止动件冲压模具设计【冲孔落料级进模CAD图纸+PROE+仿真】
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止动件
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学校代码： 10410 序 号： 050457 本 科 毕 业 设 计 题目： 止动件冲压模设计 学 院 ： 姓 名 ： 学 号 ： 专 业 ： 年 级 ： 指导教师 ： 止动件冲压模设计 第 2 页 共 30 页 摘要 关键词 ： 止动件 工艺 级进模 对止动件进行了工艺分析和冲孔落料级进模的设计，阐述如何合理 安排模具结构，保证产品质量，同时提高生产效率，降低劳动强度，延长模具寿命，并对加工过程中存在的问题提出了解决的措施。 止动件冲压模设计 第 3 页 共 30 页 on of as to of of of of to 止动件冲压模设计 第 4 页 共 30 页 目录 一 引言 . 5 二 冲压工艺分析 . 6 品结构形状分析 . 6 品尺寸、精度、粗糙度 . 6 三 冲压工艺方案的确定 . 7 四 冲压工艺的计算 . 8 样 . 8 算冲压力 . 9 床选用 . 10 算压力中心 . 10 裁模间隙值的计算 . 12 算模具刃口尺寸 . 12 孔部分 . 12 料部分 . 13 五 复合模主要零件的设计计算 . 15 模 . 15 模 . 15 六 冲模结构的确定 . 16 位装置 . 16 料装置 . 18 向零件 . 19 架 . 22 七 支撑板结构与设计 . 23 形固定板 . 23 形垫板： . 24 料板标准及确定 . 24 八 模座的设计 . 25 模座 . 25 模座 . 26 九 择 . 27 钉 . 27 销钉 . 27 正块 . 28 参 考 文 献 . 29 致 谢 . 30 止动件冲压模设计 第 5 页 共 30 页 一 引言 随着社会的发展，模具行业的兴起。在社会上，冲压工艺用途十分的广泛，与制造成为一个行业越来越来受到人们的重视 。 模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被 我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中， 60 80的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。我国模具行业日趋大型化， 而且精度将越来越高 。 模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。 模具产业的发展是机械及其它制造行业快速增长的同时不断发展完善的。通过在机械行业的工作实践，深深体会到了模具在机械制造业中的巨大作用。模具的大量使用使的零件加工的周期缩短，成本降低。一个高质量的模具可以直接投入产品的装 配，这一点在铸件中更能显现，好的毛坯件需要的额外加工量小，材料损耗小，很好的降低了生产成本。 模具的发展前景将越来越好。模具性能越来越高，生产的零件可以达到的数控加工的精度，甚至更高，产量又十分巨大。投身模具事业将会给自己的人生带来辉煌 。 止动件冲压模设计 第 6 页 共 30 页 二 冲压工艺分析 品结构形状分析 计题目设计一止动件 材 料： 料厚度： t= 生产批量：大批量 任 务 ： 编 制 冲 压 工 艺 方 案 、 设 计 模 具 结 构图 2 件图（材料 t= 品尺寸、精度、粗糙度 . 图样中精度及断面质量均没有特别的要求。零件图上的所有的尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，即在 按 查互换性与测量技术基础公差表，各尺寸公差为 ： 7 100 130 。 零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成 的冲裁件内外所能达到的经济精度为 表面粗糙度 尺寸公差 间的有关关系式为 第 1类： T T 第 2类： T T 第 3类： T 本设计中的止动件是 通用机械 即为 第 3类 所以 表面粗糙度 14=表得 表 止动件冲压模设计 第 7 页 共 30 页 三 冲压工艺方案的确定 将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，固定挡料销粗定位、导正销精定位、自然漏料方式的冲孔落料符合级进模进行加工。 方案一采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 方案二采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。 方案三采用单工序冲裁模。无导向单工序冲裁模结构简单、制造周期短、成本低、但模具寿命低、冲裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、形状简单、批量小或试制件；导柱式冲裁模比无导向 式冲模裁的精度高、寿命长、使用安全方便，但轮廓尺寸较大、模具较重、制造工艺复杂、成本较高、它广泛用于生产批量大、精度要求较高的冲裁件。 综合比较以上三个方案其中方案 二 级进模加工比其他两种方案较好。 止动件冲压模设计 第 8 页 共 30 页 四 冲压工艺的计算 样 算出材料利用率 图 4排样图 由排样图 1保证 冲件精度，提高模具使用寿命，本设计采用生产中绝大多数冲裁件都用的有废料排样方式，为提高材料利用率，降低生产成本 采用直排的形式，其毛坯尺寸如图 1根据零件形状查表可得各搭边值：两式件间按矩形取搭边值 ，侧边取搭边值。 查表得 则步距 S 条料宽度 =(0=(65+2 2)6905.0一个步距内的材料利用率 100% （ 2 式中： A 个步距内冲裁件的实际面积（ B 料宽度（ S 步距（ = =65% 止动件冲压模设计 第 9 页 共 30 页 算冲压力 平刃口冲裁模的冲裁力 式计算： F 、 K、 L、 t、 b 分别是冲裁力、冲裁周边长度、材料厚度，材料抗剪强度，系数。该模具采用弹性卸料和下出料方式 。 影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间 隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况等，一般常用下列经验公式计算： 卸料力 ： 推件力 n 卸料力、推件力系数 . 废料）数。 n=式中的 h和 其中：查表取 普通碳素钢 （ 00 1988） 卸 料力系数： 件力系数： 时梗塞在凹模内的工件数： n = h/t N 卸料力 ： = 1 2 30 5 N 推件力 ： T n 孔 = N 4317N 落 N 卸料力 = N 推件力 n 落= N 设计中模具使用冲孔和落料结构形式，因此冲压力：可由下式计算得出： 总冲压力： 孔 =14317+ 止动件冲压模设计 第 10 页 共 30 页 床选用 压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。计算总冲压力 则上只计算同时发生的力，并应根据不同的模具结构分别对待。 则压力机的公称压力应大于或等于 43此查询国家标准 冲压手册 （ 14347择公称压力为 63开式可倾标准工作台。 图 4力机 公称压力： 40滑块行程： 40行程次数 /次数 ： 200最大闭合高度： 160封闭高度调节量： 350块中心到床身距离： 100立柱间的距离： 130作台尺寸（ 左右 前后 180280 工作台厚度： 35作台孔尺寸（左右 前后 直径 :130 60 100 垫板厚度： 30模柄尺寸（直径 深度 ： 4035 最大倾斜角度： 30 算压力中心 模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄冲模来说，须使压力中心通过模柄的中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨 止动件冲压模设计 第 11 页 共 30 页 和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑，不宜于使压力中心与模柄中心相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允 许的范围。 图 4模落料时的压力中心 根据工件图分析可知，工件图虽是对称图形，但形状有一定的复杂性，所以，需按冲裁复杂形状零件的压力中心时的公式计算，即先选定坐标轴 ，将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段，求出各线段长度和各线段的重心位置，然后按以下公式计算压力中心坐标（0x,0y） : 0 1 1 2 212. x 01 1 2 212. y 则压力中心为： 02 0 1 0 1 4 2 0 4 0 . 4 1 1 3 1 4 2 0 2 0 1 0 6 5 0 9 1 0 9 1 02 0 1 4 4 0 . 4 1 1 4 2 0 6 5 9 9x = 3 2 . 5 1 4 2 2 . 5 4 0 . 4 1 0 1 4 ( 2 2 . 5 ) 2 0 ( 3 2 . 5 ) 6 5 0 9 1 0 9 ( 1 0 )2 0 1 4 4 0 . 4 1 1 4 2 0 6 5 9 9y 0 止动件冲压模设计 第 12 页 共 30 页 裁模间隙值的计算 确定凸、凹模合理间隙的方法有理论法和查表法两种。由于理论计算法在生产中使用不方便，常用查表法来确定间隙值。对于尺寸精度、断面垂直度要 求不高的板料的普通冲裁，以提高模具寿命为主，可采用大间隙值。查我国冲裁间隙指导性技术文件推荐的间隙值表可得： 根据凸凹模的加工方法的不同，刃口的计算方法也不同，基本上可分为两类：凸模与凹模分别加工法，凸模与凹模配合加工法。 凸凹模配合加工法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配制另一件。因为这种加工方法的特点是模具的间隙由配置保证，工艺比较简单，并且还可以适当放大基准件的制造公差，使得制造也容易。且精度要 求不高，故采用此方法。目前，一般工厂也常常采用此方法。 因 。 算模具刃口尺寸 孔部分 图 4 4凸模局部图，实线为冲裁该工件所用冲孔凸模刃口的轮廓线，图中虚线表示凸模刃口磨损后尺寸的变化情况。凸模磨损后刃口尺寸有变大，变小和不变三种情况，由图可知，此凸模刃口尺寸磨损后变小。按一般冲孔凸模尺寸计算公式计算，即：0m a x() TT 相应的凸模刃口尺寸； 止动件冲压模设计 第 13 页 共 30 页 工件孔的最大极限尺寸； 工件公差。 T凸摸制造偏差 通常取 4T x 系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。 之间，与冲裁件的精度等级有关。工件精度 上 x=1 工件精度 IT x=件精度 x=工件精度 以取 0 . 3 6 0 . 0 94010( 9 . 3 6 0 . 5 0 . 3 6 ) 9 . 1 8a 以上是冲孔凸摸刃口尺寸的计算方法。冲孔用的凹模刃口尺寸，按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙 在凹模上只标注基本尺寸，不标注偏差，同时在图样技术要求上注明：“凹模刃口尺寸按凸模实际尺 寸配制，保证双面间隙为 即保证最小双面间隙为 料 部分 图 4 4线为冲裁该工件所用落料凹模刃口的轮廓线，图中虚线表示凹模刃口磨损后尺寸的变化情况。凹模磨损后刃口尺寸有变大，变小和不变三种情况。 中 ,按落料尺寸公式计算，即 0m a x()AA 相应的凹模刃口尺寸； 止动件冲压模设计 第 14 页 共 30 页 工件的最大极限尺寸； 工件公差。 T凹摸制造偏差通常取 4T x 系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。 之间，与冲裁件的精度等级有关。查表可得： x = . 7 2 0 . 1 8401 0( 6 5 0 . 5 0 . 7 4 ) 6 4 . 6 3A 0 . 5 2 0 . 1 3402 0( 2 0 0 . 5 0 . 5 2 ) 1 9 . 7 4A 0 . 4 3 0 . 1 1403 0( 1 3 0 . 5 0 . 4 3 ) 1 2 . 7 9A 0 . 3 6 0 . 0 8404 0( 1 0 0 . 5 0 . 3 6 ) 9 . 8 2A 2. 凹 模 磨 损 后 不 变 的 尺 寸 （ 图 中 ， 其 基 本 计 算 公 式 为m i n( 0 . 5 ) 0 . 5 。为方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种情况：而图中 即 0 . 4 33 7 3 7 0 . 1 14 相应的凹模刃口尺寸； 工件的最小极限尺寸； 工件偏差 凹 模 制 造 偏 差 ， 通 常 取 4A 0 . 4 33 7 3 7 0 . 1 14 以上是落料凹模刃口尺寸的计算方法。落料用的凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配制，并保证最小间隙 在凸模上只标注基本尺寸，不标注偏差，同时在图样技术要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为 即保证最小双面间隙为 止动件冲压模设计 第 15 页 共 30 页 五 复合模主要零件的设计计算 模 由于冲件的形状和尺寸不同，冲模结构与加工以及装配工艺等实际条件也不同，所以实际生产中使用的凸模的结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等。根据设计要求，本设计采用截面形状为圆形凸模。 凸模长度计算：凸模长度需根据冲模的结构要求和凸模刃磨量等因素确定。可按下式计算： L = h1+ 式中 凸模固定板厚度 卸料板厚度 增加长度 。（本设计取 44/ 则： L = 20+16+25=61模 凹模类型很多，凹模的外形有圆形和矩形；结构有整体式和镶拼式；刃口有平刃和斜刃。在实际生产中，由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为圆形或矩形的凹模板，在其上面开设所需要的凹模洞口，用螺钉和销钉直接固定在模板上。本设计也采用此种设计结构。 值得注意的是，凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺孔（或沉孔）间、螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。孔距 的最小值可参考相关设计手册。对于孔口的结构形式，本设计采用常用的适用于非圆型孔的阶梯形直刃壁型孔 。 凹模厚度： H=5 模宽度： B=s+ 2 . 5 6 5 2 . 5 1 9 . 5 1 1 3 . 7 5H 模边长： L=122 4 2 . 2 2 4 0 1 2 2 . 2 表可得凹模板外形为： 125 125 20。 止动件冲压模设计 第 16 页 共 30 页 六 冲模结构的确定 位装置 ，在送料方向的垂直方向上需用上一个 始用 挡料销对首次冲裁时定位用， 其结构如下 查表得采用初始挡料销 ： 44 6 JB/簧： 8 20，弹簧心柱：6 16. 止动件冲压模设计 第 17 页 共 30 页 将 采用 固定 挡料销 对料进行粗定位 其结构如下： 直径 d（ =80 型固 定挡料销： 固定挡料销 B/T d1(=8 +h = 2L = 8/材料： 45，热处理硬度 4348术条件：按 7653正销 的目的是消除送进导向和送料固定板等粗定位的误差，保证孔与外形相对位置公差的要求 ，其结构如下图 。 导正销的基本尺寸可按下次计算： dT d 导正销的基本尺寸 ； 冲孔凸模的直径； a 导正销与冲孔凸模直径的差值；查表得： a = dT =表得 d=10 导正销高度查表得 h=1 , L=36 , 3, C=3, 标记： 0 8 3 2 / 7 6 4 7 . 1J B T 止动件冲压模设计 第 18 页 共 30 页 材料为 处理硬度为 50术条件按 / 7 6 5 3 1 9 9 2 卸料装置其作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工件零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。 料装置 螺钉 其结构如下图。 标记：圆柱头卸料螺钉 4 2 / 7 6 5 0 材料为 35,热处理硬度为 28术条件按 / 3 0 9 8 . 3 2 0 0 0G B T 性大，变形不受限制，较高的内阻，可吸收冲击和高频振动能量，工作平稳，噪声小，安装和调试方便，便于维护和保养等优点。另外，橡胶弹簧可同时承受多向载荷，可使系统简单。所以本设计采用橡胶弹簧。 橡胶的选用和计算原则： 1：保证橡胶正常工作应使橡胶在预压缩状态下的预压力满足 0 中 0F 橡胶在预压缩状态下的压力 卸料力 0 43F 取0 45F ：为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不超过其自由高的 45%，一般取20( 0 . 3 5 0 . 4 5 )式中 2H 橡胶允许的总压缩量 止动件冲压模设计 第 19 页 共 30 页 0H 橡胶的自由高度 所选橡胶弹簧必须满足 H H H工预许由于0H 3 5 % 4 5 % H许 （ ）0H 1 0 % 1 5 % H预 （ ）0H 2 5 % 3 0 % H工 （ ），故0 . 5 4 2 5 0 . 3 0工 工（ ）式中 H h h工 工 作 修 磨 h t 1 m m 1 . 5 m m 一般取 510=5 H 6 . 5 m m 7 m m。取0H 4 H 工则0H=280H=28H =F 中 A 橡胶横截面积， 2 2。 P 橡胶产生的单位面积压力 ， 取弹簧压缩量为 35% ，查表得 P=以 0 450000 1462 . 1Fa m 校核： 0 28 0 . 1 9146符合 00 设计合理。 橡胶弹簧的安装高度0 2 8 2 . 8 2 5 . 2 2 5 m H 。 向零件 1导柱使用滑动导柱 止动件冲压模设计 第 20 页 共 30 页 直径 d1(= d2(= 公差带 度 L =150型导柱： 导柱 150 2861.2 d1( d2( 术条件：按 8070R*由制造厂决定 2导套 止动件冲压模设计 第 21 页 共 30 页 直径 d = 差带 度 L =80H=30(33 b = 3/a = 1/型导套： 导套 80 33 术条件：按 8070R*由制造厂决定 为保证使用中的安全性与可靠性，设计与装配模具时，还应注意下列事项： 当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留 1015柱下端面与下模座平面应留 25套与上模座上平面应留不小于 3同时上模座开横槽，以便 排气和出油。 3导柱导套 装配图 止动件冲压模设计 第 22 页 共 30 页 架 本设计采用适用于所有中小型模具的压入式模柄，它与模座孔采用 H7/渡配合。具体标准如下： 直径 d(= 度 L =75 型压入式模柄： 模柄 75 7646.1 d1(= 337) = 1 =304料： 技术条件：按 76538）导向零件的种类和标准的确定 止动件冲压模设计 第 23 页 共 30 页 七 支撑 板结构与设计 形固定板 固定板、设计与标准 根据模具结构分析，本设计只在凸模采用矩形的固定板固定，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，应还考虑螺钉和销孔的位置，厚度一般取为凹模的60%80%。固定板孔与凸模采用过渡配合 (H7/压装后端面磨平，以保证冲模的垂直度。 垫板主要用于直接承受和扩散 凸（凹）模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。垫板厚度一般取 612形尺寸按固定板形状决定。常用材料为 45钢、 固定板、垫板的基本结构、尺寸可按 寸选择如下 矩形固定板 长度 L =125度 B = 125度 H =16料为 45钢的矩形固定板： 固定板 100 80 16 - 45钢 料： 45 技术条件：按 7653 止动件冲压模设计 第 24 页 共 30 页 形垫板： 矩形垫板 设计与标准 （摘自 T 1994）（图 2 长度 L =125度 B = 12
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