倒裝復(fù)合模設(shè)計說明書

1、1251934王浩模具設(shè)計 設(shè)計題目倒裝復(fù)合模模具設(shè)計學(xué) 院(系)機械與能源工程學(xué)院專 業(yè)機電一體化學(xué) 號1251934學(xué)生姓名王浩指導(dǎo)老師林建平完成日期 2016 年 1 月 8 日目錄引言31 分析零件工藝性41沖裁件造型42沖裁件工藝分析43沖壓工藝方案的確定4二毛坯排樣方案設(shè)計及材料利用率計算51排樣方法的確定52布置方式的確定5三沖裁力及壓力中心計算61沖裁力的計算62其他沖壓力計算6四選擇壓力設(shè)備6五模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計71送料方式72卸料和出件方式73凹模板外形尺寸的計算84其他模板尺寸的確定85模架的選擇9六主要零件設(shè)計101凸、凹模零件設(shè)計102卸料和頂件裝置設(shè)計12七其他零件設(shè)

2、計141模柄的設(shè)計142螺釘?shù)倪x擇143圓柱銷的選擇14八校核模具高度14九課程總結(jié)15參考文獻16附錄171下模座172下模墊板183凸凹模固定板194卸料板205凹模板216空心墊板227凸模固定板238上模墊板249上模座2510凸凹模2611推塊2712沖孔凸模2813總裝圖28引言 隨著我國科學(xué)技術(shù)的進步、社會經(jīng)濟快速發(fā)展，模具成型技術(shù)及模具設(shè)計與制造已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。近十幾年來，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，特別是高新技術(shù)企業(yè)的快速發(fā)展加大了用于技術(shù)進步的投資力度，技術(shù)進步已成為企業(yè)發(fā)展的重要動力。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達的國家相比仍存在較大

3、差距，未來的中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展空間是巨大的。冷沖壓式利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑形變形，從而獲得所需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。沖模是將材料加工成所需沖件的一種工藝裝備。沖模在冷沖壓中至關(guān)重要，一般來說，不具備符合要求的沖模，冷沖壓就無法進行；先進的沖壓工藝也必須依靠相應(yīng)的沖模來實現(xiàn)。由于冷沖壓所用原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定、互換性好。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機械制造、

4、車輛生產(chǎn)、航天航空、電子、電氣、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕，剛度好的沖壓件所代替?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的本文從一實例出發(fā)，詳細介紹倒裝復(fù)合模的設(shè)計步驟。一、分析零件工藝性1.沖裁件造型 2.沖裁件工藝分析（1）該零件用材為08F鋼塑性好，適用于沖壓生產(chǎn)。（2）該零件的生產(chǎn)批量為大批量，因此在制定生產(chǎn)方案時，應(yīng)充分考慮如何提高生產(chǎn)率。（3）該零件形狀規(guī)則，但不對稱。（4）該零件的精度等級為IT1

5、1級，因此，模具的制造精度等級IT7級。綜上，該零件具有良好的沖裁工藝性。3.沖壓工藝方案的確定。該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：      （1）單工序模：先落料，再沖孔，分布沖壓。模具制造容易，且價格低，但生產(chǎn)效率低，不符合大批量生產(chǎn)要求   （2）級進模：沖孔落料連續(xù)沖壓。由于該零件的精度要求為IT11級，為滿足精度要求，有必要增加兩個導(dǎo)正銷，這樣又使得模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。  （3）復(fù)合模：落料沖孔同時沖壓。這樣既可以提高生產(chǎn)率，又可以借模具精度來保證零

6、件精度。綜上，最后采用復(fù)合模進行生產(chǎn)。又由于該零件最小壁厚大于凸凹模要求的最小壁厚值（c（1.52）t）零件符合采用復(fù)合模進行生產(chǎn)的要求，最終確定沖壓工藝方案為采用復(fù)合模進行生產(chǎn)。二、毛坯排樣方案設(shè)計及材料利用率計算1.排樣方案的確定排樣方法大致可以分為： （1）有廢料排樣（2）少廢料排樣（3）無廢料排樣     考慮到零件形狀的特殊性，無法采用無廢料排樣。由于采用手工送料，無法精確控制步距，出于保證沖裁件精度與模具壽命，確定排樣方法為有廢料排樣。由于料厚為0.5mm,查手冊確定搭邊值為1mm。2.布置方式的確定用cad進行排樣設(shè)計，

7、得如下方案為最佳方案：接下來進行材料利用率的計算。（1） 沖裁件的實際面積 A=842.11mm。無法避免的結(jié)構(gòu)廢料Aa=278.03mm（2） 條料寬度B=60mm，步距S=88.6mm（3） 材料利用率=A/BS=842.11/(37*49)=46.45%三、沖裁力及壓力中心計算1.沖裁力的計算(1)查相關(guān)手冊得：08F鋼材的b=39kgf/mm2；      (2)材料厚度t=0.5mm； s (3) 落料周邊長度L1=152.548mm沖孔周邊長度L2=94.2mm(4) 總沖裁力F=L1+L2t

8、b=4811.586kgf2.其他沖壓力的計算板厚為0.5mm的鋼板，推件力系數(shù)卸料力系數(shù) Kx=0.04；推件力系數(shù)KT=0.055.F卸=KxF=192.46kgfF頂=KTF=264.64kgfF總=F+F卸+F頂=5268.68kgf=53kN3.壓力中心的計算用inventor進行受力分析，得到壓力中心如圖所示四、選擇壓力設(shè)備查手冊知，安全系數(shù)為1.3。由于P1.3F總=68.9kN，所以所選壓力機的公稱壓力應(yīng)大于68.9kN.考慮到開式可傾壓力機機身為可傾式結(jié)構(gòu)，傾斜時便于沖壓件或廢料從模具上滑下，可免去取件的步驟，有利于提高生產(chǎn)效率。并且開式的結(jié)構(gòu)便于工人進行手動送料等

9、操作，故選擇可傾壓力機。由手冊查得J23-16開式可傾壓力機的公稱壓力160k/N，滿足使用要求。故選擇J23-16開式可傾壓力計機，主要參數(shù)如下： 公稱壓力 160KN ；滑塊行程 55mm；立柱距離 220mm 滑塊行程次數(shù) 120次/min ；最大封閉高度 220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm ；滑塊中心線至床身距離 160mm 工作臺尺寸： 前后300mm；左右450m模柄孔尺寸：直徑40mm；深度60mm 五、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

10、1. 送料方式 由于零件形狀簡單，價格低廉，而進行自動送料的成本較高，不符合生產(chǎn)實際的要求，故選定送料方式為手工送料。(1)導(dǎo)料方式的選擇導(dǎo)料方式主要分為導(dǎo)料板與導(dǎo)料銷，考慮到采用倒裝復(fù)合模進行沖裁，并且要進行彈性卸料，所以導(dǎo)料板不符合要求。導(dǎo)料銷分為固定式和彈頂式，由于導(dǎo)料銷的布置位置離凹模刃口位置較遠，所以選擇導(dǎo)料方式為固定式導(dǎo)料銷，并在凹模上開設(shè)避讓孔。(2) 擋料方式的選擇 擋料方式主要有固定擋料銷、活動擋料銷、回帶式擋料銷、側(cè)刃，考慮到采用倒裝復(fù)合模進行沖裁，側(cè)刃定距的方式不符合要求。由于導(dǎo)料方式采用導(dǎo)料銷，為了便于加工，擋料方式選擇固定擋料銷。2. 卸料和出件方式(1)

11、卸料方式選擇卸料裝置主要可以分為（1）固定卸料裝置  （2）彈壓卸料裝置     其中固定卸料裝置的卸料力大，卸料可靠，適用于沖裁板料較厚(t>0.5mm)，平面度要求不高的場合；彈壓卸料裝置的卸料力小，但它既起卸料作用，又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平面度較高，適用于板料較薄的場合（t<1.5mm）。綜合考慮沖裁零件的要求，沖裁件尺寸較小，卸料力較小，彈壓卸料裝置完全能夠滿足卸料力的要求，并且由于選擇倒裝復(fù)合模進行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率的同時，導(dǎo)致沖裁件的平直度受影響，故應(yīng)選擇彈壓卸料裝置，彌補其平直度。&#

12、160;確定卸料裝置為彈壓卸料裝置。(2) 出件方式選擇成型后沖孔廢料卡在凸凹模的內(nèi)孔中，成型件卡在凹模中。由于采用倒裝復(fù)合模，卡在凸凹模內(nèi)孔中的沖孔廢料由下次沖裁時的凸模推出，不用布置推件裝置。而對于卡在凹模內(nèi)的成型件，必須布置推出裝置進行推出。     為了保證成型件的平整與推件可靠，建議采用彈性推出與剛性推出相結(jié)合的方法，一方面在推板上布置彈簧，沖裁時起到壓料作用，保證從沖裁件的平整，并且在成型后及時將沖裁件推出，避免用打桿推出時沖裁件從高處掉落在凹模上，影響沖裁件質(zhì)量與模具壽命，另一方面為了防止有時彈簧未能有效推出，沖裁件卡在凹模內(nèi)，也

13、要在推板上布置打桿，以確保推件的可靠。3. 凹模板外形尺寸的計算（1）由排樣可知，垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離s=45.5mm  由手冊可得，材料厚度t=0.5mm，s=45.5mm時，凹模厚度系數(shù)k=0.3凹模厚度H=ks=0.3×45.5mm=13.65mm所得凹模厚度較小，考慮到凹模強度與壓力機的最小封閉高度，取凹模厚度H=21mm(2) 垂直于送料方向的凹模寬度B=s+0.3H=45.5+3.5×21mm=119mm(3)由手冊得，材料寬度為60mm，厚度為0.5mm時，凹?？妆谥吝吘壍木嚯xs2=30mm送料方向凹模長度L=s1+2s2=60

14、+2×30mm=120mm初定凹模外形尺寸為H×B×L=21×119×120mm4. 其他模板尺寸的確定由于采用復(fù)合模進行生產(chǎn)，主要工作部分模板大致包括：凸模固定板、限位板、凹模版、卸料板、凸凹模固定板。     根據(jù)凹模板的厚度H=21mm，大致確定凸模固定板厚度為16mm，限位板厚度為16mm，卸料板厚度為14mm，凸凹模固定板厚度為16mm。5.模架的選擇根據(jù)國家標準，導(dǎo)柱模模架主要分為中間導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、對角導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架 ，考慮到復(fù)合模對剛性與工作平穩(wěn)度有較高要

15、求，故后側(cè)導(dǎo)柱模架不符合要求；四導(dǎo)柱模架精度遠大于所要求的精度，并且成本較高，故也不符合要求。中間導(dǎo)柱模架與對角導(dǎo)柱模架都符合生產(chǎn)的要求，從中選擇中間導(dǎo)柱模架。根據(jù)中國模具設(shè)計大典表22.4-5中GB/T 2851-2008規(guī)定的中間導(dǎo)柱模架規(guī)格。由凹模外形尺寸為H×B×L=21×119×120mm，壓力機最大封閉高度220mm，封閉高度調(diào)節(jié)量45mm，選定凹模周界為125×125mm，參考閉合高度150190mm的中間導(dǎo)柱模架。查得：     上模座規(guī)格125×125

16、15;35 （GB/T 2855.1-2008）      下模座規(guī)格 125×125×45 （GB/T 2855.2-2008）      導(dǎo)柱規(guī)格 22×180；25×180 （GB/T 2861.1-2008）      導(dǎo)套規(guī)格 22×80×33; 2

17、5×80×33  (GB/T 2861.3-2008)       由此，所有模板的規(guī)格尺寸與材料選用如下：模板規(guī)格（L×B×H）材料上模座125×125×30HT200上模墊板125×125×845推桿固定板125×125×5Q235凸模固定板125×125×16Q235限位板125×125×1645凹模125×125×14Cr12卸料板125&

18、#215;125×1445凸凹模固定板125×125×14Q235墊板125×125×8Q235下模座125×125×45HT200推板D8045六、主要零件設(shè)計1. 凸、凹模零件設(shè)計(1) 刃口尺寸計算A刃口加工方式選擇根據(jù)凸、凹模加工方式的不同，刃口尺寸的計算方法主要分為：分開加工法和配做法 ?？紤]到分開加工法主要針對圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件，并且模具的制造公差小，模具制造困難，成本高，而配做法工藝簡單，制造容易，模具的間隙由配制保證，可適當(dāng)放大基準件的制造公差，目前應(yīng)用較為廣泛。故確定加工方法為配做法。B刃

19、口尺寸計算落料以凹模尺寸為基準，沖孔以凸模尺寸為基準。因模具為復(fù)合模，要同時進行沖孔與落料。因此要分別進行落料凹模與沖孔凸模的尺寸計算。由手冊可得，厚度為0.5mm的08F鋼材的初始雙面間隙取值范圍為Zmin=0.04mm Zmax=0.05mm(1)落料凹模與凸凹模外輪廓計算 工件尺寸圖 凹模圖由手冊可得，因零件精度為IT11級，故磨損系數(shù)x=0.5     由磨損圖可知，磨損后變大的尺寸代入公式Aj=(Amax-x)0+4磨損后變小的尺寸代入公式Bj=(Bmin-x)-40凸凹模外輪廓的尺寸，按照凹模的實際尺寸配制，保證雙面間隙為0.04m

20、m0.05mm（2）沖孔凸模與凸凹模內(nèi)輪廓計算 工件尺寸圖 磨損圖由磨損圖可知，磨損后變小的尺寸：BP1=(Bp1min-x)-40BP2=(Bp2min-x)-40(2) 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計已知沖裁件的最小壁厚為5.5mm 。根據(jù)手冊可得，沖裁材料厚度為0.5mm的板料的凸凹模的最小壁厚為2.5mm，故凸凹模的最小壁厚滿足要求。 (3) 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計A凸模結(jié)構(gòu)形式圓凸模的結(jié)構(gòu)形式主要分為標準圓凸模，凸緣式圓凸模，直通式凸模，由于沖裁件內(nèi)孔為圓形，形狀簡單，沖裁力不大，故凸緣式圓凸模與直通式凸模不符合要求。考慮到標準圓凸模的配合段占據(jù)整個凸模長度的一半，將導(dǎo)致凸模固定板過厚，于是決定不采

21、用標準件，自行加工。凸模的固定采用凸模固定板配合段定位，凸模固定板壓緊的方式。B凸模長度計算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，凸模長度等于凸模固定板、限位板、凹模厚度之和。由于凸凹模將會進入凹模板一段距離， 再加上一定的增加長度（凸模進入凹模的深度0.5mm）。 即凸模長度=h=42mmC凸模強度與剛度校核由于凸模直徑為7mm和16mm，沖裁的板厚為0.5mm，凸模的截面尺寸相對于板料厚度大了很多，故不需要進行強度和剛度的校核。(4) 凹模型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計A凹模結(jié)構(gòu)形式與固定方式凹模的結(jié)構(gòu)主要分為整體式和鑲拼式，由于沖裁件形狀簡單，尺寸較小，沖裁所用的凹模選定為整體式。 由于采用整體式的

22、凹模版，凹模板與上模座之間采用螺釘鎖緊，銷釘定位。B凹?？卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式凹?？卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式主要分為：全直壁型孔、階梯形直刃壁型孔、斜刃壁凹模?？紤]到采用倒裝復(fù)合模，凹模在上模，要從凹模內(nèi)進行推件，故斜刃壁凹模、階梯形直刃壁型孔不符合要求，凹?？卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式選定為全直壁型孔。2. 卸料和頂件裝置設(shè)計(1) 卸料裝置設(shè)計A彈性元件的選用1）初定彈簧數(shù)量n 。為確保卸料平穩(wěn)，擬選n=42）計算每個彈簧的預(yù)壓力Fy=Fxn=KxF1n=755N3）由2Fy估算彈簧的極限工作載荷Fj=2Fy=1510N由國際標準模具彈簧ISO10243，初選SJM32×16×44。規(guī)格：DH

23、=32mm，Dd=16mm，h0=44mm，hj=16.3mm，F(xiàn)j=1718N，n=7圈。4）計算彈簧預(yù)壓縮量hy=FyhjFj=7.2mm5）校核h=hy+hx+hm=7.2+1+1+5mm=14.2mm<16.3mm因此，彈簧SJM32×16×44是合適的B卸料螺釘?shù)倪x用卸料螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘  已知與彈簧配合的芯軸的直徑為16mm，根據(jù)JB/T 7650.6-1994，選用規(guī)格為M12的卸料螺釘。 已知下模座厚度為45mm，墊板厚度為16mm，凸凹模固定板厚度為16mm，安全距離為10mm，卸料板厚度14mm。

24、故卸料螺釘長度L>(16+16+10+14)mm=56mm,  L<(45+16+16+10+14)mm=101mm     根據(jù)JB/T 7650.6-1994，選用長度為65mm的卸料螺釘。  綜上，卸料螺釘?shù)囊?guī)格為M12×65 JB/T 7650.6-1994。(2) 推件裝置設(shè)計A推件塊的設(shè)計推件塊的外輪廓與沖裁件的外輪廓一致，為了保證推件塊的推出可靠，推件塊與凹模配合的部分要比凹模略長1mm，即L1=h+1=22mm設(shè)計推件塊的凸緣部分時，要保

25、證板料分離時，推件塊離凸模固定板仍有10mm的安全距離，已知限位板厚度為16mm，推件塊已比凹模厚度略長1mm，材料板厚1mm，因此凸緣的長度L2=16-10-1-1=4mm要完全包絡(luò)推件塊外輪廓，于是將凸緣的表面尺寸設(shè)計為55×72mm的矩形。同時，為保證推出平穩(wěn)，無偏心載荷，矩形的幾何中心位于工件的壓力中心。B推桿的設(shè)計為確保推出的平穩(wěn)，選用四根推桿，分別布置在推件塊的四周。為了推出可靠，推桿的長度要略大于推桿固定板、凸模固定板、限位板的厚度之和。再減去推件塊的凸緣厚度。     即 L>16+16+5-4mm=33mm。根

26、據(jù)中國模具設(shè)計大典JB/T 7650-1994 ，確定推桿的規(guī)格為6×35。C推板的設(shè)計考慮到推件塊的大小與推桿的布置情況，推板選擇直徑為80mm，厚度為6mm的圓板。D彈性元件的選擇1）初定彈簧數(shù)量n 。為確保卸料平穩(wěn)，擬選n=62）計算每個彈簧的預(yù)壓力Fy=FT1n=KTF1n=689N3）由1.5Fy估算彈簧的極限工作載荷Fj=1.5Fy=1033.5N由國際標準模具彈簧ISO10243，初選SJM20×10×25。規(guī)格：DH=20mm，Dd=10mm，h0=25mm，hj=12.0mm，F(xiàn)j=1292N，n=2.5圈。4）由于

27、是進行推件的彈簧，則不需要進行校核。七、其他零件設(shè)計1. 模柄的設(shè)計模柄主要分為旋入式、壓入式、凸緣式?？紤]到上模座的尺寸較小，而凸緣式的面積較大，故不符合要求；并且模柄下的墊板開有推板孔，故壓入式也不符合要求，所以選定模柄為旋入式模柄。     根據(jù)最新沖壓模具標準及應(yīng)用手冊中JB/T 2862.2-2008，由壓力機J23-16的模柄孔尺寸（直徑為40mm深度為60mm）與上模座的厚度35mm，選定規(guī)格為40×95的旋入式模柄。     由于需要設(shè)置打桿，故選擇B型模柄。

28、其模柄孔尺寸為直徑13mm，模柄高度為95mm，所以選定打桿直徑為12mm，長度為120mm的打桿。2. 螺釘?shù)倪x擇考慮到最小孔邊距與螺釘長度，上模選擇內(nèi)六角螺釘M10×100，下模選擇內(nèi)六角螺釘M6×60。3. 圓柱銷的選擇考慮到最小孔邊距與螺釘長度，上模選擇圓柱銷M10×100，下模選擇圓柱銷M6×60八、校核模具高度為確保設(shè)計的模具能正確地安裝到壓力機上，需對模具進行高度校核。模具高度等于各板的厚度加上留出的安全距離10mm與板厚0.5mm。H總=35+20+5+16+16+21+14+0.5+10+16+16+45mm =214.5mm      壓力機最大閉合高度220mm，閉合高度調(diào)節(jié)量45mm。     由于（220-45）mmH總220mm故模具高度滿足