基于Solidworks的紫铜垫片倒装复合模具设计.doc

1 48 目 录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 模具在现代工业中的重要性 1 1 2 冲压模具相关介绍 1 1 3 冲压模具在现代工业生产中的地位 2 1 4 冲压模具水平状况 2 1 5 我国冲压模具今后发展趋势 4 第二章第二章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 6 2 1 冲压件的工艺性分析 6 2 2 冲裁工艺方案的确定 7 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 9 3 1 排样方案的确定及计算 9 3 2 冲压力的计算 13 3 2 1 落料力 13 3 2 2 冲孔力 13 3 2 3 冲裁时的推料力和卸料力顶料力的计算 15 3 2 4 最大冲压力的计算及压力机的选择 16 3 3 模具压力中心的确定 17 3 4 冲模刃口尺寸及公差的计算 18 3 4 1 冲孔部分 20 3 4 2 落料部分 21 3 4 3 孔心距 22 2 48 第四章第四章 模具结构及模具零件的设计模具结构及模具零件的设计 23 4 1 模具类型的选择 23 4 2 定位方式的选择 24 4 3 卸料装置与推件装置的选取 24 4 3 1 卸料装置的选取 24 4 3 2 推件装置的选取 26 4 4 导向方式的选择 26 4 5 工作零件的设计 26 4 5 1 凹模外形尺寸的确定 26 4 5 2 凹模结构形式的选择 27 4 5 3 凹模刃口形式选用 28 4 5 4 凸模固定形式的选择 29 4 5 5 凸模结构尺寸 29 4 5 6 凸凹模的选取 30 4 5 7 模架及其他零件的设计 32 第五章第五章 闭模高度的计算闭模高度的计算 34 第六章第六章 模具材料的选用模具材料的选用 35 第七章第七章 模具的装配与检测模具的装配与检测 36 7 1 模具的装配 36 7 2 模具检测 37 结束语结束语 40 致致 谢谢 41 参考文献参考文献 42 I 48 基于基于 SOLIDWORKSSOLIDWORKS 的紫铜垫片倒装复合模具设计的紫铜垫片倒装复合模具设计 摘摘 要要 随着计算机技术和制造技术的迅速发展 工业产品质量的不断提高 冲压模具 设计与制造技术正在由手工设计 依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅 助设计 CAD 数控切削加工 数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造 CAD CAM 技术转变 本次毕业设计以紫铜垫片为研究对象 基于 Solidworks 设计了倒装复合冲裁模 具 绘制了模具主要工作零件和模具的总装配图 该模具将落料 冲孔两步工序集 成在一起进行 具有操作方便 一次成形 生产效率高的特点 选取了合理的凸模 和凹模间隙 最佳的模具设计结构并完成了工件的加工 研究了零件冲压复合模具 的整体结构及其工作过程 为保证冲裁件的加工质量 提出了复合模具设计和加工 工程中的注意要点 该设计思路为其它类似零件的冲裁加工提供了研究基础和参考 价值 在本次毕业设计中 针对 solidworks 获得的三维几何模型应用 CAD 进行了二维 图形转换 是一次对所学知识的全面总结和运用 是巩固和加深各种理论知识灵活 运用的实践过程 关键词 冲压模具 紫铜垫片 复合冲裁模 Solidworks II 48 Flip composite mould design of Copper gasket based on Solidworks ABSTRACT With the rapid development of computer technology and manufacturing technology the industry to improve the quality of the products stamping die design and manufacturing technology is by manual design rely on artificial experience and conventional machining technology to the computer aided design CAD CNC machining CNC machining is the core of the computer aided design and manufacturing CAD CAM technological transformation The graduation project with copper gasket for the study based on Solidworks design flip composite blanking dies drawing dies main working parts and molds general assembly drawing The mold has easy to operate a shape high production efficiency characteristics of the blanking punching integrated two step process carried out selected a reasonable punch and die clearance the optimal structure of the mold design and completed workpiece studied composite parts stamping die overall structure and working process To ensure the quality of processing blanking proposed composite mold design and processing engineering points to note The design ideas for other similar parts punching offers research based and reference value In this graduation design Solidworks obtained for the three dimensional geometric models using CAD for converting two dimensional graphics is at once a comprehensive summary of the knowledge and application is to consolidate and deepen the flexible use of III 48 a variety of theoretical knowledge of practice KEY WORDS Stamping mold Copper gasket Composite blanking die Solidwork 1 48 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 模具在现代工业中的重要性模具在现代工业中的重要性 模具是工业生产的基础工艺装备 是进行少无切削加工的主要工具 模具技术 水平的高低 直接影响到产品质量 产量 成本 新产品的投产及老产品更新换代 的周期以及企业产品结构调整速度与市场竞争力 在电子 汽车 电机 电器 仪 器 仪表 家电和通讯等产品中 60 80 的零部件都要依靠模具成形 用模具生产 制件所表现出来的高精度 高复杂程度 高一致性 高生产率和低消耗 是其他加 工制造方法所不能比拟的 模具又是 效益放大器 用模具生产的最终产品的价 值 往往是模具自身价值的几十倍 上百倍 1 模具工业是国民经济的基础产业 是 百业之母 是永不衰亡的行业 模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平 及产品开发能力 2 模具工业在国民经济中的重要地位和作用表现在以下几点 1 第一 模具工业是高新技术产业的一个组成部分 第二 模具工业又是高新技术产业化的重要领域 用信息技术带动和提升模具 工业的制造技术水平 是推动模具工业技术进步的关键环节 CAD CAE CAM技术在模 具工业中的应用 快速原型制造技术的应用 使模具的设计制造技术发生了重大变 革 第三 模具工业是装备工业的一个组成部分 1998年l1月召开的中央经济工作 会议 首次明确提出了加大装备工业的开发力度 推进关键设备的国产化 将机械 工业作为装备工业 把它同一般的加工工业区别开来 是对机械工业在国民经济中 的地位与作用的重新定位 1 21 2 冲压模具相关介绍冲压模具相关介绍 冷冲压 是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力 使其产生分离或变形 从而获得一定形状 尺寸和性能的零件的加工方法 3 2 48 冲压可分为五个基本工序 冲裁 弯曲 拉深 成形和立体压制 冲压模具 在冷冲压加工中 将材料 金属或非金属 加工成零件 或半成品 的一种特殊工艺装备 称为冷冲压模具 俗称冷冲模 冲压模按照工序组合分为三类 单工序模 复合模和级进模 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺 其结构紧凑 面积较小 冲出的制件 精度高 工件表面较平直 特别是孔与制件的外形同步精度容易保证 适于冲薄料 可充分利用短料和边角余料 适合大批量生产 生产率高 所以得到广泛应用 但 模具结构复杂 制造困难 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备 是技术密集型产品 冲压件的质量 生产效率以及生产成本等 与模具设计和制造有直接关系 模具设计与制造技术水 平的高低 是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一 在很大程度上决定 着产品的质量 效益和新产品的开发能力 1 31 3 冲压模具在现代工业生产中的地位冲压模具在现代工业生产中的地位 在现代工业生产中 冲模约占模具工业的 50 在国民经济各个部门 特别是 汽车 航空航天 仪器仪表 机械制造 家用电器 石油化工 轻工日用品等工业 部门得到极其广泛的应用 据统计 利用冲模制造的零件 在飞机 汽车 电机电 器 仪器仪表等机电产品中占 60 70 在电视机 录音机 计算机等电子产品中 占 80 以上 在自行车 手表 洗衣机 电冰箱 电风扇等轻工产品中占 85 以上 在各种类型的汽车中 平均一个车型需要冲压模具 2000 套 其中大中型覆盖件模具 300 套 4 1 41 4 冲压模具水平状况冲压模具水平状况 近年来 我国冲压模具水平已有很大提高 大型冲压模具已能生产单套重量达 50多吨的模具 为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了 精度达到1 2 m 寿 命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产 表面粗糙度达到 Ra 1 5 m的精冲模 大尺寸 300mm 精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相 当高的水平 5 1 模具CAD CAM技术状况 3 48 我国模具CAD CAM技术的发展已有20多年历史 由原华中工学院和武汉733厂于 1984年共同完成的精神模CAD CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD CAM系统 由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD CAM系统是我国自行开 发的第一个冲裁模CAD CAM系统 上海交通大学开发的冷冲模CAD CAM系统也于同年 完成 20世纪90年代以来 国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD CAM技术 国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂 由华中理工大学作为技术 依托单位 开发的汽车车身与覆盖模具CAD CAPP CAM集成系统于1996年初通过鉴定 在此期间 一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD CAM软件系统 并在模具设 计制造中实际应用 取得了显著效益 1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟 CAE软件并开始用于生产 21世纪开始CAD CAM技术逐渐普及 现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本 都有了CAD CAM技术 其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力 模具CAD CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期 降低生产成本 提高产品质 量 已成为人们的共识 在 八五 九五 期间 已有一大批模具企业推广普及了 计算机绘图技术 数控加工的使用率也越来越高 并陆续引进了相当数量CAD CAM系 统 如美国EDS的UG 美国Parametric Technology公司 Pro Engineer 美国CV公司 的CADSS 英国DELCAM公司的DOCT5 日本HZS公司的CRADE及space E 以色列公司的 Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta Daravision公司用于汽车及 覆盖件模具的Euclid IS等专用软件 国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了 CAD CAM技术 DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD 多数企业已经向三 维过渡 总图生产逐步代替零件图生产 且模具的参数化设计也开始走向少数模具 厂家技术开发的领域 在冲压成型CAE软件方面 除了引进的软件外 华中科技术大学 吉林大学 湖 南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件 并已在生实践中得到成 功应用 产生了良好的效益 快速原型 RP 传统的快速经济模具相结合 快速制造大型汽车覆盖件模具 解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具 模具精度低 制件精度低 样样制作 难等问题 实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造 它标志着RPM应用 于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功 围绕着汽车车身试制 大型覆盖件模具的快速制造 近年来也涌现出一些新的 4 48 快速成型方法 例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成 型等技术 它们都表现出了降低成本 提高效率等优点 2 模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下 经过几十年努力 现在我国冲压模具的设计与 制造能力已达到较高水平 包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在 很多模具企业得到应用 虽然如此 我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有 较大差距 这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面 无论在设计还是加工工艺和能力方面 都有较大差距 轿车覆盖件模具 具有设计 和制造难度大 质量和精度要求高的特点 可代表覆盖件模具的水平 虽然在设计 制造方法和手段方面基本达到了国际水平 模具结构周期等方面 与国外相比还存 在一定的差距 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具 是我国重点发展的精密 模具品种 有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具 已基本达 到国际水平 但总体上和国外多工位级进模相比 在制造精度 使用寿命 模具结构和功能 上 仍存在一定差距 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美 高精度 高效益加工设备的 使用越来越广泛 高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多 NC DNC技术的应用越来越成熟 可以进行倾角加工超精加工 这些都提高了模具面 加工精度 提高了模具的质量 缩短了模具的制造周期 模具表面强化技术也得到广泛应用 工艺成熟 无污染 成本适中的离子渗氮 技术越来越被认可 碳化物被覆处理 TD处理 及许多镀 涂 层技术在冲压模具 上的应用日益增多 真空处理技术 实型铸造技术 刃口堆焊技术等日趋成熟 激 光切割和激光焊技术也得到了应用 1 51 5 我国冲压模具今后发展趋势我国冲压模具今后发展趋势 根据我国冲模技术的发展现状及存在的问题 今后应朝着如下几个方面发展 6 5 48 1 开发 发展精密 复杂 大型 长寿命模具 2 加速模具标准化和商品化 以提高模具质量 缩短模具制造周期 3 大力开发和推广应用模具CAD CAM技术 提高模具制造过程的自动化程度 4 积极开发模具新品种 新工艺 新技术和新材料 5 发展模具加工成套设备 以满足高速发展的模具工业需要 6 48 第二章第二章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 零件简图 如图 2 1 所示 工件名称 紫铜垫片 生产批量 大批量 材 料 紫铜 T2 厚 度 0 5 mm 厚度 图 2 1 零件图 2 12 1 冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性 在一般情况下 对冲压件工 艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求 良好的冲压工艺性能满足材料较省 工序较少 模具加工较容易 寿命较高 操作方便及产品质量稳定等要求 此工件只有冲孔和落料两个基本工序 材料为紫铜 紫铜有较好的塑性 很容 易进行冷热加工 适合冲裁 工件结构比较简单 整个外形光滑 圆整 尺寸精度 及冲裁断面质量要求均不高 作为普通冲裁 其经济精度一般在 IT12 IT14 级 取 落料精度为 IT14 级 冲孔精度为 IT13 级 最小冲孔直径为 mm10 大于料厚 t 故冲孔凸模强度足够 冲裁孔 mm10 与孔边缘间最小距离为 5 10 5 5 mm 大于 表 2 1 中查得的凸凹模的最小壁厚 1 6mm 凸凹模强度足够且工件边缘不会产生膨 胀或扭曲变形 零件的加工工艺性较好 7 7 48 表 2 1 凸凹模的最小壁厚 单位 mm 料厚0 4 0 50 60 70 80 911 21 51 75 最小壁厚 a 1 41 61 822 32 52 73 23 84 最小直径 D 151821 2 22 2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 该工件包括冲孔 落料两个基本工序 可以有以下三种方案 方案一 先落料 后冲孔 需要两套模具 采用单工序模生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 需要一套模具 方案三 冲孔 落料级进模 需要一套模具 三种方案比较见表 2 2 表 2 2 三种方案的比较 模具种类 比较项目 单工序模复合模连续模 冲件精度较低高一般 生产效率较低较高高 生产批量适合大 中 小批量适合大批量适合大批量 模具复杂程度较易较复杂复杂 模具成本较低较高高 模具制作精度较低较高高 模具制造周期较快较长长 模具外形尺寸较小中等较大 冲压设备能力较小中等较大 22 12 52 7533 544 555 5 最小壁厚 a 4 955 86 36 77 88 59 31012 最小直径 D 21252832354045 8 48 工作条件一般较好好 由于这样一个工件按单工序模具来加工 则需两个工序 即需要两套模具 两 台设备 模具制造费用大 生产效率低 且不容易保证尺寸精度 操作不便 也不 够安全 所以方案一不合理 若采用级进模具则模具制造难度加大 工件的尺寸也 不容易保证 生产效率也不高 所以方案三也不合理 而采用复合模制冲件时 由 于这个工件的结构不太复杂而且轴对称 复合模的成本不是太高 制造的难度也不 大 容易保证尺寸的精度 操作也方便 安全性好 生产效率高 综合考虑 对以上三种模具特点的比较后 方案二比较合理 所以采用方案二 的复合模 9 48 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 3 13 1 排样方案的确定及计算排样方案的确定及计算 在冲压生产中 节约和减少废料具有重要的意义 在模具设计中 排样设计是 一项极为重要的 技术性很强的设计工作 排样的合理与否直接影响到材料的利用 率 制件质量 生产率与成本以及模具寿命等 所以排样工作的好坏是左右冲裁经 济效益的重要因素之一 冲裁所产生的废料分为两种 一是工件的各种内孔产生的废料 它取决于工件的形状 一般不能改变 称为 设计废料 二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边 板料的料头 料尾而产生 的废料 它取决于冲压方式和排样方式 称为工艺废料 提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小 另外在满足工件 使用要求的前提下 适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率 排样时 工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边 搭边的作用是补偿定位误 差和保持条料有一定的刚度 以保证冲压件质量和送料方便 搭边太宽 浪费材料 搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲 可能 啃刃 现象或冲裁时会被拉断 有时还会 拉入模具间隙中 损坏模具刃口 从而影响模具寿命 搭边值的大小与下列因素有关 材料的力学性能 硬材料可小些 软材料的搭边可要大些 工件的形状与尺寸 尺寸大或有尖突的复杂的形状时 搭边要取得大值 材料厚度 薄材料的搭边值应取的大一些 送料方式及挡料方式 用手工送料 有侧压板导向的搭边值可以取小些 常用的排样方法有三种 有废料排样 指沿工件全部外形冲裁 工件与工件 工件与条料边缘都留有 搭边 此种排样的缺点是材料利用率低 但有了搭边就能保证冲裁件的质量 模具 寿命也高 10 48 少废料排样 指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁 只有局部搭边的存在 无废料排样 指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在 模 具刃口沿条料顺序切下 直接获得工件 少废料 无废料排样的缺点是工件质量差 模具寿命不高 但这两种排样可以 节省材料 还具有简化模具结构 降低冲裁力和提高生产率等优点 并且工件须具 有一定的形状才能采用少 无废料排样 上述三类排样方法 按工件的外形特征主 要分为直排 斜排 直对排 斜对排 混合排 多行排等形式 综上所述排样如图 3 1 所示 图 3 1 排样图 由表 3 1 确定搭边值表 表 3 1 搭边值表 单位 mm 手送料 圆形非圆形往复送料 自动送料 料厚 a 1 aa 1 aa 1 aa 1 a 1 1 51 521 532 1 2 21 52 523 52 532 2 3 2 5232 543 5 3 4 32 53 535443 根据零件形状两式件间按矩形取搭边值a 1 5mm 侧边取搭边值 1 a 1 5mm 11 48 条料的送料步距按式 3 1 1 adh 3 1 式中 h 送料步距 mm 1 a 最小搭边值 mm 则步距 3 2 mmh655 179 63 条料宽度按式 3 3 3 0 2 CaDB 3 其中 冲裁件宽度方向的最大尺寸 D 导料板与最宽条料之间的间隙 查表 3 2 取 C0 5C 表 3 2 导料板与最宽条料之间的间隙表 单位 mm 无侧压装置 条料宽度B条料厚度t 100 以下100 200 0 5 0 50 5 0 5 1 0 50 5 2 3 0 50 5 3 4 0 51 4 5 0 51 12 48 13 48 为条料宽度方向的单向偏差 可查表 3 3 取 0 4 表 3 3 剪切条料宽度公差 单位 材料厚度 t条料宽度 B 0 1 1 2 2 3 3 5 500 40 50 70 9 50 100 0 50 60 8 1 0 100 150 0 60 70 91 1 150 220 0 70 81 01 2 220 300 0 80 91 11 3 3 4 mmB 0 4 0 0 4 0 5 435 05 1240 导料板间的距离为 A B Z 3 5 Z 为条料与倒料板之间的间隙 可查表 3 4 取 Z 0 5 导料板间的距离 A 44mm 3 6 表 3 4 条料与倒料板之间的间隙 Z 单位 mm 条料宽度 条料厚度 t 100 100 200 200 300 10 50 51 1 5 0 511 14 48 3 23 2 冲压力的计算冲压力的计算 冲压力包括冲裁力 卸料力 推料力 顶料力 计算冲压力是选择压力机的基 础 3 2 13 2 1 落料力落料力 材料的抗剪强度 pa 240 3 7 tKLF 落 其中 落 落料时的冲裁力 F 落料时冲裁周边长度 L 材料厚度 t 材料抗剪强度 系数 一般取 1 3 K 3 8 tKLF 落 2405 0 9 2153 1 4 33680 3 2 23 2 2 冲孔力冲孔力 中心孔 3 9 tKLF 11 孔 1 3 80 8 0 5 240 12604 8N 其中 L1 中心孔的冲裁周边长度 15 48 2 个小孔 3 10 tKLF 22 孔 N8 97962405 0 4 313 1 其中 L2 2 个小孔的冲裁周边长度 3 11 21 2 孔孔冲 FFF 4 32198 8 97962 8 12604 16 48 3 2 33 2 3 冲裁时的推料力和卸料力顶料力的计算冲裁时的推料力和卸料力顶料力的计算 表 3 5 卸料力 推料力及顶料力系数 冲裁材料 K卸K推K顶 纯铜 黄铜0 02 0 060 03 0 09 铝 铝合金0 025 0 080 03 0 07 0 10 06 0 075 0 10 14 0 1 0 50 045 0055 0 0650 08 0 5 2 50 04 0 05 0 0500 06 2 5 6 50 03 0 04 0 0400 05 钢 材料厚 度mm 6 5 0 02 0 03 0 0250 03 查表 3 5 3 12 03 0 顶推 KK 02 0 卸 K 3 13 冲推推顶 FKnFF 3 14 thn 3 15 其中 n 凹模孔内存件的个数 h 凹模刃口直壁高度 T 工件厚度 刃口高度 h 的取值与板料厚度 t 有关 t 0 5 时 h 3 5mm 8 取 mmh5 17 48 则 3 16 个10 5 0 5 t h n 故 冲推推 FKnF 3 17 52 9695 4 3219803 010 3 18 落卸卸 FKF 608 673 4 3368002 0 3 2 43 2 4 最大冲压力的计算及压力机的选择最大冲压力的计算及压力机的选择 为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现 且考虑到凸模相距很近时避免小直径 凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸 模如图 3 3 阶梯式凸模不仅能降低冲裁力 而且能减少压力机的震动 在直径相 差较大 距离又很近的多孔冲裁中 一般将小直径凸模做短些 可以避免小直径凸 模因受被冲材料流动产生的水平力的作用 而产生折断或者倾斜的现象 图 3 3 阶梯凸模 18 48 其凸模间的高度差 H 与板料厚度 t 有关即 t 3mm 时 H t t 3mm 时 H 0 5t 因此高度差 H 0 5mm 3 19 则最大冲压力 推卸冲落总 FFFFF 3 20 KN N 274928 76 928 76274 52 9695608 673 4 32198 4 33680 查参考文献 9 选取国产 100KN 开式压力机 其最大装模高度为 180mm 最小装模高度为 130mm 模柄孔尺寸为直径 30mm 深度为 50mm 工作台尺寸左右为 360mm 前后 240mm 厚度 50mm 工作台孔尺寸 左右 180mm 前后 90mm 直径 130mm 立柱间距离 180mm 倾斜角 300 3 33 3 模具压力中心的确定模具压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为压力中心 在设计冲裁模时 应尽量使压力中心与压 力机滑块相重合 否则会产生偏心载荷 使模具导向部分和压力机导轨非正常磨损 导致模具间隙不匀 严重时会损坏刃口 对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的 冲裁模 必须求出冲压力合力的作用点即压力中心 模具的压力中心应与模柄的轴 线重合 否则会影响模具及压力机的精度和寿命 一切对称冲裁件的压力中心 均位于其轮廓图形的几何中心点上 对于该工件 由工件形状可知压力中心位于圆心上 如零件图 2 1 根据图形分析 因为工件图形对称 所以该工件的压力中心为该 工件的中心 19 48 3 43 4 冲模刃口尺寸及公差的计算冲模刃口尺寸及公差的计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差 直接影响冲裁件的尺寸精度 合理的间隙值也 是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差来保证的 它的确定需考虑到冲裁变形的规律 冲裁件精度要求 模具磨损和制造特点等情况 因冲模加工方法不同 刃口尺寸的计算方法也不同 基本上可分为两类 1 按凸模与凹模分开加工法 它主要用于圆形或简单规则形状的工作 因冲 裁此类工件的凸 凹模制造相对简单 精度容易保证 所以采用分别加工 要分别 标注凸模和凹模刃口的公称尺寸和制造公差 凸模 凸 凹模 凹 为了保证初始间 隙值小于最大合理间隙 Zmax 必须满足 minmax ZZ 凹凸 3 21 如果不成立就更改为 minmax 4 0ZZ 凸 3 22 minmax 6 0ZZ 凹 3 23 进行修改调试 也就是新制造的模具应满足 maxmin ZZ 凹凸 3 24 否则制造的模具间隙已超过允许变动范围 Zmin Zmax 2 按凸模与凹模配作法加工 常用于冲制复杂形状的冲模 这种加工方法的 特点是模具的间隙有配置保证 工艺比较简单 不必校核 minmax ZZ TA 的条 件 并且还可以放大基准件的制造公差 使制造容易 20 48 表 3 6 初始双面间隙 max Z min Z 单位 mm 08 10 35 09M2 Q235 Q345 40 5065Mn 材料厚 度 t mm max Z min Z max Z min Z max Z min Z max Z min Z 小于 0 5极小间隙 0 50 0400 0600 0400 0600 0400 0600 0400 060 0 60 0480 0720 0480 0720 0480 0720 0480 072 0 70 0640 0920 0640 0920 0640 0920 0640 092 0 80 0720 1040 0720 1040 0720 1040 0640 092 0 90 0900 1160 0900 1260 0900 1260 0900 126 1 00 1800 1200 1000 1400 1000 1400 0900 126 1 20 1260 1800 1320 1800 1320 180 1 50 1320 2400 1700 2400 1700 240 1 750 2200 3200 2200 3200 2200 320 2 00 2460 3600 2600 3800 2600 380 由表 3 6 确定初始双面间隙 max Z min Z 的值 mmZ025 0 min 3 25 mmZ035 0 max 3 26 mmmmmmZZ010 0 025 0 035 0 minmax 3 27 设凸 凹模的制造偏差值分别按公式 3 28 和 3 29 minmax 4 0ZZ 凸 3 28 21 48 minmax 6 0ZZ 凹 3 29 其中 凸 凸模的制造公差 凹 凹模的制造公差 3 4 13 4 1 冲孔部分冲孔部分 取 minmax 4 0ZZ 凸 0 004mm 3 30 minmax 6 0ZZ 凹 0 006mm 3 31 冲两小孔 对于冲小孔 mm10 转换为 mm 22 0 0 10 采用第一种方法加工即凸凹模分开加工 利用公式 3 32 3 33 0 min 凸 凸 xdD 3 32 凹 凸凹 0 min ZDD 3 33 其中 D凸 落料凸模刃口尺寸 D凹 落料凹模刃口尺寸 dmin 冲孔件下极限尺寸 x 磨损系数的选取查下表 3 5 是工件的公差值 Zmin 凸 凹模最小初始双面间隙 表 3 5 磨损系数表 工件精度 IT10 以上 1x 工件精度 IT11 IT13 0 75x 工件精度 IT14 0 5x 因孔的公差等级为 IT13 级 所以查表 3 5 得 0 75 x 则 22 48 3 34 0 min 凸 凸 xdD mmmm 0 004 0 0 004 0 165 1022 0 75 0 10 3 35 凹 凸凹 0 min ZDD mm 006 0 0 025 0 165 10 0 006 0 10 19mm 冲中心孔 对于冲中心孔转换为采用第二种方法加工即配合加工 mm20 mm 55 0 0 20 设以凸模为设计基准件 属于类第二类尺寸磨损后将会减小的尺寸按公式B 0 4 min xBBj 3 36 其中 模具基准尺寸 j Bmm 工件极限尺寸 min Bmm 工件公差 mm 则冲部分 55 0 0 20 mm 3 37 mmD 0 0226 0 0 4 55 0 2475 2033 0 075 0 20 凸 凹模与凸模尺寸基本相同为 20 2475不必标注公差 但要保证最小双面合理mm 间隙值 mmZ025 0 min 3 4 23 4 2 落料部分落料部分 对外轮廓的落料 由于形状较复杂 故采用配合加工方法 当以凹模为基准件时 凹模磨损后刃口部分尺寸都增大 因此均属于 A 类尺寸 第一类尺寸 它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式 3 38 4 0max xAAj 其中 模具基准尺寸 j A mm 工件极限尺寸 max A mm 工件公差 mm 其落料精度为 IT14 级 查公差表将尺寸 40 80分 mmR10mmR20mmmm 23 48 别转化为 查表 3 5 取 x 0 5 mmR 0 22 0 10 mmR 0 62 0 20 mm 0 62 0 40 mm 0 74 0 80 则 3 39 mmR 0 22 0 10 mmmmD 066 0 00 89 922 0 5 010 4 22 0 凹 3 40 mmR 0 62 0 20 mmmmD 15 0 0 4 62 0 0 74 195 052 0 20 凹 3 41 mm 0 62 0 40 mmmmD 166 0 0 4 62 0 0 69 3962 0 5 040 凹 3 42 mm 0 74 0 80 mmmmD 126 0 0 4 74 0 0 63 7974 0 5 080 凹 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制 保证最小双面间 隙值为 0 025 mm 3 4 33 4 3 孔心距孔心距 孔心距 60查公差表将尺寸转化为 磨损后尺寸基本不变 mmmm15 0 60 不必考虑磨损的影响 可直接按公式计算 3 43 8 1 LLd 其中 工件孔心距 mm L 凹模孔心距的公称尺寸 mm d L 工件制造公差 mm 则计算结果如下 3 44 mmLLd 0375 0 60 8 3 0 60 8 1 24 48 第四章第四章 模具结构及模具零件的设计模具结构及模具零件的设计 4 14 1 模具类型的选择模具类型的选择 由冲压工艺分析可知采用复合冲压 但复合模又可分为正装复合模和倒装复合 模 正装复合模凸凹模在上模 落料凹模和冲孔凸模在下模 工作时 板料在压紧 状态下分离 因此冲出的工件平直度较高 但冲孔废料落在下模工作面上不易清除 有可能影响操作和安全 从而影响了生产率 倒装复合模凸凹模在下模 落料凹模和冲孔凸模在上模 工作时 冲孔废料直 接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下 结构简单 操作方便 其各自的特点如下表 表 4 1 正装复合模与倒装复合模的比较 序号正装倒装 1 对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求 2 操作不方便 不安全 孔的废料又打棒 打出 操作方法能装自动拨料装置即能提 高生产效率又能保证安全生产 孔 的废料通过凸凹模的孔往下漏掉 3 装凹模的面积较大 有利于复杂重建用 拼块结构 如凸凹模较大 可直接将凸凹模固 定在底座上省去固定板 4 废料不会在凸凹模孔内积聚 每次又打 棒打出 可减少孔内废料的涨力 又利 于凸凹模减小最小壁厚 废料在凸凹模孔内积聚 凸凹模要 求又较大的壁厚以增加强度 该冲件属于普通冲裁 精度要求不高又属于大批量生产 采用倒装比正装操作 方便简单 生产效率较高 因此选用倒装复合模 25 48 4 24 2 定位方式的选择定位方式的选择 定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置 条料在模具送料 平面中必须有两个方向的限位 一是在与条料方向垂直方向上的限位 保证条料沿 正确的方向送进成为送进导向 二是在送料方向的限位 控制条料一次送进的距离 步距 属于送料导向的定位零件又导料销 导料板 侧压板等 导料板及侧压板多用 于级进模和单工序模中 导料销则多用于复合模和单工序模中 因此选导料销做为 导向且位于条料的同侧 从右向左送料时导料销装在后侧 属于送料定距的定位零件有挡料销 导正销 侧刃等 导正销及侧刃多用于级 进模和单工序模中 挡料销则多用于复合模和单工序模中 选取挡料销做定距定位 零件 在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式弹顶挡料销 其挡料 销的高度 h 查表得 h 3mm 即销钉 参考文献 8 可选销 1m6 3 材料 45 mml3 表 4 2 挡料销高度 单位 mm h th 0 3 2 3 2 3 4 4 34 3 卸料装置与推件装置的选取卸料装置与推件装置的选取 4 3 14 3 1 卸料装置的选取卸料装置的选取 卸料是指当一次冲压完成 上模回程时把工件或废料从凸模上卸下来 以便 下次冲压继续进行 常见的卸料零件有刚性卸料板和弹性卸料板 前者是刚性结构 主要起卸料作 用 卸料力大 适用于冲材料厚度大于 0 8mm 的模具 后者是柔性结构 兼有压料 和卸料两个作用 其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件 主要用于冲制薄料和 要求制件平整的充模中 常用在倒装复合模中 因此选取弹性卸料板 26 48 弹性卸料板与凸凹模配合间隙值查表 4 3 取 C 0 1mm 表 4 3 弹压卸料板与凸模配合间隙值 单位 mm 材料厚度t 0 5 0 5 1 1 单面间隙C0 050 10 15 在自由状态下的弹压卸料板应高出凸凹凸模刃口 0 3 0 5 卸料板的厚度 mm 查表 4 4 表 4 4 卸料板的厚度 单位 mm 卸料板宽度B 50 50 80 80 125 材料厚度 t hoH0hoH0hoH0 0 8 68610813 0 8 1 5 6108121014 1 5 3 6 10 12 查上表得卸料板厚度 mmHO8 卸料弹簧选取 4 个圆钢丝弹簧 其规格为外径 截面 自由 mmD14 mmd2 高度 工作高度 节距 该弹簧的材料为 65 淬硬 mmh12 mmH3 4 mmt5 4 Mn 43 48 它的安装结构是套在卸料螺钉外面 卸料螺钉的直径按式 4 1 HRC 4 1 aDB i 其中 27 48 弹簧的内径 mm 2 3 mm i Da 计算得 即卸料螺钉选 M8 其卸料螺钉的结构形式如图 4 1 mmB8 图 4 1 卸料螺钉 4 3 24 3 2 推件装置的选取推件装置的选取 推件和顶件一般是指把工件废料从凹模中推出来或顶出来 向下推出的机构称 为推件 一般装在上模内 向上顶出的机构称为顶件 一般装在下模内 推件装置装在上模内 主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种 一般刚性的 用得较多 它由打杆 推板 连接推杆和推件块组成 有的刚性推件装置不需要推 板和连接推杆组成中间传递结构 而由打杆直接推动推件块 甚至直接由打杆推件 其工作原理是在冲压结束后上模回程时 利用压力机滑块上的打料杆 撞击上模内 的打杆与推件块 将凹模内的工件推出 其推件力大 工作可靠 该模具设计采用刚性推件装置 由打杆 推板 连接推杆和推件块组成 4 44 4 导向方式的选择导向方式的选择 为了工作方便 安装调整简单 该复合模采用后侧导柱 4 54 5 工作零件的设计工作零件的设计 4 5 14 5 1 凹模外形尺寸的确定凹模外形尺寸的确定 凹模厚度的确定 4 2 kbH 28 48 其中 为系数 k 为凹模刃口的最大尺寸 bmm 查表 4 5 选取系数 0 30 k 表 4 5 凹模系数k 材料厚度条料宽度 1 1 3 3 6 50 0 30 0 400 35 0 500 45 0 60 50 1000 20 0 300 22 0 350 30 0 45 100 2000 15 0 200 18 0 220 22 0 30 则 4 3 mmH248030 0 凹 凹模壁厚 4 4 1 5 21 5 2436CHmm 查参考文献 7 选取凹模外形尺寸为 mmmm 125160 4 5 24 5 2 凹模结构形式的选择凹模结构形式的选择 凹模的结构形式有整体式和组体式两种 两种结构形式的比较如表 4 6 29 48 表 4 6 凹模两种结构形式的比较 结构形式制作方法固定方法特点 整体式凹模其外形按毛坯和工件的形状制作 采用螺钉和销钉直接固 定在模板上 制造简单 但工作部 分与非工作部分都由 优质钢制造 损坏后 全部更换 浪费材料 成本高 组合式凹模 凹模工作部分与非工作部分开制 造 非工作部分用普通钢制造 凹模以过渡配合压装在凹模固定 板内 采用螺钉和销钉把凹模 固定板紧固在模板上 节约贵重的模具材料 且当凹模损坏后是易 维修更换 适用于冲 制大 中型工件上的 小孔 由于工件是大批量的生产 而且整体尺寸较小 则根据上面的比较表可选用整 体式的凹模结构 4 5 34 5 3 凹模凹模刃口形式选用刃口形式选用 凹模的刃口形式有直壁形 锥形和凸台式三种 这几种形式比较如表 4 7 表 4 7 凹模刃口形式的比较 刃口形式优点缺点 直壁形 刃口强度高且刃磨后孔中尺寸不随修磨而变化 制造方便 孔内易积工件或废料 增大了 凹模的胀力 推件力 孔壁易 磨损 锥形 凹模加工容易 不易积存工件或废料 对孔壁摩 擦力和压力小 刃口强度较差且刃磨以后孔口 尺寸随修磨变大 凸台式 可以用锤敲打凸台斜面以调整模具间隙 直到试 出满意的冲件 仅适用于冲 0 3mm 以下的软金 属与非金属材料 凹模的硬度 一般不高于 HRC35 38 在本套复合模中 采用的是倒装的形式 而且凹模内有推件块 所以凹模内不 30 48 会积存工件 而锥形的又不利于工件的推出和间化模具的结构 则根据上面的比较 表选用直壁形的刃口形式 该刃壁无斜度 刃磨后刃口尺寸不变 适用于制件或废 料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模 薄料落料模 其形状如图 4 2 图 4 2 凹模刃口 4 5 44 5 4 凸模固定形式的选择凸模固定形式的选择 凸模的固定形式有 采用凸模固定板固定 与上模板直接固定和采用低溶点合 金或环氧树脂浇注固定三种 各自的特点的比较如下表 表 4 8 固定形式的特点比较 固定形式固定方法特点 凸模固定板固定 一般采用 H7 p6 过渡配合 圆形 凸模则采用凸肩固定 定位精度高 牢靠 但固定孔 精度高 加工困难 与上模板直接连接 采用螺钉 销钉直接把凸模固定 在上模板上 适用于大型凸模的固定 低熔点合金浇注固定 或 环氧树脂浇注固定 使低熔点合金或氧树脂溶化 像 粘结剂一样固定在凸模上 适用于冲裁 0 3 2的板料mm 由于本工件是大批量的生产 且内孔有一定的精度要求 模具采用的是复合模 则从上表的比较中可选用凸模固定板固定的形式固定凸模 4 5 54 5 5 凸模结构尺寸凸模结构尺寸 凸模为圆形 采取台阶式凸模 它的强度刚性较好 装皮修磨方便 与凸模固 31 48 定板配合部分按过渡配合 H7 m6 或 H7 n7 制造 最大直径的作用是形式台肩 以 便固定 保证工作时凸模不配拉出 材料选取 热处理硬度为 58 62 AT10HRC 其凸模长度计算公式 4 5 hthhL 21 0 6 0 8 4 6 1 h 凹 H mm 4 142460 0 其中 1 凸模固定板厚度 取 h mmh15 1 材料厚度为 t mm5 0 卸料板厚度为 2 h mm8 增加长度 一般选取 10 20 hmm 则冲小孔凸模长度 4 7 mmmmmmmmmmL40 5 165 0