槽环冲孔落料模具设计【冲压模具】

槽环冲孔落料模具设计摘要: 槽环是一类形状比较简单用冷冲压零件，对模具的设计制造要求不高。进行了通过分析冲压件的结构特殊性及成型工艺性，并阐述了冲孔、落料动作过程，以及凸凹模、凸模、凹模设计、顶出系统设计、卸料系统设等细节方面作了详细介绍。关键词: 凸模 ；凸凹模 ；凹模 前 言国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已经发展成为一门产业。近 20 年来，产值以每年 15%左右的速度增长。在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多的效益，生产上采取专用设备生产方式。模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切削加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工的零件与制作可以一次成形，不需要进行加工；能制造出其它加工工艺方法的难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。目 录1冲压件零件工艺性分析 .61.1产品分析 .62冲孔与落料的工艺方案 .721 定义毛坯尺寸长度 .722 确定排样方式 .923 计算工序压力、选用压力机 .103冲裁模工作零件刃口尺寸计算 .113.1模具合理间隙值的确定 .113.2凸模凹模刃口尺寸的计算 .114模具其他零件的选取和设计 .134.1凸模的设计 .134.2凹模的尺寸计算 .164.3凸凹模 .174.4定位零件的设计 .175模架的选用 .185.1模座参数的确定 .185.2导柱与导套的选用 .196模具总装图 .20总结致谢参考文献第 6 页共 24 页1冲压件零件工艺性分析1.1产品分析零件图展开图如上图为槽环，零件没有公差要求，以 IT14 级公差要求，普通冲裁可以达第 7 页共 24 页到，所以尺寸精度要求不高，无表面粗糙度要求。（1）材料：10 钢是属于优质碳素结构钢，含碳量为 ，1.5mm 厚，0.070.14%10 钢的特点：塑性韧性好，焊接性好，用作冲压板，渗碳件等冲压制件。（2）该冲压件为槽类零件，为大批量生产，由于该零件外形尺寸不是很大，模具制造工艺比较简单。（3）由图可知，要生产出该零件要由落料、冲孔、弯曲三道工序来完成，而本人只需完成冲孔、落料两道工序。2冲孔与落料的工艺方案 冲压工艺方案的确定：该工件包括落料和冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：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。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一中模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。方案三也只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。所以经过比较，采用方案二最为合适。根据以上分析，考虑到槽环结构相对比较简单，采用一套复合模具来完成，这样不仅能达到较高精度，而且在提高效率的同时可提高生产安全性。模具越少，表示模具越复杂，制造成本越高。所以我们在选用标准件的种类，规格，数量，位置，有关的尺寸及技术条件，要认真的考虑，尽量选用可以满足冲压件的工艺性能的，又要节省成本的。21 定义毛坯尺寸长度2.11外形展开尺寸湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 8 页共 24 页根据槽环的形状及尺寸要求，我们来设计排样根据上面的分析，长 60mm 高度 12mm，根据公式计算：由上图，根据模具设计与制造可知 =1+2+3+(+）其中： 1=3=121.51.5=92=141.5×2=11根据模具设计与制造P84，当 时， 的取值为 0.31 所以代入上=1 述公式可得：=11+9+9+（+）=29+6.17=35.172.12内孔展开尺寸=1+2+3+（ +）湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 9 页共 24 页其中： 1=3=61.51.5=32=141.5×2=11根据模具设计与制造P84，当 时， 的取值为 0.31 所以代入上=1 述公式可得：=11+3+3+（+）=17+6.17=23.17即毛坯展开后，长*宽为： ，内孔长 *宽：60×35.17，36×23.1722 确定排样方式排样方法有：按材料的利用率排样、按布置形式排样。其中按材料的利用率排样包括有废料排样：即工件与工件之间，工件与条料边缘间都有塔边存在。少废料排样：即工件与工件间有搭边存在。工件与条料边缘大废料搭边存在。无废料的排样：即工件与工件间，工 件 与 条 料 边 缘 之间 均 无 搭 边 存 在 。 因 少 废 料 排 样 对 模 具 寿 命 影 响 较 大 ， 无 废 料 排 样 定 位 误 差 大 ，因 此 本 零 件 采 用 有 废 料 排 样 。按 布 置 形 式 排 样 可 分 为 ： 直 排 、 对 排 、 斜 排 、 多 行 排 和 混 合 排 等 等 。由于坯料长乘宽为： 不算太大，考虑到操作方便， 因 此 本 零 件 采 用 采60×35.17用直排板料规格选用 。1.5×70×800冲压件大批量生产的成本中，坯料材料费用占 以上，排样的目的就在60%于合理利用原材料。冲裁件的实际面积与所用材料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的指标。一个步距内的材料利用率计算公式：=10×100%其中 为一个步距内零件的实际面积1为一个步距内所需的毛坯面积0材料利用率为：=10×100%=77%总材料利用率： 总 =58%湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 9 页共 24 页221 确定搭边尺寸湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 10 页共 24 页由模具设计与制造表 1-8 查得 ， 。两孔中心距=2.01=1.8。 =35.17+2=37.17排样图如下：23 计算工序压力、选用压力机冲裁力的计算根据查模具设计与制造P20 公式 1-8 可得：=1.3×1.5×300×190.34=111348.9公式中： ， 。=300=190.34卸料力和顶件力的计算根据查模具设计与制造P22 公式 1-11、1-13 可得：卸 =卸 顶 =顶 查表 1-13 得公式中： 、卸 =0.04顶 =0.06卸 =卸 =4453.956顶 =顶 =6680.934采用弹性卸料装置： 总 =+卸 +顶 =122483.79查模具设计与制造P26 得压力为： 160KN湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 11 页共 24 页根据压力值查表 1-15 选得压力机型号为 ，其主要技术参数如下：J23-16公称压力： 160KN滑块行程： 55mm压力机工作台面尺寸： （前后*左右）300×450滑块模柄孔尺寸： 30×50压力机最大闭合高度：220 连杆调节量：45 电动机功率： 1.5231 冲裁压力中心的计算该零件为中心对称冲裁件，其冲裁压力中心位于冲裁轮廓的几何中心上。3冲裁模工作零件刃口尺寸计算3.1模具合理间隙值的确定冲裁间隙是指冲裁凹模和凸模之间工作部分的尺寸之差： =凹 凸查模具设计与制造表 1-19 得 、 。=0.132=0.243.2凸模凹模刃口尺寸的计算3.21凸模凹模分别加工时的尺寸的计算落料：凹 =（ ） +凹0凸 =（凹 ）=（ ） 0凸冲孔：凸 =（ +） 0凸凹 =（凸 +）=（ +） +凹0对于采用分别加工的凸模和凹模应保证下述关系：湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 12 页共 24 页|凹 |+|凸 |式中： 为落料凹模和凸模的基本尺寸。凹 、 凸为冲孔凹模和凸模的基本尺寸。凹 、 凸为落料件的最大极限尺寸。为冲孔件的最小极限尺寸。为冲裁件的公差。为磨损系数查模具设计与制造表 1-21 和表 1-22 得： 、 、 、=0.50.42凸 =0.02，凹 =0.03对于外形 60凹 =（ ） +凹0 =（ 600.5×0.42） +0.030 =59.79+0.030凸 =（ 凹 ） 0凸 =（ 59.790.132） 00.02=59.65800.02对于外形 35.17凹 =（ ） +凹0 =（ 35.170.5×0.42） +0.030 =34.96+0.030凸 =（ 凹 ） 0凸 =（ 34.960.132） 00.02=34.82800.02校核：0.03+0.020.240.134结果： （满足间隙公差条件）0.05510 =1015该零件的材料厚度为 1.5 ，取凹模孔口高度 。 =6凹模外形结构的设计 一般方形刃口凹模外形结构也为方形。4.22凹模轮廓尺寸计算根据模具设计与制造P54 公式 1-34、1-35 得：=（ 1.52） 公式中：b 为冲裁件的最大外形尺寸；K 为凹模厚度系数，考虑板料厚度的影响。查表 1-26 得： 。=0.4=24湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 17 页共 24 页凹模厚度取 。=24=（1.52）=（1.52）×24=3648凹模壁厚取 。=40凹模宽度： =+2=118凹模长度 取L 150由上算得凹模轮廓尺寸为： 150×118×244.23凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上，螺钉与销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可在标准中查得，也可根据结果需求做出适当的调整。4.24凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为 ，底面与销孔的粗糙度为 。=0.80.4 =1.60.8凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到 。6064HRC（洛氏硬度）4.3凸凹模凸凹模的内、外缘均为刃口，外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚与冲模结构有关，对于正装复合模，由于凸凹模装于上模上，孔内不会积存废料，胀力小，最小壁厚可以适当调小一些。不积聚废料的凸凹模的最小壁厚：对于黑色金属和硬材料约为工件料厚的1.5 倍但不得小于 。0.7mm4.4定位零件的设计本零件可选用送料步距的控制来进行冲压，选用挡料销可有效的控制步距，而挡料销分为活动挡料销和固定挡料销。而本次设计采用钩形固定挡料销：固定挡料销有圆形与钩形之分，标准结构的圆形挡料销结构简单制造方便，但销口离湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 18 页共 24 页凹模刃口较近，会减弱凹模强度，然而钩形挡料销则可离凹模刃口较远。5模架的选用模架是由上模座、下模座模柄及导向装置组成。模架要有足够的强度与刚度，要有足够的精度，上、下模座之间的导向要精确。查模具设计与制造P28，式（128）： 1+1015185215根据压力机的最大装模高度和凹模周界的范围及模具工作的稳定性、刚度等各方面的因素综合考虑，查模具专业设计手册P112，表 71 可知：模架选择 （GB2851.2-81）的滑动导向中间导柱模架。200×160×1802205.1模座参数的确定模座以标准化，在选用时应考虑以下几点：所选用的模座的凹模周界尺寸 应于凹模的周界尺寸一致。模座的（L ×）厚度一般为凹模板厚度的 倍，以保证有足够的强度和刚度。1.01.5所选用的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大 。下模座的最大轮廓尺寸比所选压力机的工作台尺寸每边4050至少要小 ，以便于安装与固定。40505.12下模座的确定本次设计所选的压力机为 型，其工作台上的漏料孔尺寸为 ，2316 100其工作台尺寸为 （前后*左右）。300×450所以下模座尺寸为：最小尺寸为 ： 145×145最大尺寸为 。 210×360所以查模具专业设计手册 P116 表 7-5 下模座尺寸为:（GB2851.2-81）。190×280×40湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 19 页共 24 页5.13上模座的确定本零件选择带柄矩形上模座，根据压力机的滑块模柄孔尺寸： 查30×50模具专业设计手册表 7-17 选得上模座规格为：（GB2857.2-81）。200×120×255.2导柱与导套的选用导柱、导套类型有 A 型导套导柱和 B 型导套导柱。但 A 型导柱上下端容易装错，B 型导柱下端有 深的凹槽上下标示明显。0.5mm5.21导柱参数导柱直径 根据下模座导柱安装孔直径确定，导柱的长度 应保证在模具最 小闭合高度时，导柱上端面与上模座平面的距离为 ，下模座下平面与1015导柱下端面的距离应为 ，23对于冲裁模，模具的闭合高度 、导柱的长度 可根据模具设计与制造H P67 公式 1-39 和 1-40 得： =1+2+3+4=（23）（ 1015）公式中： 为模具闭合高度；H为上模座的厚度；1为下模座的厚度； 2为凹模板的厚度；3为凸模的厚度；4为凸模刃口进入凹模刃口的深度，一般取 ； =0.51为导柱长度。=148=136130取 135mm5.22导套参数湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 19 页共 24 页导套内径 根据导柱外径确定，导套外径 根据上模座导套安装孔直径确定。 导套的装配长度 应小于上模座厚度 以上， 3mm湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 20 页共 24 页导柱、导套已经标准化，查模具专业毕业设计手册P152 得导柱直径、然后查 模具设计与制造 表 1-29 得导套长度 。导柱导=25 =55套如下图：导柱导套的装配关系如下图：6模具总装图通过以上设计可得到下图所示的模具装配图。模具上模部分主要由上模座、湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 21 页共 24 页凸模、凸模固定板及卸料板等组成，卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性选件。下模座部分由下模座、凹模、导料板等组成。1-推杆；2-模柄；3-卸料螺钉；4-上模座板；5-导套；6-凸凹模；7-导柱；8-卸料板；9-滑块；10-卸料杆；11-凸模；12-下模座；16-凸模固定板；17-弹簧；18-凹模；19-凸凹模固定板湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 22 页共 24 页结论通过毕业设计，不仅给了我一次独立思考的的机会，同时也是一次自我评价的时候，也是对我学的知识的一次总结。通过广泛查阅资料对冲压前景有了一定的了解，并查阅模具设计与制造等相关书籍文献资料，对模具加工、制造的现状及其能够从中提取出与我的毕业设计相关的大量资料。由于模具的加工相对较复杂，且设计又比较灵活加上我国模具行业起步比较晚，还没有制定出完善的模具国家标准，所以我在本次毕业设计过程中不仅对大量书籍和参考文献进行综合比较论证通过推算各种数据、绘制装配草图。将我大学三年来在学校里所学的理论知识与在实习工厂里所获得的实践知识有机的融合到一起。使我的综合运用能力有了明显的提高，同时也培养了我的创新思维，懂得了治学严谨，持之以恒的道理。同时这次的毕业设计很好地锻炼了我的独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，关键是掌握了独立思考问题的方法。湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 23 页共 24 页致谢在这次毕业设计中我在指导老师的指导下熟悉了独立进行项目设计的全过程以及设计过程中如何解决碰到的难题。在设计过程中经常会碰到书本上推荐的理论数据与实际应用不符合，这时候就必须理论联系实际综合考虑实际的应用性进行合理的选择，此收获虽有勤奋学习的功劳，但更多的却与指导老师平时对我们的严格要求有着密不可分的联系。他常常在关键时刻给我们以方向性的指导。在此，特感谢指导老师刘中华老师对我们的严格监督和悉心指导，才使我们得以按计划完成本次设计，为我们的三年大学生活画上了圆满的句号。签名：湘潭职业技术学院毕业设计说明书第 24 页共 24 页参考文献1马希青，苏梦香，赵月罗.机械制图M.中国矿业大学出版社,2001.2李奇.模具设计与制造M.任命邮电出版社,2014.3翁其金，徐新成.冲压工艺及模具设计M.机械工业出版社.4周大隽.冲模结构设计M.机械工业出版社.2006.5李名望.冲压模具设计与制造技术指南M.化学工业出版社.2008.6张瑞平.金属工艺学M.北京：冶金工业出版社.7 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社.2003.8魏春雷，朱三武，章南.模具专业毕业设计手册M.天津大学出版社.2010.9郝滨海.冲压模具简明设计手册.化学工业出版社.2004.