切边冲孔复合模的设计与制造.doc

杯形件切边冲孔复合模的设计与制造摘 要 该模具用于生产杯形件，完成切边冲孔复合工序，压力机选用J23-10,他的工作原理是：将拉伸后的半成品件放入模具内，用定位销钉定位，在压力机的作用下合模，将工件压入凹模内完成冲孔切边工序。开模后，工件留在下模上通过推杆和弹簧将工件推出。关键字：复合，定位销钉，推杆AbstractThe mould parts used in the production of glass, trimming punching machine selection process, composite, they - 10 working principle is: will stretch of semi-finished parts in after the mould, with positioning pin in the press, under the influence of the mould, the workpiece will finish the punching trimming dies. Open mode, workpiece leave next modules by putting out the workpiece and springKeywords: Compound, positioning pin, push rod目 录摘要1 Abstract2 第一章冲压件的工艺分析，确定模具的结构型式7第一节 零件的工艺分析71 零件材料的分析72 零件的结构分析73 零件的工艺性分析7第二节 确定冲压工艺方案8第二章进行必要的工艺计算，选择冲压设备8第一节 零件毛坯的尺寸计算8第二节 拟定冲压工艺方案9第三节 模具总体结构方案9第四节 主要工艺参数的计算101、确定排样与裁板方案102、计算该工序的冲压力及选择设备113、弹性卸料装置的选用124、定位零件的选择135、出件装置13第五节 模具工作部分尺寸的计算141、切边冲孔凸、凹模计算142、凹模轮廓尺寸的确定143、模架的选择15第六节 模具零件的设计171、工作零件172 、模架的零件194、模具的其它零件20第七节 模具装配顺序21第三章 绘制模具装配结构图22第四章 绘制模具工作零件图22第五章 制定模具主要工作零件的机械制造加工工艺23参考文献24后 记25第一章 冲压件的工艺分析，确定模具的结构型式第一节 零件的工艺分析1、零件材料的分析08F钢抗拉强度b=275383MPa，抗剪强度=216304 MPa，屈服强度s=177MPa，硬度HRC=6163，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。2、零件的结构分析该零件结构简单，尺寸没有公差要求，尺寸均为自由公差，外形对称。3、零件的工艺性分析该零件是钢料，该零件形状的基本特征是一般的有凹圆的圆筒形件，为圆筒形件底部有一个10孔，内部圆周直径为28,尺寸均为自由公差，因一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。所以将内部直径改为28 +00.16。高度10 +00.12为IT11-IT12级精度。主要成形方法是冲裁、拉深、切边冲孔和弯曲。零件的dt/d、h/d都不太大，其拉深工艺性较好。该零件为大批量生产，零件外形简单对称。材料为08F钢，采用冲压加工经济性较好。零件如图：t=1mm其余R=0.4图1-1 零件图第二节 确定冲压工艺方案冲压工艺方案的确定是制定冲压工艺过程的主要内容，需要综合考虑各方面的因素，有的还需要进行必要的工艺计算，因此，实际确定时通常先提出几种可能的方案。再在此基础上进行分析、比较和择优。从零件的结构和形状可知，所需基本工序为落料、拉深、冲孔、弯曲四种。但工序模具生产效率低难以满足大批量生产的要求，为了提高生产效率主要采用复合冲裁或级进冲裁两种方式。若采用级进模虽然生产效率很高，但模具的结构比较复杂，对制造精度要求较高，一般生产周期长，成本高维护也比较困难。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度较好，生产效率也较高，模具结构较级进模简单生产成本也比级进模的低。第二章 进行必要的工艺计算，选择冲压设备第一节 零件毛坯的尺寸计算1、弯曲毛坯尺寸的确定对于r0.5t的弯曲件毛坯长度的计算公式Lz=l1+l2+l3+0.6t=5+4+5+0.6t=5+5+4+0.61=14.6mm2拉深次数的确定及尺寸计算因板料厚度t为1mm故按厚度中线尺寸计算。2. 1计算坯料尺寸 D=（d22+4d2H-1.72rd2-0.56r2） =（29*29+4*29*10.5-1.72*2.5*29-0.56*2.5*2.5）=43.94mmL1=Lz+2*2.5=19.6mmL=L1+D=63.54mm2. 2确定拉深次数 根据坯料的相对厚度t/D=1/43.94=2.28%拉伸系数m=d/D=29/43.94=0.66大于极限拉深系数m=0.50，所以一次拉深成形。第二节 拟定冲压工艺方案 根据以上的分析计算，该零件的冲压加工需以下基本工序：落料、拉深、冲10mm的孔、切边、弯曲。 根据以上基本工序，拟定一下冲压工艺方案。方案一：落料与拉深复合其余按基本工序。方案二：落料与拉深复合冲孔与切边复合弯曲。方案一工序组合程度较低，生产率较低。不过各工序模具结构简单，制造费用低，对中小批量生产是合适的。方案二制作出的零件尺寸精度高，需要两个复合模具，可获得高的生产率，而且操作方便。模具的结构复杂，制作周期长，生产成本高。因此，只在大批量生产中才较适宜。此次生产就是大批量生产故决定采用方案二的冲压工艺方案。冲压工艺方案为：落料与拉深复合冲孔与切边复合弯曲第三节 模具总体结构方案在冲压工艺方案确定以后，根据零件的形状特点、生产批量、模具制造条件、操作与安全要求、以及利用现有设备的可能，确定每道工序所用模具的总体结构方案。模具总体结构方案的确定包括以下内容：（1） 模具类型 模具类型主要是指单工序模、复合模、和级进模三种，模具类型应根据生产批量、冲件形状与尺寸等因素确定。及根据冲压工艺方案确定采用复合模。（2） 操作与定位方式 根据生产批量确定采用手工操作、半自动操作或自动化操作；根据坯料或工序件的形状、冲件精度要求、材料厚度、模具类型、操作方式等确定采用坯料的送进导向与送料定距方式或工序件的定位方式。虽然此零件的生产批量较大但合理的安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料。为了便于操作和保证零件的精度且零件不太小所以采用挡料销作为定位方式。（3） 卸料与出件方式 根据材料的厚度、尺寸与质量要求、冲压工艺性质以及模具类型等，确定卸料选用弹性卸料装置，出件选用弹性顶件装置。 （4） 模架类型及精度根据冲压件尺寸与精度，材料厚度、模具类型、送料与操作等因素确定，由于零件厚度薄，冲裁间隙较小且零件为对称的回转体拉深件，则冲裁时一般不会承受大的偏心载荷又是复合模，因此选用中间导柱圆形模架。考虑到零件的精度要求不高但冲裁间隙较小，所以采用二级模架精度。第四节 主要工艺参数的计算1、确定排样与裁板方案板料规格拟选用19001800mm（08F钢板）因为坯料长L=63.54mm、宽b=43.94mm，不算太小考虑到操作方便采用条料单排，取搭边值a=1.8mm a1=1.5mm,则进 距：S=b+a1=43.94+1.5=45.44mm条料宽度：B=L+2a=63.54+21.8=67.14mm4.1.1 采用纵裁每板条料数：n1=90067.1413条 余27.18mm每条零件数：n2=（1800-1.5）/45.4439件 余26.34mm每板零件数：n1n2=1339=507件材料利用率：=（5071725.5456）/9001800=54%4.1.2 采用横裁每板条料数：n1=180067.1426条 余54.36mm每条零件数：n2=（900-1.5）/45.4419件 余42.10mm每板零件数：n1n2=2619=494件材料利用率：=（4941725.5456）/9001800=52%由此可件，纵裁有较高的材料利用率。故决定采用纵裁法。图 4-1 排样图现对切边冲孔复合模进行设计与加工2、计算该工序的冲压力及选择设备毛坯如图所示： 4.2.1冲压力计算切边力：F1=Ltb=2013041.3=7904N顶件力：Fx=KxF1=0.057904=395.2N推件力：FT=KT F1 =0.0557904=434.72N 冲孔力：F3= LtB=102395=24806N F1冲裁力（N） L冲件周边长度（mm） t 材料厚度（mm） b材料抗拉强度（MPa） Kx卸料力系数4.2.2压力机标称压力的确定 标称压力是指滑块在工作行程内允许承受的最大负荷，而滑块必须在到达下止点前某一特定距离内允许承受标称压力。标称压力是压力机的主要技术参数。对于冲裁工序，压力机的标称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的1.11.3倍，即Fg（1.11.3）F冲压工艺总力：F= F1+ Fx + FT + F3=33539.92N标称压力Fg1.3F= 44KN因为本工序是切边冲孔复合，因此压力机标称压力时应考虑压力机的许用压力曲线，本工序可选用开式双柱可倾式压力机J23-6.3压力机。J23-6.3压力机的主要技术规格为：公称压力：63 KN 滑块行程：35 mm 滑块行程次数：170次/min 最大封闭高度：150 mm封闭高度调节量：35 mm 垫块尺寸：30 mm 模柄孔尺寸：直径30 mm 深度55mm 3、弹性卸料装置的选用弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧和橡胶）组成。本设计选用弹性元件是橡胶。弹性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的1.52倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚度确定。为了便于可靠卸料，在模具开启状态下卸料板工作表面应高出凸模刃口端面0.30.5 mm。卸料螺钉一般采用标准的阶梯形螺钉，取数量按卸料板形状与大小确定。卸料螺钉的直径根据模具大小可选用812 mm，各卸料螺钉的长度应一致。考虑到模具的结构，选用6个圆筒形的聚氨酯橡胶，则每个橡胶所承受的顶件力为Fy= Fx/n=395.2/666N确定橡胶的横截面积A:取hy =10%h0,查表的p=1.1MPa，则A=Fy/p=66N/1.1N/ mm2 60 mm2确定橡胶的截面尺寸：选用直径为10 mm的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔直径d=12 mm，则橡胶外径D根据（D2 -d2）/4=A 求得 D= （d2 +4A/）=（122 +444）18mm为了保证足够卸料力，可取D=20mm。卸料板为圆形的常选用3-4个，但由于卸料力比较大经计算选用6个。卸料螺钉的直径根据模具选用10 mm。4、定位零件的选择定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。定位零件一般都以标准化，根据定位方式及坯料的形状和尺寸选用相应的标准规格。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送料。一般设两个，并位于同一侧条料从右向左送进位于后侧，从前向后送进位于左侧。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。 该模具不需要导料销。选用挡料销定位的定位方式。挡料销设一个，采用固定挡料销。选用标准A10 JB/T7649.10及直径d=10 mm，材料为45钢，A型固定挡料销。中温回火：硬度4348HRC。5、出件装置出件装置的作用是从把零件从模具内卸出来。把装在上模内的出件装置称为推件装置，装在下模内的称为顶件装置。因本设计的模具装在下模内所以称之为顶件装置。此模具选用的是弹性出件装置利用推杆把零件从模内推出。图 4-5 推出机构第五节 模具工作部分尺寸的计算1、切边冲孔凸、凹模计算5.1.1 冲孔（100+0.16 mm） dp=(dmin+x) -0p = (10+0.50.16)-00.02=10.08 -00.02 dd=(dp+Zmin) +0d =(10.08+0.100) +00.02=10.18 +00.02dd、dp落料凸、凹模刃口尺寸x磨损系数，查表冲件精度为IT14时，x=0.5dmax落料件的最小极限尺寸冲件的制造公差（mm）p、d凸、凹模制造公差（mm）Zmin最小合理间隙（mm）查表的Zmin=0.100,Zmax=0.140。因为为自由尺寸可按IT14级精度处理查得=0.36 mm Zmax - Zmin =0.040 mm 系数x=0.55.1.2 切边凸模 （50-00.12）切边相当于落料，应以凹模为基准凹模尺寸Ad=（A-x）+00.25=（50-0.50.12）+00.03=49.94+00.03 mm凸模尺寸按凹模尺寸配置，其双边间隙为0.100-0.140mmAp=（49.800-49.840）+00.03 mm取49.800 +00.07 mmx=0.5 p =0.02 d =0.02校核间隙:因为p+d=0.02+0.02=0.04 mm Zmin-Zmax=0.114 mm所以符合p+d Zmin-Zmax2、凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸及厚度尺寸。从凹模刃口至凹模外边缘的最短距离为凹模的壁厚c。对于简单的对称形状刃口的凹模，压力中心及为刃口对称中心。由于该零件为圆形拉深件为对称件，所以压力中心即为刃口对称中心，所以凹模的平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定。因切边凹模的刃口尺寸为50mm*30mm，查表的凹模壁厚c=30 mm，所以选凹模轮廓为方形，根据工件尺寸即可估计凹模的外形尺寸：L=50+60=110mm，B=30+60=90mm。故取125*100mm。3、模架的选择模架包括上模座、下模座、导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上。为了缩短模具制造周期，降低成本所以选用标准模架。选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位、出件方式、送料方向，导柱受力状态操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大30-40mm。模架厚度一般等于凹模厚度的1-1.5倍。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度。 模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上表面与下模座下表面之间的距离。为使模具正常工作，模具闭合高度H必须与压力机的装模高度相适应，使之介于压力机最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，一般可按下式确定：（Hmax-T）-5mmH(Hmin-T)+10mm根据所选压力机可知Hmax=150mm, Hmin=115mm,T=30mm。 Hmax压力机最大封闭高度； Hmin压力机最小封闭高度； T压力机工作垫板厚度； H模具的闭合高度。所以确定模具的闭合高度为H=11580mm。该模具的闭合高度为136mm，不符合要求。故改用压力机J23-10J23-10压力机的主要技术规格为：公称压力：100 KN 滑块行程：45mm 滑块行程次数：145次/min 最大封闭高度：180 mm封闭高度调节量：35 mm 垫块尺寸：35mm 模柄孔尺寸：直径30 mm 深度55mm采用后侧导柱模架查表得标准模架的尺寸为：见表5-1表5-1 标准模架及各零件的尺寸 凹模周界 125100mm配用模架闭合高度H 最大 150 最小 120 零件件号、名称及标准编号 1垫板GB2858.3-81 数量1 规格1251006 2动模固定板GB2858.2-8115010016 3凸凹模GB2858.1-8115010025 4卸料板GB2858.2-8115010018 5上模座GB/T2855.1-901125100306下模座GB/T2855.2-901125100357卸料螺钉GB 70-854M10458导柱GB 70-812221109导套GB 119-862228028第六节 模具零件的设计1、工作零件6.1.1定模上的凹模（切边凹模与冲孔凹模） 凹模是复合膜中的主要工作零件如图6-1，工作端的内外缘都是刃口，一般内缘与凹模刃口结构形式相同，外缘与凸模刃口结构形式相同。凹模采取整体式结构如图所示的尺寸，与固定板的连接方式为铆接固定。冲孔凹模采用筒状凹模，为了使废料顺利了落下，废料孔采用阶梯扩大。材料T10A热处理硬度为58-62HRC图 6-1 凹模6.1.2动模上的凸模（冲孔凸模）尺寸6-2如图所示。凸模采取国家标准凸模形式，材料用T10A，刃口部分调制至58-62HRC，尾部中温回火至40-50HRC，台阶式凸模固定。凸模与固定板按H7/m6配合。凸模的长度尺寸应根据模具的模具结构确定，同时要考虑凸模的修摩量及固定板与卸料板之间的安全距离因素。本设计采用的弹性卸料及凸模计算公式为L=h1+ h2+ ha=40.5mm L凸模长度（mm） h1凸模固定板厚度（mm） h2卸料板的厚度（mm）ha卸料弹性元件的安装高度，即卸料弹性元件被预压后的高度（mm）图 6-2 凸模6.1.3切边凸模 如图6-3所示尺寸及形状。高度为50 mm。采用紧固螺钉与上模座板连接。要保证螺孔间、螺孔与凸模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具的寿命。一般螺孔与凸模刃口间的距离应大于二倍孔径值。 图 6-3切边凸模2 、模架的零件6.2.1 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过模块的压力中心。中小型模具一般都通过模柄与压力机滑块相连接。此模具选用的是凸缘模柄C型，它与上模座孔用螺钉连接，模柄轴线与上模座的垂直度较好，使用于上模座较厚的各种中小型模具，生产中比较常用。模柄的尺寸如表所示：d(d11)D(h6)D1Hhh1d1d2d3基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差30-0.065-0.195750-0.019526416911159上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所用零件，并分别于压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。设计冲模时，模座的尺寸规格根据模架类型和凹模周界尺寸从标准中选取的。3、导向零件对于批量较大的冲件的冲件为保证模具具有较高的精度和寿命，一般都采用导向零件对上、下模进行导向，以保证上模对下模的正确运动。导向零件由导柱、导套和导板，并已经标准化，但生产中常用的是导柱和导套。A型导柱结构较简单，与模座为过盈配合（H7/m6）,拆装比较麻烦。A型导套与模座也为过盈配合（H7/r6）,与导柱配合的内孔开有出游环槽，以便储油润滑，扩大的内孔是为了避免导套与模座过盈配合时孔径缩小而影响导柱与导套的配合。导柱、导套的尺寸规格根据标准模架和模具的实际闭合高度确定，还应保证有足够的导向长度。6.3.1 A型导柱规格为22110 热处理：硬度42-46HRC 技术条件：按GB70-81的规定。6.3.2 A型导套 规格为228028热处理：硬度42-46HRC 技术条件：按GB70-81的规定。4、模具的其它零件固定板、卸料板、垫板固定板的作用是将凸模、凸凹模固定在上模座和下模座的正确位置上。固定板为方形板件，外形尺寸通常与凹模一致。固定板的厚度可取凹模厚度的60%80%。固定板与凸模或凸凹模为H7/n6或H7/m6配合，压装后应将凸模或凸凹模的端面与固定板一起磨平。卸料版的作用是把废料从模具工作零件（定模上的凸凹模）上卸掉。外形尺寸一般与凹模的相同。垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递夫人压力，以防止模座被挤压损伤。垫板的外形尺寸与定模上的凸凹模固定板相同，厚度可取310mm。经查标准模架得：凸、凹模固定板选用的厚度为H=12mm，垫板选用厚度H=6mm,卸料板选用厚度为 H=15mm。第七节 模具装配顺序冲压模在使用时，下模座部分被压紧在压力机工作台上，是模具的固定部分。上模座部分通过模柄和压力机的滑块连在一起，是模具的活动部分。模具工作时安装在活动部分和固定部分上的模具工作零件，必须保证正确的相对位置，才能使模具获得正常的工作状态。装配有模架的模具时，一般总先将模架装配好，再进行模具工作零件和其它零件的装配。其装配顺序如下：1、模架的安装 将模柄用压入法安装在上模座上，配合为H7/m6。用角尺检查模柄圆柱面与上模座平面的垂直度，其误差不大于0.05mm。模柄垂直度经检查合格后再加工骑缝销孔，装入骑缝销，然后将端面在平面磨床上磨平。导柱和导套的装配冲模的导柱、导套与上、下模座均采用压入式连接。导套、导柱与模座的配合分别为H7/r6和R7/r6，压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度。装配好的导柱的固定端面与下模座底面的距离不小于12mm。将上模座反置套在导柱上，在套上导套，用千分表检查导套配合部分内外圆柱面的同轴度，使同轴度的最大偏差处在导柱中心连线的垂直方向。用帽形垫块放在导套上，将导套的一部分压入上模座，取走下模座，继续将导套的配合部分全部压入。2、凸模、凹模和凸凹模的装配切边凹模、冲孔凸模、固定板、垫板、上模座通过螺钉连接。凸模与固定板的配合采用H7/n6，装配时在压力机上调整好凸模与固定板的垂直度将其铆接到固定板上后，在平面磨床上将固定端磨平。3、总装冲模在完成模架和凸、凹模装配后可进行总装，该模具为复合模，故以下模上的凸凹模为基准调整模具间隙，因此先装下模，其装配顺序如下：1）把组装好的凸凹模的固定板安放在下模座上，按中心线找正固定板的位置，用平行夹头夹紧，通过螺钉孔在下模座上钻锥窝。拆去凸凹模固定板，在下模座上按锥窝钻螺纹底孔并攻丝。再重新将凸凹模固定板置于下模座上找正，用螺钉紧固。钻绞销孔，打入销钉定位。2)配钻卸料螺钉孔。将卸料板套在已装入固定板的凸凹模上，在固定板上钻出锥窝，拆开后按锥窝钻固定板上的螺钉过孔。3）将已装入固定板的凸凹模插入凹模的型孔中。在凹模与固定板之间垫入适当高度的等高垫铁，将垫板放在固定板上。再以套柱导套定位安装上模座，用平行夹头奖上模座和固定板夹紧。通过凸凹模固定板孔在上模座上模座上钻锥窝，拆开后按锥窝钻孔，然后用螺钉将上模座、垫板、凸模固定板稍加紧固。4）调整凸、凹模间隙。将装好的上模部分套在导柱上，用手锤轻轻敲击固定板的侧面，使凸模插入凹模的型孔。观察凸、凹模配合间隙，用手锤敲击凸模固定板的侧面进行调整使配合间隙均匀。经调整后，以纸作冲压材料，用锤子敲击模柄，进行试冲。如果冲出的纸样轮廓齐整，没有毛刺或毛刺均匀，说明凸、凹模间隙是均匀的，如果只有局部毛刺，则说明间隙时不均匀的，应重新进行调整知道间隙均匀为止。5）调好间隙后，将凸凹模固定板的紧固螺钉拧紧。钻绞定位销孔，装入定位销钉将卸料板套在凸凹模上，装上橡胶和卸料螺钉，检查卸料板运动是否灵活。在橡胶作用下卸料板处于最低位置时，凸凹模的下端面应缩在卸料板的孔内约0.51mm。装配好的模具经试冲、检验合格后即可使用。第三章 绘制模具装配结构图第一节 二维装配图1、A2图纸，见附页。第四章 绘制模具工作零件图1、A4图纸，见附页。第五章 制定模具主要工作零件的机械制造加工工艺1冲孔凸模工艺过程卡片，工序卡片秦皇岛职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号（2）共一页产品名称杯型件零件名称冲孔凸模第一页材料牌号T10A毛坯种类棒料毛坯外形尺寸15*50每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序