模具设计说明书.doc

0 43 第 1 章 绪 论 1 1 选题的背景 目的及意义 从我国参加 WTO 后 机械制造业迎来了前所未有的发展机会 我国正渐渐成为 世界制造中心 制造业为了增强竞争实力 提高产品质量和出产效能 改进原材 料利用率 节约能源 普遍地选用各种模具成形工艺更换传统的切削加工工艺 当前 机械 汽车 电子信息 轻工等工业产品有 60 到 80 的工件选用模具成形工艺 在成形模具的加工中 冷冲压模具加工具备很多的优势 我国着重发展的精密 高效模具种类中最重要的是多工位的连续模与多功能的模具 尤其是机械 仪表行业 电子 电气的体积小 形状复杂 精度要求比较高的金属制件 普遍的使用多工位级 进模生产 在现代冲压技术中 发展连续级进型模具有重要地位 尤其是对冲压件需要大批 量生产的 更该选用多工位级进模进行加工制造 多工位级进模与普通模具相比 提 高劳动生产率和设备利用率 高精度定位和精确的距离测量系统的尺寸 高精度的生 产 表面质量好 选用多工位连续模作为设计课题是非常具有现实意义的 1 2 国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果 因冷冲压拥有众多突出的优势 所以在机械制造 电子 电器等各行各业中都获 得了普遍的使用 涵盖汽车的覆盖件 小到钟表及仪器 仪表元件 大多是采用冷冲 压方法得到的 当前 选择冷冲压工艺所获得的冲压成品 在现代汽车 仪器 电器 拖拉机 电机 仪表及各种电子产品和人们日常生活中 都有着十分重要得地位 根 据一个大略的统计 在汽车的加工制造行业里有着六至七成的零件都是选用冲压得工 艺制成的 整个汽车工业总劳动量的 25 至 30 是由冷冲压生产所占有的劳动量来 完成的 在机电及仪器 仪表生产中使用冷冲压工艺 加工制成了 60 至 70 的零 件 在电子类产品中 占到零件总数的约 85 及以上的零件是由冷冲压件组成的 在 飞机 导弹 各类枪弹与炮弹的生产加工中也是有相当大的部分是由冲压件来组成的 各种金属产品在人们的日常生活使用的 冲压材料占有更加重要的数量和比重 如铝 锅 不锈钢餐具 陶瓷盆等冷冲压产品 占到世界钢产量 60 至 70 以上的板材 管材及其它各类型材 其中很大的一部分是经过冲压加工制成成品的 在许多先进的 工业国家 对冲压和模具制造的高度重视 使得模具工业已成为一个重要的产业部门 而冲压生产则成为生产高质量先进机电产品生产的重要手段 1 43 目前 国内相当多的模具企业普及了计算机绘图 应用各种 CAD 软件进行模具设 计 我国东风汽车公司模具厂 第一汽车模具中心等都能制造加工代表当代模具技术 水平的汽车覆盖件模具 他们使用 CAD CAE CAM 的技术 加工方法 冲压模具的 质量和性能 已达到或接近国际水平 第一汽车厂模具制造有限公司制造的大红旗轿 车的左 右前和翼板拉深模和发动机罩外板拉深模均采用 CAD CAE CAM 技术及高速 铣削加工技术 模具具有精度高 质地好等优点 基本上达到国际水平 多工位连续 级进模和多功能模具是我国重点发展的精密 高效模具种类 另外 国内已可制造出 的铁心精密自动叠片多功能模具已经具备了自动冲切 叠压 铆合 计数 分组 转 子铁心扭斜和安全保护等功能 生产电动机定子 转子双回转叠片的硬质合金连续模 的步距精度已可达 2um 寿命可以达到 1 亿次以上 用于生产集成电路引线框架的 20 到 30 个工位的连续模 用于生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调散热片 的连续模均已达到较高的水准 在国外 ADP 公司的转塔式冲床车间中 有 9 台转 塔式冲床 用来生产面板类零件 对剪切模具的改进 缩短磨刀和换模时间 每周可 提高冲床生产时间 7 小时 大大降低了模具成本 提高了生产效率 我国模具与工业 发达国家相比在技术 加工精度 效率 寿命 生产周期等方面差距相当大 我国模 具加工业要想在短期内赶上世界发达国家的工业水平 还需付出许多艰辛的努力 1 3 对选题的研究设想 研究方法 本课题是设计一个起滑动功能的电气元件 制件尺寸较小 成形工序比较多 精 度要求比较高 适合于使用多工位级进模加工 与单工序模具相比较 连续模具具有 高效率和优质生产的基本优势 连续级进模减少了大量的人力和时间消耗的单步操作 消除各个运行环节定位的定位误差 所以它的产品质量好 生产效率高 且操作安全 但是连续模具制造成本比单工序模要高 故比较适合中小型零件的大批量的生产 首先是对零件进行工艺性分析 对级进模设计分析的基础就是对零件结构进行工 艺性的分析 工艺分析是否准确 工艺措施是否得当 将直接影响到模具的工作效能 和零件的加工质量 用 分解法 来解决那些不符合规范要求的工艺难点 是解决这 类问题的基本方法 特别是对那些从总体上看很难一次性成型 或一次性成型模具强 度很难达到的技术难点 然后分解分析 一般是能够找到解决的方法的 工艺分析的 结果应包括 一般工艺分解的顺序 特殊工艺分解的设计过程及具体的技术参数 为 下一步设计方案奠定基础 然后 根据工艺分析的结果来确定工步顺序的安排 并画 出排样图 工步的顺序安排应当基本满足工艺分解的设计要求 尽量对称的安排被加 工要素 以控制生产和模具压力中心 最后 设计模具的总体结构 2 43 1 4 预期结果和意义 多工位级进模的结构设计虽与普通单工序模具有共同点 而不是将几个单工序模 具结构简单地结合 连续模具有明显的结构特点 比如具有高精度的导向装置 高精 度的步距定位装置 高精度的自动送料装置 有的还带有自动机构装置来满足某些成 形要求 为了使级进模能够适应 高速 自动 精度 安全 的四个基本要求 优化 对于连续模的结构设计是非常重要的 3 43 第 2 章 模具的设计方案 2 1 工件的规格参数 名称 滑盖 生产批量 大批量 材料 Q235 厚度 t 0 5 工件简图 图 2 1 图 2 1 工件图 2 2 工件的工艺分析 这里所指的工艺分析 主要是依据冲压工艺本身的工艺规范和特点 分析零件上 所有结构要素的形成能否满足其规范要求 并结合连续模本身能进行多工序组合的特 点 制定相应的工艺措施 工艺分析的内容应包括 一般工艺分解的顺序 特殊工艺 分解的设计过程及具体的技术参数 由零件简图中的各尺寸标注可以看出 该零件对 于尺寸有着严格的精度要求 从零件的结构分析 它的加工工艺包括落料 冲孔 成 形 弯曲 切断等工序 成形工艺较复杂 采用单工序模生产 工序较多 4 43 2 3 工件的加工工艺方案 确定加工工艺的方案 就是合理的制定工序 应该在各工步上考虑控制步距精度 的定位方式 如有必要则可以通过开设工艺孔来满要求 连接位置的选择方面 应充 分考虑形成连体刚度 并在时间作为部分创造便利条件的最后一个步骤相同 避免产 生连续的处理情况 如果冲压冲压方向没有规定或清楚的表面质量的要求 应选择能 促进料 可以简化模具结构的加工方向的方向 如果你想和过程分解是不矛盾的 应 尽可能将弯曲步骤相对集中在几个步骤简化最终的 方便的进料和模具结构 最后工 步数的确定应以模具的强度允许为原则 结合工艺分解步数合理确定 必要时不妨适 当添加工步数以满足模具的强度要求或模具结构所需要的空间位置要求 按照该零件加工工艺可以确定下基本工序 冲裁 2 4mm 工艺孔 冲裁R1 的突 起 冲裁分离槽 冲裁成形槽 两翼弯曲和切断 根据这些基本工序可以拟出三种工艺方案 方案一 采用单工序模 方案二 弯曲冲孔复合 其余单工序 方案三 采用多 工位连续模制造 对三种方案进行比较可知 方案一与方案二的工序较多 并且需要手工操作 定 位难以达到所需精度 质量很难得到保证 由于零件对于尺寸精度要求较高 且为大 批量生产 以提高生产效率 保证质量 决定采用多工位连续模设计制作 2 4 加工工序的确定 方案一 第一工位冲裁 2 4mm 工艺孔 第二工位冲裁分离槽 第三工位冲裁 成形槽 第四工位使两翼弯曲 第五工位冲裁 R1 的突起 第六工位为切断 方案二 第一工位冲裁 2 4mm 工艺孔 第二工位冲裁 R1 的突起 第三工位冲 裁分离槽 第四工位冲裁成形槽 第五工位使两翼弯曲 第六工位为切断 由于胀形属于局部成形 对材料的变形影响不大 所以根据零件的结构特点 第 二方案比较合理 2 5 模具装配特点 多工位连续模的装配关键是要使凸模固定板 凹模固定板与卸料镶块固定板上的 型孔尺寸和位置精度相互协调 并且保证多个凸模 凹模或镶块的间隙与位置符合要 求 多工位连续模装配通常运用部分分装 总装组合的方法 即第一化整为零 先装 配凹模固定板 凸模固定板和卸料镶块固定板等首要部件 第二再进行模具总装 先 装配下模部分 后装配上模部分 最后再调整模具的间隙和进距精度 5 43 2 6 本章小结 本章主要对所要制作的零件进行了工艺分析 制定了零件的加工方案 为模具的 结构设计奠定了基础 通过对这些要求的分析后 所要制作的零件可以满足冲压成形 工艺性良好 适合冲压成形的要求 6 43 第 3 章 模具主要工艺参数的计算 3 1 毛坯尺寸的计算 因为胀形是属于局部变形的 所以工件的坯料尺寸需要按照弯曲件来进行计算 确定中性层曲率半径 3 1 xtr 已知为 r 0 5 t 0 5 由文献 1 有 由 r t 1 可查得 x 0 32 5 032 0 5 0 0 66 确定中性层长度 180 l 3 2 已知 90 180 9066 0 l mm04 1 因 r 0 5t 该弯曲是有圆角半径的弯曲形式 毛坯展开尺寸 直线圆弧 LlL 3 3 直线部分长度 mm2 7 1 L mm7 15 02 2 2 L mm 6 1027 12 7 直线 L 毛坯尺寸 mm68 1204 1 2 6 10 L 3 2 排样图设计 7 43 多工位连续模设计的关键是对工位排样得设计 它不但对材料的经济使用 冲压 件精度 模具制造的难易程度有影响 并且直接影响了模具在各工位冲压时的协调和 稳定 各种成型工位的分布及送料类型的选择是一个完整的工位排样应当具有的内容 在设计多工位连续模时 首先要确定排样 排样的内容主要包括定位基准 载体 分型 工位数及工位顺序等 排样样式是否合理决定了模具的复杂程度 冲压寿命和 冲压件的质量 因此排样是多工位连续模设计中的重要组成部分之一 每一个设计者 的想法不可能完全一致 So 排样也不可能完全相同 但是必须满足以下要求 能保 证冲压件对于质量 精度的要求 模具有足够强度 满足冲压对于寿命的要求 模具 结构分局合理 制造和返修工艺性能良好 合理选择载体 尽力提高材料使用率 搭边是在排样时冲裁件与冲裁件之间 a 以及冲裁件与条形料之间 a1 留下 的工艺余料 根据文献 1 查得 mm mm5 1 a8 1 1 a 条料宽度 1 2aDB 3 4 因为所制作的零件尺寸较小 为了提高零件的生产效率 安排使一个工位同时冲 四件 又考虑到载体得大小以及成形工艺的要求 计算条料宽度为 58 6mm 送料步距 aDA 3 5 mm16 排样图 8 43 图 3 1 排样图 3 3 各部分工艺力的计算 1 冲压力的计算 1 第一工位 冲 2 4 工艺孔 冲裁力 F KLt 3 6 F 冲裁力 N L 冲裁件周长 mm t 板料厚度 mm 材料的抗剪强度 MPa K 安全系数 常取 K 1 3 根据文献 1 查得 MPa340 3405 04 23 1 1 冲 F N 3 1666 由于一个工位冲四件工件 所以第一工位需要的总冲裁力 4 3 1666 1 F N 2 6665 2 第二工位 压R1 突起 冲压力 F s KLt 3 7 F 冲压力 N L 冲裁件周长 mm t 板料厚度 mm 9 43 材料的屈服强度 MPa s K 安全系数 K 常取 K 1 3 根据文献 1 查得 MPa235 s 得到 2355 033 1 2 冲 F N63 1439 由于一个工位冲四件工件 所以第二工位需要的总成形力 N463 1439 2 F52 5758 3 第三工位 冲分离槽 分离槽尺寸如图 3 2 所示 图 3 2 分离槽 冲裁力 F KLt 3 6 得到 3405 02 122 3 1 3 冲 F N6188 因为每一个工位要实现冲裁四件工件的要求 根据排样图所示 第三工位需要冲 裁出五个分离槽 故第三工位需要的总冲裁力为 N56188 3 F30940 4 第四工位 冲成形槽 根据排样图所示 第四工位有两种成形槽 成形槽 的尺寸如图 3 3 所示 10 43 图 3 3 成形槽 冲裁力 F KLt 3 6 得到 4224 42128 L mm08 39 3405 008 393 1 4 冲 F N68 8636 成形槽 尺寸如图 3 4 所示 图 3 4 成形槽 冲裁力 F KLt 3 6 得到 11 43 223418 L mm14 27 3405 014 273 1 4 冲 F N29 5998 由于一个工位要冲裁四件工件 根据排样图 图 3 1 所示 所以在第三工位需 要冲裁三个成形槽 和两个成形槽 故在第四工位所需要的总冲裁力是 N229 5998368 8636 4 F62 37906 5 第五工位 弯曲 根据 r t 5 时 弯曲半径回弹值不是很大 So 只考虑角度的回弹 由文献 1 本设计弯曲工序最好使用校正弯曲 校正弯曲力 F Ap 3 8 A 校正部分的垂直投影面积 mm2 p 单位面积上的校正力 MPa 根据文献 1 查得 p 90 MPa 得到 9072 7 5 冲 F N4536 由于一个工位冲四件工件 根据排样图所示 第五工位需要弯曲四件工件 所以 第五工位需要的总弯曲力 44536 5 F N18144 6 第六工位 切断 冲裁力 F KLt 3 6 根据排样图可以得到 切断载体边长为 6 mm 3405 0263 1 6 冲 F 12 43 N2652 由于一个工位冲四件工件 所以第六工位需要的总冲裁力 42652 6 F N10608 模具共有四个冲裁区 一个成形区 一个弯曲区 冲裁区需要的总冲压力 6431 FFFFF 冲裁 3 9 1060862 3790630940 2 6665 N82 86119 成形区需要的总冲压力 2 FF 成形 N52 5758 弯曲区需要的总冲压力 5 FF 弯曲 N18144 工件加工所需的总冲压力为 弯曲成形冲裁总冲压 FFFF 3 10 1814452 575882 86119 N34 110022 2 卸料力的计算 FKF 卸卸料 3 11 F 冲裁力 N 卸料力系数 卸 K 根据文献 1 查得 05 0 卸 K 13 43 得到 82 8611905 0 卸料 F N99 4305 3 推件力的计算 FnKF 推推件 3 12 F 冲裁力 N 推件力系数 推 K n 梗塞在凹模内的件数 n h t 本套模具n 1 根据文献 1 查得 065 0 推 K 182 86119065 0 推件 F N59 6889 4 顶件力的计算 FKF 顶顶件 3 13 F 冲裁力 N 顶件力系数 顶 K 根据文献 1 表 3 8 查得 08 0 顶 K 得到 82 8611908 0 顶件 F N59 6889 5 压力机所需总压力的计算 本套模具是采用弹压卸料装置和上出件的模具 得到 14 43 顶件卸料总冲压 FFFF 3 14 59 688999 430534 110022 N92 121271 3 4 压力中心的计算 冲压力合力的作用点被称为模具的压力中心 模具的压力中心必须通过模柄的轴 线而和压力机滑块的中心线重合 否则滑块就会因为受到偏心载荷而引起滑块导轨和 模具的接触 产生不正常的磨损 降低了模具寿命甚至损坏模具 图 3 5 压力中心示意图 根据排样图 在 Y 轴方向 冲压刃口呈现对称性分布 冲压力的作用点在 Y 轴 上 得到 0 G Y 在 X 轴方向上 根据力学定理 合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代 数和 因为冲裁力与周边长度成正比 所以各冲裁力可分别用各段冲裁周边长度代替 15 43 得到 n i i n i ii n nn G L xL LLL xLxLxL X 1 1 21 2211 3 15 根据图 3 5 可以得到 10680181443790830940 57586665 10608 2 24118144 2 20137908 2 14530940 2 895758 2 4166652 1 G X 78 133 3 5 冲压设备的初选 冲压时压力机吨位的确定 顶件卸料总冲压 FFFF 3 16 N92 121271 为了确保冲压力足够大并考虑到以后用作其它制件生产的可能性 初选压力机吨 位为 160kN 3 6 本章小结 本章主要分析了毛坯尺寸的零件并对其进行了计算 根据成形工艺设计与冲压成 形排样图 确定了条料的宽度和送料步距 并计算出冲压过程中所需的冲压力和压力 中心 初选了压力机 通过对主要参数的计算 为后面模具的结构设计提供了科学精 确的参考数据 有利于更加合理的对模具结构进行设计 16 43 第 4 章 模具工作部分尺寸的计算 4 1 冲裁区刃口尺寸的计算 1 尺寸计算原则 落料时 凹模决定了落料件的尺寸 So 应以落料凹模为设计基准 冲孔时 凸 模决定了冲孔件的尺寸 So 应以冲孔凸模为设计基准 计算公式如下 落料凸模和凹模工作部分尺寸计算公式 凹 凹 0max xDD 4 1 0 min 凸 凹凸 ZDD 4 2 冲孔凸模和凹模工作部分尺寸计算公式 0 min 凸 凸 xdd 4 3 凹 凸凹 0 min Zdd 4 4 分别为落料凸模与凹模的基本尺寸 凹凸 D D 分别为冲孔凸模与凹模的基本尺寸 凹凸 d d 落料件的最大极限尺寸 max D 冲孔件的最小极限尺寸 min d 冲裁件的公差 磨损系数 x 分别为凸模和凹模的制造偏差 凹凸 2 冲裁间隙计算 17 43 根据文献 1 查得 冲裁模初始双面间隙 Z mm mm04 0 min Z06 0 max Z mm02 0 04 0 06 0 minmax ZZ 根据文献 1 查得 冲裁凸 凹模的制造偏差 mm mm02 0 凸 02 0 凹 由于 mm04 0 02 0 02 0 凹凸 根据制造模具应该保证 min ZZnax 凹凸 4 5 可以取模具间隙为 mm008 0 02 0 40 凸 mm012 0 02 0 60 凹 mm mm008 0 凸 012 0 凹 3 刃口尺寸计算 1 冲 2 4 工艺孔 因为工艺孔的作用是使条料导正 按照导正销和销孔的配合选择 H8 d9 冲孔尺寸 14 0 0 4 2 冲孔 0 min 凸 凸 xdd 4 3 凹 凸凹 0 min Zdd 4 4 根据文献 1 查得 75 0 x 18 43 所以 0 min 凸 凸 xdd 4 3 0 008 0 14 0 75 0 4 2 0 008 0 505 2 凸 凹 凸凹 0 min Zdd 4 4 012 0 0 04 0 505 2 012 0 0 545 2 2 冲分离槽 分离槽尺寸如图 4 1 所示 图 4 1 分离槽尺寸 冲槽凸模与凹模工作部分得尺寸计算公式 0 min 凸 凸 xll 4 6 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 0 min 凸 凸 xbb 4 8 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 分别为冲槽凸模和凹模的基本尺寸 凹凸凹凸 bbll 19 43 冲槽的最小极限尺寸 minmin bl 根据文献 1 查得 75 0 l x1 b x 所以 0 min 凸 凸 xll 4 6 0 008 0 27 0 75 0 12 0 008 0 2025 12 0 min 凸 凸 xbb 4 8 0 008 0 14 0 12 0 008 0 14 2 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 012 0 0 04 0 2025 12 012 0 0 2425 12 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0 14 2 012 0 0 18 2 3 冲成形槽 成形槽 尺寸如图 4 2 所示 20 43 图 4 2 成形槽 尺寸 冲槽 0 min 凸 凸 xll 4 6 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 0 min 凸 凸 xbb 4 8 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 根据文献 1 查得 75 0 l x75 0 b x 所以 0 min 凸 凸 xll 4 6 0 008 0 22 0 75 0 9 0 008 0 165 9 0 min 凸 凸 xbb 4 8 21 43 0 008 0 18 0 75 0 4 0 008 0 135 4 0 min 凸 凸 xbb 4 8 0 008 0 18 0 75 0 4 4 0 008 0 535 4 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 012 0 0 04 0 165 9 012 0 0 205 9 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0135 4 012 0 0 175 4 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0535 4 012 0 0 575 4 成形槽 尺寸如图 4 3 所示 根据文献 1 查得 75 0 l x75 0 b x 可得 0 min 凸 凸 xll 4 6 22 43 0 008 0 22 0 75 0 9 0 008 0 165 9 图 4 3 成形槽 尺寸 0 min 凸 凸 xbb 4 8 0 008 0 18 0 75 0 4 0 008 0 135 4 0 min 凸 凸 xbb 4 8 0 008 0 18 0 75 0 4 0 008 0 135 4 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 012 0 0 04 0 165 9 012 0 0 205 9 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0135 4 23 43 012 0 0 175 4 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0135 4 012 0 0 175 4 3 切断 根据载体大小计算切断尺寸 根据文献 1 查得 75 0 l x75 0 b x 所以 0 min 凸 凸 xll 4 6 0 008 0 18 0 75 0 6 0 008 0 135 6 0 min 凸 凸 xbb 4 8 0 008 0 18 0 75 0 5 0 008 0 135 5 凹 凸凹 0 min Zll 4 7 012 0 0 04 0 135 6 012 0 0 175 6 凹 凸凹 0 min Zbb 4 9 012 0 0 04 0 135 5 24 43 012 0 0 175 5 4 2 弯曲区刃口尺寸的计算 1 尺寸计算原则 工件尺寸的标注将影响弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算 通常的原则是 若工件标 注外形尺寸 则模具以凹模为基准件 间隙取在凸模上 反之 若工件标注内形尺寸 则模具以凸模为基准件 间隙取在凹模上 当工件标注外形时 凸模和凹模工作部分尺寸计算公式 凹 凹 0max 75 0 LL 4 10 0 2 凸 凹凸 ZLL 4 11 当工件标注内形时 凸模和凹模工作部分尺寸计算公式 0 min 75 0 凸 凸 LL 4 12 凹 凸凹 0 2ZLL 4 13 分别为落料凸模和凹模的基本尺寸 凸 L 分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸 凹 L 落料件的最大极限尺寸 max L 冲孔件的最小极限尺寸 min L 冲裁件的公差 磨损系数 x 分别为凸模和凹模的制造偏差 一般取 IT9 级 凹凸 2 冲裁间隙计算 根据文献 4 查得 弯曲凸 凹模的制造偏差 25 43 mm mm036 0 凸 036 0 凹 弯曲凸模和凹模单边间隙 Z 一般可按下式计算 cttZ 4 14 弯曲凸模和凹模的单边间隙 Z 材料厚度基本尺寸 t 材料厚度的上偏差 间隙系数 c 根据文献 2 查得 04 0 根据文献 1 查得 1 0 c 所以 cttZ 4 14 5 01 004 0 5 0 0 59mm 3 刃口尺寸计算 根据工件简图 工件标注的弯曲尺寸为内形尺寸 所以 0 min 75 0 凸 凸 LL 4 12 0 36 0 0 2 075 02 7 0 036 0 35 7 凹 凸凹 0 2ZLL 4 13 036 0 0 69 0 235 7 26 43 036 0 0 73 8 弯曲凹模的圆角半径 根据工件简图 图 2 1 可知 5 0 凸 r 根据材料厚度决定凹模圆角半径 当mm 时 2 t tr6 3 凹 4 14 所以 tr6 3 凹 4 14 5 04 2 4 3 成形区刃口尺寸的计算 1 尺寸计算原则 与弯曲变形原则相同 2 冲裁间隙计算 根据文献 4 查得 成形凸 凹模的制造偏差 mm mm025 0 凸 025 0 凹 3 刃口尺寸计算 由于成形冲压属于局部变形 因此 材料厚度会发生变化 计算变形厚度变化 根据变形区材料总体积不变 计算材料厚度t 22 sin12tRtR 4 15 22 3 7 13 sin1 2 3 25 0 2 3 t 44 0 t 27 43 局部变形的凸模和凹模刃口尺寸可按弯曲刃口尺寸计算 根据工件简图 图 2 1 所示 可得工件标注为外形尺寸标注 所以 凹 凹 0max 75 0 DD 4 11 025 0 0 2 075 0 3 0 025 0 85 2 0 2 凸 凹凸 ZDD 4 12 0 025 0 44 0 285 2 0 025 0 802 1 4 4 本章小结 本章主要是对模具工作刃口进行计算 分别确定了冲裁区 弯曲区 成形区的成 形刃口尺寸 刃口淬硬的地方要求硬度是 60 64HRC 28 43 第 5 章 模具主要零件及结构设计 5 1 凹模的外形尺寸计算 由于本套模具刃口都是小的工作形孔 所以凹模形式选择了镶拼式凹模 1 凹模板的厚度 5 1 15 KbH 冲裁区最大外形尺寸 b 系数 考虑板厚的影响 K 根据图 5 5 可确定外形尺寸 mm 2 241 b 根据文献 1 查得 1 0 K KbH 5 1 1 0 2 241 mm12 24 取凹模板厚 mm25 H 2 凹模壁厚 5 2 40 302 5 1 Hc 取凹模壁厚 mm50 c 3 计算凹模板的外形周界 1002 241 L mm 2 341 10078 56 B mm78 156 所以 根据文献 3 查得 29 43 凹模板外形尺寸 mm mm400 L250 B 5 2 标准模架的选择 模架是由上模座 下模座 模柄及导向装置构成 模具的所有零部件固定在模架 的上面 而且经受着来自冲压过程的全部载荷 用模柄与压力机滑块把模架的上模座 连接起来 用螺钉压板把下模座固定在压力机工作台面上 通过导向装置以保持上 下模之间的精确位置 并引导凸模的运动 一保持均匀的冲裁间隙 按照所制零件的结构及成型特性考虑 选择使用四导柱模架 导向精度和刚度较 好 受力均匀 保证了所制零件的精度 导柱 导套磨损均匀 适用于多工位级进模 由于高精度的要求 选择了滚动导向模架 导向精度为级 0 上 下模座材料选择 HT200 导柱 导套使用 20 钢制造 进行表面渗碳处理后 淬火硬度为 58 62HRC 根据文献 3 凹模的周界尺寸为 250 400 采用模架尺寸为上模座 50 250 400 系列 然后根据所选的模架查参考文献 3 四导柱下模座选择尺寸 L1 400mm B1 250mm H 60mm 由参考文献 3 四导柱上模座选择尺寸 L1 400mm B1 250mm H 50mm 各项尺寸及要求按标准查取 见附录 A 由于模具是中型模具 中型模具一般是由模柄将上模装在压力机滑块上 模柄是 作为上模与压力机滑块连接的零件 这套模具选择压入式模柄 材料选用 Q235 根据参考文献 2 选 d 50mm L 110mm 的 型模柄 见附录 B 5 3 压力机的确定 因为模具的形状尺寸必然与压力机相适应 模具外形轮廓平面尺寸与压力机的滑 块底面尺寸与工作台面尺寸 模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸必然相适应 So 按照所选模架 参考文献 3 选择使用开式固定台压力机 其型号规格为 J21 25 主要的技术参数见附录 C 校核装模高度 模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度被称作模具 工作时的闭合高度 H模具 模具的闭合高度必须和压力机的装模高度相适应 闭合高 度应介于最大装模高度和最小装模高度之间 5 3 510 maxmin HHH 模具 522021510160 30 43 故满足要求 5 4 模板的设计 本设计因为外形复杂且凹模采用镶拼结构 凹模板用螺钉和销钉固定在下模座上 凹模孔轴线与顶面保持平直 底面与顶面应保持平行 使凹模的顶面和型孔的孔壁保 持表面粗糙度为 0 8 0 4um 底面和销孔为 0 8 1 6um 的目的为了提升模具寿命与冲 裁件精度 使用 T10A 热处理硬度 60 64HRC 的模具钢来做凹模板的材料 凸模固定板是用于固定凸模的 且固定板的形状与尺寸应该和凹模板的大小一致 固定板上的型孔与凸模固定的部分相协调 型孔位置与凹模型孔的位置协调 按照本 套模具特点 有两种固定方法 一是在固定板内将凸模压入 配合为 H7 m6 二是采 用粘结固定 采用标准选板厚为 20mm 的 45 钢 要求按参考文献 3 加工处理 垫板是为了防止冲压时凸模压坏上模座 装在固定板和上模座或下模座之间 按 照凹模座的尺寸可以查取标准板厚 垫板的材料采用热处理硬度 43 48HRC 的 45 钢 凹模垫板厚为 10mm 凸模垫板厚为 15mm 按参考文献 3 加工 表 5 1 各板尺寸 mm 名称 LBH 矩形凸模垫板15 矩形凸模固定板20 矩形凹模板25 矩形凹模垫板10 卸料板10 导 板 400250 20 5 5 卸料零件的计算 因为冲裁板料比较薄 所以本模具采用弹性卸料装置 1 卸料弹簧的选择 圆柱螺旋压缩弹簧已经标准化了 所能承受的工作极限负荷 Fj与其相对应的工 作极限负荷下的变形量 Lj是每种型号弹簧的重要参数 按照模具结构及尺寸 确定弹簧的数目为 6 n 计算每个弹簧的卸料载荷 nFF Q Q 5 4 31 43 每个弹簧的卸料载荷 Q F 卸料力 Q F 装置弹簧的数目 n nFF Q Q 5 4 699 4305 N665 717 计算卸料最大压缩行程 thhhL 3210 5 5 卸料所需的最大压缩行程 0 L 卸料板高出凸模端面的高度 一般为 1mm 1 h 凸模进入凹模的深度 一般为 0 5 1mm 2 h 凸模的总修磨量 一般为 4 10mm 3 h 冲裁件厚度 mm t thhhL 3210 5 5 5 045 01 mm6 计算所需弹簧的工作极限负荷 KFF Qj 5 6 弹簧的工作极限负荷 j F 每个弹簧的卸料载荷 Q F 弹簧的弹性系数 一般取为 60 左右 K 32 43 KFF Qj 5 6 6 0665 717 N1196 计算弹簧在工作极限负荷下的变形量 KLL j 1 0 5 7 弹簧在工作极限负荷下的变形量 j L 卸料所需的最大压缩行程 0 L 弹簧的弹性系数 一般取为 60 左右 K KLL j 1 0 5 7 6 016 mm15 由上面求出的 Fj与 Lj从标准要求中选取弹簧 参考 2 Fj 1390N Lj 10 5mm 主要的参数见附录 D 2 卸料螺钉的选择 使用卸料螺钉将卸料板吊装在上模 卸料螺钉应对称 严格保持工作长度一致 这套模具使用外螺纹式卸料螺钉 长度的精度为mm 按照文献 3 选择规格1 0 M12 55 5 6 定位零件的设计 在精度有一定要求的级进模中 不可以使用定位销来定位 因为定位销会阻碍自 动送料的进行且定位精度低 设计通常采用导正销与侧刃配合进行定位 在自动冲压 时也没有用侧刃 定位与送料进距的控制靠导向板 导向销和送料机构来实现 导正销固定的方式为固定在固定板或卸料板下 根据文献 3 选用 B 形导正销 由工艺孔的尺寸确定导正销的规格 导正尺寸 d1 2 4mm 主要参数见附录 E 33 43 5 7 导向和托料零件的设计 导向板的导向杆或带外侧 以免将定位件偏移的零件 本套模具是标准导料板 其结构如图 5 3 所示 根据进料的方法 这套模具在左导向板作为一个参考板 表 7 2 所示尺寸 由于多工位级进模的上料装置的机械作用 根据进给间距的大小来实现自动冲压 设计的材料 带料通过冲裁 弯曲 拉深等变形后 会有不同高度的弯曲和突起发生 在条料厚度上 为了平稳送进条料 务必将已成形的带料托起 是过程和弯曲件从模 壁略高于模具工作表面的特殊结构和材料 称为浮动支撑装置 这套模具夹料装置与弹性支承销 条增加了 1 5 2mm 图 5 3 导料板 表 5 2 导料板尺寸 mm 名称 LBH 左导料板6 右导料板 40071 6 5 8 本章小结 本章主要是对重要的零件和模具的结构设计 根据对连续模机制的特色 所有零 件的尺寸和结构 34 43