冲压模具设计-六边形垫片

目录目录 一 工艺性分析一 工艺性分析 5 二 冲裁件工艺方案的确定二 冲裁件工艺方案的确定 5 2 1 方案种类 5 2 2 方案的比较 5 2 3 方案的确定 5 2 4 模具结构形式确定 5 三三 工艺尺寸计算工艺尺寸计算 6 3 1 排样设计 6 3 2 冲裁力的计算 7 3 3 压力机公称压力的确定 7 3 4 冲裁压力中心的确定 8 3 5 刃口尺寸的计算 8 四 模具总体设计四 模具总体设计 11 4 1 模具类型的选择 11 4 2 定位方式选择 11 4 3 出件方式的选择 11 4 4 导柱 导套位置的确定 12 五 主要零部件设计五 主要零部件设计 12 5 1 工作零件的设计结构 12 5 2 定位零件的设计 13 六 模具总装图六 模具总装图 14 七 冲压设备的选取七 冲压设备的选取 15 八 模具零件加工工艺八 模具零件加工工艺 16 九 模具的装配九 模具的装配 18 9 1 上模装配 18 9 2 下模装配 19 十 结束语十 结束语 19 十一 附录十一 附录 20 附录 1 二维装配图 20 附录 2 三维装配图 20 附录 3 三维装配图爆炸图 21 十二 参考文献十二 参考文献 22 冲压模课程设计冲压模课程设计 题目 题目 正六边形垫片正六边形垫片 原始数据 原始数据 数据如图 1 1 所示 材料为 Q235 料厚为 t 3mm 大批量生产 图中未注公差均 为一般公差 自由公差 且取中等精度 图 1 1 正六边形垫片 一 一 工艺分析工艺分析 此工件既有冲孔 又有落料两个工序 材料为 Q235 t 3mm 的钢 具有良好的冲 压性能 适合冲裁 工件结构中等复杂 有两个直径 16 的圆孔 一个宽度为 52 的正 六边形 此工件满足冲裁的加工要求 孔与孔 孔与工件边缘之间的最小壁厚大于 8mm 工件的尺寸落料按 IT11 级 冲孔按 IT10 级计算 尺寸精度中等 普通冲裁能满 足要求 二 二 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 2 1 方案种类 该工件包括落料 冲孔两个基本工序 可以有一下三种工艺方案 方案一 先冲孔 后落料 采用单工序模生产 方案二 冲孔 落料级进冲压 采用级进模生产 方案三 采用落料 冲孔同时进行的符合模生产 2 2 方案比较 各方案特点及比较如下 方案一 模具结构简单 制造方便 但需要两道工序 两副模具 成本相对较高 生产率低 且更重要的是在第一道工序完成后 进入第二道工序必然会增大误差 使 工件精度 质量大打折扣 达不到所需要求 难以满足生产需要 故而不选此方案 方案二 级进模是一种多工位 效率高的加工方法 但级进模轮廓尺寸大 制造 复杂 成本高 一般适用于大批量 小型冲压件 而本工件尺寸轮廓较大 采用此方 案 势必会增大模具尺寸 使加工难度提高 因而也排除此方案 方案三 只需一套模具 工件的精度及生产效率要求都能满足 模具轮廓尺寸较 小 模具制造成本不高 故本方案先冲孔后落料的方法 2 3 方案的确定 综上所述 本套模具采用冲孔 落料复合模 2 4 模具结构形式的确定 复合模有两种结构形式 正装式复合模和倒装式复合模 分析该工件成型后脱模 方便性 正装式复合模成形后工件留在下模 需向上推出工件 取件不方便 倒装式 复合模成形后工件留在上模 只需在上模装一副推件装置 故采用倒装式复合模 三 三 工艺尺寸计算工艺尺寸计算 3 1 排样设计 1 排样方法的确定 根据工件的形状 确定无废料排样的方法不可能做到 但能采用有废料和少废料 的排样方法 经多次排样计算决定采用直斜排法 初画排样图如图 4 1 所示 图 4 1 排样图 2 确定搭边值 查表 2 15 取最小搭边值 工件间 a1 2 8 侧面 a 3 2 考虑到工件的尺寸比较大 在冲压过程中须在两边设置压边值 则取 a 5 为了计 算方便去 a1 3 3 确定条料的步距 步距 254 4mm 宽度 110mm 4 条料的利用率 I S2 7854 56 1 S110 254 4 总 5 画出排样图 根据以上资料画出排样图 如图 4 1 所示 3 2 冲裁力的计算 1 冲裁力 F 查表 9 1 取材料 Q235 的抗拉强度 b 415Mpa 由 b LtF 已知 L 50 3 14 60 3 14 32 3 14 180 625 88 所以 F 625 88 3 415 779kN 2 卸料力 X F 由 已知 查表 2 17 FKF XX 04 0 X K 则 0 04 77931 16 XX FKF 3 推件力 T F 由 已知 查表 2 17 FnKF TT 1 n0 045 T K 则 1 0 045 77935 06 TT Fnk FkN 4 顶件力 D F 由 已知 查表 2 17 FKF DD 0 05 D K 则 0 05 77938 95 DD FKFk 3 3 压力机公称压力的确定 本模具采用刚性卸料装置和卸料方式 所以 79935 06834 06 ZT FFFk 根据以上计算结果 冲压设备拟选 JA21 160 3 4 冲裁压力中心的确定 由于零件为对称图形 故取其对称中心为压力中心 3 5 刃口尺寸的计算 1 加工方法的确定 结合模具及工件的形状特点 此模具制造宜采用配作法 落料时 选凹模为设计 基准件 只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差 凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按 要求配作 冲孔时 则只需计算凹模的刃口尺寸及制造公差 凹模刃口尺寸由凸模实 际尺寸按要求配作 只需要在配作时保证最小双面合理间隙值 查表 min 0 460Zmm 2 8 凹凸模配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成 2 采用配作法断模具磨损后的变化情况 分三种情况 分别统计如下 第一种尺寸 增大 50 30 第二种尺寸 减小 16 52 第三种尺寸 不变 50 100 3 计算零件刃口尺寸 按入体原则查表 2 3 确定冲裁件内形与内形尺寸公差 工作刃口尺寸计算见表 4 1 表 4 1 工作零件刃口尺寸计算 尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注 505050一 3030 4 1 0 max XAAj 30 二16 0 11 0 16 0 0 0275 16 08 系数 X 的 取值查表 2 11 52 0 095 0 52 0 1 4 max BjBX 0 0 024 52 095 505050三 1001000 11 11 min 28 CjC 99 9450 014 4 画出落料凹模 凸凹模尺寸 如图 4 2 所示 a 落料凹模 b 凸凹模 5 卸料装置设计 采用图 4 2 所示的卸料装置 已知冲裁板厚 t 3mm 冲裁卸料力 根 X F31 16 据模具安装位置拟选六个弹簧 每个弹簧的顶压力为 F0 Fx n 5 19kN 查第九章表 9 32 圆柱螺旋压缩弹簧 初选弹簧规格为 使所选弹簧的工作极限负 荷 FJ F顶 D 30mm d 6mm h0 60mm t 7 8mm hj 13 1mm f 1 88mm Fj 1700 n 7 其中 D 为弹簧的大径 d 为材料的直径 h0为自由高度 t 为节距 hj为工作极 限负荷下变形量 Fj为工作极限负荷 n 为有效圈数 弹簧的总压缩量为 H j X h F 34 3 F mm n j 四 模具总体结构设计四 模具总体结构设计 4 1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知 采用复合模冲压 所以本套模具类型为复合模 4 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销 控制条料的送进步 距采用弹簧弹顶的活动挡料销来定步距 而第一件的冲压位置是因为条料有一定的余 量可以靠操作工人目测来确定 4 3 出件方式的选择 根据模具冲裁的运动特点 该模具采用刚性卸料方式比较方便 因为工件的料厚 为 3mm 推件力比较大 用弹性装置取出工件不太容易 且对弹力要求很高 不易使用 而采用推件块 利用模具的开模力来推工件 既安全有可靠 即采用刚性装置取出工 件 结构如图 5 1 所示 图 5 1 卸料装置 1 打杆 2 推板 3 连接推杆 4 推件块 4 4 导柱 导套位置的确定 为了提高模具的寿命和工件质量 方便安装 调整 维修模具 该复合模采用中 间导柱模架 五 主要零部件设计五 主要零部件设计 5 1 工作零部件的结构设计 1 落料凹模 凹模采用整体凹模 轮廓全部采用数控切割机床即可一次成形 安排凹模在模架 上的位置时 要依据压力中心的数据 尽量保证压力中心与模柄中心重合 其轮廓尺 寸可按第 2 章公式 2 24 和公式 2 25 计算 凹模厚度0 24 14434 56Hkbmm 凹模壁厚 2 H 51 84 69 12mm5 1 C 取凹模厚度 H 60mm 壁厚 C 取 60mm 凹模宽度 B b 2c 100 2 220mm 送料方向 60 凹模长度 L 144 2 264mm60 根据工件图样 在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下 去凹模长度为 280mm 宽度为 280mm 所以凹模轮廓尺寸为 280mm 280mm 60mm 2 冲孔凸模 根据图样 工件有 3 个孔 2 个大小相等的圆孔 1 个正六边形孔 因此需设计 3 支凸模 为了方便固定 都采用阶梯式 长度为 L 凹模 固定板 t 60 30 3 5 93 5mm 3 凸凹模 当采用倒装复合模时 凸凹模尺寸计算如下 HTA h1 h2 t h 20 30 3 10 5 63 5 式中 h1为卸料板的厚度 取 20mm h2为凸凹模固定板厚度 取 30mm t 为 材料厚度 取 3mm h 为卸料板与固定板之间的安全高度 取 10 5mm 因凸凹模为模具 设计中的配作件 所以应保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙 Zmin 5 2 定位零件的设计 结合本套模具的具体结构 考虑到工件的形状 设置一个 6 的活动挡料销 和 两个 8 的活动导料销 挡料销和导料销的下面分别采用压缩弹簧 在开模时 弹簧恢 复弹力把挡料销顶起 使它处于工作状态 旁边的导料销也一起工作 具体结构如图 6 1 所示 图 6 1 活动挡料销 1 卸料板设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同 厚度为 20mm 材料为 45 钢 淬火硬度 为 40 45HRC 2 卸料螺钉的选用 卸料板采用 6 个 M8 螺钉固定 长度 L h1 h2 a 44 8 30 82mm 其中 h1为弹簧的 安装高度 h2 为卸料板的工作行程 a 为凸凹模的固定板厚度 3 模架及其他零部件的设计 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 冲压是可以防止由 于偏心力矩而引起的模具歪斜 以凹模周界尺寸为依据 查第 9 章表 9 48 选择模架规 格如下 导柱 d mm L mm 分别为 35 200 45200 GB T2861 1 导套 d mm L mm 分别为 4012548 4512548 GB T2861 6 上模座厚度取 50mm 下模座厚度取 60mm 上垫板厚度取 10mm 则该 上 H 下 H 垫 H 模具的闭合高度为 闭 H L H h 50 60 10 93 5 63 5 3 5 273 5mm 闭 H 上 H 下 H 垫 H 式中 L 凸模高度 mm H 凸凹模高度 mm h 凸模冲裁后进入凸凹模的深度 mm 可见该模具的闭合高度小于所选压力机 JA21 160 的最大装模高度 450mm 因此该 压力机可以满足使用要求 六 模具总装图六 模具总装图 通过以上设计 可得到如图 7 1 所示的模具总装图 模具上模部分主要由上模座 垫板 冲孔凸模 冲孔凸模固定板 凹模板等组成 下模由下模座板 固定板 卸料 板 等组成 出件是由打杆 推板 连接推杆 推件块组成的刚性推件装置 利用开 模力取出工件 卸料是在开模时 弹簧恢复弹力 推动卸料板向上运动 从而推出条 料 在这中间冲出的废料由漏料口直接漏出 条料送进时利用活动挡料销定步距 侧边的两个导料销来定条料的宽度位置 操 作时完成第一步后 把条料向上抬起向前移动 移动到刚冲过的料口里 再利用侧边 的导料销继续下一个工件的冲裁 重复以上动作来完成所需工件的冲裁 图 7 1 装配图 七 冲压设备的选取七 冲压设备的选取 通过校核 选择开式双柱固定台式压力机 JA21 160 能满足使用要求 其主要技术 参数如下 公称压力 1600kN 滑块行程 160mm 滑块行程次数 40 次 min 最大封闭高度 450mm 封闭高度调节量 130mm 滑块中心线至床身距离 380mm 立柱距离 530mm 工作台尺寸 前后左右 710mm 1120mm 垫板尺寸 厚度 460mm 模柄尺寸 直径深度 70mm 80mm 滑块底面尺寸 前后左右 460mm 650mm 八 模具零件加工工艺八 模具零件加工工艺 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 表 9 1 所列为 16 圆孔凸模的加工工艺 表 9 2 为正 六边形冲孔凸模的加工工艺 表 9 3 所列凹模加工工艺过程 表 9 1 圆孔凸模的加工工艺 表 9 2 正六边形凸模加工工艺 工序号工序名称工序内容 工序号工序名称工序内容 1备料 备20 100 圆柱料 2热处理退火 3粗车粗车圆柱面 留单边余量 0 5mm 4热处理调质 淬火硬度达 58 62HRC 5精磨按图纸加工并达到图纸要求 6钳工精修全面达到图纸要求 7检验 1备料 60 60 100 2热处理退火 3刨刨 6 面 并互为直角 4热处理调质 5铣床加工对刀及加工并留单边余量 1mm 6磨平面磨上下面并互为平行 7热处理按热处理工艺 淬火硬度达 60 60HRC 8精加工按图纸要求精加工 9钳工精修 10检验 装配 表 9 3 凹模加工工艺过程 工序号工序名称工序内容 1备料 290 290 70 2热处理退火 3刨刨 6 面互为直角 留单边余量 0 5mm 4热处理调质 5磨平面磨 6 面互为直角 6钳工划线画出各孔位线 销钉孔 螺钉孔及穿 螺纹孔 7线切割加工各孔 8热处理按热处理工艺 淬火硬度达到 58 62HRC 9磨平面精磨上下面 10线切割按图纸线切割工件轮廓至尺寸达到要 求 11钳工划线全面达到图纸要求 12检验 注 凸凹模为配作件 并同属板类零件且用线切割加工 其加工工艺过程与凹模板加工工艺过程 完全相同 最后只需保证凸凹模与凹模 凸模的最小合理间隙值 九 模具的装配九 模具的装配 根据复合模的特点 先装上模 再装下模较为合理 并调整间隙 试冲 返修 具体过程如下 9 1 上模装配 a 仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求 并作好划线 定位等准备工作 b 先将凸模与凸模固定板装配 在与凹模板装配 并调整间隙 c 把已装配好的凸模及凹模与上模座连接 并再次检查间隙是否合理后 打入销 钉及精入螺丝 9 2 下模装配 a 仔细检查将要装配的各零件 是否符合图纸要求 并作好划线 定位等准备工 作 b 先将凸凹模放在下模座上 再装入凸凹模固定板并调整间隙 以免发生干涉及 零件损坏 接着依次按顺序装入销钉 活动