卡片冲压工艺及落料模（倒装）设计（含全套毕业说明书和机械CAD图纸）资料

模具设计报告模具设计报告 设计题目：设计题目：E 卡片冲压工艺及落料模（倒装）设计 专 业 名 称： 班 级： 姓 名： 指 导 教 师： 时 间： - 目目 录录 1.1. 冲材件工艺性分析冲材件工艺性分析.1.1 1.1 材料 1.2 工件结构形状 1.3 尺寸精度 2.2.冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定. 3.3.模具结构形式的确定模具结构形式的确定. 4.4.模具总体设计模具总体设计. 4.1 模具类型的选择 4.2 操作与定位方式 4.3 卸料、出件方式 4.4 确定送料方式 4.5 确定导向方式 5 5 模具设计计算模具设计计算. 5.1 排样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率 5.2 冲压力的计算 5.3 模具压力中心的确定 5.4 模具刃口尺寸的计算 5.5 卸料橡胶的设计 6.6.主要部零件设计主要部零件设计. 6.1 工作零件的结构设计 6.2 卸料部件的设计 6.3 模架及其他零部件的选用 7 7 校核模具闭合高度及压力机有关参数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 7. 2 冲压设备的选定 参考文献参考文献. - 1 1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析 工件名称：E 卡片垫片工件简图：如图 1-1 所示 生产批量：大批量 材料：E 卡片 材料厚度：1.5mm 45# 图图 1-1 1.1 材料 查冲压手册知：E 卡片为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加 工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。 1.2 工件结构形状 工件结构形状相对简单，成中心对称，只有一个 20 的孔，孔与边缘之间的距离 也满足要求，可以冲裁。 1.3 尺寸精度 零件图上未注公差为 IT12 级，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。 2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。 方案二：冲孔落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔落料级进冲压。级进模生产。 结合所学模具设计知识分析知：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单， - 但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案三只需一 副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复 杂，成本较高。方案二也只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁 厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置 精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。 通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。 3 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 正装式复合模和倒装式结构比较： 正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可 以冲制孔边距较小的冲裁件。 倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以 直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有 利条件，所以应用十分广泛。 根据零件分析，制件的精度要求较低，孔边距较大，为提高经济效益和简化模具 结构，适宜 采用倒装复合模生产。 根据以上分析确定该制件的生产采用倒装式复合模具生产 4 模具总体设计模具总体设计 4.1 模具类型的选择 经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度， 为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装 置，自然漏料的倒装复合结构方式。 4.2 操作与定位方式 4.2.1 操作方式 零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。 4.2.2 定位方式 因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模 具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定 挡料。 4.3 卸料、出件方式 - 4.3.1 卸料方式 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。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 因采用倒装复合模生产，故采用下出件为佳。 4.4 确定送料方式 因选用的冲压设备为开式压力机，采用纵向送料方式，即由前向后送料。 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。单只能 一个方向送料。 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量， 采用后侧导柱的导向方式，即方案四最佳。 5 模具设计计算模具设计计算 5.1 排样 计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率 5.1.1 排样方式的选择 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全 由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命 - 较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方 式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 5.1.2 计算条料宽度 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方 便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛 刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。 搭边值通常由经验确定，表 4 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 根据零件形状，查表 4 工件之间搭边值 a=2.0mm, 工件与侧边之间搭边值 a1=1.5mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏 差为负值 B=（Dmax2a）-0 （公式 5-1） 式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a 冲裁件之间的搭边值； 板料剪裁下的偏差（其值查表 5-2） ； B=（10622.5） =1210-0.5(mm) 所以条料宽度在 108110mm 表表 5-1 搭边值和侧边值的数值搭边值和侧边值的数值 圆件及 r2t 圆角矩形边长 l50矩形边长 l50 或圆角 r2 材料厚度 t 工件间 a1侧边 a 工件间 a侧边 a1工件间 a1侧边 a 0.25 以下1.82.02.22.52.83.0 0.250.51.21.51.82.02.22.5 0.50.81.01.21.51.81.82.0 0.81.20.81.01.21.51.51.8 1.21.51.01.21.51.81.92.0 1.62.01.21.52.02.22.02.2 - 表表 5-2 剪裁下的下偏差剪裁下的下偏差（mm） 条料宽度(mm) 条料厚度(mm) 50 50100100200200 0.50.50.71.0 0.51.01.01.0 31.01.01.01.5 41.01.01.02.0 5.1.3 确定步距 送料步距 S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或 多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具 的结构有关。 进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大 条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。 送料步距 S S 342mm 36(mm) 排样图如图 5-2 所示。 - 图图 5-2 排样图排样图 5.1.4 计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用 材料的重要指标。 一个步距内的材料利用率 /BS100% (公式 5-2) 式中 A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距； =72545.6936.64100% =45% 5.2 冲压力的计算 5.2.1 冲裁力的计算 用平刃冲裁时，其冲裁力一般按下式计算： F=KLtb ( 公式 5-3) 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； K系数，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。 计算冲裁件轮廓周长 L L=d6b (公式 5-4） 式中 d冲裁孔的直径； b冲裁件边长； L=3.1420619.24 - =178.24(mm) 查表 2-1 取 b=350Mpa 所以 F=KLtb =1.3178.242350 =(N) 5.2.2 卸料力、推料力的计算 卸料力 FX FX=KXF （公式 5-5） 推料力 FT FT =nKTF （公式 5-6） n梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t)； h直刃口部分的高(mm)； t 材料厚度(mm) FX=KXF =0.04 =6488(N) （KX、KT为卸料力、推件力系数，其值查表 5-3 可得） FT=nKTF =40.055 =35684(N) 所以总冲压力 FZ=F+FX+FT =N+6488N+35684N =(N) 根据冲压力计算结果拟选压力机规格为 J2325。 5.3 模具压力中心的确定 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。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。 表表 5-3 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mmKXKTKD 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜，黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 5.4 工作零件刃口尺寸计算 5.4.1 落料凹、凸模刃口尺寸计算 该制件外形为一正六边形，相对较复杂，适合采用凸凹模配作加工。配作法加工 的特点是模具的间隙由配做保证，工艺比较简单，无需较核TAZmaxZmin的 条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。 落料凹模刃口磨损后，刃口尺寸只有一种变化，全部变大。其刃口尺寸一般按式 5-7 计算。 AA=（Amax-x）0+0.25 （式 5-7） 式中 Amax垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离； x 凹模磨损系数； 刃口制造公差； 1）凹模刃口尺寸计算 基本尺寸 39.85、34.64，按 IT12 级将其转化为 39.850-0.25、34.640-0.25。查表 5-4 得 x=0.75。 A1=（39.850.750.25）0+0.250.25 =39.650+0.06(mm) A2 =（34.640.750.25）0+0.250.25 =34.440+0.06(mm) 将 A1、A2转化为整数尺寸： A1=40-0.29-0.35 A2=35-0.5-0.56 - 2）落料凸模刃口尺寸计算 制件精度不高，为 IT12 级，确定刃口间隙时主要考虑模具寿命，故应该取较大间 隙。查表得： Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm 所以 Z=Z max=0.360mm 落料凸模刃口尺寸 B1=39.650-0.3 B2=34.440-0.3 将其转换为整数尺寸： B1=40-65-0.35 B2=35-0.86-0.56 表表 5-4 系数系数 X 非圆形圆形 10.750.50.750.5 料厚 t(mm) 工件公差/mm 1 12 24 4 0.16 0.20 0.24 0.30 0.170.35 0.210.41 0.250.49 0.310.59 0.36 0.42 0.50 0.60 0.16 0.20 0.24 0.30 0.16 0.20 0.24 0.30 5.4.2 冲孔凸模、凹模尺寸计算 该制件只有一个圆形的孔，适宜采用凸、凹模分开加工。其尺寸计算公式： dT=(dminx) 0-T （式 5-8） dA=( dTZmin)A0 （式 5-9） 表表 5-5 规则形状冲裁时凸、凹模制造偏差（规则形状冲裁时凸、凹模制造偏差（mm) 基本尺寸凸模偏差dT凹模偏差dA 18 0.0200.020 18300.0200.025 30800.0200.030 801200.0250.035 - 1201800.0300.040 1802600.0300.045 2603600.0350.050 3605000.0400.060 5000.0500.070 查表 5-4、5-5 得： A=0.020mm T=0.020mm X=0.75 校核：TA=0.040mmCmaxCmin，满足TA CmaxCmin的条件。 将已知和查表所得的数据代入公式，即得： dT=(20+0.750.21）0-0.20=20.160-0.20mm dA=(20+0.246)0+0.20=20.250+0.20mm 5.5 卸料橡胶的设计 5.5.1 卸料板工作行程 h h=h1+h2+t =1+2+2=5(mm) h1为凸凹模凹进卸料板的深度 1mm，h2为凸凹模冲裁后进入凹模的深度 2mm,t 为 材料厚度 2mm。 5.5.2 卸料橡胶工作行程 H H=h1+h0 =5+5=10(mm) h0为凸凹模修磨量，取 5mm 5.5.3 卸料橡胶自由高度 H0 H0=4H =411=40(mm) 取 H 为 H0的 25% 5.5.4 卸料橡胶的预压缩量 H1 - H1 =15%H0 =0.1540=6(mm) （一般取 H1=10%15%H0） 5.5.5 每个橡胶所承受的载荷 F1 根据模具安装位置和模具结构，选取 4 个卸料橡胶。 F1=Fx/4 =6488/4=1622(N) 5.5.6 卸料橡胶的外径 D D2=d2+1.27F1/P =1444mm 所以 D=36(mm) （取 P=1，d=13） 5.5.7 较核卸料橡胶自由高度 H0 X=H0/D =44/38=1.16 0.5H01.5 ，满足要求 5.5.8 卸料橡胶安装高度 H2 H2=H0-H1 =40-6=36(mm) 6 主要部零件设计主要部零件设计 6.1 工作零件的结构设计 6.1.1 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 H=KB （公式 6-1） - =0.539.85=19.925(mm) 取凹模厚度 H=20mm 凹模壁厚 c=(1.52)H =(3040)mm 取凹模壁厚 c=40mm 凹模宽度 B=b2c （公式 6-2） =39.85402 =119.85(mm) 取凹模宽度 B=120mm 凹模长度 L=S12S2 （公式 6-3） =34.64236=108.64(mm) 取凹模长度 L=120mm 凹模整体轮廓尺寸 LBH=120mm120mm20mm 6.1.2 冲孔凸模 所冲孔为圆形孔，为方便装配和满足凸模强度将冲孔凸模设计成阶梯式，采用数 控铣床、线切割加工。其总长按相关公式计算： Lhh 202058(mm) （h为凹模厚度，h为凸模固定板厚度。 ） 6.1.3 凸凹模 制件外形比较复杂，考虑加工和强度，把凸凹模设计成台阶式。采用用线切割机 床和数控铣床加工。其长度 L 可按式 6-4 计算： L=H垫H卸Y （公式 6-4） 式中 Y 凸凹模修磨量 L102034 64(mm) - 6.2 卸料部件的设计 6.2.1 卸料板的设计 卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度 4045HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺 寸相同，厚度为 15mm。 6.2.2 卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10mm,螺纹部分为 M810mm,卸料螺钉 尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺 板超出凹模端面 1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 6.3 模架及其他零部件的选用 以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。选一大一小两组导套、导柱。导柱 d/mmL/mm 为 28mm180