落料冲孔件模具设计

落料冲孔件模具设计落料冲孔件模具设计 学院 佳木斯大学机械工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 目目 录录 一 设计任 务 1 1 材料分 析 1 2 结构分 析 1 3 精度分 析 1 二 冲裁工艺方案的确 定 1 三 零件工艺计 算 1 1 刃口尺寸计 算 1 2 排样计 算 3 3 冲压力计 算 5 4 压力中心计 算 5 四 冲压设备的选 用 5 五 模具零部件结构的确 定 6 1 标准模架的选 用 6 2 其它零部件结 构 6 六 卸料装置中弹性元件的计 算 6 七 模具 图 7 1 一 设计任务 工件为图纸 01 所示的落料冲孔件 材料为 08F 钢 材料厚度 1 5mm 生 产批量为大批量 工艺性分析内容如下 1 材料分析 冲裁件材料为 08F 钢板 其中 08F 中 F 表示是沸腾钢 08 表示为含碳量 为万分之八 是优质碳素结构钢 具有良好的可冲压性能 2 结构分析 冲裁件结构简单对称 但外形的直角不便于模具的加工 并且影响模具的 寿命建议将 90 的直角改为 R1 的工艺圆角 3 精度分析 零件上有 3 个尺寸标注了公差要求 由公差表查得 40 36 1 都 0 14 0 0 2 0 14 0 0 为 IT11 级 所以普通冲裁可以达到零件的精度要求 由以上分析可知 该零件 可以用普通冲裁的加工方法制得 二 冲裁工艺方案的确定 零件为一落料冲孔件 可提出的加工方案如下 方案一 先落料 后冲孔 采用两套单工序模生产 方案二 落料 冲孔复合冲压 采用复合模生产 方案三 冲孔 落料连续冲压 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 生产效率低 零件精度 较差 在生产批量较大的情况下不适用 方案二只需一副模具 冲压件的形位 精度和尺寸精度易保证 且生产效率高 尽管模具结构较方案一复杂 但由于 零件的几何形状较简单 模具制造并不困难 方案三也只需一副模具 生产效 率也很高 但与方案二比生产的零件精度稍差 欲保证冲压件的形位精度 需 在模具上设置导正销导正 模具制造 装配较复合模略复杂 所以 比较三个 方案欲采用方案二生产 三 零件工艺计算 1 刃口尺寸计算 根据零件形状特点 刃口尺寸计算采用分别加工制造法 2 1 落料件尺寸的基本计算公式为 d 0max X DDd 0 minmax 0 mindp pp ZX DZDD 2 冲孔基本公式为 0 minp p X dd d 0minmind ZX dd 查凸 凹模最小间隙表 得最小间隙 Zmin 0 132mm 最大间隙 Zmax 0 240mm 凸 凹模分别按 IT IT 级加工制造 根据标准公差数值 表得 尺寸 40 凸模制造公差 凹模制造公差 0 14 0 mm016 0 p mm025 0 d 尺寸 36 凸模制造公差 凹模制造公差 0 2 0 mm016 0 p mm025 0 d 尺寸 1 凸模制造公差 凹模制造公差 14 0 0 mm011 0 p mm018 0 d 冲裁件公差为 IT11 级 取 凸 凹模分别按 IT IT 级加工制造 查 表 maxmin 冲 裁 件 类 型 工件尺 寸 mm 计算公式凹模尺寸 凸摸尺寸 落 料 40 0 14 0 d 0max X DDd 0 minmax 0 mindp pp ZX DZDD 895 39 025 0 0 763 39 0 016 0 3 36 0 2 0 d 0max X DDd 0 minmax 0 mindp pp ZX DZDD 85 35 025 0 0 718 35 0 016 0 冲 孔 1 14 0 0 0 minp p X dd d 0minmind ZX dd 237 18 018 0 0 105 18 0 011 0 校核 尺寸 40 0 14 0 满足间隙要 dp 041 0 025 0 016 0 108 0 132 0 24 0 minmax zz 求 尺寸 36 0 2 0 满足间隙要 dp 041 0 025 0 016 0 108 0 132 0 24 0 minmax zz 求 尺寸 1 14 0 0 满足间隙要 dp 029 0 018 0 011 0 108 0 132 0 24 0 minmax zz 求 所以凸凹模尺寸即为图中所示尺寸值 2 排样计算 分析零件形状 应采用单直排的排样方式 零件可能的排样方式有图 2 所 示两种 4 a b 排样原则 1 提高材料的利用率 在不影响使用性能的前提下 还可适当改变零件 形状 2 拍样方法应使冲压操作方便 劳动强度小且安全 3 模具结构简单 寿命高 4 保证质量和制件对板料纤维方向的要求 比较 a b 方案 其冲裁件的质量差不多 但是根据材料利用率 其中是工件的面积 是所用材料的面积 得出 a 方案 100 0 s s ss0 的利用率大约为 72 147 方案 b 的利用率为 72 517 方案 b 的利用率 与方案 a 的利用率差别不大 几乎相同 现选用的钢板 则需计算采用不同的裁剪方式时每张板mmmm 10004000 料能出的零件总个数 若采用 a 方案 1 裁成宽 39 6mm 长 4000mm 的条料 则一张板材能出的零件总个数为 242424101 5 41 1000 6 39 4000 2 裁成宽 39 6mm 长 1000mm 的条料 则一张板材能出的零件总个数为 24009625 5 41 4000 6 39 1000 若采用 b 方案 1 裁成宽 43 6mm 长 4000mm 的条料 则一张板材能出的零件总个数为 5 23662691 5 37 1000 6 43 4000 2 裁成宽 43 6mm 长 1000mm 的条料 则一张板材能出的零件总个数为 242424101 5 41 1000 6 39 4000 比较以上两种剪裁方法 应采用 a 方案中的第 1 种方案 即裁成宽 43 6mm 长 4000mm 的条料 具体排样如图纸 01 所示 3 冲压力计算 冲裁力基本计算公式为 KLTF 零件的周长为 208 52mm 材料厚度 1 5mm 08F 钢的抗剪强度取 210MPa 则冲裁该零件所需冲裁力为 kN389 8594 85388N2105 152 2083 1 NF 模具采用弹性卸料装置和推件结构 所以所需卸料力和推件力为 X F T F kN11 3 kN244 6205 0 XX FKF KNKN t h FnKF09 5 14 23055 0 414 23055 0 TT 则零件所需得冲压力为 kN59 93kN 09 5 11 3 39 85 TX FFFF总 初选设备为开始压力机 J23 16 4 压力中心计算 模具压力中心是指冲压时诸压力合力的作用点的位置 为了确保压力机和 模具正常工作 应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心重合 工件图形为对称图形 故其压力中心在 a 点上 所以压力机的压力中心也 在 a 点上 其压力中心 x 0 y 0 四 冲压设备的选用 根据冲压力的大小 选取开式双柱可倾压力机 JH23 16 其主要技术参数 如下 公称压力 160kN 滑块行程 55mm 6 最大闭合高度 220 mm 闭合高度调节量 45 mm 滑块中心线到床身距离 160mm 工作台尺寸 300 mm 450 mm 工作台孔尺寸 160 mm 240 mm 模柄孔尺寸 40 mm 60 mm 垫板厚度 40 mm 五 模具零部件结构的确定 1 标准模架的选用 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸 所以应首先计算凹模周界的大小 由凹模高度和壁厚的计算公式得 凹模高度 凹模壁厚mm 2 15mm4038 0 15 HKbH C 取 30 mm 4 30mm 2 152 40 30 2 5 1 HC 所以 凹模的总长为 取 160mm 凹模的宽mm100mm 30240 L 度为 mm96mm 30236 B 模具采用后置导柱模架 根据以上计算结果 可查得模架规格为上模座 125mm 125mm 30mm 下模座 125mm 125mm 35mm 导柱 22mm 110mm 导套 22mm 80mm 28mm 2 其他零部件结构 凸模由凸模固定板固定 两者采用过渡配合关系 模柄采用凸缘式模柄 根据设备上模柄孔尺寸 选用规格 A40 60 的模柄 六 卸料装置中弹性元件的计算 模具采用弹性卸料装置 弹性元件选用橡胶 其尺寸计算如下 1 确定橡胶的自由高度 0 H 工 HH4 5 3 0 mm10mm 5 715 1 10 5 1 t hhH 修磨工作工 7 由以上两个公式 取 mm40 0 H 2 确定橡胶的横截面积A pFA X 查得矩形橡胶在预压量为 10 15 时的单位压力为 0 6MPa 所以 2 mm67 5186 MPa6 0 N3112 A 3 确定橡胶的平面尺寸 外形暂定一边长为 125mm 去除螺钉销钉孔 大约为 260mm 则另一边 2 长 b 为 mm44mm 125 26067 5186 260125 b Ab 4 校核橡胶的自由高度 0 H 为满足橡胶垫的高径比要求 将橡胶垫分割成四块装入模具中 其最大外 形尺寸为 62 5mm 所以 608 0 5 62 38 0 D H 橡胶垫的高径比在 0 5 1 5 之间 所以选用的橡胶垫规格合理 橡胶的装模 高度约为 0 85 40mm 34mm 七 模具图 模具装配图如图纸 01 卸料板如图纸 02 凸凹模固定板如图纸 03 落料 凹模如图纸 04 冲孔凸模如图纸 05 凸凹模如图纸 06 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 13 141516 1718 19 20 21 22 23 135 36 1 8 1 51 5 4000 2012 11 28 1 1 01 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1 1 1 4 1 4 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q 235 A 1 2 Q 235 C r12 1Q 235 C r12 Q 235 4 4 Q 275 C r12 Q 235 Q 235 Q 275 1 3 C r12 G B 70 85 G B 119 86 G B 70 85 G B 70 85 G B 70 85 G B 70 85 G B 119 86 40 0 0 14 36 0 0 2 18 0 0 14 08F 1 5m m 1 0 14m m 2 0 06m m 3 冲孔凸模与凸模固定板采用H7 m6配合 4 落料凸模与凸模固定板采用N7 h6配合 36 40 125 20 125 7 0 8 制图 审核 2012年11月29日比例1 1 卸料板 0 8 0 8 0 8 3 4 0 8 0 8 4 M6 0 01 A 02 技术要求 1 表面硬度HRC40 45 6 3 4 125 125 97 36 40 47 21 97 2012 11 29 03 1 1 0 8 0 01 A 0 8 0 8 0 8 0 8 4 M6 2 6 4 11 技术要求 1 表面硬度HRC40 45 6 3 125 125 15 97 20 36 40 46 62 5 45 2