连接板说明书(复合模).doc

1 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定工件名称：连接板图1 连接板工件简图：如图1所示。生产批量：大批量 材料：Q235钢材料厚度：1mm 此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个的孔和一个半径和R25的弧和两段分别为60mm和30mm的直线连接而成；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT16级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。冲裁工艺方案的确定：该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。方案一：采用单工序模生产。方案二：采用复合模生产。方案三：采用级进模生产。方案一：模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本较高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二：只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高。方案三：也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。2主要设计计算2.1 排样方案的确定及计算设计复合模，首先要设计条料的排样图。连接板的形状不对称，应采用直排样，如图2所示的排样方法，设计成直排。搭边值取0.8mm和1.0mm，条料宽度为87mm步距为50.8mm，一个步距的材料利用率为78%。图2 排样图 计算冲裁件面积A：3424.2 查表1得最小搭边值： 表1 最小搭边值a卸料板型式条料厚度t/mm搭边值/mm用于图a、b、R2t用于图c、d L50aa1aa1aa1弹性卸料板0.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.0采用无侧压装置。条料宽度B： 其中： 垂直送料方向上零件尺寸 条料与条料板间间隙 条料宽度公差值有公式得： 布距S：一个布距材料利用率：式中： 一个布距内冲裁件数目 冲裁件面积 条料宽度 布距有公式得：每张钢板总利用率2.2 冲压力的计算平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按下式计算：式中： 冲裁件周长mm 材料厚度mm 材料抗拉强度Mpa但选择设备时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取b冲裁件周长294.74mm材料厚度 材料抗拉强度 (由表1.3.6查出)故 查下表2得表2 卸料力、顶件力、推件力系数材料及厚度/mm钢小于等于0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.630.080.52.50.040.050.550.062.56.50.030.040.450.05大于6.50.020.030.250.03铝、铝合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.09卸料力、推件力、计算式为： =0.556.90103=3.80103(N）冲裁工艺总力 (N)该模具采用复合模，拟选弹性卸料、下出料。根据计算结果，冲压设备拟选J23-25。2.3 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图3所示。在图3中将xOy坐标系建立在图示的圆心坐标上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L6共6组基本线，利用AutoCAD查出该模具的压力中心C点坐标（14.5，-2.7）。该工件冲裁力不大，压力中心偏移X方向14.5Y方向-2.7。若选用J23-25冲床，C点与压力机模柄孔中心大致重合，满足要求。2.4 工作零件刃口尺寸计算在确定工件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。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工凸凹模、凸凹模固定板、冲孔凸模、落料凹模、冲孔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计算。由图1可知，该工件属于无特殊要求的一般冲裁件。由冲孔获得查初始双面间隙表4得 则：由于所有尺寸都未标注公差，查冲裁件外径与内孔尺寸公差表5知表5冲裁件外径与内孔尺寸公差基本尺寸可转换成由摩擦系数表6查得：X=0.5。表6磨损系数t/mm非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5冲件公差/mm10.360.16120.420.20240.500.2440.600.30查表4得：。模具按IT6 7级加工制造，计算公式见表7则：(1) 落料（）： RT =(RA - ZMax) =(24.35-0.10)- =24.25-0.015 落料（） mmRT=(RA ZMax) =(50.95-0.10) =50.80-0.016mm落料（30-） =（30-0.51.6）=29.20+0.024mm RT =(RMax ZMax ) =(29.2-0.10)=29.10-0.016 mm (2) 冲孔（）： 表7 配合加工时，凸凹模尺寸的计算公式工序性质制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料按凹磨尺寸配制，其双面间隙为C冲孔按凸磨尺寸配制，其双面间隙为C2.5 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算，选用的4块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。卸料橡胶的设计计算：a、 料板工作行程： 式中： 为凸模凹进卸料板的高度取为 t为工件厚度取 为凸模冲裁后进入凹模的深度取b、橡胶工作行程：式中： 为凸模修模量，取c、橡胶自由高度： 一般情况下取为H自由的25%d、 橡胶预压缩量： e、每个橡胶承受的载荷： 选用4个圆筒形橡胶故 f、橡胶的外径： 式中： 为圆筒形橡胶的内径，取为； 。g、校核橡胶自由高度： 看看是否满足此不等式 满足条件。h、橡胶的安装高度： 3模具总体设计3.1 模具类型的选择模具类型分为三种分别是：单工序模、复合模和级进模。单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具，如落料模、冲孔模、切断模切口模等。复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压，所以模具类型为复合模。3.2 定位方式的选择定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销。定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。3.3 卸料出件、导向方式的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置，固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是复合模生产。所以采用上出件比较便于操作。在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用后置导柱的导向方式，可以从各向送料，方便操作。故该复合模采用后置导柱的导向方式。4 零件的结构设计4.1 冲孔凸模的设计由于冲件的形状和尺寸不同，生产过程中使用的凸模结构形式很多：按整体结构分，有整体式（包括阶梯式和直通式）、护套式和镶拼式；按截面积形状分，圆形和非圆形；按刃口形状分，有平刃口和斜刃口等。但不管凸模的结构形状如何，其基本结构均由两部分组成：一是工作部分，用以成行冲件；二是安装部分，用来使凸模正确的固定在模座上。综合考虑并结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成台阶式，才用线切割机床加工，与凸模固定板的配合按制造，最大直径的作用是形成台阶，以便固定，保证工作时凸模不被拔出。因为所冲的孔为圆形，而且不属于需要特别保护的凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。冲 圆形的凸模可选用标准件B型式（尺寸为1059mm），冲 孔的凸模结构如图4所示。其总长L可按公式计算：式中： 凸模的长度凸模固定板的厚度 空心垫板高度 落料凹模的高度 材料厚度为1具体结构可参见图所示 图4 凸模直径较小的凸模都满足强度要求，所以哪个凸模都满足要求。4.2 凹模的设计凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安装凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算凹模厚度 式中： K有b和材料厚度t决定的凹模厚度系数查表8b垂直于送料方向凹模型孔壁间最大距离表8 凹模厚度系数凹模壁厚 取凹模厚度,凹模壁厚凹模宽度： 凹模长度(送料方向)： =50+236=122mm 式中：沿送料方向凹模型孔壁间最大距离沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离。取值查表9表9 沿送料方向凹模型孔壁至凹模边缘的最小距离材料宽度B材料厚度t202228322225303528303640343642463842485240455255 注：1、的公差视凹模型孔复杂程度而定，一般不超过 2、凹模轮廓尺寸为,故选用160mm160mm26mm可选用结构如图6所示。图6 凹模5模具材料的选用及其它零部件的设计5.1 模具材料的选用冷冲模用钢应具有的力学性能：a、应具有较高的变形抗力；b、应具有较高的断裂抗力；c、应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能；d、应具有较高的冷热加工工艺性。冷冲模零件材料选用原则：要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料；a、要针对模具失效形式选用钢材；b、要根据制品的批量大小，以最低成本的选材原则选材；c、要根据冲模零件的作用选择材料；d、要根据冲模精度程度选择钢材。 综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表10和11可选择为冷冲模工作零件所用的钢材。表10 冷冲模工作零件材料的选用零件名称使用条件选用材料凸模，凹模，凸凹模，凸凹模镶块，形状简单，冲裁材料厚度t小于等于3mm，中小批量生产的冲裁T8、T8A、T10、T10A冲裁件厚度t小于等于3mm，形状复杂，或冲裁厚度t大于3mm的中小批量冲裁Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV要求批量较大，使用寿命较长的冲裁模W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20需要加热冲裁模3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV选择说明：在选择冲裁凸模、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效特点，量材而用。如形状简单、尺寸较小、受力较小的凸、凹模，只需要热处理工艺适当。性能可以满足使用，生产批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可以降低成本；反之，就应该选用变形较小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型冲裁模，其材料成本是模具总成本10%18%左右，故应选用变形小、耐磨性高的合金工具钢较适宜。表11冷冲模辅助材料的选用零件名称选用材料热处理硬度HRC上模座、下模座HT2040HT2547、ZG25、ZG35A3、A5模柄A3、A5凸模固定板、凸、凹模固定板A3、A5侧面导板45淬火4348导柱20渗碳0.815862导套20淬火5860导正销、定位销T7、T8淬火5256挡料销、挡料板45淬火4548垫板、定位板45、T7A淬火4348螺母、垫圈A3固定螺栓、螺钉A3、45销钉45淬火4548顶杆、推杆45淬火43485.2 料板及卸料部件的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定两导料板的宽度，导料板的厚度按表选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。1、 卸料部件的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC.2、螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉。公称直径为8mm,螺纹部分为M810mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模断面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。5.3 模架及其他零部件的设计该模具采用后置导柱模架，这种模架的导柱在模具后部位置，冲压时。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱分别为；导套分别为。 上模座厚度取45mm，上模垫板厚度取10mm，固定板厚度取20mm，下模座厚度取50mm，那么，该模具的闭合高度：式中：凸模长度，；凹模厚度，;凸模冲裁后进入凹模的深度，。可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度，由此可见，可以使用。6 模具总装图及设备的选定6.1模具的总装图通过以上设计，可得到如图8所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫片、凸凹模、凸凹模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、空心垫板、凸模固定板、垫板等组成。冲孔废料由推料杆推出，成品件由推件块推出。 图6-1 3D图 模具图 装配图 图6-2零件明细表见 图 6-3上模座板 图 6-4 落料凹模 图6-5垫板(推料杆) 图6-6凸凹模 图6-7凸凹模固定板 图6-8冲孔凸模图6-9推料杆 图6-10冲孔凸模固定板 图6-11推件块 图6-12空心垫板 图6-13下垫板 图6-14导套 图6-15导柱 图6-16卸料板图6-17模柄 图6-18其他 6.2 设备的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机J2325能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：最大装模高度：连杆调节长度：工作台尺寸（前后左右）：垫片尺寸（厚度孔径）：模柄孔尺寸：最大倾斜角度：7 模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件，固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。落料凹模的加工工艺过程详见表12表12 落料凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序图（示意图）1备料将毛坯锻成长方体160160262热处理退火3刨刨6面，互为直角留单边余量0.5mm4热处理调质5磨平面磨6面，互成直角6钳工划线划出各孔位置线7加工螺钉孔、安装孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔等8热处理按热处理工艺，淬火回火达到5862HRC9磨平面精磨上、下平面10线切割按图线切割，轮廓达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范。如图所示凹模的加工过程与图所示落料凹模的加工过程完全类似，见上表，在此不再重复。8 模具的装配和冲裁模具的试冲8.1 模具的装配根据复合模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表13表13 手柄级进模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配（1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。（2）将各凸模与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将冲孔凸模分别压入凸模固定板7的形孔中，并拧紧牢固3装配下模（1） 在下模座1上划中心线，按中心预装凹模2、导料板3；（2） 在下模座1、导料3上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝（3） 将下模座1、导料板3、凹模2、活动挡料销13、弹簧14装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉4装配上模（1） 在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm片，然后将冲孔凸模与推件块组合装入凹模；（2） 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔；（3） 用螺钉将固定板组合、垫板8、上模座连接在一起，但不要拧紧；（4） 将卸料板5套装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶9和卸料螺钉6，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；（5） 复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；（6） 安装导正销4；（7） 切纸检查，合适后打入销钉。5试冲并调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整8.2 冲裁模具的试冲模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法见表14表14 冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法缺陷产生原因调整方法冲件毛刺过大1.刃口不锋利或淬火硬度不够2间隙过大或过小，间隙不均匀1修磨刃口使其锋利2重新调整间隙，使其均匀冲件不平整1凸模有倒锥，冲件从孔中通过时被呀弯2顶出件与顶出器接触零件面积太小3顶出件、顶出器分布不均匀1修磨凹模孔，去除导锥现象2更换顶出杆，加大与零件的接触面积3.调整顶出件、顶出器使之分布均匀尺寸超差和形状不准确凸模、凹模形状及尺寸精度差修整凸模、凹模形状及尺寸，使其达到形状及尺寸精度要求凸模折断1冲裁时产生侧压力2卸料板倾斜1在模具上设置挡块抵消侧向力2修整卸料板或使凸模增加导向装置凹模被胀裂1凹模孔有倒锥度形象2凹模孔内卡住废料1修磨凹模孔，消除倒锥现象2修低凹模孔高度凸、凹模刃口相咬1.上、下模座，固定板、凹模、垫板等零件安装基面不平行2.凸、凹模错位3.凸模、导柱、导套与安装基面不垂直4导向精度差，导柱、导套配合间隙过大5卸料板孔位偏斜使冲孔凸模位移1调整有关两件重新安装 2重新安装凸、凹模，使之对正3调整其垂直度重新安装4更换导柱、导套5调整及更换卸料板冲裁件剪切断面光亮带宽，甚至出现毛刺冲裁间隙过小适当放大冲裁间隙，对于冲孔模间隙加大在凹模方向上，对落料间隙加大在凸模方向上剪切断面光亮带宽窄不均匀，局部有毛刺冲裁间隙不均匀修磨或重新调整凸模或凹模，调整间隙保证均匀外型与内孔偏移1在连续模中孔与外形偏心，并且所偏的方向一致，表明侧刃的长度与布局不一致2连续模多件冲裁时，其它孔形正确，只有一孔偏心，表明该孔凸凹模相对位置有变化3复合模孔形不正确，表明凸凹模相对位置有偏移1加大(减小)侧刃长度或磨小（加大）挡料块尺寸2重新装配凸模并调整其位置使之正确3更换凸（凹）模，重新进行装配调整合适送料不畅通，有时被卡死易发生在连续模中1两导料板之间的尺寸过小或有斜度2凸模与卸料板之间的间隙太大，致使搭边翻转而堵塞3导料板的工作面与侧刃不平行，卡住条料，形成毛刺大1粗修或重新调整装配导料板2减小凸模与导料板之间的配合间隙，或重新调整浇注卸料板孔3重新调整装配导料板，使之平行4修整侧刃及挡块之间的间隙，使之达到严密卸料及卸料困难1卸料装置不动作2卸料力不够3卸料孔不畅，卡住废料4凹模有锥度5漏料孔太小6推杆长度不够1重新装配卸料装置，使之灵活2增加卸料力3修整卸料孔4修整凹模5加大漏料孔6加长打料杆总结毕业设计是对所学知识的一次大总结，在设计之前，收集有关设计课题研究方面的资料、文献是最为重要的。在设计工作开始时，只有对课题研究的内容充分地了解，才会有设计目的和方向；所以收集、查阅有关文献资料是必要的。收集有关资料的时候，不仅使我对模具发展现状及发展趋势、工艺设计的具体方法等有了更多，更全面地了解；而且收集到了许多有关与复合模相关、相似的模具设计，查找各种有关模具设计的经验公式和经验数据；通过查阅资料和文献能够将课堂上所学习到的理论知识，与实际生产当中的实例相结合去更好地完成设计任务；并且使我在课程设计上有了更多的设计思路，也有了更多的考虑空间，同时也使我在设计的过程中能够从多方面地去考虑问题。毕业设计的目的主要是培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决模具设计中所出现的一系列问题。本次的设计是三年来学习过程中涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我们对模具的设计，更重要的是对我们三年来所学知识应用到了实践，使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法。通过本次设计，我学会了如何对进行合理分析；如何就复合模零件的各种不同的公差要求相应的设计出一套完整的模具来满足加工零件的需要。同时，在本次设计过程中同时了解了如何编写技术文件，正确使用设