E形件倒装复合模设计

大 连 民 族 学 院 机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书E形件倒装复合模设计学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 白洁 学 号： 2013022201 指 导 教 师： 吴斌 完 成 日 期： 2016.12.15 大连民族学院目 录1冲裁件工艺分析12确定工艺方案及模具结构形式13模具设计计算23.1排样 计算条料宽度及确定步距23.2计算总冲压力23.3确定压力中心33.4冲模刃口尺寸及公差的计算43.5确定各主要零件结构尺寸63.5.1凹模外形尺寸的确定63.5.2凸模外形尺寸的确定63.5.3凸凹模外形尺寸的确定73.5.4上下模座的选用83.5.5凸凹模固定板的设计93.5.6模柄的选用93.5.7定位零件的选用103.5.8螺钉的选用103.5.9凸模固定板的设计103.5.10凸凹模固定板的设计113.5.11垫板的设计113.5.12卸料装置的选用123.5.13卸料弹簧的选用123.5.14推件块的选用143.5.15推板的选用143.5.16推杆的设计144绘制模具总装图155绘制非标准零件图165.1凸凹模165.2凹模16参考文献171冲裁件工艺分析 如图1.1所示零件：生产批量：大批量材料：Q235 t=3mm未注公差IT14设计该零件的冲压工艺与模具 。 图1.1 零件图1. 材料：Q235钢板是碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R1的圆角。3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：50-0.62、28-0.52、10-0.36、260.52、400.62、4+0.3结论：可以冲裁2确定工艺方案及模具结构形式经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件产量较大，根据材料较薄（3mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，决定采用倒装复合模、利用导正销定位、弹性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式。3模具设计计算3.1排样 计算条料宽度及确定步距首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值a1=1.8,侧边取搭边值a2=2.5。连续模进料步距为29.8mm。条料宽度按相应的公式计算：B=(Dmax+2a1 )- 查表 =0.7B=(50+21.8)-0.7=53.6-0.7画出排样图，图3.1。 图3.1 排样图 3.2计算总冲压力计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp一般可以按下式计算： 式中： -系数查表取K=1.3； -冲裁周边长度， -材料厚度,t=3mm； -材料抗剪强度Q235钢退火=141188，取=160MPa。冲裁力计算： 落料 =1.3(50+28+28+50+104) 3160 =122304N 冲孔 =1.3 (224) 3160 =31366N冲裁力的计算： 由于冲裁模具采用弹性卸料 装置和自然落料方式。 式中： -总冲裁力； -落料时的冲裁力； -冲孔时的冲裁力； =122304+31366=153670N卸料力 FX=KX F 推件力 FT=n KT F式中： F-冲裁力；KX、 KT 卸料力、推件力系数，查表KX =0.04、KT =0.045； n-同时卡在凹模内的冲裁数； n=h/t，取n=2。卸料力 FX=0.04153670 =6146.8N推件力 FT=20.045153670 =13830.3N总压力 F=+ FX+ FT =153670+13230.3+6146.8 =173647N3.3确定压力中心根据图3.2分析，因为工件图形对称，故落料时F1的压力中心在O1上；冲孔时F2的压力中心在O2上。设冲模压力中心离O1点的距离为X，根据力矩平衡原理得：F1X=(32-X) F2 122304X=（29.8X）31366由此算得X=6mm 图3.2 压力中心3.4冲模刃口尺寸及公差的计算在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.460.64mm。（查表得出）在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.460.64mm。计算公式如下：落料 DA=（Dmaxx）0+A DT=（DA-Zmin）-T0=（Dmax-x-Zmax）-T0冲孔 dT=（dmin+x）-T0 dA=（dT+Zmin）0+A=（dmax+x+Zmin）0+A式中：DA、DT落料凹、凸模尺寸;dT、dA冲孔凸、凹模尺寸；Dmax落料件的最大极限尺寸；dmin冲孔件孔的最小极限尺寸； 冲裁件制造公差；Zmin、Zmax最小、最大初始双面间隙； T、A凸凹模的制造公差，可查表； X系数，查表取x=0.5； 落料： 50-0.62 DA=（Dmaxx）0+A =（50-0.50.62）0+0.03 =49.690+0.03 DT=（DA-Zmin）-T0 =(49.69-0.46)-0.020 =49.23-0.020 校核: 0.03+0.020.64-0.46 (满足间隙公差) 28-0.52 DA=（Dmaxx）0+A=（28-0.50.52）0+0.025 =27.740+0.025DT=（DA-Zmin）-T0 =(27.74-0.46)-0.020 =27.28-0.020校核: 0.025+0.020.64-0.46 (满足间隙公差)冲孔： 4+0.3 dT=（dmin+x）-T0 =（4+0.50.3）-0.020 =4.15-0.020 dA=（dT+Zmin）0+A =（4.15+0.16)0+0.02 =4.610+0.02校核: 0.02+0.020.64-0.46 (满足间隙公差)在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/8。据此，冲孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸为：L26=261.04/8=260.13L40=401.24/8=400.1553.5确定各主要零件结构尺寸 3.5.1凹模外形尺寸的确定凹模厚度 H=Ks 垂直于送料方向的凹模宽度 B=s+（2.54.0）H送料方向的凹模长度 L=s1+2s2 式中: s垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离； s1送料方向的凹模刃壁间最大距离； s2送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离，查表取30； -系数，考虑板料厚度的影响，查表取0.5。H=Ks =0.550=25mmB= s+（2.54.0）H=50+325=125mmL=s1+2s2=28+230=88mm凹模尺寸：LBH=88mm125mm25mm查表得凹模尺寸为160mm125mm25mm。3.5.2凸模外形尺寸的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12MoV，热处理5862HRC。因为该制件形状不是很复杂，所以将冲孔模设计成台阶式凸模。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模与附加长度的总和。凸模高度为： 式中: -凸模固定板厚度，可得：=16mm； -凹模厚度，可得：=25mm； 12-附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。（附加长度取2mm）由公式得： =16+25+2=43mm3.5.3凸凹模外形尺寸的确定凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定。凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。由于冲模为复合模，所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。Cr12MoV刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度和承载强度，且淬火变形小。为满足以上要求，在该模具中凸凹模材料选用Cr12MoV钢。凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒型刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大一些。查表取凸凹模最小壁厚=6.7mm正装复合模：内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些。倒装复合膜：若内孔为直通式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。本设计采用的是倒装式复合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要设计凸凹模洞口类型，排出积存废料。凸凹模洞口的类型如图3.3所示，其中a、b、c型为直筒式刃口凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料的聚集而增大了推件力和凸凹模的涨裂力，给凸、凸凹模的强度都带来了不利影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是锥筒式刃口，在凸凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大。综上所述，本设计选用a型洞口。图3.3凸凹模洞口的类型3.5.4上下模座的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离5mm。而下模座底面与导柱底面的距离为14mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：A28 h615028 GB/T2861.1 导套：A38 H68038 GB/2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm160mm125mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为50mm、45mm。3.5.5凸凹模固定板的设计凸凹模固定板的作用主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度和抗冲击性，使凸凹模与卸料，下模座，垫板更好的定位。凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。凸凹模固定板尺寸为：160mm125mm16mm3.5.6模柄的选用模柄的选用是根据模具吨位、冲床模柄孔的直径来选择，模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具结构，采用带台阶的凸缘式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。3.5.7定位零件的选用挡料销、导料销的选用设计挡料销时，应注意以下几点：（1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。（3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准，避免累积误差。在此选用机械行业标准GB/T7649.10-94中的A型挡料销，作为该模具中的挡料销和导料销。选取该模具的挡料销和导料销的直径d6mm的A型固定挡料销。3.5.8螺钉的选用冲模中广泛使用内六角螺钉。中、小型模具通用M6M10的螺钉使用。根据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用4个M1060mm的螺钉固定，凸凹模固定板和下模座采用4个M1055mm的螺钉固定，模柄与上模座采用4个M1040mm的螺钉固定，螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉（GB/T70-1985）。3.5.9凸模固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸模固定板的厚度： 式中： -凸模固定板厚度； -凹模厚度。 根据公式得凸模固定板厚度为： =（0.60.8）25 =1520mm 凸模固定板厚度取16mm。3.5.10凸凹模固定板的设计凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度，使凸凹模与卸料版，下模座，垫板更好的定位。凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。则凸凹模固定板的厚度为： 式中： 凸凹模固定板厚度； -凹模厚度。根据公式得凸凹模固定板厚度为： =（0.60.8）25 =1520mm凸凹模固定板厚度取16mm。3.5.11垫板的设计垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，可得垫板尺寸为160mm125mm6mm。3.5.12卸料装置的选用卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀三种。卸料板用卸掉卡箍在凸模、凹模上的冲裁件或废料。废料切刀是在冲压过程中将废料切断成数块，避免卡箍在凸模上。弹压卸料装置由卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、螺钉等零件组成。弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。卸料板凸台部分的高度为： 式中： -卸料板凸台高度； -卸料板高度： -板料厚度。弹性卸料起导向作用时，卸料板与凸模按H7/h6配合制造，但其间隙应比凸、凹间隙小，此时，凸模与固定板以H7/h6配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便顺利卸料。根据查表得卸料螺钉选择为：圆柱头卸料螺钉M1060mm JB/T7650.5。3.5.13卸料弹簧的选用考虑模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。允许承受的负载较大，占据空间尺寸较小，安装调整较方便灵活，而且成本低，是中小型冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件。卸料弹簧的选用与计算步骤：（1）弹簧选择原则：所选弹簧必须满足预压力的要求：式中： -弹簧预压状态的压力（N）； -卸料力（N）； -弹簧数量。所选弹簧必须满足最大许可压缩量的要求： 式中： -弹簧最大许可压缩量（mm）； -弹簧实际总压缩量（mm）； -弹簧预压缩量（mm）； -卸料板的工作行程（mm），一般取=t+1，t为板料厚度； -凸模刃磨量和调整量，一般取510mm。所选弹簧必须满足模具结构空间的要求，才能在模具上安装得下。（2）弹簧选择步骤：根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量n，计算出每个弹簧应有的预压力F0并满足公式。根据预压力F0和模具结构预选弹簧规格，选择时应该使弹簧的最大工作负荷F2大于F0。计算预选的弹簧在预压力F0作用下的预压缩量。也可以直接在弹簧压缩特性曲线上根据F0查出。校核弹簧最大许压缩量是否大于实际压缩量，即。如果不满足上述关系，则必须重新选择弹簧规格。直到满足为止。（3）根据模具安装位置拟选4个弹簧，每个弹簧的预压力为=8091.2/4N =2022.8N查表弹簧选取30.5mm17.5mm40mm。综上所述，结合卸料板的厚度查表，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸160mm125mm25mm，从而可以确定卸料板的尺寸。查表，卸料板的厚度为16mm。3