限位版模具设计(可自行编辑图样).doc

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1绪论

目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。

冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它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、切边、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。

冲裁在冲压加工中应用极广。

它既可直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进行再加工。

普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在IT12级以下，不宜高于IT10级。

只有加强冲裁变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。

限位板是典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲孔和落料，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此，综合考虑各种因素后采用复合模。

根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。

为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。

要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度.导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。

排样设计：

考虑到生产成本等因素，在设计模具之前，首先要设计板料的排样图。

由零件图可知，该零件的外形具有T形特点，排样设计可以为直排、直对排的排样方案。

根据市场上提供的材料，原材料选用1.5×1000×2000的A15钢板。

根据冲裁件的外型尺寸查《冲压工艺与模具设计》表2.9得：

搭边值为2mm和1.5mm。

1.冲压件工艺分析

设计内容：

工件名称：

限位板

生产批量：

大批量

材料：

A15

厚度：

1.5mm

图

（1）制件图

工件简图：

如下图图

（1）所示

15号钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好，在生产过程中不需要特别控制质量要求，并且具有良好的冲压性能，因此适合限位板的大量生产。

图示零件结构简单，形状对称，是由圆、圆弧和直线段组成的。

根据冲裁件尺寸查有关数据，得出其外形所能达到的经济精度为IT11—IT13，中间孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.5mm。

将以上精度与零件的精度要求相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注，生产批量等情况也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。

该冲裁件拐角处的圆角半径为R10，冲裁件所要求的最小圆角半径为

，故冲裁半径能够满足要求。

2.排样

直排时的排样图如图

计算冲压件毛坯面积条料的宽度：

B=120+2×5=130（mm）

计算步距：

S=744+4=48（mm）

材料利用率的计算：

根据一般市场供应情况，为提高材料利用率选择适当规格的原材料。

一个步距的材料利用率：

冲裁件的总面积为：

利用公式计算一个步距材料利用率

式中n——一个步局里冲裁件的个数；

A——冲裁件毛坯面积（）；

B——条料宽度（mm）；

S——排样步距（mm）。

3.计算凸、凹模工作部分的尺寸

凸、凹模工作部分的尺寸影响到模具的间隙，而模具的间隙有直接影响的冲裁件的质量，合理的模具间隙不仅能够得到良好质量的冲裁件，而且能够延长模具的寿命。

因此，凸、凹模工作部分尺寸的计算是非常重要的。

该冲裁件所用的材料是A15，板料的厚度是1.5mm，由此查《冲压工艺与模具设计》表2.4得到模具初始时的双面间隙：

=0.36mm=0.25mm

冲孔凸、凹刃口尺寸的计算

由于冲裁件中的孔在图形上的精度相对要求较高，采用配作法制作凸、凹模。

其刃口尺寸计算如下：

查《冲压工艺与模具设计》表2.6得冲孔时的磨损系数：

x=0.75

按照公式计算

式中A——凸模最大尺寸（mm）；

X——冲孔时磨损系数；

——冲裁件的磨损系数；

——凸模制造偏差（mm），一般取=/4。

冲孔凹模尺寸与凸模的基本尺寸相同为8.05mm、26.07mm，不必标注公差。

但在技术要求里需注明，凹模实际刃口尺寸与凸模配制，保证最小双面合理间隙值=1.08mm。

冲压力的计算

冲孔力计算公式如下：

式中L——冲裁周边长度；

t——材料厚度；

——材料的抗拉强度。

查有关数据，A15的抗拉强度为375MPa。

冲孔力的计算：

所以

冲孔时的推件力、卸料力计算

冲孔时，由于冲下的废料卡在凹模洞中，将废料顺着冲裁方向从凹模洞中推出，需要压力机为其传递一定大小的力，计算公式如下：

式中n——同时卡在凹模内的冲裁件个数，；

——推件力系数；

——冲孔力。

冲孔凹模壁取直筒形凹模刃口形式，由《冲压工艺与模具设计》表2.21查得，h=12mm，则。

查表2.7得=0.045。

所以

落料时可以将落料凹模设计成斜壁式凹模，不必计算落料时的卸料力。

4.3.3总的冲压力计算：

冲裁时，总的冲压力为

以上计算已经得出各个力的大小，将数据带入上面公式得，

114.5（KN）

一般在冲裁工作中，为了保证压力机能够提供足够的压力，通常所选用的压力机的吨位要比实际计算出的冲压力要大30%左右，即：

=148.85（KN）

模具的总体设计

通过以上的分析，此零件的冲压包括冲孔工序，选用级进模具，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。

因是大批量生产，但工件简单，所以采用手动从右往左送料方式比较好，能够使模具制造简单。

本工件在生产过程中是大批量生产，冲时第一个工位采用始用挡料销定位，第二个工位采用固定挡料销定位。

送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距，为保证冲裁件的尺寸精度，需要在凸模上安装2个导正销，利用条料上先冲下的φ26mm和φ8mm的孔做导正销孔进行导正，依此作为条料送进的精确定距。

模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。

为确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，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。

模具的动作过程如下：

模具工作时，条料由导料板导向，人工送入工作台面，采用始用挡料销手动进行首次定位。

上模部分随压力机滑块下行，进行冲裁，导柱、导套对上下模的运动起到可靠的导向，完成φ26mm的冲孔动作，落料凸模进行一次空行程。

始用挡料销在弹簧作用下回到原来位置，上模回程，等待下一次冲裁。

上模回程后，条料由导料板导向继续送进，固定挡料销对条料进行初定位。

上模下行，第一次冲出的φ26mm的孔作为导正孔与导正销配合对板料进行精确定位。

冲孔凸模与落料凸模同时完成冲裁，冲裁件与冲孔废料分别从落料凹模冲孔凹模的凹模洞中落下，落料件的废料由固定卸料板卸下。

上模回程，准备下一次的冲裁。

在冲裁过程中，始用挡料销只在首次冲裁时使用，以后各次冲裁时都由固定挡料销控制送料步距作为初定位，导正销进行精确定位进行冲裁。

模具主要零部件的结构设计

凸模、凹模的结构设计

冲孔凸模的结构设计。

冲裁件中的孔为圆形结构，为了方便凸模的加工和工作过程中的凸模替换，将凸模设计成阶梯形状，根据JB/T5826标准选择凸模。

冲孔凸模的结构与尺寸如图（6）所示：

图（6）冲孔凸模

落料凸模的结构设计

图（7）落料凸模

凹模板的设计

如将冲孔凹模与落料凹模分别设计制造，在满足最小壁厚的前提下，会使模具结构尺寸大大增加，制造不方便，并且增加了模具制造时的经济成本。

所以考虑将两个凹模设计在同一个板料上作为一个整体。

落料凹模刃口处加工成斜壁式，冲孔凹模刃口处为直臂式。

计算凹模板的外形尺寸，以便后面的模架选择。

根据冲裁件的排样图查《冲压工艺与模具设计》表2.22得，凹模板的厚度系数为：

k=0.35

所以，凹模板的高度H=k×b=0.35×75=26.25（mm）

凹模板的厚度C=1.5H=1.5×26.25=39.4（mm）

凹模板外形尺寸的确定：

凹模外形长度L=96+37+15+2×39.4=226.8（mm）

凹模外形宽度B=75+2×39.4=153.8（mm）

依据计算数据，将凹模整体尺寸标准化315×200×28

凹模结构及尺寸如图（8）所示：

图（8）凹模板

导正销的设计

导正销能够在标准件中查询得到，但从冲裁件尺寸标注可以看出，第一次冲下的孔边沿到落料件边缘距离为7mm。

如选用标准的导正销，其尾部直径尺寸过大，落料凸模上也应钻出相同尺寸的孔与之配合从而会导致落料凸模的强度不够，因此导正销在设计过程中单独制造出来。

设计结构与尺寸如图（9）所示：

图（9）倒正销

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1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度查表取8～10mm。

导料板采用Q235钢制作，热处理硬度为40～48HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。

经查表分析得，导料板长度L=315mm，宽度B=45.5mm，厚度h=10mm

卸料板的设计

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为20mm。

在前面已

确定了采用刚性卸料板，设计卸料板为一整体板。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～48HRC。

始用挡料销位置确定

根据步距要求，模具上需要两个始用挡料销。

其位置确定如图（11）：

模架的选择

根据以上设计要求，所选择模架尺寸如下：

上模座：

315×200×45

下模座：

315×200×55

导柱：

35×180

导套：

35×115×43

垫板：

315×200×10

卸料板：

315×200×20

凸模固定板：

315×200×32

模具的闭合高度

选择模架时，选用两块315×45.5×10的导料板；模柄选用旋入式模柄，螺纹部分的尺寸为M36×2.5，与压力机配合部分的高度为73mm。

所以模具闭合高度可以根据装配关系计算为：

H

=45+10+73+28+（100-1）+55=310（mm）

冲压设备的选择

选择型号为JA21-160的开式双柱固定台压力机能够满足使用要求。

型号为JA21-160的压力机主要技术参数如下：

公称压力：

1600KN

滑块行程：

160mm

最大闭合高度：

450mm

封闭高度调节量：

130mm

工作台尺寸：

（前后×左右）710mm×1120mm

工作台板厚度：

130mm

模柄孔尺寸：

70×80mm

设计总结

毕业设计是我进行完了三年的模具设计与制造专业课程后的一次综合性学习检测，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。

本次模具设计工件是限位板，限位板属于典型的冲裁件，分析其工艺性，并确定工艺方案。

根据计算确定该制件的冲裁力及模具刃口尺寸，然后选取相应的压力机。

本设计主要是落料凸、凹模及冲孔凸、凹模的设计，需要计算凸凹模的间隙、工作零件的尺寸和公差。

此外,还需要确定模具工艺零件和结构零件以及模具的总体尺寸，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。

由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。

因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。

限位板冲孔落料模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。

也使我认识到，要想做为一名合格的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。