订书机推钉块成形模具设计

11 零件工艺分析及成形方案确定1.1 零件工艺分析1.1.1 零件图的零件尺寸及技术要求如图 1-1 即是是零件图的尺寸要求 。其技术要求制件表面无划伤、边缘无毛刺，未注公差为 IT12。零件厚度为 0.8mm，材料为 20 钢，生产数量为 10 万件。图 1.1 零件1.1.2 产品结构形状分析该零件形状为半对称，其中包括一处冲圆形孔一处冲方形孔，还有切舌和弯2曲、整形，零件尺寸相对较小。1.1.3 产品尺寸精度、粗糙度、断面质量、材料分析（1）尺寸精度 图纸对该零件的 13.6 尺寸精度要求为 IT10 级，其余为 IT12 级。01.-（2）断面质量 表面要求无毛刺（3）产品材料分析 对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。（4）产量 10 万件由产品的生产数量 10 万件可知，产品批量为中等批量，适合采用冲压加工的方法，最好采用复合模或连续模。1.2 冲压工艺方案的确定落料冲孔同时进行加工，生产效率高，模具设计也简单。32 工艺计算2.1 展开料计算2.2 排样计算零件外形为半对称 ，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件尺寸较小，以及对板料的充分利用。所以本设计决定采用交叉双排结构 4。如图 3.3 所示。图 3.2 展开料4图 3.3 排样图（1） 搭边查参考文献1 ，确定搭边值 ， 。当 时, 。abmt5.0mba5.1,2（2） 条料宽度mm1723DB（3） 材料利用率 0（3.5）%10LnF式中 板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量；n零件的实际面积；1F板料（带料或条料）长度；L板料（带料或条料）宽度； B若取工件数量 件，则料长为30nmb5.29.13.61取 mL5所以条料规格为 m5.073所以材料利用率为 %0.5116.8%10 LBnF52.3 落料冲孔复合模相关计算2.3.1 冲压力计算（1） 冲裁力冲裁力公式为 落孔 F（3.6）式中 冲裁力；F冲孔冲裁力；孔落料冲裁力。落（2）冲孔冲裁力 孔FbtnLtK孔孔孔 （3.7）式中 K系数（取 K=1.3） ；孔的个数， 。n1n冲孔周长， ；孔L mdL42.5163)5(2孔材料厚度， ；t mt8.0材料抗剪强度；材料的抗拉强度，查参看文献1知b MP450b所以 N K1.92.5408.25F孔（3） 落料冲裁力 。落（3.8） tL落落m08.941-)26.74( ）（落 6所以 KNF67.358.64508.9落（4）卸料力 。卸落卸卸 K（3.9）式中 卸料系数，查参考文献 2知 ，取 。卸 05.4.卸K05.卸K所以 NF78.16.350.卸（5） 推料力 推孔推推 nK（3.10）式中 推料系数，查参考文献 2取 ；推 05.卸K同时卡在凹模洞孔内的件数， 。n 1n所以 NF.15.90.推（6） 顶件力 顶）（ 落孔顶顶 K（3.11）式中 顶件系数，查参考文献 2取 。顶 06.顶K所以 N9.267.351.906.F顶（7） 总冲压力 总总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为 KNF 1.475.08.16735.9F推卸落孔总冲裁时，压力机的公称压力 P 必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。一般为 P ，系数为 1.3，则总）（ 1.7KN23.61.4731.FP总查参考文献1表 1-6 初选压力机：J23-10 主要工艺参数如下：公称压力：100KN滑块行程：60mm行程次数：135 次/分最大闭合高度：180mm闭合高度调节量：50mm，(最小闭合高度：130mm)工作台尺寸：前后 240mm，左右 360mm模柄孔尺寸：直径 30mm，深度 50mm工作垫板：厚度 50mm，直径 130m3.2.2 计算模具压力中心 以 圆心作为直角坐标系的原点，建立直角坐标系。通过计算，得次工件的压力中3心为（-3,0 ） 。2.3.3 模具的刃口尺寸计算 模具采用复合模结构，为便于凸凹模加工，保证凸凹膜之间的间隙，采用凸凹模配合加工。8零件上包含三个尺寸：磨损后增大的尺寸，相当于落料中的凹模， ， ， ， mA021.167mA021.24015.38Am021.4；mRA01.52， ， ， ；磨损后L5L5L9L8.4减小的尺寸，相当于冲孔中的凸模 ， ， ；磨损后基本12.026B1.031.03B不变的尺寸 ， ， ，m1.021m.m5.。L8.4（1） 落料凹模刃口尺寸40max)(A（3.12）式中 落料凹模刃口尺寸（mm）;a落料件最大极限尺寸（mm）;mxA落料件尺寸公差（mm ）; (查表得 x=0.75)mA053.421.01 7)75.26.( ; (查表得 x=0.75).0.084; (查表得 x=1)3.415.3)8(; (查表得 x=0.75)mA05.2.04 497.20(查表得 x=1)025.41.0)(（2） 冲孔凸模刃口尺寸。04min)(xBt9（3.13）式中 冲孔凸模刃口尺寸（mm）;tB冲孔件最小极限尺寸（mm）;min冲孔件尺寸公差（mm ）;工件的位置距离尺寸（ mm） 。L; (查表得 x=1)m03.0412.1 85)26.5(B; (查表得 x=1)0.03; (查表得 x=1)25.41.)(（3） 基本不变的尺寸125.0).(minL式中 工件的位置距离尺寸（mm ）工件的位置距离最小尺寸（mm）in尺寸公差（mm）mL013.45.210.105.421 ）（ ）（ 9.3.9）（ mL 023180125805214 ）（非基准件（对落料凹模来说是凸模，对冲孔凸模来说是凹模）按以上基准件的实际尺寸配作，保证双面间隙 0.0720.104mm。103 模具结构设计3.1 落料冲孔复合模结构设计（1）模具的形式复合模又可分为正装式和倒装式，正装的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直；倒装特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足 8。经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。（1） 定位装置采用固定定位销，其定位销安装在凸凹模上。（2） 卸料装置调料卸料：采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。工件卸除：采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。冲孔废料卸除：下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。 （3） 导向导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。（4） 模架11若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。本设计决定采用中间导柱模架。124 模具工作零件的设计及计算4.1 落料冲孔复合模工作零件的设计及计算4.1.1 落料凹模落料凹模尺寸如图 5.1 所示。图 5.1 落料凹模尺寸（1） 差参考文献2 表 2-39 可知：凹模的 厚度 壁厚201h261c（2） 凹模板的长宽该工件的展开料是半对称，落料凹模可以做成长方体，以压力中心为对称中心，则：长度 ；mL26.7926.71宽 。B4考虑实际模架大小是其凹模板 故修正为 。1BLm80134.1.2 凸模长度及校核由于冲件的形状和尺寸的不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法固定等，本设计用抬肩固定式。冲孔凸模尺寸如图 5.2（1） 冲孔凸模长度本次采用弹压卸料板，计算公式如下（5.3）htL21式中 凸模长度 mm；凸模固定板厚度，本次取 20mm； 1h卸料板厚度，本次取 20mm；2材料厚度，本次 0.8mmt附加长度，包括凸模修模量，一般取 410mm，本次取 4mm；凸模进入h凹模的深度，一般取 0.51mm，本次取 0.7mm。 所以 。m5.47.08.20L（2） 凸模的强度校核图 5.2 凸模尺寸图 5.2 凸模尺寸凸模尺寸14冲裁时凸模因承受了全部的压力，所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时，又承受有拉应力。因此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用在一般情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要作强度的校核但在该设计设计中为保险即要校核。1. 压应力校核。抗压强度校核公式如下：圆形凸模 ytd4min非圆形凸模 （5.4）yFA孔in式中 凸模最小直径，本次为 3mm；mind冲裁材料厚度，本次为 0.8mm；t冲裁材料抗剪强度，差参考文献1知 ； MP350冲孔冲裁力， ；孔FNF5760方 孔凸模最小截面积，本次为 15 ；minA2m凸模材料的许用压应力，凸模材料选用 Cr12MoV，查参考文献2得y，取 。MPa)160(压 MPa10压1) 圆形凸模校核 3mdty 312.0358.4in所以 圆形凸模强度校核符合要求。2) 非圆形凸模校核5315376.510minAFy方 孔所以 非圆形凸模强度校核符合要求。 、32. 失稳弯曲应力校核。校核公式如下：15圆形凸模 圆 孔Fdl2max90（5.5）非圆形凸模 方 孔FJl425max式中 许可的凸模最大自由长度， mm；maxld 凸模的最小直径，mm；F冲孔冲裁力， ；NF5760391方 孔圆 孔 ，J凸模最小断面的惯性矩， ，差参考文献2表 10-18 知矩形截面最小4m断面惯性矩 ；123bh1) 圆形凸模校核mFdl 9.13092max 圆 孔2) 非圆形凸模校核53Jl 8.1254423max 方 孔所以凸模刚度符合要求。4.1.3 凸凹模如图 5.3（1）凸凹模的厚度 mHhta 1.365.014.2卸预自 由式中 卸料板厚度，取 ；卸 m5卸卸料板在开始时要比凸凹模高 ；.16橡胶垫的自由高度。自 由h图 5.3 凸凹模（2）壁厚校核查参考文献1表 1-28 知，当料厚 t=0.8mm 时，倒装复合模凸凹模最小壁厚mm；本设计中 所以凸凹模壁厚校核合格，按图设3.minmin5.2/38计的凸凹模符合要求。（3）其他漏圆料孔直径取 ，漏方料孔取 矩形，刃口直边设计存三片4m64料，高为 2.4mm。175 其他零件设计5.1 落料冲孔复合模其他零件5.1.1 橡胶垫为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的 45%，一般取自由高度的 35%45%。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10% 15%。橡胶垫产生的力 8ApF（6.1）式中 压力 N；F橡胶垫横截面积 ；A2m与橡胶垫压缩量有关的单位压力 MPa，如表 5.1 所示。p表 6.1 合成橡胶压缩量和单位压力 橡胶压缩量（%） 单位压力（MPa）橡胶压缩量(%) 单位压力(MPa)1015200.260.500.742530351.061.522.10取 ，则2m30451AMPaAFp59.0178卸取压缩量为 20%，预压缩量为 10%。所以橡胶垫的自由高度为18,3.0250mxh式中 橡胶自由高度，mm；0h卸料板的工作行程，mm，一般取 ，t 为板料厚度x 1hx凸模或凸凹模的刃磨量，mm，一般取 ，厚板取大值，薄m m04板取小值，本次取 0.5mm。系数 0.250.3，聚氨酯橡胶取 0.25，合成橡胶取 0.3。本次采用合成橡胶，故取 0.3。所以 243.0518h预压缩量取为 。my4.21.0工作行程 s0）（5.1.2 垫板冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下要加垫板。y（6.2）式中 凸模端面的压应力，其数值为 ；yFP模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为 100MPa，钢约为 200 MPa；冲裁力；P凸模上端面面积。F垫板的形状与凸模固定板一致，厚度一般取 310mm。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度 Ra0.320.63。由于本套模具选用上出件需安装下顶出机构，故在上模座与凸模固定板之间也19必须安装垫板，厚度取为 10mm。下面校核一下凸凹模与下模座之间是否下要加垫板。已知凸凹模下端面，所以215043mBLFNP72落孔所以 ，May8.1507模座采用铸铁， ，所以用加垫板。yy5.1.4 卸料板卸料板同样为长方形，长宽和凹模板一致，如图 5.3 所示，厚度为 10mm。卸料板材料选 A3 或（45）钢，不用热处理淬硬。取卸料板与凸凹模的