E形件倒裝復合模設計

大 連 民 族 學 院 機 械 專 業(yè) 綜 合 課 程 設 計 說 明 書E形件倒裝復合模設計學 院（系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 白潔 學 號： 2013022201 指 導 教 師： 吳斌 完 成 日 期： 2016.12.15 大連民族學院目 錄1沖裁件工藝分析12確定工藝方案及模具結構形式13模具設計計算23.1排樣 計算條料寬度及確定步距23.2計算總沖壓力23.3確定壓力中心33.4沖模刃口尺寸及公差的計算43.5確定各主要零件結構尺寸63.5.1凹模外形尺寸的確定63.5.2凸模外形尺寸的確定63.5.3凸凹模外形尺寸的確定73.5.4上下模座的選用83.5.5凸凹模固定板的設計93.5.6模柄的選用93.5.7定位零件的選用103.5.8螺釘?shù)倪x用103.5.9凸模固定板的設計103.5.10凸凹模固定板的設計113.5.11墊板的設計113.5.12卸料裝置的選用123.5.13卸料彈簧的選用123.5.14推件塊的選用143.5.15推板的選用143.5.16推桿的設計144繪制模具總裝圖155繪制非標準零件圖165.1凸凹模165.2凹模16參考文獻171沖裁件工藝分析 如圖1.1所示零件：生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235 t=3mm未注公差IT14設計該零件的沖壓工藝與模具 。 圖1.1 零件圖1. 材料：Q235鋼板是碳素結構鋼，具有良好的可沖壓性能。2. 工件結構形狀：沖裁件內、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90清角改為R1的圓角。3. 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：50-0.62、28-0.52、10-0.36、260.52、400.62、4+0.3結論：可以沖裁2確定工藝方案及模具結構形式經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不大，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料較?。?mm）的特點，為保證孔位精度，沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，決定采用倒裝復合模、利用導正銷定位、彈性卸料裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結構形式。3模具設計計算3.1排樣 計算條料寬度及確定步距首先查有關表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值a1=1.8,側邊取搭邊值a2=2.5。連續(xù)模進料步距為29.8mm。條料寬度按相應的公式計算：B=(Dmax+2a1 )- 查表 =0.7B=(50+21.8)-0.7=53.6-0.7畫出排樣圖，圖3.1。 圖3.1 排樣圖 3.2計算總沖壓力計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計算： 式中： -系數(shù)查表取K=1.3； -沖裁周邊長度， -材料厚度,t=3mm； -材料抗剪強度Q235鋼退火=141188，取=160MPa。沖裁力計算： 落料 =1.3(50+28+28+50+104) 3160 =122304N 沖孔 =1.3 (224) 3160 =31366N沖裁力的計算： 由于沖裁模具采用彈性卸料 裝置和自然落料方式。 式中： -總沖裁力； -落料時的沖裁力； -沖孔時的沖裁力； =122304+31366=153670N卸料力 FX=KX F 推件力 FT=n KT F式中： F-沖裁力；KX、 KT 卸料力、推件力系數(shù)，查表KX =0.04、KT =0.045； n-同時卡在凹模內的沖裁數(shù)； n=h/t，取n=2。卸料力 FX=0.04153670 =6146.8N推件力 FT=20.045153670 =13830.3N總壓力 F=+ FX+ FT =153670+13230.3+6146.8 =173647N3.3確定壓力中心根據(jù)圖3.2分析，因為工件圖形對稱，故落料時F1的壓力中心在O1上；沖孔時F2的壓力中心在O2上。設沖模壓力中心離O1點的距離為X，根據(jù)力矩平衡原理得：F1X=(32-X) F2 122304X=（29.8X）31366由此算得X=6mm 圖3.2 壓力中心3.4沖模刃口尺寸及公差的計算在沖模刃尺寸計算時需要注意：在計算工件外形落料時，應以凹模為基準，凸模尺寸按相應的凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙為0.460.64mm。（查表得出）在計算沖孔模刃口尺寸時，應以凸模為基準，凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙為0.460.64mm。計算公式如下：落料 DA=（Dmaxx）0+A DT=（DA-Zmin）-T0=（Dmax-x-Zmax）-T0沖孔 dT=（dmin+x）-T0 dA=（dT+Zmin）0+A=（dmax+x+Zmin）0+A式中：DA、DT落料凹、凸模尺寸;dT、dA沖孔凸、凹模尺寸；Dmax落料件的最大極限尺寸；dmin沖孔件孔的最小極限尺寸； 沖裁件制造公差；Zmin、Zmax最小、最大初始雙面間隙； T、A凸凹模的制造公差，可查表； X系數(shù)，查表取x=0.5； 落料： 50-0.62 DA=（Dmaxx）0+A =（50-0.50.62）0+0.03 =49.690+0.03 DT=（DA-Zmin）-T0 =(49.69-0.46)-0.020 =49.23-0.020 校核: 0.03+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差) 28-0.52 DA=（Dmaxx）0+A=（28-0.50.52）0+0.025 =27.740+0.025DT=（DA-Zmin）-T0 =(27.74-0.46)-0.020 =27.28-0.020校核: 0.025+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差)沖孔： 4+0.3 dT=（dmin+x）-T0 =（4+0.50.3）-0.020 =4.15-0.020 dA=（dT+Zmin）0+A =（4.15+0.16)0+0.02 =4.610+0.02校核: 0.02+0.020.64-0.46 (滿足間隙公差)在計算模具中心距尺寸時，制造偏差值取工件公差的1/8。據(jù)此，沖孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸為：L26=261.04/8=260.13L40=401.24/8=400.1553.5確定各主要零件結構尺寸 3.5.1凹模外形尺寸的確定凹模厚度 H=Ks 垂直于送料方向的凹模寬度 B=s+（2.54.0）H送料方向的凹模長度 L=s1+2s2 式中: s垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離； s1送料方向的凹模刃壁間最大距離； s2送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，查表取30； -系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表取0.5。H=Ks =0.550=25mmB= s+（2.54.0）H=50+325=125mmL=s1+2s2=28+230=88mm凹模尺寸：LBH=88mm125mm25mm查表得凹模尺寸為160mm125mm25mm。3.5.2凸模外形尺寸的確定凸模結構通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復雜，所以將落料模設計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應選Cr12MoV，熱處理5862HRC。因為該制件形狀不是很復雜，所以將沖孔模設計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和。凸模高度為： 式中: -凸模固定板厚度，可得：=16mm； -凹模厚度，可得：=25mm； 12-附加長度。附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。（附加長度取2mm）由公式得： =16+25+2=43mm3.5.3凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的外形由本套模具所設計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內孔尺寸與沖孔凸模配合確定。由于沖模為復合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12MoV鋼。凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結構有關：當模具為正裝結構時，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結構時，若內孔為直筒型刃口形式，且采用下出料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大一些。查表取凸凹模最小壁厚=6.7mm正裝復合模：內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些。倒裝復合膜：若內孔為直通式，且采用下出料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。本設計采用的是倒裝式復合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。凸凹模洞口的類型如圖3.3所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強度都帶來了不利影響。一般復合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內不聚集材料，側壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。綜上所述，本設計選用a型洞口。圖3.3凸凹模洞口的類型3.5.4上下模座的選用本模具采用后側導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向。后側導柱、導套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離5mm。而下模座底面與導柱底面的距離為14mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用H7/r6的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用H7/r6的過盈配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/r6的間隙配合，導柱與導套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。導柱的直徑、長度，按標準選取。導柱：A28 h615028 GB/T2861.1 導套：A38 H68038 GB/2861.6模座的的尺寸L/mmB/mm160mm125mm,上模座的厚度與下模座厚度查標準分別為50mm、45mm。3.5.5凸凹模固定板的設計凸凹模固定板的作用主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強度和抗沖擊性，使凸凹模與卸料，下模座，墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。凸凹模固定板尺寸為：160mm125mm16mm3.5.6模柄的選用模柄的選用是根據(jù)模具噸位、沖床模柄孔的直徑來選擇，模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。（5）浮動式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結構可以通過球面墊塊消除沖床導軌位差對沖模導向精度的影響，適用于滾珠導柱、導套導向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結構，采用帶臺階的凸緣式模柄。在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔徑一致。3.5.7定位零件的選用擋料銷、導料銷的選用設計擋料銷時，應注意以下幾點：（1）工件外形簡單時，應以外形定位，外形復雜時以內孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。（3）若工件需要經(jīng)過幾道工序完成時，各套沖模應盡可能利用工件上同一位基準，避免累積誤差。在此選用機械行業(yè)標準GB/T7649.10-94中的A型擋料銷，作為該模具中的擋料銷和導料銷。選取該模具的擋料銷和導料銷的直徑d6mm的A型固定擋料銷。3.5.8螺釘?shù)倪x用沖模中廣泛使用內六角螺釘。中、小型模具通用M6M10的螺釘使用。根據(jù)上模座、墊板、凸模固定板和凹模采用4個M1060mm的螺釘固定，凸凹模固定板和下模座采用4個M1055mm的螺釘固定，模柄與上模座采用4個M1040mm的螺釘固定，螺釘分布對稱，使緊固零件受力均勻。沖模上的螺釘常用圓柱頭內六角螺釘（GB/T70-1985）。3.5.9凸模固定板的設計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸模固定板的厚度： 式中： -凸模固定板厚度； -凹模厚度。 根據(jù)公式得凸模固定板厚度為： =（0.60.8）25 =1520mm 凸模固定板厚度取16mm。3.5.10凸凹模固定板的設計凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保證凸凹模有足夠的強度，使凸凹模與卸料版，下模座，墊板更好的定位。凸凹模與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸凹模固定板的厚度為： 式中： 凸凹模固定板厚度； -凹模厚度。根據(jù)公式得凸凹模固定板厚度為： =（0.60.8）25 =1520mm凸凹模固定板厚度取16mm。3.5.11墊板的設計墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，可得墊板尺寸為160mm125mm6mm。3.5.12卸料裝置的選用卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀三種。卸料板用卸掉卡箍在凸模、凹模上的沖裁件或廢料。廢料切刀是在沖壓過程中將廢料切斷成數(shù)塊，避免卡箍在凸模上。彈壓卸料裝置由卸料板、彈性元件（彈簧或橡膠）、螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質量較好，平直度較高。因此，質量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。卸料板凸臺部分的高度為： 式中： -卸料板凸臺高度； -卸料板高度： -板料厚度。彈性卸料起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應比凸、凹間隙小，此時，凸模與固定板以H7/h6配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工件零件刃口0.30.5mm，以便順利卸料。根據(jù)查表得卸料螺釘選擇為：圓柱頭卸料螺釘M1060mm JB/T7650.5。3.5.13卸料彈簧的選用考慮模具的結構，該模具采用的彈性元件為彈簧。允許承受的負載較大，占據(jù)空間尺寸較小，安裝調整較方便靈活，而且成本低，是中小型沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。卸料彈簧的選用與計算步驟：（1）彈簧選擇原則：所選彈簧必須滿足預壓力的要求：式中： -彈簧預壓狀態(tài)的壓力（N）； -卸料力（N）； -彈簧數(shù)量。所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量的要求： 式中： -彈簧最大許可壓縮量（mm）； -彈簧實際總壓縮量（mm）； -彈簧預壓縮量（mm）； -卸料板的工作行程（mm），一般取=t+1，t為板料厚度； -凸模刃磨量和調整量，一般取510mm。所選彈簧必須滿足模具結構空間的要求，才能在模具上安裝得下。（2）彈簧選擇步驟：根據(jù)卸料力和模具安裝彈簧的空間大小，初定彈簧數(shù)量n，計算出每個彈簧應有的預壓力F0并滿足公式。根據(jù)預壓力F0和模具結構預選彈簧規(guī)格，選擇時應該使彈簧的最大工作負荷F2大于F0。計算預選的彈簧在預壓力F0作用下的預壓縮量。也可以直接在彈簧壓縮特性曲線上根據(jù)F0查出。校核彈簧最大許壓縮量是否大于實際壓縮量，即。如果不滿足上述關系，則必須重新選擇彈簧規(guī)格。直到滿足為止。（3）根據(jù)模具安裝位置擬選4個彈簧，每個彈簧的預壓力為=8091.2/4N =2022.8N查表彈簧選取30.5mm17.5mm40mm。綜上所述，結合卸料板的厚度查表，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸160mm125mm25mm，從而可以確定卸料板的尺寸。查表，卸料板的厚度為16mm。3