机械冲压模具课程设计（论文）-方钢片冲压工艺与复合模具设计.doc

下载文档送CAD图纸目录目录第一章 工艺方案的确定2一、制件工艺分析21毛坯尺寸的确定22. 工序的组合和方案的确定2二、模具结构确定3第二章 复合模的设计3一 落料冲孔31冲裁力计算32凸凹模尺寸计算5二 模具压力中心的确定6三 压力机的选择6四 标准零件的选择和非标准零件的设计71标准零件的选择72非标准零件的设计9参考文献11全套图纸加153893706第一章 工艺方案的确定一、制件工艺分析方钢片结构较为简单、材料为45钢，厚度为2mm。成型工艺包括落料成型、冲孔两部分。制件在进行冲孔、落料、成型时需要有必要的计算，之后才能确定凸凹模尺寸，这是设计时所必须的，这里体现了最原始的数据资料。1毛坯尺寸的确定本人设计的是方钢片的模具，设计所依据的是制件图所给数据，具体情况见下图所示图1-12. 工序的组合和方案的确定通过对制件图的观察，本制件要依次经过落料、冲孔两道工序，第一道工序是落料，第二道工序是冲孔。结构可分为落料模具和冲孔模具 或者 落料冲孔复合木，再就是冲孔落料级进模二、模具结构确定 要正确选用模具的结构形式，必须根据制件的形状，尺寸，精度要求，材料性能，生产批量，冲压设备，模具加工条件等多方面的因素进行考虑。在满足冲压件质量要求的前提下，最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式，必须解决好以下的问题。1.模具类型的确定 是简单模复合模，还是级进模。2.操作方式的确定 手工操作 自动化操作 半自动化操作。3.进出料方式的确定 根据原材料的形式，确定进了方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。4、压料和卸料方式的确定 压料或不压料 弹性或刚性卸料等。5、模具精度的确定 根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导向方式和固定方式。 基于上述问题，又因为制件为大批量生产并且采用45钢作为制件材料，以及精度等要求的限制，对于冲裁模具，在这里采用复合模结构，其中的一些结构是非常典型的，在我所参阅的书籍中也是很常见的。制件采用刚性推件装置推出，卸料板采用弹性卸料板，模架采用后置角导柱模架。 第二章 复合模的设计一 落料冲孔1冲裁力计算计算冲裁力的目的是合理选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度和冲裁件的轮廓长度有关。用平刃口模具冲裁时，冲裁里F可按下式计算 （公式2-1） 式中 L-冲裁件周边长度（mm）t-材料厚度（mm） K-系数，平刃口一般取1.3 -材料抗剪强度（MP）这里取毛坯周长为D=189.5mm ，此制件为45钢，根据冲压工艺与模具设计简明手册P52表2-2得此钢抗剪强度为 材料厚度为1毫米周边长度L=189.5mm所以 F=86.2KN同理的冲孔力43KN同时，还存在卸料力和推件力，要准确计算这些力是很困难的，实际生产中常用下列经验公式来计算 （公式2-2）式中，F为冲裁力 为卸料力，推料力系数。见冲压工艺与模具设计P52表2-2得 取0.035和0.05 即 所以总的冲裁力为 2凸凹模尺寸计算本设计采用凸模与凹模配合加工。对于冲裁形状复杂或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用复合加工的方法。此方法是先加工好凸模或凹模为基准，然后根据此基准配置凹模或凸模，使他们保持一定的间隙。因此，只需在基准件上标注尺寸和公差，另一件只标注尺寸并注明“XX尺寸按凸模或凹模配置，保证双面间隙”。这样，可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙的影响，制造容易，并容易保证凸、凹模的间隙。 由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化的趋势不同，所以基准件的刃口尺寸计算方法也不同。落料：应以凹模为基准，然后配置凸模。凹模磨损后，尺寸变大的尺寸类：先把工件图尺寸化为，再按落料公式进行计算 （公式2-3）尺寸变小类，先把工件尺寸化为，然后按公式计算 （公式2-4）凹模磨损后尺寸不变类尺寸，按下述三种情况进行计算制件尺寸为时 制件尺寸为时 （公式2-5）制件尺寸为时 根据冲压工艺学P18可知基本尺寸mm时，凹模 =0.035mm，x=0.5，所以 由公式2-3 凹模 凸模刃口尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值在0.10-0.140mm之间（冲压工艺学P14）二 模具压力中心的确定 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。设计时，模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲裁时会发生偏裁，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。所以在落料模、多工序连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。 由于本模具呈现出对称性，所以无须计算即可得出压力中心在模具的几何中心。三 压力机的选择 =154.7KN 成型所需压力机的公称压力应满足：F1.3 F= 201kN 成型所需压力机功率为 N=0.29kW （公式2-8） A-成型功 -不均衡系数（=1.4） -压力机效率（=0.6） -电机效率（=0.9） n-压力机每分钟行程次数（n=60）根据钣金冲压工具手册P299，表1选J23型，开式可倾台压力机各项技术性能如下（mm）： 公称压力：200kN 发生公称压力时滑块离下死点距离：20 滑块行程：140 行程次数：60次/分 最大封闭高度：400 闭合高度调节量：110 工作台尺寸：左右 300 前后 400 工作台孔尺寸： 左右 400 前后 30 立柱间距离：420 模柄孔尺寸：4075 四 标准零件的选择和非标准零件的设计1标准零件的选择（1） 模架的选择（mm）上模座 下模座 闭合高度 220（2）导柱导套根据模具标准应用手册P263，表3-35和模座的闭合高度与压力机的最大闭合高度、闭合高度调节量，选择A型导柱（GB/T2861.1-90）导柱 长度 L=150mm 直径 d=30mm 根据模具标准应用手册P272，表3-39和模座的闭合高度与压力机的最大闭合高度、闭合高度调节量，选择B型导套（GB/T2861.7-90） 导套 长度 L=100mm 直径 d=30mm（3）模柄的选择模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。模柄的尺寸应小于压力机上模柄孔的尺寸，选择模柄时，先根据模具的大小，上模结构，模架类型及精度等确定模柄的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸规格。一般模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应比模柄孔深度小510mm。根据模具标准应用手册P85，表2-26，模座尺寸及模具结构的特点，选择压入式模柄（GB2862.1-81） 直径 d=40mm 高度 H=110m（4）推杆的选择 根据模具标准应用手册P151表2-69和模柄的尺寸，选择带肩推杆（GB2867.1-81） 直径 d=12mm 长度 L=130mm（5）顶杆的选择 根据模具标准应用手册P153，表2-71，选择顶杆（GB2867.3-81） 直径 d=16mm 长度 L=110mm(6) 螺钉和销的选择螺钉和销是定位零件，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。在模具结构的设计中，一般使用内六角螺钉和圆柱销。在模具结构的设计中，螺钉和销的选择应注意以下几点：同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个，并尽量沿被联结件的外缘均匀布置。销钉的数量一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉和销钉的的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度都不能太深，也不能太浅。螺钉之间，螺钉和销钉之间的距离，螺钉和销钉距凹模刃口及外缘的距离，均不应过小。各联结件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销钉和销孔之间采用H7/m6或H7/n6。根据机械设计手册（第二卷）P5-184，表5-3-5，选择圆柱销（GB/T119.1-2000） 直径 d=12mm d=12mm 长度 L=70mm L=60mm根据机械设计手册（第二卷）P5-104，表5-1-106，选择内六角螺钉（GB/T70.1-2000） 直径 d=10mm d=10mm 总长 L=75mm L=75mm 带螺纹长度 l=30mm l=45mm(7) 卸料螺钉的选择 根据模具标准应用手册P156，表2-73，选择卸料螺钉（GB2867.5-81） 直径 d=10mm 长度 L=70mm l=10mm（8） 挡料销的选择 根据模具标准应用手册P144，表2-64，选择挡料销（GB2866.11-81） 直径D=6mm，d=4mm 高度h=3mm 2非标准零件的设计 （1）弹簧弹性体的应用 本套模具应用典型弹性卸料装置，弹簧弹性体是必不可少的组成部分，其具体结构如图2-1所示。为使卸料正常工作，应使弹簧的预压力F大于或等于卸料力F,即 FF （公式2-8）弹簧板的工作压力计算公式（根据冲压模具设计与制造P149）为： F=Ap （公式2-9） F-弹簧板的工作压力 A-弹簧板的横截面积 p-单位压力聚氨酯弹簧板的最大压缩量一般不超过其厚度的35，而模具安装时弹簧板应预先压缩1015。弹簧板厚度h=mm弹簧板的许可压缩量 h=0.250.30 h本套模具的推件力为7925.2N 即预压力F为7925.2N 取弹簧板的预压量h=2mm,则总压缩量为h为4mm，弹簧高度为14mm,压缩量为14.3根据表3-35, 单位压力p=1.1 Mpa则弹簧板的横截面积A=7205mm选用弹簧板的横截面积所以，选用弹簧板的性能满足要求（2）凹模的设计 落料成型复合模的凹模如图2-2，所用材料为T10A，凹模材料应具有良好的耐磨性和抗黏附性，热处理后一般凹模应达到6064HRC，有时还需要采用表面化学热处理来提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要抛光、研磨。（3）凸模垫板的设计垫板的作用主要是承受凸模压力或凹模压力，防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板的外形尺寸与凸凹模板相同。材料为45#，热处理后应达到4550HRC。表面粗糙度取，工作表面必要时可以进行抛光或研磨。垫板要保证工作表面的平行度，在这里可以适当取值。（4）卸料板的设计 如图2-4所示为卸料板的设计图样，材料为45钢，这种材料质软适合作为卸料的材料。（5）凸模的设计 本套模具的凸模如图2-5，材料为T10A，凸模应该限定淬火长度，或将尾部回火，以便头部一端保持较低硬度 ，热处理后凸模应达到5862HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它设计成一个整体形式，这样便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取0.4，因此工作表面要进行研磨、抛光。（6）凹模垫板的设计垫板的作用主要是承受凸模压力或凹模压力，防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板的外形尺寸与凸凹模板相同。材料为45#，热处理后应达到4550HRC。表面粗糙度取，工作表面必要时可以进行抛光或研磨。垫板要保证工作表面的平行度，在这里可以适当取值。（7）图2-7和图2-8分别是两种不同尺寸的打料块的设计出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。装在上模内的出件装置称为推件装置，装在下模内的称为顶件装置。本设计采用的是刚性推件装置，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆撞击模柄内的打杆，再将推力传至打料块而将凹模内的冲件或废料推出的。刚性推件装置推件力大，工作可靠，应用十分广泛。打料块是刚性推件装置的基本零件。 参考文献 1 徐政坤主编， 冲压模具设计与制造， 北京：化学工业出版社， 2003 2 双元制培训机械专业实习教材编委会编， 模具钳工专业技能， 北京：机械工业出版社， 2003 3 郑大中 ，房金妹 ，谭平宇 ，李明编， 模具结构图册， 北京：机械工业出版社， 1992 4 彭建声，秦晓刚编著， 冷冲模制造与修理， 北京：机械工业出版社， 2000 5 徐进，陈再枝等编著， 模具材料应用手册， 北京：机械工业出版社， 2001 6 模具设计与制造技术教育丛书编委会编， 模具常用机构设计， 北京：机械工业出版社， 2003 7 板金冲压工艺手册编委会编著， 板金冲压工艺手册， 北京：国防工业出版社， 1989 8 许发樾主编， 模具标准应用手册， 北京：机械工业出版社， 1994 9 大连理工大学工