接触片的冲压工艺及模具设计

湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院 全日制普通本科生毕业设计全日制普通本科生毕业设计 接触片的冲压工艺及模具设计接触片的冲压工艺及模具设计 STAMPING PROCESS AND DIE DESIGN OF CONTACT PIECE 学生姓名学生姓名 钟钟 宇宇 博博 学学 号 号 200841914403200841914403 年级专业及班级 年级专业及班级 20082008 级机制设计制造及级机制设计制造及 其自动化 其自动化 4 4 班 班 指导老师及职称 指导老师及职称 董亮董亮 副教授副教授 学学 部 部 理工学部理工学部 湖南 长沙 提交日期 2012 年 5 月 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 毕业设计诚信声明 本人郑重声明 所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下 进行研究工作所取得的成果 成果不存在知识产权争议 除文中已经注 明引用的内容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的 作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确 的说明并表示了谢意 同时 本论文的著作权由本人与湖南农业大学东 方科技学院 指导教师共同拥有 本人完全意识到本声明的法律结果由 本人承担 毕业设计作者签名 年 月 日 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 1 2 零件工艺性分析 3 2 1 材料分析 3 2 2 确定工艺方案 4 3 主要工艺参数计算 4 3 1 计算毛坯尺寸 4 3 2 画排样图 5 3 3 材料利用率计算 5 3 4 计算冲裁力 6 3 5 确定压力中心 7 3 6 冲压设备的选择 7 4 主要工作部分尺寸计算 8 4 1 冲孔部分刃口尺寸计算 8 4 2 切断部分刃口尺寸计算 9 4 3 弯曲模工作部分的尺寸计算 11 4 3 1 凸 凹模的圆角半径 11 4 3 2 凸 凹模间隙 11 4 3 3 模具宽度尺寸 11 5 模具总体设计 12 5 1 模具类型的选择 12 5 2 确定送料方式 12 5 3 定位方式的选择 12 5 4 卸料 出件方式的选择 12 6 卸料零件的计算 12 6 1 卸料弹簧的选择 12 7 模具各主要零件的设计 13 7 1 导料板的设计 13 7 2 切断凸模的设计 14 7 3 冲孔凸模的设计 14 7 3 1 冲孔凸模的尺寸及形状 14 7 3 2 凸模的固定形式 15 7 3 3 凸模长度的确定 15 7 3 4 凸模强度的校核 17 7 4 压弯凸模的设计 18 7 5 凹模的设计 18 7 5 1 凹模刃口形式 18 7 5 2 凹模的外形尺寸 18 7 6 模具闭合高度的校核 20 7 7 卸料螺钉的设计 21 7 8 弹压卸料板的设计 21 7 9 模架的选取 22 7 10 导柱 导套的选择 22 7 11 导料销的选择 22 7 12 螺钉及销钉的选择 22 8 绘制模具装配图 24 9 结论 24 参考文献 24 致谢 25 附录 26 1 接触片的冲压工艺及模具设计接触片的冲压工艺及模具设计 学 生 钟宇博 指导老师 董亮 湖南农业大学东方科技学院 长沙 410128 摘 要 阐述了冲压连续模的结构设计及工作过程 通过对工件的工艺性分析 先 进行冲孔工序 通过冲裁力 卸料力 推件力等的计算 确定了采用级进模冲压的方案 设计出了主要零件的结构和整体结构 绘制了模具的装配图及部分零件图 本模具的性能 可靠 操作简单方便 提高了冲压产品的质量和生产的效率 降低了劳动强度和生产成本 关键词 冲压工艺 模具 级进模 Stamping Process and Die Design of Contact Piece Author Zhong Yubo Tutor Dong Liang Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University Changsha 410128 Abstract The designer has expounded stamping die for the structural design and working process Through analysis of the process of the parts the designer has put the process of punching for the first step The designer determined to use progressive die through the calculation of the blanking force stripping force and ejecting force and so on The designer designed the structure of the major parts and the entity model painted assembly drawing and part of the detail drawings The die has characters of reliable performance it s easy and simple to promote the quality and efficiency of the stamping product it will reduce labor intensity and the cost of product Key words stamping process die progressive die 1 前言 模具是机械 汽车 电子 通讯 家电等工业产品的基础工艺装备 属于 高新技术产品 作为基础工业 模具的质量 精度 寿命对其他工业的发展起 2 着十分重要的作用 在国际上称为 工业之母 近十年来 随着国民经济的快 速发展 作为工业品基础的模具工业 也得到了蓬勃发展 已成为国民经济建 设中的重要产业 据统计 我国现有模具生产厂点已超过 1700 家 从业人员达 60 多万人 冷冲压是先进的金属加工方法之一 它主要加工板料 故又称为板料冲压 冷冲压是在室温下 借助于设备提供的压力 利用模具 使板料金属发生塑性 变形 因此 它是金属塑性加工 压力加工 的一种方法 有些非金属材料 也可以采用某些冲压工艺制造零件 与切削加工相比 冷冲压靠模具和设备完成加工过程 所以具有生产率高 加工成本低 材料利用率高 产品一致性好 操作简单 便于实现机械化与自 动化等一系列优点 一台普通冲压设备每分钟可生产零件几十件 而高速冲床 的生产率可达每分钟数百件甚至上千件 因此 大批量生产的机械 电子 轻 工等产品 都大量使用冷冲压零件 由于冷冲压不需要加热 也不像切削加工 那样 将大量金属切成碎屑而消耗大量能量 所以它是一种节能的加工方法 冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带 在冲压加工中 材料表面质量不受破坏 故冲压件的表面质量好 这是任何其他加工方法所不 能竞争的 冲压模具作为制造产品 或半成品 的一种工具 其作用是完成某种工艺 模具设计必须满足工艺要求 最终满足产品的形状 尺寸和精度的要求 因此 冲 冷冲压工艺大致分为两大类 分离工序和成形工序 分离工序的目的是在 冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离 分离工序又可分为落料 冲孔和剪切等 成形工序的目的是使冲压毛坯在不破坏其完整性的条件下产生 塑性变形 并转化成产品要求的形状 成形工序又可分为弯曲 拉深 翻边 翻孔 胀孔 扩孔 缩孔和旋压等 冷冲压模具是冲压生产的主要工艺装备 冲压件的表面质量 尺寸精度 生产率以及经济效益等 与模具结构及设计是否合理关系极大 因此 了解模 具结构 研究提高模具的各项技术指标 对于模具设计和冲压技术的发展是十 分重要的 冲模的结构形式很多 可以根据以下特征进行分类 1 按冲模的工序性质 分为落料模 冲孔模 切边模 弯曲模 拉深模 成形模和翻边模等 2 按冲模工序的组合方式 分为单工序模 复合模和连续模等 3 根据模具的结构形式 按上 下模的导向方式 分为无导向模和导柱模 导板模等 按卸料装置 分为带固定卸料板冲模和弹性卸料板冲模 按挡料形 式 分为固定挡料钉冲模 活动挡料销冲模 导正销冲模和侧刃定距冲模等 3 4 按采用凸 凹模的材料 分为硬质合金模 钢质硬质合金模 钢皮冲模 橡皮冲模和聚氨酯冲模等 此外 还可按模具轮廓尺寸的大小 分为大型冲模和中小型冲模 按行业 特点 分为普通冲模和汽车 拖拉机覆盖件冲模等 但是 冲压加工所使用的模具一般具有专用性 有时一个复杂的零件需要 数套模具才能加工成形 而且模具制造的精度高 技术要求高 是技术密集形 产品 所以 只有在冲压件生产批量较大的情况下 冲压的优势才能充分体现 出来 从而获得较好的经济效益 2 零件工艺性分析 2 1 材料分析 本次设计的工件为一接触片 其零件图如下 图 1 接触片 Fig 1 Contact piece 该工件为一接触片 其材料为 10 钢 厚度为 1 5mm 生产批量为大批量 10 钢为优质的碳素结构钢 在生产中应用广泛 具有良好的可冲压性能 主要 用于较复杂的弯曲件和拉伸件的加工 工件的结构形状简单 只需经过冲孔 弯曲 切断三个工序就可以完成 但是通过所给的零件图可以看出 工件的弯 曲处有尖锐的转角 对于生产中工人的使用有潜在的危险 并且最重要的是 4 尖锐的转角容易划伤模具表面 降低模具的使用寿命 所以 为了提高模具的 使用寿命 我建议将所有 90 的尖锐角改为 R1 的工艺圆角 工件图上的尺寸 均未标注尺寸偏差 属于未标注公差尺寸 可按 IT14 级确定工件尺寸的公差 经查公差表 各尺寸的公差为 21 5 0 52 0 0 0 43 15 5 0 0 52 20 0 0 36 10 30 0 0 5 冲裁件的精度要求 应在经济精度的范围内 对于 43 0 0 12 0 0 36 10R 0 0 30 5R 普通冲裁件 其经济精度不高于 IT11 级 冲孔件比落料件高一级 冲裁外形与 内孔尺寸工差有一定的要求 落料外形公差为 0 18mm 内孔公差为 0 06mm 该工件并无外形和内孔公差 另外 冲裁件的断面的表面粗糙度和容许的毛刺 高度都没有具体要求 因此该要求普通冲裁可以满足 2 2 确定工艺方案 该工件进行冲压加工的基本工序为冲孔 压弯 切断 其中冲孔和切断属 于简单的分离工序 压弯为 90 V 型件的非对称弯曲 工件上的12 5 孔的边与弯曲中心的距离为 5 5mm 8 0mm 均大于 1 0t 1 5mm 弯曲时不会引起孔的变形 因此12 5 的孔均可以在压弯前 冲出 并且冲出的孔可以做后续工序的定位孔 由于制件生产批量大 尺寸又较小 而单工序冲压生产效率低 精度不高 而且操作不安全 为了完成该制件的加工 可能的工艺方案有以下两种 方案一 冲孔 落料 弯曲连续式复合冲压 方案二 全部的工序组合采用带料级进模具冲压 分析冲压工艺方案如下 方案一 模具采用连续式复合冲压 使得整体结构较为复杂 并设计它的 模具有一定的难度 而且在操作上也有一定困难 方案二 该方案由于采用了级进模结构 使得模具的结构简单了很多 并 且使用寿命增长 压弯时容易控制工件的回弹 由于12 孔和5 孔先冲孔 则冲出的孔可以作为后面工序的定位孔使用 定位较容易 工序集中 可用一 副模具完成全部工序 综上所叙 考虑到该工件的批量为大批量生产 为保证各项技术要求 选 用方案二 为了加工出该工件 其工序如下 冲12 5 的孔 切断 压弯 3 主要工艺参数计算 3 1 计算毛坯尺寸 5 由零件图可知 要算出毛坯尺寸就必须知道弯曲部分的弧长 弯曲部分弧 长线长 L 的计算公式为 2 Kt R 180 L 1 式中 K 为中性层位置因数 由表 3 2查得 K 0 27 2 为弯曲角度 代入数值得 L 2 21mm 则弯曲件毛坯展开长度 L 为 0 L 13 19 2 21 34 21mm 0 3 2 画排样图 合理的排样方法 应是将工艺废料减到最少 考虑到该工件的外形特征和 材料的利用情况 为了能加工出最好的产品 本次设计采用有废料直排的排样 方式 如图 2 所示 查表 2 8得搭边尺寸为 a 1 5mm a 2mm 2 1 图 2 排样图 Fig 2 Stock layout 3 3材料利用率计算 材料的利用率计算公式为 2 100 bh n A 2 式中 为冲裁件面积A n 为一个进距内冲裁件数目 b 为条料宽度 mm h 为进距 mm 所以 级进模的进料步距为 34 21 1 5 35 71mm 条料宽度按相应公式计算 2 B D 2a 0 6 3 查表 2 9知 0 5 则有 2 B 20 2 2 24mm 0 5 0 则由排样图可以计算一个进距材料的利用率 A 5 9 20 10 21 10 工件 1 2 2 10 1 2 2 478 35 2 mm 则 100 bh nA 71 3524 785 3451 55 81 3 4计算冲裁力 由于该冲模采用的是弹性卸料装置和下出件方式 故总的冲压力为 2 F F F F F F 总冲弯切卸推 4 计算冲裁力 F冲 1 KLt 5 1 3 12 1 5 300MPa 22 042 103 N F冲 2 1 3 5 1 5 300MPa 9 185 103 N F冲 22 042 9 185 103 31 227 103 N 切断板材所用力 6 F切 KLt 1 3 10 5 9 2 10 21 2 10 1 5 300 55 879 103 N 计算推件力 F推 F推 0 055 55 897 31 227 103 K F 推 7 4 79 103 N 7 计算卸料力 F卸 F卸 K卸 F 8 0 04 55 897 31 227 103 3 01 103 N 弯曲工件所用的力为 F弯 2 C B b k r t t 9 5 11 4205 1203 16 0 2 5 897 103 N 所以总的冲压力为 F总 F冲 F切 F推 F卸 F弯 31 227 55 879 4 79 3 01 5 897 103 96 483 103 N 3 5 确定压力中心 要使冲压模具正常地工作 必须使压力中心与模柄的中心线重合 从而使 压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合 否则在冲压时将会产生弯矩 使 冲压设备的滑块和模具发生歪斜 引起凸 凹模间隙不均匀 刃口迅速变钝 并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀没磨损 降低模具和压力机的使用 寿命 2 根据所建立的坐标系 假设压力中心坐标 由图 3 可知 0 x 0 y 8 图 3 压力中心分析图 Fig 3 The analysis chart of pressure center 该零件为轴对称 所以 0 则只求 0 y 0 x 1 1221 0 12 1 n ii nni n n i i l x l xl xl x x lll l 10 46mm 故模具压力中心坐标 46mm 0 3 6 冲压设备的选择 为防止设备超载 可按公称压力 F压 1 6 1 8 F总选择压力机 考虑 到制件的精度要求 初步选择开式双柱可倾压力机 型号 J23 25 主要技 4 术规格如下表 表 1 压力机主要参数表 Table1 Press main parameter table 型 号 J23 25 公称压力 KN 250 滑块行程 mm 65 滑块行程次数 次 min 105 最大闭合高度 mm 270 滑块中心线至床身距离 mm 200 床身两立柱间距离 mm 270 工作台尺寸 mm 370mm 560mm 最大倾斜角度 30 模柄孔尺寸 mm 40mm 60mm 4 主要工作部分尺寸计算 根据表 2 12查得 间隙值 Z 0 15mm Z 0 19mm 2 minmax 4 1 冲孔部分刃口计算 冲孔时采用凸模和凹模分开加工的方法 冲 mm 孔时 应该先确定凸12 模尺寸 使凸模标称尺寸接近或者等于工件孔的最大极限尺寸 再增大凹模尺 9 寸以保证最小合理间隙 由 P27可知 2 得 0 4 p max Z min Z 11 0 4 0 19 0 15 0 016 0 6 12 d max Z min Z 0 6 0 19 0 15 0 024 由 P26可知 2 d d p x 0 p 13 d d Z dmin x 0 p 14 式中 d d 冲孔凸 凹模刃口尺寸 mm pd d 冲孔件内径的基本尺寸 mm 工件制造公差 mm X 系数 此处查表取 0 5 则冲12 孔时得 d d p x 0 p 12 0 43 0 5 0 p 12 215 0 016 0 d d Z dmin x d 0 12 215 0 15 d 0 12 365mm 024 0 0 同理 冲5 孔时得 d d p x 0 p 5 0 3 0 5 0 p 10 5 15mm 0 016 0 d d Z dmin x d 0 5 15 0 15 d 0 5 3mm 024 0 0 4 2 切断部分刃口计算 切断工件时 由于切断部分形状复杂 需要采用凸模和凹模配合加工的方 法 此方法是先加工好凸模或者凹模作为基准件 然后根据此基准件的实际尺 寸 配作凹模或者凸模 使得它们保持一定的间隙 因此 只需在基准件上标 注尺寸及公差 另一件只标注标称尺寸 并注明 XX 尺寸按凸模 或凹模 配 作 保证双边间隙 这样 可以放大基准件的制造公差 其公差不再受凸凹模 间隙大小的限制 制造容易 并容易保证凸凹模间的间隙 切断部分的废料应该按照冲孔件来处理 即应该以凸模为基准件 然后配 作凹模 先制造凸模 凸模磨损后 刃口尺寸的变化有增大 减少 不变三种 情况 应该按这三种情况分别对切断凸模进行分段计算 得出结果 切断的废 料部分如下图所示 图 4 切断的废料部分 Fig 4 The waste of cut off A 类尺寸有 mm mm 20 52 0 0 36 0 0 10 凸模刃口尺寸计算如下 A A x p 25 0 0 11 15 20 20 0 5 0 52 p 52 0 25 0 0 19 74mm 13 0 0 10 10 0 5 0 36 p 36 0 25 0 0 9 882mm 09 0 0 图中 B 类尺寸有 35 71mm 24mm 7mm 0 52 0 0 5 0 0 36 0 凸模刃口尺寸计算如下 B B x p 0 250 16 35 71 35 71 0 5 0 62 p 0 62 0 250 36 06mm 0 16 0 24 24 0 5 0 5 p 0 5 0250 24 25mm 0 13 0 图中 C 类尺寸有 17 5mm 215 0 215 0 凸模刃口尺寸计算如下 C C p 125 0 17 5 17 50 125mm p 17 凹模的刃口尺寸按凸模的实际尺寸配制 并保证双面间隙在 0 15 0 19 之间 4 3 弯曲模工作部分的尺寸计算 弯曲模工作部分的尺寸 主要是指凸模 凹模的圆角半径和凹模的深度 对于 U 形件的弯曲模则还有凸凹模之间的间隙及模具宽度尺寸等 4 3 1 凸 凹模的圆角半径 凸模的圆角半径 r 应该等于弯曲件内侧的圆角半径 r 但不能小于材料允 p 许的最小弯曲半径 r 如果工件的圆角半径 r 小于所规定的最小弯曲半径是 min 弯曲时应取 r 随后增加一道校正工序 校正模的 当弯曲件内侧的圆 pmin r 角半径较大时 r t 10 则必须考虑回弹 修正凸模圆角半径 由于板材厚度 t 1 5mm 则凹模的圆角半径 rd 3 6 t 取 rd 4t 4 1 5 6mm 凹模的圆角半径不宜过小 以免弯曲时擦伤表面 同时凹模两边的圆叫半 径应一致 否则在弯曲时毛坯会发生偏移 12 对于 V 形件的弯曲凹模的底部 可以开退刀槽或者取圆角半径 rd 0 6 0 8 rp t 13 4 3 2 凸 凹模间隙 弯曲 V 形件时 凸 凹模之间的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的 但是在设计中必须考虑在合模时使毛坯完全靠压 以保证弯曲件的质量 对于 U 形件的弯曲 必须合理选择凸 凹模的间隙 若间隙过大 则回弹 也大 弯曲件尺寸和形状不易保证 间隙过小 会使零件边部壁厚减薄 降低 模具的寿命 生产中常按材料的性能和厚度进行选取 对于钢板取 C 1 05 1 15 t 对于有色金属取 C 1 0 1 1 t 冲裁件的材料为 10 钢 所以取 C 1 05 1 15 t 1 15 1 5 1 575mm 1 725mm 13 4 3 3 模具宽度尺寸 弯曲件的宽度尺寸是标注在内侧 应该以凸模为基准 先计算凸模工作部 分的最小尺寸 B B 0 5 18 P o p 15 5 0 5 0 52 0 02 0 15 76 0 02 0 式中 B 弯曲件的尺寸 弯曲件的制造公差 凸凹模制造公差 凸模按 IT6 凹模按 IT7 选取 d p 由于工件是被侧向呈 90 弯曲的 故凸模的尺寸应大于工件最长端长度 15 5 否则将不能顺利的被加工 而由于凸模尺寸太小被弯曲成 U 形 13 凹模的尺寸按照凸模配制 并保证间隙为 1 575mm 1 725mm 5 模具总体设计 5 1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知 采用连续模冲压 所以模具类型为连续模具 5 2 确定送料方式 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 还是采用从右往左的横 向送料方式 这主要取决于凹模的周界尺寸 如 L 送料方向的凹模长度 B 垂直于送料方向的凹模宽度 时 采用纵向送料方式 L B 时 则采用 横向送料方式 L B 时 纵向或横向均可 就本模具而言 其送料方式应采用 13 横向送料 5 3 定位方式的选择 由于该模具采用的是条料送进控制条料送进方向采用导料板 控制条料送 进步距采用挡料销 而第一件工件的冲压位置采用临时挡料销 以后定位则采 用定位板 5 4 卸料 出件方式的选择 模具是采用弹压卸料板 还是采用固定卸料板 取决于卸料力的大小 其 中材料料厚是主要考虑因素 由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便 操作者可以看见条料在模具中的送进动作 且弹压卸料板卸料时对条料施加的 是柔性力 不会损伤工件表面 因此实际设计中尽量采弹压卸料板 而只有在 弹压卸料板卸料力不足时 才改用固定卸料板 随着模具用弹性元件弹力的增 强 如采用矩形弹簧 弹压卸料板的卸料力大大增强 根据目前情况 当材料 料厚约在 2mm 以下时采用弹压卸料板 大于 2mm 时采用固定卸料板较为贴近实 际 本模具所冲材料的料厚为 1 5mm 因此可采用弹压卸料板 由于采用的是 连续模 所以采用下出件便于操作和提高生产效率 1 6 卸料零件计算 6 1 卸料弹簧的选择 因为工件料厚为 1 5mm 相对较薄 卸料力也比较小 故采用弹性卸料 根据卸料力 3010N 采用 4 个弹簧 此时每个弹簧担负的卸料力为约 752 5N 冲裁时卸料板的工作行程 h2 t 1 2 5 mm 考虑凸模的修模余量 h3 5 mm 弹簧的预压量为 h 故弹簧总压缩量为 1 H总 h1 h2 h3 h1 7 5 mm 19 考虑卸料的可靠性 取弹簧在预压量为 h1时就有应力 752 5N 的压力 初 选弹簧直径 d 6mm 弹簧中径 D2 36mm 工作极限负荷 1180N 自由高度 h0 50 mm 工 作极限载荷下弹簧的变形量 hj 19 3 mm 该弹簧在预备压量 h1 时 卸料力达 752 5N 即 h1 F1 Fjhj 752 5 1180 11 5 mm 7 34 mm 20 故 H总 7 34 7 5 14 84 mm hj 能满足要求 弹簧图形及尺寸如下 14 图 5 弹簧 Fig 5 Spring 7 模具各主要零件的设计 7 1 导料板的设计 导料板是导料件的一种 导料件包括导料板和侧压板 它对条料或者带料 送料时起导正的作用 导料板的结构形式有两种 1 与卸料板或导板分开制造 2 导料板制造成整体结构 侧压板的设置目的是为了在条料公差较大时 避免条料在导料板中间偏摆 让最小搭边得到保证 当有以下情况时 不适宜采用侧压板 1 板料厚度在 0 3mm 以下的薄板 2 辊轴自动送料装置的模具 在本次设计中 导料板的图形如图 6 15 导料板材料 45 钢 调质 HRC 43 48 图 6 导料板 Fig 6 Stock guide rail 导料板间的宽度 6 B B C 0 21 式中 B 条料宽度 C 条料与导料板间的间隙值一般取 C 0 1 0 2 则 B B C 24 0 2 24 2mm 0 7 2切断凸模的设计 切断凸模是为了切断两工件之间的废料而设置的 由一大一小两个半圆及 周边其他形状组成 形状较为复杂 图形如 7 所示 7 3 冲孔凸模的设计 7 3 1 冲孔凸模的尺寸及形状 凸模一般由工作部分 固定部分和防止拉下的台肩 又称承受卸料力部分 所组成 这三部分可以根据不同的情况 如冲裁力 冲裁轮廓形状 冲裁件料 厚等 设计成直通式 阶梯式和其他形式 在本次设计中 有两个冲孔凸模 其直径分别为 5mm 和 12mm 均设计成有 凸肩的圆形凸模 选取材料为 Cr12MoV 热处理 HRC 58 62 尾部回火 HRC 40 50 图形 8 所示 各项数据见表 2 16 图 7 切断凸模 Fig 7 Punch of the cut off 7 3 2 凸模的固定形式 由于冲孔凸模结构简单 故采用如图所示的固定形式 凸模与固定板用 H7 m6 配合 上面留有台阶 具体如图 9 所示 7 3 3 凸模长度的确定 L H H H H 22 123 其中 H 为固定板厚度取 25mm 1 17 H 为卸料板厚度取 20mm 2 H 导料板厚度取 12mm 3 H 为附加长度 a 取 20 则 L 25 20 12 20 77mm 选取的凸模长度为 80mm 77mm 符合要求 图 8 冲孔凸模 Fig 8 Piercing punch 表 2 冲孔凸模的各项数据 Table2 Punching the punch of various data 图中标注字母 数据 mm 图中标注字母 数据 mm d 5 d 12 D 8 D 16 D1 11 D1 19 I 15 I 18 h 3 h 3 L 80 L 80 18 图 9 凸模固定形式 Fig 9 The fixed form of punch 7 3 4 凸模强度的校核 1 一般情况下 凸模的强度是足够的 没有必要作强度校核 但对于特 别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时 必须进行凸模承压能力和抗纵向弯 曲能力的校验 2 承压能力的校核 冲裁时 凸模承受压应力 必须小于凸模材料的许 用压应力 c c min A F c 23 对圆形凸模 由上式可得 dd min n1t4 c 推 K 24 式中 d 凸模最小直径 mm min t 料厚 mm 材料抗剪强度 MPa F 冲裁力 N A 凸模最小截面积 mm min n 积聚在凹模型孔内的零件数 19 按式 23 d min n1t4 c 推 K mm097 2 1000 055 0 313005 14 最小凸模直径 5 15mm2 097mm 故满足强度要求 7 4 压弯凸模的设计 由于压弯凸模的截面为非标准截面 所以其外形及尺寸应根据经验自行设 计 设计图形如下 图 10 压弯凸模 Fig 10 Bending of the punch 选用材料 Cr12MoV 热处理 HRC 58 62 尾部回火 HRC 40 50 压弯凸模的各项数据如图 10 所示 20 7 5 凹模的设计 7 5 1 凹模的刃口形式 考虑到工件的出件方式 采用如图 11 的凹模刃口形式 该刃口的特点是 刃口无斜度 有一定的高度 刃磨后刃口的尺寸不变 但刃口后端漏料部分设计成带有一定斜度 凹模工作部分强度较好 冲裁出来 的工件精度较好 7 5 2 凹模的外形及尺寸 凹模的外形尺寸 主要是指它的长 宽 或直径 和厚度 外形尺寸是否 合理 将直接影响到凹模的强度 刚度和模具的耐用度 外形尺寸主要根据被 冲材料厚度和制件外形尺寸确定 凹模厚度可以用下列公式求得 3 HKP 凹 25 式中 凹模最小厚度 mm H凹 P 为冲裁力 N K 为系数 与制件周长有关 见表 3 图 11 凹模刃口形式 Fig 11 The concave die form 表 3 系数 K 值 Table3 The value of coefficient K 制件周长 500 K 1 1 12 1 25 1 37 1 5 1 6 21 经计算的制件周长为 85 1mm 所以 K 取 1 25 冲裁力为 31 227KN 得 3 HKP 凹 3 1 25 31227 39 36mm 设计凹模图形如图 12 所示 材料选用 Cr12mov 热处理 HRC 58 62 图中凹模部分尺寸如表 4 具体尺寸见附录 表 4 凹模尺寸 Table4 The sizes of die 图中标注字母 数据 mm L 175 B 140 H40 续表 4 图中标注字母 数据 mm S 28 A 42 b 55 t 32 5 22 图 12 凹模 Fig 12 die 7 6 模具闭合高度的校核 模具的闭合高度应为上模座 下模座 凸模固定板 垫板等厚度以及凸模 其他部分的长度和凹模嵌入下模座的长度差 H 的总和 这里 H 取 20mm 2 H 50 60 25 12 20 40 0 5 20 闭 226 5mm 0 5 是考虑凸模进入凹模的深度 根据生产现场调整 可略有增减 以制 件完全分离为准 所选压力机的最大闭合高度 Hmax 270mm Hmin 270 55 215mm 满足 max0min 510HmmHHmm 7 7 卸料螺钉的设计 在设计的卸料板上 设置了 4 根卸料螺钉 材料 45 钢 热处理 硬度 HRC35 40 图 13 卸料螺钉 Fig 13 Stripper bolt 卸料螺钉的各个数据如下 表 5 卸料螺钉的各项数据 Table5 The various data Unloading bolt 图中字母 数据 mm 图中字母 数据 mm 图中字母 数据 mm 23 图中字母 数据 mm 图中字母 数据 mm 图中字母 数据 mm d 12 L 100 d2 7 8 r1 0 5 I 12 D1 12 D 18 H 12 t 6 D2 11 5 S 10 C1 0 5 B 3 C 1 5 R 0 5 d1 10 7 8 弹性卸料板的设计 弹性卸料板主要用于冲制薄板和要求平整的冲模中 它可以在冲压开始时 先起压料的作用 冲压结束后起卸料作用 是冲裁模中常用的卸料方式 设计 图形如图 14 所示 2 图中选用 4 个卸料弹簧 4 个卸料螺钉 卸料弹簧和卸料螺钉前面已经设 计过 弹簧孔的直径为 43 5mm 7 9 模架的选取 选择 GB T2851 3 90 后侧导柱模架如图15 所示 H 230mm h1 50 h2 60 R 25mm B 140 A1 110 A2 195 按 GB2862 3 81 选择 B50 78 凸缘模柄 材料 Q235 AF 6 图 14 弹性卸料板 Fig 14 Elastic stripper plate 7 10 导柱 导套的选择 为了便于安装 选择导柱导套时左右两侧的导柱和导套选择相同的型号 24 按照 GB T 2861 6 90 选择 d 50mm 的 A 型导套 A50H6 110 GB 2861 6 极限偏差为 H6 长度 L 110mm H 45mm 材料为 20 钢 热处理 渗碳 深度 0 8 1 2mm 硬度 58 62HRC 按照 GB T 2861 1 90 选择 d 35mm 的 A 型导柱 A35h5 190 GB T2861 1 极限偏差 h5 长度 L 190mm 材料 20 钢 热处理深度 0 8 1 2mm 硬度 58 62HRC 导柱和导套采用 H7 h6 的间隙配合 2 7 11 导料销的选择 导料销 又称定位销 主要用于定位 保证条料有准确的送料距 导料销有多 种形式 分别用于不同的场合 此按照 GB2866 5 81 选择弹直径 d 12mm 材料 45 钢 热处理 硬度 43 48HRC 如图 16 所示 11 7 12 螺钉及销钉的选择 25 用于连接定位板与凹模的螺钉选择 1 个内六角螺钉 GB70 80 M6 15 螺纹 规格d 6mm 公 称长度 l 16 性 能等 级为8 8 级 表 面氧化 A 级 的内六角头螺 栓 定位销选 用表4 4选择 1 销GB 119 86 6 40 公称直径 d 6mm 长 度l 40mm 材料为 45 钢 热处理 硬度 28 38HRC 26 图 15 模架 Fig 15 Moldbase 图 16 导料销 Fig 16 Lifter Guide pin 模柄固定的螺钉选择 P37 表 3 9 选择 4 个螺钉 GB70 80 M10 30 螺纹规 格 d 10mm 公称长度 l 30 性能等级为 8 8 级 表面氧化 A 级的内六角头螺钉 导料板的固定螺钉选择 4 个内六角螺钉 GB 70 80 M10 35 螺纹规格 d 10mm 公称长度 l 35 性能等级为 8 8 级 表面氧化 A 级内六角螺钉 销钉 选用销 GB 119 76 6 40 公称直径 d 6mm 长度 l 40mm 材料为 45 钢 10 8绘制模具总图及装配图 装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图 剖视图 一般主 视图和俯视图应对应绘制 还要注明必要尺寸 如封闭高度 轮廓尺寸 压力 中心以及靠装配保证的有关尺寸和精度 画出工件图 排样图 填写详细的零 件明细表和技术要求 按设计的零件总图 拆绘模具零件图 零件图也应有足 够的投影和必要的剖面 剖视图 以便将将零件结构表达清楚 另外 还要标 27 注出零件的详细尺寸 制造公差 形位公差 表面粗糙度 材料热处理 技术 要求等 计算工作零件刃口尺寸及公差 标注在零件图上 具体图行见附件 15 9结论 经过了快一个学期的毕业设计 让我对模具有了大致的了解 通过查阅资 料 知道了单工序模和复合模 连续模的优劣 我这次设计的是连续模 所以 我对连续模的发展现状多了解了一些