止动件级进模设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院 全日制普通本科生毕业论文全日制普通本科生毕业论文 止动件级进模设计止动件级进模设计 THE DESIGN OF CONSECUTIVE STOPS BENDING MOLDM 学生姓名学生姓名 梁梁 新新 星星 学学 号 号 200841914324200841914324 年级专业及班级 年级专业及班级 20082008 级机械设计制造及其自动级机械设计制造及其自动 化化 3 3 班班 指导老师及职称 指导老师及职称 陈文凯陈文凯 副教授副教授 学学 部 部 理工学部理工学部 湖南 长沙 提交日期 2012 年 5 月 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 毕业论文诚信声明 本人郑重声明 所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下 进行研究工作所取得的成果 成果不存在知识产权争议 除文中已经注 明引用的内容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的 作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确 的说明并表示了谢意 同时 本论文的著作权由本人与湖南农业大学东 方科技学院 指导教师共同拥有 本人完全意识到本声明的法律结果由 本人承担 毕业设计作者签名 年 月 日 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 目目 录录 摘要 1 关键词 1 1 前言 2 2 毕业设计的目的 要求与任务 4 2 1 本设计的研究目的 4 2 2 主要内容和要求 4 2 2 1 本设计的主要内容 4 2 2 2 本设计的主要要求 4 3 止动件零件图结构与工艺分析 4 3 1 工艺 的比较分析 确定加工方案 5 4 确定模具总体结构方案 6 4 1 模具类型 6 4 2 操作与定位方式 6 4 3 卸料与出件方式 6 4 4 模架类型及精度 6 5 图的设计及材料利用率的计算 6 5 1 初步拟定排样方案 6 5 2 级进冲裁的顺序安排原则 8 5 3 确定搭边值与步距 8 5 4 材料利用率的计算 9 6 冲压力及压力中学计算 9 6 1 冲裁力的计算 9 6 2 翻孔时所需的冲压力 11 6 3 弯曲 1 3mm 的直边所需的弯曲力 11 6 4 模具的总冲压力 12 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 6 5 模具压力中心的计算 12 7 凹凸模刃口尺寸计算 13 7 1 确定凹 凸模的设计及其尺寸计算 13 7 2 1 凸模尺寸 14 7 2 2 凹模尺寸 14 7 3 成形侧刃凸模与凹模的设计及其尺寸计算 14 7 3 1 测刃凸模刃口尺寸计算 15 7 3 2 成形侧刃凹模尺寸计算 15 7 4 翻孔凸 凹模的设计及其尺寸计算 15 7 5 弯曲凸 凹模的设计及其尺寸计算 16 7 5 1 凹 凸模之间间隙的确定 16 7 6 T 形切断凸模的设计及其尺寸计算 16 8 模具主要零件的结构设计 16 8 1 模具设计的原则 16 8 2 确定模架结构的类型及模架中各模板的选取 17 8 3 模架种各模板的选取 18 8 4 橡胶板的选取与计算 19 8 5 凹 凸模的设计原则 20 8 5 1 凹 凸模的设计原则 20 8 5 2 凹模的结构设计 20 8 5 3 凹模轮廓尺寸的确定 21 8 5 4 凸模的形式与固定方法的确定 21 8 5 5 凸模长度计算 22 8 5 6 凸模强度与刚度的校核 23 8 6 模具闭合高度的确定 24 8 7 压力机的选取 25 9 辅助零件的设计 26 9 1 导向零件的设计 26 9 1 1 导柱 导套的设计 26 9 2 固定与连接零件的设计与选取 27 9 2 1 模架与模座 27 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 9 2 2 模柄 27 9 2 3 凸模固定板 28 9 2 4 垫板 28 9 3 紧固件 38 10 模具材料的选择与加工 29 10 1 模具材料的选择的一般原则 29 10 2 模具零件材料的选取和热处理要求 29 10 3 模具零件的加工 30 11 冲裁模 凸 凹模的制造工艺过程 31 11 1 凸模的制造工艺过程 31 11 2 冲裁模凹模的制造工艺过程 31 11 3 T10A 刚 31 12 材料的热处理 31 12 1 模具材料热处理的基本要求 31 12 2 模具用钢的热处理过程及硬度要求 32 12 3 T10A 钢 32 13 模具的装配的概述 32 13 1 模具装配的概述 32 13 1 1 模具装配的内容 32 13 2 模具零件的固定方法 32 13 3 冷冲模的装配 33 13 3 1 组建装配 33 13 4 级进模的装配方法 33 14 结论 34 参考文献 35 致谢 35 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 1 止动件件级进模设计止动件件级进模设计 摘 要 本设计的止动件是一种冲压零件 成形工艺包括冲孔 落料 弯曲翻孔登多种 冲压工序 根据所给的止动零件图 生产方式是大批量生产 设计一副多工位级进模 冷 冲压工艺操作简单 便于实现机械化和自动化 适合于较大批量零件的生产 其制品一般 都不需要进一步的机械加工 尺寸精度和互换性也都比较好他在航空 汽车 电机电器精 密仪表等工业中占有十分重要的地位 据有关统计资料介绍 在电机及仪器仪表生产中 有 60 多的零件是采用冷冲压工业来实现的 此外 随着人们屋子生活水平的提高 在诸如 家电电子元器件领域内 冷冲压加工量也占有相当大的比例 可见 支持和促进冷冲压加 工技术对发展国民经济和加速工业化建设 具有十分重要的意义 关键词 连续模 排样 凸模 凹模 模架 The Design of Consecutive Stops Bending Mold Student Liang Xinxing Tutor ChenWenkai Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University Changsha 410128 Abstract The desing of the Consecutive Stops is a stamping parts forming process including punching blanking bending turning hole punching and other processes According to the stop piece part drawing production is mass production dedign mote than one position progerssive die Cold stamping process is charactered by simple operation and easy to realize mechanization and automation suitable for the production of a large number of part and its products usually need not further mechanical processing size accuracy and interchangeability are also quite good It plays important role on the aviation automobile motor elextric precision instruments and other industries According to the statistics 60 70 of the parts are realized through cold stamping procsss in motor and instrumentation production Besides With the improvement of people s living standards in such cold stamping areas as home appliances electronic components cold stamping 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 2 process also has considerable proportion Obviusly It is very important for us to support and promote cold stamping processing technology considering of the development of the national economy and acceleration of industral construction Keyword Contionuous mode Arrangement The punch Concave die Formwork 1 前言 日常生产 生活中所使用到的各种工具和产品 大到机床的底座 机身外 壳 小到一个胚头螺丝 纽扣以及各种家用电器的外壳 无不与模具有着密切 的关系 模具的形状决定着这些产品的外形 模具的加工质量与精度也就决定 着这些产品的质量 因为各种产品的材质 外观 规格及用途的不同 模具分 为了铸造模 锻造模 压铸模 冲压模等非塑胶模具 以及塑胶模具 模具工业是制造业中的一项基础产业 是技术成果转化的基础 同时本身 又是高新技术产业的重要领域 在欧美等工业发达国家被称为 点铁成金 的 磁力工业 美国工业界认为 模具工业是美国工业的基石 德国则认为 是所有工业中的 关键工业 日本模具协会也认为 模具是促进社会繁荣富 裕的动力 同时也是 整个工业发展的秘密 是 进入富裕社会的原动力 日本模具产业年产值达到 13000 亿日元 远远超过日本机床总产值 9000 亿 日元 如今 世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业 在模具工业 的总产值中 冲压模具约占 50 塑料模具约占 33 压铸模具约占 6 其它各 类模具约占 11 1 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展 冲压加工技术的应用愈来愈 广泛 模具成形已成为当代工业生产的重要手段 冲压是利用安装在冲压设备 主要是压力机 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 俗称冲压件或冲件 的一种压力 加工方法 冲压工艺与模具 冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素 冲 压是一种先进的金属加工方法 在国民经济的加工工业中占有重要的地位 与 机械加工及塑性加工和其它方法相比 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 1 冲压一般没有切削碎料产生 材料的消耗较少利用率高 一般为 70 85 易实现机械化和自动化 2 在形状和尺寸精度方面的互换性较好 一般情况下可直接满足装配和 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 3 使用要求 3 冲压可加工的尺寸范围大 形状复杂的零件 而这些零件用其它方法 是不可能或很难得到的 如薄壳件 4 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化 金属内部组织得到改 善 机械强度有所提高 所以冲压件刚度强度较好 5 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度 且一般不破坏冲压材 料的表面质量 而模具的寿命一般较长 所以冲压件的质量稳定 互换性好 具有 一模一样 的特征 6 在大量生产的条件下 产品的成本低 经济效益较高 7 冲裁过程能耗较低 由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点 所以冲压在现 代工业生产中 尤其是大批量生产中应用十分广泛 相当多的工业部门越来越 多的采用冲压方法加工产品零件 如汽车 农机 仪器 仪表 电子 航空 航天 家电及轻工业等行业 在这些工业部门中 冲压件所占的比重相当的大 少则 60 以上 多则 90 以上 不少过去用锻造 铸造和切削加工方法制造的零 件 现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替 有些机械设备往往以冲压 件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一 2 工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的 不少国家 如美国 日本 等 模具工业产值己超过机床工业 从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展 趋势 钢带和钢板占全部品种的 67 充分说明冲压这种加工方法己成为现代工 业生产的重要手段和发展方向 冲压技术的发展特征是 1 冲压成形科学化 数字化和可控化 2 突出 精 省 净 三大优势 3 冲压成形可以实现全过程控制 4 产品从设计开始即进入控制 考虑工艺 5 冲压生产的灵活性和柔性 2 毕业设计的目的 要求与任务 2 1 本设计的研究目的 1 巩固大学四年所学理论知识 通过毕业设计加强各学科之间联系与应用 2 提高自身的独立处理问题的能力 包括 锻炼查阅相关资料的能力 翻译 外文资料的能力 加强运用相关手册 国家标准 参考资料进行独立设计的能 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 4 力 以及独立完成课题调研的能力等 3 加强自己理论联系实际的能力 学会把四年来所学的理论知识与实际生 产中有关模具的问题联系起来 4 在设计的过程中 能够及时发现自己的不足并予以改正 5 掌握模具设计的基本方法和步骤 建立正确的模具设计理念 掌握模具 设计过程中的各种设计方法 为毕业后步入工作岗位打好基础 6 熟练掌握模具设计相关绘图软件的实用方法 提高自己的计算机应用能 力 2 2 主要内容和要求 2 2 1 本设计的主要内容 本设计的止动件是一冲压零件 成型工艺包括冲孔 落料 弯曲 翻孔等多 种冲压工序 根据所给的止动件零件图 生产方式是大批量生产设计一副多工 位级进模 2 2 2 本设计的主要要求 1 确定工艺方案 选定模具结构形式 并进行必要的计算 2 绘制模具总装图 3 绘制全部自制零件的工程图 4 编制工作零件的加工工艺规程 5 编写设计说明书 3 动件零件图结构与工艺分析 材料为 Q195 板厚 1 2mm 制件精度为 IT11 级 形状简单 尺寸不大 大批量生产 属普通冲压件 制件如图 1 所示 在冲压工艺设计和模具设计时 应特别注意以下几点 1 该制件为落料弯曲冲孔件 在设计时 毛坯尺寸要计算准确 2 冲裁间隙 弯曲凸凹模间隙应符合制件的要求 3 各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序工作稳妥 连贯 3 1 工艺方案的比较分析 确定加工方案 因该工件属大批量生产 根据零件的生产批量 尺寸精度和材料种类与厚 度 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 5 图 1 工件图 材料 Q195 t 1 2mm Fig1 Workpiece figure MaterialsQ195 t 1 2mm 选择模具的导向方式与精度 定距方式及卸料方式等 现有如下三种模具结 构方案 方案一 采用单工序冲裁模结构 即 在压力机滑块一次行程中 在模具同一工位只完成一次冲孔或者落料 适合大批量生产 模具结构简单 但是需要的工序多 要多套模具才能完成零 件的加工生产效率较底 成本高 需要二次定位 容易造成误差 方案二 采用复合冲裁拉深模结构 即 在压力机滑块一次行程中 在模具同一工位同时完成冲孔和落料 复合模有如下特点 冲裁出来的产品精度高 不受送料误差的影响 内外形相对位置一致性好 冲件表面较为平整 适宜冲薄料 也适宜冲脆性或软质材料 冲模面积较少 方案三 采用级进冲裁模结构 即 在压力机滑块的一次行程 在模具不同工位分别进行工件的内形和外形 冲裁 而在最后工位才制成工件 级进模有如下特点 1 材料利用率较高 2 凸模形状简单 提高模具使用寿命 3 工作效率比较高 通过到工厂的调研 了解到其工件包括下料 冲孔落料经过和老师的研究我们 采用 2 个方案来进行讨论计算 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 6 对比三种方案 根据零件的形状尺寸和生产批量的特点 在分析冲压性质 冲 压次数 冲压顺序和工序组合方式的基础上 我们决定采用多工位连续模具 4 确定模具总体机构方案 4 1 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案 采用级进冲裁模 4 2 操作与定位方式 为降低模具成本 可以采用手工送料方式 由于零件尺寸较小切厚度较薄 可以采用双测刃定距的定位方式 4 3 卸料与出件方式 考虑到零件的厚度较薄 可以采用弹性卸料方式 工件在最后一道工位切断 后 直接从凹模斜边推下的出料方式 以提高生存率 4 4模架类型及精度 考虑到本设计的零件的结构工艺特点 采用后侧导向导柱模架 由于零件 的精度要求不是很高 可以采用 I 级模架精度 5 排样图的设计及材料利用率的计算 级进模的排样是指制件在条料上分几个工位冲制的布置方法 排样不同 材料的利用率 制件的尺寸精度 生产率 模具结构与制造复杂程度 模具使 用寿命长短登都不同 所以排样作为级进模设计的重要步骤 不仅必不可少 而且作用很大 他是多工位连续模设计时的重要依据 是设计模具图前的第一 件大事 5 1初步拟定排样方案 由工件凸可知 工件的材料为 Q195 厚度 t 1 2mm 展开配料的外轮廓均为 平直线 根据上述加工工艺分析和加工方案的确定初步拟定 2 种排样方案 其 排样图如下图所示 方案一 图 2 排样方案一 Fig2 The layout project 1 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 7 方案二 图 3 排样方案二 Fig3 The layout project 2 结合工件的展开图以及将要进行的各工序的操作 做如下分析 方案一采用的是单边载体 在冲压过程中 单侧载体易产生横向弯曲 无 载体的一侧的导向比较困难 方案二采用的是一模二件双排的排样方法 其载体为中间载体 根据零件 图可知本设计的止动件为单向弯曲的零件 故采用 2 方案既提高了生产效率 又提高了材料的利用路 而且抵消了弯曲时产生的侧向压力 综上所述 结合本设计的要求 故采用方案 2 的一模二件双排排样方法 排样图如图 4 所示 图 4 排样图 Fig4 The layout figure 5 2级进模冲裁的顺序安排原则 1 先冲孔或切口 最后落料活切断 将工件与条料分离 首先冲出的孔可 作为后续工序的定位作用 在定位要求较高是 则可冲出专供定位的工艺孔 2 采用定距侧刃时 定距侧刀切边工序安排与首次冲孔同时进行 以便控 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 8 制送料步距 采用两个定侧刃时 可以安排成一前一后 也可并列布置 根据上述原则 本设计的止动件连续弯曲模共分为六个工位 第 1 工位 成型侧刃冲切搭边和工件间废料 冲两个 M3 翻纹翻孔底孔直径 为 1 2mm 此二孔作导正销孔 第 2 工位 翻孔 2 M3 第 3 4 工位 空工位 第 5 工位 弯曲 1 3mm 的值边 第 6 工位 用 T 形凸模切断工件间搭边 5 3确定搭边值与步距 由零件图可知 mmmma9 1 2 2 3539 1 因为条料的宽度小于 25mm 则根据参考资料 多工位级进模 表 3 5 可知 C 1 2t 1 2 1 2mm 1 44mm 而 C 的最小值为 2 0mm 所以此处 C C取 2mm 1 故步距 L 6MM C 8MM 5 4 材料利用率的计算 排样的目的就在于合理利用原材料 衡量排样经济 合理性的指标就是材料 的利用率 其计算公式如式 1 所示 3 1 式中 A 冲裁件的面积 包括冲出的小孔在内 2 mm B 条料宽度 40 4mm s 进距 8mm 将数据带入式 1 可得出一个进距的材料利用率为 6 冲压力及其压力中心计算 6 1 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备 设计模具 和检验模具的 强度 压力机得吨位必须大于所计算的冲裁力 以适应冲裁的需求 冲裁时 工件或废料从凸模上去取下来的力叫卸料力 从凹模内将工件或废料顺着冲裁 100 Bs A 58 100 8 4 40 188 100 Bs A 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 9 的方向推出的力叫推件力 逆着冲裁方向顶出的力叫顶件力 目前多以经验公 式计算 其计算公式如式 2 3 4 5 所示 冲裁力 2 b LtKLtF 冲 卸料力 3 卸冲卸 KFF 推件力 4 推冲推 KnFF 顶件力 5 顶冲顶 KFF 式中 K 考虑到冲模刃口的磨损 凸模与凹模间隙的波动 润滑的情况 材料 力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数 一般取 1 2 L 冲裁件周围长度 mm t 材料厚度 mm 材料的抗剪强度 MPa 材料的抗拉强度 b n 卡在凹模洞口里工作 或废料 数目 n h 为凹模刃口高度 初 t h 定凹模刃口高度 5mm 则 则取 n 4 17 42 15 mmmmn 分别为卸料力系数 推件力系数 顶件力系数 其值见表 1 所 顶推卸 KKK 示 表 1 系数 顶推卸 KKK Table 1 The modulus of 顶推卸 KKK 材料 厚度 卸 K 推 K 顶 K 0 1 0 065 0 1 0 14 钢 0 1 0 5 0 045 0 055 0 063 0 08 0 5 2 5 0 02 0 06 0 055 0 06 刚 2 5 6 5 0 03 0 04 0 045 0 05 6 5 0 02 0 03 0 025 0 03 铝 铝合金 0 025 0 08 0 03 0 07 紫铜 黄铜 0 02 0 06 0 03 0 09 已知 1 零件的材料为 Q195 t 1 2mm 查 冷冲压模具设计与制造 表 7 1 得 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 10 280Mpa 360Mpa b 2 查表 1 可得 0 02 0 06 本设计去上限值 0 06 卸 K 3 L 321 LLL 为各工序的冲裁周边长度 i L d 1 1mm 3 77mm 孔 L 1 9mm 2 2 1mm 9 3mm 2mm 32mm 侧 L o mm 20cos 25 4 5 5mm 2mm 2 6mm 36mm 断 L 将数据带入 2 3 4 中 可计算出冲财力 卸料力 推件力 顶件 力 如下所示 1 冲裁力 KLt 1 2 3 77 32 36 mm 1 2mm 280Mpa 31312N 冲 F 2 卸料力 31312 136n 0 061780N 卸 F 冲 F 卸 K 3 推料力 n 4 31349 0 055N6897N 推 F 冲 F 推 K 6 2 翻孔时所需要的冲压力 根据 冲压工艺与冲模设计 公式 5 2 8 可知翻孔时所需要的翻边力 4 计算公式如式 7 所示 F 1 1t D d 1 11 2mm 3 8mm 1 2mm 360Mpa 3881 5N b 式中 F 翻边力 N T 材料厚度 mm 材料的抗拉强度 b D 翻边后孔的直径 mm D 预冲孔直径 mm 6 3 弯曲 1 3mm 的直边所需的弯曲力 根据本设计零件图的特点及其工艺与结构分析结果 此弯曲直边为 U 形弯 曲 采用自用弯曲模 既用模具弯曲时 在弯曲的最后阶段不对工作圆角及直边进 行校正 根据 冷冲压模具设计与制造 公式 3 3 可知 U 形弯曲件的自由弯曲 力的计算公式如式 8 所示 5 F 8 tR Kbt b 2 7 0 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 11 式中 F 自由弯曲力 冲压行程结束 尚未进行校正弯曲时的压力 N B 弯曲件的宽度 mm T 弯曲件的材料厚度 mm 材料的抗拉强度 Mpa b R 弯曲内半径 mm 取 R 1MM K 安全因素 一般取 K 1 3 将数据代入式 8 中可计算出 F 等于 6 4 模具的总冲压力 参考资料 冷冲压模具设计与制造 可知总冲压力如式 9 所示 弯翻推卸冲合 FFFFFF 9 将上述通过计算所得的力都带入上式子中得 弯翻推卸冲合 FFFFFF 31349N 1881N 6897N 3881 5N 814 83N 44 9KN 6 5 模具压力中心的计算 冲压模具的压力中心就是冲压力合力的作用点 冲压时 模具的压力中心 一定要与冲床滑块的中心线重合 否则滑块就会承受偏心载荷 使模具歪斜 间隙不均 从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损 造成刃口和其他零 件的损害 甚至还会亲戚压力机导轨磨损 影响压力机的精度 降低冲床和模 具的寿命 所以在设计模具时 必须要确定模具的压力中心 并使其通过模柄 的轴线 从而保证模具压力中心与冲压滑块中心重合 本设计的压力中心按以下程序进行计算 1 选定坐标系 xOy 2 分别求出各凸模刃口的周长 和及中心坐标 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 3 根据 合力对某轴之力等于各分力对同轴力矩之和 的力学原理分别按 下列公式求冲模压力中心到 x 轴 y 轴的距离 参考资料 冷冲压模具设计与制造 可知 压力中心计算公式如式 10 N mmmm Mpamm F83 814 2 11 360 2 1 8 33 17 0 2 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 12 n i i n i ii i ii l yl llll xlxlxlxl y 1 1 321 322111 0 n i i i ii i ii l xl lll xlxlxl x 1 1 21 2211 0 和 11 所示 6 压力中心到 X 轴的距离 10 压力中心到 y 轴的 距 11 图 5 模具压力中心示意图 Fig5 Mould pressure center figure 在草稿纸上算出各凸模刃口的周长和中心坐标带入如上所示的压力中心计 算公式中可知 本设计的压力中心坐标为坐标原点 7 凸凹模刃口尺寸计算 确定冲模刃口制造公差时 应考虑制件的精度要求 如果对刃口的精度要 求过高 会使模具制造困难 制造成本上升 延长周期 如刃口精度要求过低 则 生产出来的零件可能不合格 或使模具的寿命降低 根据料厚与工件精度和模 具精度的关系 联系制件的零件图可知 本设计的止动件最高精度为 IT12 冲裁模凸 凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素 凸凹模 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 13 的合理间隙值也要靠刃口尺寸及公差保证 因此在冲裁模设计中正确确定与计 算凸凹模刃口尺寸及其公差极为重要 7 1 确定凸 凹模刃尺寸的原则确定凸 凹模刃尺寸的原则 1 设计落料模线确定凹模刃口尺寸 以凹模为基准 间隙取在凸模上 即冲裁间隙通过最小凸模刃口尺寸来取得 设计冲孔模先确定凹模刃口尺寸 以凸模为基准 间隙取在凹模上 冲裁间隙通过加大凹模刃口尺寸来取得 2 考虑刃口的磨损对冲裁件尺寸的影响 刃口磨损后尺寸变大 其刃 口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸 刃口磨损后尺寸减小 应取 接近或等于冲件的最大极限尺寸 3 管落料还是冲孔 冲裁间隙一般选用最小合理间隙值 4 冲件精度与模具精度间的关系 在选择模具制造公差时 既要保证 冲件的精度要求 又要保证有合理的间隙值 一般冲模精度较冲件精度高 2 到 3 级 5 件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按 如题 原则 标准为单位公差 所谓 如体 原则 是指标注工件尺寸公差时应想材料实体 方向标注 但对磨损后无变化的尺寸 一般标注双向偏差 7 2 冲孔落料的凸 凹模的设计及其尺寸计算 查 冷冲压模具设计与制造 表 2 12 可知 0 16mm mm max Z min Z 查 冷冲压模具设计与制造 表 2 17 可知 磨损系数为 x 0 5 7 本设计因形状比较复杂 且为薄材料 为了保证凸 凹模之间的间隙值 必须采用凸 凹模配合加工的方法 本设计现已凸模为基准 配作凹模 7 2 1 凸模尺寸 1 因为凸模磨损后 M3 翻纹翻孔底孔直径将变小 属于 B 类尺寸 故按一 般冲孔凸模尺寸公式计算 其计算公式如式 12 所示 8 4 0 xbbp 12 式中 b 冲孔时凸模的刃口尺寸 mm p B 冲孔件孔的尺寸 X 磨损系数 x 值在 0 5 1 0 之间 与冲件精度有关 这里 取 0 5 冲件的制造公差 mm 由于1 2 底孔为自由公差 故按 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 14 IT14 级精度处理 将数据带入 12 中可计算去冲孔凸模的刃口尺寸 0 0625 0 0 0 325 1 25 0 5 02 1 4 25 0 4 xbbp 7 2 2 凹模尺寸 凹模尺寸按凸模的实际尺寸配置 保证双面间隙为 0 13 0 16 之间即 可 7 3 成形侧刃凸模与凹模的设计及其尺寸计算 成形侧刃的刃口形状如图 6 所示 图 6 成形侧刃刃口形状示意图 Fig6 The schemes of forming side blade shape 由成形侧刃口形状图可知 8mm 3mm 4 2mm 14 8mm 为 B 类尺寸 9 3mm 为 C 类尺寸 7 3 1 侧刃凸模刃口尺寸计算 参考资料 冷冲压模具设计与制造 表 2 18 可知道冲孔 B 类尺寸与 C 类尺 寸的计算公式分别如式 13 14 所示 9 13 14 8 5 0 ccp 0 4 xbbp 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 15 式中 冲孔时凸模的刃口尺寸 mm p b B 冲孔件孔的尺寸 X 磨损系数 x 值在 0 5 1 0 之间 它与冲件精度有关 这 里取 0 5 冲件的制造工程 mm 冲孔时凸模的刃口尺寸 mm p c C 冲孔件孔的尺寸 将数据分别带入式 13 和式 14 中 可计算出侧刃凸模各部分的刃 10 口尺寸如 下所示 0 09 0 0 18 8 36 05 08 8 4 36 0 P 0 0625 0 0 125 3 25 0 5 03 3 4 25 0 P 7 3 2 翻孔侧刃凹模尺寸计算 凹模尺寸按凸模的实际尺寸配制 保证双面间隙为 0 13 0 16 之间即可 7 4 翻孔凸 凹模的设计及其尺寸计算 由零件图可知 翻边的内孔和外孔均无尺寸精度要求 现以凸模为基准 配 制凹模 其计算公式如式 15 和 16 所示 11 0 0 p ddp 15 d Zddd 00 16 式中 凸模的径向尺寸 mm p d 凹模的径向尺寸 mm d d 冲件的制造公差 0 075 0 0 35 4 3 05 02 4 2 4 4 3 0 P 045 0 48 9 8 36 0 36 05 03 9 3 9 P 0 1075 0 0 015 15 43 0 5 03 9 8 14 4 43 0 P 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 16 翻边后孔的内形尺寸 mm 0 d Z 凸凹模件的双面间隙 mm 有零件图可知 翻边后翻边 空的单边直径为 0 4mm 故此处的 Z 应取 0 8mm 翻边凸 凹模的制造公差 mm 的 p d p d 数值可参考冲裁凸 凹模的制造公差 一般采用 IT7 TI9 级精度 此处取 IT9 级 将各数据代入 15 和式 16 中 可计算出翻空凸 凹模的刃尺 寸如下所示 0 025 0 0 0 025 0 3 p ddp 025 0 000 8 0025 03 d Zddd 7 5 弯曲凸 凹模的设计极其尺寸计算 7 5 17 5 1 凸 凹模之间的间隙的确定 因为弯曲 1 3mm 的直边为 U 形弯曲 所以必须选择适当的凸 凹模间隙 间隙的大小对工件质量和弯曲力有很大影响 间隙越小 弯曲力越大 间隙过 小会使工件壁变薄 降低凹模寿命 间隙过大则回弹较大 会降低工件精度 间隙值根据材料的种类 厚度以及弯曲件的高度和宽度而按式 17 确定 17 式中 Z 2 凸 凹模间的单面间隙 mm T 材料的公称厚度 mm N 因素 与弯曲件高度 H 和弯曲线长度 B 有关 查 冷冲压模具 设计与制造 表 3 6 可得 n 取 0 10 将各数带入式 17 中 可得 Z 2 1 n t 1 0 1 1 2mm 1 32mm 本设计以凸模为设计基准 配制凸模 间隙取在凹模上 因为工件弯曲直 边得尺寸要求为 3 8 为单向偏差 故凸模的计算公式如式 18 所 2 0 0 12 示 0 75 0 P LLP 18 式中 L 凸模的宽度 p L 弯曲件宽度的基本尺寸 tn Z 1 2 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 17 凸模制造偏差 采用 IT7 IT9 级精度 此处取 IT9 级 p 将各数据带入 式 18 中 可得 0 025 0 0 025 0 0 1 45 1 2 075 0 3 1 75 0 P LLP 0 025 0 0 025 0 0 2 95 3 12 0 75 0 8 3 75 0 P LLP 其弯曲凸的刃口形状如图 7 所示 图 7 弯曲凸模刃口尺寸形状示意图 Fig7 The scheme for the bending punch blade size shape 7 6 T 形切断凸模的设计及其尺寸计算 T 形切断凸模的刃口形状如图 8 所示 图 8 T 形切断凸模刃口形状示意图 Fig8 The scheme for the T shape cutting edge 由 T 形切断凸模的刃口形状图可知 2 1 5 为 B 类尺寸 6 13 为 C 类 尺寸 参考资料 冷冲压模具设计与制造 表 2 18 可知道冲孔 B 类尺寸与 C 类尺 寸的 计算公式分别如式 19 和 20 所示 b b x p 19 0 4 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 18 20 式中 b 切断凸模的刃口尺寸 mm p b 冲孔件孔的尺寸 x 磨损系数 x 值在 0 5 1 0 之间 它与冲件精度有关 这 里取 0 5 冲件的制造公差 mm 由于冲件的公差为自由公差 故按 IT14 级精度出来 c 切断凸模的刃口尺寸 mm p C 冲孔件孔的尺寸 将数据代入 13 和 14 中 可计算出侧刃凸模各部分的刃口尺寸如 下所示 T 形切断凹模尺寸计算 凹模尺寸按凸模的实际尺寸配置 保证双面间隙为 0 13 0 16 之间即可 8 模具主要零部件的结构设计 8 1 模具设计原则 1 尽量选用成熟的模具结构或标准结构 这样有利于加工 2 模具要有足够的刚性 以满足寿命和精度要求 3 结构应具有简单 实用的经济性 适合大批量生产 提高性价比 4 能方便的送料 操作要简便安全 出件容易 5 要考虑废料的处理 设计要有利于废料的及时排除 6 模具零件之间定位要准确可靠 连接要牢固 7 要有利于模具零件的加工 各零件的加工要能达到所需的要求 8 模具结构与现有的冲压设备要协调 最好采用常用的压力设备 8 2 确定模架结构的类型及模架中各模板的选取 054 0 15 6 8 43 0 43 0 5 013 13 p 0375 015 6 8 3 0 3 05 06 6 p 0 625 0 0 125 3 25 05 03 3 4 25 0 p 8 5 0 ccp 0 0625 0 0 125 2 25 05 02 2 4 25 0 p 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 19 模架的选择应满足刚性和精度的要求 本设计的零件形状结构较小 精度 要求不高 所以本设计的模具可采用后侧双导柱模架 导向方式为滑动导向 其结构简图如图 9 所示 图 9 模架结构简图 Fig9 The diagram of form work structure 8 3 模架中各模板的选取 在本次设计中 模架中用到的包括 上模座 下模座 垫板 凸模固定板 卸 料板 倒料板 凹模板 下模座 根据弹压卸料的典型组合 选取各个模板的 尺寸 具体数值如表 2 所示 单位 mm 表 2 模架各部分尺寸规格 Table 2 The dimensions of subpress 名称 规格 上模座 160 100 40 垫板 125 100 6 上固定板 125 100 20 卸料板 详件零件图 倒料板 详件零件图 凹模板 详件零件图 下模座 160 100 50 下固定板 125 100 20 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 20 8 4 橡胶板的选取与计算 橡皮的允许承受的负荷较大 而且安装调整比较方便 故本设计中采用橡 胶板作为卸料的弹性元件 参考资料 冲模技术 可知 1 橡胶板的工作压力计算公式如式 21 所示 12 F q 21 式中 F 橡胶板工作压力 N A 橡胶板横截面积 mm 2 q 单位压力 一般取 2 3Mpa 已知橡胶板的宽度取 b 80mm 橡胶板的工作压力为卸料力 F 1881N 将数据 代入上式 19 可得橡胶板压缩后的厚度为 将 a 化为整数 取 a 15mm 2 橡胶板的压缩量和厚度 橡皮的最大压缩量一般不超过厚度 H 的 45 橡皮的预压缩量为 10 15 H 本设计因此取 H 0 25 0 3 H 22 式中 H 橡胶板自由状态下的厚度 mm h 许可压缩量 即冲模所需的工作行程 mm 本设计取 h 0 3H 则可以推出 H 21 43 化整取 H 25mm 则橡皮的预压缩量为 25 10 2 5mm 8 5 凸 凹模的结构设计 8 5 1 凸 凹模的设计原则 1 凸 凹模必须有足够的强度 刚度和硬度 2 凸 凹模的结构就要简单可靠 制造方便 3 便于调整 维修和保养 4 要考虑刃磨后的凸 凹模相对位置对其他工位凸 凹模相对位置的影响 mm mmMpa N bq F a4 9 1002 1881 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 21 5 要考虑排样的及时畅通和防止浮料 8 5 2 凹模的结构设计 参考资料 多工位级进模设计与制造 可知 凹模常用的结构形式有 整 体式凹模 镶套式凹模 拼合式凹模等等 结合本设计的特点选用整体式凹模 即用一整块钢板制成的凹模 具有以 下优点 凹模是一块板状零件 比较完整 使模具的结构比较紧凑 设计和加 工简单 制造装配比较方便 生产成本低 参考资料表 2 47 可知 凹模孔口形式及主要参数 由于本设计的零件 的生产属于大批量生产 在实际生产中凹模刃口需要多次刃磨 且零件的形状 较为复杂 因此凹模用下图的形式 保证多次刃磨后刃口尺寸不变 10 凹模样式 Table 10 The concave mold style 上凸的刃口的的特点及适用范围 1 刃口轻度较高 修磨后刃口尺寸不变 2 用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件且刃口直壁下面的扩大部分可 使用凹模加工简单 3 用于冲裁形状复杂 精度要求较高的中小型件 也可用于装有反向顶出 装置的模具 8 5 3 凹模轮廓尺寸的确定 本设计所需的凹模具选取标准的矩形凹模板 凹模轮廓尺寸包括凹模板的 平面尺寸 L B 长 宽 及厚度 H 其计算公式如下所示 参考资料 新编实用冲压模具设计手册 凹模板 的厚度主要是从螺钉旋入深度和凹模刚度的需要两个方面考虑的 一般应不小 于 8mm 随着凹模板平面尺寸的增大 其厚度也应相应的增大 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 22 整体式凹模板的厚度可按如式 23 经验公式估算 13 FKKH1 0 3 2 1 23 式中 F 冲裁力 N K 凹模材料修正系数 合金工具刚取 1 碳素钢取 1 3 1 K 凹模刃口周边长度休整系数 参考资料 新编实用冲压模具 2 设计手册 表 2 49 取 K 1 2 将数据带入式 23 中可得整体式凹模板的厚度为 H 1 3 1 30mm 33 1082 1231 0 8 5 4 凸模的形式与固定方法的确定 多工位级进模中的凸模形式和固定方法很多 凸模的形式从形状来说圆形 和异形用得最多 从结构特点来说用于冲裁的凸模比较多 小凸模多 固定方 法主要是机械固定法和物理固定法 但机械固定法用的比较多 1 凸模的形式的选择 参考资料 多工位级进模设计与制造 可知 常见的凸模结构形式和固定 方法有 带台式 铆接式 叠装式 插入式等等 结合本设计零件结构的特点 可知 本设计所需凸模的结构形状尺寸均较小 所以所有的凸模结构形式和固 定方法均采用带台式 以简化模具的结构 降低生产成本 以工位 1 为例冲孔与成形侧刃凹模的结构简图如图 11 所示 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 23 图 11 冲孔凸模与成形侧刃的结构简图 Table 11 The diagram of the Punching punch and forming side blade 这种凸模的安装部分由一圈大于 D 的台阶或是异形部分多出一个小台 它 可以防止凸模从固定板中脱落 安装后稳定性非常好 能承受较大的冲压力 是采用较多的一种安装形式 凸台得尺寸取 D D 3 4 mm 工作部分与固定板 1 采用过渡配合 H7 m6 或 H7 n6 本设计的凸模与固定板采用 H7 m6 的过度配合 8 5 5 凸模长度计算 凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构来确定 同时还要考虑凸模的修模 量及固定板预卸料板之间的安全距离等因素 本设计的卸料方式采用弹性卸料 装置 参考资料 新编实用冲压模具手册 可得凸模长度计算公式如 24 14 所示 L h 321 hhh 24 式中 L 凸模长度 mm 凸模固定板厚度 mm 1 h 卸料版 参考资料 新编实用冲压模具设计手册 表 2 58 2 h 取 12mm 2 h 卸料弹性元件被预压后的厚度 mm 3 h h 附加长度 mm 包括凸模的修磨量 凸模进入凹模的深度及 凸模 固定板与卸料板之间的安全距离登 一般取 h 15 20mm 这里取 h 15mm 将各数据带入 24 中可计算出凸模的长度为 L 20mm 12mm 2 5mm 15mm 49 5 本设计的凸模长度取整数