机械毕业设计（论文）-齿轮螺栓垫片冲压复合模设计（全套图纸） .pdf

河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 1 1 绪绪 论论 大 学 三 年 的 学 习 即 将 结 束 ， 毕 业 设 计 是 其 中 最 后 一 个 实 践 环 节 ， 是 对 以 前 所 学 的 知 识 及 所 掌 握 的 技 能 的 综 合 运 用 和 检 验 。 随 着 我 国 经 济 的 迅 速 发 展 ， 采 用 模 具 的 生 产 技 术 得 到 愈 来 愈 广 泛 的 应 用 。 随 着 工 业 的 发 展 ， 工 业 产 品 的 品 种 和 数 量 不 断 增 加 。 换 型 不 断 加 快 ， 使 模 具 的 需 要 不 断 增 加 ， 而 对 模 具 的 质 量 要 求 越 来 越 高 。 模 具 技 术 在 国 民 经 济 中 的 作 用 越 来 越 显得 更为重 要。 全套图纸，加全套图纸，加153893706 模 具 是 一 种 特 殊 的 模 型 ， 用 来 塑 造 (制 造 )产 品 ； 从 工 艺 的 角 度 ， 模 具 是 一 种 成 型 制 品 的 特 殊 工 艺 装 备 。 模 具 是 工 业 生 产 的 基 础 工 艺 装 备 ， 在 电 子 、 汽 车 、 电 机 、 电 器 、 仪 表 、 家 电 和 通 讯 等 产 品 中 ， 60 80 的 零 部 件 都 依 靠 模 具 成 形 ， 模 具 质 量 的 高 低 决 定 着 产 品 质 量 的 高 低 ， 因 此 ， 模 具 被 称 之 为 “ 工 业 之 母 ” 。 模 具 又 是 “ 效 益 放 大 器 ” ， 用 模 具 生 产 的 最 终产 品的 价 值，往 往是 模具 自 身价值 的几 十倍、 上百倍 。 目 前 ， 我 国 冲 压 技 术 与 工 业 发 达 国 家 相 比 还 比 较 的 落 后 ， 主 要 原 因 是 我 国 在 冲 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 2 压 基 础 理 论 及 成 形 工 艺 、 模 具 标 准 化 、 模 具 设 计 、 模 具 制 造 工 艺 及 设 备 等 方 面 与 工 业 发 达 的 国 家 尚 有 相 当 大 的 差 距 ， 导 致 我 国 模 具 在 寿 命 、 效 率 、加 工 精 度、生 产周期 等 方 面与 工 业发 达 国家 的模具 相比差 距相 当 大 。 随 着 国 民 经 济 总 量 和 工 业 产 品 技 术 的 不 断 发 展 ， 各 行 各 业 对 模 具 的 需 求 量 越 来 越 大 ， 技 术 要 求 也 越 来 越 高 。 虽 然 模 具 种 类 繁 多 ， 但 其 发 展 重 点 应 该 是 既 能 满 足 大 量 需 要 ， 又 有 较 高 技 术 含 量 ， 特 别 是 目 前 国 内 尚 不 能 自 给 ， 需 大 量 进 口 的 模 具 和 能 代 表 发 展 方 向 的 大 型 、 精 密 、 复 杂 、 长 寿 命 模 具 。 模 具 标 准 件 的 种 类 、 数 量 、 水 平 、 生 产 集 中 度 等 对 整 个 模 具 行 业 的 发 展 有 重 大 影 响 。 因 此 ， 一 些 重 要 的 模 具 标 准 件 也 必 须 重 点 发 展 ， 而 且 其 发 展 速 度 应 快 于 模 具 的 发 展 速 度 ， 这 样 才 能 不 断 提 高 我 国 模 具 标 准 化 水 平 ， 从 而 提 高 模 具 质 量 ， 缩 短 模 具 生 产 周 期 ， 降 低 成 本 。 由 于 我 国 的 模 具 产 品 在 国 际 市 场 上 占 有 较 大 的 价 格 优 势 ， 因 此 对 于 出 口 前 景 好 的 模具 产品 也 应作为 重点 来发展 。根据 上述 需要量 大 、技 术 含 量 高 、 代 表 发 展 方 向 、 出 口 前 景 好 的 原 则 选 择 重 点 发 展 产 品 ， 而 且 所 选 产 品 必 须 目 前 已有 一定技 术基础 ， 属 于 有条 件、有 可能 发展 起 来的产 品。 冲 压 是 一 种 先 进 的 少 无 切 削 加 工 方 法 ， 具 有 节 能 省 材 、 效 率 高 、 产 品 质 量 好、重 量轻 、加工 成 本低 等一 系列优 点 ,在 汽车、航空航 天 、仪 器 仪 表 、 家 电 、 电 子 、 通 讯 、 军 工 、 日 常 用 品 等 产 品 的 生 产 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 .据 统 计 ， 薄 板 成 型 后 ， 制 造 了 相 当 于 原 材 料 的 12倍 的 附 加 值 ,在 国 民 经 济生 产总值 中，与其 相 关的 产 品 占四 分 之 一，在 现代汽 车 工 业 中 ， 冲 压 件 的产 值占总 产值的59%。随着 我 国经济 的迅 速发展 ，采 用模具 的 生 产 技 术 得到 愈来愈 广泛的 应 用 。 在完成 大学 三年的 课程学 习 、生产实 习，我 熟练 地 掌握 了机械 制图 、 机 械 设 计 、 机 械 原 理 等 专 业 基 础 课 和 专 业 课 方 面 的 知 识 ， 对 机 械 制 造 、 加 工 的 工 艺 有 了 一 个 系 统 、 全 面 的 理 解 ， 达 到 了 学 习 的 目 的 。 对 于 模 具 设 计 这 个 实 践 性 非 常 强 的 设 计 课 题 ， 我 们 进 行 了 大 量 的 实 习 。 经 过 在 新 飞 电 器 有 限 公 司 、 在 洛 阳 中 国 一 拖 的 生 产 实 习 ， 我 对 于 冷 冲 模 具 、 塑 料 模 具 的 设 计 步 骤 有 了 一 个 全 新 的 认 识 ， 丰 富 和 加 深 了 对 各 种 模 具 的 结 构 和 动 作 过 程 方 面 的 知 识 ， 而 对 于 模 具 的 制 造 工 艺 更 是 有 了 全 新 的 理 解 。 在 指 导 老 师 的 细 心 指 导 下 和 在 工 厂 师 傅 的 讲 解 下 ， 我 们 对 于 模 具 的 设 计 和 制 造 工 艺 有 了 系 统 而 深 刻 的 认 识 。 同 时 在 实 习 现 场 亲 手 拆 装 了 一 些 典 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 3 型 的 模 具 实 体 并 查 阅 了 很 多 相 关 资 料 ， 通 过 这 些 实 践 ， 我 们 熟 练 掌 握 了 模 具 的 一 般 工 作 原 理 、 制 造 、 加 工 工 艺 。 通 过 在 图 书 馆 借 阅 相 关 手 册 和 书 籍 ， 更 系 统 而 全 面 了 细 节 问 题 。 锻 炼 了 缜 密 的 思 维 和 使 我 们 初 步 具 备 了 设 计 工 作 者 应 有 的 素 质 。 设 计 中 ， 将 充 分 利 用 和 查 阅 各 种 资 料 ， 并 与 同 学 进 行充 分讨 论 ，尽最 大努 力搞 好 本 次毕 业设 计。 在 设 计 的 过 程 中 ， 将 有 一 定 的 困 难 ， 但 有 指 导 老 师 的 悉 心 指 导 和 自 己 的 努 力 ， 相 信 会 完 满 的 完 成 毕 业 设 计 任 务 。 由 于 学 生 水 平 有 限 ， 而 且 缺 乏 经 验， 设计中 难免 有 不妥 之处， 肯请各 位老 师指 正 。 设计者 ：任 政 2008年6月2日 2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 工件名 称： 齿轮螺 栓垫 片 生产 批 量： 大批量 材料 ：a3 钢 厚度：1mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 4 图 1 零件图 2.1 零 件 的总 体 分析零 件 的总 体 分析 该零件 为齿 轮螺栓 垫片 ， 材料 为 a3 钢，即 为 q235 的 旧牌号 ，具 有 良 好 的 塑 性 、 韧 性 、 冷 冲 压 性 能 ， 能 够 进 行 一 般 的 冲 压 加 工 。 零 件 形 状 较 为 复 杂 ， 采 用 圆 弧 过 渡 ， 但 零 件 对 称 分 布 ， 有 冲 孔 、 落 料 两 个 工 序 特 征 。 2.1.1 外 形 落料 的工 艺 性外 形 落料 的工 艺 性 齿 轮螺 栓垫 片属于 中等 尺 寸 零 件 ，料 厚 1mm，外形 较为 复杂，采 用 圆 弧 过 渡 ， 以 便 于 模 具 加 工 ， 减 少 热 处 理 开 裂 ， 减 少 冲 裁 时 尖 角 处 的 崩 刃 和 过 快 磨损 ，尺寸 精度要 求 一 般。 2.1.2 冲 孔 的工 艺性冲 孔 的工 艺性 有 两个 11 的 孔，尺 寸精度 一般 。 2.1.3 冲 裁 件的 孔边 距 和 孔 间 距冲 裁 件的 孔边 距 和 孔 间 距 为 避 免 工 件 变 形 和 保 证 模 具 强 度 ， 孔 边 距 和 孔 间 距 不 能 过 小 。 【 1 】 其 最 小 许 可 值 当 取：()11.5ct:。 根据 工 件 的 尺寸 可 得4.5c = 1t =， 所 以 工 件 的 尺 寸符 合要 求 。 冲 孔 时 因 凸 模 强 度 限 制 孔 的 尺 寸 不 应 太 小 ， 否 则 凸 模 易 折 断 ， 查 表 2.7.3 【 1】 知，工 件 上孔的 直径 大于或 等于 0.35 倍 的料 度即0.35dt。由 任 务 书 零 件图 易于看 出工件 的 尺 寸符 合 要 求。 2.1.4 尺 寸 精度尺 寸 精度 图示零 件的 尺寸均 未注 公 差的 一 般尺 寸 ，按 惯例 取 it14 级，尺 寸 精 度 较 低 ，符 合一 般 冲压 的 经 济 精度要 求。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 5 3 工艺方案的确定工艺方案的确定 该 零 件 所 需 的 基 本 冲 压 工 序 为 落 料 和 冲 孔 ， 可 拟 订 出 以 下 三 种 工 艺 方 案 。 方 案一 ：单 工序模 生产 。 方案二 ： 落 料冲孔 复合模 。 方案三 ：冲 孔落料 级进 模 。 采 用 方 案 一 ， 生 产 率 低 ， 工 件 的 累 计 误 差 大 ， 操 作 不 方 便 ， 由 于 该 工 件 为 大批 量生产 ， 方案 二和 方案三 更具有 优越 性。 该零件 11mm 的 孔 与外 圆 之间 的最小 距离为 4.5mm，大 于此凸 凹 模 允 许 的 最 小 壁 厚 （ 2.7mm） （ 1 ）， 可 以 采 用 冲 孔 、 落 料 复 合 模 或 冲 孔 、 落 料 连 续 模 。但 复合模 模具的 形位 精度和 尺寸精 度容 易保证 ，且生 产 率 也高 。 尽 管 模 具 结 构 比 较 复 杂 但 由 于 零 件 的 几 何 形 状 简 单 对 称 ， 模 具 制 造 并 不 困 难 。 级 进 模 虽 生 产 率 也 高 ， 但 零 件 的 冲 裁 精 度 稍 差 。 欲 保 证 冲 压 件 的 形 位 精 度 ， 需 要 在 模 具 上 设 置 导 正 销 导 正 ， 故 模 具 制 造 、 安 装 较 复 合 模 复 杂 。 通 过 对 上 述 三 种 方 按 的 分 析 比 较 ， 该 零 件 的 冲 压 生 产 采 用 方 按 二 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 6 的 复 合 模为 佳。 4 排样设计与计算排样设计与计算 设 计 复 合 模 时 ， 首 先 要 设 计 条 料 排 样 图 。 根 据 工 件 的 形 状 选 择 有 废 料 排 样 ，且 为直排 的形式 ，虽 然材料 的利用 率低 于少废 料和无 废料 排 样 ， 但 工 件 的精 度高， 且易于 保 证 工件外 形的圆 角。 4.1 确 定搭 边 与 搭肩 值确 定搭 边 与 搭肩 值 搭 边 和 搭 肩 值 一 般 是 由 经 验 确 定 的 ， 查 表2.5.2 【 1 】。 取 最 小 搭 边 值 为 1 1.5amm=，最 小搭 肩值 2 2.2amm=。 4.2 确 定零 件 的 排样 方 案确 定零 件 的 排样 方 案 设 计 模 具 时 ， 条 料 的 排 样 很 重 要 。 分 析 零 件 形 状 可 知 ， 确 定 排 样 方 案 ： 条 料 从 右 至 左 送 进 ， 落 料 凸 模 的 冲 压 力 比 较 均 匀 ， 零 件 形 状 精 度 容 易 保 证 。条 料的排 样如图 2 所 示。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 7 图 2 排样方 案 4.3 计 算送 料 步 距和 条 料 的 宽 度计 算送 料 步 距和 条 料 的 宽 度 按 如 上 排 样 方 式 ， 并 根 据 工 件 的 尺 寸 确 定 送 料 步 距 为 搭 肩 值 与 工 件 宽 度 之 和。 即 2 7274.2lamm=+= 查 表2.5.3 可 知 条 料 宽 度 单 向 偏 差 为0.50mm， 由 公 式 计 算 如 下 ： ()() 00 00 max10.50 0.500.50 2722 1.575bdamm =+=+ = 所以 确 定条 料的宽 度 b 为 0 0.50 75mm 导料板 间距 离750.575.5abcmm=+=+=（无侧压装 置） max d条料 宽度 方向冲 裁件的 最大 尺寸。 1 a 搭边 值 c导 料 板与 条料 之间的 间隙0.5c =（查表 2.5.5） 4.4 计 算材 料 的 利用 率计 算材 料 的 利用 率 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 8 根据 一 般的 市场 供 应情 况 ，原 材料 选 用125015001mmmmmm的冷 扎薄 钢 板 。 每块 可剪150075mmmm规格条料 16 条 ，材 料 剪切 利用 率达 96。 材料 利 用率 通用公 式 【 1 】 100% na bs = 式中 a一个 冲裁 剪的面 积 2 mm 。 n 一 个步 距内的 冲裁 件 数量 。 b条料 宽度 2 mm 。 s步距 mm。 材 料利 用率 ： ()978.495 2 36% 29.2 75 = 5 计算冲压力和初选压力机计算冲压力和初选压力机 5.1 冲 裁工 序 总 力的 计 算冲 裁工 序 总 力的 计 算 由 工 件 结 构 和 前 面 所 定 的 冲 压 方 案 可 知 ， 本 模 具 采 用 弹 性 卸 料 装 置 和 下 出 料方 式的冲 裁模。考虑 到模具 刃部被 磨损 、凸凹 模不均 匀和 波 动 、 材 料 力 学 性 能 及 材 料 厚 度 偏 差 等 因 素 的 影 响 。 本 模 具 采 用 普 通 平 刃 口 模 具 冲 裁 ，其 冲裁力 p 按下 式 计算 ： b pklt= 式中 p冲 裁力（ kn） 。 k系数 ，一 般取 1.3 l 冲裁 件剪切 周 边长 度（mm） 。 t冲 裁 件材 料厚 度（mm） 被冲 材料 的抗 剪 强度() a mp。 上式中 抗剪 强度 与材料种 类和 坯料的 原始状 态有 关，可 在手册 中查 询 ， 为 方便 计算， 可取材 料 的 b 0.8=，故冲 裁力表 达 式 又可表 示为： 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 9 bb 1.3 ttpll= 查 手册 【 3】 235 q的 ba 375500mp: 取极 限值 ba 500mp 2 111 500 34.56pkn 孔 104.5 1 500 34.25pkn 落 34.5652.25 86.81pppkn+ 孔冲落 查表 2.6.1 【 1】 卸 料 力系 数 x 0.04k 卸料力0.04 86.81 3.47 xx pk pkn= 冲 推件力 tt pnk p= 冲 t k 推件 力系 数,由 手册查 得 t k 0.055 n同时 卡在 凹模 的工 件(或废 料)数 ,其中 n=h/t h凹模 刃部 直壁 洞口高 度（mm） ， t料厚 ( mm) 查手册 【 5】 表 2.9.4 可得 和 h=6mm,故 n=6/1.54 t 4 0.055 86.8128.64 t pnk pkn= 冲 工序总 力86.81 3.4728.64118.92 zxt fpppkn=+=+= 冲 5.2 初 选压 力 机初 选压 力 机 压力机 的公 称压 力 必须 大 于或 等于工 序总力 。 查 手 册 【 2 】 初 选 开 式 可 倾 压 力 机 参 数 初 选 压 力 机 型 号 为j23-16 和 j23-25，见 表一。 表一 所选 择 压 力机的 相关 参数 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 10 型号 公 称 压 力/kn 滑 块 行 程 /mm 最 大 封 闭 高 度 /mm 工 作 台 尺 寸/mm 可 倾 斜 角 / 。 封闭 高度 调节 量/mm j23-16 160 55 220 300450 35 45 j23-25 250 65 270 370560 30 55 5.3 确 定 压力 中 心确 定 压力 中 心 用 解 析 法 求 模 具 的 压 力 中 心 的 坐 标 。 按 比 例 画 出 零 件 尺 寸 ， 选 用 坐 标 系 xoy。如 下图 3 所示。 因零 件左 右 对称 ，即 xc0。故只 需计算 yc。 将 工 件 冲裁 周边分 成 l1、l2、l3、l4、l1 0、l1 1基本 线段 ，求出各 段长 度 的 重 心 位置: l1 40mm y1=27mm l2 9.948mm y2=25.44mm l3 5.39mm y3=20.91mm l4 5mm y4=17mm l5 5.39mm y5=13.09mm l6 3.84mm y6=10.05mm l7 6.26mm y7=3.92mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 11 l8 5mm y8=0mm l9 4.87mm y9=3.38mm 图 3 压力 中心 的计算 l10 28.29mm y1 0=7mm l11 34.54mm y1 1=17mm 11223344556677889910101111 0 1234567891011 l yl yl yl yl yl yl yl yl yl yl y y lllllllllll + = + 40 279.948 25.445.39 20.91 5 175.39 13.093.84 10.056.26 3.925 04.87 3.3828.29 734.54 17 409.9485.3955.393.846.2654.8728.2934.54 + + + + = + + + 16.6= 6 模具结构形式的选择与确定模具结构形式的选择与确定 6.1 模 具 类型 的 选择模 具 类型 的 选择 由 冲 压 工 艺 分 析 可 知 ， 采 用 倒 装 复 合 冲 压 ， 所 以 模 具 类 型 为 倒 装 复 合 模 。 6.2 定 位方 式 的 选择定 位方 式 的 选择 因 为 该 模 具 采 用 的 是 条 料 ， 所 以 选 用 导 料 销 和 挡 料 销 来 实 现 对 冲 裁 条 料 的 定位 。 6.3 导 向方 式 的 选择导 向方 式 的 选择 为 了 提 高 模 具 寿 命 和 工 作 质 量 ， 方 便 安 装 调 整 ， 该 复 合 模 采 用 后 侧 导 柱 的 导向 方式。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 12 6.4 卸 料 方式卸 料 方式 该模具 采用 倒装结 构，冲 孔废 料直接 由冲孔 凸 模 从凸凹 模内孔 推 下 。 工 件 厚 度为 1mm， 料厚相 对较 厚，卸 料力也 比较 小，故 可采用 弹性 卸料 。 6.5 送 料 方式送 料 方式 采用 手 动送 料。 7 模具工作零部件刃口尺寸的计算模具工作零部件刃口尺寸的计算 该 零 件 属 于 无 特 殊 要 求 的 一 般 冲 孔 落 料 件 ， 外 形 尺 寸 由 落 料 获 得 ， 小 孔 尺 寸则 由冲孔 得到。 查表 2.3.3 可知 min 0.100zmm= max 0.140zmm= maxmin 0.1400.1000.040zzmm= 又模具 的精 度等级 为 it14 级。 查表 2.2 【 4 】 0.43mm = 取0.5x = 7.1 冲 裁冲 裁11孔 的 凸 、凹 模 刃 口 尺 寸 的 计算孔 的 凸 、凹 模 刃 口 尺 寸 的 计算 凸模尺 寸()() 00 0 min0.016 0.4 0.04 110.5 0.4311.215 t t ddxmm =+ =+= 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 13 凹模尺 寸()() 0.6 0.04 0.024 minmin0 00 11 0.5 0.430.10011.315 a a ddxzmm + + =+ +=+= 校核： maxminta zz+ 即0.0160.0240.040mm+ 满 足 公 差间隙 条件。 7.2 外 形落 料 凸 模、 凹 模 刃 口 尺 寸 的计 算外 形落 料 凸 模、 凹 模 刃 口 尺 寸 的计 算 此 落 料 件 为 形 状 较 为 复 杂 的 零 件 ， 所 以 利 用 凸 凹 模 配 作 法 ， 这 种 方 法 有 利 于获 得最 小 的合 理 间 隙 ，放宽 对模具 的加 工设 备 的精度 要求 。 以落料 凹模 为基准 件 ，由 公差 表 查得 工 件个 尺寸 的公差 等，确 定 x 采 用 配 作 法 ， 计 算 凹 模 的 刃 口 尺 寸 ， 首 先 是 根 据 凹 模 磨 损 后 轮 廓 变 化 情 况 正 确 判 断 出 模 具 刃 口 各 个 尺 寸 在 磨 损 过 程 中 是 变 大 还 是 变 小 ， 还 是 不 变 这三 种情况 ，然后 分 别 按不同 的计算 公式 计算。 a、凹模 磨损 后会 增大的 尺寸-第一类 尺寸 a 第 一类尺 寸： 1 4 max0 () j aax + = b、凹模 磨损 后会 减小 的 尺寸-第二类 尺寸 b 第 二类尺 寸： 0 max1 4 () j bbx =+ c、凹模 磨损 后会 保持不 变的 尺寸 第三类 尺寸 c 第 三类尺 寸： min 1 (0.5 ) 8 j cc=+ 其落料 凹模 的基本 尺寸 计 算如 下： 第一类 尺寸 ：磨损 后增大 的 尺 寸： 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 14 11 0.74 0.185 44 1max000 ()(720.5 0.43)71.63aaxmm + + + = = 1 00.1075 4 2max010 0.43 4 ()(170.5 0.43)16.785aaxmm + + + = = 11 0.3 0.075 44 3max000 ()(50.75 0.30)4.775aaxmm + + + = = 11 0.52 0.13 44 4max000 ()(200.5 0.52)19.74aaxmm + + + = = 第三类 尺寸 ：磨损 后基本 不变 的尺寸 ： 1min 11 (0.5 )(400.620.5 0.62)0.6239.690.0775 88 ccmm=+ =+= 图 4 落料凹 模刃 口部分 尺寸 落 料 凸 模 的 基 本 尺 寸 与 凹 模 相 同 ， 分 别 是71.63mm、 16.785mm、 4.775mm、19.74mm、39.69mm， 不 必 标注公 差， 但要在 技术条 件中 注明： 凸 模 实 际 刃 口 尺 寸 与 落 料 凹 模 配 制 ， 保 证 最 小 双 面 合 理 间 隙 值 zmin=0.100（落料 凸模、 凹模 刃口部 分尺寸 分别 见图 4、5） 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 15 图 5 落 料凸 模刃口 部分尺 寸 8 模具主要零部件设计模具主要零部件设计 8.1 工 作零 部 件 的结 构 设 计工 作零 部 件 的结 构 设 计 8.1.1 落 料 凹模 的设 计落 料 凹模 的设 计 凹 模 采 用 整 体 式 凹 模 ， 各 冲 裁 的 凹 模 孔 均 采 用 线 切 割 加 工 。 安 排 凹 模 在 模 架 上 的 位 置 时 ， 要 依 据 计 算 的 压 力 中 心 的 数 据 ， 使 压 力 中 心 与 模 柄 中 心 重 合 。 整 体 式 凹 模 装 于 下 模 座 上 , 凹 模 高 度 可 按 经 验 公 式 计 算 ， 即 凹模 高度 h=kb 凹模 壁厚 c=(1.5 2)h 式中 b-凹 模孔 的最大 宽度 （但 b 不小于 15mm） c-凹模 壁厚 ， 指刃口 至凹 模外 形边缘 的距 离 k=系数 （查 表 240 【 5】 k=0.22） 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 16 凹模高 度 h=kb=0.2271.63=15.76mm 按表取 标准 值 h=16mm 凹 模壁 厚 c= c=(1.52)h =24mm32mm（30 40cmm） 凹模壁 厚取 32mm。 凹模宽 度271.632 32135.63bbcmm=+=+ = 凹模上 螺孔 到凹模 外缘 的 距离 一般取 （ 1.7 2.0）d, 图 6 凹 模上 的螺孔 设计与 选用 d 为螺 孔的距 离，由于 凹 模厚 度为 16mm，所 以根 据 表 2.46 【 2 】 查 得 螺 孔 选 用 4m8 的螺 钉固 定 在下 模座。 故选用 如图 6 。 螺孔 到 凹模 外缘的 最小距 离 【 6 】： a2=1.5d=1.58=12mm a3=1.13d=1.13 89mm 凹模上 螺孔 到销孔 的距 离 一般 取 b2d,所以 b 应大 于 16。 根 据 上 述 方 法 确 定 凹 模 外 形 尺 寸 须 选 用 矩 形 凹 模 板16012516 （ jb/t7643.1） 【 6 】 8.1.2 冲 孔 凸 模的设 计冲 孔 凸 模的设 计 因 为 所 冲 的 孔 均 为 圆 形 ， 而 且 都 不 属 于 需 要 特 别 保 护 的 小 凸 模 ， 所 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 17 以 冲 孔 凸模 采用台 阶式 。 一 方 面 加工 简单， 另一 方面便 于装配 与更 换。 查表 1214 【 5 】 冲 两个11孔的圆 形凸模 可选用 标准件 b 型 式。如 图 7 所 示 。 图 7 冲 孔凸 模的结 构形式 凸 模 长 度 一 般 是 根 据 结 构 上 的 需 要 而 确 定 的 ， 其 凸 模 长 度 用 下 列 公 式 计 算 ： l=h1+h2+h3+h 式中 l 凸模 长度， mm h1凸模 固定 板 高度 ，mm h2卸料 板高 度 ，mm h3导 料 板高度 ，mm h 附加 高度， 一般 取 1520mm 冲 裁 11mm 孔 凸 模 尺 寸 及 其 组 件 确 定 和 标 准 化 （ 包 括 外 形 尺 寸 和 厚 度 ） 小凸 模长度 l=20+14+6+18=58mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 18 由小凸 模刃 口 d=11.15mm 查手 册 【 2 】 表 2.54 可 知 h=5mm, d1=16mm, d=15mm, l=58 。 小 凸模 强度 校核 要 使 凸 模 正 常 工 作 ， 必 须 使 凸 模 最 小 断 面 的 压 应 力 不 超 过 凸 模 材 料 的 许 用 压应 力，即 对于圆 形凸 模 min 4 t d 式中 min d圆 形凸模 最小截 面直 径 ，mm t冲 裁材 料厚度 ，mm 冲 裁材料 的抗剪 强度 ，取 140mpa 【 3 】 凸 模材料 许用强 度， 取 120mpa 【 3 】 dmin 4 t = 4 1 140 120 =4.67mm 所以承 压能 力足 够。 抗纵向 弯曲 力校核 对于圆 形凸 模（有 导向装 置） 2 max 270d l f 式中 lmax 允许 的凸 模最大 自由长 度，mm f 冲 模力,n 凸 模最 小 截面 的直径 ，mm 2 max 270d l f = 2 270 4.67 86.81 =631.99mm 所 以 长度 适宜 。 凸模固 定端 面的压 力 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 19 q = a f 式中 q 凸模固 定端 面的压 力，mpa f 落料或 冲孔 的冲裁 力，n 模 座材料 许用 压应力 （查表 得 120160mpa 【 3 】） q = 2 86.81 11 4 =0.91mpa 凸 模 固 定 板 端 面 压 力 小 于120 160mpa， 凸 模 固 定 板 承 受 的 压 力 合 适 。 8.1.3 落 料 凸模 （凸 凹 模 ） 的 设 计落 料 凸模 （凸 凹 模 ） 的 设 计 结 合 工 件 外 形 并 考 虑 加 工 ， 外 形 凸 模 用 线 切 割 机 床 加 工 成 直 通 式 凸 模 ， 用 两个 m8 的 螺钉固 定在 垫板上 ，凸模 按下 式计算 ： l=h1+h2+h3+h 其中 ： h1为 固定 板厚 度 （20 mm）， h2为卸 料板 厚度（ 14mm） ， h3 为 导 料 板厚 度（6 mm）， h为附 加长 度，主 要考 虑 凸模 进入凹 模的 深 度 （ 1mm） 及 模 具 闭 合 状 态 下 卸 料 板 到 凸 模 固 定 板 间 的 安 全 距 离 （ 15mm 20mm） 等因 素。 所以 ：l=20+14+6+1+17=58 mm 凸模固 定板 材料可 用 45 钢，结构 形式 和尺寸 规格 见手册 【 5 】表 15.57 可 得 16012520。 8.2 定 位装 置 的 设计 与 标 准 化定 位装 置 的 设计 与 标 准 化 【 6 】 8.2.1 挡 料 销及 导料 销 的 设 计 与 标 准化挡 料 销及 导料 销 的 设 计 与 标 准化 由 设 计 结 构 可 得 该 套 模 具 所 用 挡 料 销 与 导 料 销 的 规 格 尺 寸 一 样 ， 根 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 20 据 手 册 【 4】 选用 。 型 号： jb/t7649.9 625mm 材料 为 45 钢 的圆 柱挡 料 销,硬 度 4348hrc 8.2.2 挡 料 销与 导料 销 位 置 的 确 定挡 料 销与 导料 销 位 置 的 确 定 由 模 具 整 体 结 构 设 计 ， 导 料 销 及 导 料 销 都 应 通 过 卸 料 板 固 定 于 模 具 的 凸 凹 模上 。且在 模具 闭 合状 态下， 应高 出 卸料 板 3mm 【 1 】。 根据 分 析选 用废料 孔后端 定位 时挡料 销位置 如 图 8 图 8 挡 料销 的位置 l=d/2+c+d/2+0.1 =72/2+74.2+6/2+0.1mm=113.3mm 8.2.3 导 料 销位 置的 确 定导 料 销位 置的 确 定 导 料 销 位 于 条 料 的 同 一 侧 ， 采 用 从 右 向 左 的 送 料 方 式 ， 送 料 的 方 向 导 料 销 应装 在后侧 。 8.3 卸 料装 置 的 设计 及 标 准 化卸 料装 置 的 设计 及 标 准 化 【 7 】 8.3.1 弹 性 卸料 板的 结 构 形 式弹 性 卸料 板的 结 构 形 式 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 21 模具采 用 倒 装结构 ，选用 手册 【 6 】 图 77（b）的 卸料板 形式。 由 表 7 8 查 得弹 性卸料 板厚度 为 12mm。装 模具时 卸料 板 孔与 凸凹模 得 单 边 间 隙 为 0.10mm，在模 具开启 状态，卸料 板 应高 出模 具 凸凹 模工作 刃口 0.3 0.5mm， 以便 顺利 卸料， 卸料 板 的工 作行程 为 3.5mm。 8.3.2 卸 料 螺卸 料 螺钉钉 的选 用的选 用 采用 圆 柱头 卸料螺 钉 45 钢 ，热 处理 硬度 3545hrc 规格 m1290 jb/t7650.5 8.3.3 卸 料 弹卸 料 弹簧簧 的设 计 及 选 用的设 计 及 选 用 根据 模 具结 构初 选 6 根 弹 簧，每 根弹 簧的卸 料力 为： 3 3.47 10 578.3 n6 f fn 卸 预 根 据 预 压 力 和 模 具 结 构 尺 寸 , 查 手 册 【 5 】 试 选 弹 簧 的 具 体 参 数 是 :d=35mm, d=6mm, h0=120mm , t=14.5mm, f许=960n, h1=88.4mm, 并 计 算 如 下 ： 01 12088.431.6mmhhh= 许 () 578.3 12088.419.04mm 960 f hh f 预 预许 许 ()1 1 mm2mmh+ 工作 ，5mmh修磨 () 0 19.0425 mm26.04mmhhhh=+=+ 预工作修磨 校核： h许 0 h 所以所 选弹 簧是合 适的。 弹簧的 规格 为： 外 径： d=35mm 钢 丝直 径：d=6mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 22 自 由高 度：h0=120mm 装 配高 度：h2=h0- h0 =120mm 26.04mm93.96mm 8.4 推推 件装 置 的 设计 与 标 准 化件装 置 的 设计 与 标 准 化 【 5 】 8.4.1 刚刚 性性 推推件 装置 的 设 计 与 标 准 化件 装置 的 设 计 与 标 准 化 本 套 模 具 的 推 件 装 置 所 需 推 件 力 大 ， 且 为 了 推 件 平 稳 可 靠 ， 应 采 用 刚 性 推 件装 置。其 结构形 式 见 手册 【 5 】 8.4.2 推推 件件 块块的 设计的 设计 本 推 件 块 的 端 面 外 形 应 跟 落 料 凹 模 的 刃 口 形 状 一 致 ， 整 体 外 形 应 设 计 成 台 阶 式 以 便 与 凹 模 配 合 完 成 推 件 ， 而 在 冲 裁 时 不 致 与 把 推 件 块 推 出 滑 到 模 外。 推件块 在自 由 状态 下应高 出凹模 面 0.20.5mm。 推 件 块 和 凹 模 的 配 合 ： 由 于 外 形 件 的 相 对 尺 寸 较 大 ， 外 形 形 状 相 对 复 杂 ，所 以 推件内 形与 凹 模为 间隙配 合 h8/f8，推 荐外 形与凹 模为 非配 合 关 系 ， 属内 导向。 8.4.3 连 接 推杆连 接 推杆 的选 用的选 用 为了使 推件 装置推 出平 稳 采用 3 根推 杆。每 根推 杆所承 受 的力 为 ： 3 328.64 10 39546.7 t pn= 由手册 查取 适合本 装置的 推杆 规格为 ：665mm 8.4.4 推推 板 的设 计板 的设 计 由 推出 结构 需要， 推板适 宜 选 用圆形 即手册 的 a 型。 8.4.5 打 杆打 杆 的设 计的设 计 打 杆选 用带肩 a 型打 杆 与推 板配 合以起 到平 稳推件 作 用。 其 材料 45 钢 热处 理 硬 度 43 48hrc 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 23 规 格： a11110mm jb/t7650.1 8.5 支 撑固支 撑固 定 零 件的 设 计 与 标 准 化定 零 件的 设 计 与 标 准 化 【 6 】 由 凹 模 周 界l 160mm,b=125mm， 及 卸 料 板 的 外 形 尺 寸 ， 材 料 选 为 ht200,0i 级 精度的 后侧导 柱模 架。技 术要 求 按 jb/t80701995 的规 定 。 8.5.1 模模 架架 的选 用的选 用 上 模座 标记 ：16012540 gb/t2855.5 下模座 标记 ：16012550 gb/t2855.6 模柄标 记： b4090 gb/t2862.381（ 见于 手册 5） 8.5.2 凸 模凸 模 固固 定板的 设 计定板的 设 计 因凸凹 模的 尺寸 较 大所以 直接 用螺钉 紧固在 下模 座上。 凸模固 定板 的设计 : 为 了 保 证 安 装 、 固 定 牢 靠 ， 凸 模 固 定 板 必 须 有 一 定 的 厚 度 ， 由 经 验 公 式 【 6 】 计 算凸 模固 定板厚 度 。 h=（1 1.5）d=（ 11.5）11.215mm11.215mm16.823mm 查手册 【 6】 表 7-2 本 模具取 h=16mm，其 外形尺 寸 应 与凹模 的 外形 尺 寸 一 致 规 格为 160mm125mm16mm 8.5.3 垫垫 板 的设 计板 的设 计 【 6】 在 本 模 具 采 用 的 弹 性 卸 料 装 置 中 ， 上 模 座 中 设 有 推 板 等 零 件 的 装 置 和 让 位 空间，会使 的其厚 度 变 薄，影 响 其抗 压强 度，所 以应设 一 块 垫板 。 其 规 格 根据 凹模外 形尺寸 选 取 160mm125mm12mm。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 24 8.6 导 向零 件 的 设计 与 标 准 化导 向零 件 的 设计 与 标 准 化 【 6 】 本 组 模 具 采 用 的 是 后 侧 导 柱 模 座 只 需 两 对 相 同 型 号 的 导 柱 导 套 。 本 模 具 冲 裁间 隙小应 按 h6/h5 配 合， 材 料选 用 20 钢热处 理要求 渗碳 深 度 0.8 1.2mm，硬度 5862hrc ，技术 要 求按 jb/t8070 1995 的 规定 。 导柱标 记： b20h510030 gb/t2861.2 导套标 记： b20h64523 gb/t2861.2 8.7 紧 固紧 固 零件 的 设计 与 标 准 化零件 的 设计 与 标 准 化 【 6 】 本模具 采用 螺钉固 定， 销 钉 定 位。其 具 体数 据如 下： 内六角 圆柱 头螺钉 标记 ：gb/t70.1 m1070 螺钉 标记：gb/t5782 m1235 销钉 标记：gb/t11.21 8m680 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 25 9 冲压设冲压设备备的的选用的的选用 通过前 面的 设计知 道，上模 座厚度 h上模为 40mm，上 模垫板 厚 度 h垫为 12mm，固 定板厚 度 h固为 16mm，凸模 长度 l为 58mm，凹模 厚度 h凹为 16mm， 下 模 座 厚度 h下模为 50mm，凸模 冲裁 后进入 凹模的 深度 2 h 为 2mm。 该模具 的 闭 合高 度 ： 2 hhhhlhh+ 凹闭垫上模下模 35 1258 16402+ 159mm 模具 闭 合高 度 159mm,根据 前面 初选的 压力机 ， 选 择 jc2325 型 压 力 机 ，其 工作 台尺 寸 为 370560mm,最 大 闭合 高 度 为 270mm，连 杆调节 长 度 为 55mm.最终 经过 校核， 选择 jc23 25 型压 力机 能 满足 使用要 求。 其主要 技术 参数如 下： 工 称压 力：250kn 滑 块行 程：55mm 最 大闭 合高 度 270mm 最 大装 模高 度 ：250mm 连 杆调 节长度 ：55mm 工 作台 尺寸（ 前后左 右） ：360mm560mm 垫 板尺 寸（厚 度孔径 ） ：40mm210mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 26 模 柄孔 尺寸 :6075mm 最大 倾 斜角 度：30 0 10 模具总装图模具总装图 由以上 设计，可得 到模具 的 总 装图（ 装配图 见附 图 ） 。模 具 上模 部 分 主 要 由 上 模 板 、 垫 板 、 凸 模 固 定 板 、 凹 模 板 、 推 件 块 等 组 成 。 推 件 方 式 由 刚 性 推 件 装 置 凭 借 压 力 机 的 压 力 来 完 成 废 料 的 推 出 。 下 模 部 分 由 下 模 座 、 凸 凹 模 、 卸 料 板 等 组 成 。 卸 料 方 式 采 用 弹 性 卸 料 ， 以 弹 簧 为 弹 性 元 件 。 其 工 作 过 程 是 ： 条 料 在 送 进 模 具 时 由 挡 料 销 限 位 ， 导 料 销 导 向 ， 使 得 条 料 精 确 定 位 。 模 具 在 工 作 时 ， 上 模 部 分 随 压 力 机 下 行 ， 当 上 模 部 分 与 条 料 接 触 时 ， 卸 料 板 起 压 料 作 用 与 凹 模 一 起 作 用 将 条 料 压 紧 随 上 模 下 行 ， 压 力 机 滑 块 继 续 下 行 冲 孔 凸 模 进 入 凸 凹 模 在 压 力 及 刃 口 作 用 下 完 成 冲 裁 。 压 力 机 滑 块 回 程 ， 上 模 部 分 跟 着 一 起 上 行 ， 在 打 料 杆 等 一 系 列 推 件 装 置 的 作 用 下 将 制 件 推 出 凹