冲压模具设计

洛阳理工学院 冲压成形工艺与模具设计课程设计 题 目 冲孔落料模具设计 学生姓名 刘洋 指导教师 陈波 班 级 模具一班 2012 年 11 月 27 日 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 1 目目 录录 摘摘 要 要 2 第一章第一章综综 述述 3 第二章第二章冲压模具设计冲压模具设计 7 一 冲压件工艺分析一 冲压件工艺分析 7 一 材料 一 材料 8 二 零件结构 二 零件结构 8 三 尺寸精度 三 尺寸精度 8 二 工艺方案及模具结构类型二 工艺方案及模具结构类型 8 三三 排样设计排样设计 9 一 少废料排样 一 少废料排样 9 二 无废料排样 二 无废料排样 9 四 冲压力与压力中心计算四 冲压力与压力中心计算 10 一 计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具 一 计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具 10 二 压力中心 二 压力中心 11 五 压力机的选择五 压力机的选择 11 一 压力机的选择原则 一 压力机的选择原则 11 二 冲压设备规格的选择 二 冲压设备规格的选择 12 三 压力机的其它参数 三 压力机的其它参数 12 六 工作零件刃口尺寸计算六 工作零件刃口尺寸计算 13 七 工作零件结构尺寸七 工作零件结构尺寸 15 一 落料凹模板尺寸 一 落料凹模板尺寸 15 二 落料凹模板的固定方式 二 落料凹模板的固定方式 15 三 凸凹模尺寸计算 三 凸凹模尺寸计算 15 四 凸凹模内外刃口间壁厚校核 四 凸凹模内外刃口间壁厚校核 16 五 冲孔凹模洞口的类型 五 冲孔凹模洞口的类型 16 六 凸凹模的固定方法和主要技术要求 六 凸凹模的固定方法和主要技术要求 17 七 冲孔凸模尺寸计算 七 冲孔凸模尺寸计算 17 八 凸模的固定方式 八 凸模的固定方式 18 九 标准模架和导向零件 九 标准模架和导向零件 18 八 有关模具设计计算八 有关模具设计计算 20 一 卸料弹簧选择 一 卸料弹簧选择 20 二 设计和选用卸料与出件零件 二 设计和选用卸料与出件零件 20 三 选择上 下模板及模柄 三 选择上 下模板及模柄 20 四 垫板的结构设计 四 垫板的结构设计 21 五 闭合高度 五 闭合高度 21 参考文献 参考文献 21 致致 谢谢 22 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 2 摘 要 冲压模具设计与制造 通过对冲压件的分析以及消化 本套模具 结构比较简单 通过对此零件冲压模具设计 对该零件进行冲压工艺分 析和有关工艺计算 确定合理的冲压工艺方案 设计冲压工序的三套模 具 正确的选用标准模架 明确了设计思路 确定了冲压成型工艺过程 并对各个具体部分进行了详细的计算和校核 如此设计出的结构可确保 模具工作运用可靠 保证了与其他部件的配合 通过对此零件冲压模具设计 巩固和深化了所学知识 取得了比较 满意的效果 达到了预期的设计意图 关键词关键词 冲压模具 模具设计 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 3 第一章第一章综综 述述 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 俗称冲压或冲压 件 的一种压力加工方法 冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工 且主要采用板料来加工成所需零件 所以也叫冷冲压或板料冲压 冲压 是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一 隶属于材料成型工程术 冲压所使用的模具称为冲压模具 简称冲模 冲模是将材料 金属 或非金属 批量加工成所需冲件的专用工具 冲模在冲压中至关重要 没有符合要求的冲模 批量冲压生产就难以进行 没有先进的冲模 先 进的冲压工艺就无法实现 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 只有它们相互结合才能得出冲压件 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 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 冲压地 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地采用冲压法加工产品零部件 如汽车 农 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 4 机 仪器 仪表 电子 航空 航天 家电及轻工等行业 在这些工业 部门中 冲压件所占的比重都相当的大 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 因此可以说 如果生产中不谅采用冲压 工艺 许多工业部门要提高生产效率和产品质量 降低生产成本 快速 进行产品更新换代等都是难以实现的 冲压技术的现状及发展方向 科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展 许多新技术 新工艺 新设备 新材料不断涌现 因而促进了冲压技术的不断革新和发展 其 主要表现和发展方向如下 1 冲压成形理论及冲压工艺方面 形理论的研究是提高冲压技术的基础 目前 国内外对冲压成形理 论的研究非常重视 在材料冲压性能研究 冲压成形过程应力应变分析 板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较 大的进展 特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步 完善 近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术 即利 用有限元 FEM 等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程 根据分析 结果 设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问 题 并通过在计算机上选择修改相关参数 可实现工艺及模具的优化设 计 这样既节省了昂贵的试模费用 也缩短了制模具周期 推广能提高生产率及产品质量 降低成本和扩大冲压工艺应用范围 的各种压新工艺 也是冲压技术的发展方向之一 目前 国内外相继涌 现出精密冲压工艺 软模成形工艺 高能高速成形工艺及无模多点成形 工艺等精密 高效 经济的冲压新工艺 其中 精密冲裁是提高冲裁件 质量的有效方法 它扩大了冲压加工范围 目前精密冲裁加工零件的厚 度可达 25mm 精度可达 IT16 17 级 用液体 橡胶 聚氨酯等作柔性 凸模或凹模的软模成形工艺 能加工出用普通加工方法难以加工的材料 和复杂形状的零件 在特定生产条件下具有明显的经济效果 采用爆炸 等高能效成形方法对于加工各种尺寸在 形状复杂 批量小 强度高和 精度要求较高的板料零件 具有很重要的实用意义 利用金属材料的超 塑性进行超塑成形 可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序 这 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 5 对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性 无模多点成形工 序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进 技术 我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备 解决了多点压机成形法 从而可随意改变变形路径与受力状态 提高了 材料的成形极限 同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力 实现 无回弹成形 无模多点成形系统以 CAD CAM CAE 技术为主要手段 能快 速经济地实现三维曲面的自动化成形 2 冲压设备和冲压生产自动化方面 良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件 高精度 高 寿命 高效率的冲模需要高精度 高自动化的冲压设备相匹配 为了满 足大批量高速生产的需要 目前冲压设备也由单工位 单功能 低速压 力机朝着多工位 多功能 高速和数控方向发展 加之机械乃至机器人 的大量使用 使冲压生产效率得到大幅度提高 各式各样的冲压自动线 和高速自动压力机纷纷投入使用 如在数控四边折弯机中送入板料毛坯 后 在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲 从而大幅度提高精度 和生产率 在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时 一分钟可冲几 百片 并能自动叠成定 转子铁芯 生产效率比普通压力机提高几十倍 材料利用率高达 97 公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数 已达 2000 次 min 以上 在多功能压力机方面 日本田公司生产的 2000KN 冲压中心 采用 CNC 控制 只需 5min 时间就可完成自动换模 换料和调整工艺参数等工作 美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工 中心 在相同的时间内 加工冲压件的数量为普通压力机的 4 10 倍 并能进行冲孔 分段冲裁 弯曲和拉深等多种作业 近年来 为了适应市场的激烈竞争 对产品质量的要求越来越高 且其更新换代的周期大为缩短 冲压生产为适应这一新的要求 开发了 多种适合不同批量生产的工艺 设备和模具 其中 无需设计专用模具 性能先进的转塔数控多工位压力机 激光切割和成形机 CNC 万能折弯 机等新设备已投入使用 特别是近几年来在国外已经发展起来 国内亦 开始使用的冲压柔性制造单元 FMC 和冲压柔性制造系统 FMS 代表 了冲压生产新的发展趋势 FMS 系统以数控冲压设备为主体 包括板料 模具 冲压件分类存放系统 自动上料与下料系统 生产过程完全由计 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 6 算机控制 车间实现 24 小时无人控制生产 同时 根据不同使用要求 可以完成各种冲压工序 甚至焊接 装配等工序 更换新产品方便迅速 冲压件精度也高 3 冲压标准化及专业化生产方面 冲压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 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 7 第二章第二章冲压模具设计冲压模具设计 一 冲压件工艺分析一 冲压件工艺分析 材 料 10 生产批量 大批量生产 材料厚度 2mm 图 1 零件图 图 2 三维零件图 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 8 一 材料 一 材料 该冲裁件的材料 10 钢是普通碳素钢 具有良好的冲压性能 适合 冲裁 二 零件结构 二 零件结构 该零件结构简单 并在对称中心线上有两个直径为 5mm 的圆孔 孔 与孔 孔与边缘之间的距离也满足要求 最小壁厚为 9 5mm 直径为 5mm 的孔与最边缘的之间的尺寸 由此可以看出该零件具有良好的冲 压性能 三 尺寸精度 三 尺寸精度 零件上所有未标公差的尺寸 属于自由尺寸 可按 IT14 级确定工 件尺寸的公差 零件外形尺寸 73 10 0 74mm 120 0 52mm 零件内形尺寸 50 0 36mm 结论 适合冲裁 二 工艺方案及模具结构类型二 工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料 冲孔两个基本工序 可以采用以下三种工艺方案 1 先落料 再冲孔 采用单工序模生产 2 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 3 冲孔 落料连续冲压 采用级进模生产 方案一 模具结构简单 但需要两道工序 两套模具才能完成零 件的加工 生产效率较低 难以满足零件大批量生产的需求 方案二 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 方案三 需一副模具 工件的精度及生产效率都较高 但制造难度 大 并且冲压后成品件留在模具上 在清理模具上的物料时会影响冲压 速度 作不方便 通过对上述三种方案的分析比较 该件的冲压生产采 用方案二方案为佳 工件尺寸可知 凸凹模壁厚大于最小壁厚 为了便于操作 所以复 合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 9 三三 排样设计排样设计 可采用以下两种排样方式 一 少废料排样 一 少废料排样 二 无废料排样 二 无废料排样 由于该工件结构比较简单 无论采用一方案还是二方案都能满足要 求 相比而言少废料排样比无废料排样材料利用率低 但无废料排样会 加快模具的磨损 使模具寿命减少 并直接影响到工件的断面质量 所 以采用少废料排样即一方案 查冲压模具设计与制造表 2 5 2 确定搭边值 两工件间的搭边 a1 2 2mm 工件边缘搭边 a 2 5mm 条料宽度 B D 2a 73 1 2 2 5 78 1mm 确定后排样图如下图 3 1 所示 图 3 冲压件排样图 四 冲压力与压力中心计算四 冲压力与压力中心计算 一 计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具 一 计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具 计算冲压力 冲压力的大小主要与材料的力学性能 厚度及冲裁件分离的轮廓长 度有关 用普通平刃口模具冲裁时 其冲裁力 F 一般可按下式计算 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 10 F KLt 式中 F 冲裁力 N L 冲裁件周边长度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪强度 MPa K 系数 考虑到冲裁模刃口的磨损 凸模与凹模间隙之波动 数值的变化或分布不均 润滑情况 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 K 1 3 一般情况下 材料的 b 1 3 为方便计算 也可用下式计算冲裁力 F N F 1 3Lt 式中 材料的抗剪强度 MPa 查手册得 300MPa 1 冲裁力 F 1 3Lt 1 3 170 2 2 0 300 132 76KN 其中 按非退火 10 钢板计算 2 冲孔力 F冲 1 3 Lt 2 1 3 2 5 300 24 49KN 其中 d 为冲孔直径 2 d 为两个孔圆周长之和 3 卸料力 K 卸 0 05 查表 3 14 得 F 卸 K 卸 F 0 05 132 76 6 64KN 4 推件力 K 推 0 55 查表 3 14 得 F 推 n K 推 F 该模具凹模刃口形式 查 冲压手册 取 h 6mm 则 n h t 6 2 3 个 但因为有两个孔所以 n 6 F 推 n K 推 F 6 0 55 132 76 438 108kN 该套模具采用弹性卸料 下出件的卸料装置 总冲压力 F F F 卸 F 推 132 76 6 64 438 108 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 11 577 51KN 二 压力中心 二 压力中心 如图 1 所示 该工件属于中心对称图形 所以压力中心在它的几何 中心上 无需计算 五 压力机的选择五 压力机的选择 一 压力机的选择原则 一 压力机的选择原则 冲压设备的选择直接关系到设备的安全及生产效率 产品质量 模具寿命和生产成本等一系列重要问题 重压设备的选择主要包括设备 的类型规格参数两方面的问题 冲压 设备类型的选择 主要根据所要完成冲压工序的性质 生产批量的大小 冲压件的几 何尺寸和精度要求等来选择冲压设备类型 1 对于中小型冲裁件 弯曲件或浅拉深件的常采用开式曲柄压力机 2 对于大中型对于大和精度要求高的冲压件 多采用闭式曲柄压力机 3 对于大型或较复杂的拉深件 常采用上传动的闭式双动拉深压力机 4 对于大批量生产或形状复杂 批量很大的中小形冲压件应优先选用 自动高速压力机或者多工位自动压力机 5 对于批量小 材料厚的冲压件 常采用液压机 6 对于精冲零件最好选择专用的精冲压力机 二 冲压设备规格的选择 二 冲压设备规格的选择 在选择冲压设备的类型后 应进一步根据冲压加工中所需的冲压 力 包括卸料力 压料力等 变形功以及模具的结构形式或闭合高度 外形轮廓尺寸等选择冲压设备的规格 1 公称压力 压力机的公称压力是指压力机滑块离下止点前木一特定距离 既 压力机的曲轴旋转侄离下止点前某一角度时滑快上所容需的最大工作 压力 一般情况下 压力机的工称压力应大于或等于冲压工艺的 1 3 倍 在开式压力机上进行精密冲裁件时压力机的工称压力应大于冲压工艺 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 12 的 2 倍 2 滑快行程 压力机的滑快行程是指滑快从上止点到下止点所经过的距离压力 机的行程的小应能保证毛胚或半成品的放入及成型零件的取出 3 闭合高度 压力机的闭合高度是指滑快在下止点时 滑快底平面到工作台面 之间的高度模具的闭合高度必须适合于压力机闭合高度范围的要求 三 压力机的其它参数 三 压力机的其它参数 1 压力机工作台的尺寸压力机工作台上垫板的平面尺寸应大于模 具下模座的平面尺寸 并留有固定模具的充分余地 一般每边留 50 70 2 压力机工作台孔的尺寸 模具底设置的漏料孔或弹顶装置尺寸 必须小于压力机工作台孔的尺寸 3 压力机模柄孔尺寸模柄直径必须和压力机滑快内模柄安装用孔 的直径相一致 模柄的高度应小于模柄安装用孔的深度 综上所述选择压力机为 JG23 63 JG23 63 参数如下表 公称压力630KN滑快行程120mm 行程次数50 次 min最大闭合高度300mm 最大装模高度270mm闭合高度调解量80mm 前后480mm立柱间距离350mm工作台尺寸 左右710mm 厚度90mm直径50mm垫板尺寸 孔径20mm 模柄孔尺寸 深度80mm 电动机功率5 5KW 六 工作零件刃口尺寸计算六 工作零件刃口尺寸计算 落料部分以落料凹模为基准计算 落料凸模按间隙值配制 冲孔部 分以冲孔凸模为基准计算 冲孔凹模按间隙值配制 既以落料凹模 冲 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 13 孔凸模为基准 凸凹模按间隙值配制 刃口尺寸计算如下 由于工件图未注公差尺寸 均属于未注公差尺寸 在计算凸模与凹 模尺寸时 冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常按 GB1800 79IT14 级 根据工件图可将基本尺寸分为如下几类 落料凹模尺寸计算 Dmax1 73 1o 0 74 mm Dmax2 120 0 52 mm 冲裁间隙 查表 3 5 得 min 0 246Zmm max 0 36Zmm minmax 0 360 2460 114ZZmm 磨损系数 制件精度为 IT14 故 x 0 5 计算公式 4 max 0 d DDxmm 凸模制造工差 4 d 计算结果 Dd1 73 1 0 5 0 74 0 0 186 72 730 0 186mm 相应凸模尺寸按凹模尺寸配做 保证双面间隙在 0 246 0 36 之间 同上 Dd2 12 0 5 0 52 0 0 015 11 740 0 015mm 相应凸模尺寸按凹模尺寸配做 保证双面间隙在 0 246 0 36 之间 冲孔凸模尺寸计算 Dmin1 5o 0 36 mm 冲裁间隙 查表 3 5 得 min 0 246Zmm max 0 36Zmm minmax 0 360 2460 114ZZmm 磨损系数 制件精度为 IT14 故 x 0 5 计算公式 0 min 4 p ddxmm 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 14 凹模制造工差 4 p 计算结果 dp 5 0 5 0 36 0 0 09 5 180 0 09mm 相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配做 保证双面间隙在 0 246 0 36 之间 孔心距的计算 L1 L 2 49 1 0 31mm 冲裁间隙 查表 3 5 得 min 0 246Zmm max 0 36Zmm minmax 0 360 2460 114ZZmm 磨损系数 制件精度为 IT14 故 x 0 5 计算公式 min 0 5 d LL 制造公差为 1 8 1 8 0 62 0 078mm Ld 49 1 0 078mm 七 工作零件结构尺寸七 工作零件结构尺寸 一 落料凹模板尺寸 一 落料凹模板尺寸 凹模厚度 H kb 其计算结果大于或等于 15mm 其中 b 冲压件最大外形尺寸 K 系数 考虑板材厚度的应响 其值可查表 3 24 H 0 42 73 1 30 7mm 凹模壁厚 c 1 5 2 H 实际取 c 43 45mm 凹模板边长 L b 2c 73 1 2 43 45 160mm 查标准 GB T 6743 1 94 凹模板宽 B 100mm 故确定凹模板外形为 160 100 20 mm 将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实取为 160 100 20 mm 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 15 图 5 凹模板零件图 二 落料凹模板的固定方式 二 落料凹模板的固定方式 凹模一般采用螺钉和销钉固定 螺钉和销钉的数量 规格及它们的 位置应可根据凹模的大小 可在标准的典型组合中查得 位置可根据结 构需要作适当调整 螺孔 销孔之间以及它们到模板边缘尺寸 应满足 有关要求 三 凸凹模尺寸计算 三 凸凹模尺寸计算 凸凹模长度计算 12 Lhhh 10 20 19 49mm 其中 1 h 凸凹模固定板厚度 2 h 弹性卸料板厚度 h 增加长度 包括凸模进入凹模深度 弹性元件安装高度等 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 16 图 5 凸凹模 四 凸凹模内外刃口间壁厚校核 四 凸凹模内外刃口间壁厚校核 根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为 9 5mm 根据强度要求 查 冲压模具设计与制造 表 2 9 6 可知 该壁厚为 4 9mm 即可 故该 凸凹模侧壁强度足够 五 冲孔凹模洞口的类型 五 冲孔凹模洞口的类型 冲孔凹模的孔口形式通常有如图 6 所示的几种 图中 a e 为 直壁 形 刃口强度高 刃磨后空口尺寸不变 制造方便 但是在孔口 内 易 于积存工件或废料 增大了凹模的胀力 推件力和孔壁的磨损 磨损 后每次的修磨量大 模具的总寿命较低 此外 凹模磨损后孔口可能成 倒锥 使冲成的工件或废料反跳到凹模表面上 造成操作困难 直壁形 孔口 凹模适用于冲裁精度较高 厚度较大的工件 对于上顶出工件 或废料 的模具也采用此种孔口形式 a 适用于圆形或矩形工件 e 适用于形状复杂的工件 b c d 的孔口为锥形 孔口 内不 易于积存 工件或废料 孔壁所受的胀力 摩擦力小 所以冲孔凹模的磨损及每次 的饿刃磨量小 但刃口强度较低 且刃口的尺寸在修磨后略有增大 一 般用于形状简单 精度要求不高和较薄的冲裁件 c 适用于较复杂的冲 裁加件 d 用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况 f 为凸台式凹模 适 用于冲裁软而薄的金属与非金属材料 这种材料一般不淬火或淬火强度 不高 35 38 HRC 可以用手锤敲打凸台斜面以调整模具间隙 直 到试冲出满意的冲压件为止 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 17 图 6 洞口 而根据上述分析本模具采用 a 为合理 六 凸凹模的固定方法和主要技术要求 六 凸凹模的固定方法和主要技术要求 凸凹模一般采用螺钉和销钉固定 螺钉和销钉的数量 规格及它们 的位置应可根据凹模的大小 可在标准的典型组合中查得 位置可根据 结构需要作适当调整 螺孔 销孔之间以及它们到模板边缘尺寸 应满 足有关要求 凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直 上下平面应保持平行 型孔 的表面有粗糙度的要求 Ra 0 8 0 4 m 凹模材料选择与凸模一样 但热处理后的硬度应略高于凸模 因此 根据这些条件可知固定方式为 整体式或着组合式直接连接 七 冲孔凸模尺寸计算 七 冲孔凸模尺寸计算 凸模长度计算 123t Lhhh 8 10 20 38mm 其中 凸模固定板厚 1 h 空心垫板厚 2 h 凹模板厚 3 h 凸模强度校核 该凸模不属于细长杆 强度足够 凸模的零件图如下所示 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 18 图 7 冲孔凸模零件图 八 凸模的固定方式 八 凸模的固定方式 平面尺寸比较大的凸模 可以直接用销钉和螺栓固定 中 小型 凸模多采用台肩 吊装或铆接固定 对于有的小凸模还可以采用粘接固 定 对于大型冲模中冲小孔的易损凸模 可以采用快换凸模的固定方法 以便于修理与更换 而本设计在固定中采用了如图所示 凸模与凸模固 定板压配 并借助与螺紧固定位在上模座上 适应与中小尺寸圆形凸模 上 刃口尺寸形状不对称时 凸模和凸模固定板之间应有防转制动 九 标准模架和导向零件 九 标准模架和导向零件 GB T2851 1 7 90 GB T2852 1 90 列出了各种不同 结构和不同导向形式的标准模架 是由国家技术监督局批准并发布实施 的标准 常用的导柱导套式模架 是由上 下模座和导向零件组成 模 架是整副模具的骨架 模具的全部零件都固定在它的上面 并承受冲压 过程的全部载荷 模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台 固定 上 下模间的精确位置 由导柱 导套的导向来实现 按导柱在模架上的固定位置不同 导柱模架的基本型式有如图 所 示的四种 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 19 a b d c 图 8 模架 图 a 为后侧导柱模架 由于前面和左 右不受限制 送料和操作比 较方便 因导柱安装在后侧 工作时 偏心距会造成导柱导套单边磨损 并且不能使用浮动模柄结构 图 b 为中间导柱模架 导柱安装在模具的对称线上 导向平稳 准 确 但只能一个方向送料 图 c 为对角导柱模架 由于导柱安装在模具中心对称的对角线上 所以上模座在导柱上滑动平稳 常用于横向送料级进模或纵向送料的落 料模 复合模 X 轴为横向 Y 轴为纵向 图 d 为四导柱模架 具有滑动平稳 导向准确可靠 刚性好等优 点 常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件 以及大量生产用 的自动冲压模架 根据以上特点选用 b 较为适合 洛阳理工学院洛阳理工学院机电工程系课程设计机电工程系课程设计 20 模架选用的规格 根据凹模周界尺寸从标准手册中选取 经估算 L 160mm B 100mm 闭合高度 H 140 170mm 取 H 140mm 从 冲模设计资 料 查表得 模架规格是 160mm 100mm 160mm 导柱 25mm 导 套 33mm 八 有关模具设计计算八 有关模具设计计算 一 卸料弹簧选择 一 卸料弹簧选择 根据卸料力 6 64KN 采用 4 个弹簧 此时每个弹簧负担的卸料力为 1 66KN 的压力 冲裁时卸料板的工作行程 考虑凸模的修模量 2 13htmm 弹簧的预压缩量为 故弹簧总压缩量为 3 5hmm 1 h 12311 358Hhhhhhmm 考虑卸料的可靠性 取弹簧在预压缩量为 h1时就有 1 66KN 的压力 初选弹簧钢丝直径 d 2mm 弹簧中径 工作极限负荷 2 16Dmm 自由高度 工作极限负荷下变形量 1 144 3FN 0 36hmm 1 17 7hmm 该弹簧在预压量时 卸压力达 1 66KN 即 1 h 11 8 3 jj hFhFmm 故 8 3 8 5 16 8 17 7mm 能满足要求 z H 弹簧装配高度 01 368 327 7 z Hhhmm 二 设计和选用卸料