压圈冲压模具设计.docx

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压圈冲压模具设计

压圈复合模具设计

（一）、冲压件得工艺性分析……………………………4

（二）、确定工艺方案模具机构形式……………………4

（三）、模具设计计算……………………………………５

（1）排样方式得确定及其计算

（2）计算凸、凹模刃口尺寸

　（3）外形落料凸、凹模刃口尺寸得计算

（４）冲压力得计算

（5）压力中心得计算

（四）、模具总体设计……………………………………８

（五）、模具主要零部件得结构设计……………………9

（1）落料凸、凹模得结构设计

　（２）弹性元件得设计计算

（３）模架得设计

（六）、冲压设备得选择…………………………………12

（七）、绘制模具总装图…………………………………13

（八）、拆画零件图………………………………………13

（九）、参考文献…………………………………………１4

序言

加入WTＯ后,我国经济将从真正意义上溶入全球经济一体化,中国得市场将不再只属于中国企业。

产品,不仅仅就是性能与价格得较量，从外观、实用性到环保，哪一点输给别人那只能堆放在仓库或贱卖，不会创造效益得企业只好关门。

手抄书式得靠机床与操作工来实现工程师设计产品化得老机械制造已成为历史，现代制造业驾驭着微电子与新材料，敲击着键盘，在加工中心与模具组成得流水线上精密得复制着工程师在计算机辅助下设计得从市场捕捉来得最新产品。

进入21世纪，先进制造技术将全面担负起快速、精确得生产更多门类得产品,以保障与提高人类现代化生活得质量。

　模具已不仅仅就是人类用来浇铸钱币与内燃机壳得砂箱。

今天，它凝聚了各类高技术,能快速精密得直接把材料成型、焊接、装配成零部件、组件或产品，其效率、精度、流线、超微型化、节能、环保，以及产品得性能、外观等,都就是传统工艺所无与伦比得。

展望21世纪，无论电子、生物、材料、汽车、家电等哪个行业，不装备由计算机、模具与加工中心砌成得生产线，都不可能在制造业中担纲支柱产业。

模具就是现代制造技术得重要装备,其水平标志着一个国家或企业得制造水平与生产能力。

今后一段时期内，我国五大支柱产业得产品质量、批量化成本与包括产业更新在内得技术进步得关键就是模具。

现在全球模具总产值早已超过传统机械工业机床与工具类产值得总与。

　该零件在汽车,机械，家电,飞机,火车等方面都有广泛得应用。

该零件在生活中到处都可以瞧到,它具有使两个零件连在一起从而减少之间得磨损。

到处都可以买到,价格便宜，制造简单，方便等。

金属压圈复合模具设计

【摘要】:

本设计进行了落料、冲孔连续模得设计.文中简要概述了冲压模具目前得发展状况与趋势。

对产品进行了详细工艺分析与工艺方案得确定。

按照冲压模具设计得一般步骤，计算并设计了本套模具上得主要零部件，如：

凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等.模架采用标准模架,选用了合适得冲压设备。

设计中对工作零件与压力机规格均进行了必要得校核计算.冲孔凹模与落料凹模则采用整体固定板固定。

落料凸模内装有导正销,保证了工件上孔与外形得相对位置准确,提高了加工精度。

如此设计出得结构可确保模具工作运行可靠与冲压产品大批量生产得要求。

关键词：

冲压成型

　　落料

　冲孔

一．冲裁件工艺分析

1、材料：

Q235就是普通得碳素钢。

2、工件结构形状：

该零件形状简单、对称，就是由圆弧与直线组成得。

3、尺寸精度：

零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸得公差，经查公差表,各尺寸公差为：

φ42-00、62mｍ　φ2０＋０0、52mｍ　　2２+00、５2mm４+0０、3mm

结论:

将以上精度与零件得精度要求相比较,该零件得精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其她尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁得工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。

二．确定工艺方案及模具得结构形状

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—落料级进冲压。

采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。

方案二只需一副模具，工件得精度及生产效率都较高，在模具同一位置时可完成数道分离工序得模具，成本低、操作方便、工件精度也能满足要求。

方案三也只需一道模具，生产效率高，但不在同一个位置就可以完成,操作不方便，精度要求不能满足，成本高。

因此从零件加工精度与经济性角度综合考虑,选则方案二就是较为合适得,即选择复合模作为本设计得模具方案。

三．模具设计计算

（1）排样方式得确定及其计算

设计复合模时,首先要设计条料得排样图，因该零件外形为圆形，可采用有废料排样得直排比较合适，确定其排样方式为直排画出排样图。

最小工艺搭边值a=１、5，ａ1=１、2，分别取a＝2，a1＝2

条料宽度：

B=（D+2ａ）-△

　　　B=（42+２*2）－0

　　　　Ｂ=46mm

步距:

Ｓ=42+2＝44mm

材料利用率得计算：

计算冲压件毛坯得面积：

A=π×R2=π×2１2=138４、74mm　２

一个步距得材料利用率:

η=＝13８4、74／46×４4=6８、4﹪

（２）计算总冲压力

F落　＝Ltτb=（2πR×２×450）Ｎ=１18、6９2ＫＮ

F冲=Ltτb=（３36、9×１０π/180+4＋2×2、2）×２×45０=６0、45３KN

F推=nK推Ｆ孔

查表,得h=6mm　则n=h/t=６mm/2＝３

　　　　K推=0、05

所以，有F推=nK推Ｆ孔＝3×0、０５×６０、4５3=9、0６8KN

又　F卸=K卸F落

查表，得K卸＝0、04

所以，有F卸＝K卸F落=0、04×118、６92＝4、748ＫN

总冲压力为：

Ｆ总=F落＋F孔+F推+F卸＝（1１8、692＋60、45３+9、068+4、７４８）ＫN=192、9６1ＫN

为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算得冲

Ｆ总′=1、3×Ｆ总=１、３×192、961=250、8ＫN

（３）压力中心得计算

由图可知工件上下对称,将工件冲裁周边分成L1、L２、L3、L4、L5基本线段，求出各段长度得重心位置：

因工件相对x轴对称,所以Ｙc　=0，只需计算XＣ、

L1=2πr=131、8８㎜　X１=0

L２＝5８、7７ｍｍ　　　X2=-0、68

L３=Ｌ５=2、2mｍ　　X3=X５＝10、9㎜

Ｌ4＝4mmＸ４＝12㎜

将以上数据代入压力中心坐标公式

Ｘ=（Ｌ１X1＋L2X2+…+L5X5）/L1+L2+…+　L５

Ｘ=［１31、8８×０+58、77×（－0、６８）+２、2×１０、9+4×１2＋2、2×1０、９]／（1３1、８８+58、７7+2、2+４＋22、2）

=0、2８mm

（4）凹凸模刃口尺寸得计算

１）冲孔凹凸模刃口尺寸得计算

查表,得间隙值Ｚｍin=0、２４6ｍm，Zmａx＝0、３６0mm。

由于制件结构简单,精度要求不高，所以采用凹模与凸模分开加工方法制作凸、凹模。

其凸、凹模刃口尺寸计算如下:

查表，得φ２0ｍｍ凸、凹模制造公差:

　δ凸=0、020mｍ　　δ凹＝０、02５mm

校核：

Zｍax—Zｍiｎ　=（0、360—0、2４6）㎜=0、114mｍ

　　而δ凸+δ凹＝（0、0２0+0、025）㎜=0、04５ｍｍ

满足Zmａx-Zmin≥δ凸+δ凹得条件

查表，得:

ＩＴ1４级时标准公差△=０、52㎜,

因为0、5２〉0、20,所以磨损系数X=0、5。

按式（２、5）d凸==（２0+0、5×0、5２）—0０、0２0=mm

　　　　　　D凹＝＝＝mm

查表，得2、２mm×4mm得矩形凸、凹模制造公差:

　　δ凸＝０、020mm　　　δ凹　=0、020mｍ

　　δ凸+δ凹=0、020+0、0２0=0、040mm

满足Zmax-Zmin≥δ凸＋δ凹得条件

２）外形落料凸、凹模刃口尺寸得计算

由于外形形状简单，精度要求不高，所以采用凸模与凹模分开加工得方法制作凸、凹模.

查表，得凸、凹模制作公差

　　　　δ凸＝0、０20mm　　　δ凹=0、0３０ｍm

校核：

Zｍaｘ-Ｚｍｉn＝０、360—0、24６=0、11４mm

而δT+δＡ=０、050mm

满足Zｍax—Zｍiｎ≥δ凸＋δ凹得条件

查表,得:

IT１４级时磨损系数X=0、5，

d凸==42、2６—00、020ｍm

　　d凹=＝42、506＋０0、030mm

四．模具得总体设计

根据上述分析，本零件得冲压包括冲压与落料两个工序,且孔边距较大，可采用倒装复合模，可直接利用压力机得打杆装置进行推件,卸料可靠,便于操作.工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块，卡于凸凹模上得废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下.由于在该模具中压料就是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现得,所以卸料板还应有压料得作用,应选用弹性卸料板卸下条料.因就是大批量生产,采用手动送料方式,从前往后送料。

因该零件采用得就是倒装复合模，所以直接用挡料销与导料销即可。

为确保零件得质量及稳定性，选用导柱、导套导向.由于该零件导向尺寸较小,且精度要求不就是太高，所以宜采用后侧导柱模架。

五．模具主要零部件得结构设计

（１）凸模、凹模、凸凹模得结构设计,包括一下几个方面：

①落料凸、凹模得结构设计

在落料凹模内部，由于要放置推件块,所以凹模刃口应采用直筒形刃口，并查《冲压工艺与模具设计》书中表2、２1，取得刃口高度ｈ=6mm,该凹模得结构简单，宜采用整体式。

查《冲压工艺与模具设计》书中表2、２2，得k＝０、40

即凹模高度H=kｓ=0、4０×4２ｍm=16、8mm

凹模壁厚C=1、5Ｈ＝１、５×16、８mｍ=25、2mm

凹模外形尺寸得确定：

凹模外形长度：

Ｌ=（42+２５、2×2）㎜=92、4㎜

凹模外形宽度:

B=（４2+25、2×2）㎜=９2、4㎜

凹模整体尺寸标准化,取为100mｍ×10０mｍ×16ｍm

凹模得工艺路线

工序号

工序名称

工序内容

1

下料

将毛坯锻成平行六面体。

尺寸为:

１55ｍm×1５5ｍm×35mｍ

2

热处理

退火

3

铣平面

铣各平面，厚度留磨削余量０、8mm,侧面留磨削余量0、5mm

4

磨平面

磨上下平面,留磨削余量０、3～0、4mm磨相邻两侧面，保证垂直

５

钳工划线

划出对称中心线,固定孔及销孔线

6

型空粗加工

在仿铣床上加工型孔,留单边加工余量０、15mm

７

加工余孔

加工固定孔及小孔

8

热处理

淬火回火,保证58～62HＲC

9

磨平面

磨上下面及基准面达要求

１０

型孔精加工

在坐标磨床上磨型孔，留研磨余量0、01mm

11

研磨型孔

钳工研磨型孔达规定技术要求

②冲孔凸模得设计

为了增加凸模得强度与刚度，凸模固定板厚度取２4ｍm,因凸模比较长，所以选用带肩得台阶式凸模,凸模长度根据结构上需要来确定。

L=h凸模固定板＋h落料凹模=（24+1６、8）mm=４0、8mm　（取4０ｍm）

③凸凹模得结构设计

本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模与落料凹模外还有一个凸凹模。

根据整体模具得结构设计需要,

凸凹模得结构简图如下图所示：

确定凸凹模安排在模架上得位置时，要依据计算得压力中心得数据，使压力中心与模柄中心重合.

校核凸凹模得强度:

查《冲压工艺与模具设计》书中表2、2３得凸凹模得最小壁厚为4、9mm，而实际最小壁厚为9mm.故符合强度要求。

凸凹模得刃口尺寸按落料凹模尺寸配制,并保证双间隙为０、246ｍm～０、360mm、

定位方式

定位方式采用侧刃加导正销定距得方式。

用侧刃定距时，使侧刃得实际长度与凹模型孔间步距一致,可提高送料精度。

但采用侧刃定距时，送料操作时得人为因素,会产生送料精度不稳定得现象。

对于工位较多得级进模，送料得累积误差，会使送料精度降低，对尺寸精度要求高、形状复杂得冲件尤为明显,因此，在侧刃定距得同时增设导正销得方式，在多工位级进模中得到广泛得应用。

侧刃

导正销得定距方式就是将侧刃做粗定位,导正销做精定位。

用于导正得导正孔，可以就是冲件上得孔,也可在条料上冲出辅助工艺孔。

为保证送料精度，一般应设置两个导正孔,并在第一工位上冲出。

1、侧刃与导正销定距方式时，侧刃、侧刃当块、侧导板与导正销得装配与调整方法，与单独装侧刃、导料销基本相同。

２、侧刃与导正销定距方式中,侧刃长度与凹模型孔间隙步距c得关系应为：

＝c+（0、1~0、2）mm。

侧刃长度增大（0、1～０、2）mm，就是为了补偿导正销插入型孔时，条料可向后移动得补偿量。

3、4卸料、顶件方式

卸料装置分固定卸料装置、弹性卸料装置。

卸料板用与卸料卡在凸模或凸、凹模上得冲裁件或废料.

当卸料板仅起卸料作用时,凸模与卸料板得双边间隙取决与板料厚度，一般在0、2~0、5mm之间，卸料薄时取小值:

板料厚时取大值。

当固定板兼起导板作用时,一般按H７/h6配合制造，但应该保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间得冲裁间隙，以保证凸、凹模得正确配合.

固定卸料板得卸料力大，卸料可靠。

因此，当冲裁板较厚（大于０、5ｍm）、卸料力较大、平直度要求不很高得冲裁件时，一般采用固定卸料装置。

弹性卸料装置就是由卸料板、弹性元件、卸料螺钉等零件组成.弹性卸料既起卸料作用又起压料得作用,所得冲裁件质量较好,平直度较高。

因此，质量要求较高得冲裁件或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。

弹性卸料板与凸模得单边间隙可根据冲裁板料厚度查表。

在级进模中，特别小得冲孔凸模与卸料板得单边间隙可将表列数值适当加大。

当卸料板起导向作用时,卸料板与凸模按Ｈ7／h６配合制造，但其间隙应比凸、凹模隙小.此时，凸模与固定板以H7/ｈ6或H８/h7配合。

此外，在模具开启状态,卸料板应高出模具工件零件刃口0、３~0、5ｍm，以便顺利卸料.

由于此零件很薄,只有0、５mm,在冲压前需先压平，故采用弹性卸料。

3、5模架及模柄

1．模架类型

如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架（对角导柱导套模架也可）；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：

而后侧导柱导套模架有利于送料（纵横向均可且送料较顺畅），但工作时受力均衡性与对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些，四角导柱导套模架则常用于大型模具，而精密模具还须采用滚珠导柱导套。

本模具采用对角导柱导套模架。

2.模柄类型

模柄就是连接上模与压力机得零件,常用于1００0KN以下得压力机得模具安装.模柄得结构型式比较多，重载得模具可直接用镙钉、压板将上模压在滑块端面。

３、6送料方式

条料得送料方向就是条料靠着一侧得导料板，沿着设计得送料方向导向送进。

标准得导料板结构见国标（GB２8６５-81）。

而采用导料销时，要选用两个.导料销得结构与挡料销相同.

　为了保证送料精度，使条料紧靠一侧得导料板送进,可采用侧压装置。

簧片式用于料厚小于1ｍｍ,侧压力要求不大得情况。

弹簧压块式与弹簧板式用于侧压力较大得场合。

弹簧压板式侧压力均匀，它安装在进料口,常用于侧刃定距得级进模。

簧片式与弹簧压块式使用时,一般设置2—3个.

3、7、模架得选用

　　模架选用适用于中等精度，中、小尺寸冲压得后侧导柱模架,从右向左送料，操作方便。

　　　　上模座：

Ｌ／ｍm＊Ｂ/mm*H/mm＝250*250＊50

　　　　下摸座：

L/ｍm*B/mm＊H／mm＝2５0＊250＊６5

　　　　导柱：

d／mm*L/mｍ=３５＊２０0

　导套:

d/mm*L/ｍｍ＊D/mｍ=35*12５*4８

　　　　垫板厚度取：

12

　　　凸模国定板厚度取：

８

　　凹模得厚度已定为：

10

　　　卸料板厚度取：

14

　　　　弹簧得外露高度：

14

　　模具得闭合高度:

=（50+１2+8+1０+2+14＋54+65）mm=215、２mm

3—8、　　冲压设备得选择

　选用双柱可倾压力机　J23-４０

　　公称压力:

400KN

　　　　滑块行程：

100mｍ

　　　最大闭合高度330ｍm

　　连杆调节量：

６5mｍ

　　　工作台尺寸:

（前后mm×左右ｍm）:

４６０×７00

　　垫板尺寸：

（厚度mｍ×孔径mm）:

65×２20

　　　模柄孔尺寸：

（直径ｍm×深度mm）：

4５0×７

　　最大倾斜角度：