端盖冲孔落料复合模具设计

端盖冲孔落料复合模具设计摘要根据零件图的结构分析,该零件采用倒装复合模具冲压比较合理。该复合模具结构特点是凸凹模安装在下模座上，采用弹压卸料装置将废料从凸凹模上卸下。而它的凹模是安装在上模座上，因而就存在着如何将凹孔内的工件从孔中排出的问题，故在凹模内安装推件块把凹模内的工件在冲压完成后推出。该模具一次冲压就可以冲出完整的产品。关键词凹凸模；推件块；倒装复合模具；凹模目录1冲压件零件工艺性分析511产品分析512送料步距与条料宽度的计算72冲压力及压力中心的计算921计算冲压力9211冲裁力922计算模具压力中心123凸模凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算1231计算模具刃口尺寸1232落料凹模结构尺寸计算1433凸模1534凸凹模工作尺寸计算1735其他184模具总体结构设计1841送料定位机构设计1842卸料机构设计1843出件机构设计195其他零件尺寸的确定1951弹簧1952凸凹模固定板2053凸模固定板2054垫板2055卸料板2157压力机的确定226模具装配图23总结致谢参考文献前言模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。该模具设计制造难点是如何解决好零件中的小孔冲裁，如何确定模具结构、冲裁方案，如何进行模具制造等问题，以及模具制造装配要注意的问题，本文在模具结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模，这样废料不落在模具表面便于工人操作；在模具制造过程中，为了提高凸模的韧性防止在使用过程中折断，采用模具钢取代常规采用的模具钢，并采用真空热处理；在装配过程中为了提高凸模的稳定性，凸模与凸模固定板的装配采用螺钉固定等措施，这些措施较好的解决了该模具设计制造难点。现代工业产品的生产对模具要求越来越高，模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠人工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密集，更多的依靠各种高效、高精密的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进制造技术，已成为技术密集型的综合加工技术。第5页共25页1冲压件零件工艺性分析11产品分析图11如上图为端盖，其外表面粗糙度要求光滑，要求壁厚均匀。工件对公差要求不高，公差按IT14级制造，工件外观必须平顺，毛边等均需去除。材料第6页共25页108AL是优质冷冲压薄板钢中的AL脱氧镇静钢冷轧板。主要用于制造4MM以下的各种冷冲压构件，如车身、驾驶室、各种仪表及机器外壳等。08AL是优质碳素结构钢的一种，一般用作冷冲压薄板钢中的AL脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢，其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍，即“08”表示钢中平均碳质量分数为008，“AL”表示铝脱氧冶炼镇静。2该冲压件为壳类零件，为大批量生产，由于冲压外形尺寸不大，内仅有1个32的孔，模具制造工艺简单。3图11中的，由于08AI属于深冲钢塑性韧性好，为了方便我们分开进行制造，所以采用二套模具来完成，第一套我们采用落料冲孔为一体，第二套我们采用拉伸，切边为一套模具。我们主要介绍第一套模具。（4）由图11可知，要生产出该零件要冲孔，落料，拉伸，切边等几道工序来完成。我主要做冲孔落料复合模。111排样的确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。112冲裁件的排样排样是指冲件在条料、带料、或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。113搭边第7页共25页图12排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素件的尺寸和形状。材料的硬度和厚度。排样的形式（直排、斜排、对排等）。条料的送料方法（是否有侧压板）。挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查模具设计与制造1P15表18得搭边值（T15）012A；通过以上分析和计算得出以图21的排样形式为最佳方案。12送料步距与条料宽度的计算121送料步距1ADA式中D平行于送料方向的冲裁件宽度；冲裁件之间的搭边值。1A48930148921AA其中第8页共25页M489225605164271251645160722RRDHDD当的值很小时；7056DH无凸缘零件切边余量H0122条料宽度（采用无侧压装置）018970121489202BADB式中D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；冲裁件与条料侧边之间旳搭边；A板料剪裁时的下偏差（P16表19取10）条料与导料板之间的间隙。0B（2）材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个步距内的材料利用率为62410897345210ABS式中A送料步距；B条料宽度（MM）；一个步距内零件的实际面积；1S91523489242211）（DS一张板料上总的材料利用率选用710MM1420MM裁成7条110MM1420MM的条料1020LBNS式中一个零件的实际面积；2S第9页共25页N张板料上的冲件总数目（714）；L板料长度（MM）；B板料宽度（MM）；故可知一张板料的利用率为485714207951020LBNS2冲压力及压力中心的计算21计算冲压力211冲裁力冲裁力公式为落孔F式中冲裁力；F冲孔冲裁力；孔落料冲裁力。落212冲孔冲裁力孔FTKLF孔孔式中K系数（取K13）；冲孔周长，孔LMDL53102孔材料厚度，TM51T材料抗剪强度，查参考文献知08AL，。MPA250KNF1493842501301孔213落料冲裁力落第10页共25页TKLF落落MDL5329048落所以KN614162501532901落F故KN4964214卸料力卸F落卸卸FK式中卸料系数，查参考文献1知,取。卸K06250卸05卸K所以NF817631405卸215推件力推）落孔推推FNKF7451/7TH式中推料系数，查参考文献1，推K05推取K梗塞在凹槽内的冲件数；N凹槽直壁洞口的高度（查P53表125取H7MM）。H所以KNF28496310490574）（推216顶件力顶）（落孔顶顶FKF式中顶件系数，查参考文献1取。顶K06顶所以14KN3149）（）（落孔顶顶第11页共25页217总冲压力总F冲裁时,压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为KN159204108576419顶卸总FF初选压力机4023J根据计算的冲压工艺总力，一般在冲裁时压力机的吨位应比计算的冲压力大30左右，因此压力机初选,查冲压模具设计与制造技术指KN912713059204023J南主编李名望化学工业出版社P231附表32其主要技术参数如下标称压力/KN400；滑块行程/MM80；行程次数/（次/MIN）45/90；最大闭合高度/MM330连杆调节量/MM65；工作台尺寸（前后左右）/MM460700孔径/MM320；电动机功率/KN55；模柄孔尺寸（直径深度）/MM7054023J22计算模具压力中心模具的压力中心第12页共25页图215723489210021LXLXC由以上计算得出模具的压力中心位于零件中心与孔中心之间，其在零件中心往右边孔中心偏移257。3凸模凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算31计算模具刃口尺寸模具采用复合模结构，计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。零件上包含两个尺寸落料尺寸；210489A冲孔尺寸603B查1P35表119得冲裁模刃口双间隙MM，MM。1320MINZ240MAXZ311落料刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由1表122查得210489，M5凹。03凸由于，MZM108320406352MINAX凸凹第13页共25页故采用凸模与凹模分开加工方法，由表121查得取X05，则210489落料）（）（）凸凹凹凸凹M9250132983854D0050MIN25AXZ校核Z10832024063502MINAX凸凹（满足间隙公差条件）冲孔02020MIN13532）（凸凸XD3000I1）（凹凸凹Z校核MINAXZ凸凹（满足间隙公差条件）1085032其工作部分结构尺寸如图所示（插图）图31第14页共25页32落料凹模结构尺寸计算落料凹模尺寸如图所示图32321凹模厚度H15MKBH式中冲裁件的最大外形尺寸；BK凹模厚度系数，考虑板料厚度系数的影响，见1P55表126。MH7428930凹模壁厚3040MMC251C3847261凹模尺寸凹模宽度MCBL2418342892凹模长度B取200MM（送料方向）。采用标准化，取凹模轮廓尺寸为20020028MM。第15页共25页查2模具专业与毕业设计手册表720矩形凹模轮廓尺寸为20020028（GB2858181）；模板GB285828120020028；垫板GB285838120020010。33凸模图33331凸模长度1P51（公式132YHL321式中凸模固定板的厚度1942MM；1H卸料板的厚度P62查128取10MM2导料板的厚度（取2）3附加的长度，包括凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度（051MM）,Y凸模固定板与卸料板的安全距离A等，其中A取1520MM4250120419L332凸模强度（压应力）校核压应力公式为压BTD4式中冲压材料的抗拉强度，；B25104DD凸模最小直径；凸模材料的许用压应力，凸模选用T10A，查参考文献2模具专业毕业设压第16页共25页计手册天津大学出版社主编/魏春雷朱三武章南P63表318知，（10001600）MPA，取1200MPA。压压因为2513D纵向弯曲应力（有导向）FDL2MAX85291430934252式中凸模最大允许长度；MAXL冲裁力F所以凸模强度校核符合要求。34凸凹模工作尺寸计算图34凸凹模各部分尺寸查1表127料厚T为15MM,凹凸模的最小壁厚A为40MM最小直径D为21MM。341凸凹模长度确定HTHH凹凸固垫下模上模凹凸M5312805418凹凸式中模具闭合高度；H第17页共25页上模厚度；上模H下模厚度；下模凸模垫板厚度；垫凸模固定板厚度；凸固凹模厚度；凹H凸模深入凹凸模厚度。T342凸凹模壁厚校核查参考文献1知，倒装复合模凸凹模最小壁厚（料厚MM）；40MIN51T本设计中,由于冲孔为偏离正中心10MM的孔，所以,凹D2430162421冲孔落料凸模的最小壁厚30MIN所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。35其他漏料孔直径取，刃口直边设计存三片料，高为5MM，凸凹模和凸凹模固定M40板之间在装配时安装止转销防转。4模具总体结构设计冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件若采用正装式复合模，操作很不方便。另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。第18页共25页41送料定位机构设计采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在凹模固定板和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内，工作很方便42卸料机构设计421条料的卸除采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。422工件的卸除采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。423冲孔废料的卸除下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。43出件机构设计因为是复合模结构，所以采用上出件机构。5其他零件尺寸的确定51弹簧511计算弹簧的预压力冲模冲裁的板料厚度T15MM，由于,查1表113得，MPAB32550卸K落料冲裁力，所以KNF6314卸料力0815705卸按标准选弹簧个数N6，则每个弹簧的预压力为F1180NNNF1806570/卸预初选弹簧规格估算弹簧的极限负荷第19页共25页N170851预极F查标准GB/T208994。按实验负荷大于极限负荷查表。初选弹簧规格。603OHDD计算所选弹簧的预压量67018/极限负荷预压力预压缩量FH512校核弹簧的压缩量卸料板的工作行程521料厚卸料板工作行程TH取凸模刃口修模量，M104工作零件的刃磨量则弹簧工作时的总压缩量为17852670工作零件刃磨量卸料板工作行程预压缩量极限负荷HHHH因为1713工作零件刃磨量卸料板工作行程预压缩量最大允许压缩量HHHH故所选弹簧合适。弹簧标记为GB/T208994。603152凸凹模固定板凸凹模固定板形状与凹模板一致，如图32所示，厚度为22MM。53凸模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸与凹模板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过度配合H7/M6、H7/N6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板为矩形，厚度一般取凹模厚度的0608倍，材料为45；。MH20凸固定第20页共25页54垫板冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下加垫板。Y式中凸模端面的压应力，其数值为；YFP模座材料下雨压应力，其数值铸铁约为100MPA，钢约为200MPA；Y冲裁力；P凸模上端面面积。F垫板的直径与凸模固定板一致，厚度一般取412MM。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度RA032063。由于本套模具选用压入式模柄，在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板，厚度取为8MM。下面校核一下凸凹模与下模座之间是否加垫板。已知凸凹模下端面直径MM，10PDD所以222987534MF由NP1064901落孔所以MPAFY27487536模座采用铸铁，所以不用加垫板。Y10Y55卸料板卸料板同样为矩形板，直径和凹模板一致，如图所示，厚度为16MM。卸料板材料选45钢，热处理淬硬4348HRC。取卸料板与凸凹模的双面间隙为0103MM卸料板上设置6个卸料螺钉，公称直径第21页共25页为10MM，螺纹部分为M1010MM。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面LMM，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。56模座根据凹模板的尺寸，模座采用标准的中间导柱圆形模座，材料采用HT400。标记为上模座GB/T2855590；4520下模座GB/T2855690。57压力机的确定模具的闭合高度为MHHH185532804554321671180L式中模具闭合高度；上模座厚度；1H下模座厚度；2凹模板厚度；3凸模长度；4H凸模垫板厚度；5凸模刃口进入凹模刃口的深度，一般051MM；导柱长度。L选择压力机JC2340公称压力400KN最大闭合高度265MM最小闭合高度220MM由公式得，故需加至少35MM的磨平垫板。5MAXH模10MINMINH压力机工作台尺寸，一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺746第22页共25页5070MM，导柱，导套。查技术指南P23619032431052所以压力机合格，可用。6模具装配图1下模座；2导柱；3弹簧；4卸料板；5活动导料销；6导套；7上模座；8凸模固定板；9推件块；10连接推杆；11推板；12打杆；13模柄；14冲孔凸模；15垫板；16落料凹模；17凸凹模；18固定板第23页共25页总结经过一段时间的努力，终于完成了本次设计任务。我设计的是端盖冲孔落料复合模，经过本次设计，使我对模具有了更多的了解和认识。在设计过程中，运用了本学期及以前学的有关知识，逐步提高了我们的理论水平、构思能力，提高了分析问题及解决问题的能力。本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的