连接件落料冲孔复合模
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I 设计任务书 设计题目: 连接件冲孔落料复合模 设计要求: 1.确定合理工艺方案 2.选择合理的模具结构 3.在模具的设计中最好有创新 4.设计要全面介绍模具的工作原理 5.模具的设计有效地体现出实用的特色 设计进度: 第一周 搜集模具相关资料及前期准备工作 第二周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算 第三周 模具整体设计和绘制装配图 第四周 模具主要零件图的绘制 第五周 毕业论文的校核、修改 第六周 打印装订 第七周:上交论文,论文答辩 指导教师(签名): II 摘 要 在模具设计时不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求,还要保证它的使用 寿命。在本次设计中主要是考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务,模架 采用后侧导柱模架,凹模采用洞口形状凹模,这样可以一次完成全部的工序加工, 在设计中要考虑到很多关于我所设计零件的知识,包括它的使用场合,外观等。通 过这次的设计使我深深的体会到怎样才能把所学的东西更好的运用到实践中,设计 过程中应注意的问题,使自己在冲压模方面有了更深更多的了解。 该垫片零件是我在现实生活中见到的某插车链条中的一个垫片,每个链条需要 很多个垫片,由于该公司的产品销量扩大,线切割加工也可以生产所需要零件,但 是线切割加工成本较高,因此采用冷冲压模具进行生产。该模具设计制造难点是如 何解决好零件中的小孔冲裁,如何确定模具结构、冲裁方案,如何进行模具制造等 问题,以及模具制造装配要注意的问题,本文通过采取给小凸模加保护套、在模具 结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模,这样废料不落在模具表面便于 工人操作;在模具制造过程中,为了提高凸模的韧性防止在使用过程中折断,采用 模具钢取代常规采用的 模具钢,并采用真空热处理,硬度取12CrMnV12Cr ;在装配过程中为了提高凸模的稳定性,凸模与凸模固定板的装配采用579HR 厌氧胶固定等措施,这些措施较好的解决了该模具设计制造难点。 模具的精度比较高在使用的过程中要合理的保养,发现问题要及时的修复,这 样才能保证产品的质量,提高模具寿命。 关键字:连接件,精度,落料冲孔,复合模 III 前 言 模具是工业生产的重要装备,是国民经济的基础设备,是衡量一个国家和地区 工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产 品制造中具有不可替代的作用,是工业发展的基石,被人称为“工业之母” 和“磁力工 业”。 现代工业产品的生产对模具要求越来越高,模具结构日趋复杂,制造难度日益 增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠人工技巧及采用传统机械加工设备 转变为技术密集,更多的依靠各种高效、高精密的数控切削机床、电加工机床,从 过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代,模具钳工量正 呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华,体现了先进制造技术,已 成为技术密集型的综合加工技术。 IV 目 录 摘 要 .II 前 言 .III 目 录 .IV 1 垫片图纸及技术要求 .1 1.1 零件图 .1 1.2 技术要求 .1 2 冲压工艺与模具设计 .3 2.1 零件冲裁工艺性分析 .3 2.2 确定冲压工艺方案 .3 2.3 模具结构的确定 .3 2.4 排样设计 .5 2.5 冲裁间隙的确定 .6 2.6 冲压力与压力中心计算 .7 2.7 工作零件刃口尺寸计算 .9 2.8 工作零件结构尺寸 .11 2.9 小孔冲裁小凸模的设计 .14 3 其他零件设计选取 .16 3.1 定位零件设计:导料销、挡料销 .16 3.2 弹压卸料装置 .16 3.3 推件装置设计 .18 3.4 模架的确定 .18 3.5 连接与固定零件: .19 3.6 冲压机的选择 .21 3.7 闭合高度校核 .23 3.8 模具总装配 .24 4.1 模具制造技术要求 .29 4.2 模具制造生产过程 .30 4.3 模具制造特点 .30 4.4 设计复合模应注意的问题 .31 5 主要零件加工工艺 流程制编 .31 5.1 落料凹模加工工艺流程 .31 5.2 凸凹模加工工艺流程 编排 .33 V 5.3 冲孔凸模加工工艺流程 编排 .34 致 谢 .35 参考文献 .36 1 1 垫片图纸及技术要求 1.1 零件图 如图 1.1 所示 图 1.1 零件图 1.2 技术要求 工件名称:连接件 生产批量:大批量 材 料: Q235 料 厚:2 m 模具总寿命不低于 万次80 3 2 冲压工艺与模具设计 2.1 零件冲裁工艺性分析 1材料:Q235 为碳素结构钢,塑性好,具有良好的可冲压性能。 2工件结构:如图 1.1 所示,零件可分为冲孔落料两部分,零件结构形状简单 对称,无狭槽、尖叫、孔与孔之间、孔与零件边缘之间的最小距离 c 满足 c1.5t 的 要求。 ( ) 5.1.51,7.80tc 3尺寸精度(查文献 10机械制造基础表 6.6.1 标准公差数值)可知零件中: 中心孔 ,属于 级。其余尺寸未标注公差,属于自由尺寸,按.4m2IT IT14 级确定工件的尺寸公差,尺寸精度满足一般冲裁要求。 经上述分析,产品的材料、形状和精度都满足冷冲压加工要求。 2.2 确定冲压工艺方案 该零件包括落料和冲裁两个基本工序,可以用以下三个工艺方案 方案一:先落料,后冲孔,采用单工序模生产; 方案一结构简单,维修方便。但需两道工序两副模具,生产率较低,工件精度 低,不适合大批量生产,难以满足该零件的产量要求。 方案二:落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产; 方案二只需一副模具,冲压件形位公差和尺寸精度容易保证,且生产率高。尽 管模具结构较方案一复杂,但工件结构简单对称,模具制造并不困难。 方案三:冲孔落料连续冲压,采用级进模冲压。 方案三也只需要一副模具生产率也很高,便于实现机械化和自动化。但零件冲 压精度稍差,欲保证冲压见形状精度需要在模具上设置导正销导正,侧刃定位等, 模具制造和安装较复合模复杂。 通过对上述三种方案分比较,结合客户的设计要求及现有的冲床的生产设备, 第一种方案、第三种方案不适用于采用。该件的冲压生产采用方案二为佳,即采用 落料冲孔复合模设计方案。 2.3 模具结构的确定 复合模的结构可分为倒装式与正装式复合模两个,在选择模具结构时要根据冲 4 压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。 表 2.1 正装式结构与倒装式结构比较 比较项目 倒装复合模 正装复合模 凸模 在上模部分 在下模部分 凹模 在上模部分 在下模部分 工作零 件 装配位 置 凸凹 模 在下模部分 在上模部分 出件方式 采用顶杆、顶杆自上模(凹模)内推出, 下落到模具工作面上 采用弹顶器自下模(凹模) 内顶出至模具工作面上 冲裁件的平整度 较差 较好 废料排除 废料凸模内积聚到一定程度后,便从下 模部分的漏料孔或排出槽排出 废料不在凸凹模积聚。压力 机回程时及从凸凹模内推出 凸凹模的强度和寿 命 凸凹模承受的涨力太大,凸凹模的最小 壁厚应严格控制,否则会涨裂 受力情况比倒装复合模好, 但凸凹模的内形尺寸易磨损增 大,壁厚可比倒装的薄 生产操作 废料自漏料孔中排出,有利于清理模具 的工作面,生产操作较安全 废料自上而下击落,和工件 一起汇聚在模具工作面上,对 生产操作不利 适应性 冲裁件平整要求不高,凸凹模强度足够 时采用。凸凹模尺寸较大时,可直接固定 要下模上,不用固定板 适用于薄料的生产,平整度 要求较高,以及壁厚较小,强 度较差的凸凹模 经分析,此工件有两个孔,若采用正装式复合模,操作很不方便;另外,此工 件无较高的平直度要求,工件精度要求也较低,所以从操作方便,模具制造简单等 方面来考虑,决定采用倒装式复合模。 2.4 排样设计 1搭边值的确定 5 查文献 10冲压模具设计与制造表 2.5.2,确定搭边值: 两工件间的搭边: ma21 工件边缘搭边: 5. 2送料步距的确定: 送料步距 aDS201 式中 D平行于送件方向的冲件宽度 3条料宽度的确定 根据工件结构采用无侧压装置模具,因考虑在送料过程中条料摆动量而是侧面 搭边值减少为了补偿侧面搭边减少,条料宽度应增加条料可能的摆动量。故按下式 计算(文献 10冲压模具设计与制造公式 2.5.5;2.5.6) 条料宽度: mCaDB06.06.x0542 条料宽度方向冲裁件最大尺寸ax 侧搭边值 条料宽度的单向(负向)偏差,查文献 10冲压模具设计与制造 表 2.5.3 得 m6.0 导料板与最宽条料之间的间隙,其最小值查文献 10冲压模具设计与制C 造表 2.5.5 得 .确定后排样图如图 2.1 所示。5 4冲裁面积的确定: 22 15672036071. mA 5材料利用率的确定 一个步距内的材料利用率 为: 6 图.排样图 查 GB708-65 板材标准,宜选 m1509 每条钢板可截成条料条数: (条)23.6/1n 每条板上可冲制工件数: 451/2sab 式中 b钢板宽度(即每条钢板长度) 950 每条钢板上总工件数 故 总的3421n 板料利用率为: %86%105.639154/2LBAn 即每张板材的材料利用率为 8 7 2.5 冲裁间隙的确定 凸、凹模具之间的冲裁间隙是冲裁过程的重要工艺参数。它对冲裁件断面质量、 尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等都有较大的影响,因此确定冲 裁间隙非常重要,但严格说来,不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙值。 一般冲裁间隙选取根据经验值来选用。电子、电器行业对制件断面质量和尺寸 精度要求较高,一般选用较小间隙值。 如下表 2.1 得初始双面间隙 、maxZin Z10.,140.inmax 表 2.2 冲裁模初始双面间隙值 Z 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65nM材料 厚度 /tminZmaxinZmaxinZmaxinZmax 小于 0.5 极小间隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.6 冲压力与压力中心计算 1查文献 10冲压模具设计与制造表 1.3.6 碳素钢 Q235 MPa3720 取 MPa350 落料力: 13670524.KLtF落 8 取 KNF67.13落 L 为落料件的周长计算得: 147L 为冲裁件的厚度t 为材料抗剪强度 K 为修正系数:K 是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动与不均匀、刃口的 磨损、板料力学性能和厚度波动的影响而给出的修正值。一般取 3.1K 冲孔力: 48573502.132.FLt冲 取 KN.冲 推件力: 冲推 FnT5.342870推F 取 KN推 式中 n 为凸凹模中冲孔含片数 个2/4th 凹模洞口刃壁厚度 板料厚度t 推件力系数查文献 10冲压模具设计与制造表 2.6.1 查推K 5.0推K 卸料力: 5.683170 xF卸 取 KN缷 式中 卸料力系数,查文献 10冲压模具设计与制造表 2.6.1 取x05.卸 9 则总的冲裁力: 24380FPN总 落 冲 推 卸 取 .K总 2计算模具压力中心: 由于该工件结构完全对称于相互垂直的两条对称线,所以模具的压力中心在零 件图形的中心上。 2.7 工作零件刃口尺寸计算 凸凹模刃口尺寸计算应遵循以下几条原则: 1设计落料模时以落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制; 冲孔部分以冲孔凸模为基准计算。既以落料凹模、冲孔凸模为基准。 2根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取接近 或等于工件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,凹模基本尺寸则取工件孔的最大极限 尺寸。 3不管是落料还是冲孔,冲裁间隙一般采用最小合理间隙。 4选择模具刃口制造公差时,要考虑工件精度与模具精度之间的关系,既要保 证工件的精度要求又要保证合理的间隙。 5工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都按“入体”原则标注为单 向公差。 该零件属于一般落料冲孔件。 由落料获得; 由冲孔同时获得。20,14m28.540.5m和 1) 确定间隙值查文献 10模具设计与与制造表 2.3.3 得maxmin.6,0.36ZZ 则 in.24.14 2) 确定磨损系数 工件精度 级, ;工件精度在3ITmX75.0 取 。14ITX5.0 3) 确定凸、凹模的制造精度 10 按照模具的制造精度高于冲裁件精度 2-4 级的原则,设凸,凹 IT8 级制造,冲 孔,由经验公式取 ;落料尺寸为 时,由经验公式取 。8.5m0.2t200.3a 落料尺寸为 时取 0.027。14 4) 刃口尺寸的计算 冲孔: 0min.20.28536ttdx 0minin.20.285317addxZ 校核: maxintZ0.2.0.40.14m 证明所取得 是合适的,ta 故 0.2856td.207am 落料: 在落料时取: 2.0,3.tamax0.30.3256198D 0maxin0.20.256.1198pt Z 校核: maxintZ.3.50.14 11 孔心距: mLd038.48/1 2.8 工作零件结构尺寸 1落料凹模尺寸: 凹模厚度: 150.368Hkbm 式中 k系数,考虑板料厚度影响见文献 10冲压模具设计与制造 表 2.9.5, .K 实取凹模厚度: 20 凹模壁厚度: 1.528736CHm 实取凹模壁厚: 凹模板长度 : m CbB130526 实取 凹模宽度 23590Lm 则凹模轮廓尺寸为 .将凹模板作成簿型形式.12 凹模刃口形式选择:刃口强度较高,修模后刃口尺寸不变。 12 图 2.2 凹模 2凸凹模尺寸 凸凹模厚度 : m hL5021 其中: 凸凹模固定板厚度:一般取凹模的 0.60.8 倍1 弹性卸料板厚度2h 增加长度(包括凸凹模进入凹模深度,弹性元件安装高度等)一般取m015 13 凸凹模内外刃口间壁厚的选择: 凸凹模是复合模中的关键零件,由于它担负着落料凸模和冲孔凹模两种功能, 故它的外形尺寸和壁厚受着制件内外形尺寸、厚度等的限制。刃口高度 h 不宜过大。 否则积料过多,增加内壁的胀力和摩擦力,因此这里取刃口厚度为 3mm。 凸凹模最小壁厚选择: 凸凹模是复合模中内外缘均为刃口,内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。 从强度方面考虑,其壁厚应受最小值限制,查表冲压模具设计与制造表 2.9.6 可 知倒装复合模的凸凹模最小壁厚 为 。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关:m7.2 当模具为正装结构时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚可以小些;当模具为倒 装结构时,若内孔为直筒形刃口形式,且采用下出料方式,内孔内积存废料,胀力 大,最小壁厚可以略大些。而该凸凹模的壁厚为 ,其强度足够。75. 14 图. 凸凹模 2.9 小孔冲裁小凸模的设计 凸模又称冲头,是模具的关键零件之一。凸模按其本身作用可分为工作部分和 固定部分。凸模长度过短则无法插入刃口内对板料进行冲裁,但若凸模过厂又降低 其工作的稳定性,故凸模长度要适中。 冲孔凸模尺寸的确定: 外径:由前面刃口尺寸计算得: 0.1-856 凸模长度: 15 mthL4120凸 式中: 凸模固定板厚度1h 板料厚度t 落料凹模厚度2 图.冲孔凸模 在一般情况下,凸模的强度是足够的,所以不用进行强度校核计算。但对于特 别细长的凸模或板料厚度较大的情况下,应进行压力和弯曲应力的校核,检查其危 险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。 16 3 其他零件设计选取 3.1 定位零件设计:导料销、挡料销 导料销是对条料或带料的侧向进行导向,以免送偏的定位零件,导料销一般设 两个,并位于条料的同侧,从右向左送料时,导料销装在后侧;从前向后送料时, 导料销装在左侧。它可分为固定导料销和活动导料销两种形式。导料应在板料被压 紧之前进行导料, ,考虑料厚和应超出板料 ,所以导料销应超出卸料板 ,m1m2 导料销应采用 安装在卸料板上。本设计采用固定式的导料销,由下表可查出H7/r6 导料销的长度为 68,这里取导料销的长度为 8mm。并选用标准结构 。 )815.2(GB 表 3.1 材料厚度 挡料销高度 固定导料销高度 自动导料销高度 0.32 23 34 46 610 3 4 4 5 8 68 810 1012 1215 1525 48 68 810 810 1015 挡料销起定位作用,用它挡住搭边或冲件轮廓,以限定条料送进距离。一般分 为固定挡料销、活动挡料销两种,本设计采用固定挡料销采用国标 中8126GB 型挡料销。其长度可由上表查出为 3mm。A 3.2 弹压卸料装置 卸料弹压装置是由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成。该装置既起卸料 作用又起压料作用,所得冲裁零件质量较好,平直度较高。因此质量要求较高的冲 裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。 弹性元件的选择: 选用弹性元件的原则:在弹性卸料、推件装置中,多采用弹簧和橡皮弹性原件 17 为合理选择弹性元件需遵循以下几条原则: 1橡皮的外形尺寸及数量应与冲模的结构尺寸相适应。 2橡皮的最小预紧力要大于卸料力。 3橡皮的总压缩量(包括橡皮的预压量冲压工作行程及凸、凹模总的刃口修磨量) 要小于或等于橡皮自身所允许的最大压缩量。 橡皮元件的计算: 橡皮受压时所产生的弹压力为 qFP P橡皮受压时所产生的弹压力 橡皮在一定压缩比时所对应的弹压力 F橡皮的实际承压面积 为使橡皮耐久的工作,其最大压缩量不得超过其最大自由高度的 45%。橡皮元件 的预压量可取自由高度的 10%15%。冲压的工作行程可取橡皮自由高度的 25%30%。 这里取 25%,其对应的压力为 1.06Mpa。 1) 确定橡皮的自由高度 H:因为冲模的工作行程 等于板料的厚度 t,凸模工2H 作端在卸料板卸料孔的滞后量(一般等于 1mm)与凸模插入凹模刃口内深度(一般 小于 1mm)之和。根据橡皮工作行程的取值范围,橡皮的自由高度为: mH1023.5.02 2) 确定橡皮的安装高度: H8.9.8.安 3) 确定橡皮的实际承压面积:在某一压缩范围内,橡皮的单位压力可视为一个 常数因此橡皮的弹压力: qFP缷预 橡皮的实际承压面积为: 231546.0mqF缷 4) 确定橡皮的平面尺寸:根据模具形状确定橡皮为方形,其外形尺寸为 18 ,内形尺寸为 。m9013m307 卸料板采用 45 钢制造热处理硬度为 。查文献 10冲压模具设计与HRC45 制造 表 2.9.11 知卸料板与凸模的单边间隙为 ,当卸料板起导向作用时卸料1. 板与凸模按 H7/h6 配合制造,但其间隙应比凸凹模间隙小,在模具开启状态,卸料 板应高出模具工作零件刃口 ,以便顺利卸料。m5.03 3.3 推件装置设计 推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。一般刚性的用得较多,它 由打杆、推板连接推杆和推件块组成。有的刚性推件装置不需要推板和连接推杆组 成中间传递结构,而有打杆直接推动推件块。本套模具设计采用刚性推件装置,而 且是由打杆直接推动推件块。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,其推出力大, 工作可靠。 推件块设计:推件块外径设计以落料凹模内孔尺寸为准,高度取值也略小于落 料凹模,让其背后有一定的空间,以便于修磨和调整的需要。模具处于开启状态时, 必须顺利复位,工作面略高出凹模平面以便继续冲裁,以便继续冲裁。它与落料凹 模和冲孔凸模的配合为间隙配合,推件块与冲孔凸模以 配合,起到稳定小凸6/7hH 模的作用。 3.4 模架的确定 根据标准规定,模架主要有两大类:一类是由上模座、下模座、导柱、导套组 成的导柱模模架;另一类是由弹压导板、下模座、导柱导套组成的导板模模架。 导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精 密等级分为 I 级和 II 级。按导柱的位置不同,又分为对角导柱模架、中间导柱模架、 四角导柱模架结构。其共同特点是,导向装置都是安装在模具的对称线上,滑动平 稳,导向可靠。对角导柱模架上、下模座,其工作平面的横向尺寸一般大于纵向尺 寸,常用于横向送料的级进模,纵向送料的单工序模或复合模;中间导柱模架只能 用于纵向送料,一般用于单工序模或复合模;四角导柱模架常用于精度要求较高或 尺寸较大的冲件的生产及大批量生产用的自动模;对角模架,由于导柱安装在模具 的中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,常用于横向送料级进模或 纵向送料的落料模、复合模。 19 根据本副模具的设计精度要求及冲裁方案的设计,该模具采用滑动模架中的后 侧导柱模架,精度选择为 I 级,查 选取滑动导向后侧导柱标准模架903.2851/TGB 一副。 后侧导柱模架: 903.2851/)6(1560 TGBmm 上模座: HT3003219 下模座: HT3004 导 柱: 20 钢50 导 套: 20 钢m382 3.5 连接与固定零件: 1模柄 中小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑快上。模柄是作为上模与压 力机滑块连接的零件.对它的基本要求是:一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合, 安装可靠;二要与上模正确而可靠连接。凸缘模柄,用 34 个螺钉紧固于上模座, 模柄的凸缘与上模座的窝孔采用 过渡配合。多用于较大型的模具,其支撑6/7jsH 面应垂直于模柄的轴线。 根据所选模架,选取标准模柄 压入式模柄一个.配合 过渡m04 6/7jsH 配合。 2固定板 将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后,作为一个整体安装在上模座或下模 座上。模具中最常见的是凸模固定板,固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种, 主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍, 其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置, 满足其强度。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合 ,压装后将6/7,/nHm 凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用 或 钢。235Q4 根据以上资料分别选取凸模固定板和凸凹模固定板各一块,厚度为 ,材料 钢.过渡配合 。m402和 AT86/7H 3垫板 20 垫板的作用是直接承受凸模的压力,以降低模座所受的单位压力,防止模座被 局部压陷,从而影响凸模的正常工作.是否需要用垫板,可按下式校核: AFp/ 式中: 凸模头部端面对模座的单位压力( ) ;P 凸模承受的总压力 ; 凸模头部端面支承面积A2m 如果头部端面上的单位压力 p 大于模座材料的许用压力时,就需要加垫板;反 之则不需要加垫板。选取垫板厚度 ,材料 钢。1045 4螺钉与销钉 螺钉和销钉选用应遵循以下原则 1) 螺钉最好选用内六角螺钉,其优点是紧固可靠。当连接材料为钢时,旋和长 度应该不小于螺纹外径。当被连接材料为铸铁时,螺纹旋和长度应该不小于螺纹外 径的 1.5 倍。 2) 销钉选用圆柱销,其表面粗糙度 。销钉与孔配合为 ,配mRa6.16/7mH 合长度不小于两倍的销钉直径。 3) 同一块板上的螺钉和销钉之间的距离不能太小,否则会影响模具的强度。 4) 用于定位的两个销钉的距离应该尽可能大,这样定位精度高。 螺钉和销钉都是标准件,设计模具时按标准选用螺钉用于固定模具零件;销钉 起定位作用 ,常用圆柱销钉螺钉、销钉规格应根据冲压力大小、凹模厚度等确定。 5) 根据装配所需选取内六角螺钉 4 根, 6 根,mM508m308 4 根, 3 根,销钉 2 根, 2 根,材料mM10m0661 均为 钢。5 根据倒装复合模形式特点: 凹模板尺寸并查标准 ,确定其它94.673/TJB 模具模板尺寸列于下表 3.1: 表.模具主要零件尺寸 21 序号 名称 长宽高 材料 数量 1 垫板 1309020 45 1 2 凹模固定板 1309020 AT81 3 卸料板 1309020 45 钢 1 4 凸凹模固定板 1309020 AT81 3.6 冲压机的选择 根据上面的计算可知总冲压力为: KNFF3.24推冲落总 而为保证冲裁压力足够,一般冲裁、弯曲时压力机的应比计算的冲裁压力大 30%左 右,拉伸时压力机吨位应比计算的压力大 60%100%。因此实际压力应为 。根据模具闭合高度,冲床工作台尺F5.327.013.24%5总实 寸等,并结合现有设备,由表 3.6 开式双柱可倾斜压力机各项技术标准可确定应选 择选用 开式双柱可倾压力机,其主要工艺参数如下:3J 公称压力: KN50 滑块行程: m8 最大装模高度: 2 连杆调节量: 60 工作台尺寸(前后*左右): ;m61038 垫板尺寸(厚度): m 模柄孔尺寸: 705 最大倾角: 2 表 3.6 开式双柱可倾压力机技术规格 22 型号 J23- 3.15 J23- 6.3 J23- 10 J23- 16 J23- 16B J23- 25 JC23- 25 公称压力 KN/31.5 63 100 160 160 250 350 滑块行程 m25 35 45 55 70 65 80 滑块行程次数 /次 200 170 145 120 120 55 50 最大封闭高度 120 150 180 220 220 270 280 封闭高度调节量 m/ 25 35 35 45 60 55 60 滑块中心线至床身距 离 / 90 110 130 160 160 200 205 立柱距离 120 150 180 220 220 270 300 前 后 160 200 240 300 300 370 380 工作台尺寸 m/ 左 右 250 310 370 450 450 560 610 前 后 90 110 130 160 110 200 200 左 右 120 160 200 240 210 290 290 工作台孔尺 寸 m/ 直 径 110 140 170 210 160 260 260 厚 度 30 30 35 40 60 50 60 垫板尺寸 m/ 直 径 150 模柄孔尺寸 /直 径 25 30 30 40 40 40 50 23 深 度 40 55 55 60 60 60 70 前 后 90 180 190 滑块底面尺 寸 m/左 右 100 200 210 床身最大可倾角 o45oo35oo35o0o2 3.7 闭合高度校核 压力机的闭合高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至最短 (对偏心压力机的行程应调到最小) ,滑块底面到工作台上平面之间的距离,为压力 机的最大闭合高度;当连杆调至最长(对偏心压力机的行程应调到最大) ,滑块处于 下止点,滑块底面到工作台上平面之间的距离,为压力机的最小闭合高度。 压力机的装模高度是指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值.没有垫板的压力 机,其装模高度等于压力机的闭合高度。 模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时,上模座上平面至下模座下平面之 间的距离。 模具闭合高度与压力机装模高度的关系. 模具闭合高度: m hHH157250403凸 凹固落垫下上 理论上为: 1max1in 也可写成: max HMH 式中: 模具闭合高度 压力机的最小闭合高度in 压力机的最大闭合高度max 垫板厚度1H 24 连杆调节量M 压力机的最小装模高度1minH 压力机的最大装模高度ax 由于缩短连杆对其刚度有利,同时在修模后能要减小.因此一般模具的闭合高度 接近于压力机的最大装模高度.所以在实用上为: mHmH5101axmin 7025725 3. 模具总装配 复合模的装配,要想把模具装配好首先要读懂装配图,根据装配图确定合理的 装配顺序,其倒装式复合模的装配过程是: 1组件装配 2总装配 1) 装配上模 先翻转上模座,找出模柄中心线和安装用的轮廓边线,然后再按 照外轮廓线放正凸模固定板及落料凹模,初步找正冲孔凸模和落料凹模之间的位置, 用夹钳加紧上模部分,按照凹模螺孔配钻凸模固定板和上模板上的螺钉孔,再装入 上垫板和全部推件装置用螺钉将上模部分连接起来,并检查推件装置的灵活性。 2) 装配下模 先将凸凹模压入凸凹模固定板,并保证凸凹模与固定板的垂直度, 磨平底面。将卸料板套在凸凹模上,配钻卸料板上的弹性元件的安装孔,然后将装 入固定板内的凸凹模放在下模座上,合上上模。根据上模找正凸凹模在下模座上的 位置,加紧下模部分后移去上模。在下模座上划出漏料孔位置,并配钻安装螺栓和 卸料螺孔。加工下模座上的漏料孔并按凸凹模孔每边大约加大 1mm,再用螺钉连接 凸凹模固定板、下垫板和下模座,并钻铰销钉孔,打入销钉。 3) 调整凸、凹模间隙 合拢上下模,以凸凹模为基准,用切纸法精确找正冲孔 凸模位置。如果冲孔凸模与凸凹模的孔不对正时,可轻打凸模固定板,利用螺钉孔 的间隙进行调整,直到间隙均匀。再用同样的方法精确找到落料凹模的位置,直到 间隙均匀,打入销钉。 4) 装辅助零件 5) 检查、调试 25 图 3.1 装配图 1-下模板;2-卸料螺钉;3-导柱;4-固顶板;5-橡胶;6-导料销;7-落料凹模;8-推件块;9- 固顶板;10-导套;11-垫板;12 、20-销钉;13-上模座;14-模柄;15-打杆;16、21-螺钉; 17-冲孔凸模;18-凸凹模;19 缷料板;22-挡料销。 该副模具的工作原理是:冲模开始工作时,蒋条料放在卸料板上,并由导料销 和挡料销定为。冲模开始时,凹模和推件块首先接触条料。当压力机滑块下滑时, 26 凸凹模的外形与落料凹模共同作用冲出制件外形。与此同时,冲孔凸模与凸凹模的 内孔共同作用冲出制件内孔。冲裁变形完成后,滑块回升时,在打杆作用下,打下 推件块,将制件排出凹模。而卸料板在橡皮反弹力作用下,将条料顶出凸凹模,从 而完成冲裁整个过程。 模具按照图纸技术要求加工与装配后,必须在符合实际生产条件的环境中试冲 压生产通过试冲可以发现模具设计与制造的缺陷,找出原因,对模具进行适当的调 整和修理后在进行试冲,直到模具能进行正常生产。模具试冲时出现的问题和调整 方法见表 3.8 表 3.8 模具试冲时出现的问题和调整方法 缺陷 产生原因 调整方法 冲件毛刺过大 1.刃口不锋利或淬火硬度不够 2间隙过大或过小,间隙不均匀 1修磨刃口使其锋利 2重新调整间隙,使其均匀 冲件不平整 1凸模有倒锥,冲件从孔中通过时 被呀弯 2顶出件与顶出器接触零件面积太 小 3顶出件、顶出器分布不均匀 1修磨凹模孔,去除导锥现象 2更换顶出杆,加大与零件的接触 面积 3.调整顶出件、顶出器使之分布均 匀 尺寸超差和形状 不准确 凸模、凹模形状及尺寸精度差 修整凸模、凹模形状及尺寸,使其 达到形状及尺寸精度要求 凸模折断 1冲裁时产生侧压力 2卸料板倾斜 1在模具上设置挡块抵消侧向力 2修整卸料板或使凸模增加导向装 置 凹模被胀裂 1凹模孔有倒锥度形象 2凹模孔内卡住废料 1修磨凹模孔,消除倒锥现象 2修低凹模孔高度 27 凸、凹模刃口相 咬 1.上、下模座,固定板、凹模、垫 板等零件安装基面不平行 2.凸、凹模错位 3.凸模、导柱、导套与安装基面不 垂直 4导向精度差,导柱、导套配合间 隙过大 5卸料板孔位偏斜使冲孔凸模位移 1调整有关两件重新安装 2重新安装凸、凹模,使之对正 3调整其垂直度重新安装 4更换导柱、导套 5调整及更换卸料板 冲裁件剪切断面 光亮带宽,甚至 出现毛刺 冲裁间隙过小 适当放大冲裁间隙,对于冲孔模间 隙加大在凹模方向上,对落料间隙 加大在凸模方向上 剪切断面光亮带 宽窄不均匀,局 部有毛刺 冲裁间隙不均匀 修磨或重新调整凸模或凹模,调整 间隙保证均匀 外型与内孔偏移 1在连续模中孔与外形偏心,并且 所偏的方向一致,表明侧刃的长度 与布局不一致 2连续模多件冲裁时,其它孔形正 确,只有一孔偏心,表明该孔凸凹 模相对位置有变化 3复合模孔形不正确,表明凸凹模 相对位置有偏移 1加大(减小)侧刃长度或磨小(加 大)挡料块尺寸 2重新装配凸模并调整其位置使之 正确 3更换凸(凹)模,重新进行装配 调整合适 送料不畅通,有 时被卡死 易发生在连续模中 1两导料板之间的尺寸过小或有斜 度 2凸模与卸料板之间的间隙太大, 致使搭边翻转而堵塞 3导料板的工作面与侧刃不平行, 1粗修或重新调整装配导料板 2减小凸模与导料板之间的配合间 隙,或重新调整浇注卸料板孔 3重新调整装配导料板,使之平行 4修整侧刃及挡块之间的间隙,使 之达到严密 28 卡住条料,形成毛刺大 卸料及卸料困难 1卸料装置不动作 2卸料力不够 3卸料孔不畅,卡住废料 4凹模有锥度 5漏料孔太小 6推杆长度不够 1重新装配卸料装置,使之灵活 2增加卸料力 3修整卸料孔 4修整凹模 5加大漏料孔 6加长打料杆 29 4 模具制造工艺与工装 4.1 模具制造技术要求 与其他机械产品相比。模具在设计、制造、使用过程中有其特殊的要求,具体表 现为以下四方面内容: 1模具材料 模具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、耐冲击性、淬透 性和较好的切削加工性。模具零件特别是凸模或凹模常常是在高压、高温、连续使 用及大冲击的条件下工作,为保证模具的使用寿命,要求模具零件工作过程中的变形和 磨损要尽可能的小。所以,模具零件的选材应采用质量高、耐磨性好的材料。本文中 的凸凹模、凹模均采用 制造。12Cr 2零件精度 模具零件要求形状、尺寸精度高,表面粗糙度底。模具工作零件 的形状、精度直接决定成形工件的形状、精度。本文中模具成形部分的精度为 级,模具的形状位置精度为 5 级。8IT 3模具零件的标准化 模具零件的标准化直接影响模具的制造周期、制造成 本及制造质量。模具零件的标准化程度高,其制造周期缩短,成本降低,互换性好。本 文中选取滑动导向对角导柱 标准模架一副。19026 4模具零件中的凸、凹之间的合理间隙 在各类模具中,凸、凹模之间的间隙 是保证模具正常工作的必要条件。间隙过大、过小或不分布不均匀,均会导致模具正 常工作不正常,甚至损坏模具。 4.2 模具制造生产过程 1生产技术准备是整个生产的基础,对于模具制造的质量生产技术准备 、成 本、进度和管理都有重大的影响生产技术准备阶段工作包括模具图样的设计、工 艺技术文件的编制、材料定额和加工工时定额的制定、模具成本的估价等。 2材料准备 确定模具零件毛坯的种类、形状、尺寸及技术要求。 模具零件、组件加工 利用各类加工设备及加工手续完成模具零件及组件的加 工。 3装配调试 完成模具的组装、总装、及试模调整。 4试模鉴定 对模具设计及制造质量作合理性与正确性的评估,判断模具是否 能达到预期的功能要求。 30 4.3 模具制造特点 1模具零件形状复杂加工要求高 除采用一般的机械加工方法外,模具加工采 用特种加工(线切割、电火花、电铸等)和数孔加工、快速原型等现代加工方法。随 着模具技术的不断发展,会有更多的新工艺应用到模具制造中。 2模具零件加工过程复杂加工周期长 模具零件加工包括毛坯的下料、锻造、 粗加工、半精加工、精加工的工序,期间还须热处理、表面处理、检验等工序配合。 零件加工须两周,同时,零件加工可能需要多台机床、多个工人、多个车间甚至多个 工厂共同协作完成。 3模具零件加工属于单件或小批量生产 模具零件加工过程应注意以下几点: 一是尽量使用通用工、夹具,不用或少用专用工具。二是尽量采用通用刀具,避免使 用非标准刀具但根据模具的特点有时也需要设计使用专用刀具,如加长的立铣刀、加 长的钻头或一些特殊的成形刀具。三是尽量使用通用的量具,但根据模具的特点,在 模具制造中也常用一些诸如样板之类的专用量具。四是尽量使用通用机床设备,减少 使用专用机床,并注意遵循工序集中原则,尽可能在较少的机床上通过增加附件的方 法来组织生产。 4模具加工精度高 模具的加工精度要求高主要体现在两个方面:一是模具零 件本身的加工精度要求高;二是互相关联零件的配合精度要求高。模具加工时,可以 通过配合加工的方法降低模具的加工难度,即加工时,允许某些零件的基本尺寸稍大。 5模具零件可能需要反复修配、调整 模具在装配试模后,根据试模情况,需重 新调整某些零件的形状及尺寸,为了方便模具零件的修配、调整,加工过程中,有时须 将热处理、表面处理等工序安排在零件加工的最后阶段,即试模后进行。 6模具零件尺寸取值方向性 考虑到模具在工作过程中的磨损即热胀冷缩等因 素的影响,在模具零件加工中,常常有意识的控制模具零件尺寸的取值方向。 4.4 设计复合模应注意的问题 1保证凸凹模有足够的强度,防止因为壁厚太小而出现开裂现象。一般来说, 对黑色金属冲裁凸凹模的壁厚应该不小于材料的 1.5 倍,但不小于 0.7mm。有色金 属冲裁时,凸凹模的壁厚不大于料厚,但不小于 0.5mm。 31 2当冲裁薄料时,由于冲裁间隙小,应采用浮动模柄,以消除压力记得导向误 差对模具工作的影响。 3设计复合模时,必须保证各工序的先后顺序的配合,以利于工件的成型和模 具制造与维修。 4设计复合模时,要注意个零件之间的配合 5对既有刃口部位又有成型部位的凸凹模,应设计成刃口部位和成型部位分开 的结构,以便模具维修。 32 5 主要零件加工工艺流程制编 5.1 落料凹模加工工艺流程 材料: 12Cr 硬度 : HR658 其加工工艺过程如下表 5.1 表 5.落料凹模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 工件简图 1 备料 材料 Cr12 2 锻打 锻打: m3015 3 热处理 退火 4 粗刨 刨六面达到 1319525m 5 热处理 调质 6 磨平面 磨平面 33 7 钳工划线 划出各孔位置线 8 铣漏料孔 达到设计要求 9 加工螺钉空销钉 孔及穿丝孔 按位置加工螺钉空,螺钉空和穿丝孔 10 热处理 按热处理工艺,淬火回火达到 HRC640 11 磨平面 精磨上下平面 12 线切割 按图切割型孔达到尺寸要求 13 钳工精修 全面达到设计要求 14 检验 强度、精度等 5.2 凸凹模加工工艺流程编排 表 5.2 凸凹模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 1 备料 方形料(退火状态): m5307 34 2 刨六面 刨六面,保证重直,留 余量m1 3 热处理 退火(消除残余内应力,降低硬度) 4 平磨 磨六面留余量 5.0 5 细孔放电 按图纸在凸凹模放出 穿丝孔 2 个m.8 6 热处理 淬火 回火 使硬度达 HRC65 7 慢走丝 凸凹模外形及冲孔凹模洞口 8 平面磨 研磨磨凸凹模两端达到图纸要求 9 钳 用油石细磨洞口及外壁侧面达 装配m4.0 5.3 冲孔凸模加工工艺流程编排 表 5.3 冲孔凸模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容(圆形小凸模) 1 备料 棒料 ;(留车床装夹余量)m4810 2 车 按图纸车削成形留预磨量 m5.0 3 热处理 真空淬火使硬度保证在 HRC68 4 外圆磨 磨到尺寸公差要求 5 钳 修磨刃口装配 35 致 谢 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知 识的一个汇总和概括,使我们每个人都能了解自己学到了什么,理解多少,会运用 多少,还有多少知识不了解,需要进一步加深理解。 通过这次毕业设计,使我得到 了一次用专业知识、专业技能分析和解决实际问题全面系统的锻炼。使我对冲压模 具的基本结构、凸、凹模的设计过程,以及在用 绘图技巧的掌握方面都能向前CAD 迈了一大步,为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。 在学校的三个春秋使我懂得的了很多学了很多,而今天就在今天我就要离开 我的大学。大学是美好的是每个人最期盼的地方,因为这是知识的海洋,只要有心 你可以感受到无穷的乐趣,每天都回让你快乐让你充实。首先我要感谢我学校是它 给我一个学习的地方一个美好的未来。我还要感谢我的老师们是他们毫无保留的把 知识教会了我,我要向他们说声谢谢,你们辛苦了我会永远记住你们,是你们给我 知识给我未来。我要离开了同时也是我新的开始,我会很留恋的走出养育我三年的 校门,记住老师们对我的嘱咐,带着大家对我的期盼走向社会。最后,愿学院的明天 会更美好;祝老师们身体健康、工作顺利 2008 年 36 参考文献 1. 陈剑鹤主编.冷冲压工艺与模具设计.北京:机械工业出版社,2001 2. 王树立主编.冷冲压模具设计.北京:中国轻工业出版社,1992 3. 王孝培主编.冲压设计资料.北京:机械工业出版社,1987 4. 赵孟栋主编.冷冲模设计.北京:机械工业出版社,2000 5. 彭建声主编.冷冲压技术问答.北京:机械工业出版社,2000 6. 冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京:机械工业出版社,2000 7. 模具制造手册编写组.模具制造手册.北京 机械工业出版社,2000 8. 张娴如.冲裁合理间隙的探讨.北京机械工业出版社,2000 9. 冯晓曾等.模具材料与热处理.机械工业出版社,1985 10. 刘建超等.冲压模具设计与制造.高等教育出版社,2002 11. 高鸿庭等.模具制造工.中国劳动社会保障出版社,2004 12. 李云成主编.模具制造工艺学.北京机械工业出版社,1997 13 张 钧主编.冷冲压模具设计与制造.西安:西北工业大学出版社,1995 14. 李天佑主编.冷冲图册.北京机械出版社,1988
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