缩口模具设计.docx
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缩口模具设计
第1章前言1...
第2章冲压件工艺分析3..
1、材料性能分析3..
2、工件结构形状分析3..
3、工艺方案分析3..
第3章工艺参数计算5...
1、计算毛坯尺寸5..
2、缩口系数的计算5..
3、缩口次数的确定5..
4、缩口力的计算6..
5、压力中心的计算6..
第4章冲压压力机的选择8..
第5章缩口凹模工作部分尺寸9..
1、回弹量的确定9..
2、凹模工作部分尺寸d19..
3、缩口模下起始点圆角半径9..
4、导入角9...
5、凹模材料选择1..0
第6章模具总体结构设计11
1、模具类型的选择11
2、送料方式的选择11
3、定位方式的选择11
4、卸料、出件方式的选择11
5、导向方式的选择11
第7章模具闭合高度的校核1..4
总结1..5..
参考文献1..6.
第1章前言
冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。
冲压利用冲压模具对板料进行加工。
常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。
模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。
模具工业是国民经济的基础工业。
模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。
用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。
使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
现代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。
目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。
一般压力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。
据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、等产品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，有90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。
显而易见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。
为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺（如高能成形和旋压等）、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。
这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。
不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。
接线端子零件是冲压生产的一个典型零件，在客车生产中有很强的作用，其模具设计有一定的实用价值。
对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得很高的经济效益。
冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。
冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、冲压肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。
由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。
冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。
热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。
本次课程设计的内容为用模具生产带凸缘盒形缩口件，完成缩口工序。
其中采用单工序模完成，解决缩口的计算问题同时对相应的模具的零件给以详细的设计。
生成装配工程图和相关的零件图。
第2章冲压件工艺分析
1、材料性能分析
该缩口件的材料是08钢，具有较好的冲压成型性能。
图2-1制件图
08钢是极软的低碳钢，强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。
2、工件结构形状分析根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在进行冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：
1）该制件为缩口件，因此在设计时，毛坯尺寸的计算是一个重点。
2）缩口凸凹模间隙的确定，应符合制件的要求。
3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序运动稳妥、连贯。
3、工艺方案分析
常见的缩口成型模结构形式如下：
上图所示为不同支承方法的缩口模。
图a是无支承形式，其模具结构简单，但缩口过程中坯料稳定性差。
b是外支承形式，缩口时坯料的稳定性较前者好。
c是内外支承形式，其模具结构较前两种复杂，但缩口时坯料的稳定性最好，本题中采用外支承式一次成型，缩口凹模的工作表面要求表面粗糙度为Ra为0.8微米，使用标准下弹顶器。
第3章工艺参数计算
1、计算毛坯尺寸
制件为不带底的筒形缩口工件，可采用拉深工艺制成圆筒形件，再进行缩口成形。
缩口时底部不变。
由于在拉深时须知道缩口件的毛胚尺寸，根据图样计算出拉深件的毛坯尺寸如图所示：
图3-1缩口件毛坯尺寸
此工件为无凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。
此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用拉深工序加工。
2、缩口系数的计算
缩口变形的主要特点是毛坯口部受切向压应力的作用，使口部产生压缩变
形，直径减小、厚度和高度增加。
因此在缩口工艺中，毛坯可能产生失稳起皱，缩口极限变形程度只要受失稳条件限制。
缩口变形程度用缩口系数表示：
该缩口件缩口后外形直径为22mm，毛坯外形直径为27mm，因此缩口系数为K=22÷27=0.815。
3、缩口次数的确定
缩口次数的计算如下：
nlogKlog0.8150.61logKilog0.60
其中，Ki为平均缩口系数，查表得0.6，计算得n<1，因此，该缩口件一次
可缩口成型。
4、缩口力的计算
缩口力是指在缩口成型过程中模具需要对工件施加的力，由压力机来提供，因此计算缩口力是为了对压力机进行选择。
缩口力的计算公式如下：
FK[1.1Dt0b（1d）（1cot）1]Dcos其中，K为系数，取1；
D为缩口毛坯直径，取27mm；
t0为壁厚，取2mm；
b为抗拉强度，取430MPa；
d为缩口件直径，取22mm；
为摩擦系数，取0.1；
为缩口角度，取14°；
因此
221
F1[1.1272430
（1）（10.1cot14）]21427.7N21.4kN
27cos14
计算得缩口力为21.4KN。
5、压力中心的计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：
各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的坐标位置X0，Y0（即x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。
单个零件的压力中心计算如下：
X0＝（L1X1+L2X2+⋯⋯LnXn）／（L1+L2+⋯⋯Ln）
Y0＝（L1Y1+L2Y2+⋯⋯LnYn）／（L1+L2+⋯⋯Ln）式中：
X0-压力中心的横坐标；
Y0-压力中心的纵坐标；
L-各线段的长度；
X-各线段重心的横坐标；
Y-各线段重心的纵坐标。
分析本制件图2-1可知，该图关于中心对称，外轮廓为中心对称。
所以压力中心即为工件的几何中心。
第4章冲压压力机的选择压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母C，其机身前端及左右均敞开，操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过2000KW。
闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高。
考虑到满足模具要求在此选闭式压力机。
由于冲压力F21.4kN，而由公式Fg（1.8~2.0）FZ选取100kN单点闭式压力机。
参数如下表：
表4-1开式压力机规格及参数
型号
J23-10
J23-16
J23-25
J23-35
J23-40
公称压力/KN
100
160
250
350
400
滑块行程/mm
45
55
65
100
100
最大闭合高度/mm
180
220
270
290
330
闭合高度调节/mm
35
45
55
60
65
滑块中心线至床身距离/mm
130
160
200
200
250
滑块底面尺寸/mm
前后
150
180
220
220
260
左右
170
200
250
250
300
工作台板厚度/mm
35
40
50
290
65
模柄孔尺寸/mm
直径
30
40
40
40
50
深度
35
60
60
60
70
根据以上计算数值，查下表4-1初选压力机为J23-10型压力机。
第5章缩口凹模工作部分尺寸
1、回弹量的确定
回弹量的大小主要取决于缩口直径的缩小量，缩口零件的壁厚和零件的机械性能。
当缩口零件的缩小量越大，缩口零件的壁厚越薄，则缩口后的回弹量越大。
计算缩口后的回弹余量是很困难的，目前尚无精确的计算公式，一般采用近似的计算公式。
缩口后的回弹量d可采用下列公式计算：
dbd
E
其中，b为抗拉强度极限，对于08钢，取430MPa；
E为弹性模量，取202GPa；
d为缩口后工件直径，为22mm；
430
因此d430220.047mm
2021000由此可知该制件成型后回弹量约为0.047mm，缩口回弹较小。
2、凹模工作部分尺寸d1凹模工作部分尺寸可由下公式计算：
d1dd
式中：
d1为工作部分尺寸；
d为缩口后工件直径，取22mm；
为缩口后工件直径公差，IT14级取0.52；
d为缩口回弹量，取0.047mm；
因此d1220.520.04721.433由此凹模工作部分尺寸为21.433mm。
3、缩口模下起始点圆角半径
缩口模下起始点的圆角半径r的确定与缩口部分材料厚度和材料的性能有关。
如果r选取不当，将引起工件缩口部分起皱。
该题中r取4mm。
4、导入角
为使每次缩口时，工件能顺利进入凹模。
在缩口模口部分需设置一个导入角。
该导入角与渐变区起始点圆角半径r相切。
导入角一般取3°~5°，在本题中取
°。
5、凹模材料选择
缩口凹模在工作过程中与毛坯产生强烈的摩擦，直径方向受切向和径向应力的联作用。
因此需要模具有较高的强度和耐磨性。
壳体缩口凹模的材料选用T10A制造，热处理硬度58~62
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