冲压模具课程设计-直槽调节板零件模具设计（全套图纸）.doc

目 录第一章 零件的工艺性 31.1 原始资料 31.2 材料的分析 31.3 确定工艺方案和模具形式 4第二章 主要工艺参数的计算 42.1 确定排样、裁板方案 42.2 材料利用率 5第三章 模具设计 63.1 模具结构的设计 63.2 模具工作部分尺寸及公差计算 73.2.1 落料凸凹模刃口尺寸及公差的计算 73.2.2 压力中心 83.3 冲压力的计算 93.3.1 冲裁力的计算 93.3.2 卸料力的计算 103.3.3 冲压力的计算 103.4 冲压设备的选择 10第四章 冲模零件的设计 114.1 冲孔落料凹模的设计 114.1.1 凹模的尺寸计算 114.1.2 凹模的结构形式 124.2 卸料装置 124.3 条料的横向定位装置 134.4 条料的纵向定位装置 144.5 凸模固定板 144.6 凸模的结构设计 154.7 模架导向 154.8 定位装置 15第五章 其它冲模零件设计 165.1 模柄的类型及选择 165.2 紧固件 175.5 定位销 17第六章 模具的装配 176.1 连续模的装配 176.2 凸、凹模间隙的调整 18第七章 具体零件的工艺方案 18第一章 零件的工艺性1.1原始资料：图1.1所示为直槽调节板零件图，材料为Q235号钢，厚度为t=1.5mm,大批量生产。工件图1.2 材料的分析：现将零件材料为Q235号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：（1） 应力：材料单位面积上所受的内力，单位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。全套图纸，加153893706（2） 抗剪强度b。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。取b = 310380MPa。（3） 抗拉强度b。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。b = 432461 Mpa。综上所述，对零件材料为Q235号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计中各参数的计算，故在后续的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。1.2.1 零件工艺性的分析该零件结构简单，是典型的冲孔、落料件。在冲裁过程中，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：(1) 冲裁件的内外形转角处应避免尖锐的转角应有适当的圆角，一般应有R0.5t(t为板料厚度)的圆角，否则模具的寿命将明显的降低。如果图样上未注明圆角半径，两冲裁边交角处可按R=t处理。这个零件标明圆角为2mm，t=1.5mm，满足要求。（2）冲裁件上无窄长的悬臂和凹槽，可以满足要求。（3）冲裁件上孔与孔之间、孔到零件边缘的距离b受模具强度和制件质量的限制，其值不能太小，一般要求b2t，孔到零件边缘距离b=5mm，基本满足要求。1.2.2 零件的精度和表面粗糙度分析（1）普通冲裁件内外形尺寸的经济精度一般不高于IT11级，落料件精度最好低于IT10级。t=1.5mm,基本尺寸18mm500mm的冲裁件的直线尺寸精度应不高于IT11级。该零件的未注公差满足上述要求，取IT13级。冲压工艺与模具设计表2-3。（2）冲裁件的角度偏差值为0o50。见表冲压工艺与模具设计表2-6。（3）冲裁件对称度公差等于构成它要素中较大尺寸的公差。（4）冲裁件的平面度和直线度的公差等于被测表面最大轮廓尺寸的0.5%。（5）一般金属件普通冲裁的断面，其表面粗糙度Ra值参见冲压工艺与模具设计表2-7，查得该零件为6.3um。（6）毛刺高度的极限值，参见冲压工艺与模具设计表2-8，该零件毛刺高度极限值为0.11mm。1.3 根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具。由于工件冲压成形只需两道工序完成，为降低生产成本，选择连续送进的工序，使需要加工的部分逐步加工，根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，冲压该零件需要的基本工序有冲孔、落料。所以,我安排了如下工序:(一) 冲孔（二）落料该工序根据排样图设计，工序合理，节省材料。因此适用于本次的冲裁，落料连续模。第二章 主要工艺参数的计算2.1 确定排样、裁板方案冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸查冲压工艺与模具设计表2-10取搭边值为 a1=2.5m 步距方向 a =2.0mm于是有： 步距 s=d+a=22+2.0=24mm其中 d 表示零件的长度 条料宽度 公式见冲压工艺与模具设计表2-11 （P63页）B=（D+2a1+nb1）=（54+22.5+21.5）=62.0mm其中 B条料宽度 D工件横向最大尺寸a1搭边值n侧刃数目 n=2b1侧刃余量 见冲压工艺与模具设计表2-14 取b1=1.5度公差， 见冲压工艺与模具设计表2-12 取=0.6板料规格拟用1.5mm800mm1500mm热轧钢板（表1-28实用冲压模具设计手册）。由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相差不多，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。裁板条数 条每条个数 个每板总个数 个排样图如下所示：2.2 材料利用率 材料利用率式中 A一个步距内工件的有效面积（mm2）； S送料步距（mm）； B料宽（mm）。第三章 模具设计3.1模具结构的设计模具结构形式的选择采用冲孔落料连续模。如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。现对冲孔落料模设计步骤如下：模具结构如下图所示：模具结构图1 下模座 2 导柱 3 导套 4 上模座 5 固定板 6 垫板 7螺钉 8 20 21定位销 9 模柄 10 骑缝螺钉 11 19 22螺栓 12 落料凸模 13冲孔凸模 14 侧刃 15 橡皮 16卸料板 17导料板 18凹模 模具的结构如上图所示，条料由前向后送进。上模座下面加一个垫板用来连接固定板和上模座，四个螺钉吊装直通式的落料凸模，同时在落料凸模上面加两个导正销，用来导正落料装置，在模具的四个角安装了四个橡胶弹簧，在橡胶弹簧下面加卸料板用来卸料。当条料由前向后送料时，首先在冲孔凸模上加工，走过一个空工位,再落料，直线进给下去。3.2 模具工作部分尺寸及公差计算3.2.1刃口尺寸计算模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。无论落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸的变化均可能有三种情况：磨损后尺寸增大，称A类尺寸；磨损后尺寸减小，称B类尺寸；磨损后尺寸不变，称C类尺寸。上述ABC三类刃口尺寸磨损后的变化规律分别与圆形落料凹模冲孔凸模孔中心距尺寸磨损后的变化规律一致。因此，按刃口尺寸的计算原则，ABC三类刃口尺寸的计算并不需要新的公式，A类尺寸可用圆形落料凹模刃口尺寸计算公式，B类尺寸用圆形冲孔凸模刃口尺寸计算公式，C类尺寸用孔中心距尺寸的计算公式。分列如下：A类尺寸： B类尺寸：C类尺寸： 式中 amax与A类尺寸对应的工件尺寸允许的最大值（mm）；bmin与B类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm）；Cmin与C类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm）。冲孔时：查标准公差数值表 GB/T1800.3-1998（互换性与公差P33页 表2-3）确定每个未注公差尺寸的偏差值如下：孔类尺寸 12然后画出凸模刃口磨损图，如下图所示，以虚线表示刃口磨损后的轮廓，很容易对各刃口尺寸进行分类。刃口磨损后，无增大的尺寸和不变的尺寸，减小的尺寸有Bd。按分类后的刃口尺寸再将工件相应尺寸分类： b=12。按各尺寸的公差等级确定补偿系数x：因所有尺寸均取IT13，x=0.75。（x查冲压工艺与模具设计表2-21）该件为冲孔，只需要计算凸模刃口尺寸，各类尺寸分别按冲压工艺与模具设计式2-34计算如下：=(12+0.750.27) =12.20查冲裁间隙表1-3（冲压工艺与模具设计）得该件冲裁模初始合理双面冲裁间隙Zmin=（6%1.5）mm=0.09mm落料时：查标准公差数值表 GB/T1800.3-1998（互换性与公差P33页 表2-3）确定每个未注公差尺寸的偏差值如下：轴类尺寸 54 22然后画出凹模刃口磨损图，如下图所示，以虚线表示刃口磨损后的轮廓，很容易对各刃口尺寸进行分类。刃口磨损后，无减小的尺寸和不变的尺寸，增大的尺寸有Ad。按分类后的刃口尺寸再将工件相应尺寸分类： a1=54 a2=22。按各尺寸的公差等级确定补偿系数x：因所有尺寸均取IT13，x=0.75。（x查冲压工艺与模具设计表2-21）该件为落料，只需要计算凹模刃口尺寸，各类尺寸分别按冲压工艺与模具设计式2-34计算如下：=(54-0.750.46) =53.66 =(22-0.750.33) =21.75 查冲裁间隙表1-3（冲压工艺与模具设计）得该件冲裁模初始合理双面冲裁间隙Zmin=（6%1.5）mm=0.09mm3.2.2压力中心任何几何图形的重心就是其压力中心。因此一切对称图形的对称图形的对称中心就是其压力中心。一般情况下求压力中心的公式如下：其坐标取法如图所示各形孔的冲裁长度和重心坐标如下：=0 =0 =148.56=48 =0 =37.68=47 =29.5 =24=-25 =-29.5 =24=59 =30.25 =2=-13 =-30.25 =2利用式（2-39）,式（2-40）（冲压工艺与模具设计）,计算可得压力中心的坐标为（10，0）3.3 冲压力的计算冲压力包括冲裁力和卸料力。3.3.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。如果视冲裁过程为剪切，则冲裁力F可按下式计算：F（N）冲裁力；A 为剪切断面面积； 板料的抗剪强度。考虑到刃口的磨损，间隙的波动，材料力学性能的变化，板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，并取抗剪强度为抗拉强度的0.8倍，于是在生产种冲裁力便可按下式计算：F=L t式中 L 冲裁轮廓的总长度（mm）；t板料的厚度；板料的抗拉强度。圆凸模的冲裁力F1=1.3121.5450=33064.2N落料件的冲裁力F2=1.3148.561.5450=130361.4N两个侧刃的冲裁力F3=21.3(24+2)1.5450=45630N总的冲裁力F=F1=F2+F3=209055.6N3.3.2 卸料力的计算在生产中采用下列经验公式 FQ = K1 F（N）查冲压工艺与模具设计表1-7 K1 取0.05计算得:FQ =0.05209055.6=10452.78N3.3.3 冲压力的计算F0 =F+ FQ=209055.6+10452.78=219508.38N3.4 冲压设备的选择为安全起见，防止设备的超载，对于冲裁工序，压力机的公称压力P应大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.3倍。即： P （1.11.3）Fmax 取 P = 1.1 Fmax P = 1.1 Fmax= 1.1219508=241458.8N所以可以选择吨位为250KN以上的压力机，参照冲压与塑压设备（P30页）表2-3，可选取公称压力为250KN的开式可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数见下表：表1名称符号单位量值公称压力（KN）PKN25达到公称压力时滑块离下止点距离/mmSpmm6滑块行程固定行程/mmSmm80调节行程/mmS1mm80S2mm10标准行程次数（不小于）/（次/min）Nmin100最大闭合高度/mm固定台和可倾/mmHmm250活动台位置最低/mmH2mm360最高/mmH1mm180闭合高度调节量/mmHmm70滑块中心到机身距离（喉深）/mmCmm190工作台尺寸/mm左右Lmm560前后Bmm360工作台孔尺寸/mm左右L1mm260前后B1mm130直径Dmm180立柱间距离（不小于）/mmAmm260倾斜角（不小于）/（）（）30模柄孔尺寸（直径x 深度）/mmd1mm50 x 70工作台板厚度/mmtmm70第四章 冲模零件的设计4.1 冲孔、落料凹模的设计4.1.1 凹模的尺寸计算凹模工作部分的尺寸计算，参见前面的主要工艺参数的计算。其他部分结构尺寸如下：（1）凹模壁厚C凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（L x B）。故在设计过程中应选择合适的凹模壁厚C。凹模壁厚C值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹模强度和刚度，在选择凹模壁厚时，还应注意以下几点：工件落料时取表中较小值，反之取较大值；型孔为圆弧时取小值、为直边时取中值、为尖角时取大值；当设计标准模具或虽然设计非标准模具，但凹模板毛坯需要外购时，应将计算的凹模外形尺寸L X B按模具国家标准中凹模板的系列尺寸进行修正，取较大规格的尺寸。所以，根据该设计的结构形式，我选用矩形凹模板，查冲压模具设计与制造技术表3-22 （P70页）凹模壁厚C=40mm。（2）凹模厚度H凹模板的厚度H主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于10mm，特别小型的模具可取8mm。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也应相应的增大。(3) 估算凹模外形尺寸凹模长L=98+40*2=178凹模宽B=62+40*2=142对照冲压模具设计与制造技术表3-21（P70页）将上述尺寸定为标准值200*160*32（GB2858-81）所以取凹模的厚度为32mm.但在布置凹模平面图时发现该凹模周界尺寸显得过大。最后选定的凹模周界尺寸为L*B*H=200*160*32。凹模的外形尺寸已标准化，用以上方法求得的外形尺寸应向接近的标准尺寸靠拢。故凹模尺寸、强度和刚度足够，一般不再进行强度和刚度的核算。4.1.2 凹模的结构形式确定级进冲裁模的结构形式，主要依据零件的生产批量、尺寸精度和材料种类与厚度，选取模具的导向方式与精度、定距方式及卸料方式等，以便进行结构设计。本次设计的零件生产量较大，板料较厚，工位数较多，适于选择侧刃定距、弹压卸料的级进冲裁模。凹模采用螺钉固定，用销钉定位，具体的见装配图凹模结构图4.2卸料装置 卸料装置的功用是在一次冲裁结束后,将条料或工序件与落料凸模或冲孔凸模脱离，以便进行吓一次冲裁。它有固定卸料和弹压卸料两种装置形式，此次设计选用弹压卸料装置。它由弹压卸料板、卸料螺钉与弹性元件组成。（1）弹压卸料板的设计在有导料板的模具中，冲裁时，弹压卸料板应压紧板料，而不应撞击导料板。因此，弹压卸料板应制成台阶形，台阶宽度小于导料板间距，台阶高度取H1=H-T+（0.51），式中的H为导料板的厚度，T为板料后度，所加尺寸为安全距离。弹压卸料板的型孔与凸模之间应有合适的间隙，为满足卸料要求只要单边间隙小于板厚就可。为提高压料效果，间隙值越小越好。在弹压卸料板无精确导向时，其型孔与凸模之间的双边间隙可取0.10.3mm。（2）弹性元件的选用与计算弹性元件有弹簧与橡胶块两种。橡胶作为弹性元件，具有承受负荷比弹簧大，安全及安装调整方便等优点，此次设计选用的是橡胶作为弹性元件。卸料弹簧的选用步骤如下：(1)考虑了模具结构，决定用4各厚壁筒形的聚氨酯弹性体(2)计算每个弹性体的预压力:=10453/4=2613N(3)考虑橡胶块的工作压缩量较小，取预压缩率=20%。并由冲压工艺与模具设计表2-27查得单位压力=2.5Mpa.(4)按式（2-49）（冲压工艺与模具设计）计算弹性体的截面面积A：A=/=2613/2.5=1045(5)如果选用直径为8mm的卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径d=8.5mm。则弹性体的外径D可按下式求得： 取D=40为了保证足够的卸料力，以获得更平整的工件，需加大压料力，可适当增大外径D。（6）橡胶块高度的校核： mm式中 H 橡胶块自由状态下的高度（mm） 橡胶块