落料冲孔连续模-课程设计

1目录绪论1.冲裁件工艺性分析2.冲裁方案的确定3.模具的总体设计4.模具设计计算5.主要零部件设计6.校核模具闭合高度及压力机有关参数7.设计并绘制模具总装图，选取标准件8.绘制非标准件零件图9.总结10.参考文献2绪论模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制件与零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切削加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员么有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化特点。设计出正确合理的模具不仅能提高产品质量、生产率、使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部分作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。1，冲裁件工艺性分析工件名称：圆形垫圈工件简图：如图1-1所示生产批量：大批量材料：45钢材料厚度：1.5mm31.1材料查表得之：45钢为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。1.2工件结构形状工件结构形状相对简单，成中心对称，只有一个20的孔，孔与边缘的距离也满足要求，可以冲裁。2，冲裁工艺方案的确定方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔——落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔——落料级进冲压。级进模生产。分析各工序有：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，冲压精度低，难以满足大批量生产的要求。方案二制造精度和生产效率较高，但是定位精度低于方案三。方案三只需要一套模具，提高了生产率，有利于实现生产的自动化，模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，但是模具使用寿命长，有4利于大批量生产。通过对上述三种方案的综合比较，选用方案三为该工件的冲压生产方案。3，模具的总体设计3.1模具类型的选择经分析决定采用连续模进行生产。3.2操作与定位方式3.2.1操作方式零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。3.2.2定位方式因为导料销和固定挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。3.3卸料，出件方式3.3.1卸料方式3.3.2出件方式因采用倒装复合模生产，故采用下出件为佳。3.4确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机，采用纵向送料方式，即由前向后送料。3.5确定导向方式5方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱的导向方式，即方案一最佳。4模具设计计算4.1排样计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率4.1.1排样方式的选择方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。6方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。4.1.2计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，根据零件形状，工件之间搭边值a=2mm，工件与侧边之间搭边值a1=1.5mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△0max)2(aDB式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a—冲裁件之间的搭边值；△—板料剪裁下的偏差；05.005.034)2*230(B所以条料宽度在33.5~34mm。4.1.3确定步距送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置7的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。送料步距SS＝15mm＋15mm＋1.5mm＝31.5(mm)4.1.4计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率η＝Ａ/BS×100%式中A—一个步距内冲裁件的实际面积；8B—条了宽度；S—步距；%5.49)34*5.31()5.715(22BSA4.2冲压力的计算4.2.1冲裁力的计算用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：F=KLtτb(公式5-3)式中F—冲裁力；L—冲裁周边长度；t—材料厚度；τb—材料抗剪强度；K—系数，系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。查表取τb=350Mpa所以F=KLtτb=1.3*3.14*(15+30)*350*1.5=96.5KN4.2.2卸料力、推料力的计算卸料力FX9FX=KXF（公式5-5）推料力FTFT=nKTF（公式5-6）n～梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t)；h～直刃口部分的高(mm)；t～材料厚度(mm)FX=KXF=0.045*96.5=4.34KN（KX、KT为卸料力、推件力系数，其值查表可得）FT=nKTF=4×0.055×96.5=21.23KN所以总冲压力FZ=F+FX+FT=96.5+4.34+21.23=122.07KN根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J23—16。4.3模具压力中心的确定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，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用10寿命。该零件为中心对称图形，其几何中心即为压力中心。4.4工作零件刃口尺寸计算4.4.1冲裁间隙分析1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。2）间隙对模具寿命的影响模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。3）间隙对冲裁工艺力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速11增大。4）间隙值的确定由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。经验公式；软材料：t＜1mm，C=(3%~4%)tt=1~3mm，C=(5%~8%)tt=3~5mm，C=(8%~1%)t硬材料：t＜1mm，C=(4%~5%)t12t=1~3mm，C=(6%~8%)tt=3~8mm，C=(8%~13%)t4.4.2落料凹、凸模刃口尺寸计算该制件外形为一正六边形，相对较复杂，适合采用凸凹模配作加工。配作法加工的特点是模具的间隙由配做保证，工艺比较简单，无需较核[δT＋δA]≤Zmax—Zmin的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。落料凹模刃口磨损后，刃口尺寸只有一种变化，全部变大。其刃口尺寸一般按下式计算。AA=（Amax-x△）0+0.25△式中Amax—垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离；x—凹模磨损系数；△—刃口制造公差；1）凹模刃口尺寸计算基本尺寸30、15，按IT12级将其转化为300-0.25、150-0.25。查表得x=0.4。A1=（30－0.4×0.25）0+0.25×0.25=29.90+0.06(mm)将A1、A2转化为整数尺寸：04.01.0130A2）落料凸模刃口尺寸计算制件精度不高，为IT12级，确定刃口间隙时主要考虑模具寿命，13故应该取较大间隙。查表得：Zmax=0.360mmZmin=0.246mm所以Z=Zmax=0.360mm落料凸模刃口尺寸B1=300-0.34.4.3冲孔凸模、凹模尺寸计算该制件只有一个圆形的孔，适宜采用凸、凹模分开加工。其尺寸计算公式：dT=(dmin＋x△)0-δT（式5-8）dA=(dT＋Zmin)＋δA0（式5-9）查表5-4、5-5得：δA=0.020mmδT=0.020mmX=0.4校核：│δT│＋│δA│=0.040mm＜Cmax－Cmin，满足│δT│＋│δA│≤Cmax－Cmin的条件。dT=(15+0.4×0.5）0-0.20=15.20-0.20mmdA=(20+0.246)0+0.20=15.250+0.20mm5主要零部件设计5.1工作零件的结构设计5.1.1落料凹模落料凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重14合。其外形尺寸按相关公式计算：凹模厚度：H=KB=0.5*30=15取凹模厚度H=25mm凹模壁厚c=(1.5～2)H=(35～50)mm取凹模壁厚c=35mm凹模宽度B=b＋2c=30＋35×2=100(mm)取凹模宽度B=100mm凹模长度L=S1