《升降机配件压板的冲压模具设计》8100字（论文）

升降机配件压板的冲压模具设计TOC\o"1-2"\h\u195591绪论 198931.1模具工业的发展历程 1123961.2模具工业的发展趋势 241631.3模具工业在国民经济中的作用 2259032冲压工艺分析 313502.1零件的材料分析 350852.2零件工艺分析 3310282.3毛坯的尺寸计算 4155602.4排样 4252021.整体设计把控 4324382．适当加入空工位 499403．设置载体 424702.4.3搭边及其作用 566192.4.4搭边值的确定 583672.4.6排样图： 6393第1工位：冲孔并且切侧边 6276233连续模的工艺计算 788201.冲裁力：F＝KLtτ可以计算出冲裁力为 7255672.卸料力：Fx=KxF可以计算出卸料力为 756863.推件力：FT=nKTF可以计算出推件力为 7295943.1.2计算弯曲的工序 7137363.1.3计算总的冲压力 8313573.2计算压力中心 8322394主要零件的尺寸 9258494.1冲裁间隙 9261544.2凸凹模的工作尺寸： 10246634.3刃口尺寸弯曲部分 10221475设计模具工艺部分零件 13276675.1凹模板相关计算 134247b——所进行冲裁的制件的外形尺寸 13192375.2选择凹模刃口的形式 13235835.3设计凸模 14318625.4设计导料装置 1487205.5设计定位零件和定距 14235715.6设计卸料装置 15126805.7设计零件结构 15232596选择冲压的设备 1613416.1选用的冲床 16268106.2选择压力机 16218347装配模具 18198937.1装配中一些技术的要求 18247217.2模具的总装配图 1820559总结 201绪论1.1模具工业的发展历程我国模具行业近年高速发展，以势不可挡的趋势稳步提高。无论是生产出的模具质量还是生产的效率，均可算得上是世界前列。伴随着数字化技术的广泛应用，CAD/CAE也成为模具制造业不可缺少的技术，只有充分掌握了它们，才能实现我国模具行业的真正腾飞。1.2模具工业的发展趋势模具行业的发展趋势近几年逐渐趋向数字化，高精密化。这是因为另一个飞速发展的行业：电子制造业。它的高速进步使得其对模具行业微型零件以及高精密零件的需求不断加大，从而带动了模具行业高精密化的发展。这些模具的加工精度公差就要求在1μm以下，而且由于制作工艺复杂，需要使用多种功能的复杂的复合模具进行冲压，这也使得复合模具也得到了发展，越来越降低成本和提高生产效率。而且这些高精密模具不仅体现在电子制造业，在医学领域业同样适用。这些例子就可以看出模具制造业的重要性以及今后的发展趋势。1.3模具工业在国民经济中的作用冲压的模具可以说是发展工业尤其是现代的工业其中的一种最为重中之重的模具，从它极具特色的产出方法就是把材料的形状来改变。而且其中的这个冷的冲压更是有非常大的好处，特别是生产很多很大量的产品的时候，就体现出来这个优势了。在几乎所有的领域都能看到这项技术的影子。因为咱们所说的模具的各种工业，对国民来说是离不开的，对国家来说，更是最为重要的代表着一个国家最根基的工业。把这个基础的工业做到最好最精，也是国家未来发展的道路。2.1零件的材料分析工件名称：一种压板（升降机配件用）使用材料:10号钢零件厚度：0.8mm10号钢这一类的钢类材料，塑形和韧性都还算不错吧。下面的图就是这个零件图图2.1升降机压板零件图2.2零件工艺分析这个零件我是从流水线上得到的，据我所知它的公差就按正常的取就可以，而且它的精度也不是很高。所以我就按IT10取。并且得出了以下几种用来生产制造的方案：方案1：要两套模生产，先落料然后冲孔，接着再弯曲。方案2：用连续模生产，冲孔弯曲落料。方案3：用一套复合模生产，落料冲孔弯曲。方案1虽然这个结构是比较简单的，可是得2套模具才行，生产的成本上去了不说，这个效率还低，所以方案1不可行;而方案3需要落料模具、冲孔模具、弯曲模具，这一套复合模结构很复杂，而且此零件还需要侧面冲孔，这套模具很难实现；方案2就用一套模具，工位多，并且在一套模具上完成，这样既节省了成本还提高了效率，所以最后就决定使用这套了。2.3毛坯的尺寸计算将零件通过软件分析展开，得出形状展开图如下图所示图2-3展开图2.4排样2.4.1排样原则：着手设计级进模，最先要做的就是设计排样。排样图合理设计与否对模具的成本和整体结构都有很大影响。此零件为大批量生产，若是排样图没有设计好，会就可能导致模具无法进行零件的加工，并可能使模具报废。2.4.2排样设计冲压的进行中，得把工序排样，冲压一次工件就移动一个步距。1.整体设计把控首要考虑的就是模具的寿命，因为它牵扯到很多东西，比如效率成本等等的，所以为了达成这个目的，我在设计这个级进模的排样把工位都分散了，这样也让它的结构更加简单了。2．适当加入空工位上面说到首要考虑模具寿命，除了上文说的方案，通过在模具工作的时候施加空工位也可以达成这个目的。并且还可以使模具的整体间的强度更高设置载体要想成为一个级进模的载体，首先就需要具备充分的强度。冲压力都是很巨大的，如果载体承受不住，那么模具的设计就是很失败的，所以载体对于一个模具来说也是非常的重要。通过多次权衡利弊，我最终决定选择中间载体作为模具的载体。2.4.3搭边及其作用搭边跟定位是密不可分的，一提到条料搭边，我们就能联想到定位，定位准确无误，才能使冲出来的零件合格，这是搭边的一个作用。而另一个作用，则是为了让条料不会轻易地弯曲，说白了还是为了模具的寿命而服务。2.4.4搭边值的确定在此次设计的级进模中，涉及到了两个搭边，一个是相邻两个零件间的间隙搭边，和剩下的侧搭边。这里就不多赘述了，图中可以看的很清楚。并且通过观察零件图发现它的左右形状都是吻合的，所以可以无废料的采用间隙搭边。搭边值可以查的表得到：工件间隙搭边α=1.8，侧面搭边=2.0,但是话说回来，还是那个问题，零件的寿命要想保证，就必须得把冲裁的间隙弄得大一些，所以我将工件间的搭边α取2.5而侧面搭边还是取2.0。条料宽度==mm=mm送料步距=50+2.5=52.5材料的利用率如下：式中：B—通常指宽度（板料的）SEMBEDEquation.KSEE3—就是步距A—通常指实际的面积，在一个步距内的2.4.6排样图：图2-2排样图排样图所示分为6个工位，工序如下：第1工位：冲孔并且切侧边第2工位：继续冲孔并完成导正销的设置；第3工位：继续冲孔；第4工位：进行弯曲；第5工位：设置空工位；第6工位：进行落料；3.1计算压力3.1.1计算冲裁力查表能得到材料剪切强度极限τ=280Mpa,接下来可以计算出冲裁力：用软件可以分析出零件冲裁的长度为L=434mm1.冲裁力：F＝KLtτ可以计算出冲裁力为F＝KLtτ=1.3×434×0.8×1.3≈126.4kN2.卸料力：Fx=KxF可以计算出卸料力为Fx=KxF=0.05×126.4=6.3kN3.推件力：FT=nKTF可以计算出推件力为FT=nKTF=5×0.05×126.4=31.6kN注：式中：K——就是一般取K=1.3的安全系数τ——就是材料的抗剪强度L——通常指冲裁的长度n——在凹模内件的个数（这里我们取到n=5）t——通常指材料本身的厚度Kx、KT--分别是卸料力和推件力的系数，具体我是看下表卸料力、推件力系数材料KxKT材料厚度/mm>0.1~0.50.045~0.0550.065>0.5~2.50.04~0.050.050>2.5~6.50.03~0.040.045由此可得出落料和冲孔的冲压力为F冲=F+Fx+FTF冲=126.4kN+6.3kN+31.6kN=164.3kN3.1.2计算弯曲的工序自由弯曲力来自工件的公式为F自=（KBt2σb)/(r+t）F自=(1.3×50×0.8×0.8×300)/(1.1+1.2)=5.4kN式中：：K——就是一般取K=1.3的安全系数B——通常指弯曲件本身宽度F自——通常指自由的弯曲力 r——通常指件内弯角半径σb——就是材料的抗拉强度t——通常指材料本身厚度其材料的抗拉强度我查一查表就能找到，为了方便计算，我取了整数300由于两边缘在成形后会回弹，所以需要校正弯曲时的弯曲力F校=Ap我还是通过查询表格得到：校正投影面积:A的值为414.5mm2p的值为30MP所以校正弯曲力：F校=Ap=30MP×414.5mm2=12.4kN那么总弯曲力F弯=5.4+12.4=17.8kN3.1.3计算总的冲压力模具的总冲压力为模具冲裁的冲压力与弯曲的冲压力总和为F总=F冲+F弯=164.3kN+17.8kN=182.1kN3.2计算压力中心定在工位的总的中心的位置就是压力中心。==求压力中心我用了解析法，将零件第一个工位所冲的孔的圆心设为原点，于是坐标（）即为压力中心==42.5mm==0mm4.1冲裁间隙制作凸模、凹模时需要满足其双面间隙|§|+|§|≤Z－Z冲模的间隙材料厚度/mmQ235、10、15、H62、T1、T2、T31.20.1260.18刃口的磨损是我们需要注意的，在凹模以及凸模进行工作的时候，难免会产生刃口磨损，这会导致两种模具所冲的孔都会有很多毛刺，并且冲孔会有偏大或者偏小的问题。用在凹模上，在公差允许范围内，我选择了最小的齿轮来配合凹模的尺寸，而相反的用在设计模具冲孔的时候，在公差允许的范围内，我要选择尺寸的最大值来贴合凸模的刃口尺寸，这样选择的话，即使那个刃口有磨损，也就能正常的工作，并且最重要的是可以延长模具的寿命。凸、凹模制造偏差（规则形状）基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差～1818～3018～300.0200.0200.0250.030120～180180～1600.0300.0400.04580～1200.0250.035160～360360～500500～300.0350.0400.0500.0500.0600.070查询上图表中可得出、的数值各位：0.02和0.02核对矫正间隙+=0.02+0.02=0.04符合+≤，故可以用来担当制作公差。4.2凸凹模的工作尺寸：孔用来工作的尺寸为Ø6.0mm；通过查询表格得出当Ø6.0mm的尺寸通过公式EMBEDEquation.DSMT4能来计算凸模的尺寸，并且通过查询表格得到：=0.12mm；X=0.75所以：然后我计算用来切那个废料的一部分的刃口尺寸通过下公式：其中:Δ——工件公差——极限的工件尺寸——基准的模具尺寸通过查询公差表来转化尺寸，这些尺寸可以为并且可以x=0.75则==则==则==则==4.3刃口尺寸弯曲部分4.3.1相对弯曲半径的最小值弯曲半径的最小值即为弯曲最小半径和件本身的厚度相除得出的比。伸长率（最外层的金属）为：通过δ外=1÷(1+2r/t)=1÷[1+（2×1.1)/0.8]=0.35 然后弯曲最小半径是：通过rmin/t=（1-δ）÷2δ=（1-0.35）÷(2×0.35)=0.65÷0.7=0.934.3.2工作尺寸弯曲的部分弯曲品必须合理的确定凹模与凸模两间隙，这是为了防止造成大的回弹，也是为了延长模具的寿命以及减小造成的误差。它们的间隙的值我通过下面公式来计算：；式中：t——板料自身厚度的最基本的大小；C——可以通过查表格得到的间隙的一个系数Z/2——凸、凹模的一个面的间隙；△——板料的本身的厚的正偏差值；上文中提到的C的值虽然此件精度要求不高，但是如果是精度要求高的制件，也应该适当的减小。也是通过查询书和其他资料得出正偏差值。所以用上文的公式求出：4.3.3计算凸凹模工作的部分公差和尺寸1)内形的尺寸凸模尺寸为:凹模尺寸为:2）外形的尺寸凹模尺寸为:凸模尺寸为:式中：、——凹模凸模制造的公差Z/2——凸、凹模的一个面的间隙——制件弯曲的公差L——制件基本的尺寸、——凹模凸模工作的部分的尺寸上文所标注的地方是弯曲的制件的内形尺寸，这是我通过零件图所得到的。而且弯曲的地方没有标出来公差，故能直接比照IT14级来处理公差，也通过查询表格最终得到公差，凸模制造公差，选用IT8级精度，凹模制造公差，选用IT9级精度凹模的尺寸为：凸模的尺寸为：5.1凹模板相关计算1）凹模板尺寸的计算要来计算凹模板的尺寸，首当其冲就是要先计算它的厚度，这个也被成为它强度的计算。具体它的厚度就是从凹模的刃口到它的外边的长度，当然也可以直接通过公式来得到，而外形的尺寸是通过冲裁件本身来得出，但是制件的受力过于复杂，不好直接测量，所以我选择下面的公式来获取：凹模壁厚～2h～凹模厚度式中：k——系数，它的值我通过查询下表获得b——所进行冲裁的制件的外形尺寸系数k的数值板料厚度t/mmb/mm0.5123>3<500.300.350.420.500.6050～1000.200.220.280.350.42100～2000.150.180.200.240.30200～4000.100.120.150.180.22>4000.050.060.10.120.15文中的k我决定取值0.28。凹模的厚度通过计算得出H=kb=0.28×58.7=16.4,但是考虑到为弯曲件，也为了方便计算，所以H的值取20mm。故可得出凹模的壁厚为mm然后通过上述尺寸得出凹模的外形的尺寸为125mm×315mm5.2选择凹模刃口的形式众所周知，凹模刃口的形式有直的和斜的，我来针对这两种形式进行优缺点的阐述，并且对它们进行对比和选择。直的刃口：先说优点吧，这个形式的刃口强度要高，所以应力集中很小，并且比较容易来制造。但是在它冲压完成时件每次都会掉进凹模里，于是这样就会使得推件力变大从而导致凹模壁加剧损耗，这种形式的刃口大多用在对制件精度要求高并且结构较为复杂的模具中。斜的刃口：这种刃口在各个方面恰恰与直刃口相反，它不仅强度较低，而且刃口经常磨损，容易造成损坏，可是它冲压完了之后件不会掉进凹模里，所以这种形式的就经常用在简单结构的冲压模具中。考虑到文中的模具比较复杂，所以综上所述我选用了直壁的刃口，板料的厚度和直壁的高度我们可以参考如下表格所示。凹模型孔主要参数板料厚度主要参数备注h<0.53表中、值仅适用于机械加工后经钳工精修一般电火花加工取=～。0.5～1.041.0～2.562.5～6.083>6.0我采用设计凹模直壁的高为h取6mm。5.3设计凸模搭配采用固定形式为台阶的冲头，并且固定板的匹配方式为过渡匹配。为了使其更加稳定的工作，采用了最大直径，也是为了台肩。这样能让在工作的冲头不会被拔出来，,热处理硬度为，材料选择为Cr12-。5.4设计导料装置提到导料的装置，在我脑海中浮现出的有那么几种形式，其中第一种导向是用导料板，送料则用导料销；第二种通过两边的导料板进行导向并且送料的结构；第三种则是需要用浮顶导柱对两侧进行导向。权衡利弊之后，我决定采用第二种结构，并且用导板对两侧进行引导。5.5设计定位零件和定距工位移动距离对冲裁件的尺寸和精度有很大的影响。选用侧刃其实是非常适合此模具的，因为本文是采用手工来送料的，所以侧刃的两种形式，一种侧刃有导向而另外一种是没有导向的侧刃，并且应为条料厚度还是是1.2，所以要是在这个时候冲切，可能就会致使单边的受力增大，而且也没有导向的定位而保证不了正确的侧刃的工作位置，于是就会可能发生崩刀，但是如果采用那种有导向的侧刃，在工作过程中导向部分就可以先通过凹模型孔中，这样既可以使阻力减小，也可以保持不错的定距效果。5.6设计卸料装置如果说一个模具不能缺少的装置，那其中一定有卸料装置，它的作用是为了保证从模具中正常的取出成品。提到卸料装置，我脑海之中浮现出了以下的两种形式的卸料装置，一种是悬臂式的，而另外一种是弹压式的。然后经过再三的考虑，我最终决定采用弹压式的卸料装置，之所以这么选择，是因为本次冲压包含弯曲的工艺，所以需要这种卸料装置起到保护冲头的作用。5.7设计零件结构5.7.1设计导向零件和模架这里选用非标准模架，是因为产品的形状不标准。采用了四导柱的结构模架，它的材料和基本尺寸以及热处理工艺下图表格可查到。模架的结构尺寸板料厚度主要参数备注h<0.53表中、值仅适用于机械加工后经钳工精修一般电火花加工取=～。0.5～1.041.0～2.562.5～6.083>6.05.7.2设计支撑的零件（1）固定板（凸模）冲头厚度为冲头厚度的0.6-0.8，固定板的厚度为20mm，固定板厚度为冲头厚度的0.6-0.8，冲头固定板的尺寸为315mmx125mmx20mm，并且这个冲头固定板材质为45钢。（2）垫板文中的级进模在进行弯曲和冲压都是在一个模具中完成，所以为了使凹模和凸模具有足够的强度，需要在凸模和凹模的背面加一个缓冲板。其中加入这个垫板可以防止冲头因冲力的集中去对模架工作面造成挤压，所以上模架和固定板之间必须得进行热处理。同时为了保证模具的正常工作也要加入缓冲板。设计的缓冲板尺寸为125mm、315mm和10mm。6.1选用的冲床我们都知道，在模具的设计中，冲压设备的选择是不可缺少并且极其重要的一环，纵然模具的设计已经接近尾声，可是在冲压设备的选择上也不敢有丝毫的松懈。话又说回来，合适的冲压设备对模具有什么好处呢？当然有好处，而且还不止一点。合适的冲压机最主要的就是可以延长模具的寿命。要想选择好合适的冲压机主要还是要依据模具结构的大小以及冲压力的大小，而且冲压机的压力最好要保证足够大，才可以提高冲压机的寿命并且保证冲压机的刚度。6.2选择压力机要想选择到合适的压力机，需要考虑很多方方面面的东西，比如模具的尺寸大小、零件的尺寸大小和期间产生变形的力，总的来说，我选用的设备参考了以下三个参数；（1）压力机的闭合高度是压力机需要进行核对计算的其中的个别参数，它能让我知道冲压机可以的冲压高度范围，其中压力机最大的闭合高度如果要是小于模具的最大的闭合高度，那么模具就不能正常工作，这一点需要特别注意。通过这个公式来对上数进行计算：如果想顺利安装上模具，压力机工作台有一个外形尺寸，它必须大于模具外形的尺寸，适当的压力机的工作台尺寸才能使得工作台的受力均匀，而有些压力机还需要设置燕尾槽，这适用于重量较大的压力机。（3）对拉伸工序需要压力机的行程大小必须要大于2倍的零件的高度，即是公式为S>2h（式中h为零件的高度），这是因为压力机的行程是为了保证坯料容易放进和取出来。压力机的最大闭合的高度尺寸如果小于模具的闭合高度，可以在压力机上增加垫板。如果相反，就会使得模具不能正常的进行工作。这一点一定要注意。根据上文计算出的总的冲压力F总为182.1kN,故我选用的压力机为J23-25，可是这些还是不够的，我还必须也考虑冲床的其他尺寸比如工作台面，和一些其他的因素比如模具的闭合高度。然后我结合了现有的设备,最终还是选用了J23-25开式双柱可倾冲床,它的工艺参数主要可以参考下表：此种压力主要工艺的参数型号J23-25公称力KN250滑块行程mm70行程次数min-155最大封闭高度mm250封闭高度调节量mm70滑块中心至机身距离mm190工作台板厚度mm55立柱间距离mm240工作台至导轨间距离mm300工作台尺寸前后mm350左右mm550工作台孔尺寸前后mm130左右mm190直径mm150滑块底面尺寸前后mm170左右mm195模柄孔尺寸直径mm40深度mm60模具的闭合高度H0应该是零件等的厚度及料本身厚的总和，即算出取值为231mm。所选压力机的闭合高度Hmax=250mm，Hmin=（240-70）=140mm。满足：Hmin+10mm≤H0≤Hmax-5mm所以这种型号的压力机就是我选择出的最符合本文的压力机除去模具的设计，冲压设备的选择，剩下的就是对模具进行总的装配了。在我看来，模具的装配也是非常中重要的一环，要考虑到许多方方面面的东西，就像是给模具注入合适的灵魂。首先，模具的装配需要把装配图当做标准。接着就是协调模具各个零件间的配合，然后设计出匹配的合适的装配工艺，才算完成了模具的装配。模具的精度要求是我们在装配过程中一定更要满足的，当然零件的精度要求也要他同样满足。模具装配的工艺会对结果产生很大的影响，而结果又会直接对零件的生产，制造，模具的寿命和生产成本等间接造成深远的影响。在我完成装配模具的过程后，便产生了模具的上下模部分。我们知道。在冲压模具工作过程中，下模是固定在压力机的工作面上的，它是模具当中固定不动的一部分；而上模则是利用模柄所固定在压力机上的滑块上，这部分则是模具可以活动的结构部分。7.1装配中一些技术的要求（1）在模座上安装模柄，并且让上模座与轴心线的误差垂直度在设计范围内，最好应低