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冲压模具设计

目录一、工艺性分析 (2)二、工艺方案的确定 (3)三、模具结构形式的确定 (3)四、工艺设计 (3)(1)计算毛坯尺寸 (3)(2)画排样图 (3)(3)计算材料利用率 (4)(4)计算冲压力 (5)(5)初选压力机 (6)(6)计算压力中心 (7)(7)计算凸凹模刃口尺寸 (8)五、模具结构设计 (8)(1)模具类型的选择 (8)(2)定位方式的选择 (8)(3)凹模设计 (8)(4)凸模设计 (9)(6)选择模架及确定其他冲模零件尺寸 (10)六、装配图和零件图 (12)七、结束语 (12)致谢 (13)参考文献 (14)设计内容一、工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。

材料为08F,具有良好的冲压性能,适合冲裁。

工件结构相对简单。

有一个Φ6的孔和两个非圆孔:孔与孔.孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为4mm(小孔与边缘之间的距离)。

工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。

但应注意::图1(1)有一定批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命。

(2)冲裁间隙,凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。

(3)各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。

二、工艺方案确定该工件包括落料.冲孔两个基本工序,可有以下三种方案: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,难以满足中批量生产要求,方案二只需要一副模具,工件精度及生产效率都能满足,模具轮廓尺寸较小,制造成本低。

方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。

通过对上述三种方案的分析比较,该工件冲压生产采用方案二为佳。

三、模具结构形式的确定。

因制件材料较薄,为保证制件平整,采用弹性卸料装置。

为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机,横向送料。

采用圆柱头式挡料销。

综上所述:由《冲压手册》[1]表5—3,5—8选用弹性卸料横向送料典型组合结构形式,后侧导柱滑动导向模架。

四、工艺设计。

(1)计算毛坯尺寸。

制件长尺寸如图一。

(2)排样方式的确定及尺寸确定。

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。

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。

制件排样如图2:(3)计算材料利用率η。

由参考书《冲压手册》[2] P45表2-18表2-18 最小工艺搭边值(单行排列) (单位为mm)材料厚度t圆件及r >2t 的圆角矩形边长L ≤50矩形边长L >50或圆角 r ≤2t工件间a 1侧边a 工件间a 侧边a 1 工件间a 1 侧边a 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25~0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5~0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8~1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2~1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6~2.01.21.51.82.52.02.2选a=1.5mm,a 1=1.2mm.由《冲压工艺学》P45,无侧压装置有:条料宽度 0ΔB = [D+2 (a+Δ)+c1)]0 -Δ 导尺间距离 S=b+c1=D+2(a+Δ+c1) 其中:b —条料板公称宽度(mm )D —冲裁件垂直于送料方向的尺寸(mm )a—侧搭边的最小值,见表2-18(mm)c1—导尺与最宽条料之间的单面小间隙,其值见表2-21(mm)Δ—条料宽度的单向偏差,见表2-19、表2-20(mm)查表2-19,有Δ=0.6mm,表2-21,有c1=0.5mm则;B = D+2×(a+Δ)+c1)= 50.3 mm条料步距S=14+a1=15.2 mm.查参考书《冲压手册》P506表8-12,选板料规格为600mm×1200mm×1.2mm。

由零件图算得一个零件的面积为S=14×[48-2×(14-7×1.732)]+(14×14×3.14÷6-7×1.732×14÷2) ×2-3.14×3×3-5×2×2-3.14×2×2=510.7㎜2采用横裁时,剪切条料尺寸为50.3。

一块板可裁的条料为23,每条可冲零件个数39个零件。

则一块板材的材料利用率为:η=(n×A0/A)×100﹪η=(23×39×510.7/600×1200)×100﹪=63.6﹪采用纵裁时,剪切条料尺寸为50.3。

一块板可裁的条料为11,每条可冲零件个数78个零件,则一块板材的材料利用率为:η=(n×A0/A)×100﹪η=(11×78×510.7/600×1200)×100﹪=60.9﹪根据以上分析,横裁比纵裁时的板材材料利用率高,因此采用横裁。

每块裁成50.3mm × 1200mm ×1.2mm的条料。

(4)计算冲压力。

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=KLt τb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。

计算冲裁件轮廓尺寸L=[48-(14-7×1.732) ×2] ×2+3.14×2×14÷3=117.8mm 由参考书《冲压手册》查得08F的抗剪强度为τb=300MPa由参考书《冲压手册》[2]表2-37表2-37 卸料力、推件力和顶件力系数则:采用弹性卸料装置冲裁力为F总= F冲+F顶+ F卸=1.3Ltτb=55130.4N①F冲裁②F推=n K推F落由表查出K推=0.055,查得凹模刃口直壁高度h=8mm,则n=h/t=6.67F推=nK推F落=20224.6N顶件力:F2=K2F卸料力:F3=K3F查表:K2 =0.06 K3 =0.04F2=0.06×55130.4=3307.824NF3=0.04×55130.4=2205.216N总冲裁力F总=F冲+F顶+ F卸=55130.4+3305.824+2205.216=60644.048N=60.6KN (5)初选压力机。

冲模闭合高度H(Hmax-5)≥H ≥(Hmin+10) 165mm ≥H ≥140mm(6)计算凸凹模刃口尺寸。

对于形状复杂或薄材料的冲裁件,为了保证凸凹模之间的间隙值,并使其分布均匀,必须采用配合加工,这种方法是先加工好凸模或凹模作为基准件,然后以此基准件为标准加工凹模或凸模,使二者保持一定间隙。

外形48mm ,14mm 由落料获得 圆孔Φ6及两个非圆孔由冲孔同时获得 查表:Zmin =0.126mm ,Zmax =0.180mm磨损系数x 尺寸025.048-,28±0.2,5±0.12,R ﹢0.2502 x=0.75 尺寸043.014-,R 043.014- x=0.5 尺寸Φ16.006+ x=1基准制造偏差δ 尺寸5±0.12 δ=0.03 尺寸28±0.2 δ=0.05 尺寸025.048- δ=0.0325尺寸Φ16.006+ δ=0.04尺寸043.014-,R 043.014- δ=0.1075尺寸R ﹢0.2502 δ=0.0625 磨损后变大的尺寸(A 类)有025.048- ,043.014-,R 043.014- j A =(max A -x Δ)δ0+1A =(48-0.75*0.25)0.06250+=47.81250.06250+ 2A =(14-0.5*0.43)0.10750+=47.81250.10750+3A =(14-0.5*0.43)0.10750+=47.81250.10750+磨损后变小的尺寸(B 类)有Φ16.006+,5±0.12 ,R ﹢0.252 j B =(min B +x Δ)0δ-1B =(6+1*0.16)004.0-=6.16004.0- 1B =(5+0.75*0.24)003.0-=5.18003.0- 1B =(2+0.75*0.25)00625.0-=2.187500625.0-孔距尺寸:Ld =L ±Δ/8=28±0.05 (7)计算压力中心。

由于此冲裁件属于中心对称件,故其压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心。

五、模具结构设计:(1)模具类型的选择由冲压工艺分析可知,需落料冲孔两个工序,所以模具类型落料冲孔复合模。

(2)定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。

控制条料的送进步距采用挡料销。

而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。

(3)凹模设计。

①凹模结构形式因制件材料简单,总体尺寸不大,选用整体式矩形凹模较为合理。

因生产批量较大,由文献《冲压手册》[1]表3-5选用T10A 为凹模材料。

由该文献表2-39得凹模壁厚c=30mm 。

凹模高度h=22mm 。

②凹模刃口与边缘的距离由文献《冲压手册》P68表2—41得a=33mm ③凹模长度: L=s1+2s2s1 -----送料方向凹模刃壁间最大距离 14mms2 -----送料方向凹模刃壁到凹模边缘最小距离33mmL=80mm凹模宽度:B=s+(2.5~4)cs----垂直于送料方向的凹模刃壁间最大距离48mmc----凹模厚度30mmB=123~168mm 取B=125mm凹模轮廓尺寸为80mm×123mm×30mm⑷凸模设计①凸模的结构形式与固定方法落料凸模刃口尺寸为非圆形,为了便于凸模和固定板的加工,将落料凸模设计成台阶式。

为了保证强度、刚度及便于加工与装配,圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形,小端圆柱部分。

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