冲压模具设计及其工艺分析Word文件下载.docx

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5.3．压力中心的计算11

5.4．模具工作部分尺寸及公差12

5.4.1．落料尺寸大小为12

5.4.2．冲孔尺寸大小为13

第六章主要零部件设计14

6.1．凹模的设计14

6.1.1.落料凹模14

6.1.2．冲孔凹模的设计16

6.2．凸模的设计17

6.2.1.冲孔圆形凸模：

17

6.2.2．腰孔的设计18

6.2.3.落料凸模18

6.2.4．凸模的校核：

19

6.3．卸料板的设计20

6.4．固定板的设计21

6.4.1.凹模固定板:

21

6.4.2.凸模固定板:

22

6.5．模架以及其他零部件的选用23

第7章校核模具闭合高度及压力机有关参数24

7.1校核模具闭合高度24

7.2冲压设备的选定24

第8章设计并绘制模具总装图及选取标准件25

第9章结论26

参考文献27

第一章零件设计任务

零件简图：

如图1-1所示

材料：

10号钢

材料厚度：

2mm

未标注尺寸按照IT10级处理.

第二章冲裁件的工艺分析

2.1工件材料

由图1-1分析知：

10#钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。

适合冲裁加工。

2.2工件结构形状

工件结构形状相对简单，有四个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。

2.3工件尺寸精度

根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。

根据以上分析：

该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。

第三章冲裁工艺方案

完成此工件需要冲孔、落料两道工序。

其加工工艺方案分为以下3种：

1.方案一：

单工序模生产。

先冲孔，后落料；

2.方案二：

级进模生产。

冲孔—落料级进冲压；

3.方案三：

复合模生产。

冲孔—落料复合冲压。

各模具结构特点及比较如下表3-1：

表3-1各类模具结构及特点比较

模具种类比较项目

单工序模

（无导向）（有导向）

级进模

复合模

零件公差等级

低

一般

可达IT13～IT10级

可达IT10～IT8级

零件特点

尺寸不受限制厚度不受限制

中小型尺寸厚度较厚

小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件

形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm

生产效率

较低

工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高

冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低

安全性

不安全，需采取安全措施

比较安全

模具制造工作量和成本

比无导向的稍高

冲裁简单的零件时，比复合模低

冲裁较复杂零件时，比级进模低

适用场合

料厚精度要求低的小批量冲件的生产

大批量小型冲压件的生产

形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产

根据分析结合表分析：

方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。

方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。

冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。

综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。

第四章模具结构形式的选择

4.1模具的类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。

4.2卸料装置

4.2.1．条料的卸除

因采用级进模生产，故采用向下落料出件。

4.2.2卸料方式

考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率。

4.3定位装置

4.3.1．送料形式

因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向手动送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。

零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。

4.4.模架类型及精度

4.4.1．模架

1．若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，但只能一方送料;

2.若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料;

3.若采用后侧导柱导柱模架，可三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑的，但模具受力不平衡，滑动不平稳。

综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用后侧导柱模架。

4.4.2.精度

由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。

5.1．排样

5.1.1．排样方案分析

方案一：

有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：

少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

方案三：

无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

5.1．2．计算条料宽度

根据零件形状，查<

<

冲压模具设计手册>

>

工件之间搭边值a=1.2mm,工件与侧边之间搭边值a1=1.5mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值—△

公式（5-1）

式中：

Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a1---冲裁件之间的搭边值；

b1---侧刃冲切得料边定距宽度；

（其值查表6）可得△=2.0mm。

△—板料剪裁下的偏差；

（其值查表5）可得△=0.6mm。

B0△=75＋2×

1.5＋2×

2.0

=82.00-0.60mm

故条料宽度为82.0mm。

送料步距S：

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

级进模送料步距S

公式（5-2）

Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边

S＝75＋1.5＝76.5mm

排样图如图2所示。

5.1.4．计算材料利用率

一个步距内的材料利用率

η＝Ａ/BS×

100%公式（5-3）

式中　A—一个步距内冲裁件的实际面积；

B—条料宽度；

S—步距；

一个步距内冲裁件的实际面积

A=π×

37.52-π×

13.52-3×

π×

3.752-3（π×

302×

34/360-π×

26.252×

34/360）

=3807.73539mm2

所以一个步距内的材料利用率

Η=Ａ／BS×

100%

=3807.73539／（76.5×

82）×

100%

=60.7%

考虑料头、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率η总为

η总=nA1／LB×

100%公式（5-4）

式中n—一张板料上冲裁件的总数目；

A1—一个冲裁件的实际面积；

L—板料长度；

B—板料宽度。

查板材标准，宜选用850mm×

1700mm的钢板，每张钢板可剪裁为11张条料（82mm×

1700mm）,每张条料可以冲25个工件，所以每张钢板的材料利用率

η总=nA1/LB×

=25×

3807.73539/82×

1700×

=68.3%

根据计算结果知道选用直排材料利用率可达68.3%，满足要求。

5．2．冲压力计算

5.2.1．冲裁力计算

用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：

公式（5-5）

F—冲裁力；

L—冲裁周边长度；

t—材料厚度；

τb—材料抗剪强度；

10钢τb的值查《《冲压成型工艺与模具设计》》附录表2为255-333Ｍpa,取τb=300Mpa

Ｋ—系数；

一般取Ｋ=1.3。

1、冲孔力计算

冲孔周长：

L=π×

27+3π×

3.75×

2+3π（26.25+33.75）×

34/360+2×

76.5+2×

12

=764.98mm

所以冲孔力

F=KLtτb=1.3×

764.98×

2×

300

=596.69kN

2．落料力的计算

落料周长

落料冲裁力F2=KLtτb=1.3×

75×

300=183.78kN。

5.2.2．卸料力、顶件力的计算

一般按以下公式计算：

卸料力

公式（5-6）

顶件力

公式（5-7）

（为卸料力系数，其值查表5-1可得）

所以总冲压力

公式（5-8）

表5-1卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t/mm

KX

KT

KD

钢

≤0.1

＞0.1~0.5

＞0.5~2.5

＞2.5~6.5

＞6.5

0.06~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.063

0.050

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

铝、铝合金

纯铜，黄铜

0.025~0.08

0.02~0.06

0.03~0.07

0.03~0.09

由,即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%-60%，取,则公称压力.初选压力机的公称压力为1600Kn,即JA21-160型压力机。

5.3．压力中心的计算

用解析计算法求出冲模压力中心。

X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/（L1＋L2＋…Ln）公式（5-9）

Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn）/（L1＋L2＋…＋Ln）

用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图5-3所示。

在图中将XOY坐标系建立在建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1~L5共3组基本线段（注：

由于图中3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一组），用解析法求得该模具压力中心的坐标。

由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心依然选在坐标原点。

图5-3

5.4．模具工作部分尺寸及公差

5.4.1．落料尺寸大小为

为保证冲出合格冲件。

冲裁件精度IT10