毕业设计（论文）-气筒垫片落料冲孔复合模.doc

毕 业 设 计课 题： 气筒垫片落料冲孔复合模 指导教师： 阳娣莎 学 生： 冯杰 专 业： 模具设计与制造 班 级： 12模具01 学 号： 2012090185 湖南电气职业技术学院教务处制二一四年七月 摘 要冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序,它包括落料、冲孔、切口、切边、部切、修整、精密冲裁等。冲裁所得到的工件可以直接为零件使用或用于装备部件或可以作为弯曲、拉深、成形、冷挤压等其他工序毛坯。冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口，将材料置与凹模上，凸模下降使材料变形，直至全部分离，因凸模与凹模之间存在间隙Z，故凸模与凹模作用于材料的力量不均匀分布，主要集中在凸、凹模刃口。通过了解冲裁机理以及工作原理，对气筒气筒垫片进行工艺分析，确定合理的冲裁方案，设计出结构合理、经济、实用的冲裁模。 通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。关键词：冷冲压；冲裁；落料 工作原理 结构设计 计算 绘图 目录摘要.1设计课题及设计任务书.2 1.1 设计课题.2 1.2 设计任务书.2第二章 确定工艺方案及模具结构形式.42、1冲压工艺分析.42、2冲压工艺方案的确定.4第三章模具总体结构的设计.53、1模具类型的确定.53、2卸料装置的选择.5 3、3条料定位方式.5第四章排样图设计.64、1排样相关尺寸的计算.64、2绘制排样图及计算材料利用率.6第五章主要工艺计算.75、1压力中心的计算.7 5、2. 确定压力中心.95、3工作零件刃口尺寸计算.9第六章主要零件结构尺寸的设计.116、1凹模结构的设计.116、2冲孔凸模结构的设计.116、3凸凹模结构的设计.126、4定位零件的设计.126、5 卸料板设计.126、6卸料螺钉的设计.126、7模柄的确定.136、8上垫板的确定.136、9凸模固定板的确定.136、10凸凹模固定板的确定.13第七章模架及其它零件的设计.14第八章模具的闭合高度的计算.14第九章固定方式的确定.159、1凸模和凹模的固定.159、2确定装配基准.159、2、1上模装配.159、2、2下模装配.169、2、3冲裁模的常用配合.16第十章工艺卡片.18第十一章绘制模具装配图.19致谢.22参考文献.2324第1章 设计课题及设计任务书1、1 设计课题气筒垫片落料、冲孔复合模1、1、1 课题来源 与系部相关人员及指导教师探讨，设计一套气筒垫片复合模。1、1、2 课题研究的目的与基本要求(1)目的用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。掌握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。(2)基本要求达到课题研究的目的所提的要求。以生产者的身份来设计模具，为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。1、2 设计任务书图1所示冲裁件，材料为08F，厚度为1.2mm，未注圆角 R2，未注公差按IT14，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺编制。零件名称：气筒垫板生产批量：大批量材料：08F 材料厚度：t=1.2mm第2章 确定工艺方案及模具结构形式2、1 冲压件工艺分析材料：该冲裁件的材料08F钢是碳素结构钢，抗剪强度216304，抗拉强度275383，屈服点177，伸长率32%，具有较好的可冲压性能。零件结构：该冲裁件结构简单，左右对齐，并在转角有四处R2圆角光滑相连接，比较适合冲裁。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：35mm 15mm 20mm R2mm零件内形：6mm孔心距：220.26mm结论：适合冲裁。2、2 工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。最后确定用复合冲裁方式进行生产。 工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。第3章 模具总体结构的设计3、1模具类型的确定 由冲压工艺分析可知，采用冲孔落料复合模。复合模有两种结构形式，正装式和倒装式。考虑到工件成型后脱模的难易，选用倒装式复合模。上模加装一副推件装置。为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该复合模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用后侧导柱形式。3、2卸料装置的选择 该模具复合模，材料厚度为1.2mm，推件力比较大，用弹性装置取出工件不太容易，且对弹力要求高，不易使用。而采用推件块，利用模具开模力来推出工件，既安全又可靠。故选择刚性推件弹性卸料的复合卸料方式。 为了提高模具的寿命和工件的质量，方便安装和调整，该复合模采用导柱来导向，同时考虑到进料的方便性，所以应采用后侧导柱形式。3、3条料定位方式 可采用左右送料，由两个导料钉控制条料送进的方向，由一个挡料销控制送进的步距。第4章 排样图设计4、1 排样设计及计算 零件外形近似矩形，轮廓尺寸为35x15,考虑操作方便并为了保证要求精度，利用直排有废料排样。查冲压模具设计与制造表2-11确定搭边值：两工件间的搭边：a=1.5mm；工件边缘搭边:a=1.2mm；板料冲裁时的下偏差为0.5mm，取a=2mm a=2mm送进步距为:S=D+a= 22mm ； 条料宽度B=D+2a =(35+22)=39mm4、2绘制排样图及计算材料利用率 图2 排样图 制件实际面积S=35x15-3.14x2x2-2x3.14x3x3+3.14x100x0.46x2-13.2x7.5=500（mm2） A=39mm B=22mm，选取90010001.2的标准板料，采用横裁切割法被割成（900/22）40个制件，每个条料可做成（1000/39）25个条料。一个步距内： 一个条料内： 一张板料内： 第五章主要工艺计算5、1.总冲压力计算计算工序冲压力，选用压力机。查附表1，=250。表2-16，K卸=0.05，K推=0.055.落料力 F落=1.3Lt =1.3（31x2+11x2+3.14x20x0.64-13.2x2+4x3.14)1.2250 =43(KN)其中按非退火A3钢板计算.冲裁力 F冲=1.3Lt=1.3261.2250=14.7(KN)其中:d为冲孔直径,2d为两个孔圆周长之和。卸料力 F卸=K卸F落=0.0543037=2.2(KN)推件力 F推=nK推F落=60.05514695=4.8(KN)n为梗塞在凸凹模内的冲件数， 取凸凹模刃口高度h=4mm， 则n=2h/t=23/1.2=6 总冲压力： F总=F落+F冲+F卸+F推 =61.7(KN) 压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，查文献（1）附表6选JB23-10开式双柱固定台压力机，并在工作台面上安装垫块，其主要技术参数如下：公称压力 100KN最大闭合高度 180mm 滑块行程 45mm滑块行程次数145次/min连杆调节长度 35mm滑块中心线至床身距离 130mm床身两立柱间距离 180mm工作台尺寸前后 240mm工作台尺寸左右 370mm 垫板尺寸厚度 35mm垫板尺寸孔径 170mm模柄孔尺寸 孔径 30mm模柄孔尺寸 深度 55mm最大倾斜角 35电动机功率 1.10KW5、2. 确定压力中心冲压力合力的作用点称为压力中心。在设计冲裁模时，应尽量使模具压力中心与压力机滑块中心相重合，否则会产生偏心裁荷，使模具倾斜，间隙不均匀，严重时会啃刃口，加速压力机和模具等导向部分及刃口磨损。在模具设计中，使柄的轴线通过压力中心，在安装模具时，便能实现压力中心与滑块中心重合。 由于此制件为对称的制件，所以压力中心为几何中心。5、3. 凸凹模刃口尺寸计算工作零件刃口尺寸计算采用配作法查表2-3得：双面间隙在0.1260.180之间查文献（2）附表1得： Zmin= 0.126mm Zmax=0.180mm冲孔凸模6属B类尺寸查文献（2）查附表6得： 6mm 查文献（2）查附表3得：X=0.5bT=(bmin+x)0 -/4代入数据得：bT=（6+0.5x0.30)=6.15mm落料凹模A类尺寸：A1=35 mm A2=15 A3=20 A4=R2AA=(Amax-x）+/4 0 查文献（2）查附表6得：A1=35 A2=15mm A3= 20mm A4=R2 mm 查文献（2）查附表3得：X1=X2=X3=X4=0.5 代入数据得：AA1=（35-0.5x0.62） 0 =34.69mmAA2=（15-0.5x0.43）=14.785mmAA3=（20-0.5x0.52）=19.74mmAA4=（2-0.5x0.25）=1.875mm凸凹模孔距尺寸C1=22CTA=C/8查文献（2）查附表6得：=0.52代入数据得：CTA=220.52/8=220.065mm落料凸模刃口尺寸按落料凹模实际尺寸配作，保证双面间在（0.1260.180）mm之间。冲孔凹模刃口尺寸按冲孔凸模实际尺寸配作，保证双面间隙在（0.1260.180）mm之间。第6章 主要零件结构尺寸的设计6、1凹模结构的设计凹模可采用整体凹模，其轮廓尺寸可计算：查文献（1）表2-24得k=0.4凹模厚度H=ks=0.4x35=14mm 凹模边壁厚:c(1.52)H =(1.52) 14 =(2128)mm 实取c=25mm凹模宽度B=s+2c=（35+2x25）=85mm。凹模长度L=S1+2S2=20+2x22=64mm。查JB/T7643.17643.3-2008故确定凹模轮廓尺寸为: 10010014(mm) 凹模材料：因为凹模具有锋利的刃口和刃口有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，所以凹模应有高的硬度和适应的韧性，故选采用Cr12加工要求淬火达到5862HR 6、2凸凹模结构的设计凸凹模长度:L=h+h+h =16+8+20 =44(mm)其中: h 凸凹模固定板厚度h 弹性卸料板厚度h增加长度(包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等)式中，h2为弹性卸料板厚度，其值为（0.60.8）倍的凹模厚度，取为8mm；h为凸凹模固定板厚度，取为16mm;h为增加高度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等）。此凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为3.5mm,根据强度要求查冷冲模设计及制造表 238知,该壁厚为3.2mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够。材料，选用Cr12M0V,淬火后硬度（HRC达5862）.采用铆接固定。 6、3冲孔凸模结构的设计 因为所冲的孔都是圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以采用台阶型，一方面便于加工，另一方面又便于装备和更换。凸模长度与凸模固定板和空心垫板板、凹模板厚度有关，可根据L=h1+h2+h3计算, 凸模长度:L凸=h+h+h =14+12+16 =42mm其中:h凸模固定板厚 h空心垫板厚h凹模板厚凸模强度校核:该凸模不属于细长棒,强度足够。 凸模采用加工求淬火达到5660HRC。头部回火同样达到4050HRC6、4定位零件的设计结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个4弹簧挡料销和两个4的活动导料销。挡销和导销下面分别采用弹簧，在开模时，弹簧恢复弹力把挡料销顶起，使它处于工作状态，旁边的导料销也一起工作。6、5卸料板设计卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为8mm，材料为45钢，热处理硬度为4045HRC。6、6卸料螺钉的设计 卸料板采用4个M8的螺钉固定，长度L=h1+h2+h3+a=27+7.5+8+14=56.5mm，其中h1为橡胶的安装高度，h2为卸料板工作行程,h3为下垫板厚度；a为凸凹模固定板厚度。6、7模柄的确定压入式模柄精度较好、应用最多 凸缘式：装拆方便、大型模具旋入式：装拆方便、精度一般 浮动式：精密模具 选用压入式模柄A型，查文献(3)表1-265模柄尺寸如下：d=30极限偏差为-0.065-0.195H=73mm h=25mm D=32mm 极限偏差为-0.025-0.009D1=39mm h1=5mmd1=6mm b=2mmd2=M6 a=0.5mm材料为Q235压入式模柄的A型模柄：参照GB2862.1-816、8垫板的确定 矩形垫板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为8mm。垫板采用T8A钢制造，淬火硬度为5458HRC。垫板规格100X100X8。技术条件：按JB/T76531994的规定。6、9凸模固定板的确定 矩形固定板周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为14mm。固定板采用45钢制造，淬火硬度为2428HRC。固定板100X100X14-45钢。技术条件：按JB/T7643.12008的规定。6、10凸凹模固定板的确定 矩形固定板内孔与凸凹模配H7/m6，厚度为16|mm。固定板采用45钢制造，淬火硬度为2448HRC。固定板100X100X14-45钢。技术条件：按JB/T76531994的规定。根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查JB/T 2885.1-94，确定其他模具结构零件，如下表所示：序号名称长宽厚材料数量1上垫板1001004T8A12凸模固定板1001001445钢13空心垫板1001001245钢14卸料板200100845钢15凸凹模固定板1001001645钢16下垫板1001004T8A1第7章 模架及其它零件的设计 该模具采用滑动后侧式导柱模架，依凹模周界尺寸BXL=100X100。查文献（2）表4.4选择模架规格如下：上模座尺寸100mmX100mmX25mm下模座尺寸100mmX100mmX30mm 外型尺寸L=100mmB=100mm导柱的型号为20X120 导套的型号20X65X23技术条件：应符合JB/T8050的规定第8章 模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H应介于压机的最大装模高度Hmax之间，其关系为：由选的压力机可知：即：即：经计算因150所以要加20mm的垫板。 如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。可见闭合高度小于所选压力机取大装模高度150mm，压力机可以满足使用要求。第9章 固定方式的确定9、1凸模和凹模的固定 本模具采用台阶式凸模，凸模固定板和垫板用螺纹紧固在上模座上卸料板通过卸料螺钉套在凸凹模固定板上，凸凹模固定采用台阶式固定在凸凹模固定板上。9、2确定装配基准9、2、1上模装配 a,仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。 b，先将凸模与凸模固定板装配，再与凹模装配，调整间隙。 c,把已装配好的凸模及凹模与上模座连接，并再次检查间隙是否合理，打入销钉及拧入螺丝。9、2、2下模装配 a仔细检查每个将须装配零件是否符合图纸要求，并做好划线、定位等准备工作。 b，先将凸凹模固定板放在下模座上，再装入凸凹模。依次按顺序装入销钉活动挡料销，弹顶橡胶块及卸料板，检查间隙合理厚拧入卸料螺钉，再拧入紧固螺钉，并再次调整。 c，将经调整后的上下模座按导柱、导套配合进行组装，检查间隙及其他装配合理后进行试冲，并根据试冲结果做出相应调整，直到生产出合格制件。9、2、3冲裁模的常用配合： 模具零件的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与模板的配合；过渡配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动但需要经常拆装的零件，如压入式凸模与固定板的配合；间隙配合用于模具工作时需要相对运动的零件，如导柱与导套之间的配合等序号配合零件名称配合要求1导柱、导套分别与模板H7/r62导柱与导套H7/h6 H6/h53导板与凸模H7/h64压入式模柄与上模板H7/m65凸缘式模柄与上模板H7/h6 H7/js66模柄与压力机滑块模柄孔H11/d117凸模、凹模分别与固定板H7/m68镶拼式凸、凹模与固定板H7/h69圆柱销