垫扳冲裁模具设计说明书

1 垫扳冲裁模具设计说明书 1 冲裁模 设计题目 如图所示零件：垫扳 生产批量：大批量 材料： 08F t=2计该零件的冲压工艺与模具2 零件的工艺分析 结构与尺寸 该零件结构简单 ,形状对称。 硬钢材料被自由凸模冲圆形孔 ,查冷冲压工艺及模具设计表 3知该工件冲孔的最小尺寸为 工件的孔径为 : 62= 由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行 ,故最小孔边距不应小于材料厚度 t,该工件的空边距 (20)t=2,(10)t=2,均适宜于冲裁加工。 精度 零件 内、外形尺寸均未标注公差 ,属自由尺寸 ,可按 确定工件尺寸的公差 ,经查表得 ,各尺寸公差分别为： 零件外形 : , , , 零件内形 :6 2 孔心距 :18 利用普通冲裁 方式可以达到零件图样要求。 材料 08F，属于碳素结构钢 ,查冷冲压工艺及模具设计附表 1 可知抗剪强度=260后伸长率 =32 。此材料具有良好的塑性和较高的弹性 ,其冲裁加工性能好。 根据以上分析 ,该零件的工艺性较好 ,可以进行冲裁加工。 3 确定冲裁工艺方案 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案： (a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产； (b)采用落料 冲孔复合冲压，采用复合模生产； (c)用冲孔 落料连续冲压，采用级进模生产。 方案 (a)模具结构简单，但需 要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。 根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。 4 确定模具总体结构方案 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件 凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省 去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。 操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。 卸料与出件方式 3 采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡 皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。 模架类型及精度 考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用 I 级模架精度。 凸模设计 凸模的结构形式与固定方法： 落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以 H7/渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台 肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。 5 工艺设计计算 排样设计与计算 零件外形近似矩形，轮廓尺寸为 58 30。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。如图 1 所示： 查冷冲压工艺及模具设计表 3件的搭边值 a=2，沿边的搭边值 进模送料步距为 S=30+2=32料宽度按表 3公式计算： B =( 0 查表 3： =（ 58+2 ） 4 由零件图近似算得一个零件的面积为 2，一个进距内的坏料面积 B S=32=2 。因此一个进距内的材料利用率为： =（ A/ 100 = 查冷冲压工艺及模具设计附表 3 选用板料规格为 710 2000 2。 采用横 裁时，剪切条料尺寸为 块板可裁的条料为 32，每间条可冲零件个数 22 个零件。则一块板材的材料利用率为： =（ n ） 100 =（ 22 32 10 2000） 100 = 采用纵裁时，剪切条料尺寸为 块板可裁的条料为 11，每条可冲零件个数 62 个零件，则一块板材的材料利用率为： =（ n ） 100 =（ 11 62 10 2000） 100 = 根据以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因此采用横裁。 计算冲压力与压力中心，初选压力机 冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度： 6+8+28+38 2 = 内周边长度之和： L=2 3= 查冷冲压工艺及模具设计附表 1 可知： 260 查冷冲压工艺及模具设计附表 3 可知： 落料力 ： F 落 =t T =2 260 =冲孔力 ： F 孔 =t T =6 2 260 =N 卸料力 ： 5 =件力 ： 根据材料厚度取凹模刃口直壁高度 h=6, 故 :n=h/t=3 FT= =3 冲压力： F 落 + F 孔 + 选取的压力机公称压力： 25t. 因此可初选压力机型号为 当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。 确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图 所示的坐标系： 由图可知，该形状关于 X 轴上下对称，关于 Y 轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点 O。该点坐标为（ 0， 0）。 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在 6 着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需 遵循以下原则： （ I）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙； （ 孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙； （ 模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高23 级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。 a): 落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算： i)凹模磨损后增大的尺寸，按冷冲压工艺及模具设计公式： );计算，取 A= /4，制件精度为 ，故 X= ( ） : ） : ） : ） : ） 模磨损后不变的尺寸，按冷冲压 工艺及模具设计公式： ） : 计算，取 A= /4 ，制件精度为 ，故 X=8 =18 ） 冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。 查 冷冲压工艺及模具设计表 3知 , 相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为 孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按冷冲压工艺及模具设计公式x )0 计算，取 T= /4，制件精度为 ，故 X=7 12 : 6+ 设计选用零件、部件，绘制模具总装草图 凹模设计 凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命，其值可查冷冲压工艺及模具设计表 3 凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有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 6漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.5 模轮廓尺寸的确定： 查冷冲压工艺及模具设计表 3： K=查冷冲压工艺及模具设计表 3 得 : 6; 凹模厚度 H=58=） B=s+（ H =58+（ ） L=30+2 36 =102 （） 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为 L B H=125 125 ） 凹模材料和技术要求：凹模的材料选用 件部分淬硬至 2。外轮廓棱角要倒钝。 如图 2 所示： 8 其余图 2 落料凹模 凸模设计 凸模的结构形式与固定方法 冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。 为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按 H7/合，尾部 台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。 凸模长度计算 凸模的长度是依据模具结构而定的。 采用弹性卸料时，凸模长度按公式 L=h1+h2+ 式中 L=2209 凸模的强度与刚度校核 一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进 行校核。 对冲孔凸模进行刚度校核： 凸模的最大自由长度不超过下式： 有导向的凸模 1200 ，其中对于圆形凸模 4 则 4412 =此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过 据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度： 凸模材料和技术条件 凸模材料采用碳素工具钢 模工作端（即刃口）淬硬至 660，凸模 尾端淬火后，硬度为 3 48为宜。 如图 3所示： 其余技术要求材 料 采 用 碳 素 工 具 钢 T 1 0 A 刃 口 淬 硬 至 5 6 6 0 H R C , 尾 端 淬 硬 至 4 3 4 8 H R C 冲孔凸模 10 凸凹模的设计 凸凹模的结构形式与固定方法 凸凹模的结构简图如图 4所示： 技术要求：1 . 上 下 面 无 毛 刺 ， 平 行 度 为 0 . 0 2 材 料 为 T 1 0 A , 热 处 理 5 6 - 6 0 H R C 带 * 号 的 尺 寸 按 凹 模 实 际 尺 寸 配 作 ，保 证 Z m i n = 0 . 2 4 6 带 * * 号 的 尺 寸 按 凸 模 实 际 尺 寸 配 作 ，保 证 Z m i n = 0 . 2 4 6 凸凹模 凸凹模与凸凹模固定板的采用 H7/ 校核凸凹模的强度 冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=2实际最小壁厚为 5符合强度要求。 凸凹模尺寸的确定 凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为 形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为 凸凹模材料和技术条件 凸凹 模材料采用碳素工具钢 硬至 56 60 定位零件 11 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。 选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为 料 45号钢，硬度为 43 48用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为 6图 5所示： 图 5 导料销 卸料与出 件装置 出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。 由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。 卸料板： 弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸， 卸料板与凸模的单边间隙按 冷冲压工艺及模具设计 表 3t 1单边间隙为 为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺 12 寸端面 料板的尺寸规格为： 125料为 :45#钢。如图 6所示： 图 6 卸料板 卸料螺钉： 卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择 4个卸料螺钉，规格为， 图 7所示： 13 图 7 卸料螺钉 卸料装置： 由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件， 卸料橡皮的选择原则： 为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力 P 中 橡皮工作时的弹力， A 橡皮的横截面积， P 与橡橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为 10% 15%。由冷冲压工艺及模具设计图3，取 P=得 A=冷冲压工艺及模具设计表 35 26 24 根据工件材料厚度为 2裁时凸模进如凹模的深度为 1具维修时刃磨留量为 2启时卸料板高于凸模 1求得总工作行程： h 工件 =6使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的 35% 45%否则是皮的自由高 度应为： H=h/(=6/(=20 24具组装时的预压缩量为： H 预 =（ 10% 15%） H =14 取 H 预 =3此可知：安装橡皮高度尺寸为 21式中的 H 所需的工作行程。 由上式所得的高度，还在按下式进行校核 : H/B 果 H/把橡皮分成若干段 ,并在橡皮之间垫上钢圈。 由冷冲压工艺及模具设计表 35 26 24 模架及其它零件的选用 模柄 模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用3 4个螺钉固定在上模座上。 如图 8所示 : 图 8 模柄 15 模座 标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用， 上模座： 125 12535 下模座： 12512545 模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为 垫板 垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。 是否要用板，可按下式校核： P= 式中 P 凸模头部端面对模座的单位面积压力； 凸模承受的总压力； A 凸模头部端面与承受面积。 由于计算的 P 值大于 冷冲压工艺及模具设计 表 3座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间 加 垫板。 垫板用 45号钢制造，淬火硬度为 48，其尺寸规格为： 12512510 上下面须磨平，保证平行。 如图 9所示： 16 图 9 垫板 模架选用后侧导柱标准模架： 上模座 ： L B H =12512535模座 ： L B H=12512545柱： D L= 22150套： d L D= 3585 38架的闭合高度： 160 190板厚度： 10 凸模固定板厚度： 22 模底板厚： 35 凹模厚度： 皮厚： 24卸料板厚度 10 凹模固定板厚度： 45 下模底板厚： 45 具的闭合厚度： 5+10+22+1+45+45 17 = 冲压设备的选择 选用开式双柱可倾压力机 公称压力为 25t， 滑块行程为 65最大闭合高度 270滑块中心线至床身距离 200 工作台尺寸： 370 560 垫板厚度： 50 模柄孔尺寸： 40 60 紧固件的选用 上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模上 6个， 45钢，尺寸为 模螺钉：6个， 45钢，尺寸为 时也承受一定的偏移力 个， 45钢，尺寸为 67 压力机的校核 公称压力 根据公称压力的选取压力机型号为 的压力为 25t以压力得以校核 ; 滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出 t=2料板的厚度 H=10凸模冲入凹模的 最大深度 2 +10+2=14=65以得以校核 . 行程次数 行程次数为 105次 /又是手工送料 ,不能太快 ,因此是得以校核 . 工作台面的尺寸 根据下模座 L B=125125每边留出 60100 25325压力机的工作台面 60370压件和废料从下模漏出 , 漏料尺寸小于 5830压力机的孔尺寸为 250 250,故符合要求 ,得以校 18 核 ; 滑块模柄孔尺寸 滑块上模柄孔的直径为 40柄孔深度为 60所选的模柄夹持部分直径为 30度为 48符合要求 ,得以校核 ; 闭合高度 由压力机型号知 70 M=80 0 M= 27090 (1为垫板厚度 /由公式得 :( 5 H ( 10,得 (270 70)(190 70)+10 即 195 120 ,所以所选 压力机合适 ,即压力机得以校核 . 8 模具主要零件加工工艺规程的编制 压模具制造技术要求 模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求： a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。 b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必须达到设计要求 . d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件 为止。 装工艺 总装图如图 15 所示： 19 技 术 要 求 ：1 、 装 配 技 术 要 求 按G B / T 1 4 6 6 2 - 1 9 9 22 、 检 验 及 验 收 技 术 要 求 按G B / T 1 4 6 6 2 - 1 9 9 23 、 模 具 使 用 设 备 为 J B 2 3 - 2 5图 15 总装图 1 下模座 2 导柱 3 内六角螺钉 8 70 4 内六角螺钉 8 60 5 导套 6 凸模固定板 7 冲孔凸模 8 垫板 9 上模座 10 销钉 11 模柄 12 打料杆 13 连接推杆 14 凸凹模 15 卸料板 16 推件块 17 凹模 18 活动挡料销 19 推板 20 弹性橡胶 21 凸凹模固定板 22 卸料螺钉 23 导料销 加工工艺路线： 1 备料 2 把导柱 2 安装在下模座 1 上。 3 把凸凹模 14 放在下模座 1 上面，按中心线装上凸凹模固定板 21，用螺钉4 把凸凹模固定在下模座上。 4 通过卸料螺钉 22 把橡皮 20 和卸料板 15 固定好，在卸料板上装好导料销23 和挡料销 18。 5 把导套安装在上模座上。 20 6 把 4 个冲孔凸模通过凸模固定板 6 和垫板 8 一起固定到上模座 9 上，连同凹模 17 一起用螺钉 3 和销钉 10 紧固。 7 把模柄 11 装在上模座 9 上，用螺钉紧固，装上打杆 12。 8 把组装好的上模座和下模座通过导柱导套组装起来，中间装上 2的材料。 9 试模 10 调整到合格 11 入库 工要求 1）模具配合加工零件在允许间隙内加工 ,落料凸凹模 ,冲孔凸模与固定板配合后 ,底部磨平。 2）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按 14 级精度加工 ,未注粗糙度的按 理。 3）模具中各垫板的两承压面的平行度公差按 5 级。 4）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于 2相应各孔配作。 5）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。 6）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。 7）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。 要零、部件加工工艺 板的加工工艺 1 备料（外购标准模块 12512510 2 按图纸要求画线， 3 在钻铣床上加工 4 检验 5 入库 模固定板的加工工艺 1 备料（外购标准模块 12512520 21 2 按图纸要求画线， 3 在钻铣床上加工四个 8 的凸模孔和两个 6 的 销钉孔和六个 9 的螺钉通孔 4 在电火花慢走丝加工落料凸模孔 5 检验 6 入库 孔凸模的加工工艺 1 备料 2 锻造成直径为 14553 在数控车床上加工零件按图纸要求 4 按图纸要求热处理 5 检验 6 入库 料板加工工艺 1 备料（外购标准模块 12512510 2 按图纸要求画线， 3 在钻铣床上加工六个 螺钉通孔和一个 6 的挡料销孔，和两个 8的导料销及一个通过冲裁零件的孔 4 在铣 床上加工剩余的部分 5 检验 6 入库 料凹模加工工艺 1 备料（外购标准模块 125125 2 按图纸要求画线， 3 在钻铣床上加工两个 6 的销钉孔和六个 螺纹孔 4 攻 螺纹孔 5 用电火花加工工作刃口 6 按图纸要求做热处理 7 检验 8 入库 凹模的加工工艺 22 1 备料 2 锻造成 7575453 按图纸要求画线 4 在钻铣床上加工四个 4 和 6组成的阶梯孔 5 用电火花加工工作刃口 6 按图纸要求做热处理 7 检验 8 入库 凹模固 定板的加工工艺 1 备料（外购标准模块 12512522 2 按图纸要求画线， 3 在钻铣床上加工 1 个 12的盲孔 和四个 4 攻 螺纹孔 5 用电火花加工工作刃口 6 按图纸要求做热处理 7 检验 8 入库 9 总结 经过一段时间的论文设计，至此已基本完成了任务书所规定的任务 。 本设计 涉及的课程很多，涉及到机械制图、冷冲压工艺及模具设计、模具制造工艺学、金属学与热处理、成型设备、 在校期间的我还进行了金工实习、和两次课程设计。这些课程的学习，以及课程设 计的演练都为这次毕业设计做了很好的准备。基础课和专业课，它们为我的设计做了前提，