轴承端盖冲孔修边复合模设计【13张图纸/15800字】【优秀机械毕业设计论文】
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轴承
冲孔
复合
设计
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机械
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文档包括:
说明书一份，44页。15800字。
图纸共13张，如下所示
A0-模具装配图.DWG
A1-上模座.DWG
A1-下模座.DWG
A1-修边凹模.DWG
A1-凸凹模.DWG
A1-凸凹模固定板.DWG
A1-卸料板.DWG
A1-垫板.DWG
A2-冲孔凸模固定板.DWG
A2-模柄.DWG
A3-导柱.DWG
A4-冲孔凸模.DWG
A4-导套.DWG
摘 要
本设计为轴承端盖冲孔修边复合模及典型工作零件的工艺分析。全文将设计思路作为一条主线贯穿始终，所采用的设计思路为：取得必要的资料对冲裁零件进行多方面的认识、分析，其中最重要的是对其进行工艺方面的分析。作好以上的工作之后，设计进入了最为核心、最为重要的一步，即对零件进行必要的工艺计算和确定模具主要工作零件的结构型式、相关尺寸。有了整个设计的核心灵魂后，然后对模具的其它组成零件完成设计，从而完善整个模具。综合上述的分析、计算、总体设计后，选好冲压设备，画好模具总装配图和各非标准零件图。整个设计思路是成一条脉络呈现的。
关键词：冲孔；修边；复合模；工艺分析；模具
ABSTRACT
The designing is punching、shaving compound-die of end cover bearing and typical craft analysis of working component.The designing mentality passes through the whole thesis.Now describing the main mentality.At first,to get the necessary material and understand、analyse the ramming component from main correlation knowledge.After finishing above task,the designing enters the most important step .In other words,it is center of the whole designing .The part that is necessary craft computation and determination of main working components structure pattern、correlation size.After having center soul of the whole designing,it is very appropriate to finish other components designing.So that ,it will be a consummation die.On the basis of the above analysis、computation、synthesis designing,to chose ramming equipment well,to draw the die assembly drawing and non-standard component drawing.The whole mentality of designing takes on the thesis like a vein.
Keywords：punching; shaving; compound-die; Analysis of craft; die
目 录
1.前言 1
2.冲裁零件的工艺性分析 4
2.1 冲裁零件图 4
2.2冲裁零件的工艺性分析 5
3必要的工艺计算 6
3.1冲压力的计算（冲裁力、卸料力、推件力） 6
3.2模具压力中心的确定 8
3.3凸模和凹模工作部分尺寸的计算 8
3.4凸、凹模合理间隙的确定 11
3.5模具各主要零件高度尺寸的计算或估算 11
3.6卸料所用弹性元件（弹簧）的选择 11
4.模具整体设计 14
5.模具主要零部件结构设计 15
5.1凸模结构型式设计 15
5.2凹模结构型式设计 15
5.3卸料或推件型式的确定 17
5.4根据国标选用导向和安装紧固零件 18
6.冲压设备的选定 22
6.1压力机的公称压力必须大于冲压的工艺力 22
6.2压力机的闭合高度必须满足模具闭合高度要求 23
6.3压力机工作台尺寸必须大于模具下模座外形尺寸 24
7.模具总图的绘制（详见所附的图纸） 25
8.各非标准零件图的绘制（详见所附的图纸） 25
9.典型工作零件的工艺分析 25
9.1凸凹模的结构特点 25
9.2凸凹模的一些技术要求 26
9.3凸凹模机械加工工艺过程 26
9.4凸凹模的检验 29
10参考文献 30
致谢 31
附录 32
设计体会 36
- 内容简介：
-
2011 届毕业设计说明书 轴承端盖冲孔修边复合模设计 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 罗 音 指导教师： 曾立平 职称 教 授 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 成型 0704 完成时间： 2011 年 6 月 0 摘 要 本设计为 轴承 端盖冲孔修边复合模及典型工作零件的工艺分析。全文将设计思路作为一条主线贯穿始终，所采 用的设计思路为：取得必要的资料对冲裁零件进行多方面的认识、分析，其中最重要的是对其进行工艺方面的分析。作好以上的工作 之 后，设计进入了最为核心、最为重要的一步，即 对零件 进行必要的工艺计算和确定模具主要工作零件的结构型式、相关尺寸。有了整个设计的核心灵魂后，然后对模具的其它组成零件完成设计，从而完善整个模具。综合上述的分析、计算、总体设计后，选好冲压设备 ，画好模具总装配图和各非标准零件图。整个设计思路是成一条脉络呈现 的 。 关键词： 冲孔；修边；复合模；工艺分析；模具 1 he is of of to In it is of is of of it is to it be a of to to of on a of 目 录 . 4 . 1 裁零件图 . 1 裁零件的工艺性分析 . 1 3 必要的工艺计算 . 3 压力的计算（冲裁力、卸料 力、推件力） . 3 具压力中心的确定 . 5 模和凹模工作部分尺寸的计算 . 5 、凹模合理间隙的确定 . 9 具各主要零件高度尺寸的计算或估算 . 9 料所用弹性元件（弹簧）的选择 . 9 . 12 . 13 模结构型式设计 . 13 模结构型式设计 . 13 料或推件型式的确定 . 14 据国标选用导向和安装紧固零件 . 16 . 23 力机的公称压力必须大于冲压的工艺力 . 23 力机的闭合高度必须满足模具闭合高度要求 . 24 力机工作台尺寸必须大于模具下模座外形尺 寸 . 24 见所附的图纸） . 25 见所附的图纸） . 25 . 25 凹模的结构特点 . 25 凹模的一些技术要求 . 26 凹模机械加工工艺过程 . 26 凹模的检验 . 29 10 参考文献 . 30 致谢 . 31 3 附录 . 32 设计体会 . 36 4 1. 前 言 具工业在国民经济中的重要地位 模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式是原材料成形。 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。 模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它 在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90 的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模 具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80 的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零 件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要，世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显著的经济效益。美国是世界上超级经济大国，也是世界模具工业的领先国家。据 1989年统计，美国模具行业有 12554个企业 ，从业人员 具总产值达 美元。日本模具工业是从 1957 年开始发展起来的，当年 5 模具总产值仅有 106 亿日元，到 1991年总产值已经超过 17900亿日元，在 34年之间增长了 169倍，这也是日本经济能飞速发展，并在国际市场上占有一定优势的重要原因之一。现在，日本的模具工业已经实现了高度的专业化、标准化和商品化。据 1991 年统计，日本全国有 13115 家模具工业企业，其中生产冲模的占40%，生产塑料模的占 40%，生产压铸模的占 5%，生产橡胶模的占 4%，生产锻模的占 3%，生产铸造模的占 3%，生产 玻璃模的占 3%，生产粉末冶金模的占 2%。现在，大家都认识到，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品生产的发展的质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各个国家的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力” ，在德国则冠之以“金属加工业中的帝王” ，在罗马尼亚视为“模具就是黄金” 。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位会日益提高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发 展中发挥越来越重要的作用。 种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 锻模：锻模是金 属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 压铸模：压铸模是压力铸造工艺装 备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 6 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到245 亿元人民币， 2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体 企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “模具之乡 ”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 近年来，我国模具技术的主要进步表现在： 1） 研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金、刚结硬质合金等新材料，并采用了一些热处理新工艺，是模具使用寿命延长。 2） 发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品 ，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。 3） 研发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工、模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术等。 4） 模具加工设备已得到较大的发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、计算机控制（ 形铣床， 火花线切割机床以及搞精度的电火花成形机床等。 5） 模具计算机辅助设计和辅助制造（模具 在国内很多单位得到开发和应用。 虽然我国模具技术已得到较大发展，但任然不能 满足国民经 济高速发展的需要，还需花费大量资金从国外进口一些模具，其原因 是： 1） 专业化和标准化程度较低。目前专业化程度不到 10% ，而标 7 准化程度也只有 20% 。 2） 模具品种少，效率低，经济效益也较差。 3） 制造周期长，模具精度不高，制造技术不先进。 4） 模具使用寿命不长 根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，今后应朝着如下几个方面发展： 1） 开发、发展精密、复杂、大型、长寿命模具，以满足国内市场的需要。国家已经规划分别在山东、广东、北京、上海等地的有关单位重点扶植发展热锻模、热铸模、塑料模、冷冲模、顶杆等，以便于集中力量发展这些有影响的高水平模具及标准件。 2） 加速模具标准化和商品化，以提高模具 质量，缩短模具制造周期。 3） 大力开发和推广应用模具 高模具制造过程的自动化程度。 4） 积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。 5） 发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业需要。 1 裁零件图 图 1 冲裁零件图 裁零件的工艺性分析 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料 冲压加工工序 必要的辅助工序 质量检验 组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序 2 组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时，首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺，设计冲压模具前，必须要了解和掌 握材料的一些力学性能，以便设计。 该零件产品的基本工序为冲孔、修边， 现将 轴承 端盖（零件材料为 10号钢）的力学性能主要参数及其概念叙述如下： 应力：材料单位面积上所受的内力，单位是 N/ ，用 106 1 1N/； 109 屈服点s，材料开始产生塑性变形时的应力值，单位是 N/ 。弯曲、拉深、成形等工序中，材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形。经查表取s=205 抗拉强度b， 材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力 ，单位是 取b=335 抗剪强度b，材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是 b=即为 268 弹性模量 E，材料在弹性范围内，表示受力与变形的指标，弹性模量大，表示材料受力后变形较小，或者说，产生一定的变形需要较大的力。 屈服比s/b。是材料的屈服强 度与抗拉强度之比，其值越小，表示材料允许的塑性变形区越大，在拉深工序中，材料的屈服比较小时，所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小，有利于提高成形极限。 伸长率。在材料性能实验时，试件由拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量与原长度之比称为伸长率，其数值用“”表示，其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得，材料为 10 号钢的伸长率 =31。 综上所述，对该 轴承 端盖零件材料 10 号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计中各参数的计算，因此在后序的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。 冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理。一般的讲，在满足使用的要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术的水平和设备条件等因素的影响 。 该冲裁件的外形形状简单、规则，能减少工序数目，并提高模具寿命，降低工件成本。可以取得较好的冲裁件质量和较高的经济效益。 3 3 必要的工艺计算 压力的计算（冲裁力、卸料力、推件力） 第一、冲裁力的计算： 冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是 随凸模的行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。它是选用压力机，模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因过载而损坏压力机，冲裁力的计算是非常必要的。 冲裁是一个剪切过程，冲裁力可按照下式计算： F= (1) 公式 （ 1） 中： F：冲裁力（ N） L：零件周长（ t：材料厚度（ b：材料 的强度极限（ 其一、冲孔时的冲裁力的计算 ： 由以下的 轴承 端盖零件图（图 2）及所给的原始资料可知： L= D=13 （ t=2（ 图 2 冲裁零件俯视图 4 将以上的已知的数据代入式 （ 1） 可得到： 冲裁力 F=N） 所以冲 四 个孔的冲裁力为： 4F=N） 其二、修边时的冲裁力的计算： 由 轴承 端盖零件图（图 2）及所给的原始资料可知： L =180 =565.2(（说明： L 为修边时零件的周长） t=2(b=335 1） 得： 修边时的冲裁力 378684 F （ N） 第二、卸料力、推件力的计算： 影响卸料力的因素较多，主要有材料的性能及厚度、冲裁间隙、零件形 状及尺寸、搭边、模具结构以及润滑情况等。不可能准确计算出这些力，一般用下列经验公式计算： 卸料力： F (2) 推件力： F (3) 式 (2)、式 (3)中： F：冲裁力（ N） 分别为卸料力、推件力系数（其值可以从冷冲压工艺及模具设计一书第 28 页表 2 4 查得： 表 1 系数 K 材料种类 板料厚度 /1K 2K 3. 1 铜、紫铜 、铝合金 取 5 其一、冲孔时卸料力、推件力的计算： 卸料力的计算：已知 4F=已知的数据代入式 （ 2） 可以得 冲孔时 卸料力： N） 推件力的计算：已知 4F=已知的数据代入式 （ 3） 可以得 冲孔时 推件力； N） 其二、修边时的卸料力、推件力的计算： 修边时卸料力的计算：已知 378684 F （ N） ， 将已知的数据代入式 (2)可以得修边时卸料力： F1 =N） 修边时推件力的计算：已知 378684 F （ N） ， 将已知的数据代入式 (3)可以得修边时推件力： F2 =N） 具压力中心的确定 冲裁合力的作用点称为模具的压力中心。模具设计时，模具压 力中心应与冲床滑块中心一致，否则将降低模具寿命，甚至损坏模具，因此应根据冲件图样确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的解析法或图解法确定压力中心。此处冲裁的工件是对称的，因此模具的压力中心在几何中心。 模和凹模工作部分尺寸的计算 孔凸、凹模工作部分尺寸计算 因工件为圆形的简单形状，可采用凸模与凹模分开加工的方法来加工模具。 采用这种方法要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差（凸模p、凹模d）， 为了保证间隙值，必须满足下列条件 ： p+d 根据以上原则，冲孔时首先确定刃口尺寸，使的凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙值凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。 首先确定基准件 冲孔 凸模 （如下图所示） 工作部分尺寸 再 加上 是凹模工作部分尺寸 。 6 图 3 冲孔凸模图 其计算式如下： d+x )0p (4) d0=(d+ x + d0 (5) 其中 式子 (4)、 (5)中： d：零件孔径公称尺寸（ 孔凸模工作部分尺寸（ 冲孔凹模工作部分尺寸（ ： 零件 制造 公差（ 最小合理间隙（ p：凸模 制造 公差（ d：凹模 制造 公差（ x ：磨损量，磨损系数 x 是为了使零件的实际尺寸尽量 7 接近零件公差带的中间尺寸。 x 值在 之间，与零件制造精度有关。 可以查表 5（ 见附录） ，或者可按下列关系取： 表 2 系数 X 工件尺寸公差等级 X 1 3 级 直径为 13孔，查表 3（见附录）、表 4（见附录）和表 5（见附录）可得： p= d= x= =核间隙： p+d=（ 合p+d 件 将以上查得的已知数据代入式子 (4)和 (5)得： 13+） 0020.0 13+ 因此： 冲孔凸模工作部分尺寸 冲孔凹模工作部分尺寸 8 边凸凹模工作部分尺寸计算 修边凸模（草图方案）如下图所示： 图 4 修边凸模图 修边凹模 （ 草图方案 ） 如下 图所示 ： 图 5 修边凹模图 9 首先确定修边凹模工作部分尺寸，凹模磨损后， 凹模磨损后 A x ） d0 (6) 式 (6)中 模韧口尺寸（ A： 零件相应的极限 尺寸（ ：工件公差 （ ：基准件制造偏差（ 当刃口尺寸公差标注形式为 +（或 ）时， = /4，当标注形式为 时， = /8。 查表 3（见附录） 得： x= =冲裁零件图上可知：零件圆弧直径 为 180以上的数据代入式 (6)可得： 表 3（见附录） 得： 模工作部分尺寸按照凹模实际尺寸配制 ，保证双 面 间隙值 、凹模合理间隙的确定 凸、凹模合理间隙可以依据经验确定法确定，因此可以查表 3（见附录） 得： （ 1） 冲孔凸、凹模合理间隙值为 ： 2） 修边凸、凹模合理间隙值为； 具各主要零件高度尺寸的计算或估算 根据必要的工艺计算，初步估算出模具各主要零件高度尺寸（其估算出的模具各主要零件高度尺寸可参考所附的各零件图）。 料所用弹性元件（弹簧）的选择 已知工件材料厚度 t=2料力 N），所选定圆形钢丝弹簧的尺寸和规格。 选用弹簧时，除了已知的卸料力外，还必须具备有关弹簧的标准，它给出了弹簧的数据和特征曲线。具体选用可以按照如下步 骤进行： 据模具结构和卸料力 F 确定弹簧根数 n，求出每根弹簧的卸料力 F0= (7) 为了使冲模正常工作，冲模不工作时，弹簧预压力应等于每根弹簧的卸料力 10 据 表 9（见附录）初选弹簧规格，使选用的弹簧的许用最大工作负荷 F大于 大 70%90%），并求出弹簧最大允许压缩量 h h= (8) 公 式 (8 )中， 簧的自由长度（ H： 弹簧最大工作负荷时的长度（ 据弹簧的预压力 出其预压缩量 ： (9) 算冲压过程中弹簧的总压缩量 总压力 弹簧工作时的总压缩量为 ： h0+h + h (10) 式 (10)中， 簧预压缩量（ h ：卸料板工作行程。 h =0.5+t+0.5=t+1（ 式中 t 为材料厚度） h ：凸模总修模量。凸模修模后长度变短，工作时弹簧压缩量变大，该值一般取 510 冲压时弹簧的总压力为 ： 010 (11) 核所选用弹簧满足冲压工艺的需要 把弹簧的总压缩量和总压力同允许的压缩量和允许的压力相比较，若 h， F则选用弹簧合理，否则，需重选。有时，满足使用要求的弹簧可能有几种，这时可根据结构空间的要求，选择一种比较合适的弹簧。 解每根弹簧的卸料力 根据模具结构，可以安放 4 个弹簧，则每根弹簧的卸料力， 即弹簧装于模具后的预压力为 （由公式 7 可见） ： F0=nF=N），取为 1231N。 11 据 表 8 4（见附录）初选弹簧规格，使选用的弹簧的许用最大工作负荷 F大于 为 70%90%）， 并求出弹簧的最大允许压缩量 h 由 （见附录） ，预选 32 号弹簧（ D=50d=8可知： 取弹簧自由长度 5允许最大负荷 F=2400N， 每圈压缩距离f=节距 t=则弹簧许可的总压缩量 h= 弹簧的预压缩量 9）可知： 400 = 算冲压过程中弹簧的总压力和总压缩量 总压缩量： 由公式（ 10）可知： h0+h +h h =0.5+t+0.5=t+1=2+1=3（ h 取为 5h ：凸模总修磨量。凸模修磨后长度变短，工作时弹簧压缩量变大，该值一般取 510 ： +5=压时弹簧 总压力： 由公式 (11)可知： 010=N） 核 因： h=1 = F=2400N 因此所 预 选 的序号 32 的圆钢丝螺旋 弹簧满足冲压工艺要求 ，能保证模具的正常 工作。 12 在以上的基础上，对模具进行整体设计，初步画出模具整体草图。（草图可参考以下的图） 图 6 模具装配草图 1 下模座 2 下垫板 3 导柱 4 凸凹模 固定板 5 凸凹模 6 卸料板 7 修边凹模 8 修边凹模固定板 9 工件 10 螺钉 11 螺钉 12 螺钉 13 销子 14 模柄15 圆柱定位销 16 上模座 17 推杆 18 导套 20 冲孔凸模固定板 21 冲孔凸模 22 推板 23 弹簧 24 卸料螺钉 模具闭合高度 模具闭合高度是指工作行程终了时，模具上模座上表面与下模座下表面之间的距离。通过前文的分析、论述、计算画出模具整体草图，初步计算出模具闭合高度为： 6013 构设计 模结构型式设计 凸模按横断面形状分为圆形和非圆形，按刃口形状分为平刃和斜刃等。凸模在模架内的固定应满足如下的要求： 证足够的稳定性； 作的可靠性； 损坏和修理时应保证拆卸方便 采用的凸模结构形式为圆形断面标准凸模，为了避免应力集中，保证强度和刚度方面的要求，做成圆滑过渡的阶梯形，另外采用护套结构既可以提高抗纵向弯曲的能力，又能节省模具钢，从而提高经济效益 。 任何模具的凸模、凹模或凸凹模，无论形式怎样多样化，其结构主要有两部分，一是工作部分，用以成形零 件；二是固定部分，用来使凸模、凹模正确地固定在模架上，设计模具工作部分时候，主要是决定刃口形式和固定方法。 一般情况下，凸模 （见图 3） 的强度是足够的，不必作强度校验。但是，在凸模特别细长而坯料厚度较大的情况下，要进行校验。 模结构型式设计 凹 模常用的孔口形式有锥形凹模孔口、柱孔口锥形、筒形。第一种形式冲裁件容易通过，但刃口强度较低，孔口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单且精度要求不高的零件冲裁。第二种形式刃口强度较高，修磨后孔口尺寸不变，但在孔口内可能积存冲裁件而增加冲裁力和孔口的磨损。孔口磨损 后每次修磨量较大，所以模具总寿命较低。适用于冲裁形状复杂而且精度要求较高的冲压件。第三种形优缺点类似前两者，另外其结构简易、适用，比较而言宜采用筒形式的凹模。 凹模是模具中主要的零件，起到比较重要的作用，因此凹模的制造质量对冲裁工件的影响稍微大些。 凹模的型式多样，对于如何选用凹模的型式应根据具体所要设计的模具以及 其它一些方面的影响因素。 14 在此，凹模选用如下的结构比较好。 图 7 凹模结构形式图 料或推件型式的确定 卸料形式 有刚性、弹性和废料切刀等型式。刚性卸料形式的卸料力大，结构简单，但有时候零件要变形，适用于厚料。弹性卸料形式卸料力小，卸料均匀，工件平整，适用于薄料，还能实现废料冲压，常用于复合模中。 就本零件而言应采用弹性卸料较适宜。 15 卸料板结构型式如图 8，经过计算（详细过程请参见弹性元件的选择）在卸料板上放四个弹簧。 图 8 卸料板结构型式图 推件装置有刚性和弹性的两种，刚性推件一般装于上模，推件力大而且可靠。推件力来 自压力机滑块。弹性推件一般用于下模。根据设计的模具结构型式， 应采用刚性推件，置于上模。 推件的型式具有多样化，不同型式的推件适用不同的模具，且用在不同的情 16 况中。 选好推件装置对于模具的整体结构有比较积极方面的意义。 此处所选用的推件装置其结构如下图所示。 推件装置结构型式如下图 9： 图 9 推件装置结构型式图 据国标选用导向和安装紧固零件 （如导柱、导套、模柄、上下模座等结构型式）导柱、导套的选择： 模具导向有导板、导柱、导套等，最常见的是导柱和导套导向。导柱、导套都是圆柱形，加工方便，容易装 配，是模具应用最广的导向装置。导柱和导套的配合表面要求坚硬耐磨，而且具有一定的强韧性。导柱、导套的结构如 下 图 10： 导柱 17 导套 图 10 导柱、导套结构 图 模柄的选择： 模柄是 安装在上模架最上面上的一个柄状的零件 ,类型有很多种 ,因为冲压模是要装到压力机上的 ,在压力机的滑块上会有一个孔 ,这个孔就是模柄插进去的地方 ,滑块上会有锁紧机构 ,在模具设计时你的模柄就要和你选的压力机的模柄孔要相符才行 精度要求高时还需要导柱导套 ),并且压力机的滑块在上升时 ,也 需要模柄来传递上模向上运动的动力 。 根据所设计的模具，选择应用比较广泛，模柄中间有孔，可以通过推件装置 18 的打杆的这种结构的模柄，同时按照模柄尺寸（直径 深度）与所选择的压力机中的滑块的参数模柄孔尺寸 d l （直径 深度）要求一致的原则来选择模柄。 根据以上的分析和选用原则，按照所选用的压力机中的模柄孔尺寸 d l （直径 深度）为 8070 从而选择的模柄 （凸缘模柄 B 70 2008）如下： 图 11 模柄 19 模柄的参数如下表： 表 6 模柄参数表 材料 45 d （ 基本尺寸 70 极限偏差 （ 基本尺寸 152 极限偏差 0 100 h 23 15 110 20 13 上下模座的选择： 模座分为上模座、下模座 。 上模座是上模最上面的板状 零件，工件时紧贴压力机滑块，并通过模柄或直接与压力机滑块固定 ， 下模座是下模底面的板状零件，工作时直接固定在压力机工作台面或垫板上。 它们的作用是安装全部模具零件以构成模具的总体和传递压力。 上、下模座用于安装导柱、导套以及凸凹模固定板等零件。对它们的技术要求如下： （ 1） 上、下两平面应保持平行，平行度偏差不应超过规定的数值。 （ 2） 安装导柱、导套的孔，位置应该一致，而且要求孔与底面垂直。 20 因而，模座应该具有足够的强度和刚度。选用或设计模座时应注意，圆形模座的外径应比圆形凹模直径大 3070便安装和固定模具。上、下 模座的结构如图所示。 上模座结构示意图： 图 12 上模座图 21 下模座结构示意图 ： 图 13 下模座图 22 表 7 上模座的参数 表 凹模周界起重孔尺寸 H h S R 1l 2l D(t 基本尺寸 偏差 基本尺寸 偏差 200 45 40 210 280 260 50 85 90 100 45 +0 +4 28 180 50 250 45 40 260 340 315 55 95 90 100 50 +5 +1632 220 50 表 8 下模座的参数 表 凹 模 周 界 起重孔尺寸 H h S R 1l 2l D(t 基本尺寸 偏差 基本尺寸 偏差 200 50 40 210 280 260 50 85 90 100 32 +5 +4 28 180 60 250 50 40 260 340 315 55 95 90 100 35 +0 +1632 220 60 23 根据总的冲压力选取大于总冲压力的压 力机冲裁。选择合适的压力机 型号，使之与模具行成合理的配置关系，可提高模具使用过程中的安装可靠性，从而提高产品质量、生产率和模具寿命。选择压力机型号主要是使其技术规格能符合模具成型工艺的要求，主要考虑公称压力、闭合高度、滑块行程以及工作台垫板尺寸等。 根据所要完成的冲压工艺性质，生产批量的大小，冲压的集合尺寸和精度要求等来选择设备的类型 加工小型工件， 可 选用开式 可倾 压力机。 开式可倾压力机机身为可倾式铸造结构，倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑下。采用刚性转键离合器，具有单次和连续操作规范。使用带式制动器，滑块装有压塌式保险器，超载时保险器被压塌，从而保证整机不受损坏。本机具有通用性强，精度高，性能可靠，便于操作的优点。配备自动送料装置可实现半自动冲压作业。 25 吨以上机床可选配紧急制动装置。 开式可倾压力机是用高强度铸铁制造，采用单盘气动块式摩擦离合器和制动器 ,接合平稳 ,磨损小，无故障使用寿命远高于同类产品。滑块带有压塌式保险装置，当机床超载时，保险器首先被压塌，从而保 证了 整机不受损坏。 曲柄压力机必须满足以下要求： 力机的公称压力必须大于冲压的工艺力 当冲裁、修边时，在这个过程中，总冲压力 P 不要超过压力机额定压力的30% 40%。 即： (12) 又： P 冲裁力 +卸料力 +顶件力 =F + F1 + F2 (13) 式 (12)中， P ：总冲压力 压力机F：压力机额定压力 已知： 冲裁力 ： F =378684 （ N） 卸料力 ： F1 =N） 顶件力： F2 =N）
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