垫圈落料、冲孔复合模设计

-1-毕业设计说明书目的及意义:本设计是冷冲压工艺及模具设计，结合一个比较简单的冲压零件，综合运用所学课程的理论知识，独立设计出一套冷冲模具，能使学生得到模具设计的初步训练。通过本次设计，进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力。设计题目：垫圈落料、冲孔复合模设计设计任务：冲压零件图及模具装配简图如下图示。落料、冲孔复合模材料：10钢厚度：2.0mm大批量生产：毛制高度≤0.5mm-2-设计要求：1、模具装配图：1张2、主要零件图：凸模、凹模、卸料板、固定板、垫板、推件装置及凸凹模零件图3、设计说明书一份。设计步骤：1、收集和分析原始资料：1）、冲压件的图纸和技术条件；2）、冲压件的生产纲领；3）、冲压件的工艺规程；4）、有关冲模标准件的资料；5）、现存模具结构资料。6）、要求方案选择合理，图样正确、清楚、整洁，符合国家有关制图标准。整理出设计计算说明书，列出计算过程和结果，并进行讨论和分析；计算结果要求准确全面，有关数据要标明出处。计算说明书要求字迹工整，语句通顺流畅。要有参考资料。2、确定模具类型及结构形式：根据已确定的最佳工艺方案确定冲模的类型是简单模、连续模、或复合模。-3-3、进行必要的计算主要指进行冲模工作部分尺寸、压力中心和选用弹簧的计算及确定模具闭合高度。4、绘制模具总装图5、绘制模具零件图-4-第二部分：设计程序一、确定冲压工艺方案和模具结构形式：1、工艺分析：复合冲裁模是在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。倒装复合模的凸凹模型孔内积存冲孔废料，对孔壁形成较大的张力。因此倒装复合模最小壁厚b值不能太小，其值与板厚t有关。顺装复合模的凸凹模型孔内不积存冲孔废料，每次冲孔废料均由打料装置逆冲入方向打出。因此顺装复合模的凸凹模壁厚允许比倒装复合模的小些。由工件图看，该工件需要先落料，然后再在底部冲一个圆孔。为提高生产率可以采用落料、冲孔复合模结构来完成加工。2、冲压设备的选择：估算公称压力来选取压力机，参照附录3B（见冲模具设计应用实例一书）选用公称压力为160KN的开式压力机，其主要技术参数为：公称压力：160KN滑块行程：55最大闭合高度：220mm工作台尺寸：300×450mm模柄孔尺寸：40×60mm-5-二、工艺计算：1、排样方案确定：冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法，称为排样。该工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用单排排样设计，采用手工送料，采用导料销导料、挡料销挡料。由表面2—10（见冲模工艺与模具设计一书）查得mma5.11，mma2.1：那么：条料的宽度：b=42+2a1=45mm条料的步距：h=42+a=43.2mm冲裁单件材料的利用率计算：%2.71%100452.4344214.3%1004%10022SBDSBA排样图如下所示：-6-2、计算工序压力：○1、落料力的计算：LtF3.1落落F—落料力（N）；L—工件外轮廓周长L=mmD1324214.3；t—材料厚度t=2mm；—材料抗剪强度（MPa）由书（见冲模具设计应用实例一书）附录1A查得=260Mpa;落料力则为：KNMPammmmF23.8926021323.1落○2、卸料力的计算：落卸卸FKF卸K—卸料力因数，由表2-15（见冲模具设计应用实例一书）查得卸K=0.06KNF35.523.8906.0卸○3、冲孔力的计算：LtF3.1冲L—工件内轮廓周长L=3.14×13=40.8mmLtF3.1冲=1.3×40.8×2×260=27.58KN○4、推件力的计算：冲推推FnKF推K—推件力因数由表2—15（见冲模具设计应用实例一书）-7-查得推K=0.05n—卡在凹模内的工件数，n=2推F=2×0.05×27.58=2.758KN○5、总冲压力的计算：故总的冲压力为推卸冲落总FFFFF=89.23+27.58+5.35+2.758=124.918KN对工件未注公差可按IT14计算，也可由书附录1D查得各尺寸的未注公差。根据表2—10（见冲模具设计应用实例一书）查得冲裁模刃口双间隙22.0minZmm，26.0maxZmm。模具的落料凹模，凸凹模，冲孔凸模的工作关系。3、主要工作部分尺寸计算：1、落料刃口尺寸计算：062.042的凸凹模的制造公差由表2—12（见冲模具设计应用实例一书）查得mm030.0凹，mm020.0凸。由于minmax05.0ZZ凸凹，故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2—13（见冲模具设计应用实例一书）查得X=0.5，则：mmXDD03.0003.00069.4162.05.042）（）（凹凹凸D按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.020~0.030mm,-8-其工作部分结构尺寸如图所示：按凹模尺寸配作2、冲孔刃口尺寸计算：43.0013的凸凹模的制造公差由表2—12（见冲模具设计应用实例一书）查得mm020.0凹，mm020.0凸.由于minmax040.0ZZ凸凹，故采用凸模与凹模配合加工方法，因数由表2—13（见冲模具设计应用实例一书）查得X=0.5，则：mmXdd002.0002.00215.1343.05.013）（）（凸凸凹d按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.020mm,其工作部分结构尺寸如图所示：-9-按凸模尺寸配作4、弹性元件的设计计算：为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料、拉深过程中始终处在一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能性。1、上卸料采用橡胶作为弹性元件，按公式计算橡胶的自由高度：工作自由SH)4~5.3(式中：自由H—橡胶的自由高度（mm）工作S—工作行程与模具修磨或调整（4~6mm）之和工作S=（2+1+5）mm㎜=8mm㎜则：自由H=（3.5-4）×8=28-32mm取自由H=30mm㎜因此橡胶的装配高度：mmHH27~5.2230)9.0~85.0()9.0~85.0(2自由取mmH262橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间大小确定。-10-2、下顶件装置采用一套顶杆顶板组合装置，尺寸与落料凹模配合。三、模具的总体设计及装配：该工件的模具结构如图。主要由上下模座、落料凹模、凸凹模、冲孔凸模、下顶块、上顶块、卸料板等零件组成。根据主要工作部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取级精度的后侧导柱模架（GB/T2851.3—1990）.即：上模座：240×195×40mmHT200下模座：240×195×50mmHT200下模座轮廓尺寸：L=B=140mm；S=188mm；R=30mm；A1=130mm；A2=170mm导柱：A25h5×150；导套：A25H6×90×38；导柱、导套的渗碳深度为0.8-1.2mm,硬度为HRC58-62。见（实用冲压技术手册）模架结构如零件图所示：四、非标准零件的设计：1、落料凹模：由于此套模具为复合模，并且是逆出件式，所以凹模内壁采用全直壁式的，材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC，此凹模板采-11-用矩形凹模板，由于压力中心在几何中心，查表2-17（见冲压工艺与模具设计一书）可得：○1、凹模壁厚为大于35mm，所以可得凹模的最小外形尺寸：L=B=42+4+35=81mm取标准值：L=B=140mm○2、凹模的厚度为：H=)(1.0321mmFKKF-冲裁力（N）；1K-凹模材料修正系数，合金工具钢取1，碳素工具钢取1.3;2K-凹模刃口周边长度修正系数见表2-18（见冲压工艺与模具设计一书）；mmH36.28100081.1061.025.113按GB2858.1-81取标准值30mm○3、螺孔中心到凹模板外缘的尺寸：L=2d，选螺栓为M6的内六角螺栓，L=2X6=12mm，从总体角度出发，取：L=15mm，○4、销孔中心到凹模板外缘的尺寸，查表2-19（见冲压工艺与模具设计一书）取L=25mm.○5、螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸：mmdS5.653.13.1min，取20mm。-12-其结构如图所示：-13-2、凸凹模（落料的凸模、冲孔的凹模）：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC。厚度：H=2.0弹压橡胶HH=26+10-0.2+20=55.8mm刃口尺寸在前面已经确定，综合考虑其它的因素决定其具体尺寸如下：-14-3、冲孔凸模：材料选择为Cr12，热处理硬度为60~64HRC。总体高度为：H=30+12－2=40mm在装配时其下端面位置比凹模上端面高一个工件内形高度，刃口尺寸在前面已经确定过。综合考虑各因素确定其具体结构如图所示：4、上、下模板：矩形模座外形带导柱（套）模座按凹模周界尺寸L×B对应确定，矩形模座的宽度B应大于凹模宽度。座厚度尺寸由模式Hmz≥（1.4～1.6）Hd=(1.4～1.6)×30.即：Hmz≥42～48mm式中：Hmz-模座厚度Hd-凹模厚度其结构如图所示：-15-5、垫板与固定板：垫板外形尺寸与凹模周界尺寸一致，其厚度尺寸参照周界尺寸按国标确定，一般为3～10mm材料为45钢，热处理后硬度为45HRC。固定板外形与凹模轮廓尺寸基本是一致的，厚度可按照经验公式（0.6～0.8）Hd=（0.6～0.8）×30。即：固定板厚度为1.8～2.4式中Hd-凹模厚度材料为Q235。-16-6、卸料螺钉及其设置卸料螺钉的特点：模具国标规定了两种卸料螺钉，即圆柱头卸料螺钉（GB2867.5-81）与圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867.5-81）。卸料板螺钉沉孔深度：当h+h4+h5+(3～5)〈H时则：H=h1+h2+0.5-h3-L式中：h-螺栓头部高度h1-模座高度h2-凸模（或凸凹模）高度h3-卸料板高度h4-刃口修模量h5-入模量L-卸料螺钉光杆长度综合考虑卸料螺钉的特点及设置形式，取：圆柱头内六角螺钉：GB70-85M5X306个GB70-85M10X904个GB70-85M6X554个圆柱头内六角卸料螺钉：GB2867.6-81M12X904个-17-定位销钉：GB119-86销8X701个GB119-86销5X701个导料销：GB119-86销5X142个挡料销：GB119-86销2X141个五、压力机的校核：1.1S为压机的行程S=55mmH为工件的高度h=2mm2.模具闭合高度校核：510maxminHhH模minH-压力机最小装模高度maxH-压力机最大装模高度、模h-模具闭合高度因为：180+10mm196mm220-5mm所以：符合要求。3.工作台尺寸校核：工作台尺寸：300X450mm模座尺寸：195X240mm所以:符合要求.综上所述压力符合要求.-18-第三部分：设计体会在曾老师的精心指导下，此次毕业设计顺利地完成了。通过本次毕业设计我们再次把所学的专业知识用于实践当中，可以说本次设计就是对我们所学知识的一次大检阅，也是一个查漏补缺的过程；同时让我们进一步地掌握了冷冲模设计的基本流程，懂得了如何把计算机知识用于我们的专业，懂得了如何查阅和运用技术资料。当然，在这个过程中，我们遇到的困难和挫折也是不少的，主要来源于我们的专业知识还不够，实践经验还不足等等。但是我们可以把本次设计作为我们新的起点，加强专业的学习，加强实践，不断地去丰富经验。因此，尽管这次设计不能算作是成功之作，但是它给我们带来的收获是具大的，影响是深远的。所以我们在今后的学习和工作中要敢于实践，不断吸取经验教训，要敢于向难点挑战，发扬一丝不苟的工作作风，为我们模具事业的发展作出不懈努力！在本次毕业设计过程中，得到了老师和同学们的热心帮助，在次对他们表示由衷的感谢！-19-第四部分：参考资料1、许发樾主编《冲模设计应用实例》机械工业出版社1999年6月出版2、钟毓斌主编《冲压工艺与模具设计》机械工业出版社2000年5月出版3、《冲模