插孔的冲压模具设计.doc

一、设计题目插孔的冲压模具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 模具装配图（A0或A1，结合具体零件决定） 1张(3) 模具主要零件图，具体情况结合设计内容，由指导老师指定(4) 课程设计说明书(包含方案选择、设计计算等内容，8000字左右) 1份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择方案,确定模具类型及结构草图 3天(3) 计算分析，画模具装配图及主要模具零件图 7天(4)编写说明书 2天(5) 准备答辩 1天五、指导教师评语 该生设计的全过程表现 ，设计内容反映的基本概念 综合运用知识和分析解决问题能力 ，说明书书写 ，工程绘图图纸表达 ， 外语水平 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要从20世纪80年代初开始，工业发达国家的模具行业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。国民经济的高速发展对摸具行业提出了越来越多且越来越高的要求，巨大的市场需求同时推动了我国模具行业的快速发展。冲压模具是模具行业中十分重要的模具一种，其在机械制造行业中具有举足轻重的地位，在工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，少则60以上，多则90以上。本次设计的题目就是用冲压模具生产电学上的常用零件阳极焊片。本次设计的目的就是通过设计一套完整的阳极焊片模具来初步了解模具设计的一般步骤，学会设计一般的冲压模具，能够独立自主的分析冲压件的工艺性和模具类型的选择。首先对工件的分析可知，该工件需要两步冲压工序才能完成，即冲孔、落料。由于工件的精度较低，都为IT13IT14级，所以在摸具的制造方法上，采用用一般的机械加工方法就能满足工件的精度要求；阳极焊片的材料是Q235，便于成型加工，所以该工件适合模具生产加工，在大批量生产时能够显著降低成本。由于该工件的生产工序多，通过工艺方案的确定，最终采用级进模进行生产，生产效率高。本次设计很好的完成了预期的设计要求，为以后普通模具的设计奠定了一定的基础。关键词：模具设计、定位板、冲压模具AbstractFrom 1980s, beginning in industrialized countries mold industry, has separated from the machine tool industry, and develop to be an independent industry sector, but its value has exceeded the value of the machine tool industry. The high-speed development of national economy in touch with industry forward more and more and more and more high demand, the huge market demand is also promoted the rapid development of China mold industry. Stamping mould industry is very important in the mold a, its in mechanical manufacturing plays an important role in the industrial sector, stamping the proportion that are quite large, little criterion more than 60%, too much is 90%. The topic of this design is by stamping mould manufacturing electrical of commonly used components - anode welded pieces. The purpose of this design is through the design of a complete set of anode welding piece mold to preliminary understanding mold design processes of the shipunloaders, learn to design general stamping mould design, can independent analysis stamping manufaturability and mould types of choice. Firstly the workpiece analysis shows that the workpiece need three-stage punching process to finish, namely the punching and thinning flanging, dropping material. Due to the low precision workpiece, for IT IT13 14 level, so in touch with manufacturing methods, use with general mechanical processing method can satisfy the precision requirement; The anode materials are welded pieces of soft Q235, facilitate forming process, so the workpiece for mould production, processing, when in mass production to significantly reduce the cost. Due to the manufacturing process of workpiece, through process scheme determination, and finally to adopt progressive die for the production and high production efficiency. This design is very good completed the design requirements and expected after ordinary mould designing laid a foundation.目 录1 冲压基础知识11.1冲压方法及分类11.2 冲压模具的发展状况12 冲压件的工艺性分析22.1工件的材料性能分析22.2工件的结构与尺寸分析22.3工件的尺寸精度分析23制定工艺方案23.1工艺方案的分析24选择模具的总体结构形式34.1确定模架类型及导向方式34.2定位方式的确定34.3卸料、出件方式的选择35工艺计算35.1排样设计与计算35.2冲压力的计算45.3压力机的选择55.4压力中心的确定55.5计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差65.5.1冲孔凸、凹模刃口尺寸的确定65.5.2落料凸、凹模刃口尺寸的确定76模具主要零部件的结构与尺寸的确定76.1冲孔凹模和落料凹模结构尺寸的确定76.2凸凹模、冲孔凸模结构尺寸的确定86.3定位零件的设计86.3.1.导正销86.3.2.导料板的设计96.3.3.固定挡料销96.3.4.始用挡料销的设计97模具的工作过程98.总结99.参考文献111 冲压基础知识1.1冲压方法及分类因为制件的形状、尺寸和精度的不同，冲压加工所采用的工艺也不同，根据材料的变形特点，可将冲压工序分为分离工序和成形工序两大类。【1】分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到材料的强度极限以后 ，使材料发生断裂而产生分离的工序；【1】成型工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到材料的屈服极限，但未达到强度极限，使材料发生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的工序。【1】分离工序主要包括有：落料、冲孔、切断、切口、切边、剖切；成型工序主要包括有：弯曲、卷曲、扭曲、拉深、翻边、缩口、扩口、起伏、卷边、胀形、旋压、整形、校平、压印、挤压。1.2 冲压模具的发展状况冲压工艺主要有冲压设备、冲压工艺与模具和冲压材料三个要素组成。冲压加工与其他加工方法相比具有明显优点：冲压加工的生产效率高，操作方便，易于实现机械化和自动化；冲压件尺寸与形状精度高，质量稳定，互换性好；可加工尺寸范围较大、形状较复杂的零件；材料利用率高，节省材料，冲压件成本较低。我国的模具行业的供需还是有很大的缺口，主要表现在供需的不平衡上。虽然我国模具总量已经具有相当规模，但是大都是些低精度的模具，在高精密、大型、复杂、长寿命模具领域还是有很大的缺口，其主要原因是我国的机械制造行业与发达国家还存在较大的差距。因此，我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：冲压成型理论及冲压工艺；模具新材料及热处理和表面处理新工艺；模具先进制造工艺及设备；模具CAD/CAM/CAE技术；先进生产管理模式。2 冲压件的工艺性分析2.1工件的材料性能分析Q235为普通碳素钢，抗剪强度304373MPa，抗拉强度432461MPa,屈服极限253MPa，伸长率21%25%，具有良好的冲压性能，适合冲裁加工2.2工件的结构与尺寸分析工件结构比较简单，大体为矩形中间有孔件。2.3工件的尺寸精度分析该工件除两个尺寸有精度要求外，其余尺寸全部为自由公差，可看作为IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能够满足精度要求。3制定工艺方案3.1工艺方案的分析该工件包括落料、冲孔和翻边三道基本工序，可采用以下三种方案进行工件的制造。方案一：先冲孔，然后落料，再翻边，采用单工序模进行生产；方案二：采用落料、冲孔和翻边复合模，用复合模进行生产；方案三：先冲孔，然后落料翻边复合，采用级进模进行生产；方案一的模具结构简单，但是需要两道工序和两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需要一副模具，工件精度高，但工件的孔较多而且较近，不便废料的处理，影响冲压速度，操作不方便，方案三也只需一副模具，生产效率高，操作简单方便，工件精度也能满足要求，通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压的冲压生产采用方案三.4选择模具的总体结构形式由上面的工艺方案分析可知，采用级进模生产，所以模具类型为级进模。4.1确定模架类型及导向方式采用导板进行导向运动，以及利用它做卸料板，采用导板进行加工可防止由于偏心力矩而引起模具歪斜，这样可以提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整4.2定位方式的确定 该零件采用坯料是条料，控制条料送进方向采用挡料销，无侧压装置控制条料的送进步距采用始用挡料销，以及定位销定距，利用导正销精定位保证内外行相对位置精度4.3卸料、出件方式的选择因为该工件料厚为2mm且尺寸较大，所以卸料力也大，所以可以选用刚性卸料，工件下出件方式。5工艺计算5.1排样设计与计算该冲件的外形可近似为矩形，采用直排时材料的利用率最高，该工件采用有废料直排的排样方法，它具有制件质量和模具寿命较高的特点，但是它相对少废料排样方法的的利用率较低，材料的排样图如下图所示：图一对于变搭边值a1=2mm a=2.2mm条料宽34.4mm，步距A=38.02mm，冲裁件面积为1020 mm，由此可知材料的利用率为76%。5.2冲压力的计算该模具采用级进模，选择刚性卸料，下出件结构。计算过程F落=KLt抗剪强度 k 为系数 为1.3 t为厚度 为2mm 抗剪强=350mpa，冲裁周长L=362+302+5.42=142.8mm冲孔力：F冲=kLt1 F冲=1.33.14283.142.52350 =52861.9 N同理落料力为： F落=1.3142.82350 =129948 N 推件力的计算： F推=k卸F冲1 查参考书1表2-18取推件力系数k推=0.055； F推=0.0552（129948+52861.9）=20109.8 N 总压力的计算：F= F冲+ F推+F落=129948+52861.9+20109.8=202949.7 N5.3压力机的选择由上面计算可知总压力为202949.7N，所以压力机的公称压力为25KN。由于该工件是小型零件，需要的冲压力小且零件的精度低，所以可以选用通用的开式机械压力机，其型号为J25-1605.4压力中心的确定计算压力中心时，先用AutoCAD画出凸模刃口图，建立xOy坐标系，如图所示选择对象: 找到 1 个，总计 3 个选择对象: 找到 1 个，总计 4 个选择对象: - 面域 -面积: 1131.4397周长: 200.9195边界框: X: 0.0000 - 85.2800 Y: 0.0000 - 30.0000质心: X: 20.0454 Y: 14.9970惯性矩: X: 343031.0849 Y: 654475.8419惯性积: XY: 340047.8417旋转半径: X: 17.4121 Y: 24.0509主力矩与质心的 X-Y 方向: I: 88558.3631 沿 1.0000 -0.0008 J: 199840.9096 沿 0.0008 1.0000坐标（20，15）的点为该零件压力中心，即上图中十字中心点。在设计上模座的模柄位置时应使模柄中心与压力机中心相重合。5.5计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差5.5.1冲孔凸、凹模刃口尺寸的确定该工件的凸、凹模的制造采用分别加工的方法进行制造，因为冲孔是内形尺寸，为了保证内形尺寸的精度，所以应该以凸模为基准，间隙取在凹模上，通过增大凹模刃口尺寸来保证配合间隙，由于凸、凹模在使用过程中存在一定的磨损，新模具冲裁间隙选用最小合理间隙值Zmin。工件精度为IT14级，所以工件的制造公差冲孔8 =0.3mm；凸、凹模的制造偏差分别按照IT6和IT7级选 取，则p=0.002 mm，d=0.02 mm，由于工件的未注公差按照IT14级选取，所以取磨损系数X=0.5查参考书1中表2-19的最小合理间隙Zmin=0.246 mm，最大合理间隙Zmax=0.360 mm，dp=(dmin+X)0-p=(8+0.50.3)0-0.02=8.150-0.02 mm，dd=(dp+Zmin)0+d=(8.15+0.246)0+0.2=8.3960+0.02 mm，校核：d+p=0.02+0.02=0.04 mm Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114 mm d+p Zmax-Zmin，满足间隙公差条件冲孔2.5 =0.5mm；凸、凹模的制造偏差分别按照IT6和IT7级选 取，则p=0.02 mm，d=0.02 mm，由于工件的未注公差按照IT14级选取，所以取磨损系数X=0.5查参考书1中表2-19的最小合理间隙Zmin=0.246 mm，最大合理间隙Zmax=0.360 mm，dp=(dmin+X)0-p=(2.5+0.50.5)0-0.02=2.750-0.02 mm，dd=(dp+Zmin)0+d=(2.75+0.246)0+0.02=2.9960+0.02 mm，校核：d+p=0.02+0.02=0.04 mm Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114 mm d+p Zmax-Zmin，满足间隙公差条件5.5.2落料凸、凹模刃口尺寸的确定落料凸、凹模刃口的加工也采用分别加工的方法进行制造，因为落料是外形尺寸，为了保证外形尺寸的精度，应以落料凹模为基准，将间隙值取在凸模上，通过减小凸模尺寸来保证合理的间隙值，同样因为在使用过程中存在磨损，所以在制造过程中也应该取最小合理间隙值Zmin。工件的外形尺寸公差仍然是自由公差，所以取为IT14级，同样凸、凹模的制造公差也分别按照IT6和IT7级进行选取，则p=0.02 mmd=0.02mm。磨损系数取为X=0.5。查参考书1表2-20得最小合理间隙Zmin=0.246 mm，最大合理间隙Zmax=0.360 mm。第一类尺寸36mm Ad2=(36.015-0.50.025)0+0.065mm=30.00250+0.0625mm30mm Ad1=(30.015-0.50.025)0+0.065 mm=36.00250+0.00625mm第二类尺寸10mm Bd=（10-0.14+0.50.015）0-0.00375mm=9.86750-0.00375mm6模具主要零部件的结构与尺寸的确定6.1冲孔凹模和落料凹模结构尺寸的确定凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔采用线切割机床加工，凹模轮廓尺寸计算：凹模的厚度 H=kb查参考书【一】表2-13k取0.3H=0.385.23=25.6mm凹模壁厚c=（1.52）H=38.451.2mm取整得凹模厚度H=28mm凹模壁厚c=45mm凹模的壁厚 c=26 mm凹模的长度 L=85.23+225=135.23 mm凹模的宽度 B=b+2c=34.915+2225=84.9 mm标准化后轮廓尺寸为160 mm100 mm28 mm因模具典型的组合结构已经标准化，所以模具的凹模基本尺寸要与模架的基本尺寸要配套，所以配用的模架闭合高度为：160190 mm，垫板：160 mm100 mm8 mm固定板：160 mm100 mm20 mm导板：160 mm100 mm16 mm导料板：160 mm25 mm8 mm凹模：160 mm100 mm28 mm6.2凸凹模、冲孔凸模结构尺寸的确定由于工件的尺寸较小，所以所需要的冲压力比较小，为了制造简单，所以都选用直通式凸模圆柱销吊装在固定板上，由于制造精度要求不太高，所以可以采用快走丝线切割机床进行加工，不但加工生产效率高，还能保证良好的精度。冲孔凸模的长度可按下列公式进行确定：L=20+16+8+20=64 mm 6.3定位零件的设计该工件的定位装置采用始用挡料销和固定挡料销进行定位，由于工件的精度不高，所以不必采用精定位装置，用上述定位装置就能够满足定位精度要求。坯料的第一步送进靠始用挡料销进行定位，以后每次送进只靠固定挡料销进行定位。始用挡料销的选择可参考参考文献2续表22.5-49中选择标准件 LH=36 mm4 mm与其相配套的弹簧规格为0.5 mm0.6 mm20 mm由于坯料的落料孔较小，所以挡料销需要自行设计，挡料销的直径为2 mm，挡料销与圆柱孔的配合采用H7/h6配合。6.3.1.导正销用工件上的两个 8 的孔作为导正孔，在落料凸模内设置两个导正销来进行导正，导正销采用H7/r6配合安装在冲孔凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合 A型导正销 63.525JB/T7647.1 材料 T8A 热处理硬度50-54HRC 技术条件 按JB/T 7653-1994的规定 6.3.2.导料板的