3644 限位板冲裁模具设计
3644 限位板冲裁模具设计,限位,板冲裁,模具设计
限位板冲裁模具设计材料清单1、毕业设计(论文)课题任务书2、指导教师评阅表3、答辩及最终成绩评定表4、毕业设计说明书2010 届毕业设计(论文)课题任务书系: 机械工程系 专业: 机械制造及自动化 指导教师 学生姓名课题名称 限位板冲裁模具设计内容及任务1.绘制成型模具装配图 1 张 2.绘制成型模具全套零件图 1 套 3.编写设计说明书 1 份 2拟达到的要求或技术指标根据制件材料,形状,尺寸等要求如何确定合适的成型工艺选定相应的成型设备和成型工艺参数。了解各种不同材料的冲压工艺及成型过程,了解模具凸、凹的计算过程,了解冲压设备的各种工艺及成型过程。起止日期 工作内容 备注进度安排10年 3月 05日3 月 14日10年 3月 15日3 月 20日10年 3月 23日5 月 18日10年 5月 20日5 月 23日毕业设计调研毕业实习毕业设计答辩时间3主要参考资料1. 夏巨谌、李志刚主编. 中国模具设计大典.南昌:江西科学技术出版社 , 2003 2. 郑家贤主编. 冲压工艺与模具设计实用技术.北京:机械工业出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等编. 现代工程图学 .长沙:湖南科学技术出版社 , 2000 4. 徐政坤主编. 冲压模具及设备.北京:机械工业出版社, 2005 5. 第四机械工业部标准化研究所.冷压冲模设计.第四机械工业部标准化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎华主编. 冲压工艺学.北京:机械工业出版社 , 1999教研室意见年 月 日系主管领导意见 年 月 日湖南工学院 2010 届毕业设计(论文)指导教师评阅表系: 机械工程系 学生姓名 学 号 班 级专 业 机械制造及自动化 指导教师姓名课题名称 限位板冲裁模具设计4评语:(包括以下方面,学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性;检索和利用文献能力、计算机应用能力;学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力;)是否同意参加答辩: 是 否指导教师评定成绩 分值:指导教师签字: 年 月 日湖南工学院 2010 届毕业设计(论文)答辩及最终成绩评 定 表系(公章): 5说明:最终评定成绩a+b ,两个成绩的百分比由各系自己确定,但应控制在给定标准的 10左右。学生姓名 学号 班级 答辩日期 5月课题名称 限位板冲裁模具设计 指导教师评 定成 绩 评 定 分值 教师 1 教师 2 教师 3 教师 4 教师 5 小计课题介绍思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,实验方法科学,分析归纳合理,结论严谨,设计(论文)有应用价值。30必答题40答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据,基本概念清楚,主要问题回答准确大、深入,知识面宽。自由提问30合 计 100答 辩 评 分分值:答辩小组长签名:答辩成绩 a:40指导教师评分 分值: 指导教师评定成绩 b: 60最终评定成绩:分数: 等级:答辩委员会主任签名:年 月 日6设计说明书限位板冲压连续模设计系 、 部: 机械工程系 学生姓名: 指导教师: 职称 专 业: 班 级: 完成时间: 7目 录引言. 5第一章 零件的工艺性分析. 6第二章 工艺方案的选择与确定. 7第三章 搭边与排样. 8第四章 计算冲压力与压力中心. 9第五章 初选设备.12第六章 凸、凹模刃口尺寸的确定 13第七章 模具的总体结构设计. 18第八章 工作零件的设计与计算 21第九章 其他工艺结构零件的设计与选用. 24第十章 校核设备 25第十一章 模具的装配与试模. 26参考文献. 27附录. 278引言本 次 设 计 , 是 我 的 一 次 较 全 面 的 设 计 能 力 训 练 , 通 过 这 次 训 练 , 我 对 模 具 基础 知 识 及 工 程 力 学 、 互 换 性 与 测 量 技 术 、 机 械 制 图 、 金 属 工 艺 学 、 机 械 工 程 材料 专 业 基 础 课 之 间 的 联 系 有 了 一 个 较 为 系 统 全 面 的 认 识 , 同 时 也 加 深 了 对 所 学知 识 的 理 解 和 运 用 , 将 原 来 看 来 比 较 抽 象 的 内 容 实 现 为 具 体 化 .这 次 课 程 设计 初 步 掊 养 了 我 理 论 联 系 实 际 的 设 计 思 想 , 锻 练 了 我 综 合 运 用 模 具 设 计 和 相 关课 程 的 理 论 , 结 合 和 生 产 实 际 分 析 和 解 决 工 程 实 际 问 题 的 能 力 , 巩 固 、 加 深 和扩 展 了 有 关 机 械 设 计 方 面 的 知 识 。通 过 制 订 设 计 方 案 , 合 理 选 择 传 动 机 构 和 零 件 类 型 , 正 确 计 算 零 件 的 工 作 能力 、 确 定 尺 寸 和 选 择 材 料 , 以 及 较 全 面 地 考 虑 制 造 工 艺 、 使 用 和 维 护 等 要 求 ,之 后 进 行 结 构 设 计 , 达 到 了 解 和 掌 握 模 具 零 件 、 机 械 传 动 装 置 和 简 单 模 具 的 设计 过 程 和 方 法 , 对 如 计 算 、 绘 图 、 熟 练 和 运 用 设 计 资 料 ( 包 括 手 册 、 图 册 、 标准 和 规 范 等 ) 以 及 使 用 经 验 数 据 、 进 行 经 验 估 算 和 处 理 数 据 等 方 面 的 能 力 进 行了 一 次 全 面 的 训 练 。因 为 本 课 程 的 主 要 目 标 是 培 养 我 们 具 有 基 本 冲 裁 模 设 计 能 力 的 技 术 基 础 课 ,因 此 通 过 设 计 的 实 践 , 使 我 了 解 到 模 具 设 计 的 基 本 要 求 、 基 本 内 容 和 一 般 程 序 ,掌 握 了 机 械 零 件 常 用 的 设 计 准 则 。 针 对 课 程 设 计 中 出 现 的 问 题 查 阅 资 料 , 大 大扩 展 了 我 们 的 知 识 面 , 培 养 了 我 们 在 模 具 工 业 方 面 的 兴 趣 及 实 际 动 手 能 力 , 对将 来 我 在 模 具 方 面 的 发 展 起 了 一 个 重 要 的 作 用 。 本 次 课 程 设 计 是 我 对 所 学 知 识运 用 的 一 次 尝 试 , 是 我 在 机 械 知 识 学 习 方 面 的 一 次 有 意 义 的 实 践 。本 次 设 计 ,我 完 全 自 己 动 手 做 ,独 立 完 成 自 己 的 设 计 任 务 , 通 过 这 次 设 计 ,弄 懂 了 一 些 以 前 书 本 中 难 以 理 解 的 内 容 , 加 深 了 对 以 前 所 学 知 识 的 巩 固 。 在 设计 中 , 通 过 非 常 感 谢 老 师 的 指 导 , 使 自 己 在 设 计 思 想 、 设 计 方 法 和 设 计 技 能 等9方 面 都 得 到 了 良 好 的 训 练 。一 已知条件(1)如下图(1-1)所属为冲裁零件限位板零件名称:限位板零件材料:Q235A生产要求:大批量生产图 1-1A表示 Wc碳的含量在 0.14%0.22%的低硬钢5计算及说明 备注第一章 零件的工艺分析(1)冲孔如图(1-1)所示零件尺寸,宽带 b=42mm,厚度 t=2mm,满足设计要求d2t,且冲裁件外形由直线和圆弧组成,没有尖角,且圆角半径 r0.5t有利用模具寿命。零件冲孔 d=29mm,查表 1-1,已知材料 Q235A 屈服点大小 235Mpa,选 dt 为最小孔,满足要求。表 1-1 自由凸模冲孔的最小尺寸(mm)材料 圆孔 方形孔 矩形孔 长圆孔钢700Mpa钢=400-700Mpa钢t 满足设计要求。(2)冲裁精度2.6.7 冲裁断面的表面粗糙度表2.6.8 冲裁件允许毛刺的高度通过查上表 2.6.7 的冲裁断面的表面粗糙度表 Ra=12.5 ;查表 2.6.8 冲裁件允许毛刺的高度:新建试模时0.05mm,生产时0.15mm。d 为孔直径t 为材料厚度6计算及说明 备注第二章 工艺方案的选择与确定(1) 根据冲裁件的形状,分为冲孔和落料两道工序,且为大批量生产,故选择复合模。(2) 提出可能方案冲裁该零件,所需工序有:(a) 落料(b) 冲直径 30mm 的孔根据以上工序,可以有如下方案方案一:先落料 再冲直径 30mm 的孔;方案二:在同一模具上同时完成冲直径 29mm 的孔和落料比较以上两种方案,第二种方案易实现自动化生产,且生产率高操作安全,适合大批量生产,所以选方案二。(3)冲模的生产过程简图如图 1-2图 1-27计算及说明 备注第三章 搭边与排样(1)确定合理的排样形式根据材料的经济应用原则,材料利用率/0F/ ,利用率越过越经济,同时还要考虑冲裁件的精度要求,精度要求高的要留搭边。搭边 a 和 a1 的数值查表 1-4表 1-4 搭边 a和 a1数值(低碳钢) 注:对于其他材料,应将表中数值乘以下系数:中等硬度钢 0.9,硬钢 0.8 硬黄铜11.1 , 硬铝 11.2故有:a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)(2)确定条料宽度和步距每次只冲一个零件的步距 A 的计算式为:A=D1+2a1=(53+22)+2*2.2=77.2(mm)条料宽度: B=(D+2a)=(18+55)+2*2.5=75(mm)(3)计算利用率选择的排样方式如图 1-3 所示:材料利用率; 工件的实际面积; F0所用材料面积,包括工件面积与废料面积; A 送料进距 (相邻两个制件对应点的距离);B条料宽度。D1平行于送料方向的宽带D垂直于平行于送料方向的宽带8计算及说明 备注图 1-3工件的实际面积:F=5255+3.14*9*9-2*(4*30)-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(2929)/4=3361.40F0=A*B=74.278=5787.6材料利用率:/0 F/ =58.08第四章 计算冲压力与压力中心(1)冲裁力的计算普通平刃冲裁模 ,其冲裁力 P 一般可按下式计算: FPtL 材料抗剪强度: =(1.2t/d+0.6)*b150(MPa)冲孔边缘: L1=293.14=91.06(mm)落料边缘: L2=213.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)冲孔力: F1=L1t=91.06 150 3=40977 N落料力 : F2= L2t=305.02 150 3=137259 N冲裁力 : F0=F1+F2= 178236 N考虑到模具刃口的磨损和凸凹模间隙的波动,材料的机械性能的变化,材料厚度偏差的,实际所需的冲裁力还要增加 30,即:F=1.3F0=231706.8 N 材料抗剪强度 ,见附表 (MPa);L冲裁周边总长(mm);t材料厚度(mm)b抗拉强度为235(MPa)d-材料最大宽度9计算及说明 备注10当上模完成 一次冲裁后,冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内,模面上的材料因弹性 收缩而紧箍在 凸模上 。为了使冲裁工作继续进行,必须将箍在凸模上的材料料刮下 ,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力,称为卸料力 ;从凹模内向下推出制件或废料所需的力,称为推料力;从凹模内向上顶出制件需的力,称为 顶件力 (图 1-5)。影响卸料力、推料力和 顶件力 的因素很多,要精确地计算是困难的。在实际生产中常采用经验 公式计算: 卸料力 F F= 推料力 F1n 1 F 顶件力 F F 图 1-4 工艺力示意图由下表 1-5查的 K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料 厚度/(mm) K K1 K2钢0.10.1 0.50.5 2.52.5 6.56.50.1 0.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.0650.0750.0450.0550.04 0.050.030.040.020.03解得:FQ=0.045178436.7=8029.65 N FQ1=0.05178436.7=8921.84 NFQ2=0.04178436.7=7137.47 NP冲裁力(N); K卸料力系数,其值为0.020.06(薄料取大值, 厚料取小值); K推料力系数,其值为0.030.07(薄料取大值, 厚料取小值); K2 顶件力系数,其值为0.040.08(薄料取大值, 厚料取小值); n梗塞在凹模内的制件或废料数量(nh/t); h直刃口部分的高(mm);t材料厚度(mm)。11(2)冲裁中心冲模的压力中心,可按下述原则来确定:(a)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。(b)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。(c)形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是:各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴力矩。求出合力作用点的座标位置 O0(x0, y),即为所求模具的压力中心如图 1-5图 1-5其中:X0=(X1+X2+X3+X4+X5)/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4计算及说明 备注12第五章 初选设备(1)计算压力机的表承压力冲裁时,压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和上出件的模具时: FP 总 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根据标称压力等参数查表 1-7,可初选压力机为:JH23-25压力机型号 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40标称压力/KN 31.5 63 100 160 250 400滑块行程/mm 25 35 45 70 75 80滑块行程 200 170 145 120 80 55最大封闭高度 120 150 180 205 260 330封闭高度调节量 25 35 35 45 55 65立柱间距/mm 120 150 180 220 270 340喉深/mm 90 110 130 160 200 250工作台前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460工作台左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700垫板厚度/mm 30 30 35 40 50 65垫板孔径/mm 100 140 170 210 260 320模柄孔直径/mm 25 30 30 40 40 50模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70最大倾斜角 45 45 35 35 30 30电动机功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5表 1-7FP 总冲裁各工艺力的总和13第六章 凸、凹模刃口尺寸的确定已知冲裁件材料为 Q235A 钢厚度 t=2mm,冲裁件精度 IT12,查公差表 1-8公差表 1-8查的各尺寸如下图 1-6 所示:dd冲孔凹模基本尺寸(mm);dp 冲孔凸模基本尺寸(mm); dmin冲孔件孔的最小极限尺寸(mm);制件公差 (mm);x系数计算及说明 备注14冲裁模刃口尺寸计算的基本原则:落料件尺寸由凹模尺寸决定,冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为基准,间隙取在凹模上。冲裁件内圆孔由冲孔制成,外形为非圆形落料而成,(a)冲孔凸模制造偏差取负偏差,凹模取正偏差。其计算公式如下: dp ( dminx)pdd=(dp+Zmin)+p通过查下冲裁件处始双面间隙表 1-9,表 1-9 冲裁件处始双面间隙软铝 含碳(0.080.2)%的钢材料厚度mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.081.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.1081.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.1351.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.1622 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.182.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.222.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.252.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.283 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.33.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.3854 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.444.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49p凸模下偏差,d凹模上偏差计算及说明 备注15得到:Zmax=0.27mm Zmin=0.21mmZmax-Zmin=0.06 mm冲孔部分冲裁凸模,凹模的制作公差,可查表 1-10表 110基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm18 0.02 0.02180 260 0.03 0.04518 30 0.02 0.25260 360 0.035 0.0530 80 0.02 0.03360 500 0.04 0.0680 120 0.025 0.035 500 0.05 0.07120 180 0.3 0.04查的:p=0.02 mm d=0.025 mm有: p+d=0.045 mmZmax-Zminx系数,是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸,与工件制造精度有关,按下列关系取值,也可查表 1-11: 当制件公差为 IT10 以上,取 x 当制件公差为 IT11IT13,取 x0.75 当制件公差为 IT14 以下时,取 x0.5。 表 1-11 系数 x非 圆 形 圆 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度 t()工件公差 4 0.160.200.240.30 0.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.60 0.160.200.240.300.160.200.240.30 计算及说明 备注16查的 x0.75 ,=0.24故得:dp ( dminx)+p=(30+0.750.21)+0.02=30.16+0.02dd=(dp+Zmin)-p=*(30.16+0.27)-0.025=30.43-0.025(b)落料落料时以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算如下表表 1-11 以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算工序性质 凹模刃口尺寸磨损情况 基准件凹模的尺寸图 2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 磨损后增大的尺寸 Aj(Amaxx)0.25 磨损后减小的尺寸 Bj(Bminx)0.25 落料 磨损后不变的尺寸 Cj=(Cmin0.5)0.125 按凹模实际尺寸配制,保证双面合理间隙2cmin 2cmax注:Aj、Bj、Cj 为基准件凹模刃口尺寸;Amax、Bmin、Cmin 为落料件的极限尺寸。计算凹模各尺寸:查上表 1-11 的,尺寸 42,52,55 对应的 x=0.75,尺寸 18 对应 x=1磨损后增大的尺寸的:Aj(Amaxx)0.2542mm的 :A1= (42-0.750.25)+0.25/4=41.81+0.0652mm的: A2= (52-0.750.30)+0.30/4=51.81+0.0618mm的: A3= (18-10.18)+0.18/4=17.82+0.05圆弧 R9,R21 的尺寸为了保证分别与 18mm,42mm 相切,不用计算直接取其A3,A1 值的一半。磨损后不变的尺寸:Cj=(Cmin0.5)0.12544mm 的 C1=(55+0.750.3)0.125 0.3=54.780.04凸模的尺寸按上述凹模相关尺寸配制,保证双面间隙ZminZmax=0.210.27mm(前面以由表 1-11 查的)(C)模具间隙模具间隙即模具凸模与凹模之间的间隙,其对冲裁件的质量,冲裁力,模具寿命都有较大的影响。因此选择合理的间隙,非常重要,确定合理间隙的方法如下:计算及说明 备注171. 理论确定法如图 1-7,中的三角形 ABC 可确定合理的间隙,图 1-7C = (t-h0)t tg=t(1- h0/t)tg查下表 1- 12 的 :h0/t=0.2 ,=4 表 1-12 h0/t 与 的值h0/t 材料 退火 硬化 退火 硬化软钢 紫铜 软黄铜 0.5 0.35 6 5中硬钢 硬黄铜 0.3 0.2 5 4硬钢 硬青铜 0.2 0.1 4 4解得: C =3(1-0.2)tg4=30.80.07=0.168 mmZ=2c=0.336 mm2. 经验法材料为硬材料:t3mm Z=(8%10%)tt=13mm Z=(11% 17%)tt=35mm Z=(17% 25%)t已知材料厚度为:t=3mm解得: Z= 0.33 0.51 mm式中, h 凸 模切入深度;最大剪应力方向与垂线方向的夹角计算及说明 备注18第七章 模具的总体结构设计(1) 模具的类型选择根据冲裁件的结构特点,需冲孔和落料两道工序方能完成零件成型,而且要进大批量的生产,综合上述,课选择正装式复合模进行生产,其结构图如图 1-7.。图 1-7在压力机的一次工作行程中,在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具,称为复合模。计算及说明 备注19模具各部分名称和代号等参数如下表 1-12表 1-12(2) 模架的选择模架由上下模座,模柄及导向装置(导柱,导套)组成。(a)模架的形式模架的形式选择后侧导柱模架,可纵横送料,送料方便。其模架的形式结构如下图 1-8计算及说明 备注20图 1-8(b)导柱和导套导柱和导套的结构与尺寸都可以直接从标准中选取,选滑动导向的导柱导套,安装尺寸示意图如图 1-9.图 1-9计算及说明 备注21(c)模柄的选择所作设计为大型,模具都通过模柄固定在压力机滑块上的,可使用螺钉固定。第八章 工作零件的设计与计算(1)凸模(a)凸凹模和凸模的结构形式由于冲裁件的落料件为非圆形的,可选择直通式凸凹模,直通式凸模的工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样,这类凸模一般采用线切割方法进行加工。1-10 整体式凸模 而冲孔凸模则选择用台阶式凸模,如下图 1-11图 1-11 标准圆形凸模22计算及说明 备注23(b)长度计算凸模长度应根据模具结构的需要来确定。采用固定卸料板和导料板结构时,图 1-12 所示,凸模的长度应该为:Lh1h2h3(15 20)mm 图 1-12(c)材料和其他要求冲裁件的形状复杂,可选择 Cr12,热处理为淬火;工作部份的粗糙度为:Ra0.80.4 um 固定部分粗糙度为: Ra1.60.8 um(2)凹模(一)凹模洞口的类型1. 凹模洞口的类型常用凹模洞口类型如图 1-14所示,其中 a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便,刃口强度高,刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小,形状复杂的精密制件。但因废料或制件在洞壁内的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力,给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用 a)、c)型,下出件的用 b)或 a)型。d)、e)型是锥筒式刃口,在凹模内不聚集材料,侧壁磨损小。但刃口强度差,刃磨后刃口径向尺寸略有增大 (如 30时,刃磨 0.1mm,其尺寸增大 0.0017mm)。图 1-14 凹模洞口的类型h1、h2、h3、t 分别为凸模固定板、卸料板、导料板、材料的厚度。1520mm为附加长度,包括凸模的修磨量,凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。凹模锥角、后角 和洞口高度 h,均随制件材料厚度的增加而增大,一般取1530、2、h410mm。24计算及说明 备注25设计的为复合模和上出件的冲裁模用 a)型,洞口的主要参数可查下表 1-13,得到:a=30 、h10mm。表 1-13 洞口的主要参数板料厚度t/mm a h/mm0.50 15 2 40.51 15 2 512.5 15 2 62.5 30 3 82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲压材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定如图 1-15所示。 图 1-15凹模外形尺寸凹模厚度 HKb(15mm) 凹模壁厚 c(1.5)H (30mm)式中 b为冲裁件的最大外形尺寸;K 是考虑板料厚度的影响系数。查表 1-15根据凹模壁厚即可算出其相应凹模外形尺寸的长和宽,然后可在冷冲模国家标准手册中选取标准值。 表 1-15 系数 K值 b 材料厚度 t0.5 1 2 3 3 5050 100100 200 2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm为冲裁件的最大外形尺寸;K 是考虑板料厚度的影响系数26查的: K = 0.5凹模厚度: HKb= 0.573=36.5mm ( 15mm) 凹模壁厚 :c (1.52)H =(54.75 73)mm (3040mm)第九章 其他工艺结构零件的设计与选用1.定位零件模具上的定位零件的作用是将毛坯和半成品在模具上能够正确的定位,根据毛坯的形状,尺寸,模具的结构形式可选以下定位零件:导料板:用于条形料的送料,条料靠在一侧的导料板,沿着设计的方向送料。定位销:为上下模座定位,保证冲裁精度。2.卸料和压料零件(1)卸料板如图 1-16,为固定卸料板,适用于设计冲裁件卸料,作用为当凸凹模完成一次回程时,阻挡余料,使其脱落,卸料班为 45 钢,热处理为淬火硬度HRC4050。图 1-16(3) 顶件杆如图 1-17,为顶件杆,取直径 510mm,其与凹模内壁的间隙不宜过大,一般取 0.10.2mm,但不小于 0.05mm,顶件板的材料为 45 钢。计算及说明 备注273.紧固零件(1)沉头螺钉:表 1-12 中 17,用于固定导料板。(2)螺钉:表 1-12 中的,8,11,20 用于固定模具固定板,从而固定凸凹模和凹模,保证冲裁精度。第十章 校核设备(1)压力机和闭模高度的校核冲裁时,压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和上出件的模具时: FP 总 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根据标称压力等参数查表 1-7,可初选压力机为:JH23-25,其闭模高度最大为260mm又由落料凸凹模标准查得,高度为 101mm,符合要求,如下图图 1-16-2 闭模高度计算及说明 备注28第十一章 模具的装配与试模(1) 模具安装顺序1. 清洗压力机滑块底面,工作台和垫片平面及上下模座的顶面和底面。2. 降冲模置于压力机工作台或垫片上,移至近似工作位置。3. 观察工件或废料能否落下。4. 用手搬动飞轮或压力机的寸装置,是压力机滑块逐渐降至下极点。在滑块下降过程中移动冲模,以便模柄进入滑块中的模柄孔内。5. 调节压力机至近似的闭合高度。6. 安装固定下模的压板,垫块和螺栓,但不拧紧。7. 紧固上模,确保上模顶部与滑块底面贴近无缝隙。8. 紧固下模,逐次交替拧紧。9. 调整闭模高度,使凸模进入凹模。10.回升滑块,在个滑动部分加润滑剂,确保导套上部出气槽畅通。11.以纸试冲,观察毛刺以判断间隙是否均匀。滑块寸动或手搬使飞轮移动。12.刃口加油,用规定材料试冲若干件,检查冲件质量。13.安装,调试送料和出料装置。14.再次试冲。15.安装安全装置。(2)常见的试冲缺陷和调整方法试冲的缺陷 生产原因 调整方法送料不畅或料被卡死1.两导料板件的尺寸过小或有斜度2.凸模与卸料板之间间隙过大,是搭边翻扭3.用侧刃定距的的冲裁模导料板的工作面和侧刃不平行形成毛刺1.根据情况修整或重装卸料板2.减小凸模和卸料板的间隙3.重装导料板卸料不正常,退不下料1.装配不正确,卸料机构不能移动2.凹模和下模座的漏料孔没对正3.顶出杆过短或卸料板行程不够1.修整卸料板2.修整漏料孔,修整凹模3.顶出器的顶出部分加长或加深卸料螺钉沉孔的深度凸,凹模刃口相碰1.上模架,下模架,固定板,凹模,垫片等零件不平行2.凸,凹模错位3.导杆和导套配合间隙过大使导向不准1.修整有关零件,重装上模或下模2.重新安装凸,凹模是对正3.更换导柱或导套凸模折断1.冲裁时产生侧向力未抵消2.卸料板倾斜1.在模具上设置靠块来抵消侧向力2.修整卸料板或在凸模加导向装置凹模被胀裂 凹模口有倒锥现象 修磨凹模口29冲裁件的形状和尺寸不正确凹模与凸模的刃口形状及尺寸不正确 修整凸模和凹模的尺寸落料位置和冲孔位置不正确,成偏位现象1.挡料钉位置不正2.导料板和凹模送料中心不平行1.修整导料钉2.修整导料板冲压件不平1落料凹模有上口大,下口小的倒锥,冲裁件从中通过会被压弯2.冲孔结构不当,落料是没有压料装置1.修磨凹模口,去倒锥现象2.加压料装置冲压件毛刺较大1.刃口不锋利或淬火硬度低2.凸,凹模配合间隙过大或间隙不均匀1.修磨工作刃口2.重新调整凸,凹模间隙,使其均匀参考文献1. 夏巨谌、李志刚主编. 中国模具设计大典.南昌:江西科学技术出版社 , 2003 2. 郑家贤主编. 冲压工艺与模具设计实用技术.北京:机械工业出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等编. 现代工程图学 .长沙:湖南科学技术出版社 , 2000 4. 徐政坤主编. 冲压模具及设备.北京:机械工业出版社, 2005 5. 第四机械工业部标准化研究所.冷压冲模设计.第四机械工业部标准化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎华主编. 冲压工艺学.北京:机械工业出版社 , 19997. 李奇 朱江峰主编 .模具设计与制造 , 人民邮电出版社,2008计算及说明 备注限位板冲裁模具设计材料清单1、毕业设计(论文)课题任务书2、指导教师评阅表3、答辩及最终成绩评定表4、毕业设计说明书2010 届毕业设计(论文)课题任务书系: 机械工程系 专业: 机械制造及自动化 指导教师 学生姓名课题名称 限位板冲裁模具设计内容及任务1.绘制成型模具装配图 1 张 2.绘制成型模具全套零件图 1 套 3.编写设计说明书 1 份 2拟达到的要求或技术指标根据制件材料,形状,尺寸等要求如何确定合适的成型工艺选定相应的成型设备和成型工艺参数。了解各种不同材料的冲压工艺及成型过程,了解模具凸、凹的计算过程,了解冲压设备的各种工艺及成型过程。起止日期 工作内容 备注进度安排10年 3月 05日3 月 14日10年 3月 15日3 月 20日10年 3月 23日5 月 18日10年 5月 20日5 月 23日毕业设计调研毕业实习毕业设计答辩时间3主要参考资料1. 夏巨谌、李志刚主编. 中国模具设计大典.南昌:江西科学技术出版社 , 2003 2. 郑家贤主编. 冲压工艺与模具设计实用技术.北京:机械工业出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等编. 现代工程图学 .长沙:湖南科学技术出版社 , 2000 4. 徐政坤主编. 冲压模具及设备.北京:机械工业出版社, 2005 5. 第四机械工业部标准化研究所.冷压冲模设计.第四机械工业部标准化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎华主编. 冲压工艺学.北京:机械工业出版社 , 1999教研室意见年 月 日系主管领导意见 年 月 日湖南工学院 2010 届毕业设计(论文)指导教师评阅表系: 机械工程系 学生姓名 学 号 班 级专 业 机械制造及自动化 指导教师姓名课题名称 限位板冲裁模具设计4评语:(包括以下方面,学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性;检索和利用文献能力、计算机应用能力;学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力;)是否同意参加答辩: 是 否指导教师评定成绩 分值:指导教师签字: 年 月 日湖南工学院 2010 届毕业设计(论文)答辩及最终成绩评 定 表系(公章): 5说明:最终评定成绩a+b ,两个成绩的百分比由各系自己确定,但应控制在给定标准的 10左右。学生姓名 学号 班级 答辩日期 5月课题名称 限位板冲裁模具设计 指导教师评 定成 绩 评 定 分值 教师 1 教师 2 教师 3 教师 4 教师 5 小计课题介绍思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,实验方法科学,分析归纳合理,结论严谨,设计(论文)有应用价值。30必答题40答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据,基本概念清楚,主要问题回答准确大、深入,知识面宽。自由提问30合 计 100答 辩 评 分分值:答辩小组长签名:答辩成绩 a:40指导教师评分 分值: 指导教师评定成绩 b: 60最终评定成绩:分数: 等级:答辩委员会主任签名:年 月 日6设计说明书限位板冲压连续模设计系 、 部: 机械工程系 学生姓名: 指导教师: 职称 专 业: 班 级: 完成时间: 7目 录引言. 5第一章 零件的工艺性分析. 6第二章 工艺方案的选择与确定. 7第三章 搭边与排样. 8第四章 计算冲压力与压力中心. 9第五章 初选设备.12第六章 凸、凹模刃口尺寸的确定 13第七章 模具的总体结构设计. 18第八章 工作零件的设计与计算 21第九章 其他工艺结构零件的设计与选用. 24第十章 校核设备 25第十一章 模具的装配与试模. 26参考文献. 27附录. 278引言本 次 设 计 , 是 我 的 一 次 较 全 面 的 设 计 能 力 训 练 , 通 过 这 次 训 练 , 我 对 模 具 基础 知 识 及 工 程 力 学 、 互 换 性 与 测 量 技 术 、 机 械 制 图 、 金 属 工 艺 学 、 机 械 工 程 材料 专 业 基 础 课 之 间 的 联 系 有 了 一 个 较 为 系 统 全 面 的 认 识 , 同 时 也 加 深 了 对 所 学知 识 的 理 解 和 运 用 , 将 原 来 看 来 比 较 抽 象 的 内 容 实 现 为 具 体 化 .这 次 课 程 设计 初 步 掊 养 了 我 理 论 联 系 实 际 的 设 计 思 想 , 锻 练 了 我 综 合 运 用 模 具 设 计 和 相 关课 程 的 理 论 , 结 合 和 生 产 实 际 分 析 和 解 决 工 程 实 际 问 题 的 能 力 , 巩 固 、 加 深 和扩 展 了 有 关 机 械 设 计 方 面 的 知 识 。通 过 制 订 设 计 方 案 , 合 理 选 择 传 动 机 构 和 零 件 类 型 , 正 确 计 算 零 件 的 工 作 能力 、 确 定 尺 寸 和 选 择 材 料 , 以 及 较 全 面 地 考 虑 制 造 工 艺 、 使 用 和 维 护 等 要 求 ,之 后 进 行 结 构 设 计 , 达 到 了 解 和 掌 握 模 具 零 件 、 机 械 传 动 装 置 和 简 单 模 具 的 设计 过 程 和 方 法 , 对 如 计 算 、 绘 图 、 熟 练 和 运 用 设 计 资 料 ( 包 括 手 册 、 图 册 、 标准 和 规 范 等 ) 以 及 使 用 经 验 数 据 、 进 行 经 验 估 算 和 处 理 数 据 等 方 面 的 能 力 进 行了 一 次 全 面 的 训 练 。因 为 本 课 程 的 主 要 目 标 是 培 养 我 们 具 有 基 本 冲 裁 模 设 计 能 力 的 技 术 基 础 课 ,因 此 通 过 设 计 的 实 践 , 使 我 了 解 到 模 具 设 计 的 基 本 要 求 、 基 本 内 容 和 一 般 程 序 ,掌 握 了 机 械 零 件 常 用 的 设 计 准 则 。 针 对 课 程 设 计 中 出 现 的 问 题 查 阅 资 料 , 大 大扩 展 了 我 们 的 知 识 面 , 培 养 了 我 们 在 模 具 工 业 方 面 的 兴 趣 及 实 际 动 手 能 力 , 对将 来 我 在 模 具 方 面 的 发 展 起 了 一 个 重 要 的 作 用 。 本 次 课 程 设 计 是 我 对 所 学 知 识运 用 的 一 次 尝 试 , 是 我 在 机 械 知 识 学 习 方 面 的 一 次 有 意 义 的 实 践 。本 次 设 计 ,我 完 全 自 己 动 手 做 ,独 立 完 成 自 己 的 设 计 任 务 , 通 过 这 次 设 计 ,弄 懂 了 一 些 以 前 书 本 中 难 以 理 解 的 内 容 , 加 深 了 对 以 前 所 学 知 识 的 巩 固 。 在 设计 中 , 通 过 非 常 感 谢 老 师 的 指 导 , 使 自 己 在 设 计 思 想 、 设 计 方 法 和 设 计 技 能 等9方 面 都 得 到 了 良 好 的 训 练 。一 已知条件(1)如下图(1-1)所属为冲裁零件限位板零件名称:限位板零件材料:Q235A生产要求:大批量生产图 1-1A表示 Wc碳的含量在 0.14%0.22%的低硬钢5计算及说明 备注第一章 零件的工艺分析(1)冲孔如图(1-1)所示零件尺寸,宽带 b=42mm,厚度 t=2mm,满足设计要求d2t,且冲裁件外形由直线和圆弧组成,没有尖角,且圆角半径 r0.5t有利用模具寿命。零件冲孔 d=29mm,查表 1-1,已知材料 Q235A 屈服点大小 235Mpa,选 dt 为最小孔,满足要求。表 1-1 自由凸模冲孔的最小尺寸(mm)材料 圆孔 方形孔 矩形孔 长圆孔钢700Mpa钢=400-700Mpa钢t 满足设计要求。(2)冲裁精度2.6.7 冲裁断面的表面粗糙度表2.6.8 冲裁件允许毛刺的高度通过查上表 2.6.7 的冲裁断面的表面粗糙度表 Ra=12.5 ;查表 2.6.8 冲裁件允许毛刺的高度:新建试模时0.05mm,生产时0.15mm。d 为孔直径t 为材料厚度6计算及说明 备注第二章 工艺方案的选择与确定(1) 根据冲裁件的形状,分为冲孔和落料两道工序,且为大批量生产,故选择复合模。(2) 提出可能方案冲裁该零件,所需工序有:(a) 落料(b) 冲直径 30mm 的孔根据以上工序,可以有如下方案方案一:先落料 再冲直径 30mm 的孔;方案二:在同一模具上同时完成冲直径 29mm 的孔和落料比较以上两种方案,第二种方案易实现自动化生产,且生产率高操作安全,适合大批量生产,所以选方案二。(3)冲模的生产过程简图如图 1-2图 1-27计算及说明 备注第三章 搭边与排样(1)确定合理的排样形式根据材料的经济应用原则,材料利用率/0F/ ,利用率越过越经济,同时还要考虑冲裁件的精度要求,精度要求高的要留搭边。搭边 a 和 a1 的数值查表 1-4表 1-4 搭边 a和 a1数值(低碳钢) 注:对于其他材料,应将表中数值乘以下系数:中等硬度钢 0.9,硬钢 0.8 硬黄铜11.1 , 硬铝 11.2故有:a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)(2)确定条料宽度和步距每次只冲一个零件的步距 A 的计算式为:A=D1+2a1=(53+22)+2*2.2=77.2(mm)条料宽度: B=(D+2a)=(18+55)+2*2.5=75(mm)(3)计算利用率选择的排样方式如图 1-3 所示:材料利用率; 工件的实际面积; F0所用材料面积,包括工件面积与废料面积; A 送料进距 (相邻两个制件对应点的距离);B条料宽度。D1平行于送料方向的宽带D垂直于平行于送料方向的宽带8计算及说明 备注图 1-3工件的实际面积:F=5255+3.14*9*9-2*(4*30)-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(2929)/4=3361.40F0=A*B=74.278=5787.6材料利用率:/0 F/ =58.08第四章 计算冲压力与压力中心(1)冲裁力的计算普通平刃冲裁模 ,其冲裁力 P 一般可按下式计算: FPtL 材料抗剪强度: =(1.2t/d+0.6)*b150(MPa)冲孔边缘: L1=293.14=91.06(mm)落料边缘: L2=213.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)冲孔力: F1=L1t=91.06 150 3=40977 N落料力 : F2= L2t=305.02 150 3=137259 N冲裁力 : F0=F1+F2= 178236 N考虑到模具刃口的磨损和凸凹模间隙的波动,材料的机械性能的变化,材料厚度偏差的,实际所需的冲裁力还要增加 30,即:F=1.3F0=231706.8 N 材料抗剪强度 ,见附表 (MPa);L冲裁周边总长(mm);t材料厚度(mm)b抗拉强度为235(MPa)d-材料最大宽度9计算及说明 备注10当上模完成 一次冲裁后,冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内,模面上的材料因弹性 收缩而紧箍在 凸模上 。为了使冲裁工作继续进行,必须将箍在凸模上的材料料刮下 ,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力,称为卸料力 ;从凹模内向下推出制件或废料所需的力,称为推料力;从凹模内向上顶出制件需的力,称为 顶件力 (图 1-5)。影响卸料力、推料力和 顶件力 的因素很多,要精确地计算是困难的。在实际生产中常采用经验 公式计算: 卸料力 F F= 推料力 F1n 1 F 顶件力 F F 图 1-4 工艺力示意图由下表 1-5查的 K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料 厚度/(mm) K K1 K2钢0.10.1 0.50.5 2.52.5 6.56.50.1 0.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.0650.0750.0450.0550.04 0.050.030.040.020.03解得:FQ=0.045178436.7=8029.65 N FQ1=0.05178436.7=8921.84 NFQ2=0.04178436.7=7137.47 NP冲裁力(N); K卸料力系数,其值为0.020.06(薄料取大值, 厚料取小值); K推料力系数,其值为0.030.07(薄料取大值, 厚料取小值); K2 顶件力系数,其值为0.040.08(薄料取大值, 厚料取小值); n梗塞在凹模内的制件或废料数量(nh/t); h直刃口部分的高(mm);t材料厚度(mm)。11(2)冲裁中心冲模的压力中心,可按下述原则来确定:(a)对称形状的单个冲裁件,冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。(b)工件形状相同且分布位置对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。(c)形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是:各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴力矩。求出合力作用点的座标位置 O0(x0, y),即为所求模具的压力中心如图 1-5图 1-5其中:X0=(X1+X2+X3+X4+X5)/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4计算及说明 备注12第五章 初选设备(1)计算压力机的表承压力冲裁时,压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和上出件的模具时: FP 总 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根据标称压力等参数查表 1-7,可初选压力机为:JH23-25压力机型号 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16F JH23-25 JH23-40标称压力/KN 31.5 63 100 160 250 400滑块行程/mm 25 35 45 70 75 80滑块行程 200 170 145 120 80 55最大封闭高度 120 150 180 205 260 330封闭高度调节量 25 35 35 45 55 65立柱间距/mm 120 150 180 220 270 340喉深/mm 90 110 130 160 200 250工作台前后尺寸/mm 160 200 240 300 370 460工作台左右尺寸/mm 250 310 370 450 560 700垫板厚度/mm 30 30 35 40 50 65垫板孔径/mm 100 140 170 210 260 320模柄孔直径/mm 25 30 30 40 40 50模柄孔深度/mm 40 55 55 60 60 70最大倾斜角 45 45 35 35 30 30电动机功率/kw 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 5.5表 1-7FP 总冲裁各工艺力的总和13第六章 凸、凹模刃口尺寸的确定已知冲裁件材料为 Q235A 钢厚度 t=2mm,冲裁件精度 IT12,查公差表 1-8公差表 1-8查的各尺寸如下图 1-6 所示:dd冲孔凹模基本尺寸(mm);dp 冲孔凸模基本尺寸(mm); dmin冲孔件孔的最小极限尺寸(mm);制件公差 (mm);x系数计算及说明 备注14冲裁模刃口尺寸计算的基本原则:落料件尺寸由凹模尺寸决定,冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为基准,间隙取在凹模上。冲裁件内圆孔由冲孔制成,外形为非圆形落料而成,(a)冲孔凸模制造偏差取负偏差,凹模取正偏差。其计算公式如下: dp ( dminx)pdd=(dp+Zmin)+p通过查下冲裁件处始双面间隙表 1-9,表 1-9 冲裁件处始双面间隙软铝 含碳(0.080.2)%的钢材料厚度mm Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax1 0.04 0.06 0.05 0.07 0.06 0.081.2 0.05 0.084 0.072 0.096 0.084 0.1081.5 0.075 0.105 0.09 0.12 0.105 0.1351.8 0.09 0.126 0.108 0.144 0.126 0.1622 0.1 0.14 0.12 0.16 0.14 0.182.2 0.13 0.176 0.154 0.198 0.176 0.222.5 0.15 0.2 0.175 0.225 0.2 0.252.8 0.168 0.224 0.196 0.252 0.224 0.283 0.18 0.24 0.21 0.27 0.24 0.33.5 0.245 0.315 0.28 0.35 0.315 0.3854 0.28 0.36 0.32 0.4 0.36 0.444.5 0.315 0.405 0.36 0.45 0.405 0.49p凸模下偏差,d凹模上偏差计算及说明 备注15得到:Zmax=0.27mm Zmin=0.21mmZmax-Zmin=0.06 mm冲孔部分冲裁凸模,凹模的制作公差,可查表 1-10表 110基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm18 0.02 0.02180 260 0.03 0.04518 30 0.02 0.25260 360 0.035 0.0530 80 0.02 0.03360 500 0.04 0.0680 120 0.025 0.035 500 0.05 0.07120 180 0.3 0.04查的:p=0.02 mm d=0.025 mm有: p+d=0.045 mmZmax-Zminx系数,是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸,与工件制造精度有关,按下列关系取值,也可查表 1-11: 当制件公差为 IT10 以上,取 x 当制件公差为 IT11IT13,取 x0.75 当制件公差为 IT14 以下时,取 x0.5。 表 1-11 系数 x非 圆 形 圆 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度 t()工件公差 4 0.160.200.240.30 0.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.60 0.160.200.240.300.160.200.240.30 计算及说明 备注16查的 x0.75 ,=0.24故得:dp ( dminx)+p=(30+0.750.21)+0.02=30.16+0.02dd=(dp+Zmin)-p=*(30.16+0.27)-0.025=30.43-0.025(b)落料落料时以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算如下表表 1-11 以落料凹模设计为基准的刃口尺寸计算工序性质 凹模刃口尺寸磨损情况 基准件凹模的尺寸图 2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 磨损后增大的尺寸 Aj(Amaxx)0.25 磨损后减小的尺寸 Bj(Bminx)0.25 落料 磨损后不变的尺寸 Cj=(Cmin0.5)0.125 按凹模实际尺寸配制,保证双面合理间隙2cmin 2cmax注:Aj、Bj、Cj 为基准件凹模刃口尺寸;Amax、Bmin、Cmin 为落料件的极限尺寸。计算凹模各尺寸:查上表 1-11 的,尺寸 42,52,55 对应的 x=0.75,尺寸 18 对应 x=1磨损后增大的尺寸的:Aj(Amaxx)0.2542mm的 :A1= (42-0.750.25)+0.25/4=41.81+0.0652mm的: A2= (52-0.750.30)+0.30/4=51.81+0.0618mm的: A3= (18-10.18)+0.18/4=17.82+0.05圆弧 R9,R21 的尺寸为了保证分别与 18mm,42mm 相切,不用计算直接取其A3,A1 值的一半。磨损后不变的尺寸:Cj=(Cmin0.5)0.12544mm 的 C1=(55+0.750.3)0.125 0.3=54.780.04凸模的尺寸按上述凹模相关尺寸配制,保证双面间隙ZminZmax=0.210.27mm(前面以由表 1-11 查的)(C)模具间隙模具间隙即模具凸模与凹模之间的间隙,其对冲裁件的质量,冲裁力,模具寿命都有较大的影响。因此选择合理的间隙,非常重要,确定合理间隙的方法如下:计算及说明 备注171. 理论确定法如图 1-7,中的三角形 ABC 可确定合理的间隙,图 1-7C = (t-h0)t tg=t(1- h0/t)tg查下表 1- 12 的 :h0/t=0.2 ,=4 表 1-12 h0/t 与 的值h0/t 材料 退火 硬化 退火 硬化软钢 紫铜 软黄铜 0.5 0.35 6 5中硬钢 硬黄铜 0.3 0.2 5 4硬钢 硬青铜 0.2 0.1 4 4解得: C =3(1-0.2)tg4=30.80.07=0.168 mmZ=2c=0.336 mm2. 经验法材料为硬材料:t3mm Z=(8%10%)tt=13mm Z=(11% 17%)tt=35mm Z=(17% 25%)t已知材料厚度为:t=3mm解得: Z= 0.33 0.51 mm式中, h 凸 模切入深度;最大剪应力方向与垂线方向的夹角计算及说明 备注18第七章 模具的总体结构设计(1) 模具的类型选择根据冲裁件的结构特点,需冲孔和落料两道工序方能完成零件成型,而且要进大批量的生产,综合上述,课选择正装式复合模进行生产,其结构图如图 1-7.。图 1-7在压力机的一次工作行程中,在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具,称为复合模。计算及说明 备注19模具各部分名称和代号等参数如下表 1-12表 1-12(2) 模架的选择模架由上下模座,模柄及导向装置(导柱,导套)组成。(a)模架的形式模架的形式选择后侧导柱模架,可纵横送料,送料方便。其模架的形式结构如下图 1-8计算及说明 备注20图 1-8(b)导柱和导套导柱和导套的结构与尺寸都可以直接从标准中选取,选滑动导向的导柱导套,安装尺寸示意图如图 1-9.图 1-9计算及说明 备注21(c)模柄的选择所作设计为大型,模具都通过模柄固定在压力机滑块上的,可使用螺钉固定。第八章 工作零件的设计与计算(1)凸模(a)凸凹模和凸模的结构形式由于冲裁件的落料件为非圆形的,可选择直通式凸凹模,直通式凸模的工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样,这类凸模一般采用线切割方法进行加工。1-10 整体式凸模 而冲孔凸模则选择用台阶式凸模,如下图 1-11图 1-11 标准圆形凸模22计算及说明 备注23(b)长度计算凸模长度应根据模具结构的需要来确定。采用固定卸料板和导料板结构时,图 1-12 所示,凸模的长度应该为:Lh1h2h3(15 20)mm 图 1-12(c)材料和其他要求冲裁件的形状复杂,可选择 Cr12,热处理为淬火;工作部份的粗糙度为:Ra0.80.4 um 固定部分粗糙度为: Ra1.60.8 um(2)凹模(一)凹模洞口的类型1. 凹模洞口的类型常用凹模洞口类型如图 1-14所示,其中 a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便,刃口强度高,刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小,形状复杂的精密制件。但因废料或制件在洞壁内的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力,给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用 a)、c)型,下出件的用 b)或 a)型。d)、e)型是锥筒式刃口,在凹模内不聚集材料,侧壁磨损小。但刃口强度差,刃磨后刃口径向尺寸略有增大 (如 30时,刃磨 0.1mm,其尺寸增大 0.0017mm)。图 1-14 凹模洞口的类型h1、h2、h3、t 分别为凸模固定板、卸料板、导料板、材料的厚度。1520mm为附加长度,包括凸模的修磨量,凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。凹模锥角、后角 和洞口高度 h,均随制件材料厚度的增加而增大,一般取1530、2、h410mm。24计算及说明 备注25设计的为复合模和上出件的冲裁模用 a)型,洞口的主要参数可查下表 1-13,得到:a=30 、h10mm。表 1-13 洞口的主要参数板料厚度t/mm a h/mm0.50 15 2 40.51 15 2 512.5 15 2 62.5 30 3 82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲压材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定如图 1-15所示。 图 1-15凹模外形尺寸凹模厚度 HKb(15mm) 凹模壁厚 c(1.5)H (30mm)式中 b为冲裁件的最大外形尺寸;K 是考虑板料厚度的影响系数。查表 1-15根据凹模壁厚即可算出其相应凹模外形尺寸的长和宽,然后可在冷冲模国家标准手册中选取标准值。 表 1-15 系数 K值 b 材料厚度 t0.5 1 2 3 3 5050 100100 200 2000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm为冲裁件的最大外形尺寸;K 是考虑板料厚度的影响系数26查的: K = 0.5凹模厚度: HKb= 0.573=36.5mm ( 15mm) 凹模壁厚 :c (1.52)H =(54.75 73)mm (3040mm)第九章 其他工艺结构零件的设计与选用1.定位零件模具上的定位零件的作用是将毛坯和半成品在模具上能够正确的定位,根据毛坯的形状,尺寸,模具的结构形式可选以下定位零件:导料板:用于条形料的送料,条料靠在一侧的导料板,沿着设计的方向送料。定位销:为上下模座定位,保证冲裁精度。2.卸料和压料零件(1)卸料板如图 1-16,为固定卸料板,适用于设计冲裁件卸料,作用为当凸凹模完成一次回程时,阻挡余料,使其脱落,卸料班为 45 钢,热处理为淬火硬度HRC4050。图 1-16(3) 顶件杆如图 1-17,为顶件杆,取直径 510mm,其与凹模内壁的间隙不宜过大,一般取 0.10.2mm,但不小于 0.05mm,顶件板的材料为 45 钢。计算及说明 备注273.紧固零件(1)沉头螺钉:表 1-12 中 17,用于固定导料板。(2)螺钉:表 1-12 中的,8,11,20 用于固定模具固定板,从而固定凸凹模和凹模,保证冲裁精度。第十章 校核设备(1)压力机和闭模高度的校核冲裁时,压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和上出件的模具时: FP 总 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根据标称压力等参数查表 1-7,可初选压力机为:JH23-25,其闭模高度最大为260mm又由落料凸凹模标准查得,高度为 101mm,符合要求,如下图图 1-16-2 闭模高度计算及说明 备注28第十一章 模具的装配与试模(1) 模具安装顺序1. 清洗压力机滑块底面,工作台和垫片平面及上下模座的顶面和底面。2. 降冲模置于压力机工作台或垫片上,移至近似工作位置。3. 观察工件或废料能否落下。4. 用手搬动飞轮或压力机的寸装置,是压力机滑块逐渐降至下极点。在滑块下降过程中移动冲模,以便模柄进入滑块中的模柄孔内。5. 调节压力机至近似的闭合高度。6. 安装固定下模的压板,垫块和螺栓,但不拧紧。7. 紧固上模,确保上模顶部与滑块底面贴近无缝隙。8. 紧固下模,逐次交替拧紧。9. 调整闭模高度,使凸模进入凹模。10.回升滑块,在个滑动部分加润滑剂,确保导套上部出气槽畅通。11.以纸试冲,观察毛刺以判断间隙是否均匀。滑块寸动或手搬使飞轮移动。12.刃口加油,用规定材料试冲若干件,检查冲件质量。13.安装,调试送料和出料装置。14.再次试冲。15.安装安全装置。(2)常见的试冲缺陷和调整方法试冲的缺陷 生产原因 调整方法送料不畅或料被卡死1.两导料板件的尺寸过小或有斜度2.凸模与卸料板之间间隙过大,是搭边翻扭3.用侧刃定距的的冲裁模导料板的工作面和侧刃不平行形成毛刺1.根据情况修整或重装卸料板2.减小凸模和卸料板的间隙3.重装导料板卸料不正常,退不下料1.装配不正确,卸料机构不能移动2.凹模和下模座的漏料孔没对正3.顶出杆过短或卸料板行程不够1.修整卸料板2.修整漏料孔,修整凹模3.顶出器的顶出部分加长或加深卸料螺钉沉孔的深度凸,凹模刃口相碰1.上模架,下模架,固定板,凹模,垫片等零件不平行2.凸,凹模错位3.导杆和导套配合间隙过大使导向不准1.修整有关零件,重装上模或下模2.重新安装凸,凹模是对正3.更换导柱或导套凸模折断1.冲裁时产生侧向力未抵消2.卸料板倾斜1.在模具上设置靠块来抵消侧向力2.修整卸料板或在凸模加导向装置凹模被胀裂 凹模口有倒锥现象 修磨凹模口29冲裁件的形状和尺寸不正确凹模与凸模的刃口形状及尺寸不正确 修整凸模和凹模的尺寸落料位置和冲孔位置不正确,成偏位现象1.挡料钉位置不正2.导料板和凹模送料中心不平行1.修整导料钉2.修整导料板冲压件不平1落料凹模有上口大,下口小的倒锥,冲裁件从中通过会被压弯2.冲孔结构不当,落料是没有压料装置1.修磨凹模口,去倒锥现象2.加压料装置冲压件毛刺较大1.刃口不锋利或淬火硬度低2.凸,凹模配合间隙过大或间隙不均匀1.修磨工作刃口2.重新调整凸,凹模间隙,使其均匀参考文献1. 夏巨谌、李志刚主编. 中国模具设计大典.南昌:江西科学技术出版社 , 2003 2. 郑家贤主编. 冲压工艺与模具设计实用技术.北京:机械工业出版社 ,2005 3. 周良德、朱泗芳等编. 现代工程图学 .长沙:湖南科学技术出版社 , 2000 4. 徐政坤主编. 冲压模具及设备.北京:机械工业出版社, 2005 5. 第四机械工业部标准化研究所.冷压冲模设计.第四机械工业部标准化研究所, 1979 6. 肖景容、姜奎华主编. 冲压工艺学.北京:机械工业出版社 , 19997. 李奇 朱江峰主编 .模具设计与制造 , 人民邮电出版社,2008计算及说明 备注
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