限位板冲裁模具设计

课程论文模具设计限位板冲裁模具指导教师学院名称工程学院专业及班级提交日期2016年12月答辩日期2016年12月1 限位板冲压工艺的分析 11.1 限位板工艺分析 11.2 冲裁工艺计算与工艺方案 11.2.1 工艺方案的确定 21.2.2 必要的工艺计算 22 模具总体设计 52.1 模具主要零部件的结构设计 62.1.1 凸模、凹模、凸凹模的结构设计 62.1.2 挡料销位置的确定 72.1.3 导料销位置的确定 82.2 卸料装置的设计及标准化 82.2.1 弹性卸料板的结构形式 82.2.2 卸料螺钉的选用 82.2.3 卸料弹簧的设计及选用 82.3 推件装置的设计与标准化 92.3.1 刚性推件装置的设计与标准化 92.3.2 推件块的设计 92.3.3 连接推杆的选用 92.3.4 推板的设计 92.3.5 打杆的设计 92.4 支撑固定零件的设计与标准化 92.4.1 模架的选用 92.4.2 凸模固定板的设计 92.4.3 垫板的设计 102.5 导向零件的设计与标准化 102.6 紧固零件的设计与标准化 102.7 模架的设计 103 冲压设备的选用 114 绘制模具总装图 125 结束语 141限位板冲压工艺的分析1.1 限位板工艺分析工件名称：限位板生产批量：大批量材 料：A3厚 度：6mm工件简图如图所示：图1限位板1.2 冲裁工艺计算与工艺方案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、复 合模等。各种冲裁模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导 向零件、联接与固定零件等组成。该零件形状简单、对称，是有圆弧与直线组成的。冲裁件内外形状所能达到饿经济精 度为IT11 IT14 ,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm将以上精度与零件的精度要求相比较，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，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。该工件的圆角 半径已经给出R=4,模具整体结构设计简单。1.2.1 工艺方案的确定该零件所需的冲压工序为落料与冲孔，可拟订以下三种工艺方案；方案一：用简单模分两次加工，即落料一一冲孔。方案二：冲孔、落料复合模。方案三：冲孔落料级进模。采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产， 方案二、三更具有优越性。该零件 30mm的孔与边缘之间的最小距离为6mm,大于此零件要求的最小壁厚， 可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模。符合模模具的形位精度与尺寸精度易 保证，且生产率也高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制 造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲压件的行位精度， 需要在模具上设置导正销，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分 析比较，该零件的冲压生产采用方案二的复合模为佳。1.2.2 必要的工艺计算(1)排样设计设计复合模时，首先要设计条料排样图。该零件具有 T形的特点，直排列时材料的 利用率较低，采用直对排(见下图)的排样方案可以提高材料的利用率，较少废料。JOQa P图2排样图查表取搭边值为5.4mm与4.8mm计算调料宽度：B=(75+5.4+4.2+18)mm=108mm步距：S= (74+26) mm=100mm(2)计算凸、凹模刃口尺寸查表得间隙值 Zmin=1.080mm Zmax=1.440mma.冲孔30mnfl、凹模刃口尺寸的计算。由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模与凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：查表得凸、凹模制造公差：凸 0.02mm凹 0.025mmZ max Zmin0.360mm,而 凸 + 凹=0.045mm校满足Z max Z min凸+凹的条件查表得:IT14级时磨损系数x=0.5mm,、，0C按式 ？ = (?+ ?) =(30 + 0.5 X 0.24)0002 mm=30.12mmI-?.+?c C”? = (?2 + ? =(30.12 + 0.246) +0.025 ?= 31.20?b.外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算。对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。工件图中未标注公差的尺寸，查相关资料得出其极限偏差：750 0.74 mm, R220 0.52 mm,74 00.74 mm,180 0.74 mm, 4 00.30 mm 0查表得磨损系数x为：当0.50mmB寸，x=0.5 0.50mmB寸，x=0.75+ 按式：？?= (?&? ?) 018凹(18 0.5 0.43)00.25 0.43mm 17.6800.1174M(740.50.74)00.250.74mm73.6300.19rfrLCLc r 八 0.250.74r/ cc 0.197出(750.50.74)0mm74.630CC/CCCLC LC 0.250.52r A 0.1322凹(220.50.52)0mm21.7400ri- c0.25 0.30c -70 0.754凹(4 0.75 0.30)0mm 3.780落料凹模的基本尺寸与凹模相同，分别是170.68mm，73.63mm 74.63mm 21.71mm3.78mm不必标公差，但要在技术要求条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配合，保证最小双面合理间隙Zmin=0.246 (落料凹模刃口部分尺寸见下图)图3落料凹模刃口部分尺寸(3)冲压力的计算落料力F落Lt b(256.16 6 450)N692.82kN冲孔力F孔 Lt b(302 450) N84.78kNh=12mm 贝U n=h/t=12mm/6=3 个，查表冲孔时的推件力F推 nK推F孔取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表查的,K 推 0.045F推 nK推F 孔=2 0.045 84.78=7.63kN落料时卸料力F卸 K卸F落查表取：K 卸 0.04F卸 K卸F落 0.04 692.82 27.71kN总冲压力为：F 总=F落+F 孔+F 推+F 卸=(692.82+84.78+7.63+27.71)kN=812.94k为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30流右，即:F总=1.3F总=1.3 812.94 1056.52N压力中心的计算xoy如图所示图4压力中心用解析法求模具的压力中心的坐标。按比例画出工件尺寸，选用坐标系因工件左右对称，即Xc=0.故只需计算Yc0将工件冲裁周边分成L1, L2, L3, L4, L5, L6基本线段，求出各段长度的中心位置：L1=56mm Y1=0mmL2=56.52mm Y2=9mmL3=12.56mmY3=18+Rb/l=18+16/3.4=23.1mmL4=62mmY4=37.5mmL5=9.08mmY5=67.01mmL6=94.2mmY6=53mmL1Y1 L2Y2 L3Y3 L4Y4 L5Y5 L6Y6YcL1 L2 L3 L4 L5 L60 56.52 9 12.56 23.1 62 37.5 69.08 67.01 94.2 5356 56.62 12.56 62 69.08 94.236.38mm2模具总体设计根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔与落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复 合模具，可直接利用压力机的打杆装置进行推件；而冲孔废料则可以在下模座中开设通 槽，使废料从空洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来 实现的，所以卸料板还应该具有呀了得作用，应选用弹性卸料板来卸下条料废料。因是大批量生产，采用手动送料方式，从右往左送料。应该零件制造采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销与导料销即可为确保零件的质量及稳定性， 选用导柱、 导套导向、 由于该零件导向尺寸较小， 且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。2.1 模具主要零部件的结构设计2.1.1 凸模、凹模、凸凹模的结构设计a. 落料凸、 凹模的结构设计。 在落料凹模内部， 由于要设置推件板， 所以凹模刃口应采用直筒刃口，并查表，取得刃口高度h=12mm该凹模的结构简单，宜采用整体式。查表得 k=0.3即 凹模高度 H kb 0.3 75mm 22.5mm凹模壁厚 C 1.5H 1.5 22.5mm 33.75mm凹模的外型尺寸的确定：凹模外形长度L=(75+2x46.2) mm=142.5mm凹模外形宽度B=(74+2x33.75) mm=141.5mm凹模整体尺寸标准化，取为 160mmx160mmx25mmb. 冲孔 30mm 凸模设计。 为了增加凸模的强度与刚度， 凸模非工作部分直径应制成逐渐增大的多级形式，且它的外形尺寸较大，所以选用 B 形圆凹模。凸模固定板厚度取28mm,凸模长度根据结构上的需要来确定L h凸模固定板 h落料凹本n (20 22.5)mm 42.5mm(取45mm)由于此凸模直径较大， 且长度较短，刚度与强度足够， 所以无需对其进行强度校核。 冲裁时凸模进入凹模刃口1mm。c.凸凹模的结构设计。本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模与落料凹模外，还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如图所示。确定凸凹模安排 在模架上的位置时，要根据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。图5凸凹模的结构校核凸凹模的强度：查表得凸凹模的最小壁厚为4.9mm,而实际最小壁厚为9mm。故符合强度要求。凸凹模的人口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙为0.24mm-0.36mm。凸凹模上孔中心与边缘距离尺寸 24mm的公差，应比零件所标注的精度高 3-4 级，即定位(24 .15)mm.2.1.2 挡料销位置的确定由模具整体结构设计，导料销及导料销都应通过卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具闭合状态下，应高出卸料板 3mm根据分析选用废料孔后端定位时挡料销位置如图6图6挡料销的位置L=D/2+C+d/2+0.1=72/2+74.2+6/2+0.1mm=113.3mm2.1.3 导料销位置的确定导料销位于条料的同一侧，采用从右向左的送料方式，送料的方向导料销应装在后侧。2.2 卸料装置的设计及标准化2.2.1 弹性卸料板的结构形式模具采用倒装结构，选用手册 图77(b)的卸料板形式。由表7 8查得弹性卸料板 厚度为12mm装模具时卸料板孔与凸凹模得单边间隙为 0.10mm在模具开启状态，卸料 板应高出模具凸凹模工作刃口 0.30.5mm以便顺利卸料，卸料板的工作行程为3.5mm 2.2.2卸料螺钉的选用采用圆柱头卸料螺钉45钢，热处理硬度3545HRC 规格 M12X90 JB/T7650.52.2.3 卸料弹簧的设计及选用根据模具结构初选6根弹簧，每根弹簧的卸料力为：33.47 106=578.3N根据预压力与模具结构尺寸，查手册试选弹簧的具体参数是：D=35mm,d=6mm,H=120mmt=14.5mm, F t午=960N, H1二88.4mm,并计算如下：H 许=H0 H1 120 88.4 31.6mmH预=昆 H 许=5783 120 88.4 =19.04mmF 许960H工作=1 1 mm = 2mm, H修磨=5mmH0 H预 H工作 H修磨 19.04 2 5 mm=26.04mm校核：午 H0所以所选弹簧是合适的。弹簧的规格为：外 径：D=35mm钢丝直径：d=6mm自由高度：H0=120mm装配高度：H2=H)- I-0 =120mm- 26.04mm= 93.96mm2.3 推件装置的设计与标准化2.3.1 刚性推件装置的设计与标准化本套模具的推件装置所需推件力大，且为了推件平稳可靠，应采用刚性推件装置。具 结构形式见手册2.3.2 推件块的设计本推件块的端面外形应跟落料凹模的刃口形状一致，整体外形应设计成台阶式以便 与凹模配合完成推件，而在冲裁时不致与把推件块推出滑到模外。推件块在自由状态下 应高出凹模面0.20.5mm推件块与凹模的配合：由于外形件的相对尺寸较大，外形形状相对复杂，所以推件内 形与凹模为间隙配合H8/f8,推荐外形与凹模为非配合关系，属内导向。2.3.3 连接推杆的选用为了使推件装置推出平稳采用3根推杆。每根推杆所承受的力为：PT . 3 28.64 1 03. 3 9546.7 N由手册查取适合本装置的推杆规格为：小6X65mm2.3.4 推板的设计由推出结构需要，推板适宜选用圆形即手册的A型。2.3.5 打杆的设计打杆选用带肩A型打杆与推板配合以起到平稳推件作用。其材料45钢热处理硬度4348HRC规格：A11X110mmJB/T7650.12.4 支撑固定零件的设计与标准化由凹模周界L=160mm,B=160nm及卸料板的外形尺寸，材料选为Cr12,01级精度的后侧导柱模架。技术要求按JB/T80701995的规定。2.4.1 模架的选用上模座标记：200X 160X 35 GB/T2855.5下模座标记：200 X 160X 40 GB/T2855.6模柄标记：B（|）40X90 GB/T2862.3 81 （见于手册 5）2.4.2 凸模固定板的设计因凸凹模的尺寸较大所以直接用螺钉紧固在下模座上。凸模固定板的设计：为了保证安装、 固定牢靠， 凸模固定板必须有一定的厚度， 由经验公式计算凸模固定板厚度。H= (1-1.5) D= (1-1.5) x 11.215m件 11.215mm- 16.823mm查手册表7-2本模具取H=16mm其外形尺寸应与凹模的外形尺寸一致规格为160mmx 160mm( 16mm2.4.3 垫板的设计在本模具采用的弹性卸料装置中，上模座中设有推板等零件的装置与让位空间，会使的其厚度变薄，影响其抗压强度，所以应设一块垫板。其规格根据凹模外形尺寸选取160mrK 160mrK 12mm2.5 导向零件的设计与标准化本组模具采用的是后侧导柱模座只需两对相同型号的导柱导套。本模具冲裁间隙小应按H6/h5配合，材料选用20钢热处理要求渗碳深度0.81.2mm,硬度5862HRC ,技术要求按JB/T8070 1995 的规定。导柱标记：B20h5 X 100X30 GB/T2861.2导套标记：B20H6 X45X23 GB/T2861.22.6 紧固零件的设计与标准化本模具采用螺钉固定，销钉定位。其具体数据如下：内六角圆柱头螺钉标记：GB/T70.1 M10X70螺钉标记：GB/T5782 M12X35销钉标记：GB/T11.21 8m6X802.7 模架的设计模架各零件标记如下：上模座：200mmx160mmx40mm下模座：200mmx160mmx45mm导 柱： B35h5x210mmx55mm导 套： B35H6X110mmX43mm模 柄： 60mmX115mm垫板厚度： 160mmX160mmX12mm卸料板厚度：160mmX160mmX16mm凸模固定板厚度：160mmX160mmX20mm模具的闭合高度：?“=?上模座+ ?垫板+ ?凸模固定板+ ?落料凹模+ ?卸料板+ ?弹簧外露+ ?下模座=40+12+20+16+27.04+45+25=180.04mm180mm3冲压设备的选用表一开式双柱可倾式压力机型号与技术参数型号JB23-80JB23-100JB23-100JB23-100AJB23-125公称 压力 /KN8001000100010001250滑块 行程 /mm13013015016 140145最大 闭合 高度 /mm380480430400480工作 台尺 寸 /mm540X800710X 1080710X 1080600X900710X1080垫板 尺寸 /mm100 X 200100100X 150110110X250模柄 孔尺 寸 /mm60 X 8060X7576X7660X8060 X 80最大 倾斜 角度3030203025根据前面已知条件，为了安全本设计选择型号为JB23-125的开式双柱式可倾压力机能满足使用要求。其主要数据参数如下：公称压力：1250KN滑块行程：145mm最大闭合高度：480mm最大装模高度：370mm连杆调节长度：110mm工作台尺寸（前后 X左右）：710mmX1080mm垫板尺寸（厚度 X孔径）：100mmX250mm模柄孔尺寸：60mmX80mm最大倾斜角度：254绘制模具总装图绘制模具总装图如图所：2m图7装配图其工作过程是：条料在送进模具时由挡料销 24限位，导料销导向，使得条料精确定位。 模具在工作时， 上模部分随压力机下行， 当上模部分与条料接触时， 卸料板起压料作用与凹模一起作用将条料压紧随上模下行，压力机滑块继续下行冲孔凸模进入凸凹模在压力及刃口作用下完成冲裁。压力机滑块回程，上模部分跟着一起上行，在打料杆等一系列推件装置的作用下将制件推出凹模腔内，冲孔废料从凸凹模型孔内落下，与此同时卸料板在弹簧恢复的作用下也将条料从凸凹模上拨落下来，完成卸料，卸料装置复位。条料再送进一个步距等待下一次回程冲裁。5 结束语限位板属于简单的冲裁件， 分析其工艺性， 并确定工艺方案。 根据计算确定该制件的冲裁力及模具刃口尺寸， 然后选取相应的压力机。 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、工作零件的尺寸与公差。此外 , 还需要确定模具工艺零件与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。由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。限位板冲裁件的形状结构较为简单， 选用标准模架。 模具工作零件的结构较为简单，它可以相应的简化模具结构。便于以后的操作、调整与维护。限位板冲孔落料模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合格的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、 求实的精神， 大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。参考文献1 王孝培 . 中国模具设计大典之冲压模具设计. 江西科学技术出版社， 2003 年 1 月2 虞莲莲 , 曾正明，实用钢铁材料手册 . 机械工业出版社， 2001 年 2 月3 寇世瑶 . 互换性与测量技术. 高等教育出版社， 2004年 7 月4 冯炳尧， 韩泰荣， 殷振海等 . 模具设计与制造简明手册 . 上海科学技术出版社， 1988 年 3月5 高军，李熹平，修大鹏. 冲压模具标准件选用与设计指南.化学工业出版社， 2007年 7月6薛曹翔，冲压模具与制造.化学工业出版社，2004年3月7 冯炳尧，模具设计与制造简明手册 . 上海科学技术出版社， 1985年 6 月8 王孝培，冲压手册 . 机械工业出版社， 1988年 2 月9 刘建超，张宝忠 . 冲压模具设计与制造. 高等教育出版社， 2004年 6 月致谢首先感谢本人的导师徐老师，她对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的课程设计内容提出了许多建设性建议。 徐老师渊博的知识， 诚恳的为人， 她让我受益匪浅， 在课 程设计的过程中，对待设计的严谨态度，乃至排版也非常严格，特别是遇到困难时，她给 了我鼓励与帮助，我会认真对待接下来的毕业设计，在这里我向她表示真诚的感谢！感谢与我在一起进行课题研究的同窗同学， 与他们在一起讨论、研究使我受益非浅。 最后，我非常庆幸在三年半的的学习、生活中认识了很多可敬的老师与可亲的同学，并 感激师友的教诲与帮助！