垫片冲压模具课程设计

设计要求:设计该零件的冲裁模冲压件图如下图所示12±0.25+0.20+0.150+0.250+0.3021±0.5231.5±0.2588.90-0.520-0.43冲压技术要求:1.材料:H622.材料厚度:4mm3.生产批量:中批量4.未注公差:按IT14级确定.2.零件的工艺性分析.2.1零件的工艺性分析该零件材料为H62(黄铜)结构简单,形状对称,凹模宽度B=12≥1.2t(t为材料厚度),冲孔时有尺寸为φ6.52.00φ5.215.00根据课本P86页知冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等.根据表3-3可查得圆形孔最小值得d=0.9t=0.9X4=3.6mmφ5.215.00所以满足工艺性要求.冲裁件孔与孔之间:孔与边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约,其值不应过小,一般要求C≥(1～1.5)t,C′(1.5～2)t所以由冲件图可知C1=12-5.2/2-6.5/2=6.151X4=4,C2=88.9-21-29.4-31.5-2-2.5=2.51X4=4,C′=18/2-6=31.5X4=6.由以上可知孔与孔之间距离C1满足工艺性要求,C2至少增加1.5才能满足工艺性要求,而孔到边缘的距离至少增加3才能满足工艺性要求,因此必须在总长88.9加上1.5,即总长为90.4才能满足工艺性要求,总宽18加上3X2,即总宽为24才能满足工艺性要求.由以上分析可得,冲件的长改为90.4,宽改为24才能满足工艺性要求,如图2—1所示,如果征得有关同意,我们才能继续做下一步的设计.0-0.50-0.4331.5±0.2521±0.52+0.30+0.250+0.150+0.2012±0.25图2-1工件图2.2冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,由表3-5可得落料公差,冲孔公差分别为0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.5,0.15由表3-6得孔中心距公差±0.15而冲件孔中心距最高精度公差为±0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.3冲裁件的材料由表1-3可得,H62(黄铜),抗剪强度τ=255Mpa,断后伸长率35%,此材料具有良好的塑性级较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工.2.4确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件的精度和平直度较好,生产率较高,但因零件的孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案.3.冲压模具总体结构设计3.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.3.2操作与定位方式零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。3．3卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.4模架类型及精度由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。4．冲压模具工艺与设计计算4．1排样设计与计算该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理,如图4-11，4-12所示。图4-1（横排）0-1图4-2（直排）对图4-12有：查表3-18，表3-19，表3-20，取a=3.5X1.2=4.2mm,a1=3.2X1.2=3.84mm,△=1.0mmZ=0.5mm.因此根据式3-13，条料的宽度为B0=（Dmax+2a+z）0=010.5)2X4.2(90.4=0199.3mm进距为:s=24+a1=24+3.84=27.84mm根据3-14，导板间距为：B0=B+Z=Dmax+2a+2z=99.3+0.5=99.8mm由零件图在CAD用计算机算得一个零件的面积为1807.58mm2一个进距内的坯料面积:BXS=99.3X27.84=2764.51mm2,因此材料利用率为:η=(A/BS)X100%=(1807.58/2764.51)X100%=65.39%同理可算得图4-11的材料利用率为60%.由利用率可知,图4-12的排样合理.4.2设计冲压力与压力中心,初选压力机.(1).冲裁力根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=355.96mm(首次冲裁除外),又因为τ=255Mpa,t=4mm,取K=1.3,则根据式3-18,F=KLtτ=1.3X355.96X4X255=471.99KN卸料力:查表3-22,取Kx=0.06,则Fx=KxF=0.06X471.99=28.32KN推件力:由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=8+6=14mm,故n=h/t=14/4=3.5,查表3-22,取KT=0.09则FT=nKTF=3.5X0.09X471.99=148.68KN由于采用固定卸料和下出件方式,所以F∑=F+FT=148.68+471.99=620.67KN由式3-23应选取的压力机公称压力为:P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3)X620.67=682.74KN因此可选压力机型号为JD21-80.(2)压力中心根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,如图5-2所示先取原点在O处,则它的压力中心为A(48.76,-39.84),而落料各边的压力中心分别为B(0,-3);C(0,-21);D(45.2,0);E(45.2,-24);F(90.4,-12).由式3-31得:X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=(139.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/139.15+6+6+90.4+90.4+24=48.211Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)=-(139.15X39.84+6X3+6X21+90.4X0+90.4X24+24X12)/139.15+6+6+90.4+90.4+24=-22.88所以由以上可以算得压力中心为G(48.11,-22.88)具体如下图4-3所示:O图4-3压力中心(3).计算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料较厚,模具间隙较小,模具的间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件的制造公差,(一般可取冲件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工为宜.由落料尺寸得,凹模会变小,所以得下图4-4以凹模为基准,配作凸模.如图4-4刃口尺寸由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以有图4-4以凸模为基准,配作凹模.如图4-4刃口尺寸31.5±0.2521±0.52+0.30+0.250+0.150+0.2012±0.250-0.50-0.43图4-4刃口尺寸根据表3-9,由材料厚度可得Zmin=0.320mm,Zmax=0.400mm.如图4-22,由落料,凹模磨损后变大,有A1=24043.0,A2=90.405.0.由表3-14,表3-15可得磨损系数X1=0.75,X2=0.5所以:Ad1=(A1max-x△)4/0=(24-0.75X0.43)4/43.00=23.68108.00Ad2=(A2max-x△)4/0=(90.4-0.5X0.5)4/5.00=90.15125.00由于Ad1,Ad2为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.32～0.400mm.(2).由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:b1=2.525.00,b2=5.53.00,b3=5.215.00,b4=6.52.00,b5=6,b6=12,b7=2而b5,b7为自由尺寸,其公差为IT14,所以查表可得△5=0.3,△7=0.25由表3-14,表3-16可得,磨损系数X1=X1=X5=0.5,X3=X4=X7=0.75因圆弧R6与尺寸12相切,故bp6不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取bp6=2bp5.所以:bp1=(b1min+X1△1)04/=(2.5+0.5X0.25)0063.0=2.6250063.0bp2=(b2min+X2△2)04/=(5.5+0.5X0.3)0075.0=5.650075.0bp3=(b3min+X3△3)04/=(5.2+0.75X0.15)0038.0=5.3130038.0bp4=(b4min+X4△4)04/=(6.5+0.75X0.2)005.0=6.65005.0bp5=(b5min+X5△5)04/=(6+0.5X0.3)0075.0=6.150075.0bp6=2bp5=12.3015.0bp7=(b7min+X7△7)04/=(2+0.75X0.25)0063.0=2.1880063.0(3).凸,凹模磨损后不变的尺寸Cp1=210.52,Cp2=29.4,Cp3=120.25,Cp4=31.50.25.未注公差为IT14,所以29.4的公差为0.52,由表3-16得:Cp=(Cmin+0.5△)8/,所以:Cp1=(Cmin+0.5△)8/=(21-0.52+0.5X1.04)0.13=210.13Cp2=(Cmin+0.5△)8/=(29.4-0.26+0.5X0.52)0.065=29.40.065Cp3=(Cmin+0.5△)8/=(12-0.25+0.5X0.5)0.063=120.063Cp4=(Cmin+0.5△)8/=(31.5-0.25+0.5X0.5)0.063=31.50.0635.模具的总张图与零件图5.1根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图如图5-1所示:材料:622.材料厚度:412±0.25+0.20+0.150+0.250+0.3021±0.5231.5±0.250-0.430-0.50-1AA图5-1级进模总装图1.垫板;2.凸模固定板;3.销钉;4.卸料板;5.凸模;6.导板;7.凹模;8.导正销;9.始用挡料销;10.模柄;11.上模座;12.导套;13.导柱;14.下模座;15.螺钉;16.定位销;17.螺钉;18.承料板;19.导料板.5.2冲压模具的零件图(1).凹模设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.考虑凹模的磨损和保证冲件的质量根据表3-28,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面“4.2”计算冲裁力时所取h=14mm,漏料部分刃口轮廓适当扩大根据表3-28可以扩大0.5～1mm,取1mm,(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状,如图5-21所示),凹模轮廓尺寸计算如下:凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和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,所以:L=l+2C=90.4+2X54=198.4B=l+2C=27.8+12+6+2X54=1