1、河南机电高等专科学校毕业论文1小活门模具设计绪 论冲压是在温室下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切断、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭线的部分作为冲裁件时，称为落料；而封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可以直接冲出成品零件也可以弯曲、拉深和挤压等其他工序准备坯料，还可以对已成型的工件进行在加工。冲裁所使用的模具叫冲裁模，他
2、是冲裁过程比不可少的工艺装备。如图 2-1-1所示是一副简单的冲裁模具。图 2-1-1 普通冲裁示意图1-凸模 2-凹模在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（半成品）的一种特殊工艺装备称为冲压模具（俗称冷冲） 。冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点，生产出来的制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。河南机电高等专科学校毕业论文2一 零件工艺性分析零件简图 ： 如图 2-1 所示零件名称 ： 小活门材 料 ： 45 钢 材料厚度 ： 2.5 mm图 2-1冲裁件的工艺性是指冲裁见对冲裁工
3、艺的适应性。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是不否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量模具寿命和生产效率有很大影响。2.1、 冲裁件的结构工艺性2.1.1、冲裁件的形状该冲压件的形状简单，有利于材料的合理利用。2.1.2、冲裁件内行及外行的转角该冲裁件内行及外行的转角处无尖角，而以圆弧过渡如图 2-1 所示。便于模具加工，减少了热处理开裂，减少了冲件时尖角处的崩刃和过快磨损。在各直线河南机电高等专科学校毕业论文3或曲线的连接处，都有 R=0.5（料厚）以上的圆角，提供了模具的
4、寿命。2.1.3、冲裁件上凸模出的悬臂和凹槽该冲件无过长的悬臂和宽度过小的凹槽。2.1.4、冲裁件的孔边距与孔间距为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小，其许可值如图 2-2所示 1。bmin =1.5t c=(1-1.5)tlmax 5b c=(1.5-2)t图 2-2用条料冲裁两端带圆弧的工件时，其圆弧半径 R 应大与条料宽度的一半，否则由于条料宽度有公差使工件产生凸肩。2.2、冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的精度为 IT14 级，为尽可能降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲裁件使用要求的前提下，应竟可能的采用经济精度。河南机电高等专科学校毕业论文4第三章 冲
5、压工艺方案的确定3.1 方案分析该工件包括落料冲孔两个基本工序，可以有以下三种方案：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，采用级进模。3.2 方案选择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，难以满足大批量生产要求。方案三是一种工位多，连续成形的级进模，只需一副模具，需要两次定位，设计时精度不太高。而方案二也只需一副模具，生产效率高，操作方便，通过上述三种方案的分析比较。该件的冲压采用方案二为佳。综上述分析，该冲压件采用方案二进行冲压最佳。河南机电高等专科学校毕业论文5第四章 主要工艺参数计算4.
6、1 、排样方式的确定及其计算首先要设计调料排样图。查表得最小搭变值取 2 1.5mm 和 1.8mm，条料宽：B=70+21.8=73.6 mm。 取 B=74mm.冲截面积 ： A5919.5mm 2 步距 ： S=100+1.5=101.5mm一个步距的利用率 ： =nA/BS100%79%4.2、 冲压力的计算：该模具采用倒装符合模，采用刚性推件，弹性卸料装置。冲裁力 F ： F=KLtTb Lt b =340 7502.5=637500NL=34mm， b =750MPa卸料力 FX ：F X =KX F=0.046737500=25500N查表 2.6.1 得 KX =0.04推件力
7、 FT ： FT =nKT F=40.05637500=127500Nn=h/t=10/2.5=4冲压工艺总力 Fz ： Fz=F+FX +FT =637500+25500+127500=790500N所以选择压力机的吨位为 800KN。4.3、 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图 4-1 所示。在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1 L8 共 8 组基本线段，有关计算如表-1 所示 3。河南机电高等专科学校毕业论文6图 4-1表-1各基本要素压力中心的坐标值基本要素长度L/ mm x yL1 =125.6 -47.5
8、0L2 =15.7 -40 25L 3 =63 -1.5 35L 4 =31.4 30 15L 5 =30 50 0L 6 =31.4 30 0L 7 =63 -1.5 -35L 8 =15.7 -40 -25合计 375.8 20.5 0以上计算结果可以看出，该工件冲裁力大，压力中心偏移坐标原点，为了便于模具的加工和装配，模具中心应选和压力机中心相重合的位置，则偏离原心 20.5 mm。4.4、工作零件刃口尺寸计算河南机电高等专科学校毕业论文7在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。IT14 级落料 R20、R10、R120 公差 R20-0.430
9、、R10 -0.360、R120 -0.870 。冲孔 R5 公差为：R5 0+0.30因为工作精度为 IT14 所以 x=0.5查表 2.3.2 得 Zmin =0.225, Zmax =0.275 Zmax -Zmin =(0.275-0.225)=0.05 mm设凸、凹模分别按 IT6、IT7 级加工制造。冲孔：R5 0+0.30d T =dmin + x） -T0 =（5+0.50.30） -0.0080 mm=5.15-0.0080d A =（ d T + Zmin ） 0+A =（5.15+0.225） 0+0.012 =53.750+0.012校核：| T | +|TA|Z ma
10、x -Zmin 0.00.+0.012 0.05 即 0.020.05（满足间隙公差条件）落料：R20 -0.430 DA =（D max - x） 0+A =（20-0.50.43） 0+0.025=19.7850+0.025 DT =（ DA - Zmin） -t0 = (19.785-0.225) 0-0.016 mm =19.560-0.016 mmR10-0.360 DA =（D max - x） 0+A =(10-0.50.36)0+0.025 mm =9.82 0+0.025mmDT =（ DA - Zmin） -t0 =(9.82-0.225)0-0.016 mm =9.595
11、0-0.016 mmR120-0.870 DA =（D max - x） 0+A =(120-0.50.87)0+0.025 mm=119.5650+0.025 mmDT =（ DA - Zmin） -t0 =(119.565-0.225)003.016 mm =119.34 003.016 mm校核：| T | +|TA|Z max -Zmin 则： 0.016 mm+0.025 mm=0.04 mm0.05 mm （能满足间隙公差条件）河南机电高等专科学校毕业论文8第五章 模具总体设计5.1、模具类型的选择有冲压工艺分析可知，采用复合模冲裁。 设计复合模，首先考虑复合模工作零件的安装位置不
12、同，来选择正装复合模或倒装复合模。正装式较适合用于冲制材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。而倒装式不宜冲制孔边距较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推杆，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件。依据冲裁件小活门工件尺寸和材料性质，选择倒装复合模较好。5.2、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用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用活动挡料销定距。5.3、卸料、出件方式的选择因为工件料厚为 2.5 mm，相对较薄，卸料力较小，故可采用弹性卸料。采用刚性卸件的倒装复合模，板料是处于被压紧
13、状态下冲裁，而采用弹性卸件装置，可以冲裁平直度要求较高的制件。5.4、导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模选择后侧导柱的导向方式。采用导料板来控制条料的送进方向。河南机电高等专科学校毕业论文9第六章 工作零部件设计6.1、定位零件的设计定位零件的作用是使条料或毛坯在冲模中确定正确位置的从而保证冲出 合格的制件。根据毛坯和模具的不同特点，必须采用不同形式的定位装置。冲模中常用的定位零件有定位板、挡料销。6.1.1、挡料销该模具选用活动挡料销较合适，冲压时，条料向前推进就对挡料销的斜面施加压力，用带有活动的下卸料板的敞开式冲模上，因为它在冲压时随凸模下行而压入孔内，工作
14、很方便。挡料销与卸料板的配合为 H8/d9。挡料销高出卸料板 2-4 mm。D=6 mm。d=4 mm,L=20 mm.（如零件图 1 所示） 。6.1.2、导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，导料板与条料之间的间隙取 1 mm，这样就可以确定导料板的宽度，导料板的厚度按表 2.9.7（冲压模具设计与制造）查。H=8 mm，导料板采用 45 号钢制作，热处理硬度为 40-45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。6.2、卸料部件的设计6.2.1、卸料板的设计弹压卸料板与凸模的单边间隙 Z=0.15 mm，卸料板与凸模孔配合 H6/h6，卸料板的周界尺寸和凹模板的周界尺寸相同，卸料板
15、采用 45 号钢制造，淬火硬度为 40-45HRC。6.2.2、推件块及打杆的设计把制件或废料从装于上模座的凹模中推出的零件称为推件装置。推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。该模具选刚性推件装置。它由打杆和推件块组成，其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击河南机电高等专科学校毕业论文10上模内的打杆与推件块，将凹模内的工件推出，其推力大，工作可靠。1 、推件块设计推件块的外形尺寸与落料凹模外形尺寸一致，推件块 L=23mm，凸肩高 L1 =5 mm。2、打杆按 GB2867.2-81 选择 4，d=17 mm ，L=L 1 +L2+ C=210 mm。3、
16、弹簧的选择与挡料销配置的弹簧选用 D=6 mm，t=3.61 mm，L=16 mm，n=4。与卸料板连接的弹簧选用 D=32 mm，t=9.93 mm，L=40 mm，n=3，d=6 mm，h j=10.5 mm。 （GB/T119.1-2000）6.3、固定板的设计将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上，模具中常见的是凸木固定板。固定板分为圆形和矩形固定板两种。凸模固定板的厚度一般去凹模的 0.6-0.8，其平面尺寸与卸料板外形尺寸相同。固定板的凸模安装孔与凸模采用 H7/m6,H7/n6,压装后将凸模端面与固定板一起磨平 5。固定板材料采用 45 号钢。取上模座凸模固定板厚度为 20 mm，下模座凸模固定板厚度为 30 mm。6.4、凸模设计6.4.1、落料凸模综合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工。与凸模固定板的配合按 H6/m5。其总长 L：L=h1+h2+t+h=（30+10+2.5+10 ）=52.5 mm。 取 L=53 mm。式中： L 凸模长度h1 凸模固定板厚度h2 导料板厚度
