冲压模具设计.docx

青岛港湾职业技术学院冲压模具设计设计题目:_内缘整修模 专 业:模具设计与制造 班 级: _12模具_ 学生姓名: _孙鑫慧_ _ 学 号：_20123183126_ 指导教师: _ _赵剑波_ 起止日期：2014-6-2至2014-6-_13此模具适用于塑性较好的材料的冲孔挤光，精整一次完成。青岛港湾职业技术学院目录1 设计任务书12 冲压件工艺性分析33 冲压工艺方案的确定44 主要设计计算64.1冲压力的计算84.2 压力中心的确定及相关计算94.3工作零件刃口尺寸计算105 模具总体设计115.1 模具类型的选择 115.2 定位方式的选择115.3 卸料、出件方式的选择125.4 导向方式的选择126 主要零部件设计 126.1 工作零件的结构设计 136.2 定位零件的设计156.3 导料板的设计176.4 卸料部件的设计196.5 模架及其它零部件设计 216.6 模具总装图236.7 冲压设备的选定 256.8 模具零件加工工艺266.9 模具的装配 28参 考 文 献33设计总结及体会34第1章 冲裁件的工艺分析1.1 工件材料: 上图零件采用冷轧钢板SPCC比重：7.85，展性较佳，强度适中，但表面未经处理易生锈，一般用于机构支架、汽车零件。1.2 工件结构形状： 工件结构形状相对简单，落料为50的圆形，内孔为四个12的圆弧和四个5的圆弧连接成的对称形状，厚为2mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁落料加工完成加工要求，在采用内缘修正满足尺寸要求。1.3 工件尺寸精度： 据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT5级精度，公差为0.011mm.尺寸要求较高，需要二次加工才能完成尺寸要求。第2章 冲裁工艺方案的确定由于本次课程设计方向为内缘修正，保证工件尺寸满足公差等级。工件前期已经通过冲裁，落料初步完成。只需再次冲压内孔。表2-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产第3章 模具结构形式的确定 模具结构如上图所示，上模为凸模，下模为凹模。采用手动放料，挡料销固定工件。弹性装置采用人工橡胶，与金属弹簧相比工作时间长，抗疲劳强度高，成本低。 第4章 模具总体设计4.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用单工序模冲压，所以模具类型为单工序模。4.2 操作方式 零件的生产批量为一万件，但尺寸要求高，可采用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式 刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。4.3.2 出件方式 手动放料，弹性卸料。4.4 确定送料方式 本课程研究的是内缘修正属于单工序，故采用手动放料。4.5 确定导向方式 方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力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。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件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。方案四：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。综上所述，根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命，保证工件尺寸精度，故采用方案三，四导柱模架，保证工件受力均匀。第5章 模具设计计算5.1 冲压力的计算5.1.1 冲裁力的计算在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算：F=KLtb 公式（5-4）式中F冲裁力； L冲裁周边长度；t材料厚度；b材料抗剪强度；系数；L=50+14+34+3（44+36）34/360+251.2+28 =500.2mm系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取=1.3。b的值查表2为310380pa,取b=380Mpa所以F=KLtb =1.3500.22380 =494197.6N5.1.1 卸料力、顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。一般按以下公式计算：卸料力 F X=KXF 公式（5-5）顶件力 FD=KDF 公式（5-6）FX=KXF =0.04494197.6N=19767.9N（KX 、KD为卸料力系数，其值查表7可得）FD=KDF=0.06494197.6N=29651.9N所以总冲压力FZ=F+FX+FD=494197.6N+19767.9N+29651.9N =543617.4N压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选压力机为J2363。表5-4 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.095.2压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（5-7） Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）公式（5-8）用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图5-5所示。在图中将XOY坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L5共3组基本线段 (注：由于图中3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一组) ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。有关计算如表5-5所示。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，模具压力中心依然选在坐标原点。表5-5 压力中心的计算基本要素长度L/mm基本要素压力中心的坐标值（mm)XYL1=15700L2=180.851.20L3=4451.20L4=102.451.20L5=1676.80 合计500.233.3（取33）05.3 模具刃口尺寸的计算5.3.1 冲裁间隙分析根据JB/Z27186规定，冲裁间隙是指凸，凹模刃口间隙的距离，用符号C表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。1）、间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。2）、间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。3）、间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的降低不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。4）、间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。其间隙暂取厚度的12%，所以由公式：Zmin=厚度12% 公式（5-9）取中间间隙可得：Zmin=212%=0.24mm由于工件形状较简单，所以可分别加工凹、凸模。5.3.2 落料尺寸落料尺寸大小为： 为保证冲出合格冲件。冲裁件精度IT10以上，X取1. 冲裁件精度IT11IT13,X取0.75. 冲裁件精度IT14，X取0.5。由于本产品采用IT14级精度，所以X取0.5.500-0.62 DA=( Dmaxx) +0.020=(500.620.5) +0.020=49.69 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(49.690.24) 0-0.02=49.450-0.025.3.3 冲孔尺寸冲孔尺寸大小为：290+0.43 dT=( dminx) 0-0.02=(290.430.5) 0-0.02=29.22 0-0.02 dA=( dTZmin) +0.020=(14.220.24) +0.020=29 +0.020 5.3.4内缘修整凸模（上图）为保证内孔尺寸精度，凸模采用阶梯状，如上图1直径尺寸为29.045 ，2直径尺寸为28.9.第6章 主要零部件设计6.1 工作零部件的结构设计6.1.1 凸模零件外形相对简单，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸模强度和刚性，将凸模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成形磨削加工。落料凸模总长L：LH1H2H3 公式（6-1）30+70+30 130mmH1为凸模固定板厚度，H2为橡胶安装高度，H3为卸料板厚度， 6.1.2 落料凹模落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其外形尺寸按相关公式计算：凹模厚度HKS 公式（6-2）0.355020mm(查表6-1取K0.2)取凹模厚度H20mm凹模宽度B表6-1 凹模厚度系数KS/mm材料厚度t/mm11336 500.300.400.350.500.450.60 501000.200.300.220.350.300.45 1002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.226.2 卸料部件的设计6.2.1 卸料板的设计卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T 8066.2-1995规定，选用160mm125mm140-170组模具参考，其厚度为20mm。6.2 模架以及其他零部件的选用该模具采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力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。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。上模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取40mm,垫板厚度取15mm,橡胶厚度取70mm,卸料板厚度取20mm,下模座按GB/T 2855.2-1990规定，厚度取40mm。根据上下模座选取导柱分别为20h5mm160mm40mm,25h5mm160mm；导套分别为20H6 mm80 mm28mm, 25H6 mm80 mm28mm。(精度为IT6级)模具闭合高度H HH上模座H垫板H固定板H卸料板H下模座H橡胶H凹模板 公式（6-5） 30mm15mm70mm20mm40mm20mm193mm第7章 校核模具闭合高度及压力机有关参数7.1 校核模具闭合高度模具闭合高度H应该满足HminH110HHmaxH15 公式（7-1）式中 Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机J2363，查开式压力机参数表得： Hmax460mm, Hmin210mm,H180mm.将以上数据带入公式7-1，得140H365经计算该模具闭合高度H=143mm，在140mm365mm内，且开式压力机J2363最大装模高度250mm,大于模具闭合高度143mm ,可以使用。7.2 冲压设备的选定通过较核，选择开式双