原稿!!垫片冲压工艺与模具设计【开题报告】【任务书】【三维】.rar原稿!!垫片冲压工艺与模具设计【开题报告】【任务书】【三维】.rar

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- -1 XXXX 大学 毕业设计说明书(论文) 作 者: 学 号: 学院(系、部): 专 业: 材料成型与控制工程 题 目: 垫片冲压工艺与模具设计 指导者: 评阅者: 2016 年 10 月 25 日 - -2 目 录 摘 要 3 第一章、绪 论 4 第二章、零件的工艺分析和工艺方案的确定 6 2.1.冲压件的工艺分析 6 2.2.确定工艺方案及模具的结构形式 7 2.3.排样、计算条料宽度及步距的确定 7 2.3.1.搭边值的确定 .7 2.3.2.条料宽度的确定 .8 2.3.3.送料步距的确定 .9 2.3.4.排样 .9 2.3.5.材料利用率的计算: .10 第三章、冲裁力的计算 13 3.1.计算冲裁力的公式 13 3.2.总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力和总冲压力 13 3.2.1.总冲裁力 .13 3.2.2.卸料力 Fx 的计算 14 3.2.3.推料力 Ft 的计算 .14 3.2.4.总的冲压力的计算 .15 第四章、模具压力中心与计算 16 第五章、冲裁模间隙的确定 18 第六章、刃口尺寸的计算 21 6.1.刃口尺寸计算的基本原则 21 6.2.刃口尺寸的计算 21 6.3.计算凸、凹模刃口的尺寸 22 6.4.冲裁刃口高度 24 第七章、主要零部件的设计 25 7.1.工作零件的结构设计 25 7.1.1.凹模的设计 .25 7.1.2.凸凹模的设计 .27 7.1.3.外形凸模的设计 .27 7.1.4.内孔凸模设计 .27 7.2.模架及其它零件的设计 28 7.2.1.上下模座 .28 7.2.2.模柄 .28 7.2.3.模具的闭合高度 .29 第八章、压力机的选择 30 结 论 31 参考文献 32 - -3 摘 要 本论文应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了我的独立工作能力。本设计通过对垫片的复合模设 计的工艺性分析,确定了正确的工艺方案。从而对模具设计方案,以及冲压设备作 出了分析与选择。通过分析决定采用复合模形式,然后参考其他模具结构以及查手 册和计算设计。当所有的参数计算完后,对模具的装配方案,对主要零件的设计和 装配要求技术要求都进行了分析。在设计过程中除了设计说明书外,还包括模具的 装配图,非标准零件的零件图等。 关键词:冷冲压 ;复合模 ;设计 - -4 第一章、绪 论 模具主要类型有:冲模,锻摸,塑料模,压铸模,粉末冶金模,玻璃模,橡胶 模,陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模,因为他们一般都 是依靠三维的模具形腔是材料成型。 模具所涉及的工艺繁多,包括机械设计制造,塑料,橡胶加工,金属材料,铸 造(凝固理论) ,塑性加工,玻璃等诸多学科和行业,是一个多学科的综合,其复 杂程度显而易见。 随着经济的发展,冲压技术应用范围越来越广泛,在国民经济各部门中,几乎 都有冲压加工生产,它不仅与整个机械行业密切相关,而且与人们的生活紧密相连。 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有 时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料,而且也可以加工非金属板料。冲压 加工时,板料在模具的作用下,于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到 一定程度时,板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形, 从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 因此,冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一 般还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及 航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的 冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中,冲压生产占有重要的地位。 冲压模具的形式很多,一般可按以下几个主要特征分类: 1.根据工艺性质分类 (1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲 孔模、切断模、切口模、剖切模等。 (2)弯曲模 使平板坯料沿着直线(弯曲模)产生弯曲变形,从而获得一定 角度和形状的工件的模具。 (3)拉抻模 是把平板坯料制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和 - -5 尺寸的模具。 (4)成形模 是将坯料或工序件按凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本 身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、 整形模等。 2.根据工序组合程度分类 (1)单工序模 一般只有一对凸、凹模,在压力机的一次行程中,只完成一 道冲压工序的模具。 (2)复合模 只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完 成两道或两道以上工序的模具。 (3)连续模 在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一 次行程中,在不同的工位上逐次完成两道以上工序的模具。连续模又称级进模。 当今,随着科学技术的发展,冲压工艺技术也在不断革新和发展,这些革新和 发展主要表现在以下几个方面: (1)工艺分析计算方法的现代化 (2)模具设计及制造技术的现代化 (3)冲压生产的机械化和自动化 (4)新的成型工艺以及技术的出现 (5)不断改进板料的性能,以提高其成型能力和使用效果。 - -6 第二章、零件的工艺分析和工艺方案的确定 2.1.冲压件的工艺分析 图 2—1 零件图 如图 2—1 所示零件图。 生产批量:大批量; 材料:Q235; 厚度:2.0 Q235 普通碳素结构钢又称做 A3 板。普通碳素结构钢-普板是一种钢材的材质。 Q 代表的是这种材质的屈服极限,后面的 235,就是指这种材质的屈服值,在 235MPa 左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中,综合 性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。 由 Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以”Q“,代表钢材 的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是 MPa 例如 Q235 表示屈服应力(σs)为 235MPa 的碳素结构钢。 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为 A、B、C、D。脱氧方法符号:F 表示沸腾钢;b 表示半镇静钢:Z 表示镇静钢;TZ - -7 表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即 Z 和 TZ 都可不标。例如 Q235-AF 表示 A 级沸腾钢。 专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方 法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.2.确定工艺方案及模具的结构形式 根据制件的工艺分析,其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序,按其 先后顺序组合,可得如下几种方案; (1) 落料——冲孔;单工序模冲压 (2) 冲孔——落料;单工序模冲压。 (3) 冲孔——落料;连续模冲压。 (4) 落料冲孔;复合模冲压。 方案(1) (2)属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个 冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大,尺寸又较这两种方案生产效率较低, 操作也不安全,劳动强度大,故不宜采用。 方案(3)属于连续模,是指压力机在一次行程中,依次在模具几个不同的位 置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小,厚度小,连续模结构复 杂,制造成本高,维修不方便,因此,不宜采用该方案。 方案(4)属于复合冲裁模,复合冲裁模是指在一次工作行程中,在模具同一 部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁,其模具结构没有连续模复杂, 生产效率也很高,又降低的工人的劳动强度,所以此方案最为合适。 由于本次设计的产品年产量为小批量生产,所以采用方案(4)复合冲裁。 2.3.排样、计算条料宽度及步距的确定 2.3.1.搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料,称为搭边。搭边的 作用是补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。搭边 过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有 时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命。或影响送料工作。 搭边值通常由经验确定,表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 - -8 表 2—2 搭边 a 和 a1 数值 圆件或类似圆件的工 件 矩形工件边长 L≤50mm 矩形工件边长 L>50mm 材料厚度 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a <0.25 0.25~0.5 0.5~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 5.0~12 1.0 0.8 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 1.2 1.0 1.0 1.3 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 3.5 0.7t 1.2 1.8 1.5 1.2 1.5 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 1.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 1.5~2.5 2.2 1.8 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 1.8~2.6 2.5 2.0 1.8 2.0 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 搭边值是废料,所以应尽量取小,但过小的搭边值容易挤进凹模,增加刃口磨 损表 2—2 给出了钢(W C0.05%~0.25%)的搭边值。 该制件是矩形工件,根据尺寸从表 2—2 中查出:两制件之间的搭边值 a1=1.5( mm) ,侧搭边值 a=2.0(mm)。 2.3.2.条料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑; 有侧压装置时条料的宽度。○ 1 无侧压装置时条料的宽度。○ 2 有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。○ 3 有侧压装置的模具,能使条料始终沿着导料板送进。 条料宽度公式: B0-△ =( Dmax+2a) 公式(2—1) 0 -△ 其中条料宽度偏差上偏差为 0,下偏差为—△,见表 2—3 条料宽度偏差。 - -9 D——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。 a——侧搭边值。 查表 2—3 条料宽度偏差为 0.5 根据公式 2 —3 B0-△ =( Dmax+2a) 0 - △ =(57+10+10+2×1.8) 0-0.50 =80.60-0.50 表 2—3 条料宽度公差(mm) 材料厚度 t/mm条料宽度 B/mm ~0.5 0.5~1 1~2 ~20 0.05 0.08 0.10 20~30 0.08 0.10 0.15 30~50 0.10 0.15 0.20 2.3.3.送料步距的确定 导料板间距离公式: A=B+Z 公式(2—4) Z——导料板与条料之间的最小间隙(mm) ; 查表 2—4 得 Z=1.5mm 根据公式 2—4 A= B+Z =20+1.5 =21.5(mm) 表 2—4 导料板与条料之间的最小间隙 Zmin(mm ) 有 侧 压 装 置 条 料 宽 度 B/mm材料厚度 t/mm 100 以下 100 以上 ~0.5 0.5~1 1~2 2~3 3~4 1.5 1.5 1.5 5 5 1.8 1.8 1.8 8 8 - -10 4~5 5 8 2.3.4.排样 根据材料经济利用程度,排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种, 根据制件在条料上的布置形式,排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排 等多重形式。 采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制件, 而且可以简化模具结构,降低冲裁力,但是,因条料本身的公差以及条料导向与定 位所产生的误差的影响,所以模具冲裁件的公差等级较低。同时,因模具单面受力 (单边切断时) ,不但会加剧模具的磨损,降低模具的寿命,而且也直接影响到冲 裁件的断面质量。 由于设计的零件是规则形状零件,且孔在中心,所以采用有费料直排法。 2.3.5.材料利用率的计算: 冲裁零件的面积为,可以借用 CAD 计算: F=1974.57(mm2) 毛坯规格为:500×1000 (mm) 。 送料步距为:h=D + a1=20+1.5=21.5 一个步距内的材料利用率为: n11=(nF/Bh)×100% n 为一个步距内冲件的个数。 n11=(nF/Bh)×100% =(1×1454.16/21.5×80.6)×100% =83.915% 横裁时的条料数为: n1 =1000/B =1000/80.6 =12.4 可冲 12 条, 每条件数为: n2 =(500-a)/h =(500-1.5)/21.5 - -11 =23.186 可冲 23 件, 板料可冲总件数为: n=n1×n2=12×23=276(件) 板料利用率为: n12=(nF/500×1000) =(276×1454.16/500×1000) ×100% =80.269% 纵裁时的条料数为: n1=500/B =500/80.6 =6.2 可冲 6 条, 每条件数为: n2=(1000-a)/h =(1000-1.5)/21.5 =46.44 可冲 46 件, 板料可冲总件数为: n= n1×n2=6×46=276(件) 板料的利用率为: n12=(nF/500×1000) =(276×1454.16/500×1000) ×100% =80.269% 通过比较,横裁和纵裁的材料利用率一样大,所以都可以选择,本设计中采用 横裁法。 - -12 图 2—2 排样图 - -13 第三章、冲裁力的计算 3.1.计算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合适的压力机,设计模具和检验模具的强度,压力机 的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适宜冲裁的要求,普通平刃冲裁模,其冲裁力 F p 一般可以按下式计算: Fp=KptLτ 公式(3—1) 式中 τ——材料抗剪强度,见附表(MPa) ; L——冲裁周边总长( mm) ; t——材料厚度(mm); 系数 Kp 是考虑到冲裁模刃口的磨损,凸模与凹模间隙之波动(数值的变化或 分布不均) ,润滑情况,材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 Kp,一般取 1~3。当查不到抗剪强度 τ 时,可以用抗拉强度 σb 代替 τ,而取 Kp=1 的近似计算法计算。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 Q235 的抗剪强度为 310~380(MPa) , 取 τ=380(MPa) 3.2.总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。 总的冲裁力包括: F——总冲压力。 Fp——总冲裁力。 FQ——卸料力 FQ1——推料力。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 Q235 的抗剪强度为 310~380(MPa) 3.2.1.总冲裁力 Fp=F1+F2 公式(3—2) F1——落料时的冲裁力。 F2——冲孔时的冲裁力. - -14 落料时的周边长度为:L1=176.83(mm) 根据公式 5—1 F1=KptLτ =1.3×2.0×176.83×380 =174.708(KN) 冲腰孔时的周边长度为:L2=39.42(mm) F2= KptLτ =1.3×2.0×39.42×380 =38.95(KN) 总冲裁力:Fp=F1+F2=174.708+38.95=213.658(KN) 表 3—1 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mm Kx Kt Kd 钢 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜,黄铜 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 对于表中的数据,厚的材料取小值,薄材料取大值。 3.2.2.卸料力 Fx 的计算 Fx=Kx Fp 公式(3 —3) Kx——卸料力系数。 查表 3—1 得 KX =0.04~0.05,取 KX =0.05 根据公式 3—3 Fx= KX Fp =0.05×213.658 ≈10.683(KN) 3.2.3.推料力 Ft 的计算 Ft=KtFp 公式(3—4) Kt——推料力系数。 - -15 查表 3—1 得 Kt=0.055, 取 Kt=0.055 根据公式 3—4 Ft=KtFp =0.055×213.658 ≈11.75(KN) 3.2.4.总的冲压力的计算 根据模具结构总的冲压力:F=Fp+Fx+Ft F=Fp+Fx+Ft =213.658+10.683+11.75 =236.091(KN) 根据总的冲压力,初选压力机为:开式双柱可倾压力机 J23—40。 - -16 第四章、模具压力中心与计算 模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置,为了确保压力机和模具正常工作, 应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产 生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大磨损,模具导向零件加速磨损,降低了模具 和压力机的使用寿命。 模具的压力中心,可安以下原则来确定: 1、对称零件的单个冲裁件,冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。 2、工件形状 相同且分布对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合 力作用点的坐标位置 0,0(x=0,y=0) ,即为所求模具的压力中心。 Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln 首先: P1——冲腰圆孔力 P1=KLδτ,得 P1=38.95KN P2——落料力 P2=KLδτ,得 P2=174.708KN Y1——P1 到 X 轴的力臂 Y1=0 X1——P1 到 Y 轴的力臂 X1=0 Y2——P2 到 X 轴的力臂 Y2=0 - -17 X2——P2 到 Y 轴的力臂 X2=0 根据合力距定理: YG=(Y1F1+Y2F2)/(F1+F2) XG=(X1F1+X2F2)/(F1+F2) YG——F 冲压力到 X 轴的力臂;YG=0 XG——F 冲压力到 Y 轴的力臂;XG=0 所以该模具压力中心与模具中心吻合,即为模具中心(0,0) 。 - -18 第五章、冲裁模间隙的确定 设计落料模先确定凹模刃口尺寸,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔 模先确定凸模刃口尺寸,以凸模为基准,间隙取在凹模上。 间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中,凸模与被冲 的孔之间,凹模与落料件之间的均有磨檫,而且间隙越小,磨檫越严重。在实际生 产中受到制造误差和装配精度的限制,凸模不可能绝对垂直于凹模平面,而且间隙 也不会绝对均匀分布,合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小,并 缓减间隙不均匀的不利影响,从而提高模具的使用寿命。 冲裁间隙对冲裁力的影响: 虽然冲裁力随冲裁间隙的增大有一定程度的降低,但是当单边间隙介于材料厚 度 5%~20%范围时,冲裁力的降低并不明显(仅降低 5%~10%左右)。因此,在正常 情况下,间隙对冲裁力的影响不大。 冲裁间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响: 间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后,从凸模上斜、 从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的 15%~25%左 右时斜料力几乎减到零。 冲裁间隙对尺寸精度的影响: 间隙对冲裁件尺寸精度的影响的规律,对于冲孔和落料是不同的,并且与材料 轧制的纤维方向有关。 通过以上分析可以看出,冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、 推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此,并不存在一个 绝对合理的间隙数值,能同时满足断面质量最佳,尺寸精度最佳,冲裁模具寿命最 长,冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产 过程中,间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。 但许多研究结果表明,能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高 的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来,当对冲裁件断面质量要求较高时, 应选取较小的间隙值,而当对冲裁件的质量要求不是很高时,则应适当地加大间隙 值以利于提高冲模的使用寿命。 - -19 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 等于零件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的 最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度,凸、凹模磨损留量在公差范围内 的 0.5-1.0 之间。磨损量用 xΔ 表示,其中 Δ 为冲件的公差值,x 为磨损系数,其 值在 0.5-1.0 之间,与冲件制造精度有关,可按下列关系选取:零件精度 IT10 以 上 X=1; 零件精度 IT11- IT13 X=0.75; 零件精度 IT14 X=0.5 。 不管落料还是冲孔,冲裁间隙一律采用最小合理间隙值(Zmin)。选择模具制 造公差时,一般冲模精度较零件高 3-4 级。对于形状简单的圆形、方形刃口,其制 造偏差值可按 IT6- IT7 级选取;对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应 部位公差值的 1/4 来选取;对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应 部位公差值的 1/8 并冠以(±);若零件没有标注公差,则可按 IT14 级取值。 零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差,即: 落料件上偏差为零,只标注下偏差;冲孔件下偏差为零,只标注上偏差。如果零件 公差是依双向偏差标注的,则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。 设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足 产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高,但分别从质量,冲裁力、模具寿命等方 面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接近。考虑到制造中的偏差 及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙,只要间隙在这 个范围内,就可以冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙 Zmin,最 大值称为最大合理间隙 Zmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,故设计 与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Zmin。 根据实用间隙表 5—1 查得材料 Q235 的最小双面间隙 Zmin=0.246mm,最大双 面间隙 Zmax=0.36mm, 表 5—1 冲裁模初始双面间隙 08、10、35、 09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn材料 厚度 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 极小间隙 - -20 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 .3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.126 0.162 0.220 0.246 0.260 0.360 0.400 0.460 0.540 0.640 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.230 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.092 0.092 0.104 0.126 0.126 注:取 08 号钢冲裁皮革、石棉和纸板时,间隙的 25%。 由于冲裁模,考虑到冲压一段时间后,刃口磨损,导致间隙加大,所以建议选 择比最小间隙更小点的值,本设计中取 0.16。 - -21 第六章、刃口尺寸的计算 6.1.刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度,模具的合理间隙也要 靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差,是设计冲 裁模主要任务之一。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则: 1、落料件尺寸由凹模尺寸决定,冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料 模时,以凹模为基准,间隙去在凹模上:设计冲孔模时,以凸模尺寸为基准,间隙 去在凹模上。 2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计落料凹模时,凹模基本尺寸应取尺寸 公差范围的较小尺寸;设计冲孔模时,凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较 大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下,仍能冲出合格的制件。凸凹模间 隙则取最小合理间隙值。 3、确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求 过高(即制造公差过小) ,会使模具制造困能,增加成本,延长生产周期;如果对 刃口要求过低(即制造公差过大)则生产出来的制件有可能不合格,会使模具的寿 命降低。若工件没有标注公差,则对于非圆形工件按国家“配合尺寸的公差数值” IT14 级处理,冲模则可按 IT11 级制造;对于圆形工件可按 IT17~IT9 级制造模具。 冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差,落料件上偏差为零,下偏差为 负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零。 6.2.刃口尺寸的计算 冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法,即分别加工和配作加工两 种方法。前者主要适用于圆形或简单规则形状的工件,后者主要适用于冲制薄材料 的冲裁,或冲制复杂形状工件的冲裁,或单件生产的冲模。 对于该工件形状比较简单,又是大批量生产,故采用分别加工法加工。设 计 时 , 需 在 图 纸 上 分 别 标 注 凸 模 和 凹 模 刃 口 尺 寸 及 制 造 公 差 。 凸 、 凹 模 分 别 加 工 法 的 优 点 是 : 凸 、 凹 模 具 有 互 换 性 , 制 造 周 期 短 , 便 于 成 批 制 造 。 其 缺 点 是 为 了 保 证 初 期 间 隙 在 合 理 范 围 之 内 , 需 要 采 用 较 小 的 凸 、 凹 模 具 制 造 公 差 才 能 满 足 δp+δd≤Zmax-Zmin, 所 以 对 模 具 制 造 的 要 求 较 高 。 - -22 6.3.计算凸、凹模刃口的尺寸 凸模与凹模采用分别加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。 1、落料模 设工件的尺寸为 ,根据设计原理,落料时以凹模为设dxDd0ma 计基准。首先确定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极 限尺寸,将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。其计算公式如下: 公式(6—1)dxDd0ma 公式(6—2)0minmaxin pp ZZp  式中 D d 、 Dp — 落料凹模、凸模尺寸(mm); Dmax — 落料件的最大极限尺寸(mm) ; — 磨损系数;x △ — 工件的公差(mm ) ; 、 — 凹模、凸模的制造公差(mm) ;dp Zmin — 最小合理间隙( mm) 。 2、冲孔模 设冲孔尺寸为 ,根据计算原则,冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸0 模尺寸,使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸,将凸模尺寸增 大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。其计算公式如下: 公式 (6—0minpxdp 3) 公式 (6—ddZxZpd 0minmin0in 4) 式中 、 — 冲孔凸模、凹模的尺寸( mm) ;pd — 冲孔件孔的最小极限尺寸(mm) 。min 3、孔心距 孔心距属于模具刃口磨损后基本不变的尺寸。若工件上冲出孔心距尺寸为 L± 或 L± ,其凹模型孔的孔心距可按下式确定:'2 或 公式(6—5)4d 8Ld 式中 — 凹模孔心距尺寸(mm): - -23 — 工件孔心距尺寸(mm) 。L 为了保证初始间隙不超过 ,即 , 和 选取必须通maxZmaxinZdppd 过校核满足以下条件: 公式(6—inaxdp 6) 、 值的确定,有以下方法:①查表选取,表为规则形状冲裁时,凸、凹pd 模的制造偏差;②按 , 选取;③根据工件minax4.0Zpminax6.0Zd 精度按模具制造精度选取,如按 IT6~IT7 级来选取。 为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸(落料时偏向最小尺寸,冲孔时偏向最大尺 寸) ,x 值在 0.5~1 之间,根据工件制造精度进行选取。 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11~IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 (一)落料刃口尺寸计算 工件的尺寸均无公差要求,安国家标准 IT14 级公差要求处理。 根据垫片的落料零件图,计算凸、凹模的刃口尺寸。考虑到零件形状比较简单, 采用分别加工法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况, 落料时应以凹 模的实际尺寸按间隙要求来配作凸模,冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配 制凹模。 模具的基本尺寸计算如下: 该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形 77×20 由落料获得,腰孔由 冲孔同时获得。 查表 5—1 的 , ,则04.minZ07.maxZ (mm)3iax 按工件等级为 IT14 级确定工件的公差。 设凸、凹模分别按 IT6 和 IT7 级加工制造, 则落料模尺寸:(根据公式 6—1 和 6—2 计算) ① 10 02. (mm)dxDd0ma015015.89 minmaxin 2/2/ ppZDZp  - -24 (mm)016.016.892/.89.  校核: ,满足公差条件。03.30minaxZdp ② 57±0.20 (mm)dxDd0ma015.015.74.2.57 校核: ,满足公差条件。3913.6. minaxp 冲孔模尺寸:(根据公式 6—3 和 6—4 计算) ① 3 18.0 (mm)0minpxdp09.09.3185. ddZxZp mininin 2/2/ (mm)015.015.76.9.3 校核: ,满足公差条件。03.40inaxdp ② 4.5 18.0 (mm)0minpxp09.09.54185. ddZxZd minini 2/2/ (mm)015.015.6746.59.4 校核: ,满足公差条件04.0inaxdp 6.4.冲裁刃口高度 表 6—1 刃口高度 料厚 ≤0.5 >0.5~1 >1~2 >2~4 >4 刃口高度 h ≤6 >6~8 >8~10 >10~12 ≥14 查表 6—1,刃口高度为 h<6(mm),通过查表,显示>8~10,根据实际经验, 这样设计,容易卡冲下的废料,导致模具开裂,因此,本设计中取 h=3(mm) - -25 第七章、主要零部件的设计 设计主要零部件时,首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方 法。结合模具的特点,本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外 形凸模、内孔凸模。这种加工方法可以保证这些零件各个内孔的同轴度,使装配工 作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。 7.1.工作零件的结构设计 7.1.1.凹模的设计 凹模采用整体凹模,各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模 架上位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。 模具厚度的确定公式为: H=Kb 式中: K——系数值,考虑板料厚度的影响; b—— 冲裁件的最大外形尺寸; 按上式计算后,选取的 H 值不应小于(15~20)mm; 表 7—1 系数值 K 材料厚度 t/mm s/mm 1~3 3~6 50~100 100~200 200 0.30~0.40 0.20~0.30 0.15~0.20 0.10~0.15 0.35~0.50 0.22~0.35 0.18~0.22 0.12~0.18 0.45~0.60 0.30~0.45 0.22~0.30 0.15~0.22 查表 7—1 得:K=0.35 H=0.35×77 =26.95mm 因此取 H=30mm 模具壁厚的确定公式为: C=(1.5~2)H =1.5×30~2×30 - -26 =45~60mm 凹模壁厚取 C=50-55mm 凹模宽度的确定公式为: B=b+2C =77+2×(50-55) =177-187mm 查表 7—2 取标准取 B=170mm 凹模长度的确定公式为: L=20+2×(50+55) =120-130mm 凹模的长度要考虑导料销发挥的作用,保证送料粗定位精度。查表 7—2 取标 准 L=140mm。 (送料方向) 由于凹模方面需要加工台阶,所以凹模在设计时需要考虑增加其厚度,因此凹模 轮廓尺寸为 170mm×140mm×30mm。凹模材料选用 Cr12MoV,热处理 58~60HRC。 表 7—2 矩形和圆形凹模的外形尺寸 矩形凹模的宽度和长度 B×L 矩形和圆形凹模厚度 H 63×50 63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、10 0×100、125×80 12、14、16、18、120、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×120、140×140、160×100、160×1 25、160×140、200×100、200×125 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×1 25、250×140 16、20、22、25、28、32 200×200、250×160、250×200、280×1 60 18、22、25、28、32、35 250× 250、280×200、280×250、315×200 20、25、28、32、35、40 315×250 20、28、32、35、40、45 - -27 7.1.2.凸凹模的设计 凸凹模的内、外缘均为刃口,内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸,为保 证凸凹模的强度,凸凹模应有一定的壁厚。 7.1.3.外形凸模的设计 因为该制件形状不是复杂,所以将落料模设计成直通式凸模,直通式凸模工作 部分和固定部分的
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