按扭锁冲裁模设计说明书.doc

摘 要 用模具技术生产的制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低消耗等特点。由此可见，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 本论文详细的论述了冲压模具的全过程。冲压模具即是在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备。 该零件是抽屉或文件柜的按钮锁，该产品目前市场的需求量非常大。价格较低。改进后的该产品的模具采用了由送料机自动给料的加工方法、成本低、生产效率高。该产品的精度要求一般，结构简单。关键是怎样实现机器自动给料，从而省去人工给料的过程。本文还主要论述了冲裁零件的结构工艺分析、凹凸模刃口尺寸的设计计算、冲裁排样与定位元件的设计、冲压力及压力中心的计算和模具的主要零件的结构设计等。 改进后的模具可实现自动化，大大降低了成本，提高了生产效率。 关键词： 落料、冲孔、模具间隙目 录第一章 引言第二章 零件的结构工艺与工艺方案分析 2.1结构工艺性分析 2.2工艺方案分析 第三章 模具间隙的确定 31冲裁模间隙值的确定第四章 凹、凸模刃口尺寸的设计计算 4.1凹、凸模刃口尺寸的计算第五章 冲裁排样与定位元件的设计 5.1排样方法 5.2搭边值的确定 5.3画排样图 5.4条料宽度和导料板间距离的确定第六章 冲压力与压力中心的计算 6.1冲裁力的计算 6.2初选压力机 6.3计算压力中心第七章 模具的主要零部件的结构设计 7.1工作零件的结构设计 7.2定位零件的设计 7.3导料板的设计 7.4卸料部件的设计 7.5模架及其它他零部件设计第八章 模具的装配 8.1模具的总装配第九章 设计总结 参考资料按扭锁冲裁模设计第一章 引 言 该冲裁件是用于抽屉及文件柜上的按钮，见图一。本冲裁件的材料采用Q235钢制造、生产为中小批量生产。模具结构简单，月产量约为80万，一般采用机器自动给料，这种方式成本低，效率高。本文就设计的模具进行论证。图1按扭锁第二章 零件的结构工艺与工艺方案分析2.1 结构工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，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、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁质量、模具寿命和生产效率有很大影响。 此工件有落料、冲孔、工序完成。材料为Q235冷板具有较好冲压性能，适合于冲裁。 尺寸精度：零件图上未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差表。各尺寸公差为：根据书冲压工艺与冲模设计表1-1公差配合与技术测量基础 尺寸公差： 零件外形： 零件内形： 空心距： 2.2工艺方案分析 在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。冲裁工序数一般容易确定，关键是确定冲裁工序的组合和冲裁工序的顺序。 经分析工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件的生产了叫大。根据材料厚度为（0.8）的特点，为保证孔位精度，冲模要有叫高的生产效率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采用导正钉定位，弹性卸料板装置，自然漏料的方式连续冲裁结构形式。 按照工艺性分析本制件的基本工序有：落料、冲孔和弯曲三种.按其先后顺序组合,可得如下三种方案: （1）落料、冲孔。单工序冲压。 （2）落料、冲孔。单件复合冲压。 （3）冲孔、切断。单件级进模冲压。方案（1）、属于单工序模，生产效率低，而此制件的生产量较大，故不宜采用。方案（2）属于复合模，冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案（3）是级进模，生采效率高，操作方便，且精度也可满足工件要求，还可以自动下料。通过对上面的几种方案分析比较，该制件的冲压生产采用方案（3）为佳。第三章 模具间隙的确定 3.1 冲裁模间隙值的确定 间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等有着很大的影响。但很难找到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件质量最佳、冲裁寿命最长，冲裁力最小等各方面的要求。因此，在实际生产中个，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具的使用寿命这三个因素综合考虑，给间隙一个范围值。只要在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。 1、理论确定法 主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。根据公式可求得合理间隙Z为 Z=2（t-h0）tan=2t（1-h0/t）tan 式中：t材料厚度； h0产生裂纹是凸模挤入材料深度； h0/t产生裂纹是凸模挤入材料的相对深度； 剪切裂纹与垂线间的夹角； 2、经验确定法 根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值，这时冲裁力与模具使用寿命作为次要因素考虑。对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙 值。见附表： 冲裁模初始双面间隙值Z材料厚度t软铝纯铜、黄铜、软钢Wc=（0.080.2）%杜拉铝、中等硬钢Wc=（0.30.4）%硬钢Wc=（0.50.6）%ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.21.51.80.0080.0120.0160.0200.0240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.0180.0270.0360.0450.0540.0630.0720.0810.0900.1200.1500.180 由该表格查得：此零件的模具间隙为Zmin=0.04，Zmax=0.056第四章凹、凸刃口尺寸的设计计算4.1 凹、凸模的刃口尺寸：由于冲裁件的形状简单，除一处外，其余多为自由公差。故暂采用分别加法来保证合理间隙。也就是分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。其计算公式如下： （1）落料： DA(Dmax-X)0+A DT( DA-min)-T0 （2）冲孔： dT（dmin+X）-T0 dA （dT+Zmin）0+A （3）孔心距： LdL+1/8上述式中：DA、DT落料凹、凸模的尺寸 dT、dA冲孔凹、凸模的尺寸 Dmax落料件的最大极限尺寸 dmin冲孔件孔的最小极限尺寸 L、Ld工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸 工件制造公差 Zmin最小合理间隙 X磨损系数 T、A凸、凹模的制造公差可按IT16IT17级来取，也可查冲压模具设计与制造表2.4.1选取，或取T0.4（Zmax- Zmin），A0.6（Zmax- Zmin）。 为了保证初始间隙不超过Zmax即T+A+ ZminZmax，T和A选取必须满足以下条件： T+AZmax- Zmin由冲压模具设计与制造表2.3.3 冲压模初始双面间隙值Z得： Zmin =0.246 Zmax =0.360 则：T=0.4（Zmax- Zmin）=（0.360.246）=0.045 A=0.6（Zmax- Zmin）=（0.360.246）=0.068该制件为自由公差按IT13级来计算。 取X=0.75冲孔（2.5）： dT=（dmin+X）-T0 =(2.5+0.75×0.1) -0.0450 2.575 -0.0450 dA =（dT+Zmin）0+A （ 2.575+0.246）0+0.068 2.8210+0.068校核：T+AZmax- Zmin 0.0450.0680.0360.246 0.1130.114 （满足间隙公差条件）孔距尺寸：Ld1=L+1/8（36±0.125×2×0.1） （36±0.025） Ld2=L+1/8（22±0.125×2×0.1） （22±0.025） Ld3=L+1/8（3.8±0.125×2×0.22） （3.8±0.055） Ld4=L+1/8（2±0.125×2×0.25） （2±0.055）落料：DA1(Dmax-X)0+A （41.10.75×0.62）0+0.068 40.6350+0.068 DT1( DA-min)-T0 （40.635-0.246）-0.0450 40.389-0.0450 DA2(Dmax-X)0+A （400.75×0.62）0+0.068 39.5350+0.068 DT2( DA-min)-T0 （39.535-0.246）-0.0450 39.289-0.0450 DA3(Dmax-X)0+A （30.30.75×0.62）0+0.068 29.8350+0.068 DT3( DA-min)-T0 （29.835-0.246）-0.0450 29.589-0.0450 DA4(Dmax-X)0+A （80.75×0.36）0+0.068 7.730+0.068 DT4( DA-min)-T0 （7.73-0.246）-0.0450 7.484-0.0450 DA5(Dmax-X)0+A （2.20.75×0.25）0+0.068 2.01250+0.068 DT5( DA-min)-T0 （2.0125-0.246）-0.0450 1.7665-0.0450 DA6(Dmax-X)0+A （100.75×0.36）0+0.068 9.730+0.068 DT6( DA-min)-T0 （9.73-0.246）-0.0450 9.484-0.0450 DA7(Dmax-X)0+A （80.75×0.36）0+0.068 7.730+0.068 DT7( DA-min)-T0 （7.73-0.246）-0.0450 7.484-0.0450第五章 冲裁排样与定位元件的设计 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料的利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。5.1排样方法。 根据材料的合理利用，条料排样方法可分为三种：（1）有废料排样。（2）少废料排样。（3）无废料排样。5.2搭边 1、排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。 2、搭边值的确定 搭边值由经验确定。下表为最小搭边值的经验数表。材料厚度t圆形或圆角r>2t的工件矩形件边长L50矩形件边长L50或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.52.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.70.8t0.8t0.9t5.3画排样图由上图可知两工件间的搭边:a1.8 工件边缘搭边：a11.55.4材料的利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比较材料的利用率，它是衡量利用材料的经济性指标。 一个步距内的材料利用率可用下式表示： A/Bs×100式中：A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度 S步距 此模具的利用率为：A/Bs×100=1155.3362/43.45×41.1 =64.75.4条料宽度与导料板间距离的计算在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的的宽度，进而确定导料板间的距离。由于侧面搭边值a已经考虑了剪板公差所引起的减小值，所以条料宽度的计算一般用下列公式计算。 条料宽度： B-0（Dmax2a）-0 导料板距离：ADmax2a+c条料宽度偏差 条料宽度B材料厚度t0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20导料板与条料之间的最小间隙cmax材料厚度t条料宽度B100以下1002002003000.50.50.510.510.50.51120.511230.511340.511450.511此模具的条料宽度和导料板距离如下： B-0（Dmax2a）-0=（40+2×1.8）-0.150 =43.6-0.150 ADmax2a+c=40+2×1.8+0.5 44.1第六章冲压力与压力中心的确定6.1冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的，通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力F一般按下式计算： F=KtLb 式中：F-冲裁力 L-冲裁周边长度 t-材料厚度 b-材料抗剪强度 K-系数查冷冲压模具设计与指导表8-1得： =304373MPa系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的休正系数一般取K=1.3 求出冲裁周边总长：L=162.2 即：冲裁力F=KtLb162.2×340×0.8×1.3 57.354KN卸料力F卸、顶件力F顶由冲压工艺与模具设计的计算公式2.4.2/3为： F卸=K卸F K卸 = 0.05 F卸圆=65 KN F卸长条=35 KN F卸椭圆= 35KN则F总=57.354+65×4+35×2+35×2=457.354 KN6.2初选压力机根据总压力为F总=457.354 KN，由压力机1.3F总。 查冲压与塑料成型设备表2-1初选冲孔落料级进模压力机为J23-256.3计算压力中心如图：因为该模具的结构是前后对称所以YG0，只需求XG。 用PRO/E造型后，求出压力中心为： YG=40.19 XG=45.6第七章模具的主要零部件结构设计 尽管各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，组成模具的零件有多有少，但组成冲裁莫德零部件主要有工作零件、定位零件、导料卸料及模架和其它零部件。7.1工作零件的结构设计1、落料凸模 结合工件外形并加工考虑，将落料凸模设计成直通式，采用线切割加工，2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L按下列公式计算： L=h1+h2+t+h=20+12+0.8+20 =52.8具体结构可以参见图纸2、冲孔凸模 因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。凸模结构图如图纸所示。3、凹模 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按冲压模具设计与制造2.9.3、2.9.4计算： 凹模厚度 H=kb=0.35×40=14 凹模壁厚 c=(1.52)H=2128 取凹模厚度 H=20 凹模壁厚c=42.5 凹模宽度 B=b+2c=(40+2×42.5)=125 凹模长度 L取250 （送料方向） 凹模轮廓尺寸为 250×125×20 结构如图纸所示。7.2定位零件的设计落料凸模下部设计两个导正销，在工件上设计两个8孔作为导正孔。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1，所以导正销直线部分的长度为1.8。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。7.3导料板设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1，这样就可以确定了导料板的宽度，导料板的厚度查冲压模具设计与制造表2.9.7选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺丝和销钉固定在凹模上。导料板的进端安装有承料板。7.4卸料部件的设计 1、卸料板的设计 卸料板的周界尺寸和凹模的周界尺寸相同，厚度为12 卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC2、卸料螺钉的选用 卸料板上设置6个卸料螺钉，公称直径为12，螺纹部分M10×10卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。7.5模架及其它零部件的设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具的中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界为依据，选择模架规格：导柱d/×L/分别为28×160，32×160：导套d/×L/×D/分别为：28×115×42，32×115×45。 上模座厚度H上模取45，上模垫板厚度H垫板取8，固定板厚度H固取20，下模座厚度H下模取40，那么，该模具的闭合高度： H闭H上模H垫板LHH下模h2 (45852.820402) 163.8式中：L凸模长度，52.8 H凹模厚度，20 H2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度（220）可以使用。第八章模具的装配8.1模具的总装配根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。 按钮锁级进模的装配序号 工序 工艺说明1凸、凹模预配1、装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模行孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状2、将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不适合应重新修磨或更换。2凸模装配1、以凹模孔定位，将各凸模分别装配到凸模固定板的行孔中，并拧紧牢固。3装配下模1、 在下模座上划上中心线，按中心预装凹模、导料板。2、 在下模座、导料板上，用已加工好的凹模分别确定螺孔位置，并分别转孔，攻丝。3、 将下模座，导料板，凹模，圆柱销装在一起，并用螺丝紧固，打入销钉。4装配上模1、 在已装好的下模上放上等高垫快，再在凹模中放入0.12的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模。2、 预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔，销孔位置并钻绞螺孔、销孔。3、 用螺钉将固定板、垫板、上模座连在一起但不要拧紧。4、 将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，装上弹簧和卸料螺钉，并调节弹簧的预压量，使卸料板高出凸模下端约1。5、 复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固销钉。6、 安装导正销，承料板。7、 切纸检查，和适后打入销钉。5 试冲与调修1、装上冲床试模并根据试冲结果作相应调整。第九章设计总结 转瞬即逝,不到两月的毕业设计已经结束。这对我来说既是在校的一门课程，也是我走上工作岗位的第一分设计。同时受到了老师和工厂两方面的关注和指导，也让我感觉到工厂与学校之间的差异；理论联系实践的距离。虽然在以前的课本知识的学习中,理论知识还算扎实,但是在一段时间后,有所遗忘，而且也有很多在模具方面的知识和结构不是很深刻的理解。所以说这次的毕业设计对我来说既是一次对知识的巩固和升华又是一次对不足的弥补。虽说进入工厂时间自是不如在学校宽裕但是感性的认识却是很丰富。在设计的过程中遇到的问题可以随时下车间去找个实物来参考一下，请教一些老师傅向他们探索一些他们所积累下的经验。这对我来说节省了很多的时间也提高了我对冷冲模具设计的能力。现在已经进入工厂实践，我深知现有的知识水平还有很大的差距，我竭力利用所有的时间来对冷冲模具的知识进行补充，其中的收获也是不小的。 在这次的毕业设计中，我系统的了解了模具设计的全过程。从原材料的特性，模具材料、结构，加工工艺到装配工艺都基本有所掌握。起初在选择压力机时还有很多的参数都不明白，但细心的听取老师傅的建议后已由所领悟。在设计中的每一个数据都做到了有所出处，也在查资料的过程中学到了很多的知识。 虽说花了很大的精力投入到了这次的毕业设计中，但是还有很多不足的地方。我想这和经验、知识结累分不开的。在今后的学习和实践过程中还要加强这方面的学习与提高。这次毕业设计对我来说有着承上启下的作用，必将会对我今后的工作岗位有着极其重要的作用。在此设计中还存在很多细微的不足，望各位老师在审核时给予指正和意见。参考资料： 1、刘建超、张宝忠主编。冲压模具设计与制造北京：高等教育出版社，2004 2、黄云清主编. 公差配合与测量技术.北京：机械工业出版社，2001 3、徐发越主编. 冲模设计应用实例.北京：机械工业出版社，1994 4、彭建声主编. 冷冲压技术问答.北京：机械工业出版社，1994 5、杜东福主编. 冷冲压工艺及模具设计.长沙：湖南科学技术出版社 6、陈万林等编. 实用模具技术.北京：机械工业出版社，2000 7、陈剑鹤等编. 模具设计基础.北京：机械工业出版社，2003 8、柴建国等编. 机械制造基础.苏州大学出版社，2004 9、周大隽等编. 冲压技术数据手册.北京：机械工业出版社，1998 10、林慧国等编. 袖珍世界钢号手册. 北京：机械工业出版社，1993