垫片冲压模具设计 3.doc

三明学院物理与机电工程系机械综合设计论文 机械综合设计论文机械综合设计论文 设计题目 设计题目 垫片垫片 冲压模具设计冲压模具设计 专专 业 业 机械设计与制造机械设计与制造 学学 号 号 104112120 姓姓 名 名 叶宇翔叶宇翔 指导老师 指导老师 刘世禄刘世禄 日日 期 期 2013 年年 11 月月 19 日日 2 垫片 材料 Q235 钢 板料厚度 t 1mm 生产批量 5000 件 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 6 第二章第二章 冲压件工艺性分析及工艺方案的确定冲压件工艺性分析及工艺方案的确定 8 2 1 冲压件工艺分析 8 2 2 冲压工艺方案的确定 第三章第三章 冲压工艺计算冲压工艺计算 10 3 1 排样设计与计算 10 3 1 1 搭边值的确定 10 3 1 2 排样方案的选择 10 3 2 冲压力的计算 12 3 2 1 落料力 12 3 2 2 冲孔力 12 3 2 3 卸料力 12 3 2 4 推件力 12 3 2 5 压力机的初步选定 13 3 3 压力中心的确定 13 3 4 间隙值的确定 14 3 5 工作零件刃口尺寸的计算 14 第四章第四章 模具总体设计及部分零件设计模具总体设计及部分零件设计 16 4 1 工作零件的结构设计 16 4 1 1 凸模的结构设计 16 3 4 1 2 凹模的结构设计 16 4 1 3 凸凹模的结构设计 17 4 2 卸料零件的设计 18 4 3 模架的选用 20 4 4 冲裁模闭合高度的校核 21 4 5 定位零件的设计 21 4 6 模柄的选用 21 第五章第五章 结束语结束语 22 致谢致谢 参考文献参考文献 第一章第一章绪论绪论 冲压是在室温下 利用安装在压力机上的模具对材料施加压力 使其产生分离或塑性变 形 从而获得所需零件的一种压力加工方法 而我们把在冲压加工中 将材料 金属或非金属 加工成零件 或半成品 的一种特殊工艺设备 称为冲压模具 俗称冲模 冲模可根据工艺 性质和工序组合程度分类 其中按照工艺性质可分为 冲裁模 弯曲模 拉深模 成形模 根 据工序组合又可分为单工序模 复合模 级进模 模具作为高效率的生产工具的一种 是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备 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 容易实现生产的自动化的特点 设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量 生产率 具使用寿命 还可以提高产品经 济效益 在进行模具设计时 必须清楚零件的加工工艺 设计出的零件要能加工 易加工 充 分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提 新的设计思路必然带来新的模具结构 与机械加工及塑性加工的其它方法相比 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独 特的优点 主要表现如下 4 1 冲压加工的生产效率高 且操作方便 易于实现机械化与自动化 这是因为冲压是依靠冲模和 冲压设备来完成加工 普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次 高速压力要每分钟可达数百次 甚至千次以上 而且每次冲压行程就可能得到一个冲件 2 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度 且一般不破坏冲压件的表面质量 而模具的 寿命一般较长 所以冲压的质量稳定 互换性好 具有 一模一样 的特征 3 冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件 如小到钟表的秒表 大到汽车纵梁 覆盖 件等 加上冲压时材料的冷变形硬化效应 冲压的强度和刚度均较高 4 冲压一般没有切屑碎料生成 材料的消耗较少 且不需其它加热设备 因而是一种省料 节 能的加工方法 冲压件的成本较低 但是 冲压加工所使用的模具一般具有专用性 有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形 且模具 制造的精度高 技术要求高 是技术密集形产品 所以 只有在冲压件生产批量较大的情 况下 冲压加工的优点才能充分体现 从而获得较好的经济效益 模具的标准化及专业化生产 已得到模具行业和广泛重视 因为冲模属单件小批量生产 冲模 零件既具的一定的复杂性和精密性 又具有一定的结构典型性 因此 只有实现了冲模的标准化 才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化 商品化 从而降低模具的成本 提高模具的质量和缩短 制造周期 目前 国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70 80 模具厂只需设计制造工作 零件 大部分模具零件均从标准件厂购买 使生产率大幅度提高 模具制造厂专业化程度越不定期 越高 分工越来越细 如目前有模架厂 顶杆厂 热处理厂等 甚至某些模具厂仅专业化制造某类 产品的冲裁模或弯曲模 这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短 我国冲模标准化与专业 化生产近年来也有较大发展 除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外 标准件品种也有扩展 精度亦有提高 但总体情况还满足不了模具工业发展的要求 主要体现在标准化程度还不高 一般 在 40 以下 标准件的品种和规格较少 大多数标准件厂家未形成规模化生产 标准件质量也还 存在较多问题 另外 标准件生产的销售 供货 服务等都还有待于进一步提高 5 第第 2 2 章章 冲压件工艺性分析冲压件工艺性分析 2 12 1 冲压件工艺性分析冲压件工艺性分析 该材料形状简单 只有落料和冲孔两个工序 材料为 Q235 钢 具有良好的塑性和冲压性能 适合冲裁 由文献 3 表 9 13 查出 冲裁件内外形所能达到的精度为 IT8 IT10 可以冲裁 将以 上精度与工件简图中标注的尺寸公差相比较 可认为该工件的精度要求能够在冲裁加工过程中得到 保证 其他的尺寸标注等情况 也符合冲裁的工艺要求 2 22 2 冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定 方案一 先冲孔 后落料 单工序模生产 6 方案二 冲孔 落料复合冲压 复合模生产 方案三 冲孔 落料级进冲压 级进模生产 表 2 1 各类模具结构及特点比较 单工序模模具种类比 较项目 无导向 有导向 级进模复合模 零件公差等 级 低一般可达 IT13 IT10 级可达 IT10 IT8 级 零件特点 尺寸不受 限制厚度 不受限制 中小型尺 寸厚度较 厚 小零件厚度 0 2 6mm 可加工复杂零件 如宽度极小的异形 件 形状与尺寸受模具结构 与强度限制 尺寸可以 较大 厚度可达 3mm 零件平面度低一般 中小型件不平直 高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得 到了较平 制件平直度 好且具有良好的剪切断 面 生产效率低较低 工序间自动送料 可以自动排除制件 生产效率高 冲件被顶到模具工作表 面上 必须手动或机械 排除 生产效率较低 安全性 不安全 需采取安全 措施 比较安全 不安全 需采取安全措 施 模具制造工 作量和成本 低 比无导向的稍 高 冲裁简单的零件时 比复合模低 冲裁较复杂零件时 比 级进模低 适用场合 料厚精度要求低的小 批量冲件的生产 大批量小型冲压件 的生产 形状复杂 精度要求较 高 平直度要求高的中 小型制件的大批量生产 结合表 2 1 分析知 方案一模具结构简单 制造周期短 制造简单 但需要两副模具 成本高而生产效率低 难以 满足大批量生产的要求 7 方案三只需一副模具 生产效率高 操作方便 精度也能满足要求 但模具轮廓尺寸较大 制 造复杂 成本较高 方案二也只需一副模具 制件精度和生产效率都较高 且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁 厚模具强度也能满足要求 冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高 板料的定位精度比方案三低 模具轮廓尺寸较小 制造比方案三简单 通过对上述三种方案的分析比较 该工件的冲 压生产采用方案二为佳 第三章第三章 零件工艺计算零件工艺计算 3 13 1 排样设计与计算排样设计与计算 冲裁件在条料上的布置方法称为排样 排样设计包括选择排样方法 确定搭边值 计算条料宽 度和送料步距 计算材料利用率 画排样图 3 1 13 1 1 搭边值的确定搭边值的确定 搭边的作用是补偿定位误差 保持条料有一定的刚度 以保证零件质量和送料方便 搭边过大 浪费材料 搭边过小 冲裁时容易翘曲或被拉断 不仅会增大冲件毛刺 有时还有拉入凸 凹模间 隙中损坏模具刃口 降低模具寿命 或影响送料工作 根据零件形状 查 冲压模具设计与制造 表 2 5 2 可知 工件之间搭边值 a 1 5mm 工件与 侧边之间搭边值 a1 1 5mm 另一种排法为 工件之间搭边 a 1 2 工件与侧边之间搭边值为 a1 1 5 3 1 23 1 2 排样方案的选择排样方案的选择 根据对所给零件的分析 综合各方面因素 权衡利弊 采用直排有废料排样方式 这样可以保 证冲件质量 提高模具寿命 可以补偿送料误差 以保证冲出合格工件 保持条料刚度利于送料 避免废料丝进入模具间隙损坏模具 根据直排的排样方式 可以将排样分为横排和竖排 竖排排样图如图 3 1 所示 8 图 3 1 竖排排样图 1 计算冲压件的毛坯面积 A 68 13 24 4 17 3 2 686 3 1 2 mm 2 mm 2 条料宽度 B 68 2 1 5 mm 71mm 3 0 2 aL 2 3 进距 h 13 1 5 mm 14 5mm 3 3 4 一个进距的材料利用率 3 4 63 66 5 1471 6861 100 Bh nA 5 横排排样图如图 3 2 所示 9 图 3 2 横排排样图 1 计算冲压件的毛坯面积 A 68 13 2 17 3 24 4 686 3 5 2 mm 2 mm 2 条料宽度 B 13 2 1 5 mm 16mm 3 6 0 2 aL 3 步距 h 68 1 2 mm 69 2mm 3 7 4 一个步距的材料利用率 3 8 96 61 2 6916 6861 100 Bh nA 3 1 33 1 3 两种排样方案的比较及选择两种排样方案的比较及选择 通过两种方案的比较 方案一的材料利用率比方案二的材料利用率高 所以我们选择第一种 竖排排样方案 3 23 2 冲裁力的计算冲裁力的计算 用平刃冲裁时 其冲裁力 F 一般按下式计算 3 9 b LtF 式中 F 冲裁力 10 L 冲裁周边长度 t 材料厚度 材料的抗拉强度 b 3 2 13 2 1 落料力 落料力 3 10 399502351170 b LtF 3 2 23 2 2 落料时的卸料力 落料时的卸料力 3 12 FKF 卸卸 查表取 故04 0 卸 K NN0 卸 3 2 43 2 4 冲孔时的推件力 冲孔时的推件力 3 13 FKF 推推 查表取 故055 0 推 F 25 219739950055 0 NF推 总压力 3 14 NNFFFFz25 4374525 2197159839950 推卸 3 2 53 2 5 冲压设备的初步选定冲压设备的初步选定 根据总压力可知 80 机 FFZ56 54681 80 25 43745 80 Z F F机 查 冲压模具课程设计指导与范例 表 9 9 可选用 开式双柱可倾压力机 J23 6 3 公称压力 63KN 滑块行程 35mm 滑块行程次数 170 次 min 最大封闭高度 150mm 封闭高度调节量 35mm 11 滑块中心线至床身距离 110mm 立柱距离 150mm 工作台尺寸 200mm 310mm 前后左右 工作台孔尺寸 110mm 160mm 140mm 前后 x 左右 x 直径 垫板尺寸厚度 30mm 模柄孔尺寸 30mm 55mm 直径深度 床身最大可倾角 3 33 3 冲裁压力中心的确定冲裁压力中心的确定 工件是一个左右对称而上下不对称的图形 故而可以知压力中心在中心线上 建立如图所示的坐标系 压力中心坐标为 0 6 6 3 4 3 4 间隙值的确定间隙值的确定 由 冲压工艺与模具设计 表 2 5 可得 间隙值mm mm 100 0 min Z140 0 max Z 3 53 5 凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算 1 1 加工方法的确定加工方法的确定 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前 首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法 因 该工作零件的形状相对较简单 适宜采用线切割机床分别加工落料凸模 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个孔的同轴度 使装配工作简化 因此工作零件刃口尺寸 计算就按分开加工的方法来计算 2 2 落料部分落料部分 12 对外轮廓的落料采用分开加工方法 其凹模刃口部分尺寸计算如下 根据零件形状 凹模磨损后其尺寸变化有三种情况 1 凹模磨损后 尺寸变大 321 AAA 由书 冲压工艺与模具设计 表 2 11 查得 111 3 21 mmmm 03 0 0 12 0 4 1 01 88 6712 0 1 68 A mmmm 025 0 0 014 04 1 02 986 33014 01 34 A mmmm 0145 0 0 058 0 4 1 03 942 9 058 0 1 10 A 2 凹模磨损后 尺寸变小 由书 冲压工艺与模具设计 表 2 11 查得 1 mmmm 0 0021 0 0 084 0 4 1 084 24084 0 124 3 凹模磨损后 尺寸不变 C mmmmC02 0 304 0 2 1 3 1 mmmmC024 0 4048 0 2 1 4 2 第四章第四章 模具总体设计及部分零件设计模具总体设计及部分零件设计 本设计使用复合冲模将凹模及凸模固定在上模上 是典型的倒装结构 两个导料销控制条料送 进的导向 固定卸料板控制送料的进距 卸料采用弹性卸料装置 弹性卸料装置由卸料板 卸料板 13 螺钉和弹簧组成 冲制的工件有推杆和推件块组成的刚性推件装置推出 冲孔的废料可通过凸凹模 的内孔从压力机台面孔漏下 4 14 1 工作零件的结构设计工作零件的结构设计 4 1 14 1 1 凹模的结构设计凹模的结构设计 凹模的刃口形式 考虑到实际生产中的应用 所以采用刃口强度较高的凹模 即如图 4 2 所示 的刃口形式 由凹模厚度 H kb 凹模壁厚 c 1 5 2 H 可得 由 冲压模具课程设计指导与范例 表 2 22 可知 k 0 22 H kb 0 22 68 14 96mm 4 1 因为凹模的高度要为一个整数值 故取 H 20mm c 1 5H 1 5 20mm 30mm 4 2 凹模宽度 B b 2c 13 230 mm 73mm 4 3 凹模长度 L 68 2 30 mm 128mm 4 4 查 冲压模具课程设计指导与范例 表 9 45 选模架规格 L B 160mm 100mm 所以最终确定 凹模的宽度 B 100mm 长度 L 160mm 4 1 24 1 2 凸模的结构设计凸模的结构设计 14 凸模长度 ahhhH 321 固定板的厚度 mm 1 h 固定卸料板的厚度 mm 2 h 导尺厚度 mm 3 h 附加长度 它包括凸模的修磨量 凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板a 的安全距离等 这一尺寸如无特殊要求 可取 10 20mm 取为 15mm 则 3 h H 12 10 1 5 15mm 38 5mm 4 24 2 卸料零件的设计计算卸料零件的设计计算 据查表知 卸料板厚度为 10mm 4 34 3 模架的选用模架的选用 根据零件的结构及尺寸 我们模架选用中等精度 中 小尺寸冲压件的后侧导柱模架 从右向 左送料 操作方便 15 由文献 9 查表可得 上模座 L mmB mmH mm 160 100 30 下模座 L mmB mmH mm 16010040 垫板采用及厚度 小于材料 因此不采用垫板 a MP A F 7686 63 10686 25 43745 6 p 凸模固定板的厚度 查 冲压模具简明设计手册 表 15 57 选 H 0 6 0 8 20 12 16mm 取凸模 固定板的厚度为 12mm 凹模的厚度已定为 24mm 卸料板的厚度为 查 冲压模具简明设计手册 表 15 28 可得 10mm 导柱 d mmL mm 28 100 导套 d mmL mmD mm 28 100 38 4 44 4 冲裁模闭合高度的校核 冲裁模闭合高度的校核 前面有冲压力初选 63KN 的压力机 最大闭合高度为 150mm 校核 4 16 10Hmin hH 5Hmax 其中 h 为垫板的厚度 H 为模具的闭合高度 分为压力机的最大 最小闭合高度 max H min H 经校核不难发现所算的闭合高度满足上述式子要求 4 54 5 定位零件的选用定位零件的选用 结合本套模具的具体结构 考虑到工件的形状 设置一个的活动挡料 起定距作用 和四6 个 GB T70 1GB T70 1 20002000 M8M8 34 的螺钉 4 64 6 模柄模柄 冲模通过模柄将上模固定在冲床滑块上 在安装时应注意模柄直径和压力机模柄孔直径要一 致 本设计采用压入式模柄结构 可以保证较高精度的同轴度和垂直度 其结构形势如下图 此模 柄与上模座的连接 采用过度配合 查 冲压模具课程设计指导与范例 表 9 41 得模 6 7 mH 柄尺寸为 直径 30mm 高度 55mm 16 第五章第五章 结束语结束语 通过这次模具设计 本人在多方面都有所提高 通过这次课程设计 综合运用本专业所学课程 的专业基础知识进行一次冲压模具设计工作的设计训练从而培养和提高学生独立工作能力 巩固与 扩充了冲压模具设计等课程所学的内容 掌握冲压模具设计的方法和步骤 掌握冲压模具设计的基 本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性 怎样确定工艺方案 了解了模具的基本结构 提高了 计算能力 绘图能力 熟悉了规范和标准 同时各科相关的课程都有了全面的复习 独立思考的能 力也有了提高 在这次设计过程中 体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力 体会了学以致 用 突出自己劳动成果的喜悦心情 从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节 从而加以弥补 更 加提醒我们不断的加强专业知识是十分重要的 由于本人的设计能力有限 在设计过程中如有出现错误 恳请老师们多多指教 本人十分的乐 意接受您们的批评与指正 本人将万分感谢 17 致致 谢谢 随着社会的发展 机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支 模 具渗透着整个社会 不管在那个行业 都有模具的存在 日常生活中轻重工业 都离不