拨禾轮中轴小皮带轮的冲孔落料复合模设计

拨禾轮中轴小皮带轮的冲孔落料复合模设计摘要通过零件图，分析零件的结构工艺性，从而选择压力机，设计模具结构，并通过选用标准模架等标准拨禾轮中轴小皮带轮在生产中需要用到多种冲压工艺，需要落料、冲孔，在冲压生产中比较具有代表性。在生产中，保证生产效率，其冲压模具结构应采用倒装复合模。关键词：倒装复合模 落料 冲孔 前言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列有点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会发展，起着越来越重要的作用。模具制造水平的高低，也成为了衡量一个国家机械制造水平的作用标志之一。 在模具工业中，冲压模具占有重要的比重。从模具角度看，模具是现代制造业中不可或缺的装备，发达国家的模具总产值，早已超过了工作母机（机床）的总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的 40。据有关文献介绍，冲压方法的增值率达到原材料的 312 倍，具有明显的综合技术经济优势。以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有汽车覆盖件、搪瓷和不锈钢器皿、各种家用电器的外壳等，它们带来了产品层出不穷的外观变化。冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，甚至是关键零件，如链轮、汽车大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件复杂程度、等方面，冲压方法都有非常大的适用范围。冲模在很大范围内涵盖了其它模具（冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模等）的共同内容，所以掌握冲模技术，对了解其他类模具很有帮助。目录1 零件冲压件工艺分析 .61.1 零件的工艺分析 .61.2 材料的分析 .62 零件冲压工艺方案的确定 .72.1 冲压方案 .72.2 工艺方案的确定 .73 排样及工艺的计算 .73.1 排样 .74 冲压力及压力中心的计算 .84.1 冲裁力 .84.2 推件力 .94.3 卸料力 .94.4 压力机的总压力 .94.5 压力中心的计算 .105 凸模、凹模刃口尺寸的计算 .106 工作零件的结构尺寸 .116.1 凹模外形尺寸 .116.2 凸凹模固定板的厚度 .126.3 凸模尺寸 .126.4 卸料弹簧的选用 .126.5 凸凹模的计算 .127 模架及其他零部件的选用 .137.1 定位零件的设计 .137.2 推件装置 .147.3 标准模架的选用 .157.4 导柱导套的选用 .157.5 模柄的选择 .167.6 螺钉的选择 .168 模具总装配图 .17总结致谢参考文献第 0 页 共 18 页1 零件冲压件工艺分析1.1 零件的工艺分析上图产品为拨禾轮中轴小皮带轮，其外表面粗糙度要求光滑，要求壁厚1.5mm，不表面不得有皱折、裂纹、锈蚀等缺陷，未注圆角半径按 R1，未注偏差为0.25。工件结构相对于简单，有 6 个 、8 个 、1 个09.52.4的孔，最大直径尺寸为 。孔与孔，孔与边缘之间的距离也满足16.04.15要求。该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。 产品在断面质量没有严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。对于冲裁件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。1.2 材料的分析材料为 Q235 钢，具有良好的冲压性能，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能较好，适合冲裁。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。第 1 页 共 18 页2 零件冲压工艺方案的确定2.1 冲压方案 完成此工件需要落料、冲孔两道工序。其加工方案分为以下 4 种： （1）方案一：落料、冲孔，单工序模生产； （2）方案二：落料冲孔；正装复合模生产；（3）方案三：落料冲孔；倒装复合模生产；（4）方案四：冲孔、落料；级进模生产。2.2 工艺方案的确定单工序模的结构比较简单，但是需要两道工序两套模具才能加工完成，同时，生产效率比较低，零件质量差。难以满足该零件的生产要求。正装复合模只需要一副模具，适用于冲裁材质较软或板料较薄的、平直度要求较高的冲裁件，工件和冲孔废料都将落在凹模表面，必须清除后才能进行下一次冲裁，造成操作不方便、不安全。倒装复合模也只需要一副模具，宜冲裁孔边距离较大的冲裁件，但它结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。冲孔废料由冲孔凸模落入凹模洞口中，积聚到一定的数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料。级进模也只需要一副模具，生产效率也很高，但是零件的冲压精度稍差，欲保证冲压件的形状公差，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上面所诉的四种方案的分析比较，该零件的冲压生产采用方案 3 为佳。3 排样及工艺的计算3.1 排样零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为大批生第 2 页 共 18 页产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图所示查模具设计与制造表 1-8 确定搭边值：两工件间的搭边: =1.0mm；工1a件侧边的搭边=1.2mm。步距为：A=D+ =156.6+1.0=157.6mm；条料宽度：1a；材料的利用率：m62.6.157)a2( 0.0.0 ）（DB。9%.894%1AS4 冲压力及压力中心的计算4.1 冲裁力冲裁力的计算公式为 （1-8）tKLF式中 F沖裁力，KN；L冲裁件的周长， mm；4923.78.12rt板料厚度，1.5mm；材料的抗剪强度，查表得 188 ；aMPK系数，它是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数，系数常取 。3.1K所以 NLF805.4923.1t第 3 页 共 18 页4.2 推件力推件力的计算公式为 （1-12）冲推推 FKn式中 n堵塞在凹模内的冲件数， （件）；165.24th推件力系数，查表 1-13 可知 。推K0推所以 。KNF4.8105.6推推4.3 卸料力卸料力的计算公式为 （1-11）式中卸推 F冲裁力，KN；卸料力系数，查表 1-13 可知 。卸K06.卸K所以 。N8.106.推卸4.4 压力机的总压力采用弹性卸料装置和下出件模具时： （1-14）则总冲压力推卸总 FF 总为： ；所以计算的冲压工艺KNF2.3498.1058卸推总总力为 349.2KN，而在冲裁时的压力机的吨位应比计算时的冲压力大 30%左右，所以 349.2130%=454KN，因此由表 1-15 可知初选压力机为 J23-63，其主要技术参数如下所示。公称压力：630KN；滑块行程：130mm；压力机工作台面尺寸：480710mm；滑块模柄孔尺寸：5070mm；压力机最大闭合高度：360mm；连杠调节量：80mm。第 4 页 共 18 页4.5 压力中心的计算因为该工件结构简单，形状对称，毛坯板料为圆形，所以其重心在中间圆圆心点位置，即压力中心点，如图所示：5 凸模、凹模刃口尺寸的计算外形 156.6mm 由落料获得， 6.5 mm、8 4.2mm、40 由冲609.16.0孔同时获得。由表 1-19 可得：=0.132mm； =0.240mm； 0.240-0.132=0.108mm；由表 1-21minZmaxZminaxZ可得： 6.5 mm，取 =0.75；609.8 4.2mm，取 =0.75；40 mm，取 =0.75；156.6mm，取 =0.75。16.0凸模和凹模的制造偏差可由表 1-22 得，也可按凸模和凹模的制造精度等级确定。设凸、凹模分别按 IT8 和 IT9 级加工制造，则有一下结论。冲孔：冲 6-6.5 孔：；）（）（ ）（ 凸凸 m34.709.75.6d 02.2.0min ；）（）（）（ 凹凸凹 13.4.0.0i Z冲 8-4.2 孔：；）（）（ ）（ 凸凸 45.752.d 02.02.min ；）（）（）（ 凹凸凹 m31.0.00i Z冲 40 孔：；）（）（ ）（ 凸凸 12.6.75d 0.02.min ；）（）（）（ 凹凸凹 513.2403.0.0i Z第 5 页 共 18 页校核：（满足间隙公差条件）108.4.02.minax Z凸凹 由上所述满足要求，因此 ， 。m3.7d.凸 m7.d20.凹（满足间隙公差条件）.minax凸凹由上所述满足要求，因此 ， 。45.02.凸 3.502.凹（满足间隙公差条件）183.minax Z凸凹 由上所述满足要求，因此 ； 。m1.0d20.凸 m2.40d3.凹孔距尺寸： ）（ 65.5.21.0658d L ）（ 021落料：落外形尺寸 156.6mm 时：；）（）（ ）（ 凹凹 m5.65.76.504.04.0max D）（）（凸凹凸 91321)( 03.0.in Z校核：0.108（满足间隙公差条件）.04.minax 凸凹由上所述满足要求，因此 ， 。m251604.凹Dm09.1563.凸D6 工作零件的结构尺寸6.1 凹模外形尺寸凹模厚度 （15mm）（1-34）；凹模壁厚bKH（3040mm ）（1-35）。）（ 25.1c式中 b冲裁件的最大外形尺寸；K凹模厚度系数，考虑板料厚度的影响，查表 1-26 得 K=0.18。因此凹模厚度为 ；凹模壁厚为m271508.H。取凹模厚度 H=27mm，凹模壁厚 c=48mm。凹模4275.1c）（第 6 页 共 18 页宽度 ；由矩形和圆形凹模的外形尺寸（GB2858-m2468150c2bB81）可知凹模长度 L 取 250mm（送料方向）。故求得凹模轮廓尺寸为 250mm246mm27mm。由于直壁式凹模洞口适用于冲件形状简单、材料较薄的复合模，因此在选用凹模洞口时选用直壁式凹模洞口。6.2 凸凹模固定板的厚度凹模固定板厚度 h 一般取凹模的 0.60.8 倍确定，因此 h=（0.60.8）H=（0.60.8）27 取 h=16mm。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为 =12mm。2h导料板厚度查表 3-21 得 。m4h36.3 凸模尺寸凸模长度 （1-32）YH321L式中 凸模固定板厚度； 1卸料板的厚度；2导料板的厚度；3HY附加的长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度（0.51mm）、凸模固定板与卸料板的安全距离 A 等，其中 A 取 1520mm；。176因此凸模长度 。m49172L6.4 卸料弹簧的选用卸料力前面已经计算好 F 卸=10.8KN，选用 6 个弹簧，每个弹簧受力是2.7KN。这里没有考虑到弹簧的压缩量。为避免这种情况，可以挖深弹簧沉孔，或在凹凸模上面垫以垫片。最后弹簧的规格为：弹簧 8mmx35mmx85mm6.5 凸凹模的计算因为制件外形简单，考虑到加工和强度，把凸凹模设计成台阶式。其长度第 7 页 共 18 页为 （6-4）YHL卸式中 Y凸凹模的修模量；H卸料弹簧的自由高度；卸料板的厚度。卸因此 。查表 1-27 可知凸凹模的最小壁厚为 3.8mm。m4635.L7 模架及其他零部件的选用7.1 定位零件的设计为了保证模具的正常工作和冲出合格的冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。而模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向的送进，称为送进的导向，二是在送进方向上的限位，控制条料一次送进的距离(步距)称为送料定距。属于送料导向的定位零件有导料销，导料板、侧压板等，属于送料定距的定位零件有固定挡料销、始用挡料销、活动挡料销、导正销、侧刃等。属于块料或工序件的定位零件有定位销、定位板等。第 8 页 共 18 页由于零件冲压所用的材料属于条料，厚度不大，零件精度且采用的是复合模进行冲裁。终上所述定位零件选用导料销，定位零件采用活动挡料销。如下图所示：7.2 推件装置因为刚性推件装置是常常用于倒装复合模的，所以这里使用推件装置。在模柄的中心位置有冲孔凸模，因此选用有推杆推件。如下图所示：第 9 页 共 18 页7.3 标准模架的选用以凹模的轮廓尺寸为依据，选取后侧导柱模架，确定模架的标准尺寸。其中，上模座外形尺寸 28025045；下模座形尺寸 28025055；导柱 40190；导套 4010050；上模垫板厚度 取 10mm，其他的零件也从标准件中选取。 垫H该模具的闭合度为 （1-39）2h下 模垫上 模闭 HL式中 L凸模长度，L=49mm；H凹模厚度，H=27mm；凸模冲裁后进入凹模的深度， =2mm。2h2h因此 。m18452749105闭该模具的闭合高度小于所选压力机 J23-63 的最大装模高度（360mm），故可以使用。7.4 导柱导套的选用对于生产批量大，要求模具寿命高，工件精度较高的冲模，一般采用导套和导柱来保证上、下模精确导向。这次的设计精度要求不是很高，所以选用滑动导柱、导套配合。第 10 页 共 18 页导柱和导套有国标标准。为了提高效率，所以按国家标准查表选用 B 型导柱（GB/T669-1999）和 A 型导套；导柱直径 d 根据下模座导柱安装孔直径确定，导柱长度 L 应保证在模具最小闭合高度时，导柱上端面与上模座上平面的距离应为 1015mm，下模座下平面与导柱下端面的距离应为 23mm。7.5 模柄的选择根据压力机模柄孔尺寸 60mm70mm，选择压入式模柄，其模柄规格为A6095（GB285-1990.Q235）。7.6 螺钉的选择选用螺钉为 M15，其长度尺寸根据模具结构来决定。第 11 页 共 18 页8 模具总装配图1上模座 2导柱 3弹簧 4卸料板 5活动挡料销 6导套 7上模座 8凸模固定板 9推件块 10连接推杆 11推杆 12打杆 13模柄 14冲孔凸模 15垫板 16落料凹模 17凸凹模 18导料销第 12 页 共 18 页19弹簧 20卸料螺钉总结通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。第 13 页 共 18 页致谢通过最后一学期系统又紧张的毕业设计，整个过程都是酸甜苦辣的，从收集资料到制定方案，再到之间的设计过程，最后成果的出来，不知有多兴奋。回味过去的艰辛，再看到一张张的成果，觉得自己付出的完全是值得的。 本 人 的 动 手 能 力 和 资 料 搜 集 能 力 在 设 计 中 也 得 到 提 升 。 毕 业 设 计 中 很多 数 值 、 公 式 、 计 算 方 法 都 需 要 我 们 去 耐 心 地 查 阅 书 籍 ， 浏 览 资 料 ， 设 计中 需 要 用 到 辅 助 设 计 软 件 的 地 方 ， 也 需 要 我 们 耐 心 的 学 习 。 掌 握 其 使 用 的要 领 ， 运 用 到 设 计 当 中 去 。 最 后 汇 总 的 时 候 ， 需 要 将 前 期 各 个 阶 段 的 工 作认 真 整 理 。毕 业 设 计 结 束 了 ， 通 过 设 计 ， 本 人 深 刻 领 会 到 基 础 的 重 要 性 ， 毕 业 设计 不 仅 仅 能 帮 助 学 生 检 验 大 学 三 年 的 学 习 成 果 ， 更 多 的 是 毕 业 设 计 可 以 帮助 我 们 更 加 清 楚 的 认 识 自 我 ， 磨 练 学 生 的 意 志 与 耐 性 ， 这 会 为 学 生 日 后 的工 作 和 生 活 带 来 很 大 的 帮 助 。第 14 页 共 18 页参考文献1模具标准应用手册，主编 许发樾，北京：机械工业出版社，1980；2模具设计与制造，主编 李奇，人民邮电出版社，2012；3模具专业毕业设计手册，主编 魏春雷，天津大学出版社，2010 ；4冲压模具设计与制造技术指南，主编 李名望，化学工业出版社，2008；5冲模结构设计要领与范例，主编 周大隽，机械工业出版社；2005。