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1、毕业铁什说明本设计题目垫片冲孔落料冲压模具设计及制造机械工程学院机械设计制造及其自动化学生姓名学生学号指导教师职称高级实验师完成毕业设计（论文）时间2014年52014届机械设计制造及自动化毕业设计说明15目 录1冲压件零件图22冲压工艺性分析22. 1冲压件结构分析23. 2冲压件尺寸精度分析及确定23冲压工艺方案的确定24主要设计计算24. 1排样方式的确定及其计算24. 2冲压力的计算34. 3压力中心的确定及其相关计算34. 4工件零件刃口尺寸的计算45冲压设备的选择66模具结构选择66.1模具类型的选择66. 2定位方式的选择67. 3卸料、出件的方式选择68. 4导向方式的选择67
2、主要零部件的设计68.1 工作零件的设计67.1.1落料凹模设计77. 1.2冲孔凸模设计77. 1.3凹凸模设计89. 2工作零件力学性能校核87. 2.1弯曲应力校核87. 2. 2压应力校核87. 3固定零件97. 4定位零件97. 5卸料零件的设计97. 5.1卸料板的设计97. 5. 2卸料弹簧的选择107. 6模架及其他部件108. 7模具闭合高度校核108模具总装图119模具工作过程11参考文献11附录11垫片冲孔落料冲压模具设计与制造摘要本文介绍了垫片冲孔落料复合模模具的设计，完成冲孔、落料两道工序。冲裁模具 的设计首先要通过对零件的工艺分析，确定工艺方案并通过必要的工艺计算，
3、选择合适的冲 压设备，然后再进行模具的设计。使用AUTOCAD绘制模具总转图和零件图，从而完成整套模 具的设计。模具为倒装式结构，由打杆顶出冲压件，采用弹簧驱动的卸料板卸除条料。排样 方式为单排，由活动挡料销和导料销定位、导料。模架为中间导柱圆形模架，压入式模柄。 关键词 冲孔落料模具设计及合模#垫片冲孔落料冲压模具设计与制造1冲压件零件图材料：65Mn厚度为1?加，小批量生产。工件简图：图1-1零件简图2冲压工艺性分析2.1冲压件结构分析此工件只有落料和冲孔两道工序。材料为65Mn,料厚具有良好的冲裁性能。结 构简单，左右分别对称中10mm孔，同心圆弧RIOmm。2. 2冲压件尺寸精度分析及
4、确定零件的尺寸精度均未给出公差，属于自由尺寸，位置精度均在IT6IT8之间，查表 1-1 . 6国得,34.60.1/WM,R10mm为外形尺寸（非圆形）,公差精度取IT14,查表确定公 差值为H10,36mm，孔中10mm,公差精度取IT11,查表1一1一5闺确定公差值为。补标公差后的零件图如图3-1所示。3冲压工艺方案的确定该零件包括落料和冲孔两道工序，可以采用以下三种工艺方案。方案一：先冲孔，再落料，采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔爱合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两具模具，成本高而且生产效率低，不能满足中 批量生
5、产要求。方案二只需一副模具，生产效率高，模具强度好，制造简单，并且冲压时, 卸料板在冲裁时压紧板料，零件的平直度较好工件留在模具上，手动取出零件。方案三也只 需一副模具，生产效率高，操作简单方便，但级进模在送料是很难保证工件的位置精度，无 法达到零件较高的位置精度要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方 案二为佳，设计成倒装式更合模可以很好地保证工件的位置精度。4主要设计计算4. 1排样方式的确定及其计算根据该工件的实际情况，提高材料的利用率，应采用直排法，根据材料的性能、厚度和 手工送料，查表1一1一14可确定搭边值：工件也边缘搭边4=0.8 mm两工件间的搭边 = 1 mm
6、条料宽度按相应的公计算：8 = （。+ 2孤式中B一条料宽度；D一工件长度； 一条料公差值；。一侧边搭边值。查 7 - 3U1 表得 A =0. 4mmo5 = (54.6 + 2 X 0.8)%4 = 56.2_04mm排样图如图5-1所示，采用正面送进方式。两个工件的步进距离S为21mm。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的强度。压力机的吨 位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。1）落料力F落料=1.3L/r = 1.3 X132 X1X 588 X10-3 = 100 （KN）其中t = 588M尸。（查表1 6-卅），。=132制为周长。2）冲孔力F冲孔=
7、L3LJT = 1.3x 10乃x2xlx 588 x 10-3 = 48.03（KN）3）卸料力心=Kx F落料=0.05 x 100.9 = 5.045 （KN）K* 取 0.05 （查表 1一1 25R）。A4）推废料力Ft = nKTF =2x0.055x48.03 = 5.28（ KN） II rt ,JLKt 取 0. 055, 7? = / = 2/1 = 2 （局度 h 取 4mm） o5）总冲压力F” = 夕料 + F 中引 +F+K = 100.9 + 48.03 + 5.045+ 5.28 = 159.255 （KN） 落率+ fTlL A /、/4.3 压力中心的确定及
8、其相关计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。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。对于带有模柄的冲压模，压力中心应 32014届机械设计制造及I动化毕业设计说明15通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大 的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。如图5-2建立x-y坐标系，该工件为对称形状冲裁件，几何中心为其压力中心。即该零 件的压力中心位于A (0,0)。4.4 工件零件刃口尺寸的计算经分析，该零件的形状简单。落料凸模与凹模为了保证所要求的精度，采用线切割配合 法来加工。落料部分以落
9、料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制；冲孔部分以冲孔凸模为 基准计算，冲孔凹模按间隙配制，即以落料凹模，冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙配制。根据工件的要求确定采用小间隙冲裁。根据材料性能和厚度查表1 126四可确定Zmm = 0 09 团机，Zm* = 匕6 IWll。1)孔的冲裁刃口尺寸计算根据孔径、料厚和公差查表1-1-32得凸凹模偏差：电=-0.02，诟=+0.02。由表 1 1 34口查得：x = 0.5o校核间隙：|诵| + |菊=0.04 Zmax-Zmm = 0.036从上式课得出凸、凹模公差不能满足麻卜麻bZmK - Zmm的条件，但相差不大，可调整 如下：4广0. 4 ( Zm
10、ax - Zmin ) =0.4X0. 036=0. 0144 (mm)厮=0.6(Zmax Zmin) = 0.6 x 0.036 = 0.0216 ()根据表1-1-35中公式，将调整后的公差值代入，得凹凸模刃口尺寸：(1昌=(d + 必)，,=(10 4- 0.5 x O.O5)o 0144 = lO.O25,oi44()J|U| = (d + M + Z1nh=(10.025+0.09)，次 = io.l 150216(mw)2)落料凹模尺寸。20：06加加。查表11 32囚得凸凹模偏差：54=-0.02，厮二+0.025机加。校核间隙:|%|+|菊=0.045 Zmax-Zmin =
11、 0.036mm从上式课得出凸、凹模公差不能满足麻卜麻bZmK - Zmm的条件，但相差不大，可调整 如下：4口 = 0.6(Zmax Zmin) = 0.6x(0.126 0.09) = 0.0216 (inin)。凹=(。-必)* =(20-0.5x0.16)/02i6 = 19.92、加垫片冲孔落料冲压模具设计与制造落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，线切割留双边间隙0. 09mm（单边0. 045mm）。5冲压设备的选择根据上述冲压力的计算，选择型号为J11-250,单柱固定台压力机。公称压力250KN滑块行程70mm滑块行程次数80次/分最大封闭高度310mm模柄孔尺寸（直径x深）040x6
12、0工作台尺寸320x530mm工作台孔尺寸。1306模具结构选择6.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用更合模冲裁，凸凹模装在模具的下方，故该模具为倒装式复合 模。6. 2定位方式的选择因为该模具采用的条料-所以控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的 送进步距采用活动挡料销定距。6. 3卸料 出件的方式选择加工工件料厚为1mm,相对较薄，冲裁后箍在凸凹模上的工艺废料用弹压卸料板卸料。工 件采用上出件方式，即压入凹模内的工件利用上模的打料机构打出。6. 4导向方式的选择模具位置精度要求较不高，故采用中间导柱模架。模具的上模部分主要由模柄、上模座、 垫板、凸模固定板、凸模、凹模、
13、等组成。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等组成。卸 料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。冲孔废料由漏料空漏出。成品件手动取出。7主要零部件的设计7.1工作零件的设计7. 1.1落料凹模设计在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模采用直刃II结构，根据零件的料厚查表 得其直刃口高度为6mm,根据凹模高度和壁厚的计算公式可得凹模高度H =0.35x20=式中，k-凹模厚度系数，查表得k=0.35b一工件最大宽度为20mm因为”215/77/77,所以取 =15mm .凹模壁厚C = (1.5 2)H = 2x15 = 30/n/z?凹模的总长L = (b + 20 = 54.6 + 2x30
14、= 114.6mm根据国家标准，取乙=125。凹模的总宽6 = 20+2x30 = 80”凹模整体尺寸标准化取125?，x 8O/7x 30 o确定凹模板上的螺钉和销钉数量和布局。根据模板的大小，查表5.1-4可知，4xM8 螺钉和2x08销钉，就可满足凹模与其他零件的连接强度。其简图如图7-1所示。7. 1.2冲孔凸模从冲压零件图可以看出，只有一种圆孔凸模。10?，采用B型圆凸模，固定在凸模固定板上。冲模中的凸模不管其断面形状如何，其基本结构均由安装部分和工作部分两大部分 组成。同时还要考虑凸模的修磨量及固定模与卸料板的安全距离等因素。凸模与凹模固定板 的配合间隙均为空，对于倒装式复:合模，
15、圆孔凸模结构尺寸为加6h = h + - + f+ = 14 +12 +1+15 = 42 A式中，儿一凸模固定板的厚度九-卸料版厚度/?附加长度，包括凸模的修正量等，一般取 =1520凸模的尺寸如图7-2所示。( h9图7-2凸模7.L3凹凸模凹凸模内形刃口起冲孔凹模作用，按凹模设计，其外形刃11起落料凸模作用，按凸模设 计。力口尺寸的设计计算上述。该模具是倒装式复合模，凸凹模用固定板固定在下模座上。7. 2工作零件力学性能校核冲模力学性能校核主要是小凸模的端面接触面应力和凸模失稳前的最大长度4*。7. 2.1弯曲应力校核J21 / 2L 42加加4P V1x10x588x式中，乙皿”一一允
16、许的凸模最大自由长度；4一一凸模的最小直径；P一一冲裁力，P = td5,N因此，刚度满足要求。7. 2. 1压应力校核=3.2mm土曰由八、4rr 4x1x588根据公式4nm之1-= 匕4 736式中，4一一凸模最小直径t料厚，“7-抗剪强度，MPa上一凸模材料的许用应力，MPa而 d = 1 Omni 3.2mtn ,故设计合理。7. 3固定零件凸模垫板和固定板圆形凸模承压面的压应力b乐按下式计算p p5880 乃r -1= = 91.88 = 90MPa尸乃2 4yLD- -xl6-44式中F -承压面积，mm2D-承压面的直径，mm巧-许用应力, MPa,模座材料选用铸铁 族2547
17、,b,J=90M网 凸模固定板。查表5.1 4凸模固定板厚度为14?加。因此，需要加凸模垫板。查表5.1-垫板的厚度为6。7. 4定位零件根据模具的结构形式，需要在卸料板沿送料方向设置两个导料销做侧面定位，导料销的 高度查表2-22因取3加机，在卸料板压紧之前完成导正。考虑到料厚和装配后卸料板下面 超出凹凸模端面1，所以在凹模平面相应位置物出导正销头部的沉孔。挡料销采用活动 挡料销。条料送进时靠安装在卸料板上的两个导料销作侧定位，在板料送进时保证板料的垂 直度。板料端面采用活动挡料销，非工作行程时，挡料销由弹簧顶起，可供定位；工作时, 挡料销被压下，上端面与板料相平。7. 5卸料零件的设计7.
18、 5.1卸料板的设计卸料板的周界尺寸与落料凹模的周界尺寸相同，查表5.1-得卸料板的厚度为 12，卸料板采用45钢制造，淬火硬度为(4045)”RC,周界尺寸与凹模一样。7. 5. 2卸料弹簧的选择1)卸料弹簧应具有的卸料力，由前述计算得Fx = KxFm = 0.05 x 93.87 = 4.69(KN) = 4690 N2)卸料弹簧的高度卸料弹簧的预压缩量取6，根据工件材料厚度为冲裁时凸模进入凹凸 模深度取1加7,考虑模具维修时刃模量取2 ，模具开启时卸料高出凹凸模1仍7,弹 簧的最大压缩量为. = 6 + 14-1 + 2 = 1 Om/77工作时按最大压缩量的30%来计算，因此弹簧的自
19、由高度为姐=3=33.3团730% 0.3取 = 35?。这样在凸模切入板料之前弹簧已压缩了 4，相当于自由高度的12. 5蛤 符合要求。所以选用圆柱螺旋压缩弹簧：K41xl2x35GB/T2089o7. 6模架及其他部件模架选用滑动导向，中间导柱模架(GB/T 285L 5-1990),杳表3目和表5.7 7得上模座(GB/T 2855. 2) 240x120x18”下模座(GB/T 2855.2 ) 240xl20xl8r?m凸模固定板125x80x18凹模尺寸规格125x80x18凹凸模36导柱(GB/T 2861. 1) 20 x 100/WZ7,22x100/77/77 导套(GB/
20、T286L 3) 20x65x23, 22x65x23卸料板 125x80x12mm模具的闭合高度：= 18 + 18 + 18 + 18 +36+ 6 = 114mm。 1X1 口工8模具总装图2014届机械设计制造及自动化毕业设计说明159模具工作过程模具在冲床上安装后，先开动机床进行试运行，确认模具及机床正常后即可进行冲压。 将条料从模具正面手动送入，条料侧面靠着导料销7,前段抵紧活动挡料销23,进行第一个 零件的冲裁，然后用落料后的侧边靠紧活动挡料销23进行下一个零件的冲裁。在冲裁过程 中，冲压件将卡在凹模中，利用刚性推件装置推出，并且每冲一次工件都落在卸料板上，需 手工用夹钳（磁性钳）取下，同时要注意废料落下是否流畅，并及时清除落下的废料，以防 堵塞废料底孔，造成模具事故。参考文献1武先民，刘厚才，蒋海波.冲压模具设计指导，.北京；国防工业出版社，2010.2王树勋等.模具实用技术设计手册，第二版.华南理工大学出版社，2003.3赵伟阁.模具设计。西安：西安电子科技大学出版社，2006.4胡凤兰.互换性与技术测量基础，第二版.北京:高等教育出版社，2010.5大连理工大学工程图学教研室.机械制图，第六版.北京：高等教育出版社，2007.6模具标准汇编编委会.模具标准汇编.中国标准出版社，2011.7徐濒.机械设计手册.北京:机械工业出版社，2000.附录XI