冷冲压模具设计1.doc

冷冲压模具毕业设计冷冲压模具毕业设计 工件名称：电视机安装架下板 工件简图：如图所示 生产批量：大批量生产材料：1Cr13材料厚度：3mm1、冲压件工艺分析 此工件只有冲孔和落料两个工序，材料为1Cr13，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构相对简单，如图，孔与边缘的最小壁后为5-4=1mm，冲裁件的尺寸精度要求，应在经济精度范围以内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级，如图中，工件尺寸要求不高，故冲孔件选择IT11级，落料件可看作IT12级。2、冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用顺装复合模生产。 方案三：落料-冲孔复合冲压。采用倒装复合模生产。 方案分析： 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但是凸模、凹模都要安装推杆装置，废料自上而下击落，和工件一起汇集于模具工作面上，每次都要清扫，对生产操作不利。方案三只需凸模上安装推杆，废料在凸凹模内积聚一定程度后，便从下模部分的漏料孔或排出槽排出，有利于清理模具工作面，生产操作较安全。对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3、主要设计计算3.1排样方式的确定及计算3.1.1保证冲压件的尺寸等级工件材料为1Cr13钢板，板厚为3mm，公差等级为IT12级，属于一般冲裁模能达到的公差等级，完全可以按少、无料排样，但该工件外形结构有圆角，所以采用有废料排样法。3.1.2考虑冲压件的生产批量该冲压件为大批量生产，因此不考虑多排或一模多件的方案，也不考虑采用简易冲裁模常用的单、斜排方案，根据成批生产的特点和冲压件的外形特点，以单直排、一模一件的排样方案为宜（方案见下图）。3.1.3提高原材料利用率 确定最小搭边量，以提高材料利用率。以一条1m长的条料为例，若最小搭边值amin=0.8mm，可排（1000-0.8）/（86+0.8）=11.5个，实际为11个，若以1.2mm，可排（1000-1.2）/（86+1.2）=11.5个，可见两者的排样一样多，条料宽200mm，步距离为87.2mm,一个步距的材料利用率为93.2%（具体计算见表1）,除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在amin的基础上圆调。3.1.4模具结构论证 在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，该冲压件因外形比较简单，且壁厚较小，所以采用复合模冲裁排样方案比较好，再有倒装模的结构要比顺装复合模的结构简单，最小壁厚C1t【C1=（196.44180.44）/28/2， t为板厚】，可用倒装复合模。3.2冲压力的计算及初选压力机该模具采用倒装复合模加工，选择刚性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表2。3.3压力中心的确定及相关计算 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了使模具正常工作，在设计模具时，应使压力中心与模柄中心线重合，若不重合，冲压使产生偏力距，使模具的导柱或冲床的滑块单面受力，引起模具和冲床导轨过早损坏，使刃口很快变钝，甚至啃刀口或造成设备人身安全。因工件形状对称，所以冲模的压力中心与零件的对称中心重合，所以X0=98.22mm、Y0=43 mm，即O1（98.22、43）。3.4刃口尺寸的计算结合该模具的特点，工作零件的形状比较简单，采用线切割机分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化，因此工作零件各尺寸的计算就按分开加工的方法进行计算，具体计算见表3。附表1排样计算表项目公式结果备注排样冲裁件面积SS=16893-50-64-168316260mm最小搭边量a=1.2mma1=1.5mm条料宽度BB=196.44+21.5200mm步距AA=86+1.287.2mm一个步距的材料利用率=S/AB100%93.2%附表2 冲压力的计算表 项目 公式结果备注冲裁力冲裁力FpFp=KptL=1.3*3*1.2*5702889.9NL=570=1.3推料力FtFt=nK1Fp=3*0.03*2889.9260.1Nn=h/t=9/3=3卸料力FxFx=k*Fp=0.02*2889.9577.98Nk=0.02冲压工艺总力FzFz=Fp+Ft=2889.9+260.1 3150N刚性卸料下出件根据复合模冲裁排样图，为了使工件能从原材料上冲下，应增加压力机的压力，即F=3150（1+20%）=3780N，查表附录A1 ，初选型号为JG2340型的压力机。压力机的主要技术参数，供今后校核用：最大闭合高度：300mm ， 闭合高度调节量：80mm ， 工作台尺寸前后：150mm ，工作台尺寸左右：300mm ，垫板尺寸厚度：80mm ， 垫板尺寸孔径：200mm ， 模柄孔的尺寸直径：50mm ， 模柄孔深度：70mm 。附表3 工作零件刃口尺寸的计算表尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注 冲孔88dp=（dmin+X）8.32查课本表2.2.3冲裁双面间隙Zmax=0.64，Zmin=0.46 磨损系数X=0.75，模具按IT12级制造。校核满足a+T(Zmax-Zmin)8.46切口8.58.5dd=（dP+2Cmin）8.6128.738落料 R5 R5Dd=（Rmax-X）Dp=（Rd-2Cmin）2.9252.799孔距尺寸70700.1Ld=(Lmin+0.5)0.125700.0225180.44180.440.11800.02753.5凹模周界的计算各冲裁的凹模孔采用线切割机床加工，按排凹模在模架上的位置时，要依照计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。凹模厚度：H=kb=0.35200=70mm（k见冲压工艺与模具制造表2.8.1，取k=0.35）凹模壁厚：C=（1.52.0）H=105140mm因为模厚需H15，壁厚C30,取凹模厚度H=70mm,凹模壁厚C=105mm,凹模宽度B=86+2C=86+2105=296mm,凹模长度L=196.44+2C=196.44+2105=406mm（送料方向）,即凹模轮廓尺寸为406mm296mm70mm。4、确定模具的主要结构要素4.1确定送料方式模具相对与模架是向前往后的纵向送料，还是采用从左往右的横向送料，主要取决于凹模的周界尺寸，因为L（送料方向的凹模长度）（垂直送料方向的凹模宽度），所以送料方式采用横向送料。4.2确定卸料形式和出件方式由于刚性卸料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。因为材料的厚度为3mm，而卸料与导料板分开的组合式卸料板，在冲裁模中应用最广泛，所以采用刚性卸料。4.3确定模架形式该模具为横向送料方式，宜采用对角导柱导套模架，一、有较好的受力均衡性和对称性；二、送料比较方便；三、使冲压操作方便，劳动强度小且安全，符合人机工程学。5、选择模具的典型结构 计算凹模周界及确定模具的主要结构是为了选用合适的结构典型组合。根据本模具采用横向送料方式、刚性卸料板、倒装复合模、对角导柱导套模架及凹模周界为406mm296mm70mm,可以从冷冲模国家标准查到复合模矩形凹模典型组合（GB/T2851.11990）为400mm315mm60250mm,模具各零件的标准外型尺寸LBH如下：（1） 上模座 （2855.1） 400mm315mm55mm 1块（2） 下模座 （2855.2） 400mm315mm65mm 1块（3） 导柱 （2861.1） 45mm230mm 1块（4） 导套 （2861.6） 45mm140mm58mm 1块本典型组合推荐使用4只M8的紧固螺钉、2只8的圆柱销、4只杆部直径为8的台肩式卸料螺钉、凸凹模的推荐长度为440mm、配用模架闭合高度在50140mm之间。6、主要零部件的设计 落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直筒式，采用线切割机床加工，4个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5,其总长度为（见课本69页2.8.2）L=h1+h2+h3+（1520）mm=20+20+15+20=75mm。 冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，其中冲4个8及3个长为16，宽为8的圆形凸模可选用标准件B型式（尺寸为8.175）、（16.1575）。 卸料部件的设计6.1卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为42mm。 卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。 6.2卸料螺钉的选用 因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲4个8及3个长为16，宽为8的圆形凸模可选用标准件B型式（尺寸为8.1200）、（16.15200）。7、模架及其他零部件的设计 该模采用对角导柱模架，这种模架的导柱在模架的中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格：导柱直径：20/22；上模座厚度H上模取55mm，上模垫板厚度H垫取4mm，固定板厚度H固取12mm，下模座厚度H下模取65mm，那么，该模具的闭合高度： H闭=H上模+H垫板+L凸模长+H凹模厚+H下模-h2=（55+4+75+70+65-20）=249mm h2凸模冲裁后进入凹模的深度,取20mm。可见所选用的压力机JH2316的最大装配高度（300mm）大于该模具的闭合高大，可以使用。8、模具装配图 通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图。模具上模部分主要由推块、冲孔凸模、上垫板、凹模、凹模固定板及上模座等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凸模、卸料板、下垫板等组成。冲孔废料由漏料孔漏出。倒装复合模1-下模座 2、3-导柱 4-卸料螺钉 5-下垫板 6-凸凹模固定板 7-凸凹模 8-橡胶 9-卸料板 10-挡料顶 11-推块 12、28-冲孔凸模 13-冲孔凸模固定板 14-开有四叉通孔的垫板 15、25、31-圆柱销 16-上模座 17、18-导套 19-模柄 20-防转销 21-打杆 22-四叉打板 23-上垫板 24-顶杆 26-凹模 27、30-内六角螺钉 29-活动挡料销 9、冲压设备的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机JG23-40能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：400KN滑块行程：100mm最大闭合高度：300mm最大装模高度：220mm工作台尺寸（前后左右）：150mm300mm垫板尺寸（厚度孔径）：80mm200mm模柄孔尺寸：50mm70mm最大倾斜角度：3010、模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。落料凸模的加工工艺过程如表所示。序号工序名称工序内容工序简图（示意图）1备料将毛坯锻成长方体20087.242热处理退火3刨刨六面，互为直角，单边余量0.54热处理调质5磨平面磨六面，互为直角6钳工划线画出各孔位置线7加工螺钉孔、安装孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔等8热处理按热处理工艺，淬火回火到5864HRC9磨平面精磨上、下平面10线切割按图线切割，轮廓达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范。凹模的加工过程与落料凹模的加工过程完全类似，在此不再重复。11、模具的装配1、擦清压力机滑块底面，工作台或垫板平面以及冲模上、下模座的顶面和底面。2、将冲模置于压力机工作台或垫板上移至近似工作位置。3、观察工件或废料能否漏下。4、用手板动飞轮或利用压力机的寸动装置，使压力机滑块