压圈复合模具设计

压圈落料冲孔模毕业设计说明书第1页共20页XX大学毕业设计姓名：XXX班级：XXXXXX学号：XXXXXX指导教师：XXXX日期：2014年5月13日压圈落料冲孔模毕业设计说明书第2页共20页任务书题目：压圈落料冲孔模内容：（1）冲压件工艺性分析；（2）确定工艺方案和必要的工艺计算（3）主要零部件的设计（4）冲压设备的选择原始资料：工件名称：压圈落料冲孔生产批量：大批量生产材料：Q235厚度：2mm工件如图QQ;9168637172014年5月13日压圈落料冲孔模毕业设计说明书第3页共20页目录1、冲压件的工艺性分析……………………………………………42、工艺方案确定……………………………………………………43、必要的工艺计算…………………………………………………63.1排样设计…………………………………………………………………63.2计算凸、凹模刃口尺寸…………………………………………………73.2.1落料凸、凹模刃口尺寸的计算………………………………………73.2.2冲内孔凸、凹模刃口尺寸的计算……………………………………83.3冲裁力的计算……………………………………………………………93.4压力中心的计算…………………………………………………………104、模具的总体设计…………………………………………………115、模具主要零部件的结构设计……………………………………115.1凸、凹模的结构设计………………………………………………………115.1.1落料凹模的设计………………………………………………………115.1.2冲孔凸模的设计………………………………………………………125.1.3凸凹模的结构设计……………………………………………………135.2卸料弹性元件的设计……………………………………………………145.3卸料板的设计……………………………………………………………155.4垫板的选择………………………………………………………………155.5推件块的设计……………………………………………………………165.6挡料销的选择……………………………………………………………165.7顶杆、打杆、推杆的选择………………………………………………175.8模架和紧固件的选择……………………………………………………176冲压设备的选择……………………………………………………187绘制模具总装图……………………………………………………19参考文献………………………………………………………………20压圈落料冲孔模毕业设计说明书第4页共20页冲孔、落料复合模设计原始资料：工件名称：压圈落料冲孔模生产批量：大批量QQ:916863717材料：Q235厚度：2mm工件如图1图1压圈一冲压件工艺性分析冲裁件为Q235钢，是碳素结构钢，强度较高，零件外形简单，内孔较复杂，整个零件形状对称，为提高模具的寿命，建议将内孔90º的尖角改为工艺圆角，工件最小圆角R≥0.25xt=0.25x2=0.5，因此可以改成R1的圆角。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11～IT14,零件图上尺寸均为标注尺寸偏差，属于未注公差尺寸，可按IT14级确定工件的公差。二工艺方案的确定压圈零件所需的基本冲压工序为冲孔和落料，可拟订出以下三种工艺方案。方案一：两个单工序模分别两次加工，即：落料—冲孔。方案二：冲孔、落料复合模。压圈落料冲孔模毕业设计说明书第5页共20页方案三：冲孔、落料级进模。采用方案一，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产，方案二和方案三更具有优越性。可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料连续模。采用方案二，复合模的行为精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何结构简单对称，模具的制造并不困难。采用方案三，级进模，适合中小型零件的大批量零件生产，模具强度高，生产效率也高，针对该压圈零件，虽然级进模制造复杂性和价格要比复合模低，但零件的冲裁精度较差，欲保证冲压件的形位精度，需呀在模具上设置导正销对条料精定位，故模具制造、安装较复合模复杂。通过上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产方案采用方案二的复合模为佳。三必要的工艺计算3.1排样设计由于压圈零件外形为圆形，形状简单，为降低模具的结构复杂程度，采用直排排样的方法。查表2.9得搭边值为工件间a=1.5mm和侧面a=1.8mm。采用导料销送料，因此采用有侧压装置的送料方式，条料宽度的计算公式为：Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a—侧搭边值代入数据计算，取得条料宽度：B=42+2x1.8=45.6mm步距：s=42+1.5=43.5mm材料利用率的计算：根据一般的市场供应情况，原材料选用600mm×1200mm×2mm的冷轧薄钢板。每块可剪1200mm×45.6mm规格条料13条，材料剪切利用率达98.8%。由文献﹝2﹞材料利用率通用计算公式=%100BsnA压圈落料冲孔模毕业设计说明书第6页共20页式中A—单个冲裁件的面积，A=лr²=3.14x21²=1384.74mm²n—单个步距内的冲裁件数量；n=1；B—条料宽度，mm;s—送料步距，mm；得η=%1005.436.4574.13841=69.8%QQ:916863717图2排样图3.2计算凸、凹模刃口尺寸3.2.1落料凸、凹模刃口尺寸的计算由于外轮廓结构简单，且精度要求不高，因此采用分别制造的方法制作凸、凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。落料时，间隙取在凸模上，选用凸凹模刃口尺寸计算公式如下:凹模尺寸压圈落料冲孔模毕业设计说明书第7页共20页凸模尺寸式中DtDa——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨损系数，查表2-6得：x=0.5。Zmin——双面间隙，查表2.4得Zmin=0.246mm△——工件公差，由《互换性与测量技术》表3-2查得△=0.62mmδ——凸、凹模的制造公差，查表2.5得δa=0.030mm，δt=0.020mm凹模尺寸mm凸模尺寸由表2-23得Zmin=0.263.2.2冲内孔凸、凹模刃口尺寸的计算因此冲孔件不规则，较复杂，因此利用凸、凹模配合法为宜，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的要求。对所冲的内孔采用配作法，计算其复杂形状的刃口尺寸时，首先根据凸模磨损后轮廓变化情况，判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大还是变小，还是不变这三种情况，然后分别按不同的计算公式计算。冲孔是以凸模为基准来配做凹模，画凸模刃口磨损示意图3知，所需刃口尺寸计算公式为：第二种：凸模磨损后，冲裁件尺寸变小。凸、凹模刃口尺寸如下第三种：凸模磨损后，冲裁件尺寸不变。凸、凹模刃口尺寸如下冲孔凸模磨损示意图3：压圈落料冲孔模毕业设计说明书第8页共20页图3冲孔凸模刃口尺寸计算如第二类尺寸：凸模磨损后，变小的尺寸：At1、At2查《互换性与测量技术》表3-2查得△1=0.52mm，△2=0.30mm查表2-6得x1=0.5，x2=0.75代入刃口计算公式得：第三类尺寸：凸模磨损后，不变的尺寸：Ct冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是20.26mm，4.225mm，2.387mm，凹模的刃口尺寸由冲孔凸模的实际尺寸进行配做，保证双面合理间隙值在Zmin=0.246～Zmax=0.360之间。冲孔凹模基本尺寸标注如图4:图4压圈落料冲孔模毕业设计说明书第9页共20页3.3冲裁力的计算采用弹压卸料装置和下出料方式的模具，该工件的冲裁力有：冲异性内孔的力的冲孔力F孔；冲零件Ф42外轮廓的落料力F；冲孔时的推件力F推；落料时的卸料力F卸；对于平刃冲裁，其冲裁力的计算有以下公式计算：F=KLtτb式中F—冲裁力（kN）L—冲裁周边长度（mm）t—材料厚度（mm）τb—材料抗剪强度(MPa)K—系数，一般取1.3。在一般情况下材料的抗拉强度σb=1.3τb为计算方便可按下式估算冲裁力F=1.3Ltτb=Ltσb式中σb—材料抗拉强度(MPa)。Q235钢的σb=450MPa冲孔力F孔=67.2×2×450=60.5kN落料力F落=131.9×2×450=118.7kN推件力F推=nK推F卸料力F卸=K卸FK推、F卸—推件力系数,查表2.7得K推=0.05F卸=0.03n—同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数,n=h/t式中h—凹模洞口直刃壁高度（mm）t—板料厚度(mm)查表2.21得和h≥6mm,取h=6，n=h/2=3F推=3x0.05x60.5=9.07kNF卸=0.03x118.7=3.56kN总冲压力F总为F总=F孔+F落+F推+F卸=60.5+118.7+9.07+3.65=191.92kN压圈落料冲孔模毕业设计说明书第10页共20页3.4压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点,模具的压力中心必须使模柄轴线与压力机滑块的中心线相重，。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命甚至损坏模具。计算其压力中心的步骤的如下：1）、按比例画出工件轮廓的位置。2）、选XOY坐标位置如图所示。3）、冲孔凸模左右对称，故只计算Yc。将工件冲裁周边分为L1、L2、L3、L4，分别计算出各线段和圆弧的重心到X轴的距离：L1=4mmY1=9mmL2=2.2mmY2=10.1mmL3=58.8mmY3=(180x10xsin168.5º/л168.5º)+21=21.68mmL=L1+2xL2+L3=67.2mm圆的压力中心在圆心位置，则有：L4=131.95mmY4=21mm图5计算压力中心4）、冲孔凸模的压力中心压圈落料冲孔模毕业设计说明书第11页共20页总的压力中心四模具的总体结构设计本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，且孔边距较大，可才用倒装复合模具，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，便于操作。工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块；卡在凸凹模上的废料有卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开通槽，使废料从孔洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用，因此选用弹性卸料板来卸下条料废料。因是大批量生产，采用手动送料方式。为却保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不高，所以此处采用后侧导柱模架。五模具主要零部件的结构设计5.1凸模、凹模的结构设计5.1.1落料凹模的设计在落料凹模内，由于要设置推荐块，所以凹模刃口应采用直通形刃口，由于凹模简单，同时为了降低凹模加工难度和凹模结构的复杂程度，得到较高的结构强度，凹模采用整体式。查表2.21，取得刃口高度h=6mm。凹模外形尺寸计算公式如下：凹模厚度H=Kb凹模壁厚C=(1.5~2)H式中b----冲裁件最大外形尺寸，b不小于15mmC-----凹模壁厚，mm指刃口至凹模外形边缘的距离；查表2.22取凹模厚度系数K=0.45，凹模厚度H=Ks=0.45×42=18.9mm凹模壁厚C=1.5H=1.5×18.9=28.4mm查《中国模具设计大典》一书中表20.1—14，选取得压圈落料冲孔模毕业设计说明书第12页共20页凹模厚度H=25mm凹模壁厚C=34mm垂直于送料方向的凹模宽度BB=42+2x34=110mm送料方向的凹模长度LL=42+2x34=110mm查《中国模具设计大典》一书中表22.5—15，选取标准矩形凹模板尺寸为：160mmx125mmx25mm—T10AJB/T7643.1凹模结构和设计尺寸如下图所示：图6：凹模5.1.2冲孔凸模的结构设计由于冲孔凸模为异形，为了加工的方便，采用直通式的凸模。凸模固定板必须有足够的强度，采用《中国模具设计大典》推荐公式：H=1x（1～1.5）D式中H——凸模固定板厚度D——凸模固定端直径计算H=1.5x20.26=30.4mm压圈落料冲孔模毕业设计说明书第