车门垫板级进模具设计-冲压模具【含8张CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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目录1零件的工艺分析- 1 -2确定工艺方案- 1 -3排样方式及材料利用率- 2 -4冲裁力计算- 3 -5压力中心的计算- 4 -6 . 凸凹模刃口尺寸- 5 -7主要零件的尺寸计算- 7 -8. 模架及导套、导柱的选用- 10 -9 . 冲压设备的选择- 12 -10主要零部件的设计- 13 -11模具结构形式- 14 -12. 模具的装配- 15 -13小结- 17 -14参考文献- 18 -附图：附图 1.冲孔落料级进模装配图附图 2.冲孔小凸模零件图附图 3.冲孔大凸模零件图附图 4.落料凸模零件图附图 5.凹模零件图附图 6.凸模固定板零件图附图 7.卸料板零件图附图 8.垫板零件图- 18 -车门垫板的冲压模具设计1零件的工艺分析如图1所示工件为客车车门垫板。每辆车数量为6个，材料为Q235，厚度t=4mm。图1 车门垫板零件尺寸公差无特殊要求，按IT4级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。由于该件外形简单，形状规则，材料为Q235钢板，有一定的伸长率和强度，韧性及铸造性均好，适于冲裁加工，查文献4表2-3得：b=450Mpa。2确定工艺方案方案一： 落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案二： 先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案三： 冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。零件属于大批生产，工艺性较好，但不宜采用方案一复合模。因为最窄处A的距离为6.5mm（图1），查文献【2】表6-1得复合模的凸凹模最小壁厚需要 （2.0-2.5）t =（8-9）mm，所以不能采用复合模。如果采用方案二模具结构简单，但需要两道工序两副模具，则效率太低，而且质量不易保证。方案三只需一副模具，生产效率高，冲压精度较差，但由于零件的冲压精度稍差级进模也能满足。通过对上述三种方案的分析比较，因此确定零件的工艺方案三为冲孔落料级进模较好，并考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空步，排样如图2所示。3排样方式及材料利用率由文献【3】表3-57查得搭边数值：a=4.5，a1=4.0由文献【3】表3-58查得K=0.9进距 s=B+Ka1=40+4.00.9=43.6mm条料宽度 b=L+2aK=375+24.5=383mm图2 排样图板料规格拟选用414003500采用横裁：裁板条数n1=L/b=3500/383=9条 余53mm每条个数n2=(B-a1)/s=(1400-3.6)/43.6=32条 余4.8mm每板总个数n总=n1n2=932=288个材料利用率总=(n总A/LB)100%=(28810585)/(35001400)100%=62.22%采用纵裁：裁板条数n1=B/b=1400/383=3条 余251mm每条个数n2=(L-a1)/s=(3500-4)/43.6=80条 余12mm每板总个数n总=n1n2=380=240个材料利用率总=(n总A/LB)100%=(20410585)/(35001400)100%=44.07%由此可见，采用横裁有较高的材料利用率和较高的剪裁生产率，考虑到剪裁剩余量，将搭边值a由4.05增大到5，a1由3.6增大到4。所以最终剪裁方式为3851400的条料，具体排样图如图2。4冲裁力计算冲孔力： F孔=Ltb=4944450N=889200N落料力： F落=Ltb=（40+375）24450N=1494000N冲裁力： F冲=F孔+F落=889200N+1494000N=2383200NL冲裁周边长度冲孔及落料部分的卸料力 查文献【1】表3-14得 KX=0.04 KT=0.45 F卸=(F孔+F落)KX=(889200+1494000)0.04N=95328N冲孔及落料部分的推料力 F推=n(F孔+F落)KT=2(889200+1494000)0.45N=2144880Nn同时卡在凹模内的冲裁件数总冲压力F总=F冲+F卸+F推=2383200N+95328N+2144880N=4623408N5压力中心的计算X0=(375187.5+21495.5+20215+132247.5+5281+25330+98305.5)/(375+214+20+132+5+25+98)=192.4根据料宽385mm，则X0取192。Y0=(37571.5+21412.5+28012.5)/(375+214+280) =37.96则Y0取38，具体分布见图。图3 压力中心分析图6 . 凸凹模刃口尺寸查文献【1】表3-5，查得凸凹模初始间隙：Zmin=0.64mm, Zmax=0.88mm由于冲孔落料部位形状简单规则且尺寸性质相同，因此凸凹模刃口尺寸采用分开加工。冲孔尺寸：dp=(d+X)0-p dd=(dp+Zmin)0+d=(d+X+Zmin)0+d落料尺寸：Dd=(D-X)0+d Dp=(Dd-Zmin)0-p =(D-X-Zmin)0-p 小冲孔工件小孔尺寸： 宽22mm，长850+1 mm（见图1）以凸模设计为基准由文献【2】表2-14查得，尺寸为22mm时 p=0.02mm d=0.025mm尺寸为85mm时 p=0.025mm d=0.035mm查文献【1】表16-3得：尺寸22的IT14级公差 =0.52mm查文献【1】表3-7，磨损系数均为 x=0.5dp1 =(22+0.50.52)0-0.025mm=22.260-0.025mm dp2 =(85+0.51)0-0.035mm=85.50-0.035mm，dd1=(22+0.50.52+0.64)0+0.025mm=22.90+0.025mmdd2=(85+0.51+0.64)0+0.035mm=86.140+0.035mm大冲孔工件大孔尺寸: 宽20mm、49mm,长25mm、1150+1mm(见图1)由文献【2】表2-14查得，尺寸为20mm、25mm时 p=0.02mm d=0.025mm尺寸为49mm时 p=0.02mm d=0.03mm尺寸为115mm时 p=0.025mm d=0.035mm查文献【1】表16-3得：尺寸20的IT14级公差 1=0.52mm尺寸26的IT14级公差 2=0.52mm尺寸49的IT14级公差 3=0.62mm查文献【1】表3-7，磨损系数均为 x=0.5dp1 =(20+0.50.52)0-0.02mm=20.260-0.02mmdp2 =(26+0.50.52)0-0.02mm=25.260-0.02mmdp3 =(49+0.50.62)0-0.02mm=49.310-0.02mmdp4 =(115+0.51)0-0.025mm=115.50-0.025mmdd1=(20+0.50.52+0.64)0+0.025mm=20.90+0.025mmdd2=(26+0.50.52+0.64)0+0.025mm=25.90+0.025mmdd3=(49+0.50.62+0.64)0+0.03mm=49.950+0.03mmdd4=(115+0.51+0.64)0+0.035mm=116.140+0.035mm落料工件外形尺寸： 长375mm，宽400-0.5mm(见图1)以凹模设计为基准：由文献【2】表2-24查得：尺寸为375mm时 p=0.04mm d=0.06mm尺寸为40mm时 p=0.02mm d=0.03mm由文献【3】表16-3得：尺寸375、40的IT14级公差分别为 1=1.4mm, 2=0.5mm查文献【1】表3-7，磨损系数均为 x=0.5Dd1=(375-0.51.4)0+0.06mm=374.30+0.06mmDd2=(40-0.50.5)0+0.03mm=39.750+0.03mmDp1=(375-0.51.4-0.64)0-0.04mm=373.660-0.04mmDp2=(40-0.50.5-0.64)0-0.02mm=39.110-0.02mm7主要零件的尺寸计算（1）凹模外形尺寸厚度： H=KbK系数b凹模刃口的最大尺寸由文献【4】表3-33得： K=0.3H=1150.3=34.5mm该件上还需冲一个较小的孔，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当增加故选： H=40mm壁厚： C=（1.5-2）H C=80mm凹模长： L=（115+78+85）+2C=438mm凹模宽： B=（40+10+65）+2C=275mm故凹模外型尺寸为：500mm315mm40mm（2）凸模固定板凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的0.60.8倍。H1=(0.60.8)H=24mm32mm 取整数30mm固定凸模的型孔决定与凸模的结构设计，对于用螺钉固定的直通式凸模，要求型孔按凸模实际尺寸配作成M7/h6。我们选择的尺寸为500mm315mm30mm。 （3）垫板的采用与厚度垫板作用是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在上下模板上压出凹坑，影响模具正常工作。是否采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲小矩形孔的凸模承压面的尺寸为2285，其承压应力=F/A=(22+85)24450/(8522)MPa=205.99MPa查文献【6】表2-46 表2-47得：铸铁模板的b=90140Mpa，工件材料b=400 Mpa即工件材料b模板的b因此须采用垫板，垫板厚度取10mm。选择外形尺寸为500mm315mm10mm的标准件，材料为45号钢。（4）卸料橡皮的自由高度由于橡皮允许承受的负荷较大，而且安装调整比较灵活方便，因而它适用于弹性卸料元件，由于零件加工F冲较大，因而选用橡皮。为保证橡皮不因过早失去弹性而被损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的10%-15%，即： h预=（0.10-0.15）h自由故工作行程： h工作= h总- h预=（0.25-0.30）h自由所以橡皮的高度：h自由= h工作/(0.25-0.30)根据工件材料厚度为4mm，冲裁时凸模进入凹模深度取5mm，考虑模具维修时刃磨留量2mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1mm，则总的工作行程h工件=12mm橡皮的自由高度 h自由=h工件/(0.250.3)=4048mm取 h自由=45mm模具在组装时橡皮的预压量为H预=(10%15%)/h自由=4.56.75mm取 h预=6mm由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为39mm。（5）卸料板厚度卸料板厚度一般情况下取1015mm，考虑到板料较薄，这里取卸料板的厚度为10mm。（6）凸模长度凸模固定板高度：h1=30mm卸料板高度：h2=10mm材料高度：h3=4mm附加高度：h=34mm凸模长度：L=h1+h2+h3+h=30mm+10mm+4mm+34mm=78mm8. 模架及导套、导柱的选用该冲孔 、落料级进模为横向送料，零件精度较低，加工批量较大，因此选用材料HT200的铸铁滑动导向对角导柱模架，根据凹模周界尺寸为500mm315mm选用。根据文献【2】表10-53得：模架允许使用闭合高度范围：（245-290）mm闭合高度：H模=250mm模架根据文献【3】表16-54 表16-53得：500315（24-290）I GB/T2851.1-1990 如图4所示根据文献【3】表16-55得：模座厚度： H上=60mm H下=75mm根据文献【2】表10-22导柱选材料20钢：GB/T2861.1 145260 GB/T2861.1 150260导套选材料20钢：GB/T2861.6 14515058 GB/T2861.6 15015058 图4 铸铁滑动导向对角导柱模架9 . 冲压设备的选择根据： F总冲=4623.408 KN为使压力机能正常工作，则冲压设备的F压比计算的冲压力大30%左右。所以F压 F总冲(1+0.3) F压6010.42 KN该零件尺寸精度较低，尺寸较大，因此选用操作空间大，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉的压力机，所以根据文献【3】表4-6选闭合双点压力机J36-630B公称力/KN : 6300 公称力行程/mm : 26 滑块行程长度/mm： 500滑块行程次数/（n/min）： 9最大装模高度/mm： 810装模高度调节量/mm： 340工作台尺寸（前后左右）/mm： 15003450滑块底面尺寸（前后左右）/mm： 12703450主电动机功率/mm： 7510主要零部件的设计 本模具是采用手工送料的级进模，落料凸模面积较大可直接用螺钉固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定。卸料装置采用弹性的，导向装置采用导柱导套。板料的定位和导向采用定位销和导料销。详见图5。模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉（GB2867.5-81）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.6-81），均具有如下特点：螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证旋入弹压卸料板后不易松动；螺钉长度是指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹压卸料板工作平面与凹模面平行；螺钉材料为35号钢且要求热处理硬度为2838HRC，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用35号钢制造，并淬火达2838HRC，因此可承受较大的拉应力。受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。前者一字槽容易拧环，后者装配时不便调整。定位销钉采用普通圆柱销，可以承受一定的切应力。该模具中的标准件为：螺钉 GB/T 7076圆柱销GB/T 1192000挡料销 JB/T 7649.9模柄是连接上模和压力机的零件，这里采用的具体规格是A6096JB7646.3-94。由四个螺钉固定到上模座上。11模具结构形式该零件的生产批量不是很大，合理安排生产采用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式；为了便于操作，提高生产率，采用弹性卸料方式，凸模与卸料板推下的出件方式。考虑零件厚度较后，模架类型及精度，采用对角导柱模架。根据模具总装图的绘制原则，绘制的车门垫板冲孔、落料级进模的结构如图5所示。采用顺装式级进模，上模主要有凸模9、11、12固定板3橡皮14卸料板16等组成，下模主要有凹模18组成。工作过程：将剪裁好的板料15送入模具中，由定位销定位。冲压时，上模降下，卸料板16先压住板料15，上模继续下降闭合，冲孔凸模11、12冲出孔，落料凸模9，冲出零件，废料被凸模11、12推出，零件由凸模9推出；冲完后磨具开启，上模上升，卸料板16把板料15从凸模9、11、12上卸下；继续送进板料进行下一次冲压。冲下的废料和零件落在落料槽中，隔一段时间由工人用推杆从落料槽中推出。1-导套 2-上模座 3-凸模固定板 4-垫板 5、21-圆柱销6、17-内六角螺钉 7、10-螺钉 8-模柄 9-落料凸模11-冲孔小凸模 12-冲孔大凸模 13-卸料螺钉 14-卸料橡皮15-料板 16-卸料板 18-凹模 19-下模座 20-定位销 22-导柱图5 车门垫板冲孔、落料级进模 12. 模具的装配（1）导柱导套的装配导柱导套和模座的配合都为过盈配合
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