垫片冲孔落料冲压模具设计及制造(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计说明书设计题目垫片冲孔落料冲压模具设计及制造院系机械工程学院专业机械设计制造及其自动化年级学生姓名学生学号专心-专注-专业指导教师职称高级实验师完成毕业设计（论文）时间2014年5月垫片冲孔落料冲压模具设计与制造目录1冲压件零件图 .22冲压工艺性分析 .22.1冲压件结构分析 .22.2冲压件尺寸精度分析及确定 .23冲压工艺方案的确定 .24主要设计计算 .24.1排样方式的确定及其计算 .24.2冲压力的计算 .34.3压力中心的确定及其相关计算 .34.4工件零件刃口尺寸的计算 .45冲压设备的选择 .66模具结构选择 .66.1模具类型的选择 .66

2、.2定位方式的选择 .66.3卸料、出件的方式选择 .66.4导向方式的选择 .67主要零部件的设计 .67.1工作零件的设计 .67.1.1落料凹模设计 .77.1.2冲孔凸模设计 .77.1.3凹凸模设计 .87.2工作零件力学性能校核 .87.2.1弯曲应力校核 .87.2.2压应力校核 .87.3固定零件 .97.4定位零件 .97.5卸料零件的设计 .97.5.1卸料板的设计 .97.5.2卸料弹簧的选择 .107.6模架及其他部件 .107.7模具闭合高度校核 .108模具总装图 .119模具工作过程 .11参考文献.11附录 .11I2014 届机械设计制造及自动化毕业设计说明书

3、垫片冲孔落料冲压模具设计与制造摘要本文介绍了垫片冲孔落料复合模模具的设计，完成冲孔、落料两道工序。冲裁模具的设计首先要通过对零件的工艺分析，确定工艺方案并通过必要的工艺计算，选择合适的冲压设备， 然后再进行模具的设计。使用 AUTOCAD绘制模具总转图和零件图，从而完成整套模具的设计。 模具为倒装式结构，由打杆顶出冲压件，采用弹簧驱动的卸料板卸除条料。排样方式为单排，由活动挡料销和导料销定位、导料。模架为中间导柱圆形模架，压入式模柄。关键词冲孔 落料模具设计复合模II垫片冲孔落料冲压模具设计与制造1 冲压件零件图材料： 65Mn 厚度为 1 mm，小批量生产。工件简图：图 1-1零件简图2 冲

4、压工艺性分析2.1冲压件结构分析此工件只有落料和冲孔两道工序。材料为65Mn，料厚 t=1mm，具有良好的冲裁性能。结构简单，左右分别对称 10mm孔，同心圆弧R10mm。2.2冲压件尺寸精度分析及确定零件的尺寸精度均未给出公差，属于自由尺寸，位置精度均在IT6 IT8之间，查表1 161 得， 34.6 0.1mm ,R10mm为外形尺寸（非圆形） ，公差精度取 IT14 ，查表确定公差值为 R1000.36 mm,孔 10mm，公差精度取 IT11 ，查表 1 1 51确定公差值为1000.05 mm。补标公差后的零件图如图3-1 所示。图 2-112014 届机械设计制造及自动化毕业设计

5、说明书3 冲压工艺方案的确定该零件包括落料和冲孔两道工序，可以采用以下三种工艺方案。方案一：先冲孔，再落料，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。方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单， 但需要两道工序两具模具， 成本高而且生产效率低， 不能满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，生产效率高，模具强度好，制造简单，并且冲压时，卸料板在冲裁时压紧板料， 零件的平直度较好工件留在模具上， 手动取出零件。 方案三也只需一副模具，生产效率高，操作简单方便，但级进模在送料是很难保证工件的位置精度，无法达到零件较高的位置精度要求。 通过对上述三种方案的分析

6、比较， 该件的冲压生产采用方案二为佳，设计成倒装式复合模可以很好地保证工件的位置精度。4 主要设计计算4 .1排样方式的确定及其计算根据该工件的实际情况，提高材料的利用率，应采用直排法， 根据材料的性能、厚度和手工送料，查表11 141 可确定搭边值：工件也边缘搭边a0.8mm两工件间的搭边a11 mm条料宽度按相应的公计算：B(D2a)0式中B 条料宽度；D 工件长度；条料公差值；a 侧边搭边值。查 731 表得=0.4mm。2垫片冲孔落料冲压模具设计与制造B(54.620.8)00.456.200.4 mm排样图如图5-1 所示，采用正面送进方式。两个工件的步进距离S 为 21mm。图 4

7、-1 排样图4.2冲压力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。1 ）落料力F落料1.3L1t1.3132158810 3100.9(KN )其中588MPa （查表 16 11）， L1132mm为周长。2 ）冲孔力F冲孔1.3L2t1.31021588 10 348.03(KN )3 ）卸料力FX KXF落料0.05（）100.9 5.045 KNKX 取 0.05（查表 1 1251）。4)推废料力FTnK T F冲孔（）2 0.055 48.03 5.28 KNKT 取 0.055， n h / t2

8、 /1 2 ( 高度 h 取 4mm)。5 ）总冲压力F总F落料F冲孔FXFT100.948.035.0455.28159.255(KN )4.3压力中心的确定及其相关计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应32014 届机械设计制造及自动化毕业设计说明书通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。如图 5-2 建立 x-y 坐标系， 该工件为对称形状冲裁件，几何中心为其压力中心。即该

9、零件的压力中心位于A（ 0,0 ）。图 4-24.4工件零件刃口尺寸的计算经分析，该零件的形状简单。落料凸模与凹模为了保证所要求的精度，采用线切割配合法来加工。 落料部分以落料凹模为基准计算， 落料凸模按间隙配制； 冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙配制，即以落料凹模，冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙配制。根据工件的要求确定采用小间隙冲裁。根据材料性能和厚度查表11261 可确定Zmin0.09mm ， Zmax0.126mm。1 ）100 .05 mm孔的冲裁刃口尺寸计算0根据孔径、料厚和公差查表11 321 得凸凹模偏差：凸-0.02mm， 凹0.02 mm 。由表1 1341 查得

10、： x0.5。校核间隙：凸凹0.04Z maxZmin0.036从上式课得出凸、凹模公差不能满足凸凹ZmaxZmin的条件，但相差不大，可调整如下：凸 =0.4 （ Zm axZ m in ） =0.4 0.036=0.0144( )凹0.6(ZmaxZmin )0.60.0360.0216(mm)根据表 11 351 中公式，将调整后的公差值代入，得凹凸模刃口尺寸：d凸（dx0（0.500（）凸100.050.014410.025 0.0144mmd凹（dx）凹（0.021610.11500.0216）（Zmin 010.0250.090mm2 ）落料凹模尺寸2000.16 mm。查表 11

11、 32 1 得凸凹模偏差：凸-0.02mm， 凹0.025mm。校核间隙：凸凹0.045ZmaxZmin0.036mm从上式课得出凸、凹模公差不能满足凸凹ZmaxZmin的条件，但相差不大，可调整如下：凹0.6(ZmaxZmin )0.6(0.1260.09) 0.0216( mm)D凹(Dx )0凹(200.50.16)00. 021619.9200. 0216 mm4垫片冲孔落料冲压模具设计与制造落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，线切割留双边间隙0.09mm(单边 0.045mm)。5 冲压设备的选择根据上述冲压力的计算，选择型号为J11-250 ，单柱固定台压力机。公称压力250KN滑块行程7

12、0mm滑块行程次数80 次 / 分最大封闭高度310mm模柄孔尺寸（直径x 深）4060mm工作台尺寸320x530mm工作台孔尺寸130mm6 模具结构选择6.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲裁，凸凹模装在模具的下方，故该模具为倒装式复合模。6.2 定位方式的选择因为该模具采用的条料，所以控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。 控制条料的送进步距采用活动挡料销定距。6.3 卸料、出件的方式选择加工工件料厚为1mm，相对较薄，冲裁后箍在凸凹模上的工艺废料用弹压卸料板卸料。工件采用上出件方式，即压入凹模内的工件利用上模的打料机构打出。6.4 导向方式的选择模具位置精度要求较

13、不高，故采用中间导柱模架。模具的上模部分主要由模柄、上模座、垫板、凸模固定板、凸模、凹模、等组成。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。冲孔废料由漏料空漏出。成品件手动取出。7 主要零部件的设计7.1 工作零件的设计7.1.1落料凹模设计在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模采用直刃口结构，根据零件的料厚查表得其直刃口高度为6mm根.据凹模高度和壁厚的计算公式可得凹模高度Hkb0.35207mm52014 届机械设计制造及自动化毕业设计说明书式中， k- 凹模厚度系数，查表得k=0.35b-工件最大宽度为 20mm因为 H15mm，所以取 H 15

14、mm 。凹模壁厚C (1.5 2)H2 15 30 mm凹模的总长L(b2C )54.6230114.6mm根据国家标准，取L125mm。凹模的总宽B2023080mm凹模整体尺寸标准化取125mm 80mm 30mm 。确定凹模板上的螺钉和销钉数量和布局。根据模板的大小， 查表 5.14 2 可知， 4M 8螺钉和 28 销钉，就可满足凹模与其他零件的连接强度。其简图如图7-1 所示。图 7-1凹模7.1.2冲孔凸模从冲压零件图可以看出，只有一种圆孔凸模10mm ，采用 B 型圆凸模，固定在凸模固定板上。 冲模中的凸模不管其断面形状如何，其基本结构均由安装部分和工作部分两大部分组成。同时还要

15、考虑凸模的修磨量及固定模与卸料板的安全距离等因素。凸模与凹模固定板的配合间隙均为H 7 ，对于倒装式复合模，圆孔凸模结构尺寸为m6hh1h2th141211542mm6垫片冲孔落料冲压模具设计与制造式中， h1凸模固定板的厚度h2卸料版厚度h附加长度，包括凸模的修正量等，一般取h15 20mm凸模的尺寸如图7-2 所示。图 7-2凸模7.1.3凹凸模凹凸模内形刃口起冲孔凹模作用， 按凹模设计， 其外形刃口起落料凸模作用， 按凸模设计。刃口尺寸的设计计算上述。该模具是倒装式复合模，凸凹模用固定板固定在下模座上。7.2 工作零件力学性能校核冲模力学性能校核主要是小凸模的端面接触面应力k 和凸模失稳

16、前的最大长度Lmax 。7.2.1弯曲应力校核Lmax 90 d 29010266.22mm 42mmP1 10 588式中， Lmax允许的凸模最大自由长度；d 凸模的最小直径；P 冲裁力， P td , N因此，刚度满足要求。7.2.1压应力校核4t41588根据公式 dmin3.2mm压736式中， dmin凸模最小直径72014 届机械设计制造及自动化毕业设计说明书t 料厚， mm抗剪强度， MPa压凸模材料的许用应力， MPa而 d 10mm 3.2mm ，故设计合理。7.3 固定零件凸模垫板和固定板圆形凸模承压面的压应力压 按下式计算压PP588091.88mm压90 aF22MP

17、D1644式中F 承压面积， mm2D 承压面的直径， mm压许用应力， MPa ，模座材料选用铸铁HT 25 47， 压90MPa凸模固定板。查表5.14 2 凸模固定板厚度为14 mm。因此，需要加凸模垫板。查表5.14 2 垫板的厚度为6 mm。7.4 定位零件根据模具的结构形式，需要在卸料板沿送料方向设置两个导料销做侧面定位，导料销的高度查表 2 22 3 取 3 mm ，在卸料板压紧之前完成导正。考虑到料厚和装配后卸料板下面超出凹凸模端面 1 mm，所以在凹模平面相应位置锪出导正销头部的沉孔。挡料销采用活动挡料销。 条料送进时靠安装在卸料板上的两个导料销作侧定位，在板料送进时保证板料

18、的垂直度。板料端面采用活动挡料销，非工作行程时，挡料销由弹簧顶起，可供定位；工作时，挡料销被压下，上端面与板料相平。7.5 卸料零件的设计7.5.1 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与落料凹模的周界尺寸相同，查表5.1 4 2 得卸料板的厚度为12 mm，卸料板采用45 钢制造，淬火硬度为(40 45) HRC , 周界尺寸与凹模一样。7.5.2卸料弹簧的选择1 ）卸料弹簧应具有的卸料力，由前述计算得FXKXF落料0.05 93.87 4.69（ KN ） 4690 N2 ）卸料弹簧的高度8垫片冲孔落料冲压模具设计与制造卸料弹簧的预压缩量取6 mm ，根据工件材料厚度为1 mm，冲裁时凸模进入凹凸

19、模深度取 1 mm，考虑模具维修时刃模量取2 mm，模具开启时卸料高出凹凸模1 mm，弹簧的最大压缩量为h弹簧 6 11 2mm10工作时按最大压缩量的30%来计算，因此弹簧的自由高度为h弹簧1033.3mmh自由0.330%取 h 35mm。这样在凸模切入板料之前弹簧已压缩了4 mm，相当于自由高度的12.5%，符合要求。所以选用圆柱螺旋压缩弹簧：YA1 1235GB / T 2089。7.6模架及其他部件模架选用滑动导向，中间导柱模架(GB/T 2851.5-1990), 查表 3 4和表 5.77 2得上模座 (GB/T 2855.2)240 120 18mm下模座（ GB/T 2855

20、.2） 240 120 18mm凸模固定板 125 80 18mm凹模尺寸规格 12580 18mm凹凸模36mm导柱 (GB/T 2861.1)20 100mm，22100mm导套 (GB/T 2861.3) 206523mm，226523mm卸料板125 80 12mm模具的闭合高度： H max 18 181818 366 114mm 。8 模具总装图92014 届机械设计制造及自动化毕业设计说明书9 模具工作过程模具在冲床上安装后，先开动机床进行试运行，确认模具及机床正常后即可进行冲压。将条料从模具正面手动送入，条料侧面靠着导料销7，前段抵紧活动挡料销23，进行第一个零件的冲裁，然后用

21、落料后的侧边靠紧活动挡料销23 进行下一个零件的冲裁。在冲裁过程中，冲压件将卡在凹模中，利用刚性推件装置推出，并且每冲一次工件都落在卸料板上，需手工用夹钳（磁性钳）取下，同时要注意废料落下是否流畅，并及时清除落下的废料，以防堵塞废料底孔，造成模具事故。参考文献1 武先民，刘厚才，蒋海波 . 冲压模具设计指导 ,. 北京 ; 国防工业出版社， 2010.2 王树勋等 . 模具实用技术设计手册，第二版. 华南理工大学出版社， 2003.3 赵伟阁 . 模具设计。西安：西安电子科技大学出版社，2006.4 胡凤兰 . 互换性与技术测量基础，第二版. 北京 : 高等教育出版社， 2010.5 大连理工大学工程图学教研室 . 机械制图，第六版 . 北京：高等教育出版社， 2007.6 模具标准汇编编委会 . 模具标准汇编 . 中国标准出版社， 2011.7 徐灏 . 机械设计手册 . 北京：机械工业出版社， 2000.附录10