垫片冲压级进模设计【冲孔落料级进模】
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毕业设计文献翻译 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名郭中亮 指导教师 康红伟2012年 03 月 10 日General all-steel punching dies punching accuracy Author:John J. Craig Accuracy of panel punching part is display the press accuracy of the die exactly. But the accuracy of any punching parts linear dimension and positional accuracy almost depend on the blanking and blanking accuracy,. So that the compound mould of compound punchings accuracy, is typicalness and representation in the majority.Analyse of the dies accuracy For the analyse of pracyicable inaccuracy during production of dies to inactivation, we could get the tendency when it is augmentation in most time. From this we could analyse the elements. When the new punch dies pt into production to the first cutter grinding, the inaccuracy produced called initial error; if the die grinding more than twenty times, until its discard, the inaccuracy called conventional error; and before the dies discard, the largest error of the last batch permit, called limiting error. at job site, the evidence to confirm life of sharpening is the higher of the blanking, punched hole or punched parts. Because all finished parts had been blanked ,so it is especially for the compound dies. Therefore, the analyse of burr and measurement is especially important when do them as enterprise standardization or checked with . The initial error usually is the minimal through the whole life of die. Its magnitude depend on the accuracy of manufacture, quality, measure of the punching part, thickness of panel, magnitude of gap and degree of homogeneity. The accuracy of manufacture depend on the manufacture process. For the 1 mm thicked compound punching part made in medium steel, the experimental result and productive practice all prove that the burr of dies which produced by spark cutting are higher 25%30% than produced by grinder ,NC or CNC. The reason is that not only the latter have more exact machining accuracy but also the value of roughness Ra is less one order than the formmer, it can be reached 0.025m. Therefore, the dies initial blanked accuracy depends on the accuracy of manufacture, quality and so on. The normal error of the punch die is the practicable error when the fist cutter grinding and the last cutter grinding before the die produce the last qualified product. As the increase of cutter grinding, caused the measure the nature wear of the dies are gradual increasing, the error of punching part increase also, so the parts are blew proof. And the die will be unused. The hole on the part and inner because the measure of wear will be small and small gradually, and its outside form will be lager in the same reason. Therefore, the hole and inner form in the part will be made mould according to one-way positive deviation or nearly equal to the limit max measure. In like manner, the punching parts appearance will be made mould according to one-way negative deviation or nearly equal to limit mini measure. For this will be broaden the normal error, and the cutter grinding times will be increased, the life will be long. The limit error in punching parts are the max dimension error which practicable allowed in the parts with limit error. This kind of parts usually are the last qualified products before the die discard. For the all classes of dies, if we analyse the fluctuate, tendency of increase and decrease and law which appeared in the dies whole life, we will find that the master of the error are changeless; the error that because the abrade of the cutter and impression will be as the cutter grinding times increased at the same time. And that will cause the error oversize gradually; and also have another part error are unconventional , unforeseen. Therefore, every die s error are composed of fixed error, system error, accident error and so on. At the whole process when the New punching die between just input production to discard, the changeless master error that in qualified part are called fixed error. Its magnitude is the deviation when the die production qualified products before the first cutter grinding. Also is the initial error, but the die have initial punching accuracy at this time. Because of the abrade of parts, the die after grinding will be change the dimension error. And the increment of deviation will oversize as the times of cutter grinding. So the punching accuracy after cutter grinding also called “grinding accuracy” and lower tan initial accuracy. The fixed error depend on the elements factor as followed :1. the material , sorts, structure, (form) dimension, and thick of panel the magnitude of punching gap and degree of homogeneity are have a important effect for the dimension accuracy. Different punching process, material, thick of panel, have completely different gap and punching accuracy. A gear H62 which made in yellow brass with the same mode number m=0.34, 2mm thick and had a center hole, when the gap get C=0.5%t (single edge) , and punched with compound punching die, and the dimension accuracy reached IT7, the part have a flat surface ,the verticality of tangent plane reached 89.5, its roughness Ra magnitude are 12.5m, height of burr are 0.10mm; and the punching part are punched with progressive die, the gap C=7%t (single edge) , initial accuracy are IT11, and have an more rough surface, even can see the gap with eyes. In the usual situation, flushes a material and its thickness t is theselection punching gap main basis. Once the designation gap haddetermined flushes the plane size the fixed error main body; Flushesthe structure rigidity and the three-dimensional shape affects itsshape position precision.2. punching craft and molder structure type Uses the different ramming craft, flushes a precision and the fixederror difference is really big. Except that the above piece gearexample showed, the essence flushes the craft and ordinary punching flushes a precision and the fixed error differs outside a magnitude,even if in ordinary punching center, uses the different gap punching, thefixed error difference very is also big. For example material thickt=1.5mm H62 brass punching, selects C = the 40%t unilateral I kind ofsmall gap punching compared to select C 4mm flushes, the size precision can lower some. Different dies structure type, because is suitable the rammingmaterial to be thick and the manufacture precision difference, causesto flush a fixed error to have leaves. Compound die center, multi-locations continuous type compound die because flushes continuously toduplicate the localization to add on the pattern making error to bebigger, therefore it flushes a fixed error compound punching die to wantcompared to the single location Big 1 2 levels 3. the craft of punching dies manufacture the main work of punching die namely are raised, the concave moldprocessing procedure, to operates on the specification not to behigh, can time form a more complex cavity. But its processing surfaceapproximately is thick 0.03 0.05mm is the high temperatureablation remaining furcated austenite organization, degree ofhardness may reach as high as HRC67 70, has the micro crack, easilywhen punching appears broke the cutter or flaking. The Italian CorradaCorporations related memoir called the line cut the processing contruction to have the disadvantageous influence to the superficialgold, in fact already changed the gold contruction. We must use theJingang stone powder to grind or the numerical control continual pathcoordinates rub truncate (cut to line) to make the precision work . In recent years country and so on Switzerland and Japan, has conductedthe thorough research to the electrical finishing equipment and abigger improvement, makes function complete high accuracy NC and theCNC line cutter, the processing precision may reach 0.005 0.001mm,even is smaller. The processing surface roughness Ra value can achieve0.4 mu m. According to the recent years to the domestic 12 productionlines cutter factory investigation and study, the domesticallyproduced line cutter processing precision different factory differentmodel line cutter might reach 0.008 0.005mm, generally all in0.01mm or bigger somewhat, was individual also can achieve0.005mm, the processing surface roughness Ra value was bigger than1.6m. However, the electrical finishing ablation metal surface thus the change and the damage machined surface mental structure character can not change, only if with rubs truncates or other ways removes this harmful level. Therefore, merely uses electricity machining, including the spark cutting and the electricity perforation, achieves with difficulty punching, especially high accuracy, high life punching die to size precision and work components surface roughness Ra value request. With precisely rubs truncates the law manufacture punching die, specially makes the high accuracy, the high life punching die, such as: Thin material small gap compound punching die, multi- locations continuous type compound die and so on, has the size precision high, the work component smachined surface roughness Ra value is small, the mold life higher characteristic. Its processing craft at present changed the electrical fire by the past ordinary engine bed rough machining spark cutting or the electricity puncher rough machining, finally precisely rubs truncates, also from takes shape rubs, optics curve rubs, the manual grid reference rubs gradually filters the continual path grid reference to rub and NC and the CNC continual path grid reference rubs, Processing coarseness may reach 0.001 0.0005mm, the processing surface roughness Ra value may reach 0.1 0.025 mu m. Therefore, with this craft manufacture the die , regardless of the size precision, the work components surface roughness, all can satisfy die, each kind of compound request, the die is especially higher than the electrical finishing craft manufacture scale.4. gap size and degree of homogeneity the flange and other sheet forming sgene rally all must first punching (fall material) the plate to launch the semi finished materials, after also has the forming to fall the material, the incision obtains the single end product to flush. Therefore punching the work, including is commonly used punching hole, the margin, cut side and so on, regarding each kind of sheet pressing partall is necessary. Therefore punching the gap to flushes a out form in chprecision to have the decisive influence. punching the gap small and is even, may cause punching the size gain high accuracy. Regarding drawability, is curving and so on mould, the gap greatly will decide increases flushes the oral area size error and the snapping back. The gapnon-uniformity can cause to flush a burr enlarges and incurs cutting edge the non-uniform attrition. 5. ramming equipment elastic deformation In the ramming process After the punch press load bearing can have the certain elastic deformation. Although this kind of distortion quantity according to flushes the pressure the size to change also to have the obvious directivity, but on the pressing part, mainly is to has the volume ramming archery target stamping, embosses, the equalization, the pressure is raised, the wave, flushes crowds, the shape, the flange, hits flatly, thinly changes draw ability and so on the craft work punching forming flushes, has the significant influence to its ramming aspect size precision From: 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 4 页 普通全钢冲模的冲压精度 作者:约翰J克雷格 板料冲压件的精度准确显示出其冲模的冲压精度。而任何冲件的线性尺寸精度与形位精度主要取决于冲模冲裁和立体成形冲压件展开平毛坯的落料精度。因此,多工步复合冲压的单工位复合模、多工位连续模的冲压精度,在普通冲压的众多种类与不同结构的冲模中,最具典型性和代表性。冲模的冲压精度分析 对冲模投产至失效报废各个时期冲件的实际误差分析,可以看出其增大的时期及趋向,从而分析其增大的因素。新冲模投产至第一次刃磨前冲制冲件的误差即所谓的初始误差;冲模经过20次左右刃磨至失效报废前冲制的冲件误差称之为常规误差;而冲模失效报废前冲制的最后一批合格冲件的允许最大误差称之为极限误差。在现场,确定冲模刃磨寿命的依据是冲件冲孔与落料的毛刺高度。由于任何成形件都具有冲裁作业(毛坯落料或冲孔),对于复合模尤为如此。所以,冲件毛刺高度的触模检查和测量并按企业标准或JB4129-85冲压件毛刺高度对照检测就显得十分重要。 冲模的初始误差通常是冲模整个寿命中冲件误差最小的。其大小主要取决于冲模的制造精度与质量及冲件尺寸、料厚以及间隙值大小与均匀度。冲模的制造精度及质量又取决于制模工艺。对于料厚t1mm的中碳钢复合冲裁模冲件,实验结果与生产实践都证明,电火花线切割制造的冲模冲件毛刺高度比用成型磨或NC与CNC连续轨迹座标磨即精密磨削工艺制造的冲模冲件要高25%30%。这是因为后者不仅加工精度高,而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一个数量级,可达到0.025m。因此,冲模的制造精度与质量等因素决定了冲模的初始冲压精度,也造就了冲件的初始误差。 冲件的常规误差是冲模经第一次刃磨到最后一次刃磨后冲出最后一个合格冲件为止,冲件实际具有的误差。随着刃磨次数的增加,刃口的自然磨损而造成的尺寸增量逐渐加大,冲件的误差也随之加大。当其误差超过极限偏差时,冲件就不合格,冲模也就失效报废。冲件上孔与内形因凸模磨损尺寸会逐渐变小;其外形落料尺寸会因凹模磨损而逐渐增大。所以,冲件上孔与内形按单向正偏差标允差并依接近或几乎等于极限最大尺寸制模。同理,冲件外形落料按单向负偏差标注允差并依接近或几乎等于极限最小尺寸制模。这样就使冲件的常规误差范围扩大,冲模可刃磨次数增加,模具寿命提高。 冲件的极限误差是具有极限偏差的冲件所具有的实际允许的最大尺寸误差。这类冲件通常是在冲模失效报废前冲制的最后一批合格冲件。 对各类冲模冲件误差在冲模整个寿命中出现的波动、增减趋向及规律等进行全面分析便可发现:冲件误差的主导部分是不变的;因刃口或型腔的自然磨损而出现的误差增量随冲模刃磨冲数增加而使这部分误差逐渐加大;还有部分误差的增量是非常规的、不可预见的。所以,各类冲模冲件误差是由因定误差、渐增误差、系统误差及偶发误差等几部分综合构成。 新冲模在指定的冲压设备上投入使用至失效报废的整个(总)寿命过程中,其合格冲件误差的主导部分固定不变即所谓固定误差。其大小就是新冲模第一次刃磨前冲制的合格冲件的偏差,也即冲模的初始误差,而此时的冲模具有初始冲压精度。刃磨后的冲模,因其工作零件(凸、凹模)磨损而改变尺寸误差,使冲件识差增量随刃磨次数增加而逐渐加大,故冲模刃磨后的冲压精度亦称“刃磨精度”比其初始精度要低。冲模冲件的固定误差取决于以下各要素:1、冲件的材料种类、结构(形状)尺寸及料厚 冲裁间隙的大小及其均匀度对冲裁件的尺寸精度有决定性的影响。不同冲裁工艺、不同材料种类与不等料厚,间隙相差悬殊,冲压精度差异很大。同一种模数m=0.34的2mm的料厚、中心有孔的H62黄铜材料片齿轮复合模冲件,当取间隙C=0.5%t(单边),用复合精冲模冲制,冲件尺寸精度达到IT7级,冲件平直无拱弯,冲切面垂直度可达89.5,其表面粗糙Ra值为0.2m;而用普通复合模冲制,间隙C=5%t(单边),冲件初始误差亦即冲模的初始冲压精度为1T9级,冲切面粗糙度Ra值为12.5m,毛刺高度为0.10mm;还是这个冲件用连续模冲制,间隙C=7%t(单边),初始冲件精度为IT11级,冲切面更粗糙,甚至有肉眼可见的台阶。通常情况下,冲件材料及其厚度t是选取冲裁间隙的主要依据。一旦选定间隙就确定了冲件的平面尺寸的固定误差的主体;冲件结构刚度及立体形状则影响其形位精度。2、冲压工艺及冲模结构类型 采用不同的冲压工艺,冲件的精度及固定误差相差甚大。除上述片齿轮实例说明,精冲工艺与普通冲裁的冲件精度与固定误差相差一个数量级之外,即便在普通冲裁中,采用不同间隙冲裁,固定误差相差也很大。例如料厚t=1.5mm的H62黄铜冲裁件,选用C40%t单边类小间隙冲裁比选用C8%t(单边)类大间隙冲裁,冲件固定误差将加大40%60%,精度至少降一级。此外,采有无搭边排样,冲件的误差要远大于有搭边排样冲件。无搭边排样冲件。无搭边排样冲件的精度低于IT12级,而多数有搭边排样的冲件精度在IT11IT9级之间,料厚t4mm的冲件,尺寸精度会更低一些。 不同冲模结构类型,由于适用冲压料厚及制造精度的差异,导致冲件的固定误差有别。复合模中,多工位连续式复合模由于冲件连续重复定位加上制模误差较大,故其冲件的固定误差比单工位复合冲裁模要 大12级。3、冲模制造工艺 冲模主要工作零件即凸、凹模的加工程序,对操作上的技术要求不高,能够一次成形较复杂的模腔。但其加工表面约厚0.030.05mm为高温烧蚀的残余树枝状奥氏体组织,硬度可高达HRC6770,有显微裂纹,容易在冲裁时出现崩刃或剥落。意大利Corrada公司的有关研究报告称“线切割加工对表面金相结构产生不利的影响,实际上已经改变了金相结构。我们必须用金刚石粉研磨或数控连续轨迹坐标磨削(对线切割件)作精加工”。近年来瑞士和日本等国,对电加工设备进行了深入的研究和较大的改进,制造出功能齐全的高精度NC和CNC线切割机,加工精度可达0.0050.001mm,甚至更小。加工表面粗糙度Ra值能达到0.4m。根据近年对国内12家生产线切割机工厂的调研,国产线切割机加工精度各别厂家的各别型号线切割机可达0.0080.005mm,一般都在0.01mm或更大一些,个别也能达到0.005mm,加工表面粗糙度Ra值均大于1.6m。然而,电加工烧蚀金属表面从而改变和损坏加工面金相结构的特性不会改变,除非用磨削或其他加工法去除这一有害层。所以,仅仅用电加工法,包括电火花线切割与电穿孔,难以达到冲模,尤其高精度、高寿命冲模对尺寸精度与工作零件表面粗糙度Ra值要求。 用精密磨削法制造冲模,特别是制造高精度、高寿命冲模,诸如:薄料小间隙复合冲裁模、多工位连续式复合模等,具有尺寸精度高、工作零件加工面粗糙度Ra值小、模具寿命高等特点。其加工工艺目前已由过去的普通机床粗加工改为电火花线切割或电穿孔机粗加工,最后精密磨削,也由成型磨、光学曲线磨、手动座标磨逐步过滤到连续轨迹座标磨及NC与CNC连续轨迹座标磨,加工粗度可达0.0010.0005mm,加工表面粗糙度Ra值可达0.10.025m。所以,用该工艺制造的冲模,无论尺寸精度、工作零件表面粗糙度,都能满足冲模,尤其各种复合模的要求,比电加工工艺制造的冲模高一个档次。4、间隙的大小与均匀度 拉深、弯曲、翻边及其他板料成形件一般都要先冲裁(落料)出平板展开毛坯,也有成形后落料、切开得到单个成品冲件。故冲裁作业,包括常用的冲孔、切口、切边等,对于每种板料冲压件都是必要的。所以冲裁间隙对冲件的外廓尺寸精度有决定性的影响。冲裁间隙小而均匀,可使冲裁尺寸获取更高精度。对于拉深、弯曲等成形模,间隙大定将增大冲件口部尺寸误差及回弹。间隙不均匀会使冲件毛刺加大并招致刃口的不均匀磨损。5、冲压设备的弹性变形 在冲压过程中,冲床承载后会产生一定的弹性变形。虽然这种变形量依冲压力的大小变化且具有明显的方向性,但就冲压件,主要是对具有体积冲压性质的压印、压花、校平、压凸、起波、冲挤、镦形、翻边、镦粗、打扁、变薄拉深等工艺作业冲制成形的冲件,对其冲压方面的尺寸精度有重大影响。 出自:科学指南 课 程 论 文 题 目 垫片冲压级进模设计 学生姓名 学 号 系 部 专 业 班 级 指导教师 2014-10-20 摘 要 I 摘 要 垫片属于典型的冲裁件,本文在分析其工艺性的基础上,根据生产要求, 确定采用级进模结构。本设计主要是落料凸、凹模及冲孔凸、凹模的设计, 需要计算凸凹模的间隙、工作零件的尺寸和公差。此外,还需要确定模具工 艺零件和结构零件以及模具的总体尺寸,然后根据上面的设计绘出模具的总 装图。 关键词:垫片 级进模 冲孔落料 II 目 录 摘 要 .I 第一章 绪论 .4 1.1 课题背景 .4 1.2 冲压模具发展现状和前景 .4 1.2.1 冲压模具发展现状 .4 1.3 课题研究的内容和意义 .6 1.4 发展方向 .6 第二章 冲裁模具课程设计任务书 .7 2.1 任务书设计内容 .7 2.2 任务书的要求 .7 2.2.1 技术要求: .7 2.2.2 设计要求: .7 第三章 零件的工艺性分析和方案确定 .8 3.1 零件的工艺分析 .8 3.1.1 结构与尺寸的分析 .8 3.1.2 精度与断面粗糙度分析 .8 3.2 冲裁工艺方案的确定 .8 3.3 模具总体方案的确定 .10 第四章 零件工艺的设计计算 .11 4.1 排样设计与计算 .11 4.1.1 材料利用率 .11 4.1.2 排样设计 .12 4.2 冲裁力 .13 4.2.1 冲裁力的计算 .13 4.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 .14 4.3 压力机的确定 .15 4.3.1 压力机的选择 .15 4.3.1 开式压力机机床有关参数 .15 4.4 压力中心的计算 .16 第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 .18 5.1 凸、凹模间隙值 .18 5.1.1 间隙对冲压力和模具寿命的影响 .18 5.1.2 冲裁间隙的确定 .19 5.2 凸、凹模刃口分别加工的计算法 .19 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 .19 5.2.2 冲孔凸、凹模刃口计算 .20 5.2.3 落料凸、凹模的计算 .21 目 录 III 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 .22 6.1 凹模外形设计 .22 6.2 凸模的设计 .22 6.2.1 落料凸模的设计 .22 6.2.2 冲孔凸模的设计 .23 6.3 其他主要零件的设计 .24 6.3.1 凸模固定板的厚度 .24 6.3.2 卸料板的设计 .24 6.3.3 卸料橡皮的设计 .24 6.4 标准件尺寸的确定 .25 6.5 模具的总体设计 .25 6.6 模具装配和装配图 .26 6.6.1 级进冲裁模的装配 .26 6.6.2 凸、凹模间隙的调整方法 .27 6.6.3 绘制模具的总装图 .28 第七章 总结与展望 .29 致 谢 .30 参考文献 .31 4 第一章 绪论 1.1 课题背景 我国把模具行业纳入高新技术产业重点领域,另一方面,冲压工艺广泛应 用于民用、航空航天、汽车和工艺品等领域,在产品组件中所占的比例也越来 越大。但由于我国模具工业起步较晚,起点较低,加工制造手段落后,尤其是 技术应用人才缺乏,技术水平落后,制约了该产业的迅猛发展,已使之成为制约 其他相关行业发展的“瓶颈” 。 模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的 技术之一,由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程,并且是一个不断反 复的过程,目前,采用具有三维参数化特征造型功能的 CAD 支撑软件,在模具 设计中应用并行工程原理,实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的 一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具 CAD 系统开发方法。如图,典 型冲压模具图形。 图 1-1 冲压模具 1.2 冲压模具发展现状和前景 1.2.1 冲压模具发展现状 改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。 近年来,模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有 制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营 也得到了快速发展。 浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡 镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资 和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快,市场 5 竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力 的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成 为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存 空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企 业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD,并陆续开始使用 UG,Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件,个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件,并成 功应用于冲压模的设计中。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与 工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的 比重比较低;CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不 够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 1.2.2 冲压模具的前景 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高”、 “质量好”、 “价格 低”的要求服务。 下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广: 1. 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 2. 多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 3. 为各种快速经济模具,特别是与快速成型技术相结合的 RP/RT 技术将得 到快速发展。 4. 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展 CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广 应用。 5. 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展,随之将产生一些 特殊的和更为先进的加工方法。 6. 各种模具型腔表面处理技术,如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会 不断得到发展。 7. 逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 8. 热流道技术将会迅速发展,气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所 发展。 9. 模具标准化程度将不断提高。 10. 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天,“绿色模具” 的概念已逐渐 被提到议事日程上来。 6 1.3 课题研究的内容和意义 本课题研究的内容如下: 第 1 章为绪论,论述了本课题的研究背景和意义,总结了冲压模具技术的 发展历史和在国内外的发展现状及趋势。 第 2 章为本次设计的任务书,介绍了设计的零件图和设计的具体得要求, 包括零件的名称、材料和生产批量等等,有技术要求和设计要求。 第 3 章为设计的第一步,首先分析零件的工艺性,包括尺寸和精度的分析, 还有材料性质的重点分析,然后按照以上的分析初步确定设计的大体方案,从 简单模、复合模和级进模中选择,最终选用级进模设计。最后查阅相关资料, 确定模具的一些工作零件和辅助零件的设计,以至于确定模具的总体方案。 第 4 章为设计中的重点部分,是承接上一章工艺分析的,所以我们将进行 工艺计算,有排样的设计和计算、材料利用率的计算,冲裁力图形设计和具体 的计算,还有最重要的就是压力机的确定和数据的校核。 第 5 章为设计的中心部分,有凸、凹模的间隙和凸、凹模设计的原则,还 有凸、凹模的人口尺寸计算,包括基本尺寸的计算和公差的确定。 第 6 章为模具工作零件的具体设计,包括凹模的设计和尺寸的计算,还有 凸模的长度和硬度校核,还有卸料板、垫板、导料板及标准件的设计、选用和 计算,并有非标准件的零件图形和最终的装配草图和装配图。 模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 模具质量及附加值的高低,取决于模具专业人才的技术水平。随着产品市场的 国际化,如何降低生产成本以适应竞争的激烈和残酷越来受关注,产品制造的 批量化、集约化和标准化,就越来越显得十分重要了。 目前,在全世界,模具快速发展,已成为大国的重要工业发展对象,各个 行业都需要模具的辅助制造,所以模具对工业的发展有个不可替代的重要性。 未来,模具的发展也许有将成为国家第一产业的可能。 1.4 发展方向 本章首先介绍了研究该课题的背景和优势,就模具的发展已经纳入高技术 的行业,成为我国工业中重要的一部分,最具有潜力的工业之一。并促进我国 的软件(如 CAD、ProE 和 UG)的快速研发。随后介绍了冲压模具的发展现状 和前景,随着国民经济的快速增长,模具的需求量也随着增长,国内沿海地区 已经把模具行业列为重要产业,建立了大型的模具城。在过去十年中,模具发 展有着瞩目的发展,但是距离国外,仍有不小的差距,所以未来的模具发展就 向模具产品“交货期短” 、 “精度高” 、 “质量好” 、 “价格低”的要求服务,以求 早日跟上国际的脚步。 7 第二章 冲裁模具课程设计任务书 2.1 任务书设计内容 课题名称:垫片级进模设计 零件名称:垫板 材 料:10 厚 度: t=1mm 生产批量:大批量 工件图:如图所示 图 2-1 零件图 2.2 任务书的要求 2.2.1 技术要求: 1、冲裁件内外精度均为 IT14 2、毛刺小于 0.1mm 3、要求设计制造此工件的冲裁模 2.2.2 设计要求: 1、 绘制制作该工件所需的冲裁模具总装图 2、 绘制构成该模具的所有非标准零件图 3、 编制设计说明书 4、 将设计说明书装订成册、图纸折叠成 A4 尺寸并装订成册 5、 把审题表、任务书全部装入档案袋 8 第三章 零件的工艺性分析和方案确定 3.1 零件的工艺分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适用性,即冲裁加工的难以程度。 冲裁件的工艺性主要包括冲裁件的结构与尺寸、精度与断面粗糙度和材料 3 个 方面。 3.1.1 结构与尺寸的分析 冲裁件的结构分析需要对零件的形状、外形、冲裁件的悬臂件和窄槽、冲 孔的最小尺寸、孔间距的要求和孔壁、冲裁宽度的要求。 零件材料为 10,适合一般的冲压加工。该零件形状对称、简单,为长方形 结构,结构相对比较简单,只有 2 个 6 的孔。此工件只有落料和冲孔两个工 序,图示零件的尺寸全部为未注公差的一般尺寸,一般按 IT14 级取,尺寸精度 较低,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证,其他尺寸标注、 生产批量等情况,也符合冲裁的工艺要求,普通冲裁完全可以满足要求 该零件结构较简单,形状对称,尺寸较小。因此,均适宜冲裁加工。 3.1.2 精度与断面粗糙度分析 冲裁件的精度一般可分为精密级和经济级两大类。精密级是冲压工艺技术 所允许的精度,而经济级是可以用经济手段达到的精度。冲裁件的尺寸精度是 在合理间隙的情况下,对铝、铜、软钢等常用材料冲裁加工数据。精度要求特 别高的工件,需要增加整修等精密冲裁工件。在冲裁件内外所能达到的经济精 度,见表所示。 表 3-1 冲裁件内外形所能达到的经济精度 基本尺寸材料厚度 (mm) 3 36 610 1018 18500 1 IT12IT13 IT11 12 IT14 IT12IT13 IT11 23 IT14 IT12IT13 35 IT14 IT12IT13 零件的尺寸公差精度均为 IT14 级,未注公差精度也为 IT14 级,并无其他特 殊要求,因此,利用普通冲裁的方式就可以满足零件的图样要求。 由以上可以看出,该零件工艺性较好,可以冲裁加工。 3.2 冲裁工艺方案的确定 冲裁方案的选择: 在冲裁工艺分析的基础上,根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定工 艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数,冲裁工序的组合以及冲裁工序 9 顺序的安排。冲裁工序数一般容易确定,关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工 序的顺序。冲裁模的结构形式多种多样,如果按工序的组合分类,可分为单工 序模、级进模(连续模或跳步模) 、复合模等各种冲裁摸的构成大体相同,主要 由于工作零件、定位零件、卸料与推料零件 、导向零件、联接与固定零件组成。 该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可有一下三种方案: 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 方案三:冲孔落料连续冲压,采用级进模生产 单工序模、级进模、复合模比较如表所示 表 3-2 各类模具结构及特点比较 模具种类 比较项目 单工序模 (无导向) (有导 向) 级进模 复合模 零件公差等级 低 一般 可达 IT13IT10 级 可达 IT10IT8 级 零件特点 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度较厚 小零件厚度 0.26mm 可加工复杂零件,如 宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构 与强度限制,尺寸可以 较大,厚度可达 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直,高质量制件需较平 由于压料冲件的同时得 到了较平,制件平直度 好且具有良好的剪切断 面 生产效率 低 较低 工序间自动送料,可 以自动排除制件,生 产效率高 冲件被顶到模具工作表 面上,必须手动或机械 排除,生产效率较低 安全性 不安全,需采取安全措施 比较安全 不安全,需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比无导向 的稍高 冲裁简单的零件时, 比复合模低 冲裁较复杂零件时,比 级进模低 适用场合 料厚精度要求低 的小批量冲件的 生产 大批量小型冲压件的 生产 形状复杂,精度要求较 高,平直度要求高的中 小型制件的大批量生产 根据分析结合表分析: 方案一的模具结构简单,但需要两道工序两套模具,成本高而且生产效率 10 低,难以满足大批量生产的要求 方案二只需要一副模具,工件的精度及生产效率都高,由于查表 2.9.6 可 知材料厚度为 1mm 时凸、凹模的许用的最小壁厚为 2.7mm,由图形可知孔边距小 于凸、凹模许用最小壁厚,用方案二模具强度较差,制造难度大,并且冲压后 成品留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压的速度,操作不方便 方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要 求,且安全性高。通过对比以上方案可知,该工件的冲压生产采用方案三较好 通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案三级进模最 佳 3.3 模具总体方案的确定 (1)模具类型 根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模。 (2)操作与定位方式 为了提高生产效率和质量,可以采用配合自动装置送料方式。由于零件尺 寸小且厚度适中,可以采用导正销与自动送料装置联合定距的方式。 (3)卸料与出件方式 考虑到零件厚度薄,可以采用弹性卸料方式,并采用由凸模直接从凹模洞 口直接推下的下出件方式以提高生产率。 (4)模架类型及精度 考虑到零件的结构工艺特点,可以采用导向平稳的中间导柱模架, 。由于零 件的精度要求不是很高,可以采用 I 级模架精度。 以上的各项将在第五章详细说明解释。 11 第四章 零件工艺的设计计算 4.1 排样设计与计算 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料 利用率、降低成本,保证冲件质量及模具寿命有效措施。 4.1.1 材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率,它是衡量合理 利用材料经济性指标。 材料利用率通用计算公式 = /A100%OA 式中 冲裁件的总面积OA A 个步距的条料面积(LB) 通过 CAD 软件计算得到制件的总面积是 1243.45mm2 经计算得: = 100%.41352 =70.2% 故材料的利用率为 70.2% 废料可分为工艺废料与结构废料两种。结构废料由工件的形状特点决定, 一般不能改变;搭边和余料属于工艺废料,是与排样形式及冲压方式有关的废 料,设计合理的排样方案,减少工艺废料,才能提高材料利用率。 12 4.1.2 排样设计 根据材料的合理利用情况,条料排样方法可分为三种:有废料排样、少废 料排样和无废料排样。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构,减小冲裁 力,提高材料利用率。但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的 误差影响,冲裁件公差等级低。同时,由于模具单边受力(单边切断时) ,不但 会加剧模具磨损,降低模具寿命,而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此, 排样时必须统筹兼顾、全面考虑。 对有废料排样,少、无废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置方 法加以分类,其主要形式可分为:直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多 排和冲裁搭边。该零件结构简单,生产批量大,精度要求一般,综合上述可以 使用直排少废料的排样的设计。垫片零件外形是矩形只有冲孔,所以结构比较 简单,只需要直排就可以。 因此,如图所示。查表可得,两工件间的搭边 a1=1.5mm,工件边缘搭边 a=1.2mm。 具体排样设计如图所示: 13 图 4-1 零件排样图 4.2 冲裁力 4.2.1 冲裁力的计算 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 (凸模行程)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,其冲孔力 F 一般按下式计算: F=K L t b 式中:F冲孔力 L冲裁周边长度 t 材料厚度 K系数(K 一般取 1.3) 材料抗剪强度 ( =294MPa)bb 系数 K 是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、 板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数(一般取 K=1.3)。 14 经计算得: F= =87KN1.327.094 所以,在实际生产中应用冲压力为 132KN 来参考 一般在实际生产中,需要用系数 K 来计算,为计算方便,落料力可按以下 公式计算: F0=Lt b 式中 材料抗拉强度 ( =373MPa)bb 经计算得: F0=30.1KN 所以,在实际生产中应用切断力为 26.476KN 来参考。 4.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 在冲裁结束时,由于材料的弹性回复(包括径向弹性回复和弹性翘曲的回 复)及摩擦的存在,将使冲落部分的材料硬塞在凹模内,而冲裁剩下的材料则 紧固在凸模上。所以卸料力、推件力和顶件力是在选择冲压设备和校核公称压 力应分别考虑的,因为他们都是由压力机和模具卸料装置或顶出装置传递的。 且在选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。因此要准确的计算 这些力是困难的,生产中常用下列经验公式计算: 卸料力:查手册表取 ,则0.5XK F X =KX F 代入数据得: F X=26.476KN 推件力:查手册表取 ,则.6T F T =nKT F n=h/t 代入数据得: F T =7.92KN 顶件力:查手册表取 ,则0.6DK F D =KD F 代入数据得: F D =3.61KN 式中: F 冲裁力 KX 卸料力系系数数 KT 推件力 KD 顶件力系数 n 同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数 h 凹模洞口的直刃壁高度 t 板料厚度 可查手册表 15 表 4-1 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mm KX KT KD 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注:卸料力系数 KX,在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。 然而压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺的总和,则计算如下 所示: = F +F0+F X+F T =110.316KN 总P 4.3 压力机的确定 4.3.1 压力机的选择 对于中小型冲裁件常采用开式曲柄压力机。 根据总冲压力 =110.316KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结总PF 合现有设备,选用 J23-250 开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫板。其 主要工艺参数如下: 公称压力:250KN 滑块行程 :80mm 行程次数:100 次/分 最大封闭高度:220mm 封闭高度调节量:70mm 工作台尺寸(左右*前后):560mm360mm 工作台板厚度:70mm 模柄尺寸:5070 倾斜角:30 4.3.1 开式压力机机床有关参数 1、机床控制系统: (1)开门断电,漏电保护。电控系统符合国家安全标准。 (2)电动式油缸行程调节,显数器显示。 16 (3)电动式挡料尺寸调节,显数器显示。 2、机床后挡料的基本配置: (1)普通电机 (2)普通丝杆和光杆 (3)后挡料链轮传动 注:机床参数及配置如需变动敬请另外说明,作为合同附件 3、机床结构: (1) 采用全钢焊接机架, (、拼装工作台组成)振动时效处理,具有足够的 强度和刚性。 (2) 双油缸控制,机械挡块机构保护,液压上传动,扭轴强迫同步机构。 (3) 滑块行程电动快速调节,并有手动微调,显数器显示 (4) 上模具配有斜楔式挠度补偿机构,以补充折弯精度。 (5) 单边/双边 T 型槽口工作台,调整分段下模快速方便。 (6) 可进行多机联动(需同时购买一台该型号的机床并加装联动同步装置) , 也可单机单动。 (7) 该设备可折板厚是根据 10 钢板/A3 板的抗拉强度(450N/mm2)和折弯 槽口比例 1 比 8 来计算的,敬请核实好各种锰板的抗拉强度后与 Q235 板比较进 行折算,另外可以通过扩大折弯下模的槽口尺寸来取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作台主立板和台面均可调节。可根据折弯力的需要,适当调整工作台 的加凸量来弥补由于工作台的变形而出现的挠度进行补偿。 4.4 压力中心的计算 模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为了保证压力机的模具的正常工 作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则,冲压时滑块就 会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常在磨损,还会使合理间 隙得不到保证,从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产 中,可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊,从模具结构设计与制造考虑 不宜使压力中心与模柄中心线重合,这时应注意使压力中心的偏离不致超出所 选用压力机允许的范围。 确定该零件的压力中心计算步骤如下: (1)选定坐标轴 X 和 Y (2)计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离 x1、x 2、x 3、x n和 y1、 y 2、 y 3、y n (3)将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段,求出各线段长度 L1、L 2、L 3、Ln. (4)按如下公式算出压力中心的坐标(X 0、Y 0) 17 根据力学定理,合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和,则可 得压力中心坐标(x 0 、y 0)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、F 2、F 3、F n 可 分别用冲裁周边长度 L1、L 2、L 3、L n 代替,即12 10 1nininiiLxxLxL12 10 1nininiiLyLyLy 其中:L为每段线段的长度或圆弧的周长 X为每段线段的中点或圆弧的中心到 X 轴的距离; Y为每段线段的中点或圆弧的中心到 Y 轴的距离; 模具的结构的制造压力中心与模柄中心线重合,故压力中心点就是几何对 称点。若选用坐标系 XOY,即 xc0,y c0 由以上计算可以得出模具的压力中心以便装模时与压力机滑块的中心线相 重合 18 第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模间隙值 冲裁间隙是指冲裁模凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙 称为单面间隙,用 Z/2 表示;两侧间隙之和称为双面间隙,用 Z 表示。如无特 殊说明,冲裁间隙都是指双面间隙。冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的 差值,如图所示,即 dpZD 式中 凹模刃口尺寸;dD 凸模刃口尺寸。p 冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影响。此外,间隙对冲压力和模具寿命也 有着较大的影响。 图 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 间隙对冲压力和模具寿命的影响 间隙很小时,因材料的挤压和摩擦作用增强,冲裁力必然较大。随着间隙 的增大,材料所受的拉应力增大,容易发生断裂分离,因此冲裁力减小。但试 验表明,当单面间隙在材料厚度的 520范围内时,冲裁力降低不多,不超 过 510。因此,在正常情况下,间隙对冲裁力的影响不是很大。 模具寿命通常是用模具失效前所冲的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失 效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹 19 模胀裂产生较大影响。模具刃口磨损看,使刃口钝化、间隙增加,从而导致制 件的尺寸精度降低冲裁能量增大,断面粗糙。所以必须注意尽量减少模具的磨 损。为提高模具寿命,一般需要采用较大间隙。 5.1.2 冲裁间隙的确定 凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力等有较 大影响,所以必须选择合理的间隙。在冲压的实际生产中,为了获得合格的冲 裁件、较小的冲压力,并保证模具有一定寿命,我们规定一个间隙值范围,称 为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙(Z min) ,最大值称为最大合 理间隙(Z max) 。因冲模在使用过程中会逐渐磨损,间隙增大,再设计和制造新 模具时,一般采用最小合理间隙。 冲裁间隙数值主要按制件质量要求,根据经验数值来选用。然而对于电子、 电器、仪器等行业对制件断面质量和尺寸精度要求较高,可选用较小的间隙值。 如下图要求零件内外尺寸精度为 14 级,且该零件属于无特殊要求的一般冲孔、 落料。 5.2 凸、凹模刃口分别加工的计算法 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度,合理间隙的数值也必 须靠模具刃口的尺寸及公差来保证。正确确定模具刃口尺寸及其公差,将会直 接影响到冲裁生产的技术经济效果,因此它是设计冲裁模的主要任务之一。由 于制件结构简单精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹 模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未标注公差 在此均按 IT13 级算。根据零件的结构特点,刃口尺寸采用配作法加工。 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 在计算刃口尺寸时,应该落料和冲孔两种情况分别考虑其原则如下。 a. 落料时,应以凹模刃口尺寸为基准,间隙取在凸模上。凹模基本尺寸取 落料件尺寸公差范围内较小尺寸。凸模的基本尺寸则用凹模基本尺寸减去最小 合理间隙。由表 2-3 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 冲孔时,应以凸模尺寸为基准,间隙取在凹模上。凸模基本尺寸取冲件 公差范围内的较大尺寸。凹模的基本尺寸则是用凸模基本尺寸加上最小合间隙。 由冲压工艺与模具设计表 2.4 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方 法来确定,既要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件,又要便于模具加工。 d. 根据工件尺寸公差要求,确定模具刃口尺寸的公差等级,见表所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等级 20 料厚 t(mm) 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 模具 刃口 尺寸 公差 冲裁件尺寸公差 IT6 IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT7 IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 5.2.2 冲孔凸、凹模刃口计算 凸、凹模分别加工时要求分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差,并标 注在凸、凹模的设计图样上。这种加工的优点是凸、凹模具有互换性,便于成 批制造。但由于受冲裁间隙的限制,要求凸、凹模制造公差较小,所以这种加 工主要适用于简单规则形状(圆形、方形和矩形)的冲件。 落料件外形尺寸为 ,冲孔件内孔尺寸为 ,根据刃口尺寸的计算原则 (4),0D0d 可得落料时: max0()AA inTZ 冲孔时: 10min()TTdx 1 1minmx0()A AAi idZ 式中 、 落料时凹、凸模的刃口尺寸,mm;DT 、 冲孔时凸、凹模的刃口尺寸,mm;1d1A 落料件的最大极限尺寸,mm;max 冲孔件孔的最小极限尺寸,mm;in X 冲件的制造公差; 最小合理间隙;mxiZ 、 凸、凹模的制造公差,mm 按“ 入体”原则标注;TA X 磨损系数,如表所示: 表 5-2 磨损系数值 21 冲裁件精度 x 值 IT10 以上 1 IT1113 0.75 IT14 0.5 由公差表查得:零件内外尺寸全部按照 IT14 级精度,则 。0.5X 有上可得间隙值为:Z min=0.100mm Zmax=0.140mm 1、磨损后减小的尺寸:6mm =6.10-0.045mm10min()TTdx =6.10-0.055mm11 10minmx()A AAi iZdZ 2、磨损后不变的尺寸:20mm =20.140.0337max0()AAD 5.2.3 落料凸、凹模的计算 落料凹模的基本尺寸与凸模相同保证最小双面合理间隙值 Zmin=0.10mm。 落料时,以凹模为基准,间隙取在凸模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。 磨损后减小的尺寸:20mm,40mm,0.5mm =19.750+0.0825mmmax0()AAD =39.71 0+0.0975mm 落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是 19.75mm,39.71mm 不必标注公 差,但要在技术条件中注明:凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双 面合理间隙值 Zmin=0.01mm。落料凹模部分刃口尺寸如图所示 22 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 6.1 凹模外形设计 凹模采用整体式凹模结构和直接通过螺钉、销钉于下模座固定的固定方式。 凹模刃口采用直接刃壁结构,刃壁高度 5mm,漏料部分沿刃口轮廓适当扩大。 凹模轮廓尺寸计算如下 凹模高度 H=Kb=0.4034=13.6mm 按表取标准值 15mm 凹模壁厚 c=(1.52)H = 22.530mm 取凹模厚度为 30mm, 凹模宽度 B=b+2c=(34+230)=94mm, 凹模长度 L 取 45mm, 式中 b-凹模刃口的最大尺寸(mm) c-凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形边缘的距离; K=系数,取 0.40 故凹模轮廓尺寸为:459430 凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取(1.72.0)d 为了更好的选取标准模架,则凹模板轮廓尺寸全取整数: 确定凹模外形尺寸须选用矩形凹模板 10010015(GB/T70.1-2000) 凹模的材料选用 Cr12,工作部分热处理淬硬为 6064HRC。 6.2 凸模的设计 6.2.1 落料凸模的设计 结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计为直通式,采用线切割机床加 工,2 个 M6 的螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按 H7/m6。再通过铆接方 式与固定板固定。确保因磨损而滑落,从而更为牢靠。凸模的尺寸根据刃口尺寸,卸料装 置和安装固定要求来确定。凸模材料选用 CrWMn,工作部分热处理淬硬为 5862HRC。 其总长 L 可按下列公式计算:L=h1+h2+t+h =(15+12+1+30)=58mm 式中:h1凸模固定板厚度(mm) h2卸料板厚度(mm) t材料厚度(mm) h自由高度(mm) 具体结构图如下所示 23 6.2.2 冲孔凸模的设计 因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔 凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。冲 6mm 的 孔的凸模结构如图所示: 1、凸模最小直径的校核(强度校核) 凸模用 T10 钢 要使凸模正常工作,必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用 压应力,即 对于圆形凸模 dmin =41350/450=3.11mm 所以承压能力足够。4t 式中 冲裁材料的抗剪强度,310380Mpa 凸模材料许用强度,取 440470Mpa 抗纵向弯曲力校核 对于圆形凸模(有导向装置) Lmax270d 2/ =2703.22/(4521.2)F 1/2=44.8mm 所以长度适宜。 式中 Lmax 允许的凸模最大自由长度,mm F 冲模力,N 凸模最小截面的直径,mm 凸模固定端面的压力 24 q = =4521.2/(1.652)=528.2MPa 式中 AF 式中 q凸模固定端面的压力,MPa F落料或冲孔的冲裁力,N 模座材料许用压应力,MPa 凸模固定板端面压力超过了 8090a,为此应在凸模顶端与模座之间加 一个淬硬的垫板。矩形垫板材料可用 45 钢,结构形式和尺寸规格见手册 表查得 1001006 6.3 其他主要零件的设计 6.3.1 凸模固定板的厚度 H1=0.7H=0.730=21mm,取整数为 25mm 6.3.2 卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为 12mm。在前面已经确定 了采用弹性卸料板,设计卸料板为一整体板。 卸料板采用 45 钢制造,淬火硬度为 4045HRC 6.3.3 卸料橡皮的设计 卸料橡胶的设计计算见下表。选用的 4 块橡胶板的厚度务必一致,不然会 造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。 表 6-1 卸料橡胶的设计 项 目 公式 结果 备注 卸料板工作行 程 h 工 h 工 =h1+t+h2 4mm h1 为凸、凹模 凹进卸料板的 高度 1mm h2 为凸、凹模 冲裁后进入凹 模的深度 2mm 橡胶工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 9mm h 修 为凸、凹 模修模量,取 5mm 橡胶自由高度 H 自由 H 自由 =4 H 工 36mm 取 H 工 为 H 自 由 的 25 橡胶的预压缩 量 H 预 H 预 =15H 自由 5.4mm 一般 H 预 =1015H 自由 25 每个橡胶承受 的载荷 F1 F 卸 /4 1184.5N 选用四个圆筒 形橡胶 橡胶的外径 D D= /p)1.27(d48mm 校核橡胶的自 由高度 H 自由 0.5H 自由 /D=0.751.5 满足要求 D 为圆筒橡胶 的内径,取 d=12mm;p=0.5 Mpa 橡胶的安装高 度 H 安 H 安 =H 自由 -H 预 30mm 6.4 标准件尺寸的确定 1.螺钉固定、销钉定位 内六角螺钉标记:35 钢 M545 GB7085 螺钉标记:35 钢 M555 GB6876 圆柱销钉标记:35 钢
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