垫板的冲压模具设计-落料冲孔复合模含12张CAD图
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垫板
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12
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垫板的冲压模具设计-落料冲孔复合模含12张CAD图,垫板,冲压,模具设计,冲孔,复合,12,CAD
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摘摘 要要在人民生活日渐提高的前提之下，模具行业也水涨船高，人们的生产生活之中对于产品的要求越来越高，这使得现在的冲压模具行业面临着巨大的机遇和挑战。模具分为注塑模具，冲压模具以及压铸模具等等大类，其中冲压模具的占比非常之大，我们在日常生活之中看到的大多数的金属板和金属件之类的零件都能够使用冲压模具技术生产制造，所以现在的大环境之下无疑对我们从事冲压的技术人员来说是一个绝佳的机会。分析本次设计的工件为垫板，该工件为垫片类的平直型，没有其他的特殊结构比如弯曲，拉深等，需要使用到的工序只有落料和冲孔两个。然后需要对工件结构性进行分析，确定出适合的模架类型，比如复合模或级进模等，最终设计采用了落料冲孔复合模。接着进行排样图的设计，排样图的设计是冲压模具设计的基石，通过对排样图的设计，决定了该料带是前后送料还是左右送料最终决定模架的形式，确定了采用后侧导柱模架的设计方案。然后对工件的冲压力进行了详细的计算，并且选择出了合适的压力机，最后通过对刃口尺寸进行计算，设计出了模具的凸模，凹模，凸凹模，以及卸料板固定板等等，最终对模具整体进行整合，利用 cad 二维软件对模具整体装配图以及零件图进行了绘制，整理出说明书，并且进行了最后总结。关键词：冲孔；落料;垫板；CAD；复合模AbstractAbstractOn the premise of improving peoples life day by day, the die industry is also on the rise, and the requirements for products in peoples production and life are getting higher and higher, which makes the stamping die industry now face tremendous opportunities and challenges.Moulds are divided into injection molds, stamping dies, die-casting dies and so on. The proportion of stamping dies is very large. Most of the parts like sheet metal and metal parts we see in our daily life can be manufactured by stamping die technology. Therefore, it is undoubtedly an excellent opportunity for our stamping technicians under the present great environment.The workpiece analyzed in this design is shim plate, which is flat type of shim. There are no other special structures such as bending and deep drawing. Only blanking and punching are the two processes to be used.Then the structure of the workpiece needs to be analyzed to determine the appropriate type of die holder, such as composite die or progressive die, and the blanking punching composite die is used in the final design.Next, the layout drawing is designed. The layout drawing is the cornerstone of the die design. Through the design of the layout drawing, it determines whether the material belt is fed forward or backward or left or right, and finally determines the form of the die holder. The design scheme of the die holder with rear guide pillar is determined.Then, the stamping force of the workpiece is calculated in detail, and a suitable press is selected. Finally, by calculating the size of the edge, the convex, concave, convex and concave dies of the die are designed, and the fixing plate of the unloading plate is also fixed. Finally, the die is integrated as a whole. The assembly drawing and part drawing of the die are drawn by using CAD two-dimensional software and the description is sorted out.The book and the final summary.Key words: punching; blanking; backing; CAD; compound die目目 录录摘摘 要要.1 1ABSTRACTABSTRACT.2 2第一章第一章 绪论绪论.5 51.1 选题的意义与目的 .51.2 文献综述 .51.3 研究现状 .61.4 设计思路与创新思路 .7第二章第二章 垫板的冲压工艺分析垫板的冲压工艺分析.9 92.1 零件的材料分析 .92.2 零件工艺分析 .92.3 模具结构的初步确定.10第三章第三章 垫板复合模的工艺计算垫板复合模的工艺计算.12123.1 排样设计 .123.2 冲裁力.133.2.1 落料力.143.2.2 冲孔力.143.2.3 落料时的卸料力.143.2.4 冲孔时的推件力.143.2.5 冲床的总压力.143.3 压力机的确定.143.4 压力中心的计算.153.5 刃口尺寸计算 .163.5.1 冲孔刃口尺寸计算 .183.5.2 落料刃口尺寸计算 .183.6 本章小结 .19第四章第四章 复合模的零部件设计与选用复合模的零部件设计与选用.20204.1 模具主要零部件的设计 .204.1.1 凹模的设计 .204.1.2 卸料板的设计 .214.1.3. 凸凹模的设计 .224.1.4 .凸模的设计 .234.1.5 其他零部件的设计 .244.2 定位零件的设计.244.2.1.挡料销的设计 .254.2.2.导料销的设计 .264.3 推件装置的设计.264.4 弹性元件的选用 .274.5 模架及其零件的设计 .274.6 导柱、导套的选用.284.7 上、下模座的选用.284.8 模柄的选用 .294.9 螺钉、销钉的选用 .294.10 模具的总体结构设计 .304.11 本章小结 .30总总 结结.3131谢谢 辞辞.3232参参 考考 文文 献献.3333第一章第一章 绪论绪论1.11.1 选题的意义与目的选题的意义与目的在人民生活方式和生活条件日益繁荣的今天，传统的行业已经不能满足人民的需求，更多的产品脱颖而出，在这个大基础之上，冲压模具制造业爷随之腾飞，在所有模具行业之中，冲压模具的占比非常大，不管是机械行业，农业行业，还是精密行业，冲压模具都无孔不入，可以说，我们人民的生活越来越离不开冲压模具，所以在这个大前提之下，在校期间对冲压模具的学习使得我拥有了巨大的机遇，在这个拥有无限市场的行业之中，日后能够占据一席之地。当然有利必有弊，巨大的市场需求，就使得我们的设计必须不断创新，不管是产品的表明精度还是外形精度亦或者是企业生产零件的效率以及企业总体获得的利益都是决定这个产品是否成功的检验标准，而决定这些条件的就是我们从业技术人员的设计水平，因此，本次课题的研究对于我们即将从业人员的水平是一个十分严峻的考研，并且对于我们提高冲压设计技术水平具有重大的提升意义。本次设计的工件为垫板，从任务给出的工件图可以看出该零件为垫片类型的平直型工件，没有其他的弯曲或者拉深等等结构，在工件之中只有落料和冲孔两个工序，在后续的设计之中我将会对工件的工艺性进行分析，然后对冲压力进行详细的计算，最后通过对刃口尺寸计算以及模具零部件的设计，通过二维绘制软件对模具进行装配图和零件图的绘制。我相信通过本次实操整套设计，能够使我的软件操作水平得到极大的提高，并且会让我学以致用，能够将在校期间的学习知识合理的运用到实际设计之中，我也始终相信，在经过不断的学习和查阅资料之后，我会充分掌握冲压模具设计知识和实操绘制能力，能够完美的完成本次设计，最终设计出同时具有合理性，经济型，精密性的冲压模具。 1.21.2 文献综述文献综述在目前中国的整体情况看来，大多数的制品都会依赖模具成型，其中包括了冲压模具，注塑模具等等，而冲压模具又无孔不入，深入了各个行业之中，所以冲压模具的分类也很多，包括汽车模覆盖件，精密模等等，不同类的冲压模具差异也十分明显，所以这就要求我们从业人员的技术全面，能够应对目前越来越复杂化，精密化，高效化的模具制造业。尽管冲压模具设计越来越复杂化，精密化，高效化，但是冲压模具却是其他的生产方式所无法替代的，放眼世界，对于现目前的技术而言，没有其他任何技术能够兼顾冲压模具的高效，精密，以及效益。在全球近几十年来，模具设计的水平已经渐渐的成为了衡量一个国家的制造业生产能力标杆，比如为人熟知德国，日本制造业强国，它们经过了几十年的沉淀和积累，已经稳稳的占据了强国之列，特别是日本对于精密模具的研究，虽然我国的企业在不断追求利益的过程之中我国近几年来已经逐步减小了对强国的差距，但是不可否认的是距离日本和德国之类的强国还是拥有不小的差距，这个差距，就需要我们以后从业人员的不断努力之下实现追赶甚至反超。8冲压模具制造渗透日常生活的各行各业，比如小到广泛运用的滑轮，手表等，大到汽车，轮船等，各种机械零件都能够依靠冲压模具制造，其原理就是板料或者是条料在通过冲压模具之后，由压力将板料或者条料进行塑性变形或者是进行了分离，这个变形的过程就叫做冲裁和成型，冲裁工序包括为落料，冲孔等，成形工序包括弯曲，拉深，胀形等等10。1.31.3 研究现状研究现状经过近十年的不断发展，我国的冲压模具制造业与世界强国的差距也在不断的缩小，这个差距不仅仅体现在模具设计和制造的技术性之上，还体现在模具的生产效率以及生产效益上，但是从前几年的统计上来看，我国的模具制造数量已经处于世界第三位，所以如何快速提升设计以及制造水平是现目前我国模具行业的重中之重，经过查阅资料整理一下几点：1. 从设计以及制造水平上来说，我国和先进国家相比还是存在较大的差距，首先我国的先进水平是制约我国模具发展的重要绊脚石，没有足够先进的技术支撑，导致很多生产出来的模具精度比较低，特别是型腔型芯的精度不够，将会直接导致模具生产出的产品精度不够，严重影响零件的质量以及生产企业的效益。并且在工艺设备的方面，虽然已经有我国自主开发的设备，但是同样其精度还是难以抗衡先进进口设备，所以在大型冲压覆盖件以及精密设备方面我国还是依赖进口设备。2. 软件普及率低，在冲压模具设计比如 CAD/CAE/CAM 等软件普及率上，我国覆盖面还比较低，不少企业还未普及，不能够模拟金属的成型过程，对模具的设计以及制造进行模拟严重增加了模具制造的时间和开发成本。3. 开发能力较弱，对于我国的模具制造行业，大多数企业停留在追求经济型，专注于高端和精密模具开发的从业人员少之又少，所以我国的高端模具是近期急需解决的重点。4. 标准件的覆盖面低，在冲压模具设计之中，为使整个模具的经济性以及时间效率最大化，会大量使用冲压模具标准件，而我国的标准件厂商屈指可数，并且标准件的使用率低，大部分的冲压零件还依靠自主设计以及制造，对于先进国家来说，一套冲压模具的标准件使用率达到了百分之八十以上，而经过统计我国的标准件使用率仅仅只有百分之四十，所以在本次的设计之中，我将大量的使用标准件，这将会大大降低设计时间以及将会提高经济性。5. 企业的管理水平较低，相比于先进国家的管理水平，我国不仅人才管理水平较低，对于企业管理水平也相对较低，不少的先进技术人才外流，这也一定程度上使得国内的模具水平处于停滞不前或者说缓慢前进状态。总而言之，在短期时间内想要解决我国的模具制造问题，还面临着极大的挑战，这需要我们从业人员的共同努力，为我国模具制造业走上世界强国铺垫出一条全新的社会主义发展道路。1.41.4 设计思路与创新思路设计思路与创新思路根据任务书的要求，本次设计的题目是垫板的冲压模具设计，查阅大量的相关书籍并且结合到在校期间老师们的讲授知识之后，首先我对工件的工艺性进行了详细的分析，首先该材料是我们日常生产生活之中常用的金属材料，具有良好的性能，能够满足本次设计工件的成形条件，分析该工件结构，属于垫片类型的平直类型的零件，没有其他的特殊结构，并且结合该工件的孔位，孔边距以及孔心距皆满足冲压条件，工件的外形尺寸以及厚度合理，所以在本次的垫板冲压模具设计之中，对该垫板采用普通冲裁即可。对工件的工艺性进行完全分析之后，接着对工件的模具方案进行分析，从产品的经济性以及产品质量精度和生产批量来看，分析单工序模具，复合模具以及级进模具的各自优缺点，因为本次设计工件需要的工序很少，只有冲孔和落料两个工序，所以最终选定复合模的模具结构形式，以及最终选择合适的模架形式，比如说后侧导柱模架和中间导柱模架以及四角导柱模架等等。然后结合到本次设计工件的厚度，决定采用何种卸料以及推件方式，其中卸料方式又分为刚性卸料方式和弹性卸料方式两种，刚性卸料方式是利用卸料板直接固定在下模上，料带在经过凸模冲裁之后，直接强行卸料；弹性卸料通常是利用多组圆柱头卸料螺钉和弹簧或者橡胶和卸料板的组合形式对料带进行弹性的卸料装置，在料带进行冲裁之后，卸料板在弹性装置的作用之下进行弹性的卸料，此种卸料方式有相比于刚性卸料方式的好处就是能够对料带进行一个压料的作用，使得料带更加平整，通常来说，在工件的厚度4mm 的设计之中皆可采用此种弹性卸料装置。推荐装置也同样分为弹性推件和刚性推件装置，和以上所说的弹性卸料和刚性卸料同理，在此就不再赘述。当冲压结构确定完成，零件大量选取标准件，需要对模具的装配图进行绘制，利用 CAD 对二维图进行绘制。通过本次设计，我相信会对我的设计思路，软件实操，以及合理运用所学知识的能力得到显著的提升，能够培养我思考问题的能力，在遇到不懂得问题时，能够上网查阅资料或者询问老师，同学，这培养了我解决问题的能力，我相信，本次设计会使我以后的从业道路打下坚实的道路基础。第二章第二章 垫板的冲压工艺分析垫板的冲压工艺分析2.12.1 零件的材料分析零件的材料分析 名称：垫板材料: Q235厚度： 0.5mm图 2.1 零件图2.22.2 零件工艺分析零件工艺分析 本次设计工件是垫板，对工件的工艺性进行分析，首先对工件的外形进行分析，根据零件图可知，该工件为垫片类型，没有其他的特殊性结构，并且工件的整体形状较为规则，没有悬臂没有过细过宽的不规则形状，并且分析该工件的孔位，不管是孔边距还是孔心距，皆满足冲压冲裁工艺性条件。由零件图可知，该垫板所需的工序只有落料和冲孔两个冲裁工序，在工件的内部有一个 3 的圆孔和两个方形孔，要求表面光滑无毛刺，并且需要满足冲压生产的经济性，所以在生产批次的要求上即为大批量的生产。对工件的模具方式进行分析，经上述分析可知，本次设计垫板所需的工序只有落料冲孔两个工序，所以列出下面的三个冲压冲裁方案以供参考选择：1. 按照落料工序-冲孔工序的冲裁顺序，利用单工序的冲压模具冲裁方式进行设计；2. 采用落料工序-冲孔工序同时进行冲裁的复合模具形式；3. 将冲孔工序-落料工序按照顺序进行排列，然后依次进行分布冲裁的级进模具形式。在方案一中，采用单工序的冲裁方式，该单工序方案是对工件所需的工序一一进行冲裁，先进行落料工序，然后进行冲孔工序，虽然模单工序模具的模具设计简单，操作方便，但是多次的冲裁和定位不可避免的就会对成品工件的质量和精度产生影响，并且在本次设计之中，经过两套模具的冲裁，势必会增加模具生产的时间，严重影响生产效率，所以在本次设计之中不采用方案 1 的单工序生产方式。方案三为落料工序和冲孔工序依次进行冲裁的级进模冲裁方式，该种方式相比于单工序方案，效率和精度都相对较高，并且能够极大地缩短生产时间，大大提高整个模具的效率，从而提高企业的利润，但是在本次设计之中，工件的制造难度较低，但是级进模相比于复合模来说，制造难度较大，设计难度较高，需要仔细设计送料和定位问题，并且级进模的模具尺寸较大，不利于企业的效益，所以在本次设计之中不采用方案三的级进模具形式。方案二为落料工序和冲孔工序同时进行冲裁的复合模具形式，该方案的精度高，尺寸相比于级进模较小，并且效率相比于单工序高，制作成本也比级进模低，并且如果利用复合模之中的倒装复合模来说，能够将冲裁之后的冲孔废料通过下模直接排出，操作方便的同时又提高了效率，所以在本次垫板的冲压模具设计之中，最终采用方案二的落料冲孔复合模具冲裁方案。2.3 模具结构的初步确定复合模的形式通常分为倒装复合模和正装复合模，区分两种模具形式的依据就是判断落料凹模的位置，通常来讲，如果落料凹模的位置在下模，那么此模具即为正装复合模，如果落料凹模的位置安装在上模部分，那么此模具即为倒装复合模。相比于正装复合模，倒装复合模的优势十分明显：1. 倒装复合模采用了弹性的卸料方式，能够在完成卸料工作的同时对工件进行一个压料的作用，由此就保证了工件能够保持一个很好的表面精度和平直度。2. 由于倒装复合模的特殊结构性，凹模安装在上模部分，凸凹模安装在下模部分，所以在通过冲孔工序落下的冲孔废料能够直接通过下模安装的凸凹模排出模具，极大地增加的倒装复合模的便捷性。3. 因为工件的冲孔废料不会堆积在凹模之中，所以废料就大大减少了对于凹模的磨损，所以这也会大大的提高模具的寿命。但是通常来说，倒装复合模的使用具有一定的条件限制，比如当所需冲裁的工件孔边距小于 1.5 倍材料的厚度时，如果使用倒装复合模将会导致复合模的凸凹模强度刚度不够，从而造成薄钢，模具寿命难以保证，并且在材料的厚度大于 4mm 的设计中，弹性卸料装置难以对料带进行卸料，所以我们在设计复合模时，需要仔细分析工件工艺性和结构特殊性，采用合适的复合模具方案是能否合理完成工件的重要前提条件。第三章第三章 垫板复合模的工艺计算垫板复合模的工艺计算3.13.1 排样设计排样设计排样图设计直接决定了模具的产品质量以及模具寿命，所以排样图的设计至关重要，排样的设计分为三种方式：有废料排样，无废料排样和少废料排样。其中排样指的是排样图中工件的排列方式，有废料排样指工件与工件之间，工件与料带之间都有搭边值的情况，无废料排样指的是工件和工件之间，工件和料带之间没有搭边值存在，少废料排样指的是工件和工件之间没有搭边值，但是工件和料带之间有一定的搭边值，其中少废料排样和无废料排样的使用少，虽然说少废料排样和无废料排样能够增加产品的利用率，简化模具结构，但是同样会增加模具设计难度，并且模具的强度刚度难以保证，并且凸模与凸模之间无间隙，导致工件与工件之间紧密排列，势必会影响产品的精度和质量。通过排列方式的不同，排样图也分为单排直排方式，双排直排方式，单排斜排方式，单排对排方式等等，决定排列方式的因素即为工件的外形，工件外形不同选择合理的排列方式能够大大的增加材料利用率。表 3-1 搭边值查表 3-1 可得，两工件间的搭边 a1=1.5mm，工件边缘搭边 a=1.8mm。通过分析本次设计工件的外形，设计为单排直排的排样方式，具体形式如图 3-2 所示。图 3-1 零件单排直排排样图条料宽度以及送料步距分别为：b=35+(2 1.8)=38.6mm ，h=8+1.5=9.5mm。一个步距内的材料利用率：=A/（b h） 100%1 =276.5/(38.6 9.5) 100% =75.4所以本次设计工件的材料利用率为 75.4%，此种排样方式在保证了较高的材料利用率的前提之下，又保证了模具的强度刚度。3.23.2 冲裁力冲裁力此章将对模具的冲裁力进行计算，计算冲压力是为了选择适合的压力机，如果不对冲压力进行计算，从而选择了不匹配的压力机，轻则导致模具冲压力不够或者模具过大不能够装夹在压力机上，导致模具不能顺利进行冲裁，重则会导致模具损坏或者大幅降低模具寿命。经过上述工艺性分析分析可知本次设计需要冲孔落料两个工序，所以冲裁力的计算即为计算落料冲裁力和冲孔冲裁力，通过查阅冲压手册表 2-3，取值垫板材料 Q235 抗剪强度 =345MPa. 根据公式查表可得系数 K 取值依据冲裁刃口 K=11.3，取值 1.3.3.2.1 落料力 F落=KL1 t =1.382.60.5mm345Mpa=18.5KN3.2.2 冲孔力 F冲=KL2t=1.3(9.4+16*2)0.5mm345Mpa=9.3KN3.2.3 落料时的卸料力 由表 3-2 得 K卸=0.045 F卸=K卸F落=0.04518.5KN=0.83KN3.2.4 冲孔时的推件力 由 3-2 得 K 推=0.055， 取同时梗塞在凹模内的冲件数为 4 F推=nK推F冲=40.0559.3KN=2KN3.2.5 冲床的总压力F 总=F 落+F 冲+F 卸+F 推=18.5+9.3.+0.83+2=30.63KN3.33.3 压力机的确定压力机的确定在冲裁力计算完成之后，紧接着就需要对模具的冲压力以及各项条件选择合适的压力机，通常情况下，对于小型的模具最常用的压力机为开式压力机，而开式压力机中最常用的即为曲柄压力机，根据上述冲压力计算，模具需要的总冲压力为 30.63N，结合到模具的安装尺寸，以及模具的闭合高度等等，选择以下 J23-16 压力机：公称压力：160KN 滑块行程 ：55mm行程次数：120 次/分最大封闭高度：220mm 封闭高度调节量：45mm工作台尺寸（左右*前后）：300mm450mm工作台板厚度：40mm模柄尺寸：4060倾斜角：353.43.4 压力中心的计算压力中心的计算压力中心指的是模具中冲裁刃口的中心点或者说合力点，计算压力中心是为了保证模具的所有刃口或者说凸模能够在冲裁的时候受力均匀，使得压力中心能够和滑块保持中心，如果不能够保证中心，那么在模具进行冲压的过程中，会加剧模具的磨损，导致模具的寿命降低以及产品的精度不够，这就会极大的降低工作效率和产品效率以及企业的利益，但是在很多复杂的模具之中，难以找寻一个绝对平等的中心点，此时压力中心的选取就需要保证一个偏差范围，使得损耗降低至最小，这个范围只要能够在压力机的允许范围之内，就能够保证压力机以及模具的正常工作。计算压力中心的方式如下：（1）选择刃口的最外侧一点建立两轴坐标系。（2）分别计算出各个刃口的坐标系原点到 x 轴以及 y 轴的距离。 （3）将刃口分为若干的线段，并且计算出各线段的长度。（4）通过以下的压力中心计算公式，将上列各值带入公式，最终计算出压力中心的 x 值和 y 值，这个坐标值即为设计模具的压力中心压力中心坐标（x0 、y0）计算公式：因为冲裁力与周边长度成正比，所以式中各冲裁力 F1、F2、F3、Fn可分别用冲裁周边长度 L1、L2、L3、Ln代替，即1 12210121niinninniiL xL xL xL xxLLLL112210121niinninniiL yL yL yL yyLLLL其中：L为每段线段的长度或圆弧的周长 XX为每段线段的中点或圆弧的中心到轴的距离； YY为每段线段的中点或圆弧的中心到轴的距离；经过分析本次设计工件压力中心如下图所示：图 3-2 压力中心示意图3.53.5 刃口尺寸计算刃口尺寸计算因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。minmaxZZTA表 3-2 初始双面间隙、maxZminZ08、10、20、3509M2、Q235-AQ34540、5065Mn材料厚度 /tmmminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZ小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.0100.140.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表 3-3 确定初始双面间隙、 的值为极小间隙 现取=0.06、 maxZminZmaxZ=0.04minZ表 3-3 规则形状凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差T凹模偏差A基本尺寸凸模偏差T凹模偏差A1818303080 0.0200.0200.0250.030120180180160 0.0300.0400.045 80120 0.025 0.0351603601360500500300.0350.0400.0500.0500.0600.070由表 3-4 确定、的值：0.02 0.02TA3.5.13.5.1 冲孔刃口尺寸计算冲孔刃口尺寸计算对于冲孔尺寸，利用公式 0.203mm0minTxdDT AZDDTA0min其中 磨损系数的选取查下表 3-5x 是工件的公差值 表 3-4 磨损系数表工件精度 IT10=1x工件精度 IT11IT13=0.75x工件精度 IT14=0.5x查公差表可知孔的公差等级为 IT10 级，所以查上表得=1x 则 ：0.203mm=0minTxddT000.020.023 1 0.153.15 = AZddTA0min0.0203.150.040.0203.193.5.23.5.2 落料刃口尺寸计算落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于 A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式AxDDA0max 0minminTZdDT其中 模具基准尺寸()Dmm 工件极限尺寸()maxDmm 工件公差()mm落料尺寸，查表 3-5 取 x=1 0.020.0280.020.0235则 =00.1250AxDDA0max0.020.02008 1 0.027.98 = 0minminTZdDT000.020.02(7.980.04)7.94则 =0.020.0235AxDDA0max0.020.020035 1 0.0234.98 = 0minminTZdDT000.020.02(34.980.04)34.943.63.6 本章小结本章小结在本章节之中，我首先对排样的概念进行了阐述，然后针对排样图的原则作出了合理的排样图，接着对模具的冲压力进行了计算，然后针对模具的所需冲压力选择了合适的压力机，保证了模具能够在合理的条件之下完成对工件的冲裁，然后对模具压力中心进行了计算，最后对所需落料和冲孔工序的刃口尺寸进行了计算，本章节对下一章节中对于模具零部件的选择提供了重要的数据依据。第四章第四章 复合模的零部件设计与选用复合模的零部件设计与选用4.14.1 模具主要零部件的设计模具主要零部件的设计模具的结构如同上文中所述，根据排样图的排列，选择了前后左右皆可送料的后侧导柱模架，后侧导柱模架的空间性优越，不管是视野还是操作性都十分良好。本次设计模具上模由上模座，上垫板，空心垫板，凸模固定板以及凹模所组成，下模部分由卸料板，凸凹模，固定板，下垫板以及下模座所组成的落料冲孔的倒装复合模具形式，并且在模具零件的选用之中，将会大量使用模具标准件，比如螺钉，圆柱销以及模柄导柱导套等等零部件。4.1.14.1.1 凹模的设计凹模的设计凹模的结构多种多样，总体来说分为拼接式和整体式凹模，其中拼接式凹模能够在模具刃口磨损或者损坏的时候，方便模具师傅进行更换，但是安装比较复杂，整体式凹模即为凹模皆为一整块，没有任何拼接的结构，优点就是安装方便，分析本次设计工件，该工件的形状和结构都比较简单，所以本次设计之中将直接采用整体式凹模，材料采用 Cr12，硬度为 HRC6064。如图 4.1 所示是凹模洞口的几种结构形式：图 4.1 刃口类型本模具采用的是 b 型。（本段摘自冲压工艺与模具设计P47） (15mm) HKb凹模高度 （3040mm） 1.52()cH凹模壁厚 式中 b冲压件最大外形尺寸 ，。 K系数，考虑板材厚度的影响 152248 1P其值可查文献表根据本模具情况，查得 K=0.22。凹模高度 H=Kb=0.335=10.5mm，但是为了保证模具的强度和刚度，本次设计凹模 H 取值 20mm。所以凹模尺寸。100x80x20LxB 图 4.2 凹模4.1.24.1.2 卸料板的设计卸料板的设计 卸料板分为弹性卸料和刚性卸料两种，在本次设计之中采用了弹性卸料装置，弹性卸料装置由卸料板，卸料螺钉和弹性装置组成，通常情况下弹性卸料装置只适用于材料的厚度小于 4mm 的工件之中，由于卸料板的运动需要控制，所以模具设置四颗卸料螺钉来控制卸料板的行动方向和行程，本次设计的卸料板厚度取值 12mm，卸料板的外形尺寸跟随凹模外形尺寸，所以卸料板总体尺寸为 100x80x12mm，材料为 45 钢。图 4.3 卸料板4.1.3.4.1.3. 凸凹模的设计凸凹模的设计在复合模具之中，凸凹模是具有特殊性的一个零部件，对于落料工序来说，凸凹模是落料凸模，而对于冲孔工序来说，凸凹模又是冲孔凹模，所以凸凹模是同时具有落料和冲孔两个作用的零部件，在工作的时候，落料凹模和凸凹模作用对料带进行落料，而冲孔凸模又和凸凹模作用进行了冲孔，所以本次设计中需要对凸凹模进行设计，而本次设计将采用台阶式对凸凹模进行加工，将凸凹模加工一个凸台，再利用凸台和凸凹模固定板进行固定，因为工件整体尺寸不大，所以凸凹模尺寸也相对较小，所以无需螺钉固定。在复合模具凸凹模的选用之中，需要满足凸凹模壁厚大于等于材料的 1.5倍条件，如此才能够保证凸凹模的强度刚度，保证模具的寿命。经过测量本次设计凸凹模的最小壁厚为 2mm，满足壁厚的条件。其结构如图 4.4图 4.4 凸凹模4.1.44.1.4 . .凸模的设计凸模的设计通常情况下凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表。表 4.1 固定形式的特点比较固定形式固定方法特点凸模固定板固定一般采用 H7/m6 过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难与上模板直接连接采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上适用于大型凸模的固定低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上适用于冲裁 0.32的板mm料 由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选凸模固定板固定，采用 H7/m6 过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定。 冲孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6 或 H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取,热处理硬度为AT105862。HRC凸模的结构形式如图 4.5图 4.54.1.54.1.5 其他零部件的设计其他零部件的设计根据凹模板与凸模板的尺寸标准，可以确定其他尚未确定的零部件的尺寸，列于表 4.2，如下：表 4.2 模具其他零部件相关参数序号名称长宽厚（mm）材料数量1凸模垫板100801245 钢12凸模固定板100801245 钢13凸凹模固定板100801245 钢14.24.2 定位零件的设计定位零件的设计在冲压模具设计中，冲裁的条件就是条料能够顺利送进，而需要条料能够顺利送进就必须使用到导料装置，冲压模具的导料装置多种多样，比如导料板，导料销，导料式浮顶器等等，而导料板多用于级进模，导料销多用于复合模之中，而本次设计之中将使用两颗导料销和一颗挡料销的形式进行导料。如简图4.6 所示。图 4.6 挡料销和导料销位置4.2.1.4.2.1.挡料销的设计挡料销的设计常见的挡料销的形式分为以下的三类：始用挡料销，活动挡料销以及固定挡料销三种，使用始用挡料销每次使用之前需要手动操作，所以本次设计中不采用，由于本次设计工件的行程较短，如使用固定挡料销，需要在凹模开槽，强度有所降低，所以本次设计采用活动挡料销的形式。如图 4.5 该模具设计为活动挡料销。图 4.7 挡料销4.2.2.4.2.2.导料销的设计导料销的设计导料销的形式和挡料销的形式一致，本次设计中采用活动导料销，条料在送进模具时，保持一侧送进，并且两颗导料销保持在同侧，因为本次设计之中条料选择前后送料，所以导料销的位置设置在条料的左侧。导料销材料采用 45 钢制造，热处理硬度 4348HRC。4.34.3 推件装置的设计推件装置的设计当模具合模状态下，冲压完成之后，开模时，上模上行，此时需要将工件从凹模内推出，此种将工件推出的装置即为推件装置，推件装置同卸料装置一样，有刚性推件装置和弹性推件装置之分，弹性推件装置具有压料作用，但是推件力小，本次设计之中采用刚性推件装置，在开模时，打杆推动连接板，连接板推动推杆，推杆推动推件块，从而使推件块推出冲裁完成的成品工件，此种推件的方式常用于倒装复合模之中，如图 4.8 所示：图 4.8 钢性推件装置4.44.4 弹性元件的选用弹性元件的选用在冲压模具的弹性元件的选用之中，通常情况下有橡胶和弹簧之分，因为本次设计为落料冲孔倒装复合模，所以在本次设计中将采用橡胶作为弹性元件，：弹性元件的自由高度，由下式得 mmHhH322630.025.05330.025.0自式中()； H自弹性元件的自由高度mm()； h卸料板的工作行程mm 410Hmmmm凹模或凹凸模的刃磨量（）；一般取；则树脂高度取 30mm。4.54.5 模架及其零件的设计模架及其零件的设计在冲压模具标准模架之中，模架上模部分通常是由上模座和导套组成，下模部分由下模座和导柱组成，这是常见的导柱导套式模架，而模架又分为后侧导柱模架，中间导柱模架和对角导柱模架以及四角导柱模架等，例如中间导柱模架只能够前后送料，但是后侧导柱模架就能够前后左右送料，然而中间导柱模架的寿命又会高于后侧导柱模架，所以我们在选择模架时需要仔细分析各自的优缺点，选择合适的模架才能够生产出合格的产品。本次设计中采用后侧导柱模架，并且采用前后送料，送料方便，空间开阔，如图 4.9 所示。图 4.9 模架4.6 导柱、导套的选用导柱与导套的结构、尺寸一般都是直接由标准中选取，在选用时导柱的长度应保证冲模在最底工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于(1015)mm。在最高工作位置时，导柱上端面与导套的下端面的距离不小于(1020)mm，导柱和导套的配合精度由表 4.3 查出选择 II 级。表 4.3 导柱、导套配合间隙模架精度等级I 级II 级配合形式导柱直径配合间隙值配合后的过盈量180.0100.01518300.0110.01730500.01
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