冲模课程设计指导书

精品文档 1欢迎下载 冲压模具课程设计指导书冲压模具课程设计指导书 一 实习目的和要求一 实习目的和要求 帮助学生具体运用和巩固 冲压工艺及模具设计 课程及相关课程的理论知识 了解设 计冲模的一般程序 使学生能够熟练地运用有关技术资料 如 冲压模具国家标准 模具 设计与制造简明手册 冲压模具结构图册 及其它有关规范等 训练学生初步设计冲压模 具的能力 为以后的工作打下初步的基础 二 实习任务二 实习任务 每个学生完成以下工作 1 模具装配图一张 2 非标准零件图一套 3 设计说明书一份 4 实习报告一份 三 时间分配表三 时间分配表 两周一周 序号实习主要内容 天数 其中讲授 学时 1 冲压工艺性分析 必要的工艺计算 确定工艺方案 212 2 选择冲压设备 确定设计方案 绘制总装配草图 212 3 绘制主要零部件工作图 21 4 编制冲模主要零件加工工艺 1 50 5 5 编写设计说明书 21 6 小组答辩 实习报告 0 50 5 四 实习内容四 实习内容 根据课程设计目的 设计课题以 设计任务书 的形式下达 冲压模具课程设计的选题 通常为 典型零件的落料 冲孔复合模 落料 拉深复合模 中等复杂程度的弯曲模以及简 单的连续模为宜 设计工作量根据课程设计时间安排情况 由指导教师酌定 冲压模具的课程设计是以产品零件图的冲压工艺性分析开始 拟定工艺方案和模具结构 最后以图纸表达设计结果 冲压模具设计步骤如下 冲压模具设计步骤如下 1 零件的冲压工艺性分析 仔细研究设计任务书 明确设计要求 条件内容和时间安排 认真阅读产品图纸 并了 解其使用要求 而后从零件公差 结构 材料性能三方面为主进行零件的冲压工艺性分析 分析时 根据工件采用何种冲压工序 查阅资料 1 冲裁件的工艺性分析 2 弯曲件的工艺性分析 3 拉深件的工艺性分析 以上三种可查资料 A 10 1 P 若工件工艺性不好时 则应在不影响产品零件的使用性能的前提下 提出改进意见 经 指导教师同意后 若为工厂搞现场设计时 则应与厂方协商同意后 对零件图纸作出适合 2 冲压工艺性的修改 2 毛坯尺寸 形状及排样方式的确定 1 毛坯的尺寸 形状的确定 带有弯曲的制件 应先计算出弯曲件展开尺寸 1 带有拉深的制件 应先计算出拉深件的毛坯尺寸 2 2 排样方式的确定 冲件的排样方案很多 表 1 仅供参考 应当注意 少 无废料的排样 虽然能提高材料利用率 但是模具寿命及制件的尺寸精 度会受到影响 因此 选择排样方案时 应当综合考虑各方面因素 选择最佳方案 表 1 排样形式分类 有废料排样法少 无废料排样 排样形式 简图适用简图适用 直排 简单几何形状 圆形 方形 矩形 冲件 矩形或方形冲件 斜排 T 形 L 形 S 形 十 字形 椭圆形冲件 L 形或其它形状的冲 件 在外形上允许有 不大的缺陷 直对排 T 形 n 形 山形 梯形 三角形 半圆 形冲件 T 形 n 形 山形 梯形 三角形冲件 斜对排 材料利用率比直对排 高时的情况 多用于 T 形冲件 混合排 材料和厚度都相同的 两种以上的冲件 两个外形互相嵌入的 不同冲件 铰链等 多排 大批量生产中尺寸不 大的圆形 六角形 方形 矩形冲件 大批量生产中尺寸不 大的方形 矩形及六 角形冲件 裁搭边法 大批量生产中用于小 的窄冲件 表针及类 似的冲件 或带料的 连续拉深 以宽度均匀的条料或 带料冲裁长形件 3 材料利用率计算 利用率 100 F AB 式中 A 送料方向排样图中相邻两个零件对应点之间的距离 mm B 条件宽度 mm F 一个步距内零件的实际面积 mm2 3 拟定冲压工艺方案 根据冲裁件工艺性分析结果以及生产批量 冲压设备 模具加工条件等多方面因素进行 分析 比较其综合经济技术效果 拟定冲压工艺方案 主要内容有选择冲压基本工序 确定 冲压工序的顺序 数目及工序组合方式 4 必要的设计计算 精品文档 3欢迎下载 1 凹模的轮廓尺寸计算 凹模厚度 H kb 15mm 凹模壁厚 c 1 5 2 H 30 40mm 式中 b 凹模刃口的最大尺寸 见图 1 mm k 系数 考虑板料厚度的影响 见表 2 b B L H b c c HB c c L 图 1 凹模外形尺寸确定 表 2 凹模厚度系数k值 材料厚度t mm b mm 1 1 3 3 6 50 50 100 100 200 200 0 30 0 40 0 20 0 30 0 15 0 20 0 10 0 15 0 35 0 50 0 22 0 35 0 18 0 22 0 12 0 18 0 45 0 60 0 30 0 45 0 22 0 30 0 15 0 22 因为凹模的轮廓尺寸已经标准化 根据计算出来的L B 查资料 A 选择已经 145 192 P 标准化的凹模板尺寸L B 2 计算冲裁力及压力中心 冲裁力的计算 1 F冲 KLt 或 F冲 Lt b 式中 F冲 冲裁力 N K 系数 考虑到冲裁模刃口的磨损 凸模与凹模间隙波动 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 1 3 L 冲裁周边总长 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪强度 MPa 查资料 A P66 70 b 材料的抗拉强度 MPa 查资料 A P66 70 卸料力 推件力和顶件力的计算 2 卸料力 F卸 K卸F冲 推件力 F推 nK推F冲 顶件力 F顶 K顶F冲 式中 F冲 冲裁力 N K卸 卸料力系数 查资料 A P78 K推 推件力系数 查资料 A P79 4 K顶 顶件力系数 查资料 A P79 n 梗塞在凹模内的制件或废料数量 n h t h为直刃口部分的高 t为材料厚 度 弯曲力计算 查资料 A P65 3 拉深力计算 查资料 A P65 4 压力中心计算 5 应用下面公式或补充推荐方法 1 求压力中心 1 ii 11 122nn 0 12n i 1 n i n i L x L xL xL x x LLL L 2 ii 11122nn 0 12n i 1 n i n i L y L yL yL y y LLL L 推荐方法 运用 Auto CAD 2004 辅助求压力中心 具体步骤 绘制凸模轮廓图 将轮廓生成面域 绘图菜单 面域 选择封闭轮廓线 求面域 质量特性 工具菜单 查询 面域 质量特性 在面域轮廓上点一下 在 Auto CAD 2004 文本窗口弹出相关信息 其中质心显示的坐标值就是该封闭图形的压力中心坐标 3 冲压模成型部分尺寸确定 冲裁模刃口尺寸计算凸 凹模刃口尺寸 计算查资料 A P61 1 弯曲模成型部分尺寸计算 见资料 A P63 2 拉深模成型部分尺寸计算 见资料 A P63 3 凸模强度刚度校核查资料 A P80 4 5 选择冲压设备 模具总体结构设计 1 确定模具结构并画出草图 根据冲压工艺方案 参考图册以及有关资料 确定模具结构 主要有以下内容 毛坯的定位方式 1 凸 凹模的结构形式及固定方式 2 送料与卸料方式 3 综合考虑以上内容 绘出结构草图 交指导教师初审 1 1 根据冲压工序的性质以及所需的冲压工艺力和模具尺寸选定冲压设备的类型 技术参数 和规格等 6 模具装配图的设计 1 准备工作 将审过的草图 选好比例 尽量用 1 1 绘制 一般冲压模具课程设计的装配图用两个 视图表达 按照模具的轮廓尺寸 并考虑标题栏 明细表 零部件序号 技术要求等的位置 布置图面位置 尽量使图面美观 可按图 2 所示布置 2 绘图方法 主视图 常取模具闭合状态 主视图可充分反映模具各部分零部件形状和某些设计要 1 求 俯视图 一般是将模具的上模部分拿掉 反映下模的可见部分 画复合模时 可先画 2 主视图 按投影关系 画俯视图 画连续模时 可先画俯视图 按投影关系画主视图 当然 精品文档 5欢迎下载 这两种方法 并不是绝对的 画图时 依具体情况 可穿插 交替进行 3 尺寸标注 冲压模具的装配图应标注出模具外形的长 宽以及模具的闭合高度 装配图上的工件图 的名称 比例 尺寸必须完整标注出来 装配图上的排样图应标注出比例 料宽 步距 搭 边等尺寸 4 编写技术要求 装配成套的冲模以及各零件应符合总图 零件图技术条件规定 1 凸模对上模座上平面的垂直度不超过 0 05 100 2 凸 凹模刃口必须锐利 无倒钝 裂纹 黑斑及缺口等现象 3 凸 凹模配合间隙应符合图纸要求 且应均匀一致 4 推料卸料机构必须灵活 无卡住现象 卸料板或顶板应超出凸模或凹模端面 5 0 2 0 5mm 标注出所选用的冲压设备的型号 6 零件图 排样图 技术要求 标题栏 明细栏 俯视图 主视图 图 2 模具总装图 标题栏及明细栏布置情况 7 零件工作图设计 零件工作图是零件制造 检验的基本技术文件 它既要反映出设计意图 又要考虑制造 的可能性和合理性 主要包括以下内容 图形 尺寸及其公差 形位公差 对材料热处理的 说明以及其它技术要求 标题栏等 应注意以下几个问题 1 每个零件必须单独绘制在一个标准图幅中 尽量采用 1 1 比例 用各种视图把零 件各部分结构形状及尺寸表达清楚 对于细部结构以及尺寸不好标注的 可用放大比例表示 或局部移出放大 2 标注尺寸时要选好基准面 凹模及板类零件一般选择相互垂直的两面或中心对称 面为基准面 凸模选择回转轴线 要便于零件加工 又能保证精度要求 大多数尺寸最好 集中标注在最能反映零件特征的视图上 3 零件图上要提出必要的技术要求 如凸 凹模的配合间隙 热处理要求 表面处 理等 8 校核 模具图纸设计完毕 总图和零件图都要编号 并必须进行校核 这一步很重要 不可缺 少 校核的内容很多 以下供参考 1 总图 视图是否正确 件号有没有遗漏 1 毛坯图 制件图及制件材料等有关说明是否有遗漏 2 冲压力 模具闭合高度 模具标记 相关工具等有关事项是否已写上 3 6 定位装置 卸料装置是否选用合理 4 漏料是否畅通 是否会堵死 5 细长小凸模有无采取保护措施 6 修理刃磨是否方便 7 2 零件图 该画的零件图是否全画了 1 视图表达是否正确 齐全 有无需要放大表示的 2 尺寸标注的基准面 基准线 基准孔是否选择得合理 是否适合于实际作业和检查 3 凸 凹模工作部分尺寸是否合适 凸 凹模强度是否足够 4 检查相关零件的相关尺寸 如组件 部件 凹模 卸料板 固定板的位置相关尺寸及 5 配合尺寸 形位公差 表面粗糙度标注是否适当 6 选材是否合理 经济 7 零件是否需要热处理 有没有需要电镀 涂漆等表面处理的 8 9 编写设计说明书 课程设计说明书主要是设计过程及设计计算的整理和总结 是图纸设计的理论依据 而 且是审核 设计的技术文件之一 1 内容 零件的冲压工艺性分析 1 毛坯尺寸计算 排样图设计 材料利用率计算 2 冲压工艺方案拟定 3 凹模轮廓尺寸计算 标准模架 标准模板的选定 冲压工艺力 压力中心的计算 凸 4 凹模成型尺寸计算 细小凸模强度 刚度校核 总体结构的考虑方案及冲压设备的选择 5 所引用的参考资料 注明引用的计算公式和数据来源 参考资料编号和页次 6 设计小结 包括对本次设计的体会以及还需要对设计结构等进行必要的说明 7 必须指出 在冲压模具设计中 以上各步骤是起相互联系的 很多工作都是交叉进行或 同时进行的 因此 不要生搬硬套 要依具体情况而定 附参考资料附参考资料 A 模具设计与制造简明手册 冯炳尧等编 上海科学技术出版社 1 教材 2 设计示例设计示例 例 1 如图 1 1 所示的冲件为大批量生产 材料 Q235 材料厚度为 1 5mm 设计冲裁 模 设计过程如下 1 冲压件工艺性分析 1 材料 Q235 普通碳素钢 抗剪强度 304 373MPa 抗拉强度 b 432 461MPa 屈服极限 s 253MPa 伸长率 10 21 25 具有良好的冲压性能 适 合冲裁加工 2 结构与尺寸 工件结构相对简单 有一个10mm 的孔 孔与边缘最小壁厚为 5 5mm 大于倒装复合模的凸凹模最小壁厚 3 4mm 见资料 A P98 凹槽宽度满足b 2t 即 6 2 1 5 3mm 凹槽深度满足l 5b 即 5 5 6 30mm 见资料 A P4 均适宜于冲裁加工 精品文档 7欢迎下载 3 精度 工件的尺寸全部为自由公差 可看作 IT14 级 尺寸精度较低 普通冲裁完 全能满足要求 2 冲裁工艺方案的确定 该工件包括落料和冲孔两个基本工序 可采用以下三种工艺方案 方案一 先落料 后冲孔 采用单工序模生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三 冲孔 落料级进冲压 采用级进模生产 方案一模具结构简单 但需两道工序两副模具 成本高而生产效率低 难以满足大批量 生产要求 方案二只需一副模具 工件的精度高 但工件最小壁厚 5 5mm 较接近凸凹模许用 最小壁厚 3 8mm 模具强度较差 制造难度大 并且冲压后成品件留在模具上 在清理模具 上的废料时会影响冲压速度 操作不方便 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 该件的冲压生产宜采用方案三 3 选择模具总体结构形式 由冲压工艺分析可知 采用级进冲压 所以模具类型为级进模 1 确定模架类型及导向方式 该模具采用对角导柱模架 这种模架的导柱在模具对角位置 冲压时可防止由于偏心力 矩而引起的模具歪斜 导柱导向可以提高模具寿命和工件质量 方便安装调整 2 定位方式的选择 该冲件采用的坯料是条料 控制条料的送进方向采用导料板 无侧压装置 控制条料的 送进步距采用侧刃粗定距 导正销精定距 采用手工操作 3 卸料 出件方式的选择 因为该工件料厚 1 5mm 尺寸较小 所以卸料力也较小 拟选择弹性卸料 下出件方式 4 必要的工艺计算 1 排样设计与计算 该冲件外形大致为矩形 采用直排时材料利用率最高 如图 1 2 为排样方法 搭边值取 a1 1 5mm 和a 0 75a 0 75 1 8 1 4mm 条料宽度为 40 7mm 步距离为A 29 5mm 一 个步距的材料利用率约为 69 计算详见表 1 1 图 1 1 零件图 图 1 2 零件排样图 2 计算冲压力 该模具采用级进模 拟选择弹性卸料 下出件结构 根据计算结果 冲压设备拟选 J23 25 冲压力的相关计算详见表 1 2 8 表 1 1 排样相关计算 项目分类计算方法及结果 冲裁件 面积 除了用数学方法计算外 这里我们推荐用 Auto CAD 辅助完成此类计算 它的好 处是方便 快捷 准确 方法 将零件图按实际尺寸画好 将边界生成多段线 用查询面积命令求面积 同时还可得到周长 再进行必要计算 具体步骤 绘图 将轮廓生成多段线 绘图菜单 边界 选择多段线 拾取点 在图形轮廓内点一下鼠标 生成多段线或者采用 pedit 命令 求面积 工具菜 单 查询 面积 根据图形结构情况在命令行选择相应操作 主要是加减运算 在 多段线轮廓上点一下 在命令行得到面积值和轮廓线长度 操作过程如下图所示 本例题结果 冲裁件面积F 823mm2 条料 宽度 B 36 1 8 1 4 1 5 40 7mm 步距A 28 1 5 29 5mm 排样 材料 利用率 一个步距的材料利用率 823 100 100 69 40 7 29 5 F AB 精品文档 9欢迎下载 表 1 2 冲压力相关计算 冲裁力 冲裁件周长可用上面类似方法 得到面积的同时也可求得周长 对于直线也可 用尺寸标注的方法直接得到 如果所求对象轮廓复杂且不封闭 可用直线将对象两 个端点相连 再将轮廓转化成多段线求得周长后减去辅助连接直线长度 可用对齐 标注得到辅助连接直线长度 F冲 KLt b 1 3 29 5 1 5 31 4 25 27 6 2 24 2 4 1 5 350 130357 5N 其中 b 350MPa 查资料 A P66 70 卸料力 F卸 K1F 0 04 130357 5 5214N 其中 K1 0 04 查资料 A P78 推件力 F推 nK2F 4 0 055 130357 5 28679N 其中 K2 0 055 查资料 A P79 n h t 6 1 5 4 冲压力 冲压工 艺总力 F F冲 F卸 F推 130357 5 5214 28679 164251N 3 计算模具压力中心 计算压力中心时 先画出凸模刃口图 如图 1 3 所示 在图中将xoy坐标系建立在图示 的对称中心线上 将冲裁轮廓线按几何图形分解成 1 6 共 6 组基本图形 用解析法求得该 模具的压力中心O点的坐标 26 5 2 8 相关计算详见表 1 3 5 6 4 3 2 2 1 y x 图 1 3 凸模刃口图 表 1 3 压力中心数据表 各基本要素压力中心的坐标值 基本图形长度L mm xy L1 96 8 00 L2 32 29 50 L3 25 6 44 30 L4 29 8 57 919 4 L5 31 4 590 L6 2 72 720 1 数据结果来源 除进行数学计算外 还可用 Auto CAD 打开排样图 直接标注测量或查询得到 数据结果来源 除进行数学计算外 还可用 Auto CAD 打开排样图 直接标注测量得到 代入公式 1 2 得 10 96 8 032 29 525 6 44 329 5 57 931 4 59 1 5 72 7 26 5 96 83225 629 531 4 1 5 x 96 8 032 025 6 029 5 19 431 4 0 1 5 20 1 2 8 96 83225 629 531 4 1 5 y 4 计算凸 凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 由于凸 凹模的形状相对较简单且材料较厚 冲裁间隙较大 故凸 凹模可采用分开加 工法确定凸 凹模刃口尺寸及公差 适宜采用线切割机床加工凸模 凹模 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个孔的同轴度 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来计算 具体计算见表 1 4 所示 表 1 4 工作零件刃口尺寸计算 工序分类尺寸尺寸转换计算公式及结果备注 0 025 0 0 025 0 0maxd 27 740 52 0 5 28 d x DD 28 0 0 52 28 0 0 02 0 0 02 0 mindp 27 610 132 27 74 p ZDD 0 035 0 0 03 0 0maxd 35 690 62 0 5 36 d x DD 36 0 0 62 36 0 0 02 0 0 02 0 mindp 35 560 132 35 69 p ZDD 0 02 0 0 02 0 0maxd 2 880 25 0 5 3 d x DD 落料 R3 0 0 25 3 R 0 0 02 0 0 02 0 mindp 2 810 132 2 2 88 2 p ZDD 0 0 02 0 0 02 0 minp 26 260 52 0 5 26 p x dd 26 0 52 0 26 0 025 0 0 025 0 0minpd 26 390 132 26 26 d Zdd 0 0 02 0 0 02 0 minp 6 150 3 0 5 6 p x dd 6 0 3 0 6 0 02 0 0 02 0 0minpd 6 280 132 6 15 d Zdd 0 0 02 0 0 02 0 minp 3 650 3 0 5 3 5 p x dd R3 5 0 3 0 3 5 R 0 02 0 0 02 0 0minpd 3 720 132 2 3 65 2 d Zdd 0 0 02 0 0 02 0 minp 10 180 36 0 5 10 p x dd 冲孔 10 0 36 0 10 0 02 0 0 02 0 0minpd 10 310 132 10 18 d Zdd 查资料 A P61 62 得冲裁双面间隙 Zmax 0 240mm Zmin 0 132mm 冲裁件精度 IT14 级以下 磨损系数x 0 5 查资料 A P61得 到 d和 p 校核满足 Z Z minmaxpd 5 卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表 1 5 选用的四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 表 1 5 卸料橡胶的设计与计算 项目公式及结果备注 橡胶允许总压缩量hj h1 h2 h3 t 0 5 1 5 1 5 8mm h1 凸模凹进卸料板的高 度取 0 5mm h2 凸模进入凹模的深度 取 1mm h3 凸模修磨量 取 5mm t 材料厚度 mm 橡胶自由高度h0 hj 0 35 8 0 35 23mm 取 32mmhj 0 35 0 45 h0 橡胶的预压量hy 10 h0 0 10 32 3 2mm一般hy 10 15 h0 每个橡胶承受的载荷Fy Fx 6 5214 6 869N选用六块圆筒形聚氨酯橡胶 橡胶的外径 22 y 1 27 13 1 27 869 1 1 34mmDdF p 校核橡胶自由高度0 5 h0 D 32 34 1 5 满足要求 d 为圆筒形橡胶的内径 取d 13mm 查表 2 8 7 得p 1 1MPa 橡胶的安装高度h0 hy 28 8mm 5 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 精品文档 11欢迎下载 1 工作零件的结构设计 凹模 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 安排凹模在模架 1 上的位置时 要依据计算压力中心的数据 将压力中心与模柄中心线重合 其轮廓尺寸计算 凹模厚度 H kb 0 3 86 7 26mm 查教材 K 0 3 凹模壁厚 c 1 5 2 H 39 mm 52mm 取凹模厚度 H 30mm 凹模壁厚c 45mm 凹模长度 B b 2c 86 7 2 45 mm 176 7mm 送料方向 凹模宽度 L 40 7 2 45 mm 130 7 mm 垂直送料方向 凹模轮廓尺寸为 176 7mm 130 7mm 30mm 取标准化值 200mm 140mm 30mm 结构尺寸如 图 1 4 所示 90 4 M10 200 170 140 110 27 74 0 025 0 35 69 0 035 0 12 63 20 65 6 28 0 02 0 7 4 0 02 0 26 39 0 025 0 6 14 10 4 32 5 2 8 R3 56 0 02 0 1 5 0 015 17 2 8 4 0 02 0 29 6 0 025 0 16 57 16 6 30 6 2 0 8 0 8 4 R2 88 0 02 0 0 02 0 A A A A 技术要求 1 型孔制造公差为 0 01 表面粗糙度 2 型孔位置尺寸公差 0 01 3 材料Cr12 4 热处理淬硬60 62HRC 其余 6 3 0 4 图 1 4 凹模 补充 因模具典型组合和主要零部件设计已经标准化 所以可以通过查询 模具设计与 制造简明手册 冯炳尧等编 上海科学技术出版社 得到模具整体结构尺寸 查资料 A P166可得以下尺寸 凸模长度 56mm 配用模架闭合高度 160mm 200mm 孔距 见资料 A P163图 1 68 s 170mm s1 90mm s2 110mm s3 60mm 垫板厚度 8mm 固定板厚度 20mm 卸料板厚度 18mm 导料板长度 260mm 12 凹模厚度 20mm 螺钉 销钉 卸料螺钉公称直径及长度 使用数量等 说明 以上数据并非一成不变 此标准化结构及尺寸是象征着该套模具结构的合理性和 使用的安全性 根据模具具体结构和使用情况的不同这些尺寸可以做适当调整 考虑到具体 计算结果和备料方便 本示例部分零件取如下尺寸 垫板 200mm 140mm 8mm 固定板 200mm 140mm 20mm 卸料板 200mm 140mm 20mm 导料板长度 200mm 凹模厚度 200mm 140mm 30mm 落料凸模和冲孔凸模 结合工件外形并考虑加工 将凸模设计成直通式 采用线切割 2 机床加工 用 2 个的圆柱销吊装在固定板上 与凸模固定板的配合按 H7 m6 其总长L4 可参考教材 凸模长度计算 并考虑橡胶安装高度进行计算 L 20 20 28 8 0 5 68 3mm 取 68 5mm 具体结构尺寸可参见图 1 5 所示 4 0 0 02 29 6 0 0 025 1 5 0 015 R3 65 0 0 02 7 8 0 0 02 6 15 0 0 02 4 R2 81 0 0 02 27 61 0 0 02 35 56 0 0 02 0 4 68 5 0 8 0 40 40 40 4 0 8 0 8 0 8 0 8 淬硬25 淬硬25 淬硬25 淬硬25 1 1 1 1 69 3 69 3 69 3 69 3 0 0 02 3 10 0 015 0 23 85 4 5 技术要求 1 尾部与凸模固定板按H6 m5配合 2 材料Cr12 3 热处理淬硬58 62HRC 4 保持刃口锋利 10 R20 R1 70 3 3 14 a 落料凸模 b 冲孔凸模和侧刃 图 1 5 凸模 图 1 6 导正销 2 定位零件的设计 导料销 落料凸模下部设置一个导正销 借用工件上mm 孔作导正孔 导正销的结 1 10 构如图 1 6 所示 导正应在卸料板压紧板料之前完成导正 考虑料厚t 1 5mm 和装配后卸 料板下平面超出凸模端面 0 5mm 所以导正销高出凸模端面直线部分的长度为 2mm 导正销 采用 H7 r6 安装在落料凸模端面 导正销导正部分与导正孔采用 H7 h6 配合 精品文档 13欢迎下载 导料板的设计 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 2 隙取 0 6mm 见教材 搭边和条料宽度的确定 部分内容计算 这样就可确定了导料板的 宽度 导料板的厚度按教材 定位零件 部分设计查表选择 导料板采用 45 钢制作 热处 理硬度为 40 45HRC 用螺钉和销钉固定在凹模上 导料板结构尺寸如图 1 7 所示 6 6 93 5 83 5 200 185 145 55 15 200 185 145 88 5 55 15 2 M10 28 1515 100 5 93 5 53 2 M10 2 7 8 1 5 47 153 4 3 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 图 1 7 卸料板 3 卸料零件的设计 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同 厚度为 20mm 卸料板采 1 用 45 钢制造 淬火硬度为 40 45HRC 采用线切割机床加工 保持与凸模单边间隙 0 15mm 卸料螺钉的选用 卸料板上设置 6 个卸料螺钉 公称直径为 12mm 螺纹部分为 2 M10 15mm 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端面 0 5mm 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整 4 模架及其它零部件设计 该模具采用对角导柱模架 以凹模周界尺寸为依据 选择模架规格 查资料 A P231得 到上模座厚度 40mm 下模座厚度 45mm 闭合高度范围 160mm 200mm 该模具的闭合高度 H闭 H上模 H垫 L H H下模 h2 40 8 68 3 30 45 1 190mm 式中 L 凸模长度 mm H 凹模厚度 mm h2 凸模冲裁后进入凹模的深度 h2 1mm 6 选择压力机型号 通过校核 选择开式双柱可倾压力机 J23 25 能满足使用要求 其主要技术参数如下 公称压力 250kN 14 滑块行程 65mm 最大闭合高度 270mm 最大装模高度 220mm 工作台尺寸 前后 左右 370mm 560mm 垫板尺寸 厚度 孔径 50mm 200mm 模柄孔尺寸 40mm 60mm 7 绘制模具总装图及非标准零件零件图 通过以上设计 可得到如图 1 8 所示的模具总装图 模具上模部分主要由上模板 垫板 凸模 6 个 凸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 导料板等组成 冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出 条料送进 时采用侧刃作为粗定距 在落料凸模上安装一个导正销 利用条料上mm 的孔作为导正销10 孔进行导正 以此作为条料送进的精确定距 操作时完成第一步冲压后 把条料抬起向前移 动 顶在侧刃挡块上 冲压时凸模上的导正销再作精确定距 侧刃比步距长 0 1mm 当用导 正销作精确定位时 由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0 1mm 而完成精确定距 零 件图略 精品文档 15欢迎下载 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 26 25 13 12 10 11 9 8 7 5 6 4 3 2 1 190 340 280 图 1 8 装配图 例 2 手柄零件如图 2 1 所示 中批量生产 材料为 Q235 A 钢 材料厚度t 1 2mm 设计冲裁模 1 冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序 材料为 Q235 A 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8mm 的孔和 5 个5mm 的孔 孔与孔 孔与边缘之间的距离也满足要求 最小壁厚为 3 5mm 大 端 4 个5mm 的孔与8mm 孔 5mm 的孔与R16mm 外圆之间的壁厚 工件的尺寸全部为自 由公差 可看作 IT14 级 尺寸精度较低 普通冲裁完全能满足要求 2 冲压工艺方案的确定 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 先落料 后冲孔 采用单工序模生产 1 下模座 2 15 圆柱销 3 导柱 4 导料板 5 导套 6 12 内六角螺钉 7 导正销 8 落料凸模 9 上模座 10 卸料螺钉 11 横销 13 模柄 14 防转销 16 17 21 冲孔凸模 18 垫板 19 侧刃 20 凸模固定板 22 卸料橡胶 23 卸料板 24 凹模 25 侧刃挡块 26 圆柱销 16 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三 冲孔 落料级进冲压 采用级进模生产 方案一模具结构简单 但需两道工序两副模具 成本高而生产效率低 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 但工件最小壁厚 3 5mm 接 近凸凹模许用最小壁厚 3 2mm 模具强度较差 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 操作不方便 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 方案三为佳 3 主要设计计算 1 排样方式的确定及其计算 设计级进模 首先要设计条料排样图 手柄的形状具有一头大一头小的特点 直排时材 料利用率低 应采用直对排 如图 2 2 排样方法 设计成隔位冲压 可显著地减少废料 隔 位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转 180 再冲第二遍 在第一次冲裁的间隔 中冲裁出第二部分工件 搭边值取 2 5mm 和 3 5mm 条料宽度为 135mm 步距离为 53 mm 一个步距的材料利用率为 78 计算见表 2 1 查轧制薄钢板的尺寸规格标准 GB708 1988 宜选用 950mm 1500mm 的钢板 每张钢板可剪裁为 7 条条料 135mm 1500mm 每条 条料可冲 56 个工件 故每张钢板的材料利用率为 76 图 2 1 手柄工件 图 2 2 手柄排样图 2 冲压力的计算 该模具采用级进模 拟选择弹性卸料 下出件 根据计算结果 冲压设备拟选 J23 25 冲压力的相关计算见表 2 1 表 2 1 条料及冲压力的相关计算 项目 分类 项目公式结果备注 冲裁件面积 A 162 82 95 16 32 2 2782 4mm2 条料宽度B 95 2 16 2 3 5 1 135mm 步距S 32 16 2 2 5 53mm 排样 一个步距的 材料利用率 100 53135 4 27822 100 BS nA 78 查表得 最小搭边值 a 3 5mm a1 2 5mm 采用无 侧压装置 条料与导料板间隙 Cmin 1mm 冲裁力F冲裁力 KLt b 1 3 370 1 2 300 173160N L 370mm b 300MPa 卸料力F卸料力 K1F 0 04 173160 6926 4N 查表得 K1 0 055冲压力 推件力F推件力 NK2F 7 0 055 173160 66666 6Nn h t 8 1 2 7 精品文档 17欢迎下载 冲压工艺 总力 F总力 F冲裁力 F卸料力 F推件力 173160 6926 4 66666 6 246753N 弹性卸料 下出件 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 2 3 所示 在图中将xoy坐标系建立在图示 的对称中心线上 将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1 L6共 6 组基本线段 用解析法求得该 模具的压力中心C点的坐标 13 57 11 64 有关计算如表 2 2 所示 图 2 3 凹模型口图 表 2 2 压力中心数据表 各基本要素压力中心的坐标值 基本要素长度L mm xy L1 25 132 52 59226 5 L2 95 34038 5 L3 95 34014 5 L4 50 26557 85626 5 L5 15 708 47 5 26 5 L6 87 96547 5 26 5 合计 369 75 13 5711 64 由以上计算结果可以看出 该工件冲裁力不大 压力中心偏移坐标原点O较小 为了便 于模具的加工和装配 模具中心仍选在坐标原点O 若选用 J23 25 冲床 C点仍在压力机模 柄孔投影面积范围内 满足要求 4 工作零件刃口尺寸计算 在确定工作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较简单 适宜采用线切割机床分别加工落料凸 模 凹模 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个孔的同轴度 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来计算 具体计算见表 2 3 所 示 表 2 3 工作零件刃口尺寸计算 尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注 0 027 d 0 15 79D R16 R 0 0 43 d dmax 0 DD x 0 p 0 027 15 72D 0 022 d 0 7 82D 落料 R8 R8 0 0 36 p 0 pdmin DD Z 0 p 0 022 7 76D 0 p 0 018 5 15d 5 0 3 0 5 p 0 pmin ddx 0 018 d 0 5 21d冲孔 8 0 36 0 8 d dpmin 0 ddZ 0 p 0 022 8 18d 查表冲裁双面间隙 Zmin 0 126mm Zmax 0 18mm 磨损系数 x 0 5 模具按 IT8 级制造 校核满足 p d Zmax Zmin 18 0 022 d 0 8 24d 9595 0 44 Ld 95 0 011 孔心距 20 20 0 2 6 Cd Cmin 0 5 8Ld 20 0 065 5 卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表 2 4 选用的四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 表 2 4 卸料橡胶的设计与计算 项目公式结果备注 卸料板工作行程 hJ h1 h2 t4 2mm h1为凸模凹进卸料板的高度 1mm h2为凸模冲裁后进入凹模的深度 2mm 橡胶工作行程 Ha hJ ha9 2mm ha为凸模修磨量 取 5mm 橡胶自由高度H自由 4 Ha 36 8mm 取Ha为H自由的 25 橡胶的预压量Hb 15 H自由 5 52mm 一般Hb 10 15 H自由 每个橡胶承受的载荷F1 F 4 1731 6N 选用四个圆筒形橡胶 橡胶的外径 D d2 1 27 F1 p 0 5D 68mm 校核橡胶自由高度0 5 H自由 D 0 54 1 5满足要求 d为圆筒形橡胶的内径 取d 13mm p 0 5MPa 橡胶的安装高度Hc H自由 Hb 31mm 4 模具总体设计 1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知 采用级进冲压 所以模具类型为级进模 2 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料 控制条料的送进方向采用导料板 无侧压装置 控制条料的 送进步距采用挡料销初定距 导正销精定距 而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量 可以靠操作工目测来定 3 卸料 出件方式的选择 因为工件料厚为 1 2mm 相对较薄 卸料力也比较小 故可采用弹性卸料 又因为是级进模生产 所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率 4 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量 方便安装调整 该级进模采用中间导柱的导向方式 5 主要零部件设计 1 工作零件的结构设计 落料凸模 结合工件外形并考虑加工 将落料凸模设计成直通式 采用线切割机床加 1 工 用 2 个 M8 螺钉固定在垫板上 与凸模固定板的配合按 H6 m5 其总长L可按公式计算 L 20 14 1 2 28 8 64mm 具体结构可参见图 2 4 a b 所示 精品文档 19欢迎下载 图 2 4 a 落料凸模图 b 冲孔凸模 材料 Crl2MoV 热处理 58 62HRC 材料 Crl2MoV 技术要求 尾部与凸模固定板按 H6 m5 配合 热处理 58 62HRC 冲孔凸模 因为所冲孔均为圆形 而且都不属于需要特别保护的小凸模 所以冲孔凸 2 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 其中冲 5 个5 的圆形凸模 可选用标准件 B 型式 尺寸为 5 15 64 冲8mm 孔的凸模结构如图 2 4 b 所示 凹模 凹模采用整体式 各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工 安排凹模在模架上 3 的位置时 要依据计算压力中心的数据 将压力中心与模柄中心重合 其轮廓尺寸计算 凹模厚度 H kb 0 2 127mm 25 4mm 凹模壁厚 c 1 5 2 H 38 50 8mm 取凹模厚度H 30mm 凹模壁厚c 45mm 凹模宽度B b 2c 127 2 45 217mm 凹模长度L取 195mm 送料方向 凹模轮廓尺寸为 195mm 217mm 30mm 结构如图 2 5 所示 2 定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销 分别借用工件上5mm 和8mm 两个孔作导正孔 8mm 导正孔的导正销的结构如图 2 6 所示 导正应在卸料板压紧板料之前完成导正 考虑料厚和 装配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm 所以导正销直线部分的长度为 1 8mm 导正销采用 H7 r6 安装在落料凸模端面 导正销导正部分与导正孔采用 H7 h6 配合 起粗定距的活动挡 料销 弹簧和螺塞选用标准件 规格为 8 16 图 2 5 凹模 图 2 6 导正销 20 3 导料板的设计 导料板的内侧与条料接触 外侧与凹模齐平 导料板与条料之间的间隙取 1mm 这样就 可确定了导料板的宽度 导料板的厚度按教材 定位零件设计 部分内容选择 导料板采用 45 钢制作 热处理硬度为 40 45HRC 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 4 卸料部件的设计 卸料板的设计 1 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 40 45HRC 卸料螺钉的选用 2 卸料板上设置 4 个卸料螺钉 公称直径为 12mm 螺纹部分为 M10 10mm 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端面 lmm 有误差时通过在螺 钉与卸料板之间安装垫片来调整 材料 Crl2MoV 热处理 58 62HRC 技术要求 尾部与凸模固定板按 H6 m5 配合 材料 Crl2MoV 热处理 58 62HRC 材料 Crl2 MoV 热处理 60 64HRC 5 模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架 这种模架的导柱 在模具中间位置 冲压时可防止由于偏心 力矩而引起的模具歪斜 以凹模周界尺寸为依据 选择模架规格 导柱d mm L mm 分别为 28 160 32 160 导套d mm L mm D mm 分别为28 115 42 32 115 45 上模座厚 度H上模取 45mm 上模垫板厚度H垫取 10mm 固定板厚度H固取 20mm 下模座厚度H下模 取 50mm 那么 该模具的闭合高度 H闭 H上模 H垫 L H H下模 h2 45 10 64 30 50 2 197mm 式中 L 凸模长度 L 64 mm H 凹模厚度 H 30mm h2 凸模冲裁后进入凹模的深度 h2 2mm 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 220mm 可以使用 6 模具总装图 通过以上设计 可得到如图 2 7 所示的模具总装图 模具上模部分主要由上模板 垫板 凸模 7 个 凸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 导料板等组成 冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出 条料送进 时采用活动挡料销 13 作为粗定距 在落料凸模上安装两个导正销 4 利用条料上5mm 和 8 孔作导正销孔进行导正 以此作为条料送进的精确定距 操作时完成第一步冲压后 把 条料抬起向前移动 用落料孔套在活动挡料销 13 上 并向前推紧 冲压时凸模上的导正销 4 再作精确定距 活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0 2mm 冲压过程中粗 定位完成以后 当用导正销作精确定位时 由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0 2mm 而完成精确定距 用这种方法定距 精度可达到 0 02mm 7 冲压设备的选定 通过校核 选择开式双柱可倾压力机 J23 25 能满足使用要求 其主要技术参数如下 公称压力 250kN 滑块行程 65mm 最大闭合高度 270mm 最大装模高度 220mm 工作台尺寸 前后 左右 370mm 560mm 精品文档 21欢迎下载 垫板尺寸 厚度 孔径 50mm 200mm 模柄孔尺寸 40mm 60mm 最大倾斜角度 30 图 2 7 手柄级进模装配图 8 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 图 2 4 a 所示落料凸模的加工工艺过程如表 2 5 所示 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 图 2 5 所示凹模的加 工过程在此不再赘述 9 模具的装配 根据级进模装配要点 选凹模作为装配基准件 先装下模 再装上模 并调整间隙 试 22 冲 返修 具体装配见表 2 6 所示 表 2 5 加工工艺 工序号工序名称工序内容 工序简图 示意图 1 备料将毛坯锻成长方体 128 38 72 2 热处理退火 3 刨刨六面 互为直角 留单边余量 0 5 4 热处理条质 5 磨平面磨六面 互为直角 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 58 62HRC 9 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 表 2 6 模具的装配 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