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1、 1课 程 设 计 用 纸前 言该课程设计是由冲孔落料件设计,冲压模设计组成,冲压模具主要是将板料分离或成形而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量生产,而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量,模具的设计与制造主要考虑到模具设计能否满足工件的工艺性设计,能否加工出合格的零件,以及后来的维修与存放是否合理等。本次课程设计的垫片,不仅要考虑是做出的零件能满足工作要求,还要保证它一定的使用寿命。本次模具设计的课题属于零件设计类,来源于生产实际问题,是一个圆环垫片,该零件需通过冲孔落料二道工序完成。分析零件的成形工艺性,进行制品的基本参数的计算、冲压模的设计计算,选用压力机,确定模具类型
2、及结构,模具和成型机械关系的校核;模具零件的必要计算;绘制模具装配图一张,绘制主要工作零件凸模、 凹模、凸凹模图各一张;编写设计说明书。此次课程设计说明书涉及的知识面广、衔接紧密、结构整合或综合性强、实用性强。本说明书介绍了冲裁件的工艺性分析、冲压工艺方案的确定、模具结构形式的确定、设计工艺 计算、模具总体结构设计、主要零部件设计、冲压设备的选取等。本说明书对冲压模具设计的基本流程介绍相对比较全面,理论联系实际, 同时也培养了 个人的较强实践动手能力和对模具设计专业知识的系统化、完整化,以及对于工程技术的严谨性。 2课 程 设 计 用 纸一、课程设计任务工件名称:垫片生产批量:大批量材 料:
3、195Q课程设计要求:1、设计模具零件图一份(小图) ;2、设计模具总装图一份(大图) ;3、模具设计计算说明书一份(不少于 10 页 A4 纸) 。二、设计过程1、冲裁件工艺性分析(1)冲压工序分析此工件冲孔、落料两个工序。 (2)冲裁件材料分析本冲裁件的材料为 (普通碳素钢),未退火,其抗剪强度195Q,抗拉强度 ,屈服强度(6034)MPa3204)bMPa,具有良好的冲压性能,适合冲裁。2s(3)冲裁件的形状和尺寸分析工件结构相对简单,有一个 和一个 的孔;孔与孔、孔与边缘8m18之间的距离也满足要求,最小壁厚为 (两同心圆之间的壁厚)。对于所冲5 3课 程 设 计 用 纸小孔 ,由表
4、 查得,一般冲孔模可冲压得最小孔径8m217, ,因而 孔符合工艺要求。4.5dt8m(4)冲裁件的尺寸精度分析工件的尺寸全部为自由公差,可看作 级,尺寸精度较低,普通冲裁完14IT全能满足要求。2、冲压工艺方案的确定该工件为大批量生产。包括冲孔、落料两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔,采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产。方案三:冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序、两套模具才能完成零件的加工,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。方案二只需一套模具,工件的精度及生产效率都较高,但模具制造难度大,并且冲
5、压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一套模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳,即采用级进模。3、主要设计计算(1)排样方式的确定及其计算1)选择排样方式同心圆垫片的形状具有圆形的特点,且大批量生产,排样方式采用直排,属于有废料排样,模具沿工件全部外形进行冲裁,工件周围都有搭边,能保证冲裁件的质量,冲裁模寿命也长,材料利用率较高。工件排样根据落料工序设计,考虑操作方便及模具结构简单,故采用单排排样设计,采用手工送料,采用导料板导料、挡料销挡料。2)确定搭边值查表 ,两工件制件的搭边
6、 ,工件边缘搭边 。11.5am2am3)计算条料宽度及步距采用级进模时,采用无侧压装置,由表 查得条料宽度公差23,由表 查得条料与导尺之间的间隙 ,则:0.5m2410.5c条料宽度 B 0 0 0.10.1()18.58mDa根据实际情况取 。2m 4课 程 设 计 用 纸导尺步距 S1230.5.Bcm条料的步距 h819a4)排样图5)材料的利用率一个步距的材料利用率 为 : 2 210%103.418(9.53)10%56.74DAhBhB(2)冲压力的计算1)落料力的计算根据公式: .FKLt落 取式中: N落 冲 裁 力 , ;m冲 裁 周 边 长 度 , ; L3.14857
7、 Dm;t材 料 厚 度 , ; 5t;取,;MPa材 料 抗 剪 强 度 0Pa;落料力则为: 1.357.347.9FKN落2)冲孔力的计算根据公式: ; KLt冲 孔 , .1825.Dm得冲孔力为: 1.3.3406冲 孔即冲裁力为: 79.FKN冲 裁 力 落 冲 孔3)卸料力的计算根据公式: ;K卸 卸 落 料 力 5课 程 设 计 用 纸式中: 卸料力因数,由表 查得 =0.05 卸K215卸K则卸料力为: 0.537.98FN卸4)推件力的计算根据公式: ;n推 推 冲 孔 力式中: 推件力因数,由表 查得 =0.55推K215推K/6/.4nht, 则卸料力为: 0.36.7
8、FN推5)总冲压力的计算故总的冲压力为:(弹性卸料,下出件),=54.+189.=2.49K总 冲 裁 力 卸 推故拟选定 开式双柱可倾压力机2316J(3)压力中心的确定由于此零件为规则、对称图形,因此压力中心为图形中心,由此可知,该工件冲裁力不大,便于模具的加工和装配。(4)工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分别加工的方法来计算,
9、具体计算如下:对工件未注公差可按 计算,也可由书公差配合与测量技术查得各14IT尺寸的未注公差。 按基轴制查得为 , 按基孔制查得为8m 0.4318m。0.368根据表 查得冲裁模刃口双间隙 ,25min.2Zmax0.24 Z,。maxin.108Z1)落料 刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由表 查得 , 0.43 270.2凹。由于 ,故满足凸模与凹模分别加2凸0.4.18m凹 凸工方法,磨损系数由表 查得 ,则:26X 6课 程 设 计 用 纸0.20.2max0 -18-.543179DXm凹凹 ( ) ( ) in- -.-.()(79)65Z凸凹凸其工作部分结构尺寸如图所示:2)冲
10、 孔刃口尺寸计算8m的凸凹模的制造公差由表 查得 , 0.36 270.2m凹。由于 ,故满足凸模与凹模分别加.凸0.4.18m凹 凸工方法,磨损系数由表 查得 ,则:265X 0 0 0min .2.2.361d凸凸 ( ) ( ) .i 0 0 0818Zm凹凹 凸( ) ( )其工作部分结构尺寸如图所示: 7课 程 设 计 用 纸4、模具总体设计(1)模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。(2)定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距,导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一
11、定余量,可以靠操作工目测来定。(3)卸料、出件方式的选择因为工件料厚为 1.5mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4)导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该级进模采用后侧导柱的导向方式。5、主要零部件设计(1)工作零件的结构设计1)凹模的设计采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式计算:凹模厚度 ,查表 得(15)Hkbm3-0.5k则: ,取凹模厚度0.891Hm凹模壁厚 ,取凹模壁厚2.c
12、( ) 30c凹模宽度 78B( )凹模长度 (送料方向)130Ll凹模轮廓尺寸为 5模材料选用 合金模具制造,热处理硬度 。Cr 64RC加工方法:刨六面,对角尺磨上、下平面划线,钻孔,攻丝,打钼丝孔钻落料腔热处理磨刃口线切割。2)凸模固定板的设计凸模固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样,一般选择 倍的凹模0.8厚度确定,也可以通过标准查得,基本与凹模外形尺寸相当,凸模固定板上型孔尺寸均按凸模实际尺寸配作( ),孔距尺寸与凹模保持一致。这里7/6Mh取 倍, 。0.60.8152Hm凸凸模轮廓尺寸为 。013)落料凸模的设计结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工,
13、个 螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按 。其总长21M6/5Hm可按公式计算:L12014.5143Lht 8课 程 设 计 用 纸式中: -凸模长度; -凸模固定板厚度; -卸料板厚度; -材料厚L1h2ht度;-附加长度。它包括凸模的修磨量,凸模进入凹模的深度( ),凸模0h 0.51m固定板与卸料板之间的安全距离等,一般取 。0凸模模材料选用 合金模具制造,热处理硬度 。12Cr 862HRC加工方法:粗车热处理精车到尺寸。4)冲孔凸模的设计因为所冲的孔为圆形,而且不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。冲 孔的凸模结构如下图:8
14、m凸模模材料选用 合金模具制造,热处理硬度 。12Cr 5862HRC加工方法:粗车热处理精车到尺寸。(2)定位零件的设计落料凸模下部设置一个导正销。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正。导正销的头部由锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成,导正部分的高度不宜太大,一般取 ,取 。导正销的h(0.51)(.75)htm1.5h直径尺寸略小于制件冲孔直径, 与导正销孔的关系如下: ,式中d2da冲孔凸模直径 , 导正销与空两边间隙,由表 查得dm2a3 9课 程 设 计 用 纸,故 。导正销采用 安装在落料凸模端面,导20.6am18.2dm7/6Hr正销导正部分与导正孔采用 配合。7/6h导正销的
15、材料选用 ,热处理硬度 。0TA504RC加工方法:粗车热处理精车(装到落料凸模上再精车到尺寸)活动挡料销:在卸料板上固定了 2 个导料销,用于条料送进的定位。(3)卸料橡胶的设计选用的四块橡胶板的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具的正常工作。每个橡胶承受的载荷 ,选用四个圆筒形橡胶。1/47.5FN卸卸料板工作行程 , 为卸料板高出凸模端面的高度,23htm1h一般为 , 为凸模冲裁后进入凹模的深度,一般为 ,取1m2 0.51m。2h橡胶的工作行程 , 为凸模总修磨量,一般为8.5Hh行 修 修h,取 。4105修橡胶的自由高度 。 为 。43m自 由 行 H行 自 由 25%橡胶的预压缩量 ,一般 。1%5.1压 自 由 自 由压 H10橡胶的外径 , 为圆筒形橡胶的内径,取2(.7(/)0DdFpd, 。10dm.5pMPa校核橡胶的自由高度 ,满足要求。 ./.6815HD自 由橡胶的安装高度 。29m压自 由安(4)导料板的设计导料板