懈努力！ 在本次毕业设计过程中，得到了老师和同学们的热心帮助，在次 对他们表示由衷的感谢