衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计毕业论文.doc

I 衣柜门扣垫片落料冲孔复衣柜门扣垫片落料冲孔复 合模设计毕业论文合模设计毕业论文 目目 录录 1 绪论 1 2 冲压件工艺分析 2 3 冲压工艺方案确定 4 3 1 冲压工艺方案的确定 4 3 1 1 冲压工艺方法的选择 4 3 1 2 冲压顺序的安排 5 3 2 模具总体结构确定 5 3 2 1 送料方式的确定 5 3 2 2 定位方式的选择 6 3 2 3 卸料方式的选择 6 3 2 4 导向方式的选择 6 4 零件工艺计算 8 4 1 排样方式选择 8 4 2 送料步距和条料宽度的确定 9 4 3 材料利用率 11 5 冲裁力相关计算 13 5 1 计算冲裁力相关公式 13 5 2 计算总冲裁力 FP 13 5 3 计算卸料力 FQ 14 5 4 计算推料力 FQ1 14 5 5 计算顶件力 FQ2 15 5 6 压力机公称压力的选取 15 6 压力中心的计算 17 II 7 凸凹模刃口尺寸计算 19 7 1 冲裁间隙 19 7 2 刃口尺寸计算依据与法则 20 8 模具主要零部件设计 25 8 1 凹模设计 25 8 1 1 凹模外形的确定 25 8 1 2 凹模材料的确定 28 8 1 3 凹模的固定方式 28 8 1 4 凹模精度的确定 28 8 1 5 凹模的零件图 28 8 2 凸模的设计 29 8 2 1 凸模的结构确定 29 8 2 2 凸模的长度确定 29 8 2 3 凸模材料 30 8 2 4 凸模的固定方式 30 8 2 5 凸模零件的精度确定 30 8 2 6 凸模零件 30 8 3 凸凹模的设计 31 8 3 1 凸凹模外形尺寸的确定 31 8 3 2 凸凹模的壁厚确定 31 8 3 3 凸凹模洞口类型的选取 31 8 3 4 凸凹模的尺寸设计 32 8 3 5 凸凹模的材料选取 33 8 3 6 凸凹模零件的精度确定 33 8 3 7 凸凹模零件图 33 8 4 卸料板的设计 34 8 4 1 卸料板外形设计 34 8 4 2 材料的选择 35 8 4 3 卸料板的结构设计 35 III 8 4 4 卸料板整体精度的确定 35 8 4 5 零件图的绘制 36 8 5 固定板的设计 36 8 5 1 凸模固定板的设计 36 8 5 2 凸凹模固定板的设计 37 8 6 卸料橡胶的设计 37 8 7 推件块 垫板 推板 和推杆的设计 38 8 7 1 推件块的设计 38 8 7 2 垫板的设计 39 8 7 3 推板与推杆的设计 39 8 7 4 推杆的设计 39 8 8 挡料销 导料销 卸料螺钉的选用 40 8 8 1 挡料销 导料销的选用 40 8 8 2 卸料螺钉的选用 40 8 9 上下模座的选用 40 8 9 1 模柄的选用 41 8 9 2 打杆的选用 41 8 9 3 螺钉 销钉的选用 41 9 冲压设备的校核与选定 43 9 1 冲压设备的校核 43 9 2 冲压设备的选用 43 10 压力机的选择 44 11 模具结构简述 45 12 结论 45 致谢 47 参考文献 48 附录 49 1 1 1 绪绪 论论 在现代化生产中 模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一 模具在 机械 电子 航空 航天 兵器 汽车 电器 仪表 轻工 农业 机械及日 常生活用品的生产中 已占有十分重要的地位 在产品竞争和产品不断更新的 年代 要使产品不断降低成本并具有价格优势 采用模具成形技术来制造产品 是非常重要的途径之一 现代工业生产中 60 90 的工业生产需要使用模具来加工 作为一种高 效率的生产工具 模具是工业生产中使用极为广泛 地位极其重要的工艺装备 采用模具生产制品和零件 具有生产效率高 可实现高速大批量的生产 节约 原材料 实现无切屑加工 产品质量稳定 具有良好的互换性 操作简单 对 操作人员没有很高的技术要求 利用模具批量生产的零件加工费用低 所加工 出的零件与制件可以一次成形 不需进行再次加工 能制造出其它加工工艺方 法难以加工 形状比较复杂的零件制品 容易实现生产自动化的特点 本设计是衣柜门扣垫片复合模的设计 对衣柜门扣定位块模具进行冲压工 艺的设计 冲模的装配图进行设计 利用电脑设计模具的零件图以及模具零件 的制造工艺设计等 我们通过借助资料 手册 图册等设计所需的工具书 在 导师的指导下 设计了衣柜门扣垫片复合模 2 2 2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析 图图 2 12 1 衣柜门扣垫片衣柜门扣垫片零件简图零件简图 生产批量 大批量 材料 10 材料厚度 1 mm 毛坯精度 IT14 1 材料分析 表表 2 12 1 部分碳素钢抗剪性能部分碳素钢抗剪性能 材料名称牌号材料状态抗剪强度 Mpa 10F 220 340 10 260 340碳素结构钢 15 已退火 270 380 该冲裁件的材料 10 为碳素结构钢 具有良好的冲压性 压力加工性 主要 用于工程结构和受力较小的机械零件 综合评比均适合冲裁加工 2 零件结构 该冲裁件结构简单 孔的中心与边缘的距离满足加工要求 3 3 尺寸精度 零件图上所有尺寸均未注公差 属自由尺寸 可按 IT14 级确定工件尺寸 普通冲裁完全能满足要求 4 冲压工序 根据零件图可知有内孔所以采用冲孔 零件的外形轮廓采用落料 表表 2 12 1 标准公差数值标准公差数值 摘自摘自 GB T1800 3 1998 GB T1800 3 1998 公差等级 IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14 基本尺寸 mm m mm 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 1 2 1 5 1 5 2 2 5 2 5 3 4 5 7 8 9 10 2 2 5 2 5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0 10 0 12 0 15 0 18 0 21 0 25 0 30 0 35 0 40 0 46 0 52 0 57 0 63 0 14 0 18 0 22 0 27 0 33 0 39 0 46 0 54 0 63 0 72 0 81 0 89 0 97 0 25 0 30 0 36 0 43 0 52 0 62 0 74 0 87 1 00 1 15 1 30 1 40 1 55 4 3 3 冲压工艺方案确定冲压工艺方案确定 3 13 1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上 根据冲裁件的特点确定工艺方 案 工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排 3 1 13 1 1 冲裁工艺方法的选择冲裁工艺方法的选择 冲裁工序分为单工序冲裁 复合冲裁和级进冲裁三种 单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模 复合冲裁是在压力机一次行程内 在模具的同一位置同时完成两个或两个 以上的冲压工序 级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序 排列成一定的顺序 在压力机的 一次行程中条料在冲模的不同位置上 分别完成工件所要求的工序 其三种工序的性能见表 3 1 表表 3 13 1 单工序冲裁 级进冲裁和冷冲冲裁性能单工序冲裁 级进冲裁和冷冲冲裁性能 比较项目单工序模复合冷冲模级进模 生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量 冲压精度较低较高较高 冲压生产率 低 压力机一次行 程内只能完成一个 工序 较高 压力机一次 行程内可完成二个 以上工序 高 压力机在一次 行程内能完成多个 工序 实现操作机械化自 动化的可能性 较易 尤其适合于 多工位压力机上实 现自动化 制件和废料排除较 复杂 只能在单机 上实现部分机械操 作 容易 尤其适应于 单机上实现自动化 生产通用性 通用性好 适合于 中小批量生产及大 型零件的大量生产 通用性较差 仅适 合于大批量生产 通用性较差 仅适 合于中小型零件的 大批量生产 冲模制造的复杂性 和价格 结构简单 制造周 期短 价格低 冲裁较复杂零件时 比级进模低 冲裁较简单零件时 低于冷冲模 5 复合模的特点是生产效率高 冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高 板 料的定位精度要求比级进模低 冲模的轮廓尺寸较小 由于零件的生产要求的 是中批量生产 零件的尺寸较小且结构较复杂 制造相对比较难 为提高生产 率 根据上述方案分析 比较 宜采用复合模 3 1 23 1 2 冲裁结构的选取冲裁结构的选取 按照复合模工作零件的安装位置不同 分为正装式复合模和倒装式复合模 两种 两种的优点 缺点及适用范围见表 3 2 表表 3 23 2 正装式复合模 倒装式复合模的优点 缺点及适用范围正装式复合模 倒装式复合模的优点 缺点及适用范围 比较项目正装 顺装 式复合模倒装式复合模 结构 凸凹模装在上模 落料凹模和冲 孔凸模装在下模 凸凹模装在下模 落料凹模和冲 孔凸模装在上模 优点冲出的冲件平直度较高结构较简单 缺点 结构复杂 冲件容易被嵌入边料 中影响操作 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 适用范围 冲制材质较软或板料较薄的平直 度要求较高的冲裁件 还可以冲 制孔边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 但倒装式复合模结构简单 又可 以直接利用压力机的打杆装置进 行推件 卸料可靠 便于操作 并为机械化出件提供了有利条件 故应用十分广泛 通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点 缺点及适用范围的分析比 较 正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件 还可以冲制孔边距离较小的冲裁件 而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的 冲裁件 但倒装式冷冲模结构简单 可以直接利用压力机打杆装置进行推件 卸件可靠 便于操作 并为机械化出件提供了有利条件 故应用十分广泛 综 上所述 该制件结构形状简单 精度要求较低 孔边距较大 宜采用倒装式复 合模 3 23 2 模具总体结构确定模具总体结构确定 3 2 13 2 1 送料方式的确定送料方式的确定 由于零件的生产批量是大批量 及模具类型的确定 合理安排生产可用自 动送料方式 6 3 2 23 2 2 定位方式的选择定位方式的选择 定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等 由于毛坯选择的是条 料 所以可以采用挡料销进行送料方向的定位 采用导料销进行垂直方向的导 料 3 2 33 2 3 卸料方式的选择卸料方式的选择 刚性卸料是采用固定卸料板结构 常用于较硬 较厚且精度要求不高的工 件冲裁后卸料 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用 主要用在冲料厚在 2mm 以下的板料 由于有压料作用 冲裁件比较平整 弹压卸料板与弹性元件 卸料螺钉组成弹 压装置 因为工件料厚为 1mm 卸料力不大 可采用弹压卸料装置 因选用的冲压设备为开式压力机 采用竖向送料方式 即由后到前自动送 料 3 2 43 2 4 导向方式的选择导向方式的选择 方案一 采用对角导柱模架 由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线 上 所以上模座在导柱上滑动平稳 常用于横向送料级进模或纵向送料的落料 模 冷冲模 方案二 采用后侧导柱模架 由于前面和左 右不受限制 送料和操作比 较方便 因为导柱安装在后侧 操作者可以看见条料在模具中的送进动作 但 是不能使用浮动模柄 方案三 四导柱模架 具有导向平稳 导向准确可靠 刚性好等优点 常 用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架 方案四 中间导柱模架 导柱安装在模具的对称线上 导向平稳 准确 只能一个方向送料 7 图图 3 13 1 导柱模架导柱模架 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式 为提高模具寿命和工 件质量 采用后侧导柱模架 操作者可以看见条料在模具中的送进动作 由于 前面和左 右不受限制 送料和操作比较方便 并能满足工件成型的要求 即 方案二最佳 8 4 4 零件工艺计算零件工艺计算 4 14 1 排样方式选择排样方式选择 冲裁件在板料 带料或条料上的布置方法称为排样 排样的意义在于减小 材料消耗 提高生产率和延长模具寿命 排样是否合理将影响到材料的合理利 用 冲件质量 生产率 模具结构与寿命 排样的方法有 直排 斜排 对直 混合排 根据设计模具制件的形状 厚度 材料等方面全面考虑 因此有下列三种方案 方案一 有废料排样 沿冲件外形冲裁 在冲件周边都留有搭边 冲件尺 寸完全由冲模来保证 因此冲件精度高 模具寿命高 但材料利用率低 方案二 少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响 冲件质量差 模 具寿命较方案一低 但材料利用率稍高 冲模结构简单 方案三 无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些 但材料利用率最 高 采用少 无废料排样法 材料利用率高 不但有利于一次冲程获得多个制 件 而且可以简化模具结构 降低冲裁力 但受条料宽度误差及条料导向误差 的影响 冲裁件的尺寸精度不易保证 如图 4 1 4 2 所示 9 图图 4 14 1 直排样一直排样一 图图 4 24 2 直排样二直排样二 由于零件的尺寸精度要求较高 为了提高材料的利用率简化模具结构可以 采用少废料排样 因此排样图选用图 4 1 直排一排样 4 24 2 送料步距和条料宽度的确定送料步距和条料宽度的确定 1 送料步距及送料方式 所谓送料步距是指条料在模具上每次送进距离 每个步距可冲出一个零件 也可以冲出多个零件 每次只冲一个零件的步距 S 的计算公式如下 S D a 4 10 1 式中 D 平行于送料方向的冲裁件宽度 a 冲裁件之间搭边值 根据公式 4 1 得步距 S 53 1 5 54 5mm 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 还是采用从右往左的横 向送料方式 这主要取决于凹模的周界尺寸 如 L B时 采用纵向送料方式 L B时 采用横向送料方式 L B时 纵向或横向均可 就本模具而言 采用 横向送料方式 注 L 送料方向的凹模长度 B 垂直于送料方向的凹模宽度 2 条料宽度 所谓条料宽度 是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值 因条料是由板料剪 裁下料而得 为保证送料顺利 规定其上偏差为零 下偏差为负值 其计算 公式如下 4 2 0 1 a2 DB 式中 D 条料宽度方向上冲裁件的最大尺寸 a1 工件边缘搭边值 条料宽度的单向 负向 偏差 查表4 2得 a1 1 5mm 查表4 3得 0 4 根据公式 4 2 得条料宽度 0 1 a2 DB 50 2 1 5 00 4 53 00 5mm 表表 4 24 2 最小搭边值最小搭边值 圆件及 r 2t 的工件材料厚度 t mm 工件间 a1沿边 a 0 25 以下 1 82 0 11 0 25 0 51 21 5 0 5 0 81 01 2 0 8 1 20 81 0 1 2 1 61 01 2 1 6 2 01 21 5 2 0 2 51 51 8 2 5 3 01 82 2 3 0 3 52 22 5 3 5 4 02 52 8 4 0 5 03 03 5 表表 4 34 3 剪切条料宽度偏差剪切条料宽度偏差 材料厚度 t条料 mm B 0 50 0 40 50 70 9 50 100 0 50 60 81 0 4 34 3 材料利用率材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率 它是衡量合理 利用率材料的指标 一个步距内的材料利用率可用下式表示 4 3 100 BS A 式中 A 一个步距内冲裁件的实际面积 B 条料宽度 S 步距 计算冲压件的面积 A 2535 04 230 665 2304 375mm2 根据公式 4 3 一个步距的直排样一材料利用率为 12 100 BS A 2304 375 50 67 5 100 68 28 根据公式 4 3 一个步距的直排样二材料利用率为 100 BS A 2304 375 66 51 5 100 67 86 由此可知 值越大 材料的利用率就越高 废料越少 工艺废料的多少决 定于搭边和余量的大小 也决定于排样的形式和冲压方式 因此 要提高材料 利用率 就要合理排样 减少工艺废料 该排样材料利用率为68 28 因此 采用少废料排样方式的直排 如图所示 图图 4 34 3 排样示意图排样示意图 13 5 5 冲裁力相关计算冲裁力相关计算 5 15 1 计算冲裁力相关公式计算冲裁力相关公式 计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机 设计模具和检验模具的强度 压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力 以适宜冲裁的要求 普通平刃冲裁模 其冲裁力Fp一般可以按下式计算 5 1 tLKF Pp 式中 材料抗剪强度 MPa L 冲裁周边总长 mm t 材料厚度 mm 系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损 凸模与凹模间隙之波动 数值的变化 或分布不均 润滑情况 材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全 系数Kp 一般取1 3 当查不到抗剪强度 时 可以用抗拉强度 b代替 而取Kp 1 3的近似计 算法计算 的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态 可在设计资料及有关手册中查 找 本设计取值的通过查下表确定 材料厚度 1 取 300 tmm MPa 表表 5 15 1 部分碳素钢抗剪性能部分碳素钢抗剪性能 14 材料名称牌号材料状态抗剪强度 Mpa 10F220 340 10260 340 碳素结构钢 15 已退火 270 380 5 25 2 计算总冲裁力计算总冲裁力 F FP P 由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式 F总 总冲压力 F冲 总冲裁力 F卸 卸料力 F推 推料力 F冲 F1 F2 5 2 F1 落料时的冲裁力 F2 冲孔时的冲裁力 冲裁周边的总长 mm 落料周长为 L1 42 6 28 2 26 2 3 14 16 20 2 9 2 214 8 mm 冲孔周长为 L2 3 14 12 3 14 5 2 3 14 10 100 48 mm 落料冲裁力由公式 5 1 得 F1 KptL1 1 3 1 214 8 300 83772 N 冲孔冲裁力由公式 5 1 得 F2 KptL2 1 3 1 100 48 300 39187 2 N 15 所以可求总冲裁力由公式 5 2 得 F冲 F1 F2 83772 39187 2 122959 2 N 5 35 3 计算卸料力计算卸料力 F FQ Q 查表 5 2 得 Kx 0 045 根据公式 5 2 得卸料力 F卸 K卸 F冲 0 045 122959 2 5533 164N 5 45 4 计算推料力计算推料力 F FQ1 Q1 查表 5 2 得 Kt 0 055 根据公式 5 3 得推料力 F推 nK推F冲 1 0 055 122959 2 6762 756N 5 55 5 计算顶件力计算顶件力 F FQ2 Q2 查表 5 2 得 Kd 0 06 根据公式 5 4 得顶件力 PdQ FKF 2 0 06 122959 2 7377 552N 表表 5 25 2 卸料力 推件力和顶件力系数卸料力 推件力和顶件力系数 料厚 t mmKxKtKd 钢 0 1 0 1 0 5 0 5 2 5 2 5 6 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 02 0 03 0 1 0 063 0 055 0 045 0 025 0 14 0 08 0 06 0 05 0 03 铝 铝合金 纯铜 黄铜 0 025 0 08 0 02 0 06 0 03 0 07 0 03 0 09 16 5 65 6 压力机公称压力的选取压力机公称压力的选取 冲裁时 压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和 采用弹压卸料装置和下出件的模具时 Fp总 FP FQ FQ1 5 6 采用弹压卸料装置和上出件的模具时 Fp总 FP FQ FQ2 5 7 采用钢性卸料装置和下出件的模具时 Fp总 FP FQ1 5 8 由于本设计采用弹压卸料装置和上出件的模具 所以根据 5 7 得 Fp 总 FP FQ FQ2 122959 2 7377 552 5533 164 135869 92N 冲压设备属锻压机械 常见的冷冲压设备有机械压力机 以Jxx表示其型号 和液压机 以Yxx表示其型号 常用冷冲压设备的工作原理和特点如表5 3 表表 5 35 3 常用冷冲压设备的工作原理和特点常用冷冲压设备的工作原理和特点 类型 设备名 称 工作原理特点 摩擦压 力机 利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动 力 皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作 结构简单 当超负 荷时 只会引起飞轮与 摩擦盘之间的滑动 而 不致损坏机件 但飞轮轮缘摩擦损坏大 生产率低 适用于中小 件的冲压加工 对于校 正 亚印和成形等冲压 工序尤为适宜 机械式 压力机 曲柄式 压力机 利用曲柄连杆机构进行工作 电机通过皮带 轮及齿轮带动曲轴传动 经连杆使滑块作直 线往复运动 曲柄压力机分为偏心压力机和 曲轴压力机 二者区别主要在主轴 前者主 轴是偏心轴 后者主轴是曲轴 偏心压力机 一般是开式压力机 而曲轴压力机有开式和 生产率高 适用于各类 冲压加工 17 闭式之分 高速压 力机 工作原理与曲柄压力机相同 但其刚度 精 度 行程次数都比较高 一般带有自动送料 装置 安全检测装置等辅助装置 生产率很高 适用于大 批量生产 模具一般采 用多工为级进模 液压机 油压机 水压机 利用帕斯卡原理 以水或油为工作介质 采 用静压 力传递进行工作 使滑块上 下往 复运动 压力大 而且是静压力 但生产率低 适用于拉 深 挤压等成形工序 根据综上所计算出来的总压力与常用冷冲压设备的工作原理和特点初选压 力机为J23 40 6 6 压力中心的计算压力中心的计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置 为了确保压力机和 模具正常工作 应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合 否则会使冲 模和压力机滑块产生偏心载荷 使滑块和导轨之间产生过大的摩擦 模具导向 零件加速磨损 降低模具和压力机的使用寿命 冲模的压力中心 可按下述原则来确定 1 对称形状的单个冲裁件 冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心 2 工件形状相同且分布位置对称时 冲模的压力中心与零件的对称中心 相重合 3 形状复杂的零件 多孔冲模 级进模的压力中心可用解析计算法求出 冲模压力中心 解析法的计算依据是 各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力 对该轴的力矩 求出合力作用点的坐标位置X0 Y0 即x 0 y 0 即为所求模 具的压力中心 单个零件的压力中心计算如下 X0 L1X1 L2X2 LnXn L1 L2 Ln Y0 L1Y1 L2Y2 LnYn L1 L2 Ln 6 18 1 式中 X0 压力中心的横坐标 Y0 压力中心的纵坐标 L 各线段的长度 X 各线段重心的横坐标 Y 各线段重心的纵坐标 按比例画出零件形状 选定坐标系xoy 如下图所示 因零件左右对称 即 0 0 x 把落料部分分为12条线段如图6 1所示 用解析法确定与计算模具的压力中 心 见表6 1所示 图图 6 16 1 压力中心压力中心 表表 6 16 1 零件压力中心坐标零件压力中心坐标 各线段压力中心坐标 线段长度 mm Y L1 50 40 L2 30 80 L3 9 40 L4 20 0 L5 50 24 40 L6 20 56 75 L7 9 40 19 L8 30 23 25 L9 31 4 50 L10 37 68 40 L11 15 7 40 L12 15 7 30 根据公式 6 1 计算落料凹模的压力中心坐标为 X0 0 Y0 L1Y1 L2Y2 L12Y12 L1 L2 L12 50 0 30 15 15 7 10 50 30 15 7 8591 52 318 72 26 956 根据计算得出压力中心的坐标为 0 26 956 7 7 凸凹模刃口尺寸计算凸凹模刃口尺寸计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口的尺寸精度 模具的合理间隙值 也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证 正确确定模具刃口尺寸及其制造公差 是设计冲裁模主要任务之一 冲裁过程中分为三个变形阶段 弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段 断面分为四个区域 圆角区 即塌角 光亮带 表面光滑 表面质量最好 剪裂带 表面粗糙 毛刺 7 17 1 冲裁间隙冲裁间隙 冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数 其定义为冲裁凸模与凹模之 间的空隙尺寸 如图 6 1 所示 设计模具时一定要选择合理的间隙 以保证冲 裁件的断面质量 尺寸精度满足产品的要求 所需冲裁力小 模具寿命高 冲 裁过程中模具的失效形式一般有磨损 变形 崩刀和凹模刃口胀裂四种 间隙 大小主要对模具磨损及胀裂产生影响 间隙增大可以使冲裁力 卸料力等减小 因而模具的磨损也减小 但当间隙继续增大时 卸料力增加 又影响模具寿命 一般间隙为 10 15 t 时的磨损最小 模具寿命较高 20 图图 7 17 1 冲裁间隙图冲裁间隙图 由于冲裁间隙对断面质量 工件尺寸精度 模具寿命 冲裁力等的影响规 律并非一致 所以 并不存在一个绝对合理的间隙数值 能同时满足断面质量 最佳 尺寸精度最高 模具寿命最长 冲裁力最小等各方面的要求 所以在实 际生产中 其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前 提下 使模具寿命最长 目前在生产中 广泛采用经验法和查表法来确定合理 的间隙植 本套模具采用查表法予以确定其间隙值 根据实用间隙表 7 1 查得材料 10 的最小双面间隙 Zmin 0 100mm 最大双 面间隙 Zmax 0 140mm 表表 7 17 1 冲裁模初始双边间隙值冲裁模初始双边间隙值 mmmm 08 10 35 09Mn Q235 16Mn40 5065Mn 材料 厚度 ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 小于 0 5极小间隙 或无间隙 21 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 2 1 5 1 75 2 0 2 1 2 5 2 75 3 0 3 5 4 0 4 5 5 5 6 0 6 5 8 0 0 040 0 048 0 064 0 072 0 092 0 100 0 126 0 132 0 220 0 246 0 260 0 260 0 4000 4 60 0 540 0 610 0 720 0 940 1 080 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 360 0 380 0 500 0 560 0 640 0 740 0 880 1 000 1 280 1 440 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 680 0 780 0 840 0 940 1 200 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 0 960 1 100 1 200 1 300 1 680 0 040 0 048 0 064 0 072 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 780 0 980 1 140 0 060 0 072 0 092 0 104 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 1 040 1 320 1 500 0 040 0 048 0 064 0 064 0 090 0 090 0 060 0 072 0 092 0 092 0 126 0 126 7 27 2 刃口尺寸计算的依据与法则刃口尺寸计算的依据与法则 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时 必须遵循以下原则 1 根据落料和冲孔的特点 落料件的尺寸取决于凹模尺寸 因此落料模 应先决定凹模尺寸 用减小凸模尺寸来保证合理间隙 冲孔件的尺寸取决于凹 模尺寸 故冲孔以凹模为基准件 用增大凹模尺寸来保证合理间隙 2 根据凸 凹模刃口的磨损规律 凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大 其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸 凹模刃口磨损后使冲 孔件孔径减小 故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸 3 凸模和凹模之间应保证有合理的间隙 4 凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应 制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙 1 分别加工法 分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来 保证间隙要求 凸模与凹模分别加工 成批制造 可以互换 这种加工方法必 须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内 使模具制造难度增加 这种 22 方法主要用于冲裁形状简单 间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的 模具 2 单配加工法 用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙 先加工 基准件 然后非基准件按基准件配做 加工后的凸模和凹模不能互换 通常 落料件选择凹模为基准模 冲孔件选择凸模为基准模 这种方法多用于冲裁件 的形状复杂 间隙较小的模具 根据上述计算法则 对于采用分别加工的凸模和凹模 应保证下述关系 凸 凹 Zmax Zmin 也就是说 新制造的模具应该保证 凸 凹 Zmin Zmax 否则 模具的初始间隙已超过了允许的变动范围 Zmin Zmax 影响模具使用寿命 本套模具采用分别加工法进行加工 当落料时 D凹 Dmax 7 凹 0 1 D凸 D凹 Zmin Dmax Zmin 7 0 凸 2 当冲孔时 d凸 dmin 7 0 凸 3 d凹 d凸 Zmin dmin Zmin 7 凹 0 4 式中 D凸 D凹 分别为落料凹模和凸模的基本尺寸 d凸 d凹 分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸 Dmax 落料件的最大极限尺寸 dmin 冲孔件的最小极限尺寸 冲裁件公差 磨损系数 凸 凹 分别为凹模和凸模的制造公差 凸模偏差取值负向 凹模偏 差取正向 由上表 7 1 可得 Zmin 0 100 Zmax 0 140 23 Zmax Zmin 0 140 0 100 mm 0 04mm 对落料件尺寸 70 0 15 的凹 凸模偏差值查下表 7 2 得 表表 7 27 2 汽车拖拉机行业 简单形状 方形 圆形 冲裁时凸 凹模制造偏差 汽车拖拉机行业 简单形状 方形 圆形 冲裁时凸 凹模制造偏差 mmmm 公称尺寸凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 公称尺寸凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 18 18 30 30 80 80 120 120 180 0 020 0 020 0 020 0 025 0 030 0 020 0 025 0 030 0 035 0 040 180 260 260 360 360 500 500 0 030 0 035 0 040 0 050 0 045 0 050 0 060 0 070 凸 0 020 凹 0 030 所以根据条件 凸 凹 Zmax Zmin 但是 0 020 0 030 0 05 0 14 0 100 因为如果以上述 凸 凹值 则不满足分开加工条件 影响间隙 影响 模具寿命 所以为了延长模具寿命 设计时将 凹 值设计为 0 020 其余各值 不变 即 0 020 0 020 0 04 Zmax Zmin 所以满足分开加工条件 对冲孔尺寸 12 00 25的凸 凹模偏差查表 7 2 得 凸 0 020 凹 0 020 所以根据条件 凸 凹 Zmax Zmin 但是 0 020 0 020 0 14 0 100 因为如果以上述 凸 凹值 则不满足分开加工条件 影响间隙 影响 模具寿命 所以为了延长模具寿命 设计时将 凹 值设计为 0 020 其余各值 不变 即 0 020 0 020 0 04 Zmax Zmin 所以满足分开加工条件 冲孔件尺寸 10 00 12的凸 凹模偏差查表 7 2 得 24 凸 0 020 凹 0 020 所以根据条件 凸 凹 Zmax Zmin 即 0 020 0 020 0 04 Zmax Zmin 满足分开加工条件 不影响模具寿命 冲孔件尺寸 5 00 12的凸 凹模偏差查表 7 2 得 凸 0 020 凹 0 020 所以根据条件 凸 凹 Zmax Zmin 即 0 020 0 020 0 04 Zmax Zmin 满足分开加工条件 不影响模具寿命 由下表 7 3 可查得 按最大圆形公差查得磨损系数 0 75 非圆形件磨损系数 0 5 表表 7 37 3 磨损系数磨损系数 mmmm 材料厚度工件公差 1 1 2 2 4 4 0 16 0 20 0 24 0 30 0 17 0 35 0 21 0 41 0 25 0 49 0 31 0 59 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 30 0 16 0 20 0 24 0 30 非圆形 值圆形 值磨损 系数10 750 50 750 5 a 落料 b 冲孔 图图 7 27 2 工作零件刃口尺寸工作零件刃口尺寸 工作零件刃口尺寸的计算 25 表表 7 47 4 工作零件刃口尺寸的计算工作零件刃口尺寸的计算 尺寸及分类 尺寸转 换 计算公式结果 D凹 69 925 02 0 0 落料 70 70 0 15 D凹 Dmax 凹 0 D凸 Dmax Zmin 0 凸 D凸 69 825 0 02 0 d凸 12 075 0 02 0 12 12 00 25 d凹 12 190 02 0 0 d凸 10 06 0 02 0 10 10 00 12 d凹 10 16 02 0 0 d凸 5 06 0 02 0 冲孔 5 5 00 12 d凸 dmin 0 凸 d凹 dmin Zmin 凹 0 d凹 5 16 02 0 0 2828 0 12Ld 28 0 03 孔心距 4040 0 12 Ld L 1 8 Ld 40 0 03 8 8 模具主要零部件设计模具主要零部件设计 设计主要零部件时 首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装 26 配 方法 结合模具的特点 本模具适宜采用线切割加工凸凹模固定板 卸料板 凸 凹模 冲模的定位装置零件是用来保证材料的进料正确即在冲模中保持位置的 正确性 定位零件的种类很多 主要有导料板 导料销 挡料销 侧刃 导正 销和定位板等 由冲压工艺分析可知 该模具的定位零件是采用的是固定挡料销送进定距 和固定导料销送进定位 如图8 7所示 无侧压装置 而第一件的冲压位置因为 条料长度有一定余量 靠操作工目测来定 8 18 1 凹模设计凹模设计 8 1 18 1 1 凹模外形的确定凹模外形的确定 凹模的外形一般有矩形和圆形两种 凹模的外形尺寸应保证有足够的强度 刚度和修磨量 凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外 形尺寸来确定的 凹模各尺寸计算公式如下 凹模厚度 8 1 1 KbH 凹模边壁厚 8 2 Hc 25 1 凹模板边长 8 3 cbL2 1 凹模板边宽 8 4 cbB2 2 式中 b1 冲裁件的横向最大外形尺寸 b2 冲裁件的纵向最大外形尺寸 K 系数 考虑板料厚度的影响 查表8 1 27 表表 8 18 1 系数系数 K K 值值 材料厚度 t mm 材料料宽 s mm 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 30 200 0 10 0 150 12 0 180 15 0 22 图图8 18 1 凹模外形尺寸的确定凹模外形尺寸的确定 查表8 1得 K 0 2 根据公式 8 1 可计算落料凹模板的尺寸 28 凹模厚度 H Kb1 0 2 50 25mm 查表8 2取标准厚度为25mm 根据公式 8 2 可计算凹模边壁厚 C 1 5 2 H 37 5 50 mm 取凹模边壁厚为40mm 根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长 宽的尺寸 根据公式 8 3 可计算凹模长 cbL2 1 50 2 40 130mm 根据公式 8 4 可计算凹模宽 cbB2 2 66 2 40 144mm 即 L B h 130mm 144mm 25mm 查表8 2得尺寸为160mm 160mm 25mm 29 表表 8 28 2 矩形和圆形凹模外形尺寸 矩形和圆形凹模外形尺寸 mmmm 矩形凹模的长度和宽度 L B 矩形和圆形凹 模厚度 h 圆形凹模直径 d 63 50 63 63 10 12 14 16 18 20 63 80 63 80 80 100 63 100 80 100 100 125 80 12 14 16 18 20 22 80 100 125 100 125 125 140 80 140 100 14 16 18 20 22 25 125 140 125 140 140 160 100 160 125 160 140 200 100 200 125 16 18 20 22 25 28 140 160 160 200 140 200 160 200 125 250 140 16 20 22 25 28 32 160 200 200 250 160 250 200 280 160 18 22 25 28 32 35 200 250 250 280 200 280 250 20 25 28 32 35 40 250 315 250 20 28 32 35 40 45 280 315 8 1 28 1 2 凹模材料的确定凹模材料的确定 落料凹模的作用是起落料的作用 该零件在模具上所受力较大 对硬度 强度的要求较高 该零件选择材料为 Cr12 Cr12 具有更高的淬透性 耐磨性 和承载强度 且淬火变形小 它的强度 硬度 能够满足零件的加工要求 8 1 38 1 3 凹模的固定方式凹模的固定方式 凹模采用销钉和螺钉固定 销钉的数量为两个 其位置按对称分布 螺钉 的数量为两个 其位置按对称分布 这样有利于力的均匀分布 8 1 48 1 4 凹模精度的确定凹模精度的确定 根据凹模作为工作零件 其精度要求较高 外形精度为 IT11 级 内型腔精 度为 IT7 级 表面粗糙度为 Ra3 2um 上下平面的平行度对为 0 04 30 8 1 58 1 5 凹模的零件图凹模的零件图 根据以上设计绘制出凹模零件图 附图纸一张 图图 8 28 2 凹模简图凹模简图 8 28 2 凸模的设计凸模的设计 8 2 18 2 1 凸模的结构确定凸模的结构确定 凸模结构通常分为两大类 一类是镶拼式 另一类为整体式 整体式中 根据加工方法的不同 又分为直通式和台阶式 直通式凸模的工作部分和固定 部分的形式与尺寸做成一样 这类凸模一般采用线切割方法进行加工 台阶式 凸模一般采用机械加工 当形状复杂时 成形部分常采用成型磨削 对于圆形 凸模 GB2863 81 的冷冲模标准已制订出这类的凸模的标准结构形式与尺寸规 格 设计时可按国家选择 因为该制件形状不复杂 所以将落料模设计成台阶式凸模 台阶式凸模工 作部分和固定部分的形状做成一样 台阶式凸模采用数控车床加工 凸模与凸 模固定板的配合按H7 m6 8 2 28 2 2 凸模的长度确定凸模的长度确定 因为该制件形状不是很复杂 所以将冲孔模设计成台阶式凸模 凸模与凸 模固定板的配合按H7 m6 凸模的高度是凸模固定板的厚度 落料凹模的总和 凸模长度为 31 L H1 h 1 2 mm 8 5 式中 H1 凸模固定板厚度 H1 25mm h 落料凹模的厚度 h 40mm 1 2 附加长度 附加长度包括凸模的修磨量 凸模进入凸凹模的深度 附加长度取2mm 根据公式 8 5 得凸模长度为 L H1 h 1 2 25 40 2 67mm 冲孔凸模的长度为67mm 8 2 38 2 3 凸模材料凸模材料 模具刃口要求有较高的耐磨性 并能承受冲裁时的冲击力 因此应有高的 硬度与适当的韧性 形状简单且寿命要求不高的凸模可选用 T8A T10A 等材料 形状复杂且模具有较高寿命要求的凸模应选合金工具钢 Cr12 Cr12MoV CrWMn 等制造 淬火硬度 58 62HRC 要求高寿命 高耐磨性的凸模 可选硬质合金 材料 该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性 并能承受冲裁时的冲击力 所 以凸模的材料应选 Cr12 淬火硬度取 HRC 取 58 62 8 2 48 2 4 凸模的固定方式凸模的固定方式 平面尺寸的比较大的凸模 可以直接用销钉和螺栓固定 中 小型凸模多 采用台见肩 吊装或铆接固定 对于有的小凸模还可以采用粘接固定 对于大 型冲模中冲小孔的易损凸模 可以采用快换凸模的固定方法 以便于修理和更 换 根据冲孔凸模的特点和我们整套模具的要求 选用凸模固定板对冲孔凸模 进行固定 32 8 2 58 2 5 凸模零件的精度确定凸模零件的精度确定 根据凸模作为工作零件 其精度要求较高 所以选用IT7级 表面粗糙度为 Ra1 6um 同轴度为0 02 8 2 68 2 6 凸模零件凸模零件 根据以上设计绘制出凸模零件图 附图纸一张 8 38 3 凸凹模的设计凸凹模的设计 8 3 18 3 1 凸凹模外形尺寸的确定凸凹模外形尺寸的确定 凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定 凸凹模的外形尺寸 应保证有足够的强度 刚度和修磨量 一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的 最大外形尺寸来确定的 与落料凹模配合确定 其内孔尺寸与冲孔凸模配合确 定 8 3 28 3 2 凸凹模的壁厚确定凸凹模的壁厚确定 凸凹模是冷冲模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件 它的内 外缘均为刃口 内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸 从强度方面考虑 其 壁厚应受最小值限制 凸凹模的最小壁厚与模具结构有关 当模具为正装结构 时 内孔不积存废料 胀力小 最小壁厚可以小些 当模具为倒装结构时 若 内孔为直筒型刃口形式 且采用下出料方式 则内孔积存废料 胀力大 故最 小壁厚应大些 凸凹模的最小壁厚值 目前一般按经验数据确定 倒装冷冲模的凸凹模最 小壁厚见表 8 3 正装冷冲模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小些 表表 8 38 3 凸凹模的最小壁厚凸凹模的最小壁厚 材料厚度t mm 0 40 60 81 01 21 41 61 82 02 22 5 最小壁厚mm 1 41 82 32 73 23 64 04 44 95 25 8