铰链冲压工艺分析及模具设计外.docx

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铰链冲压工艺分析及模具设计外

铰链冲压工艺分析及模具设计

摘要

模具作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中非常重要的工艺装备。

随着我国工业和高科技产业的快速发展,冲压模具的设计与制造变得越来越重要。

根据设计铰链的尺寸、材料等要求,首先分析铰链的工艺性,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,即该铰链需要落料-冲孔复合模和弯曲模完成。

然后通过工艺设计计算,确定排样方式。

计算冲裁力和压力中心,初选压力机,计算刃口尺寸和公差，最后设计和选用零部件。

其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与顶件装置、冲压设备、模架、紧固件等进行了设计或选择。

绘制模具总装图及零件图，最终完成模具设计。

关键词:

铰链,模具设计,落料-冲孔,复合模

ﻬＨＩNGEＳＴＡMPINＧPＲＯCＥSSＡNＡLYSIS

AND　MＯULＤ　DＥSIGN

AＢＳTRAC

Aｓａ　ｋindofeffiｃｉenｔprｏduｃtｉoｎ　tｏol,ｍｏuldisa　vｅrｙimpｏrtanｔｃraft　eqｕｉpmenｔｉｎinｄｕstriａｌproducｔioｎ.Wiｔhtherapiddeveloｐmｅntｏfouｒcountryinｄustrｙ　aｎdｈigｈ－tech　ｉndustry,sｔaｍpinｇｍouｌd　desigｎand　manｕfactｕrｉngbecomeｓmoｒeaｎdmoreimｐorｔant.

Accoｒdiｎｇtｏｔｈe　sｉze,mａteriａlsoｆ　theprｏｄuct，thefiｒst　pａrtisｔoａnａlysｉsthｅ　prｏｃess　ｏｆ　tｈehinge,sothｅprogｒamoｆ　ｂlaｎkingpｒocesｓand　mouｌdstrucｔuｒｅ　hａsbeｅn　ｃonfirmｅｄ.Ａsaｒｅsｕｌt，blaｎkｉng－punching　compoundｍｏuldandbendingmoｕldａreuｓedｔoproduce　thehiｎge.Thｅnbaｓedonｔheｐroｃesｓdesｉｇnｃaｌculatioｎｓ，thestocklａｙout　ｄesiｇncanbｅｅｎsured．Ｉtisｎeedeｄｔｏｃarryontheblankｉngｆoｒcｅandthe　ｃenterofｐreｓsurecoｍputａtiｏn,accoｒdingto　whichｔhepreｓs　can　beｓeleｃtｅｄ.Calculaｔinｇthｅｃｕtting　edgｅsizeandtｏleranｃe，then　desｉgnand　chｏoseｔheｐartｓofmouｌｄ．Dｕrｉngthｅstructuｒedesiｇn,iｔis　maiｎlｙ　about　ｔhedeｓign　ｏf　ｔｈｅpｕnｃh,die,punchanｄｄｉe,　poｓitioning　pａrts,　unloaｄｉngandｅjecｔingdevｉｃes,moｌｄ,ｐreｓsｉngequｉpment,faｓteｎers　anｄsooｎ.Thendrａwtｈedraｗingsａnｄasseｍbｌydrawinｇsｏｆparts,　ｆinallythｅｄesignhasｂeencompleteｄ．

KEYWORＤS：

Hingｅ，mould　design,blankinｇ-punｃｈinｇ,compouｎddｉe

前言ﻩ1

第１章加工零件的工艺分析2

1.１零件分析ﻩ２

1．1.1零件简图ﻩ2

1.1.２冲压件的工艺分析２

1.1.3分析比较和确定工艺方案２

第２章　落料冲孔复合模ﻩ4

2.１工件展开图的尺寸计算ﻩ4

2.2冲压模具工艺与设计计算ﻩ5

2.2.１排样设计ﻩ５

２.２.2排样计算6

2.3确定模具压力中心ﻩ6

2．4工作力的计算ﻩ８

2.５计算凸、凹模刃口尺寸9

2.5.1落料部分凸凹模尺寸计算ﻩ９

2.5.2冲孔部分凸凹模尺寸计算１1

第3章模具结构设计1２

3.１落料冲孔复合模结构形式ﻩ１2

３.2落料凹模的结构设计12

3.3冲孔凸模的结构设计1３

3.4凸凹模的结构设计ﻩ14

3.５定位装置的选择ﻩ15

3．6顶件及卸料装置的选择15

3.7模架的选择ﻩ１7

3.8　模柄选择1８

3．9打板的设计１９

３.10螺钉和销的选用ﻩ19

3.１１退料板设计ﻩ19

3．12固定板设计ﻩ２0

３.１１垫板设计２2

第4章总装配图及压力机的选取ﻩ2４

4.1总装配图24

4．２压力机的选取2４

第５章模具的技术条件ﻩ26

５.1表面粗糙度及标准26

５.2加工精度ﻩ2６

5.2.1　形位公差２6

5.2．２配合要求26

结论2７

谢辞ﻩ28

参考文献2９

外文资料翻译ﻩ31

前言

随着工业高新技术的不断发展，冲压模的地位日益重要模具作为提高生产率，减少材料和消耗,降低产品成本，提高产品质量和市场竞争力的重要手段,已越来越受到各工业部门的重视。

随着工业技术不断向前发展,要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越高,使用寿命越来越长。

为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力,也在这方面取得了不少成果。

近几年来,随着工业和高科技产业的飞速发展,我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。

这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面,都存在较大差距。

轿车覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。

虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平,在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。

随着我国与国际市场接轨，市场竞争的越来越激烈。

模具制造是整个发展中基础的要素之一。

许多模具企业加大了用于技术的投资力度，很多国内模具企业已普及CAＤ,并且陆续开始使用Pｒo/Engineｅr和UＧ等国际通用先进软件,个别有能力的厂家还引进了ＤYNAFORM、C－Flow和ＭAＧMAＳOFT等CAE软件，成功应用于冲压模设计之中。

通过本课题的研究要掌握落料冲孔复合模的工作原理和结构特点,掌握复合模的设计步骤和工作计算方法，掌握模具装配图的设计方法及主要模具零件的机械加工特点。

此次毕业设计的目的在于通过对铰链冲压工艺分析及模具设计,得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法,并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

第1章　加工零件的工艺分析

1．1零件分析

１.1.1零件简图

如图1-１所示：

图1-1零件图

1.1.2冲压件的工艺分析

铰链为Q2１5碳素结构钢，具有高的塑性、韧性和焊接性能，以及良好的压力加工性能,强度低。

主要用于工程结构和受力较小的机械零件。

工件形状比较简单，是典型的冲裁件，其特点是工件尺寸不大,且左右对称，材料强度不高,由于工件尺寸没有明显角标注，故属于一般冲裁件。

故可以考虑采用复合冲压工序。

零件图上未注公差,属于自由公差，按IT14级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

根据零件的结构特点需有落料、冲孔、弯曲的过程完成冲裁。

1.１.3分析比较和确定工艺方案

从零件的结构特点以及冲压变形特点来看,该零件冲压工序性质有冲孔、落料、弯曲三种其中弯曲需用两个单工序模具才能完成。

根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有:

方案一：

先落料,后冲孔,再弯曲。

分开逐步进行。

方案二：

落料-冲孔复合冲压，后弯曲。

采用落料冲孔复合模和两个弯曲单工序模生产。

方案一模具结构简单,但是需要三道工序四副模具，成本高并且生产效率很低,不能满足大批量的生产要求。

方案二只需三副模具,将冲孔和落料工序合并在一起既保证了落料与冲孔的同轴度，又提高了工件的精度及生产效率。

通过对上述两种方案的分析比较，选择方案二。

第2章落料冲孔复合模

本次设计的是铰链的落料冲孔的过程，采用落料冲孔复合模。

2.1工件展开图的尺寸计算

工件为铰链，有弯曲的部分,所以必须将其展开。

１．中性层计算

计算中性层公式p=ｒ+ｘt［1]　　　　　　（2－１）

对于R2处中性层曲率半径r1=2mｍ，t＝4mm,ｒ1/ｔ=０.5，查表x1=0．２５［１］得p1=2+0.25x４=3mm

对于13处中性层曲率半径r２=6.5ｍm，t=４mm，r2/t=1.６25，查表得ｘ2=0.３6４[１],得p2=6.5＋０.364x4+7.9５6mｍ

2.　长度计算

弧长公式L=[1]　　　　　　　　　　　　（2-2）

R2处的长度L1==x＝3.1４mm

13处的长度L２＝=x=3１．2mm

倾角处的长度L３=１０．５ｍm　

下面竖直处L４=29．5mm

故铰链展开总长度　L＝Ｌ1+L２+L3+L4

　　　　　=3.14＋31.2+10.５+２9.5

　　　＝７４.34mm

展开铰链具体尺寸如下图

图2－１制件图

2.2冲压模具工艺与设计计算

2.2．1排样设计

根据材料经济利用的程度，排样方法分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。

根据铰链的结构特点,采用少废料排样。

这样材料的利用率高,不但有利于一个模具获得多个冲裁件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力。

无论是采用有废料活少、无废料的排样,根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法又有直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等多种排列方式。

有废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间或冲裁件与条料侧边之间都有搭边的存在。

冲裁沿着冲裁件的封闭轮廓进行,所以冲裁件的质量好，寿命长。

少废料排样是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边,而在冲裁件与条料侧边或冲裁件之间无搭边存在。

这种排样方法的冲裁只是沿着冲裁件的部分外轮廓进行。

无废料排样是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在。

这种冲裁方式实际上是直接由切断条料获得，材料利用率很高。

根据铰链展开图的特点选取有废料的排样方式。

并且是直排排样方案。

查表取搭边ａ=３.5,ａ1=3．2[1]。

具体排样方式如图２-2所示:

图2-2排样图

２.2.２　排样计算

１．送料步距：

　　　[1]　　　　　　　　　　　　　　　（２-3）

根据排样图及查得搭边值

＝7４.34+３.2=77.54

２．送料宽度:

当条料在无侧压装置的料板之间送料时，条料宽度按下式计算：

［1]　　　　　　　　　（２－4）

　B＝（11４.4+２３.５+21.５+1）=125．4

３.条料利用率:

　[１］　　　　　　　　　　　　　　（2-５）

100%=x１00%=6３．6％

２.３确定模具压力中心

为了保证压力机和模具正常工作,在设计模具时，要求模具的模柄中心与压力中心重合，对于要求不高或冲裁力较小间隙较大的模具，压力中心不允许超出模柄投影面积范