钻床底座盖板冲裁模设计

1、南 京 工 程 学 院毕 业 论 文继续教育学院 * 级 模具设计与制造 专业题目： 钻床底座盖板冲裁模设计 学生姓名：* 指导老师：* 2012 年 3月目录摘要.1前言.2课题.31、 冲裁件工艺及方案的确定.42、 模具结构形式的确定及总体设计.53、 冲裁件排样设计.74、 冲裁力和压力中心的计算.115、 冲压设备的选择.146、7、 冲裁模主要零部件的结构与设计.218、 较核模具闭合高度及压力机有关参数.25九、模具总装图.26十、模具的装配与检测.27总结.30致谢.31参考文献.32摘要 本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提

2、高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。本设计主要工序包括：冲孔和落料。本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。 我觉得通过本次的毕业设计，达到了这样的目的：1. 综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。 2.巩固与扩充所学有关冷冲模具设计课程的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤

3、，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性。3.掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高等。关键词：冷冲压 冲裁 落料 课题：钻床底座盖板冲裁模设计零件简图：如图1所示工件名称：盖板生产批量：批量材 料：08F厚 度：2mm图1一、冲裁件工艺分析及方案的确定（一）冲裁件工艺分析1.工件材料：08F是冲压用钢板中的一种牌号，F指的就是沸腾钢， 它的含碳量万分之八，它具有强度低，塑性、韧性好等特点，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。2.工件结构：根图1可以看出，该件结构简单，整体工艺结构性较3

4、.工件尺寸精度：根据零件图所住尺寸及公差，尺寸精度要求较低，采用IT12级精度，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，综合评比适宜冲裁加工。（二）冲压工艺方案的确定 根据冲裁件形状可以分为冲孔、落料两个基本工序，因此我们可以考虑以下两种方案： 方案一：采用单工序模生产，其结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的产量要求。 方案二：采用复合模生产，它的优点是生产效率较高，冲裁件的相对精度较高。通过对上述两种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。二、模具结构形式的确定及总体设计（一）模具类型的选择 由于我们采用复合模生产，而复合模又可分为正装

5、式复合模和倒装式复合模，因此我们对两种结构进行了比较： 正装式复合模适用于平直度要求较高或冲裁时易于弯曲的大而薄的制件，缺点是操作不方便。倒装式复合模结构简单，适用于平直度要求不高的厚板制件，应用广泛。 由于本次冲裁的制件是盖板，它需要和钻床底座配合，所以平直度要求较高，且工件厚度为2mm,不适合使用倒装是复合模生产。由以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。（二）操作与定位方式 1.操作方式:由于该制件只是批量生产，同时也为了降低生产成本，提高经济效益，所以采用手工送料方式。 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，

6、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销。 3.卸料方式: 由于制件平直度要求较高，料厚仅为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.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

7、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，该复合模采用方案四中间导柱的导向方式。 三、冲裁件排样设计 （一）排样方式的确定 冲裁件在板料上排放的方法称为排样，排样的目的是在于减少材料的消耗，从而提高劳动生产率和延长模具的寿命。排样的方法可分为三种：有废料排样法 少废料排样法 无废料排样法根据该零件的形状与尺寸分析，因为有圆弧所以排除

8、无废料排样法，而为了最大程度的节省材料，我们采取少废料排样法为了提高材料的利用率，同时也要对生产操作模具结构、寿命等方面的适当考虑，再结合零件的形状尺寸，采用了直排的排样方法 如图2（二）冲裁件搭边值的选取搭边就是排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料，能够补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能 硬材料的搭边值可

9、小些，软材料脆、性材料的搭边值要大些。 零件的形状与尺寸 制作尺寸大或有尖突的复杂形状，搭边值要取大值。 材料厚度 厚材料的搭边值应取的大些。 送料方式及挡料方式 用手工送料，有侧压板导向的，搭边值可以小一些。表1 搭边值表料厚手工送料自动送料圆形非圆形a a1aa1aa111.51.521.5>1221.52.5232>232.5232.5>3432.53.5343>45435454根据零件形状，厚度查表1可得搭边值a= 2.5 a1=2图2（三）送料步距、条料宽度计算送料步距：指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式

10、有关，是决定侧刃长度的依据。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。送料步距公式： A=D+a1 =104.7+2 =106.7 mm D 送料方向的冲裁件宽度;a1 冲裁件之间的搭边值；条料宽度及而此处采用的是条料宽度按下式： B= =120+5 =125 mm为冲裁件宽度方向的最大尺寸；（四）材料的利用率 材料的利用率是指冲裁件的实际面积与所用面积的百分比，是衡量排样合理性的指标，公式： = 82%一个步距内零件的实际面积- 一个步距内所需毛坯面积A- 送料步距 B- 条料宽度四、冲裁力和压力中心的

11、计算（一）冲裁力的计算 冲裁力就是指冲裁时的最大抵抗力，它是选用冲压设备和检验冲模强度的重要依据。一般可以按下式计算：P=KLtb (落料) =1.3×376.1×2×340 =332472 N P= KLtb (冲孔） =1.3×6×3×2×340 =49963 N P为冲裁力（N） K为安全系数一般取1.3 t为材料厚度（mm）; L为冲裁轮廓周边总长（mm）； b 为材料抗剪强度，（=340MPa）（2） 卸料力、顶件力的计算 由于影响卸料力、顶件力的因素很多，无法准确计算，所以在生产中均采用下列经验公式计算： 式中：

12、 、分别为卸料力、顶件力； 、分别为卸料力系数、推件力系数，其值见表3.1为冲裁力（N），按式 计算。冲裁材料纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.060.0750.10.14>0.10.50.04500550.0650.08>0.52.50.040.050.0500.06>2.56.50.030.040.0400.05>6.50.020.030.025 0.03查表2 =0.04 =0.06=13298.88 N =19948.32 N（三）总冲压力的计算 总冲压力 总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据

13、不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，所以 =+ = 415682.2 N 415.7 KN（四）压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心，在设计冲裁模时，确定压力中心位置实际上就是确定模柄轴线位置，五、冲压设备的选用 压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来

14、推断。由以上的设计、计算，确定压力机的规格尺寸如下：选择开式双柱可倾式压力机J2363能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：630KN滑块行程：120mm最大闭合高度：360mm最大装模高度：280mm工作台尺寸（前后×左右）：480mm×710mm 垫板尺寸（厚度×直径）：80mm×230mm模柄孔尺寸：50mm×70mm最大倾斜角度：300经验公式；软材料： t1mm C=(3%4%)t t=13mm C=(5%8%)t t=35mm C=(8%1%)t硬材料： t1mm C=(4%5%)t t=13mm C=(6%8%)t t=3

15、8mm C=(8%13%)t根据分析冲裁模间隙采用查表法确定，查表3，得Zmax=0.260mm,Zmin=0.220mm。表3材料厚度45钢板Q235,08H62,H68ZminZmaxZminZmaxZminZmax0.30.040.060.020.040.010.030.80.130.160.070.10.0450.07510.170.20.10.130.0650.0951.50.270.310.150.190.10.1420.380.420.220.260.140.18（二）落料刃口尺寸 落料时应以凹模为基准件来配作凸模。尺寸改变的有：R60mm 40mm 其中，基准件基本尺寸（mm）

16、; 凹模刃口尺寸（mm）; 凸模刃口尺寸（mm）; 工件公差（mm）; 凹凸模制造公差（mm）； X磨损系数。R60 t=2 查表4 =0.030，=0.017 查表5 0.18，X=1 40 t=2 查表4 =0.020，=0.014 查表5 0.1，X=1 表4材料厚度t基本尺寸101050501000.40.0060.0040.0060.0040.60.0060.0040.0080.0050.0080.0050.80.0070.0050.0080.0060.0100.00710.0080.0060.010.0070.0120.0081.20.0100.0070.0120.0080.017

17、0.0101.50.0120.0080.0150.010.020.01220.0170.0120.0200.0140.0300.0172.50.0230.0140.0270.0170.0350.020 表5系数X非圆形圆形料厚t(mm)10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.310.590.600.300.30冲孔刃口尺寸计算 冲孔时应以凸模为基准件来配作凹模。尺寸改变的有：mm 其中， 基准件基本尺寸（mm）; 凸模刃口尺

18、寸（mm）; 凹模刃口尺寸（mm）; 工件公差（mm）; 凸凹模制造公差（mm）； X磨损系数。 ：t=2 查表7 =0.017，=0.012 查表8 0.2，X=0.5（4） 橡胶的设计 根据材料力学性能的选用聚氨酯橡胶，它的特点是耐磨性高；强度、弹性高；耐油性、耐老化、去密性好；但耐湿性较差。适用于垫圈、防震制品等，以及要求高耐磨、高强度、耐油场合。7、 冲裁模主要零部件的结构与设计（一）工作零件的设计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=KS =0.2&#

19、215;120 =24mm (查表6取K=0.2) 取凹模厚度H=24mm凹模长度 L=S+(2.5-4.0)H =120+（2.5-4.0）×24 =180216 mm取凹模长度L=195mm凹模宽度B=S1+(2.5-4.0)H =104.7+（2.5-4.0）×24=165-201 mm取凹模宽度B=185mm（其中S为垂直于送料凹模刃壁间最大距离，S1为送料方向刃壁间最大距离，K为系数查相关图表可得。）表6凹模厚度系数KS/mm材料厚度t/mm11336 500.300.400.350.500.450.60 501000.200.300.220.350.300.45

20、 1002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22图3凹模整体轮廓尺寸L×B×H=195mm×185mm×24mm 如图3所示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孔凸模设计成阶梯式，采用数控铣削床加工。其总长按相关公式计算：L=h1+h2+h3 =20+20+30=70mm（其中h1为凸模固定板厚度，h2为凹模垫板厚度，h3为凹模厚度。）3.凸凹模零件外形相对复杂，根据实际情况并考虑加工，为了满足凸凹模强度和刚性，将凸凹模设计成阶梯式，使装配修磨方便。采用成形铣、成

21、形磨削加工。凸凹模总长L=56mm图4（二）定位零件的选择 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。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M8×10mm,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，应使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。(三)模架及组成零件的设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩引起的模具歪斜，以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架规格。 导柱d/mm&

22、#215;L/mm分别为30mm×220mm,32mm×220mm；导套d/mm×L/mm×D/mm分别为30mm×120mm×40mm, 32mm×120mm×42mm。上模座厚度H1取35mm,上垫板厚度H2取10mm,凸凹模固定板厚度H3取20mm,卸料板厚度H4取15mm。下模坐厚度H5取45mm,下垫板厚度H6取10mm,凸模固定板厚度H7取20mm,凹模垫块厚度H8取30mm。模具闭合高度HH=H1+H2+H5+H6+H凸+H凸凹-h =35mm+10mm+45mm+10mm+70mm+56mm -3m

23、m=223mm 式中H凸冲孔凸模长度，70mm； H凸凹凸凹模长度，56mm； h凸模冲裁后进入凹模的深度3mm。八、较核模具闭合高度及压力机有关参数 较核模具闭合高度 模具闭合高度H应该满足Hmin-H1+10HHmax-H1-5（公式12）式中Hmax压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合高度；H1垫板厚度。根据拟选压力机J2363，查开式压力机参数表得：Hmax=450mm, Hmin=270mm,H1=80mm.将以上数据带入公式12，得200<H<365 经计算该模具闭合高度H=223mm，在200mm365mm内，且开式压力机J2363最大装模高度280mm,大于模

24、具闭合高度247.4mm , 可以使用。九、模具总装图1-螺母，2-橡胶，3-托板，4-下模座，5-圆柱销，6-下垫板，7-冲孔凸模固定板，8-落料凹模垫板，9-落料凹模，10-导套，11-导柱，12-上模座，13-橡胶，14-凸凹模固定板，15-上垫板，16-内六角螺钉，17-圆柱销，18-打板，19-模柄，20-打杆，21-止动销，22-推杆1，23-推杆2，24-推杆3，25-凸凹模，26-卸料板，27-内六角螺钉，28-导套，29-导柱，30-冲孔凸模1，31-顶件块，32-冲孔凸模2，33-冲孔凸模3，34-顶杆，35-双头螺柱，36-挡料销，37-导料销 十、模具的装配与

25、检测（一）模具的装配1.安装模柄模柄与上模座为过渡配合，将模柄旋入上模座后，用精密角尺检查模柄与模座上平面的垂直度，然后加工骑缝销钉孔，打入止动销21后将上模座下平面磨平。2.安装导柱、导套导柱、导套与模座孔为过盈配合，按模座规格选用安装，导套的专用定位工具将孔径不等的导套10、28同时压入上模座12，然后将两根导柱分别插入导套10、28并在上、下模座之间垫上两块标准的等高垫铁，利用压导柱的工具同时压入下模座4，安装完后检查导柱、导套垂直度和模架上、下平面间的平行度。3.装配凸凹模凸凹模25与固定板14为过渡配合，该凸模为直通式采用压入后铆开尾部，并磨平的固定方式，安装完后，严格检查凸凹模，对

26、固定板平面的垂直度固定板铆接磨平面的粗糙度。4.安装弹压卸料板将卸料板26套在已压入固定板14的凸凹模上，在固定板和卸料板间垫等高垫铁，调整间隙后用平头夹板，将固定板和卸料板夹紧，用直接引钻或铳中心引投方式，将卸料板上的螺孔位置转移到凸凹模固定板14上，拆开后在固定板上钻出螺钉孔。5.装配凹模板将凹模板9依据外形标记线找正位置，将卸料板26上螺钉孔位置投影到凹模板上，标出螺孔以及销钉孔位置，装配后调试，注意平行度要求，6.装配顶件块顶件块31与凹模板之间采用小间隙配合，直接装入凹模板找正即可7.装配落料凹模垫板依据凹模板上将孔以及销钉孔位置投影到落料凹模垫板8上，找正装配。8.装配凸模固定板将

27、装在冲孔凸模固定板7上的凸模30、32、33小心插入凹模型孔内，同时将冲孔凸模固定板一并插在冲孔凸模上，并在固定板7和凹模板8上表面间垫等高垫铁，粗调凸凹模相对位置，将上模座放在凸模固定板上，并将他们夹紧，将他们一起从导柱上取下，在上模座上投螺孔，再拆开钻孔。将淬硬磨平的上垫板15放在固定板上，盖上模座拧上紧定螺钉。9.装配下垫板将下垫板6放在下模座上，根据外形或标记线找正位置钻孔，装配调试。10.调整模具间隙将模具翻转，底朝上，用衬圈保护模柄，将其夹在虎钳上，用手电照射，从下模楼料孔观察凸凹模，凹模之间间隙，用手锤轻敲固定板侧边进行调整，间隙均匀后拧紧紧固螺栓。11. 装配附件将卸料板，橡胶垫用卸料螺钉安装在上模座上，调整卸料板压料面，使其相对凸凹模断面的超高度为规定值（0.20.5mm），检查卸料板上、下移动情况，最后在相应位置装上挡料销和导料销。（二）模具的检测冲模装配前，应该对零、组件进行检查、复查的内容有:（1）冲裁模的刃口部分应锋利,拉伸模的弯曲的工作型面应过度圆滑,表面粗糟度应符合要求;（2）工作热处理后的实际硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析