1、垫圈冲孔落料模具设计说明书院 系 机电学院班 级 材料成型及控制姓 名 *学 号 080010204指导老师 王*老师 2011年12月前 言本说明书是我根据冷冲模工艺与模具设计、模具设计指导等有关教材。引用了其中的公式,查找书中的表格,并得到了同学的帮助完成的。本说明书主要介绍了冲裁模的工艺分析、工艺方案的确定、模具总体结构的选择、工艺与设计计算、零件图总装图尺寸计算及绘制。为了能够很好地掌握本课程的设计过程,根据课内及课外来所学的知识,编写了该说明书以使老师可以在评阅的过程中能够更好地指导. 目 录1. 冲压件工艺性分析(1)2. 冲压工艺方案的确定(3)3. 主要设计计算(1)排样方式的
2、确定以及计算(3)(2)压力中心的确定及相关计算(3)(3)冲压力的计算(4)(4)工作零件刃口尺寸计算(4)(5)卸料橡胶的设计(5)4. 模具总体设计 (1)模具类型的选择(5)(2)定位方式的选择(5)(3)卸料,出件方式的选择(6)(4)导向方式选择(6)5. 主要零部件设计 (1)主要零件的结构设计(6)(2)定位零件的设计(8)(3)导料板的设计(8)(4)卸料板部件设计(8)(5)模架及其他零部件设计(8)6模具总装图 7冲压设备的选定(8)8.工作零件的加工工艺(8)9. 模具的装配(10)主要参考文献(12)设计小结(12)连续模设计说明任务描述:工件名称:垫圈冲孔落料模具设
3、计工件简图:如下图 材料:30钢板材料厚度:0.3mm设计内容:1. 冲压件的工艺分析:对产品进行分析,确定各部分尺寸是否满足冲压件的工艺要求2. 确定工艺方案:(1)计算毛坯尺寸;(2)确定排样方式和计算材料利用率;(3)冲压工序性质和工序次数的选择3. 模具结构形式的确定:各工序所要设计的模具,包括名称结构类型等4. 计算各工序冲压力和选择冲压设备5. 工艺卡片:选择一家企业的产品使用的冲压工艺卡片,主要有每道工序图、基本尺寸、使用设备、模具名称等 (工件图)1. 冲压件工艺性分析此工件只有冲孔和落料两个工序。材料为30钢板,具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结果简单,有2个直径14mm的
4、孔;孔与孔,孔与边缘之间的距离满足要求,工件的尺寸全部为自由公差,尺寸精度底,普通冲裁就能满足要求。2。冲压工艺方案的确定该工件包括落料 冲孔 两个基本工序,可有以下三种工艺方案: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。采用连续模生产。方案一模具结构简单,但需要两道工序两套模具,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,工作精度及生产效率都比较高,但制造难度大,并且冲压成品件留在模具上,清理模具上的物料影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,设计简单,由于工件精度要求不高
5、,完全能满足工件技术要求。所以经过比较,采用方案三最为合适。3. 主要设计计算(1)排样方式的确定以及计算 设计连续模,先要设计条料排样图。工件直排材料利用率最高。如图一所示的排样方法,可减少废料。第一次冲裁使用活动挡料销,然后第二次可用固定挡料销。搭边值取2mm,壁厚取2mm,条料宽度为121mm,步距为36mm,一个步距的材料利用率为73% (2)压力中心的确定及相关计算画出凹模型口图如下(3) 冲压力的计算 该模具采用连续模,选择弹性卸料,下出件。冲压力的相关计算见表1根据计算结果,冲压设备拟选择 JF23-63。 表一 条料及冲压力的相关计算 项目分类项目公式结果备注排样冲裁件面积AA
6、=11617+3.141721/2+8217-3.1472-214173189.87条料宽度BB=116+4+1=121121mm=2mm,=2mm步距SS=17+17+2=3636mm一个步距的材料利用率100% 73%冲压力冲裁力FF=KL=490369.340.354293NL=369.34mm卸料力= F=0.055429310859N查表得=0.05推件力=F=60.0635429350523N取6冲压工艺总力=F+85675N弹性卸料下出件 (4) 工作零件刃口尺寸计算 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
7、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,卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算如下所示。1. 落料应以凹模为基准然后配做凸模。工件尺寸如图所示1)凹模磨损后变大的尺寸(5)卸料橡胶的设计 卸料橡胶的设计计算见表三。选用的4快橡胶板的厚度无比一致,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。 表三 卸料橡胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程3.3mm为凸模具凹进卸料板的高度1mm,为凸模冲裁后进入凹模的深度2mm,为凸模修磨量取5mm,取为的25%,选用4个圆筒形橡胶橡
8、胶工作行程8.5mm橡胶自由高度33.2mm橡胶的预压缩量4.98mm每个橡胶承受的载荷2714.75N橡胶的外径D60 mm校核橡胶自由高度0.51.5满足要求橡胶的安装高度28.22 mm4. 模具总体设计 (1)模具类型的选择 由冲压工艺分析可知,采用连续冲压,所以模具类型为连续模。(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可由活动挡料销定距。 (3)卸料,出件方式的选择 因为工件料厚0.3mm,较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是连续模生产,所以采用下出件比较便
9、于操作与提高生产效率。 (4)导向方式选择 为了提高模具寿命和工件治疗,方便安装调整,该连续模采用中间导柱的导向方式。 5. 主要零部件设计 (1)主要零件的结构设计 a.落料凸模 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,2个M8螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/m5。总长L可按公式计算: L=+h=14.4+0.3+14+21.3=50mm落料凸模结构如下图所示 b.冲孔凸模 冲孔凸模采用台阶式,加工简单,便于装备与更换。冲孔凸模结构如下图所示。 c.凹模 凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模具在模架上的位置时。要依据计算压力中
10、心的数据,将压力中心与模柄范围内。其轮廓尺寸可按公式计算: 凹模厚度H=kb=0.15x116=17.4,为了方便橡胶安装,取H=25 凹模壁厚c=(1.5-2)H=26,1-34.8m,取c=40 凹模宽度 B=b+2c=116+80=196 取B=200 凹模长度 L取180mm(送料方向) 凹模轮廓尺寸为18020025mm,凹模结构如图所示 (2)定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销,借用工件直径14mm的的两个孔作为导正孔。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面,导正销导正部分与导正孔采用H7/r6配合。(3)导料板的设计 导料板内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间
11、间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度,导料板厚度取4mm,采用45钢制作,热处理硬度为40-45HRC,用螺钉固定在凹模上。导料板上有活动挡料销凹槽。(4)卸料板部件设计 a.卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同,厚度为8mm。采用45钢制造,淬火硬度为40-45HRC。 b. 卸料螺钉的选用 卸料板上设置4个螺钉,公称直径为8mm,螺纹部分为M64。 (5)模架及其他零部件设计 该模具采用对角式导柱模架,导柱分别为28100,导套分别为2842x95。上模座厚度取40mm,上垫板厚度取10mm,固定板厚度取15mm,下模座厚度取45mm,那么该模具的闭合高度: =40+10
12、+50+25+45-2=168mm式中:h2为凸模冲裁后进入凹模的深度,h2=2mmL凸模长度,L=50mm H凹模厚度,H=25mm可见该模具闭合高度小于所选压力机JF23-25的最大装模高度(220mm),可以使用。6 模具总装图通过以上设计,可得如图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模(3个)、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件/下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销21作为粗定距,在落料凸模上安装2个导正销,利用条料直径为15的孔作为导正销孔导正,以此作为条料送进的精确定距。7 冲
13、压设备的选定通过校核,选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足要求。起主要参数如下:公称压力:250kN滑块行程:65mm最大闭合高度:270mm最大装模高度:220mm连杆调节长度:55mm工作台尺寸(前后x左右):370x560 mm垫板尺寸(厚度x直径):50x200 mm模柄孔尺寸:40x60 mm最大倾斜角度:30度 8、模具零件的加工工艺 本副冲裁模,模具零件加工的关键在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用线切割加工技术,这些零件的加工就变得相对简单。表四所示为落料凸模的加工工艺过程。 表四工序号工序名称工序内容工序简图1备料将毛坯锻成长方体2热处理退火3粗刨刨六面,互成直角,留单
14、边余量0.5mm4热处理调质5磨平磨六面,互成直角6钳工划线划出各孔位置线、型孔轮廓线7加工螺钉孔、销孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销孔及穿丝孔8热处理按热处理工艺,淬火,回火达到6064HRC9磨平面精磨上下平面10线切割按图切割型孔达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验9、 模具的装配 根据倒装复合模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装上模,再装下模,并调整间隙,试冲,返修。具体的情况见表五所示。 表五序号工序工艺说明1凹凸模预装1)装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度,形状。2)将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。不适合的应重新
15、修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并牢固。3装配上模1)在上模座上划中心线,按中心线预装凹模、垫板、凸模固定板2)在上模座上,用已经加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔、攻丝3)将上模座、垫板、凸模固定板、凹模装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉4装配下模1)在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸凹模与固定板组合装入凹模,将上模翻转2)预装下模,划出与凸凹模固定板相应的螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔3)用螺钉将固定板组合、垫板、下模座连接在一起,但不要拧紧4)将卸料板套装在已装入固定板的凸凹模上,装上橡胶和卸料螺钉,并调节橡胶的预压缩量,使卸料板高出凸
16、凹模下端约12mm5)复查凸凹模间隙并调整合适后,紧固螺钉6)切纸检查,合适后打入销钉5试冲与调整装机试冲,并根据试冲结果作相应调整1.上模座 2.导套 3.导柱 4.紧固螺钉 5.沉头螺钉 6模柄 7.凸模固定板 8.卸料螺钉 9.垫板 10.圆柱销 11. 卸料板 12.下模座 13.圆柱销 14.凹模 15.冲孔凸模 16.落料凸模 17.导正销 18.卸料橡胶 19.挡料销 20.导料扳子模具总装图 主要参考文献:1、 公差配合与技术测量,陈于萍,机械工业出版社2、 机械制图,刘少年主编,机械工业出版社3、 机械制造基础,胡大超,高等教育出版社4、 金属材料与热处理,赵先仲,机械工业出
17、版社5、 机械加工工艺基础,司乃钧,机械工业出版社6、 机械制造技术,李华,高等教育出版社7、 冲压与成型设备,孙凤勤主编,高等教育出版社8、 模具制造工艺学,郭铁良,机械工业出版社9、 冲压模具设计与制造,刘建超、张宝忠主编,高等教育出版社10、 数控机床加工工艺与设备,赵长明,机械工业出版社 设计小结 经过本次设计,使我对模具有了更多的了解和认识。 在设计过程中,运用了本学期及以前学的有关知识,逐步提高了我们的理论水平、构思能力,提高了分析问题及解决问题的能力。本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上,主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机、绘制模具总装图及零件图。