挡片 冲压模具课程设计

一、冲裁工艺设计1.1冲裁件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。硅钢的强度硬度高，弹性好，塑性韧性较低，但零件尺寸要求不高，厚度小，具有一定的冲压性能。孔边距远大于凸、凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用复合冲压工序；零件上的尺寸都是自由公差，按IT14级，一般冲裁均能满足1.2冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。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。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。二、冲裁排样设计2.1排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。2.2搭边的选取排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关：=1\*GB3①材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。=2\*GB3②工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。=3\*GB3③材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。=4\*GB3④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取小些由表2.1确定搭边值根据零件形状两式件间按矩形取搭边值=2.5，侧边取搭边值=2.2。2.3送料步距、条料宽度及板料间距计算2.3.1送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，其值等于冲裁件相应部分宽度加上工件间搭边值，即=45.5+2.5=482.3.2条料宽度及板料间距的计算条料宽度按下式：（2-1）其中为冲裁件宽度方向的最大尺寸；为导料板与最宽条料之间的间隙查表取。2.4排样图2.5冲裁力和压力中心的计算2.5.1冲裁力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtτb（2-2）=1.3×371.56×0.35×600=101435.9N式中F-------冲裁力L-------冲裁周边长度t-----材料厚度τb----材料抗剪强度（τb=600MPa）K-----系数（一般取K=1.3）卸料力Fx=KxF（2-3）推件力Ft=nKtF（2-4）顶件力Fd=KdF（2-5）式中Kx、Kt、Kd-----卸料力、推件力、顶件力,如表2.3所示n-----同时卡在凹模内的工件数量式中h-----凹模内的直刃壁高度t-----板料厚度查表2.3总冲压力Fz总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，则：Fz=F+Fx+Ft=101435.9+0.05×101435.9+4×0.06×101435.9=130852.3N2.5.2压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。压力中心的计算其计算方法为各个边的长度与其中点对应X、Y的坐标值积相加再除以各边长度之和：X=L1×x1+L2×x2+L3×x3+…+L14×x14/L1+L2+L3+…Ll14=43.Y=L1×y1+L2×y2+L3×y3+…+L14×y14/L1+L2+L3+…+L14=28.5所以压力中心坐标为（33.5，18.5）三、凸、凹模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。表3.1初始双面间隙、由表3.1确定初始双面间隙、的值：3.1冲孔刃口尺寸计算对于冲小孔转换为利用公式（3-1）（3-2）其中——磨损系数的选取查下表3.2△——是工件的公差值表3.2磨损系数表因孔的公差等级为IT13级，所以查上表得=0.5则

===校核间隙：查表得=0.020=0.020+=0.020+0.020=0.040＜0.114所以满足+≤的条件，制造公差合适。3.2落料刃口尺寸计算对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，。只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作图3.1查表得=0.02 =0.03,对应各尺寸公差确定x=0.5一磨损后增大的尺寸(凹模)属于A类尺寸，它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式其中——模具基准尺寸()——工件极限尺寸()△——工件公差()其落料精度为IT14级，查公差表将尺寸、、12、19分别转化为、、、,查表3.3取x=0.5则a=b=c=f=二磨损后减小的尺寸(凹模)属于B类尺寸，它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式其中B——模具基准尺寸()——工件极限尺寸()△——工件公差()e=三磨损后基本不变的尺寸(凹模)属于C类尺寸，它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式其中C——模具基准尺寸()——工件极限尺寸()△——工件公差()d=落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是66.63，45.19，11.79，18.74，11.79，33.19不必标注公差，但要在技术条件中说明：凸模刃口尺寸与落料凹模实际尺寸配制，保证最小双面合理间隙值`3.3孔心距尺寸计算孔心距55查公差表将尺寸转化为，磨损后尺寸基本不变，不必考虑磨损的影响，可直接按公式计算：（3-4）其中——工件孔心距；——凹模孔心距的公称尺寸；△——工件制造公差。则计算结果如下：四冲裁模主要零部件的结构与设计4.1模具类型的选择该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，采用倒装比正装操作方便简单，生产效率较高，因此选用倒装复合模。4.2定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。4.2.1导料装置的选择属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。但考虑到零件厚度为0.35，为了加工设计的方便的方便且不影响其工艺要求，采用导料板导料且与卸料板制成整体式。4.3卸料装置和推件装置的选择4.3.1卸料装置的选择常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的充模中，长用在倒装复合模中，因此选取弹压卸料板。弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的=0.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.1～0.3。卸料板的厚度查表4.4。查上表得卸料板厚度4.3.2推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。4.4工作零件的设计4.4.1凹模的设计凹模厚度的确定：——为系数——为凹模刃口的最大尺寸()查表4.6选取系数=0.30。凹模壁厚;C≥（1.5～2）H=30～40凹模外形尺寸为，将凹模板作成薄壁形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为。凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。4.2凸凹模的设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为倒装结构时，内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。查表选取。该凸凹模的长度。4.4.3凸模的设计凸模的固定形式有：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。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用凸模固定板固定的形式固定凸模，并以H7/p6过渡配合。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58～62。其凸模长度计算公式：其中1—凸模固定板厚度—材料厚度0.35—推件块厚度17—增加长度，一般选取0～104.4.4模架及组成零件的设计该模架选用中间导柱模架，导向装置安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。由标准（GB/T2851.5-1990）中选取,从而确定以下材和尺寸：模架材料选取铸铁200模架上模板的长度为250、宽度190、厚度35。下模板的长度为250、宽度190、厚度40；最大高度为190、最小高度为160。模柄选取压入式模柄，压入模柄部位应与安装孔成7/6配合；材料选取45钢，尺寸。螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为10；导柱的直径为25，长度170；导套的直径为38，长度85；应按6/5配合；柱间的距离150；材料为20钢。五压力机的选取及校核5.1压力机的选择由以上的设计、计算，确定压力机的规格尺寸如下：查表选取国产200开式压力机 其最大装模高度为200最小装模高度为130模柄孔尺寸为直径30，深度为50工作台尺寸左右为315、前后200，厚度40工作台孔尺寸：左右150、前后70、直径110立柱间距离：150倾斜角3005.2装模高度的校核为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其关系式为：（5-1）式中——冲模的闭模高度;——最大闭模高度;——最小闭模高度;——垫板高度；——最大装模高度；——最小装模高度。则=40+35+8+42+40-15=150有此可知,则所选则的压力机符合要求。1.圆柱销2.内六角螺钉3.下模板4.下垫板5.凸凹模固定板6.橡胶7.卸料板8.导料销9.凹模10.空心垫板11.凸模固定板12.上垫板13.上模板14.螺钉15.模柄16.骑缝销17.圆柱销18.凸模19.顶杆20.导套21.导柱22.推件块23.凸凹模24.卸料螺钉25.紧固螺钉26.挡料销工作原理：工作时，板料以导料销8和挡料销26定位，上模下压，凸凹模23外形与推荐块22配合，在凹模腔9内落料，同时冲孔凸模18与凸凹模内控进行冲孔，冲孔废料直接落下；然后上模上行，当滑块碰到上死点时，推杆开始工作，将工件从凹模内推出落六总结这次的毕业设计是大学三年中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，让我感慨颇深，主要体会有以下几点：1、扎实的基础课，专业课是模具设计的基础。由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。2理论与实践相结合的重要性以前的学习中，基本上是纯理论的学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。通过向老师们请教，我了解到设计要面向企业，面向市场的原则，毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练，是我们独立工作的前凑，将对我们以后的工作产生深远的影响。3、对模具设计中的安全性，经济性加深了认识在设计工作中，要不断对安全性进行分析，从操作者的角度进行设计，在设计中，需要考虑到模具的成本问题，经济效益是工业生产的前提，成本的高直接决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准件。4、电脑成为设计中重要的辅助工具。由于工件形状复杂，在设计中计算塑件的体积出现了很大的难度，通过计算机辅助绘图和计算才得以解决。另外在绘零件和装配图时采用电脑也更方便快捷。采用电脑处理，精度高，方便快捷，在本次设计时，要求计算机绘图，从而对AUTOCAD的学习有了很大的进展，