19-21冲压焊片设计 (1)

Xinyu University课程设计(说明书) 焊片的冲压工艺分析及模具设计学生姓名: 刘云龙学 号: 1401240021专 业:材料成型及控制工程指导教师:黄小英 教授学 院: 机电工程学院江西新余目录绪论.2 第1章 零件的工艺分析.41.1外形落料的工艺性.41.2冲孔的工艺性.51.3冲裁件的孔边距和孔间距.51.4尺寸精度.5第2章 工艺方案的确定.6第3章 排样设计与计算.73.1确定搭边与搭肩值.73.2确定零件的排样方案.73.3计算送料步距和条件的宽度.83.4计算材料的利用率.8第4章 计算冲压力和确定压力中心.94.1冲裁供需总力的计算.94.2确定压力中心.10第5章 模具结构形式的选择与确定.10 5.1模具类型的选择.10 5.2定位方式的选择.11 5.3导向方式的选择.11 5.4卸料方式.11 5.5送料方式.11第6章 模具工作零部件刃口尺寸的计算.12 6.1孔的凸、凹模刃口尺寸的计算.12 6.2落料凸模、凹模刃口尺寸的计算.12 6.3凸凹模的结构设计.13第7章 工作零部件的结构设计.16 7.1落料凹模的设计.16 7.2冲孔凸模的设计.17 7.3落料凸模（凸凹模）的设计.17 7.4定位装置的设计与标准化.18 7.4.1挡料销及导料销的设计与标准化由设计结构.18 7.4.2挡料销与导料销位置的确定.18 7.4.3导料销位置的确定.18 7.5卸料装置的设计及标准化.18 7.5.1弹性卸料板的结构形式.19 7.5.2卸料螺钉的选用.19 7.5.3卸料弹簧的设计及选用.19 7.6推件装置的设计与标准化.19 7.6.1刚性推件装置的设计与标准化.19 7.6.2推件块的设计.20 7.6.3连接推杆的选用.20 7.6.4推板的设计.20 7.6.5打杆的设计.20 7.7.1模架的选用.20 7.7.2凸模固定板的设计.21 7.7.3垫板的设计.21 7.8导向零件的设计与标准化.21 7.9紧固零件的设计与标准化.22第八章 绘图 8.1零件图.23 8.2装配图.23第8章 第九章 模具总装图.24参考文献.25 绪论 现代制造业的发展，尤其是电子、电器、仪表、汽车等产品的发展，几乎都离不开冲模。能否向社会提供更多的优质模具，会直接影响工业产品的质量、生产成本和更新换代的速度。合理的冲模结构可有效实现冷冲模的功能，达到成本低、制作周期短和操作安全性，并能保证产品零件的各项技术要求。正确选择适用的模具结构是模具设计者高技术素质的体现。许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国冷冲模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。我国模具行业在进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 本说明书主要是针对焊片的设计，本次设计采用了冲孔落料级进模，也针对了非标准零件的设计。其中，在第一、二章主要讲述了冲压件的工艺分析、冲压工艺方案的确定；第三章主要讲述了对冲压件进行冲压力及压力中心的计算、初选冲压设备以及工作部分尺寸的计算；第四章主要对冲裁模零部件的选择及设计。在设计过程中，同时也更好的掌握了许多重点和难点，使自己在冷冲模这一专业上进行了职业意义的熏陶和锻炼，使自己受益匪浅。第一章 零件的工艺分析工件名称 焊片生产批量：大批量材料 H62厚度 0.7mm 图1-1零件图(焊片材料H62)图示零件材料为H62，适合一般的冲压加工。 此工件只有落料和冲孔两个工序，结构相对比较简单，具有良好的塑性、韧较为简单，采用圆弧过渡，但零件性、冷冲压性能，能够进行一般的冲压加工。零件形状对称分布，有冲孔、落料两个工序特征。1.1外形落料的工艺性 此焊属于中等尺寸零件，料厚0.7mm，外形较为简单，采用圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损，尺寸精度要求一般。1.2冲孔的工艺性此焊片只有一个6.3与一个宽4.5长3的孔。1.3冲裁件的孔边距和孔间距 为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小。【1】其最小许可值当取c（11.5）t。根据工件的尺寸可得c=4.5t=1。所以工件的尺寸符合要求。 冲孔时因凸模强度限制孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断，查表2.7.3【1】知，工件上孔的直径大于或等于0.35倍的料度即d0.35t。由任务书零件图易于看出工件的尺寸符合要求。1.4尺寸精度 图示零件的尺寸均未注公差的一般尺寸，按惯例取IT14级，尺寸精度较低，符合一般冲压的经济精度要求。第2章工艺方案的确定该零件所需的基本冲压工序为落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方案。 方案一：单工序模生产。方案二：落料冲孔复合模。方案三：冲孔落料级进模。采用方案一， 生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产，方案二和方案三更具有优越性。 该零件6.3mm的孔与外圆之间的最小距离为2.85mm，大于此凸凹模允许的最小壁厚），可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料连续模。但复合模模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方按的分析比较，该零件的冲压生产采用方案三的为佳。 第3章排样设计与计算 设计级进模时，首先要设计条料排样图。根据工件的形状选择有废料排样，且为直对排的形式，虽然材料的利用率低于少废料和无废料排样，但工件的精度高，且易与保证工件外形的圆角。3.1确定搭边与搭肩值 搭边和搭肩值一般是由经验确定的，查表2.5.2【1】。取最小搭边值为a=2mm,最小搭肩值a=1.5mm。3.2确定零件的排样方案设计模具时，条料的排样很重要。分析零件形状可知，确定排样方案：条料从右至左送进，落料凸模的冲压力比较均匀，零件形状精度容易保证。条料的排样如图3-2所示。图3- 2 排样图3.3计算送料步距和条料的宽度按如上排样方式：由公式计算如下：B=24+1.52=27+=.（有侧压）所以确定条料的宽度B为27mm。步距S=6+2+6=14所以步距为14mm。3.4计算材料的利用率 根据一般的市场供应情况，原材料选用200X400X0.7的H62的铜板。每块可剪27X200规格条料10条，材料剪切利用率达96。材料利用率通用公式。式中A一个冲裁剪的面积2mm。 n一个步距内的冲裁件数量。条料宽度2mm，S步距mm。材料利用率:/Bs=1174.61/2713100=49.74第4章 计算冲压力和确定压力中心4.1冲材供需总力的计算 由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响。本模具采用普通平刃口模具冲裁，其冲裁力P按下式计算：P=KLtb。式中P冲裁力（KN）。K系数，一般取1.3冲裁件剪切周边长度（mm）。 t冲裁件材料厚度（mm） 被冲材料的抗剪强度与材料种类和胚料的原始状态有关，可在手册中查询为方便计算，可取材料=0.8b=，故冲裁力表达式又可表示为：P=1.3LtbLtb查手册【3】H62的b=375500MPa.取极限值b=450MPa所以落料力F=Lt=32.1925*2*450=28.97KN。冲孔力F=Lt=6.3*3.14*2*450=17.8KN。冲孔时的推件力F推=nK推F孔。取直筒形刃口形式，由表2.21查的，h=5mm，则n=h/t=5/0.7=7个。n同时卡在凹模的工件(或废料)数,其中n=h/t。h凹模刃部直壁洞口高度（mm），t料厚(mm)。查表2.7得，K=0.05 所以推件力F推=nK推F孔=70.0517.8=6.23KN.=落料时的卸料力F卸=K卸F。落查表2.7得，K=0.03卸料力F卸=K卸F落=0.0328.97=0.87KN。所以总冲压力F=F落+F孔+F推+F卸=28.97+17.8+6.23+0.87=53.87KN.=+ 为保证冲压力足够，一般冲裁压力机吨位应比计算的冲压力大30%，即F，=1.353.87=70.03KN.4.2确定压力中心 用解析法求模具的压力中心的坐标。按比例画出零件尺寸，选用坐标系XOY.如下图4-3所示。因零件左右对称，即xc0。故只需计算yc。将工件冲裁周边分成L1、L2、L3、L4、L10、L11基本线段，求出各段长度的重心位置:L13mmY1=0L26mmY2=11.3mmL3=2.85mmY3=11.6mm L42.25mmY4=15.97mmL52.25mmY5=22.68=14.97 图4-3 压力中心图第5章模具结构形式的选择与确定5.1模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用倒装复合冲压，所以模具类型为倒装复合模。5.2定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。5.3导向方式的选择 为了提高模具寿命和工作质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的导向方式。5.4卸料方式 该模具采用倒装结构，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下。工件厚度为0.7mm，料厚相对较厚，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。5.5送料方式：采用手边送料。 第6章模具工作零部件刃口尺寸的计算 该零件属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，小孔尺寸则由冲孔得到。 查表3-2可知Zmin=0.035 Zmax=0.049 冲孔6.3的孔凸凹模刃口尺寸的计算；由于制作简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工方法制作凸凹模。其凸凹模刃口尺寸计算如下：查表3-4得 凸凹模制造公差：凸=0.02mm 凹=0.02mm。校核Zmax=0.049 Zmin=0.035 Zmax-Zmin=0.014而凸+凹=0.04满足Zmax-Zmin凸-凹的条件。 模具的精度等级为IT14级。取X=0.56.1孔的凸、凹模刃口尺寸的计算经查有关文献黄铜的抗疲劳强度t。凸模材料选用优质碳素工具钢淬火，其直径d=6.3.凸模材料许用应力d.根据式（2.45）dmin得=0.27D=6.30.27.故计算合理6.2落料凸模、凹模刃口尺寸的计算 此落料件为形状较为复杂的零件，所以利用凸凹模配作法，这种方法有利于获最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求。以落料凹模为基准件，由公差表查得工件个尺寸的公差等，确定x采用配作法，计算凹模的刃口尺寸，首先是根据凹模磨损后轮廓变化情况正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大还是变小，是不变这三种情况，然后分别按不同的计算公式计算。a、 凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸A第一类尺寸：Aj=(Amax-X)b、凹模磨损后会减小的尺寸-第二类尺寸B第二类尺寸：Bj=(Bmax+X)c、凹模磨损后会保持不变的尺寸第三类尺寸C第三类尺寸：Cj=(Cmin+0.5)1/8其落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸： A1=(24-0.50.52)=23.74 A2=(2.25-0.750.25) A3=(12-0.50.6)=11.7 图6-1 落料凹模刃口尺寸计算图 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是23.74mm,2.063mm,11.7mm不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Zmin=0.100mm（落料凹模、凹凸模模刃口部分尺寸分别见图6-1，图,6-2 ） 图6-2 落料凸模刃口尺寸计算图.3凸凹模的结构设计。本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外，还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如图6所示。确定凸凹模安装在模架上的位置时，需要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。校核凸凹模的强度：查表2.23得凸凹模最小壁厚为3.2mm，而实际最小壁厚。故符合强度要求：凸凹模刃口尺寸按落料凹模尺寸配合，并保证双面间隙为0.010-0.014mm。凸凹模上的孔中心与边缘尺寸的公差应比零件所标的精度高3-4级。即（60.15）mm。 第7章 工作零部件的结构设计7.1落料凹模的设计 凹模采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割加工。安排凹模在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。整体式凹模装于下模座上,凹模高度可按经验公式计算，即凹模高度H=Kb，凹模壁厚C=(1.52)H，式中b-凹模孔的最大宽度（但B不小于15mm），C-凹模壁厚，指刃口至凹模外形边缘的距离，K=系数（查表240【5】K=0.3，凹模高度H=Kb=0.3X24=7.2mm，按表取标准值H=10mm，凹模壁厚C=C=(1.52)H=15mm20mm，凹模壁厚取15mm，凹模宽度b=（2+10.8*2）=33.6mm，凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取（1.72.0）d,根据上述方法确定凹模外形尺寸须选用矩形凹模板666015（JB/T7643.1）7.2冲孔凸模的设计 因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式。一方面加工简单，另一方面便于装配与更换。查图3-44冲一个3.6F孔的圆形凸模可选用标准件A型式。如图7所示。凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算：L=h1+h2+h3+h，式中L凸模长度，mm凸模固定板高度，mm卸料板高度，mm导料板高度，mmh附加高度，一般取1520mm，冲裁f6.3mm。孔凸模尺寸及其组件确定和标准化（包括外形尺寸和厚度），凸模长度L=5+19+14=38mm由小凸模刃口d=11.15mm查手册【2】表2.54可知h=5mm,D1=6mm,D=4mm,L=22mm。小凸模强度校核： 要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即式中mind圆形凸模最小截面直径，mm冲裁材料厚度，mmt冲裁材料的抗剪强度，取254Mpa凸模材料许用强度，取800MPa。dmin所以承压能力足够。抗纵向弯曲核对于圆形凸模（有导向装置） 对于圆形凸模（有导向装置） Lmax=26.72mm 式中Lmax允许的凸模最大由长度，mm冲模力,N凸模最小截面的直径，mm所以长度适宜。凸模固定端面的压力。 Q=2.19MPa。式中q凸模固定端面的压力，MPa落料或冲孔的冲裁力N。模座材料许用压应力（查表得120160Mpa【3】）凸模固定板端面压力小于120160Mpa，凸模固定板承受的压力合适。7.3落料凸模（凸凹模）的设计 结合工件外形并考虑加工，外形凸模用线切割机床加工成直通式凸模，用两个M8的螺钉固定在垫板上，凸模按下式计算：L=h1+h2+h3+h。其中：h1为固定板厚度（7mm），h2为卸料板厚度（5mm），h3为导料板厚度（6mm），h为附加长度，主要考虑凸模进入凹模的深度（1mm）及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（15mm20mm）等因素。所以：L=7+5+6+4=22mm凸模固定板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格见手册【5】表15.57可得66617。7.4定位装置的设计与标准化 7.4.1挡料销及导料销的设计与标准化由设计结构可得该套模具所用挡料销与导料销的规格尺寸一样，根据手册【4】选用。 型号：JB/T7649.9625mm材料为45钢的圆柱挡料销,硬度4348HRC挡料销位置设计：根据排样图与搭边值计算，当所选毛坯板料的一边完成冲裁之后。掉头冲板料的另一侧，板料余量恰好能冲出一个制件。所以挡料销位置不变，也不用使用使用挡料销。7.4.2挡料销与导料销位置的确定 由模具整体结构设计，导料销及导料销都应通过卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具闭合状态下，应高出卸料板3mm【1】。根据分析选用废料孔后端定位时挡料销位置。7.4.3导料销位置的确定 导料销位于条料的同一侧，采用从右向左的送料方式，送料的方向导料销应装在后侧。7.5卸料装置的设计及标准化7.5.1弹性卸料板的结构形式 模具采用倒装结构，选用手册【6】图77（b）的卸料板形式。由表78查得弹性卸料板厚度为5mm。装模具时卸料板孔与凸凹模得单边间隙为0.10mm，在模具开启状态，卸料板应高出模具凸凹模工作刃口0.30.5mm，以便顺利卸料，卸料板的工作行程为3.5mm。7.5.2卸料螺钉的选用采用圆柱头卸料螺钉45钢，热处理硬度3545HRC，规格M590，JB/T7650.57.5.3卸料弹簧的设计及选用 在满足模具结构要求的前提下,保证所选用的弹簧能够满足给出所要求的作用力和行程,所以本设计所选用的弹簧在装模和试模过程中依据所需的力进行选取 卸料弹簧7.6推件装置的设计与标准化1刚性推件装置的设计与标准化 本套模具的推件装置所需推件力大，且为了推件平稳可靠，应采用刚性推件装置。其结构形式见手册【5】7.6.2推件块的设计 本推件块的端面外形应跟落料凹模的刃口形状一致，整体外形应设计成台阶式以便与凹模配合完成推件，而在冲裁时不致与把推件块推出滑到模外。推件块在自由状态下应高出凹模面0.20.5mm。推件块和凹模的配合：由于外形件的相对尺寸较大，外形形状相对复杂，所以推件内形与凹模为间隙配合H8/f8，推荐外形与凹模为非配合关系，属内导向。7.6.3连接推杆的选用为了使推件装置推出平稳采用3根推杆。每根推杆所承受的力为：Pt/4=28.6410/4=7.160kn由手册查取适合本装置的推杆规格为：222mm。7.6.4推板的设计 由推出结构需要，推板适宜选用圆形即手册的A型。7.6.5打杆的设计 打杆选用带肩A型打杆与推板配合以起到平稳推件作用。其材料45钢，热处理硬度4348HR规格：A1155mm，JB/T7650.17.7支撑固定零件的设计与标准化。由凹模周界L63mm,B=60mm，及卸料板的外形尺寸，材料选为HT200,0I级精度的后侧导柱模架。技术要求按JB/T80501999的规定。7.7.1模架的选用 上模座标记：636320GB/T2855.5下模座标记：636325GB/T2855.67.7.2凸模固定板的设计 因凸凹模的尺寸较大所以直接用螺钉紧固在下模座上。凸模固定板的设计: 为了保证安装、固定牢靠，凸模固定板必须有一定的厚度，由经验公式【6】计算凸模固定板厚度。H=（11.5）D=（11.5）11.215mm11.215mm16.823mm查手册【6】表7-2本模具取H=7mm，其外形尺寸应与凹模的外形尺寸一致规格为66mm*61mm*7mm7.7.3垫板的设计 在本模具采用的弹性卸料装置中，上模座中设有推板等零件的装置和让位空间，会使的其厚度变薄，影响其抗压强度，所以应设一块垫板。其规格根据凹模外形尺寸选取66mm61mm4mm。7.8导向零件的设计与标准化 本组模具采用的是后侧导柱模座只需两对相同型号的导柱导套。本模具冲裁间隙小应按H6/h5配合，材料选用20钢热处理要求渗碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC，技术要求按JB/T80701995的规定。导柱标记：1690GB/T2861.2导套标记：166018GB/T2861.27.9紧固零件的设计与标准化 本模具采用螺钉固定，销钉定位。其具体数据如下：内六角圆柱头螺钉标记：GB/T70.1M636螺钉标记：GB/T5782M615销钉标记：GB/T11.218m636第8章 绘图8.1 零件图 1.冲孔凸模，详细附录A 2.落料凹模，详细附录B 3.凹凸模，详细附录C 8.2 装配图 见附录E 第9章模具总装图 由以上设计，可得到模具的总装图（装配图见附图）。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模固定板、凹模板、推件块等组成。推件方式由刚性推件装置凭借压力机的压力来完成废料的推出。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等组成。卸料