压圈冲压模具设计说明书(终极版)

压圈冲压模具说明书(终极版) 第1章 绪论 1.1冲压工艺概述 1.1.1 冲压工艺简介 冲压是塑性加工的基本之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。在机械制造中是一种高效率的加工方式。 冲压广泛应用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。 冲压工艺有如下特点: 1.能冲压出其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。比如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。 2.冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是有模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达IT10,IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要在加工，便可满足装配和使用要求。 3.冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。 4.冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件;高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。 5.材料利用率高，一般为70%,85%。因此冲压件能实现少废料或无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。 6.操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。对操作工人的技术素质要求不高，新工人经短时培训便能上岗操作。 7.冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适宜于单件小批量生产。另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。 8.冲压模设计需要有很强的想象力与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在理论、经验、创造力方面都要有很高的要求。 1 1.1.2 冲压模具的发展 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1,2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra?1.5μm的精冲模，大尺寸(φ?300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1. 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。 2.模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 1.2工艺的确定 1.2.1 锡青铜QSn4-4-2.5的性能 QSn4-4-2.5经退火处理后，其抗剪强度为125,550MPa，其抗拉强度为294,490 2 MPa，其伸长率为5%,35%，适合于做冲压材料。 × × 图1—1—1 压圈(二维图) 图1—1—2 压圈(三维图) 1.2.2 方案确定 落料 方案一:冲孔— 方案二:落料，冲孔(复合) 方案三:落料，冲孔(连续) 方案一:单工序模，先冲孔再落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生产率较低，且多了一模具，生产周期长。 方案二:避免了多次定位的结构，并在冲裁过程中可以压料，工件较平整，较单工序模缩短生产周期。 方案三: 根据生产量，模具可以采用连续模，但是连续模的结构复杂，对制造精度 3 的要求高，连续模比复合模比较生产周期长，成本高，维护也困难。 经过比较分析压圈的冲压模具设计采用方案二。 1.2.3 有关设计 压圈由落料冲孔单工步成型，只需设计落料冲孔复合模。压圈生产过程由于结构废料较多，原材料的利用率较低，而模具费用的份额比例较大，这样要求模具的结构简单，生产率高，落料冲孔复合模设计成一模一腔。复合模采用倒装结构，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，卸件可靠，操作安全方便，生产效率高，并为机械化出件提供有利条件，应用十分广泛。 第2章 复合冲压模具设计与计算 2.1 冲裁件的工艺设计 2.1.1冲裁件的工艺性分析 冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。 压圈形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT11，该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证(其生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故经压圈符合冲裁工艺要求。 2.1.2 确定工艺方案及模具形式 综上分析，冲裁件精度要求不高，尺寸不大，形状不复杂生产量为大批量生产，材料厚度，t=0.2mm,且孔位精度无要求，采用手工送料、刚性卸料、自动漏料、导料销导料的冲孔落料复合冲裁模具结构形式。 2.2凹凸模间隙的选择 冲裁间隙指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。 2.2.1冲裁间隙的分类 根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲 4 裁间隙分成三种类型:?类(小间隙)，?类(中等间隙)，?类(大间隙)。 2.2.2 冲裁间隙对冲裁件的影响 1、间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。 2、间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。 2.2.3 间隙对尺寸精度的影响 当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。 2.2.4 间隙对冲裁力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。 由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺增大，引起卸料力、顶件力也迅速增大。 2.2.5 间隙对模具寿命的影响 冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有:磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。 间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小;但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一般间隙为(10%--15%t)时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。 2.2.6 确定合理间隙的理论依据 由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。 5 因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙Z,最大值称为最大合理间隙Z。设计与制造新模具minmax 时采用最小合理间隙值。 确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算如下: h0Z=2t(1- )tanβ t 由上式可看出，间隙z与材料厚度t、相对切入深度h/t及破裂角β有关。对硬而0 脆的材料，h/t有较小值时，则合理间隙值较大。对软而韧的材料，h/t有较大值，则00合理间隙值较小。板厚越大，合理间隙越大。 由于理论计算在生产中不便使用，故目前广泛使用的是经验数据。 2.2.7合理间隙的选择 表2-1常用金属材料的冲裁初始间隙(双面) 材料 中碳钢，杜拉铜 高碳钢，不锈钢 低碳钢，铜，紫铜， 铝 厚度 最小值 最小值 最小值 ?z ?z ?z 0.2 0.010 0.012 0.014 0.3 0.015 0.018 0.021 +0.010 +0.010 +0.010 0.4 0.020 0.024 0.028 0.5 0.025 0.030 0.035 0.6 0.030 0.036 +0.020 0.042 +0.020 +0.020 0.7 0.035 0.042 0.049 zmax=zmin，?z，由表可知，此复合模的最小双面间隙为zmin=0.010mm，最大双面间隙为zmax=0.020mm。 2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的计算 2.3.1 凹凸模的制造方法 凸、凹模的加工方法有两种:凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工方法。 6 当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批量生产，但精度要求很高，制造困难，相应的会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简单，成本低。 鉴于上述分析，就零件图所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。 2.3.2凹凸模刃口尺寸的计算 模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的主要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度来保证的。因此，在确定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度时，必须主要考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损和制造特点等。 (1)落料时，先确定凹模工作部分尺寸，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凸模公称尺寸应比凹模公称尺寸小一个合理间隙值。 (2)冲孔时，先确定凸模工作部分尺寸，其大小应取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个合理间隙值。 (3)对于落料件，一般标注单向负公差。假定工件的尺寸为D，工件公差为?，则工 0D件尺寸就是。冲孔件的公差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为d，工件,, ，,d公差为?，则冲孔件公差为。若工件尺寸标注有正负公差，则应将正负偏差换成上0 述要求的等价的正公差或负公差，若工件没有标注公差，则工件公差按国家非配合尺寸的IT14级来处理。 凹凸模配合加工，是指先加工凸模(或凹模)，然后根据制好的凸模(或凹模)的实际尺寸，配做凹模(或凸模)，在凹模(或凸模)上修出最小合理间隙值。其方法是把先加工出的凸模(或凹模)做为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配做的凹模(或凸模)，只需在图纸上标明相应部分的凸模公称尺寸(或凹模公称尺寸)，注明“××尺寸按凸模(或凹模)配做，每边保证间隙××”。这样基准件的制造公差δp(或δd)的大小就不在受凸、凹模间隙大小的限制，是模具制造容易。一般基准件 ,的制造公差δp(或δd)=。 4 1.落料 落料时应以凹模为基准，在后配做凸模。落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三中情况。 7 ，,d凹模磨损后增尺寸增大时，凹模尺寸按公式 计算，其中系数x按D,(D,x,)d0IT11精度等级取值x=0.75。 0尺寸Φ55在磨损后增大，?=0.19mm，化为55.095 ,0.19 ，,，0.194d= (55.095,0.75×0.19) D,(D,x,)d00 ，0.0475 = 54.9525 0 0尺寸R10在磨损后增大，?=0.09mm，化为10.045 ,0.09 ，,，0.094d=(10.045,0.75×0.09) D,(D,x,)d00 ，0.225 = 9.9775 0 2.冲孔 落料时应以凸模为基准，然后配做凹模。落料凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增、 大减、小不、变三中情况。 0d,(d，x,)p,,p凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式计算，其中系数x 按IT11精度等级取值x=0.75。 ，0.16尺寸35在磨损后减小，?=0.16mm,化为34.92 0 00ddx,，()?= (34.92+0.75×0.16) p,,,0.164p 0 =35.04 ,0.04 ，0.09尺寸Φ8在磨损后减小，?=0.09mm,化为7.955 0 00ddx,，()?=(7.955+0.75×0.09) p,,,0.094p 0 =8.0225 ,0.0225 ，0.09尺寸6在磨损后减小，?=0.09mm,化为5.955 0 00ddx,，()?=(5.955+0.75×0.09) p,,,0.094p 0 =6.0225 ,0.0225 8 ，0.06尺寸2在磨损后减小，?=0.06mm,化为1.97 0 00ddx,，()?=(1.97+0.75×0.06) p,,,0.064p 0 =2.015 ,0.015 ,p,L,L, 或 L,L,凸模磨损后尺寸不变的有70，按计算 pp28 0.19 L,,,,70700.0238p8 2.4排样 2.4.1排样的意义 在大量和大批生产时，原始毛坯材料在冲压零件的成本中占60%以上，因此节约材料和减少废料(既材料的经济利用率)具有很重要的意义。 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。 2.4.2排样的方法 同一个工件，可有几种不同的排样方法。采用最佳排样方法，应使工艺废料最少，材料利用率高。根据零件外形特征，排样的形式可分为直排、斜排、对排、混合排、多排及冲裁搭边等。 根据零件的形状特点，选用如下的排样方式，每次冲压过程冲出一个零件。 排样方式与零件在板料上的排布如下图: 图2-1零件排布图 9 2.4.3搭边、进距计算 1.搭边 排样时工件与工件之间及工件与条料之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度和强度，便于送进模具内。 搭边值要合理确定。塔边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁中将会被拉断，造成送料困难，且使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。 表2-2 搭边值的经验值 卸料板形式 条料厚度 搭边值 a a1 弹 >0.25 1.5,2.5 1.8,2.6 >0.25,0.5 1.2,2.2 1.5,2.5 性 ,0.5,1.0 1.5,2.5 1.8,2.6 卸 ,1.0,1.5 1.8,2.8 2.2,3.2 料 ,1.5,2.0 2.0,3.0 2.4,3.4 板 固 0,0.25 2.2,3.2 ,0.25,0.5 2.0,3.0 定 ,0.5,1.0 1.5,2.5 卸 1.01.01.0 ,1.0,1.5 1.8,2.8 料 ,1.5,2.0 2.0,3.0 板 搭边值一般由经验确定，如表2-2所示。 根据表，可取a=1.8mm a1=2.5mm。 10 排样方式与搭边值决定后，条料的宽度与进距也可以决定。 条料宽度的确定与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。 本设计采用无侧压装置，其条料宽度的确定;条料在送进过程中可能沿导料板的一侧，也可能沿另一侧，条料导向面的变化将使侧搭边值减小，为保证最小侧搭边值，条料宽度应加大些: 条料的宽度的计算: 00 B= ,,D，(2a1，,)，b0,,,, 式中 B—— 条料的公称宽度，mm D——垂直于送料方向的工件尺寸,mm a1——侧搭边,mm b0——条料与导料板间的间隙,见表2-3 ,——条料宽度的公差，见表2-3 表2-3剪切条料公差及导料板与条料间的间隙值(mm) 0,1.0 ,1.0,2.0 ,2.0,3.0 ,3.0,5.0 Δ b Δ b Δ b Δ b0000 ,50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6 >50,100 0.5 0.6 0.8 1.0 >100,150 0.6 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7 >150,220 0.7 0.8 1.0 1.2 00B=[D+2(a+Δ)+b0] =[55+2×(2.2+0.5)+0.1] ,Δ,0.5 0=60.5mm ,0.5 条料的宽度的公称尺寸为B=60.5mm。 2.进距 进距是每次将条料送入模具进行冲裁的距离，进距的计算与排样方式有关，进距是决定挡料销位置的依据。 此工序为落料冲孔复合模，零件的进距A的计算公式为: A,B + a 11 式中 B—平行于送料方向工件的宽度; a—冲裁件之间的搭边值。 进距 A=B，a=62.87，1.8 =64.67mm 2.5冲裁力的计算及选择压力机 2.5.1冲裁力的计算 1.计算冲裁力 计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的 吨位必须大于冲裁力。 一般平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算: P,KF,,KLt, 式中 P—— 冲裁力，N; F—— 冲切断面积，mm2; L—— 冲裁周边长度，mm; t—— 材料厚度，mm; —— 材料抗剪强度，MPa;08钢的抗剪强度为216,304MPa，取300MPa; , K—— 安全系数，一般取K,1.3，考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动， 材料机械性能的变化，材料厚度及偏差等因素。 在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大。如果超过现有 压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和加热 模具冲裁几种方法。 1) 计算P 落料 PKLt,= = 1.330.134552320.2400，，，，，，，(),落料 =18521.36N P2)计算 冲孔 12 == PKLt,1.3622352340360820.2400，，，，，，，，，，(),冲孔 =7983.85N P=+=18521.36+7983.85 PP落料冲孔 =26505.21N27KN , 2.卸料力与推件力的计算 冲裁结束后，由于弹性变形的恢复，会使工件卡紧在凸模或凹模上，必须施加外力， 将其取下。 卸料力:将紧箍在凸模上的料卸下所需的力 推件力:将卡在凹模中的工件推出所需的力 表2-4 卸料力、推件力的因数 K 卸冲裁材料 K K 推顶 0.02,0.06 紫铜黄铜 0.03,0.09 铝、铝合金 0.025,0.08 0.03,0.07 ,0.1 0.06,0.075 0.10 0.14 钢 ,0.1,0.5 0.045,0.055 0.065 0.08 材 料 ,0.5,2.5 0.04,0.05 0.050 0.06 厚 度 ,2.5,6.5 0.03,0.04 0.045 0.05 mm ,6.5 0.02,0.03 0.025 0.03 卸料力和推件力是由压力机和模具的卸料与推件装置获得的。在选择压力机吨位和 设计模具时，要根据模具结构来考虑卸料力、推件力与顶件力的大小，并作必要的计算。 影响这些力的因素较多，生产中，常用下列经验公式计算: P,K,P卸卸 P,K,nP推推 KP、—— 卸料因数、推件因数(其值见表2-4); 卸推 P ——冲裁力， N ; n —— 卡在凹模孔内的工件数，n,h/t(h为凹 13 模刃口直高度，t为工件材料厚度)。 卸料力 =0.04×27=1.08KN P,K,P卸卸 推件力 =0.05×27=1.35KN PKnP,推推 3.压力中心的确定 冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。 冲模压力中心的确定过程如下: 1)按比例绘出凸模工作部分的外形; 2)0任意选定坐标轴X,Y。坐标轴的选定应使计算简便; 3)计算各图形轮廓周长:L1、 L2、 L3、 L4„ Ln(代替冲裁力)，以及各图形重心坐标:(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、 (x4,y4)„ (xn,yn); 4)根据“合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的和”的力学原理，得到冲模压力中心坐标计算公式为: Lx，Lx，Lx，Lx，...，Lx11223344nnx,0L，L，L，L，...，L1234n Ly，Ly，Ly，Ly，...，Ly11223344nny,0L，L，L，L，...，L1234n 此外还可以利用CAD，PRO/E等绘图软件分析压力中心，经CAD分析可知，压力中心如图2-2所示: 压力中心 图2-2压力中心 14 4.冲裁功的计算 A?0.5Pt 成形的过程的功，Nm 式中 A--- P---成形工艺力和辅助工艺力之和,KN t---冲裁料厚度，mm P=P+P+=27+1.04+1.35=29.39kN30KNP, 推冲卸 冲裁功 A=0.5Pt=0.5×30×0.2=3N?m 2.5.2选择压力机 冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关。 1.压力机的选择原理 冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的形状、尺寸及精度要求等因素来决定的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述因素: (1).冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。 (2).冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求。 (3).冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所所使用的模具。 (4).冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。 3.选择压力机 一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备。 因此压力机的标准压力必须大于冲裁力P=27KN。根据以上参数选用J23-6.3型开式压力机，其的部分技术参数如下表所示: 表2-5J23-6.3型开式压力机部分技术参数 15 公称压力/KN 滑块行程/mm 行程次数/(次/min) 最大闭合高度/mm 闭合高度调节量/mm 170 63 35 170 40 工作台尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 电动机功率/kW 前后 左右 直径 深度 0.75 200 310 φ30 55 由压力机的参数可知压力机的封闭高度 H=170mm H=130mm maxmin 模具的封闭高度: (H H (H+10)mm -5)mm ,,maxmin (170-5)?H?(130+10) 165?H?140 2.6冲裁模主要零件的设计 2.6.1凹模设计 1.凹模的刃口形式 凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如图2-3a、b)和锥形刃口凹模(如图2-3c、d)。 图2-3 凹模的刃口形式 a)型一般适用于非圆形工件。 b)型适于圆形工件、需将工件或废料顶出的模具或复合冲裁模。 锥形刃口凹模刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般对工件尺寸和凹模寿命影响不大。工件或废料很容易从凹模孔内落下，孔内不易积聚工件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀裂力小，所以凹模的磨损及每次修磨量小。锥形刃口凹模适用于形状简单、公差等级要求不高、材料较薄的工件。 冲孔落料复合模凹模采用直壁刃口形式(b)。 图中凹模孔型参数如下表所示: 16 表2-6 凹模空口主要参数 材料厚度t/mm 主要参数 h/mm α β <0.5 ?4 0.5,1 ?5 15, 2? 1.0,2.5 ?6 2.凹模轮廓尺寸 凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度。凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定。在实际生产中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式作概略的计算。凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度。目前还不能用理论公式计算来确定，一般情况凹模的轮廓尺寸可按如下的经验公式确定。 H=kb(须?15mm) 凹模厚度: 凹模壁厚: C?(1.5,2.0)H(须?30,40mm) 凹模刃口线为直线时，取C?1.5H;若为尖端状或具有复杂形状时，取C?2.0H; 式中 b——冲裁件的最大外形尺寸,mm k——系数,查表2-7 表2-7系数K值 材料厚度/mm b/mm 0.5 1 2 3 >3 50,100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 100,200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 板料的厚度t=0.2mm，取k=0.2，则凹模厚度: H=Kb=0.2×80.62=16.124mm 取H=17mm 凹模壁厚 C?(1.5,2.0)H=25.5,35mm 取C=35mm 则模具的外形尺寸为 B=2C+b=70+55=125mm 11 B=2C+b=70+80.62=150.62mm 取B=160mm 222 17 选取冲压模具凹模尺寸为:160mm×125mm×17mm。 凹模固定螺钉的大小如下表所示: 表2-8凹模厚度与螺钉的大小 凹模厚度/mm ?13 >13,19 >19,25 >25,32 >32 螺孔大小/mm M4、M5 M5、M6 M6、M10 M8、M10 M10、M12 根据表2-8选用M10内六角螺钉。 2.6.2 凹凸模设计 凸模固定端与模座直接接触时，当单位压力超过模座材料的许用压力时，模座表面 就会损伤，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬垫板。通常凸模固定端面的压力超过80,90MPa时(模座材料采用铸铁)或压力超过(80,120MPa(模座材料为Q235)时需要加垫板。 冲压过程中的凹凸模最小壁厚为a=5mm，查表2-10可知最小壁厚为3.8mm，a=5?0.2mm，因此凹凸模壁厚满足要求 表2-10凸凹模最小壁厚 (mm) 料厚/mm 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 最小壁厚a/mm 1.4 1.8 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8 最小直径D/mm 15 18 21 2.6.3冲孔凸模的设计 1.凸模长度的计算 凸模的长度 L?H+H+H 123 H——凹模的高度，mm; 1 H——凸模固定板的高度,mm; 2 H——增加长度,mm。 3 L=10+17+12=39mm 2.凸模强度的校核 一般情况下，凸模的强度是足够的，所以没必要作强度校验。又因本设计中的凸 18 模直径大而长度短，故凸模强度不再校验。 2.6.4定位零件的确定 定位零件(装置)的作用是保证坯料的正确送进及在冲模中的正确位置。 使用条料时，保证条料送进导向的零件有导料板、导料销等。导料销一般用两个， 压装在凹模上的固定式，在卸料板上的为活动式。导料销多用于单工序模和复合模。 挡料销是用来限制条料送进步距，抵住条料的搭边或工件轮廓的零件，起定位作用。挡料销分为固定挡料销和活动挡料销。 为保证导料销与凹模刃口间的距离，导料销选用挡料销的形式。 图2-5 固定挡料销结构尺寸 查相关手册，取h=3mm，D=10mm，d=4mm，L=13mm。 2.6.5卸料与推料装置 1.卸料装置 卸料装置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有时也可作压料板，以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模。卸料装置有刚性与弹性卸料板和废料切刀等形式。固定卸料板结构简单，但卸料力大。弹性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等于1.5mm的冲裁。 卸料半选用弹性卸料板，弹性材料选择橡胶。卸料板的厚度值与凹模宽度有关，其值如下: 表2-11卸料板厚度的选择 mm 卸料板宽度B/mm 材料厚度 t/mm ?50 >50,80 >80,125 >125,200 >200 ?0.8 8 10 12 14 16 >0.8,1.5 10 12 14 16 18 则卸料板的厚度选择14mm。 19 2.推件装置与打料装置 顶件装置则大多采用弹性的，通常由顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶件器等所组成。弹顶器的顶件力有弹簧或橡皮所产生，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件的平直度高。但在操作中，弹簧或橡皮受到经常变化的压力，产生疲倦，弹性容易减弱。 ,0.5mm。 顶件装置采用弹簧顶件装置，顶件器在自由状态下高出凹模面0.2 打料装置由打、打板等组成，留在凹凸模中的冲孔废料由打杆推出。 2.6.6模座、导向零件 1.模座 模座选用中间导柱标准模座，上模座厚度H1=35mm，下模座厚度H2=40mm。 2.导向零件 导向零件是指上、下模的导向装置零件。对于生产量大要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向模具，以保证上、下模的精确导向。 导向装置结构有滑动导柱导套结构和滚动导柱到套结构。滑动导柱导套结构是常用的结构，这种结构加工方便，易于标准化，但承受侧压力的能力差。滑动导柱导套结构四角、后侧、中间、对角导柱导套结构。 后侧导柱模架可用于冲裁宽度大的条料，送料和操作比较方便，但由于导柱装在一侧，冲压时容易产生偏心力矩，影响模具寿命和工件质量，适用于中等复杂程度及公差等级要求一般的中、小型工件。中间和对角导柱模架不会引起偏斜，有利于延长模具寿命和改善工件质量。但条料宽度受导柱间距离的限制，因此常在复合或工件公差等级要求较高时采用。对角导柱模架长用于连续模。四导柱模架用于公差等级要求高的工件。 2.6.7连接与固定零件 1.模柄 中小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑快上，常用的形式有压入式、凸缘模柄、通用模柄、浮动模柄。 压入式:与上模座孔为过渡配合:加销钉防止转动。 凸缘模柄:用3,4各螺钉固定在上模座的窝孔内，多用于大型模具，有A、B、C三种型号。 20 通用模柄:凸模直接装入模柄孔中，有螺钉压紧，便于更换凸模。 浮动模柄:允许模柄少许倾斜，可以减少滑块误差对模具导向精度的影响 H7采用压入式模柄，与模座的配合过度配合，B40×100 JB/T7646.1 m6 2.凸模垫板与固定板 (1).固定板 凸模固定板将凸模固定在上模座上，其轮廓尺寸要考虑凸模安装孔、螺 H7钉和销钉孔的设置。用固定板将凸模固定在模座上，固定板孔与凸模采用过渡配合。 m6压装后其端面磨平，以保证冲模的垂直度。 凸凹模固定板:160×125×8 冲孔凸模固定板:160×125×8 (2).螺钉与销钉 螺钉与销钉用于安装时的固定与定位。销钉一般用两个，螺钉的大小根据凹模厚度进行选择。 参考文献 [1] 吴诗惇主编. 冲压工艺及模具设计 2002年. 第一版. 西北工业大学出版社 [2] 贾崇田,李名望主编.冲压工艺与模具设计 2000年. 第一版. 人民邮电出版社 [3] 黄珍媛，刘伟强主编. 模具设计与制造实用教程 2004年. 第一版. 机械出版社 [4] 花果樑主编. 互换性与技术测量 1986年. 第一版. 北京理工大学出版社 [5] 马希青, 苏梦香，赵月罗主编. 机械制图 2001年. 第一版. 中国矿业大学出版社 [6] 宛强主编.冲压模具设计及实例精解. 2008年. 第一版. 化学工业出版社 [7] 王昆主编. 机械设计基础课程设计.1995年. 第一版.高等教育出版社 [8] 何忠保， 陈晓华, 王秀英编. 典型零件模具图册.2001年.第一版.机械工业出版社 [9] 黄毅宏, 李明辉主编.模具制造工艺.2003年第一版.机械工业出版社 [10] 周大隽主编. 冲模结构设计要领与范例 2004年 第一版. 机械工业出版社 [11] 郝滨海主编.《冲压模具简明设计手册》 2004年.第一版.化学工业出版社 致 谢 历经近两周的冲压模具课程设计即将结束，在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具设计方面的资料，请教各位老师有关方面的问题，使我对冲压模具设计的各种 21 成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。在这次课程设计过程中我学会了许多书本之外的东西，那就是遇事多动脑，密切与其他同学的合作。并且注意学习其他人的长处，吸收老师和教导者的经验。在实际过程中，遇到许多拦路虎，各种各样的困难摆在眼前，从中煅炼自己遇到问题时处理问题的能力，使自己在下一次遇到新事物时能更快、更好地熟悉它。 这次设计得到郑立允老师悉心的帮助和辅导。在这里，我向所有指导过我的郑立允老师和帮助过我的同学们表示衷心的感谢和敬意。有了克服设计期间的种种困难和艰辛的经历，我想，在今后的学习和工作中一定会兢兢业业，奋发向上的拼搏～ 22