电极板冲压模具设计说明书.doc

目 录第一章 绪论1 1.1 课题的来源、目的、意义1 1.2课题的主要内容和工作方法1 1.3解决的重点问题和创新1第二章 零件的工艺性分析2 2.1冲裁件的结构与尺寸2 2.2冲裁件的精度3 2.3冲裁件的材料3第三章 冲压模设计4 3.1冲裁工艺方案的确定4 3.2模具总体结构方案5 3.3排样设计与计算5 3.4冲压力及压力中心计算6 3.5模具工作零件的设计8 3.6标准零件的选用11第四章 模具零件的制造与装配13 4.1凸模制造工艺13 4.2凹模制造工艺14 4.3模具装配工艺15第五章 弯曲模设计19 5.1 弯曲件的工艺分析19 5.2 模具结构方案的确定19 5.3 相关工艺的计算20 5.4 弯曲模工作部分尺寸计算20 5.5 主要部件的设计及选择22 5.6 冲压设备的选择24 5.7装配图及主要零件图的绘制24第六章 参考文献25第七章 设计总结26第八章 致谢27第一章 绪论 1.1 课题的来源、目的、意义 该课题是由班长对学生分组，毕业设计指导老师李有才老师将毕业设计课题随机分发到各小组的。零件结构图为CAD文件 本课题要求对给定零件靠板进行冲孔、落料、弯曲冲压模设计，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。通过该课题能够让学生掌握中等复杂程度零件冲压模具设计与制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践性意义1.2课题的主要内容和工作方法课题的主要内容包括零件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定，模具总体结构方案的确定,进行有关工艺与设计的计算，模具零部件的设计与选用，模具总装图和零件图的绘制。 工作方法就是自己回顾所学到的设计思路方法，在草稿本子上面按照相关思路拟写并校验设计过程 ；遇到困难时自己到图书馆借书，或上网搜索解决方法或与指导老师、科任老师讨论研究再给出有效准确合理的解决方法。1.3解决的重点问题和创新在设计此模具的过程中，主要遇到的问题就是如何将冲孔、落料、弯曲三个工序进行组合，即确定模具的类型，到底是设计成级进模，还是复合模。其次就是图纸的问题，由于在设计过程中将会有许多图纸需要绘画，故会将一部分重点放在绘图上。本次设计的创新在于将会把冲孔、落料、压弯三道工序尽可能的集中，以减少产品的误差和生产时间，提高其产量。 第2章 零件的工艺性分析2.1冲裁件的结构与尺寸零件图如上截屏图中所示。根据冲压模具及设备第五章第四节弯曲件的展开尺寸计算可得：r/t=6/6=10.5，z则由该书第215面r/t0.5的弯曲件着一种情况计算可求得坯料的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即：Lz=l1+l2+/180（r+xt）=158.26mm。则可得工件平面图（工件在冲裁完成后的情形）如下：此冲裁件有冲孔、落料、弯曲三个工序，厚度为6mm，有1个直径为14的圆孔1个直径为8的圆孔，面积A=6630mm2结构并不复杂，孔与孔、孔与工件边界之间的最小壁厚大于8mm。冲件满足冲裁的加工要求。相对弯曲半径r/t=10.5，回弹量不大。但工件结构不对称，根据冲压模具及设备第210页，由于弯曲件坯料形状不对称，弯曲时坯料的两边与凹模接触的宽度不相等，使坯料沿宽度大的一边偏移，故弯曲时要解决好坯料的偏移问题。工件的弯曲部位是R6的圆弧，按图中标注的尺寸可算出圆心角为90度，故按90度设计模具。2.2冲裁件的精度 冲件上的750.1接近于IT10级，零件尺寸公差无特殊要求，其他尺寸按IT14级。用普通冲裁即可达到该精度要求。而750.1的尺寸不受弯曲的影响，一次弯曲亦可达到精度要求。2.3冲裁件的材料该工件的材料为紫铜，根据冲压模具及设备第29页表23可知，紫铜为纯铜，抗剪强度为157MPa，抗拉强度为196MPa，屈服度s为69MPa，伸长率10为30%，弹性模量E为106103MPa。此材料具有良好的弹性和塑形，具有良好的冲压性能。故可知此零件的冲压工艺性能良好，便于冲压成形。第3章 级进模设计3.1冲裁工艺方案的确定（1）方案的种类：该零件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可有以下几种方案：方案一：采用两副模具，用一副进行冲孔落料工序，另一副单工序弯曲模加工。方案二：采用两副模具，一副单工序冲孔加工，另一副落料弯曲。方案三：采用一副模具，冲孔、落料、弯曲在同一工位上面完成加工。方案四：采用三副模具，冲孔、落料、弯曲分三个工位完成。（2）方案分析： 方案四结构紧凑，一套模具能够完成若干工序，大大减少模具和只能用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，提高高了生产率；由于在同一工位上同时完成几个工序，避免了重复定位，保证了位置精度，对用料没有级进模要求严格，但是其结构同样较单工序模复杂而加工难度加大，对模具的制造精度要求高，制造周期长，制造成本显著增加；单工序模的结构较为简单，制造也方便，成本低廉，模具也便于维修。考虑到零件的精度只要用普通冲裁即可达到，没有额外的要求。选用单工模加工，但是由于冲孔、落料是两个简单的工序，没有必要在分开在两副模具上面加工，还是将冲孔落料集中在一副模具上面加工为好。故排除方案三由于本工件形状为L形，也可认其为V形工件，要设计出能够校正弯曲的模具零件，考虑到常见的模具零件机构，则应将弯曲这一工序与落料分开在不同的工位上加工。故排除方案二综上所述，选用方案一：采用两副模具，用一副进行冲孔落料工序，另一副单工序弯曲模加工。3.2模具总体结构方案（1） 模具类型 本零件的生产批量为中等，且零件精度要求不高，形状简单、尺寸不大，且为需要大量及自动化生产的零件，故采用一副冲孔落料级进模与一副单工序弯曲模加工（2）操作与定位方式 零件的生产批量中等，但合理安排生产可用手动送料方式能够达到批量要求，降低模具的成本，因此采用手动送料方式。考虑到零件尺寸较小，材料厚度为6mm1.5mm，为了便于操作，采用始用挡料销加导正销的定位方式。（3）卸料与出件方式 刚性卸料装置适用于0.5mm以上条料，而弹性卸料装置出于卸料力的考虑只适用1.5mm以下，固选择刚性卸料装置。用螺钉和销钉固定在下模上，能承受较大的卸料力，卸料安全，可靠。材料选用Q235钢，为便于操作，采用废料从凹模洞中推下的出件方式。（4） 模具精度及类型 由于零件中的孔间距精度要求较高，对于零件的作用影响较大，且对角导柱模架能使导向零件都在模具的对称线上，滑动导向，导向准确，能保证中批量生产，且又能够实现纵向送料的级进模，故采用对角导柱模架。 3.3排样设计与计算对于零件的冲裁过程，该零件结构简单，材料较薄，尺寸也较小，近似矩形。若采用少、无废料排样，则会由于出现毛刺，进入凹模而造成模具的损坏，且精度受到影响，条料宽度也受到影响。故采用有废料直排法排样排样图如下所示查冲压模具及设备第107页表4-48，由l=15050mm可知a=6.48mm，a1=5.76mm，由表419可知，=1.2mm。查表4-20,得：Zmin=1mm，故B=l+2a=110+26.48=122.96mm。则条料宽度B0-=B+Z=（122.96+1）0-1.2=123.960-1.2mm，步距S=50+5.76=55.76mm，确定条料的长度L,查表25，可知L=2000mm。则材料利用率0=（A1/B.S）100%=（6630/12455.76）100%=95.8%。3.4冲压力及压力中心计算 冲裁力：根据零件图可算得一个零件内外周边之和L=50+158.25+40+158.25+10+（+）=425.58mm取=157MPa，则F=KLt=1.3425.581576=521165.268N 查表422可知，KX=0.04，KT=0.05，KD=0.06卸料力：FX=KXF=0.04521165.268=20846.6N推件力：查表428，根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=12mm，故n=h/t=12/6=2则：FT=nKTF=20.05521165.268=52116.5N则总冲压力：F=FT+FX+F=521165.3+52116.5+20846.6=594128N595kN应选择的压力机标称压力p0=（1.11.3）595kN=654.5kN773.5kN查冲压模具及设备第40页表3-5，应选择压力机型号为J23-80其参数见下表： 标称压力/KN 800 滑块行程/mm 130 最大封闭高度/mm 380 封闭高度调节量/mm 90 立柱距离/mm 380工作台尺寸/mm前后 540左右 800工作台孔尺寸/mm前后 230左右 360直径 280垫板尺寸/mm厚度 100直径 模柄孔尺寸/mm直径 60深度 80滑块底面尺寸/mm前后 350左右 370压力中心的计算：个图形的冲裁长度和压力中心坐标序号 1 25.62 93.25 252 43.96 -30 253 200 -25 254 296.52 54.13 25=（25.6293.25-43.9630-20025+296.5254.13）/（25.62+43.96+200+296.52）=43.73取整=21.39mm=（25.6825+43.9625+20025+296.5225）/（25.62+43.96+200+296.52）=25取=25mm3.5模具工作零件的设计1 凹模结构的设计常用的凹模洞口形式有三种，分别是：（1）圆柱形孔口这种结构工作刃口的强度较高，刃磨后工作部分的尺寸不变。主要用于冲制料较厚、形状较复杂的制件。（2）锥形孔口这种结构工作刃口刃磨后，工作部分的尺寸会变大。主要用于冲制精度较低、形状较简单的制件。（3）具有过渡圆柱形孔口具有圆柱形孔口的特点，并且制造方便，是生活中常用的一种结构。综合考虑，选用第3种具有过渡圆柱形孔口的形式。凹模孔的内表面粗糙度为Ra0.8，外表面为Ra1.6。冷冲模凸模、凹模或凸凹模是完成条料冲压成形的最主要的工作零件。凹模工作部分的硬度要求通常为6064HRC。本次设计模具的凹模边缘倒圆角，硬度要求为6063HRC，材料为T10A，2凹模尺寸设计：1) 凹模厚度： 按冷冲压模具设计指导第29页式2-19.其中b=158mm，K按表2-24查的K=0.3，故凹模厚度H=Kb=0.3158.2648mm。 按式2-20，C=（1.52）H75mm 故沿送料方向的凹模长度为L=l+2c=158+275=308mm 垂直于送料方向上的凹模宽度为B=b+2c=50+275=200mm 由于凹模刃口周界长度为425.58-（14+8）=356.5mm 查表4-30，凹模刃口周边长度修正系数K2=1.5 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LBH=315mm315mm50mm。由于凹模厚度为50mm32mm，故选用紧固螺钉规格为M16，为内六角螺钉，数量四个，则螺钉孔直径为16mm，数量四个，沿被连接件的外边缘均匀布置。选用销钉孔直径为12mm，数量3个，为圆柱销。螺钉与销钉，螺钉与外边缘的距离为40mm.2） 计算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料较薄，模具间隙较小，故凸凹模按照配做加工为宜。又根据排样图可知，凹模的加工难度大于凸凹模，因此选用凹模作为制造基准件。故复合模只计算落料凹模的刃口尺寸及公差，并将计算值标注在落料凹模图样上。各凸模仅按凹模各对应尺寸标注其基本尺寸，并标明凸凹模按照凹模配作，双面间隙在Zmin-0.1Zmax-0.3之间。落料凹模磨损后增大的尺寸,查冲压模具及设备第96面知IT14时，x=0.5，按公式Dd=（Dmax-x）-/40计算：200-0.52Dd1=（20-0.50.52）+00.52/4mm=19.74+00.13mm50 Dd2=（50-0.50.62）mm=49.69mm108.26 Dd3=（108.26-0.50.87）mm=107.825mm5 Dd4=（5-0.50.3）mm=4.85mm40 Dd5=（40-0.50.62）mm=39.69mm凹模磨损后不变的尺寸，查课本第96面知IT10级时，x=1，按公式Dd=（Dmin+1）/8计算：750.1D=75.10.1mm2）冲孔凹模刃口尺寸 冲孔凹模均为圆形，查表4-11、4-12，因为冲裁件尺寸精度要求一般，采用中等间隙，且还要适用于继续塑性变形，按类间隙，又考虑到材料的厚度为6mm，厚度小于8mm，但是大于0.2mm，尺寸不大不小，则可得Zmax/Zmin=(710)%6=0.420.6，取Zmax/Zmin=0.51。故可按公式dd=（dmin+x+Zmin）+/40计算：8dd1=（8+0.50.36+0.51）mm=8.69mm14 d=（14+0.50.43+0.51）mm=14.725mm3凸模结构设计常见的凸模形式有：台肩式凸模这种凸模结构主要用于横断面简单（如圆形、方形等），装配修模方便，具有较好的固定性和工作稳定性的情况。故在模具中经常采用，这里用于冲孔凸模的结构形式。直通式凸模即凸模沿轴线方向横断面尺寸相同。这种凸模结构对于冲制非圆形制件非常实用。这里作为落料凸模的结构形式。（2）凸模的固定方式主要有台肩式和铆接式固定两打类。这里落料凸模采用铆接式固定，冲孔凸模采用台肩固定式。 4凸模尺寸设计（1） 落料凸模刃口尺寸。Dp=（Dd-Zmin）0-/4Dp1=19.23mmDp2=mmDp3=mmDp4=mmDp5=mmDp6=mm （2）冲孔凸模刃口尺寸：= （3）凸模长度：H=H固+H+H=35+48+16=99mm当采用线切割机床加工凹模时，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可标为0.01（为机床一般可以达到的加工精度）3.6标准零件的选用1）标准模架的选用由于凹模的尺寸为315mm200mm50mm模具采用中间导柱模架，根据以上尺寸，查冷冲压模具设计指导表2-43，可选模具尺寸为：上模座：415mm200mm50mm下模座：435mm200mm65mm导柱 左35mm230mm 右40mm230mm导套 左35mm125mm48mm 右40mm125mm48mm选择中间导柱模架是由排样的形式和凸凹模的安装位置来确定的，可以便于纵向或横向送料，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具倾斜。上、下模座材料选用HT250钢，为矩形模座，满足外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070mm，厚度为凹模厚度的11.5倍等要求，以匹配模具。采用滑动导柱，导套来保证上、下模的精确导向，加工方便，容易装配。材料采用20钢，为了增加表面硬度和耐磨性,应进行表面渗碳处理,渗碳后的淬火硬度为HRC5862。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合。导柱和导套的配合可根据凸、凹模间隙选择，间隙小于0.3mm时，采用H6/h5配合；间隙大于0.3mm时，采用H7/h6配合。2）导料板的确定查冷冲压模具设计指导表2-28，选用材料选用T8钢，长和宽尺寸选用典型模架组合尺寸，厚度H=8mm，导料板的外形尺寸为：315mm200mm8mm，由此表还可知挡料销高度h=5mm。这里把导料板和卸料板设计为一体，内表面粗糙度为Ra0.8，外表面粗糙度为Ra1.6。导料板和卸料板共同组成了卸料装置，同时也起导料作用。3）凸模固定板的选取H1=0.7H=0.750=35mm，故尺寸为315mm200mm35mm4） 垫板的采用与厚度：是否采用垫板，以承压面较小的凹模进行计算，冲圆孔的凸模，其承受压力=F/A=（14+8）6300/（14+8）=152MPa查表2-39得铸铁模板的p为90140MPa故p因此需采用垫板，材料为45，垫板尺寸为315mm200mm8mm5） 刚性卸料板的厚度 材料选用Q235钢，长和宽尺寸取与凸模固定板相同的尺寸，选取其厚度为16mm。6）模柄的选择模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。在设计模柄时，模柄的长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与压力机滑块上的模柄孔径一致。选用带螺纹的旋入式模柄，材料Q235，这种模柄可较好地保证模柄轴线与上模座的垂直度。它与上模座孔采用H7/m6，属于过渡配合。根据压力机J23-80的相关参考可知，模柄的外形尺寸为：dh=60mm80mm。7） 导正销与挡料销的设计为了保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，在级进模中可采用导正销与挡料销的配合使用。工作时，始用挡料销限定条料的初始位置，进行冲孔。始用挡料销在弹簧作用下复位后，条料再送进一个部距，以固定挡料销定位，落料时以装在落料凸模端面上的导正销进行精定位，保证零件上的孔与外圆的相对位置精度。设计有导正销的级进模，挡料销的位置应保证导正销在导正条料过程中条料活动的可能。固定挡料销与销孔采用H7/r6配合，导正销与落料凸模采用H7/r6配合。（5）螺钉、销钉选择螺钉的选择上模座固定螺钉选用2M12下模座固定螺钉选用1M12卸料螺钉选用2M12销钉的选择下模座连接销钉选用23.7 模具结构模具结构如下图所示第四章 级进模模具零件的制造与装配 4.1凸模制造工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成矩形体外购2热处理退火退火炉3机加工冲孔凸模在车床上车至15，落料凸模车床4 钳工划线打穿丝孔刻度尺 5热处理退火退火炉6磨外圆与平面留磨削余量0.1-0.3mm磨床7电加工编程，线切割线切割机床8热处理淬火，回火后保证锻件硬度为58-62HRC淬火炉9精磨平面与外圆上磨床磨底面，侧面至要求尺寸磨床10检验根据图纸要求仔细检查尺寸和精度是否达标传感器 仪器4.2凹模制造工艺工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成平行六面体，尺寸为320210mm45mm外购2热处理退火退火炉3铣平面铣各平面，留磨削余量0.6mm,侧面留磨削余量0.5mm铣床4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.1-0.3mm，磨相邻两侧面保证垂直磨床5钳工划线划线、钻孔、攻丝、铰孔。刻度尺6热处理7磨平面在底部铣出矩形铣床8热处理淬火后保证锻件硬度为58-62HRC淬火炉9电加工编程，线切割线切割10热处理淬火，回火淬火炉11钳工修配钳工精磨型腔内部结构磨床12检验根据要求槽进行仔细检验传感器 仪器4.3模具装配工艺模具装配有互换法、选配法和修配法三种，其中修配法最为模具装配常用模具的总装配分析图纸检查零件准备工量夹具装配前预加工，加工模具上的模柄孔、漏料孔、螺钉孔等基准部件装配凸模与凸模固定板的装配， 检查垂直度，平行度，配合间隙上模组件的装配，调整凸模凹模的间隙，再调整导柱导套的配合与间隙，然后再调整凸凹模，以凸模固定板上的销钉孔为钻模板，配钻、铰上模座销钉孔，然后打入销钉上模组件上装配卸料装置下模组件上装配定位零件总装11试冲纸12. 交接凸模与凸模固定板的装配先将凸模检验平行度与垂直度，然后放上工作台根据尺寸放入等高垫块凸模嵌入凸模固定板铆接，检查垂直度之后校正将凸模与铆接好的凸模固定板上磨床磨上表面，然后检查其平行度与垂直度第5章 弯曲模设计5.1弯曲件的工艺分析在前面已经对次弯曲件的工艺性作出了分析，知道该零件的弯曲工艺性良好。根据弯曲件的结构形状和批量要求，可采用“Z”形弯曲件一次得到。这里只考虑弯曲工序。相对弯曲半径r/t=10.5，回弹量不大。但工件结构不对称，根据冲压模具及设备第210页，由于弯曲件坯料形状不对称，弯曲时坯料的两边与凹模接触的宽度不相等，使坯料沿宽度大的一边偏移，故弯曲时要解决好坯料的偏移问题。工件的弯曲部位是R6的圆弧，按图中标注的尺寸可算出圆心角为90度，故按90度设计模具。1操作与定位方式 零件中等批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式2卸料与出件方式 因为工件厚度为6mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料5.3.相关工艺的计算（1） 坯料的展开长度 这已经在前面计算出了。展开长度为158.26mm（2） 回弹值 弯曲件相对弯曲半径r/t=6/4=1.5凸模圆角半径 由于该材料的最小弯曲半径为0.56mm=3mm，其中取凸模圆角半径rp=6mm (查冷冲模设计指导第83面，一般取略小于或等于弯曲件的内圆角半径的数值，但不能小于材料允许的最小弯曲半径。若弯曲内圆角半径为r，一般可取rp=r，2. 凹模圆角半径 查P230，V形弯曲凹模的底部课开设退刀槽或取圆角半径r底=（0.60.8）（rp+t）此处取凹模圆角半径为r底=0.7（6+6）=8.4mm3. 凸凹模间隙 查冲压模具及设备P231页第四点，弯曲V形件时，凸、凹模间隙是由调整压力机的装模高度来控制的，模具设计时可以不考虑，故本次设计凸凹模为z=t=6mm。4.凹模深度计算查冲压模具及设备P230表5-14取凹模深度l=35mm，底部最小厚度h=37mm，5.凸、凹模刃口尺寸及公差弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工作尺寸的标注形成有关，一般原则是：当工作标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配做法制模。凸模横向尺寸Ld=（L-0.75）+0.30 =（40-0.750.62）+0.30 =39.465+0.30式中Ld凸模宽度基本尺寸L工件横向基本尺寸工件横向尺寸公差凸模纵向尺寸凸模纵向尺寸应比弯曲件大，又比凹模小，因此取凸模纵向尺寸为150mm凸模高度弯曲件的高度为50mm，料厚为6mm凸模安装高度为20mm，凸模安全距离为14mm，因此凸模总高度h=50+6+20+15=90mm取整为90mm5.5 主要部件的设计与选择1. 工作零件的结构设计（1） 落料凹模由l=35 ，h=37可知H=l/2+h=62mm此工件比较简单，且调料尺寸较长，故凹模尺寸为LBH=200mm200mm65mm（2）定位板 定位板的内侧与调料接触，外侧与凹模平齐，这样就确定了凹模板的宽度，条料宽度为，凹模宽度为200mm，则定位板宽度为51.72mm，定位板厚度由表查得为5mm 2.凸模的固定方法凸模在上模的正确固定应该是既确保凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时，拆装方便。该凸模的固定方式选用如下图所示的固定方法。 5.6 冲压设备的选择因工件是中等批量生产