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汽车配件轮边防尘罩冲压模具设计
本科毕业设计（论文）
题目：
汽车配件轮边防尘罩冲压模具设计
系别：
机电信息系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
学生：
学号：
指导教师：
2013年05月
汽车配件轮边防尘罩冲压模具设计
摘要
本设计是汽车配件轮边防尘罩冲压模具设计，分析工件结构，其主要包括落料；拉深；冲孔；修边。
首先确定工艺方案，选择一个比较合理的设计方案。
其次，根据设计方案确定一共需要多少副模具来完成轮边防尘罩的生产。
在本次设计中，采用三副模具来生产该工件。
第一副是落料拉深，第二副是冲孔，第三副是修边。
每副模具的设计中都包括凸凹模刃口尺寸的确定和结构形式，定位零件的设计，卸料与推件装置的设计，以及其它辅助零件的设计。
在模具的设计过程中首先要考虑零件工作的合理性，然后考虑零件的经济性。
关键词：
工艺分析；方案确定；落料拉深；修边冲孔
BlankingDieDesignofDustCoverofTheWheelRim
Abstract
Thisdesignisblankingdiedesignofdustcoveroftheautomobilewheelrim,includingblank;deepdrawing;punch;modification,throughthestructureanalysisofworkpiece. First,determinationoftechnologicalarrangementisforchoosingthebestalternativesinthisdesign.Second,accordingtotheproposalofthisdesign,weshoulddecidethathowmanymouldsareusedtocompleteproductionofdustcoveroftheautomobilewheelrim.Inthisdesign,threemouldsareappliedinthisprocess.Thecompoundforblankinganddeepdrawingisusedinthefirstprocess.Puncharepracticedinsecondprocess.Similarly,thethirdmouldisusedformodificationinthelastprocess.Oneeachofthesemouldsdesignisconsistedofthesizesofpunchanddiecuttingedge,locationcomponents,trippingandejectionequipment,andassistantstructureparts.Intheprocessofmoulddesign,weshouldconsiderthereasonablenessofworkingparts,andthentakethecostofpartsproduction.
Keywords:
Technologicalanalysis;Determinationofarrangements;Blankanddeepdrawing;Modificationandpunch
目录
1绪论1
1.1冲压与冷冲模概念1
1.2模具工业在当今市场的发展状况和前景1
1.3模具在现代工业中的地位2
1.4冲压工艺的种类2
1.5冲压行业阻力和障碍与突破3
2冲压件的工艺过程5
2.1分析零件的冲压工艺性5
2.1.1分析其冲裁的工艺性5
2.1.2分析其拉深的工艺性6
2.1.3材料的性能9
2.2冲压件的工艺方案的拟定9
2.3毛坯尺寸的确定10
3排样和搭边11
3.1冲裁件的材料利用率11
3.2排样和搭边12
4压力机的选择14
4.1落料拉深14
4.1.1压力中心14
4.1.2压边力、拉深力的计算15
4.1.3压力机的选择16
4.2修边冲孔17
4.2.1冲裁力17
4.2.2推件力18
4.2.3卸料力18
4.2.4压力机的选择 18
5落料拉深模具设计19
5.1模具类型19
5.2模具结构和工作原理19
主要零件的结构与设计20
5.3.1工作零件20
5.3.2定位零件24
5.3.3压料、卸料及出件零件25
5.3.4 辅助结构零件25
5.3.5工作零件的设计26
5.3.6其他零件的设计28
6冲孔模的设计29
6.1模具基本结构与工作原理29
6.2模具的主要零件设计29
6.2.1工作零件的设计29
6.2.2其它零件的设计32
7裁边模设计34
7.1模具基本结构和工作原理34
7.2模具主要零件的设计34
7.2.1工作零件的设计34
7.2.2其它零件的设计35
8模具加工工艺分析37
8.1模具材料37
8.2模具加工工艺37
总结38
参考文献39
致谢40
毕业设计（论文）知识产权声明41
毕业设计（论文）独创性声明42
设计图纸和说明书联系QQ2576636538
3排样和搭边
3.1冲裁件的材料利用率
在大批量生产中，原材料费用占生产成本的60%～80%。
节省材料对降低成本有着重要的作用。
生产中，通常利用材料的利用率作为衡量材料经济利用程度的指标。
根据原材料供应情况生产实际的不同需求，材料利用率有着不同含义和计算方法。
单个零件的利用率、条料的利用率和板料的利用率的含义和计算公式见式3.1、式3.2和式3.3
单个零件的材料利用率η1：
η1=（n1A/Bh）×100%
条料的材料利用率η2：
η2=（n2A/LB）×100%
板料的材料利用率η3：
η3=（n3A/L0B0）×100%
式中：
A—冲裁件面积（mm2）；B—条料宽度（mm）；
H—送料进距（mm）； n1—一个进距内冲件数；
n2—一个条料上的冲件总数；L—条料长度（mm）；
n3—一张板料上的冲件总数；L0—板料长度（mm）；
B0—板料宽度（mm）；
由式可见，若原材料以板料的形式供货，则板料的材料利用率就是总的材料利用率。
为了提高材料利用率，需选择板料裁成条料的合理裁板方法。
根据毛坯形状，选择的板料规格为2mm×3400mm×1700mm
其裁板方法采用横排，其形式如下图3.1所示
图3.1裁板方法
材料的利用率还与条料宽度、送料进距、一个进距内的冲件个数、一条条料上的冲件总数和条料长度等多个参数有关。
而这些参数取决于制件在条料上的布置方法和搭边。
因此，选择合理的排样方法和搭边值是提高材料利用率的重要措施。
3.2排样和搭边
冲裁件在板料上的布置叫排样。
排样的合理与否不仅影响材料的经济利用，还影响模具结构与寿命，生产效率，工件精度，生产操作方便与安全等。
根据毛坯形状，使用的排样图如下图3.2所示
图3.2排样图
排样中相邻两制件之间或制件与条料边缘间的余料称为搭边。
搭边的作用之一是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料误差而冲出残缺的废品；搭边的作用之二是保持条料在冲裁过程中的强度和刚度，保证条料的顺利送进。
此外，选取合理的搭边值还可以调整模具沿周边的受力状况，提高模具寿命和工件断面质量。
普通钢板冲裁件的搭边值（a）和沿边搭边值（b）见表3.1
表3.1普通钢板冲裁件的搭边值（a）和沿边搭边值（b）
材料厚度t（mm）
矩形件边长L>50mm
2.0
a
1.5
a1
1.9
这里我取a=1.5a1=1.9
则条料宽度B=D0+2xa1=841+2x1.9≈845mm送料进距h=841+1.5=842.5mm
因为选用的板料规格为2mm×3400mm×1700mm,而且裁板方式为横裁，所以每块板料可以裁成4个条料，每块条料的长度为3400mm，宽度为850mm。
则：
板料面积A0=3400×1700=5780000mm²
每个条料裁的零件数为：
n2=4
每个板料裁的零件数为：
n3=4x2=8个
每个零件的面积为A=πDO²/4=555215.6mm²
所以总的材料利用率K=（n3A/A0）×100%=76.8%
4压力机的选择
4.1落料拉深
4.1.1压力中心
因为工件为圆形，所以其压力中心与工件的几何中心重合即其圆心。
即，工件的几何中心就是压力中心。
落料时的力的计算：
冲裁力：
冲裁力是指冲裁过程中的最大抗力，也就是力—行程曲线的峰值。
它是合理选用冲压设备和校核模具强度的重要依据。
影响冲裁力的因素很多，主要有材料的力学性能、厚度、冲裁件的周边长度、模具间隙以及刃口锋利程度等。
平刃口的模具冲裁力可按4.1式计算
F=Ltτk （4.1）
式中：
F—冲裁力；N
L—冲裁件周长；mm
t—材料厚度；mm
τk—抗剪强度；MPa
考虑到冲裁与剪切、拉深的不同及速度的影响，以及刃口的磨损，凸凹模间隙的不均匀，材料的性能波动和厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需要增加30%，如下式4.2：
F=1.3Ltτk≈Ltσb （4.2）
式中：
σb—材料的抗拉强度，由表1-2知道，取370n/mm2
L—工件的周长，等于πD0=2642.1mm
t—材料厚度为2mm
所以F=2642.1×2×370=1823434N=1823.44KN
卸料力、推件力和顶件力
当冲裁件工作完成后，冲下的制件（或废料）沿径向发生弹性变形而扩张，废料（或制件）上的孔则沿径向发生弹性收缩。
同时，制件与废料还要力图恢复弹性穹弯。
这两种弹性恢复的结果，导致制件（或废料）梗塞在凹模内或抱紧在凸模上。
所以从凸模上将制件（或废料）卸下来的力叫卸料力；从凹模内顺着冲裁力方向将制件（或废料）推出的力叫推件力；逆冲裁方向将制件（或废料）从凹模洞口顶出的力叫顶件力。
这些力在选择压力机或设计模具时都必须加以考虑。
生产中常用式（4.3）、（4.4）和（4.5）来计算卸料力、推件力和顶件力。
Fx=KxF （4.3）
Ft=nKtF （4.4）
Fd=KdF （4.5）
式中：
Kx、Kt、Kd—分别是卸料力、推件力和顶件力的系数，其值可以查表4-1。
n—梗塞在凹模内的工件数。
在此副模具设计中，采用刚性卸料板，总冲裁力按下式计算：
Fz=F+Ft
Ft=0.05×1823440=91172N=91.17KN
所以：
Fz=1823.44+91.17=1914.61KN
表4.1卸料力、推件力和顶件力系数
材料及料厚（mm）
Kx
Kt
Kd
>0.5～2.5
0.04～0.05
0.055
0.06
4.1.2压边力、拉深力的计算
落料拉深后的工件图如下图4.1所示
图4.1落料拉深后的工件图
压边力：
采用压边圈的条件：
除破裂外，拉深中常出现的问题还有压缩失稳起皱。
为了防止起皱，有效措施是设置压边圈。
分析可见，起皱取决于两个因素，一个是法兰处压应力的大小，另一个是板料的相对厚度。
分析电炉引线盒的板料相对厚度和拉深系数，查表5.70（现代冲压技术手册）可知，要用压边圈。
压边力的计算：
压边圈的压力必须适当，压边力过大会增加拉深变形阻力使制件拉裂，压边力过小会使工件的边壁或法兰失稳起皱。
压边力的计算公式如下：
F=Ap （4.6）
式中：
A—压边圈的面积；
p—单位压边力；查表5-72《现代冲压技术手册》知p=2.5～3.0MPa
所以F压=269.88KN
拉深力：
在选用压力机时，必须先求得拉深力。
拉深力的计算公式如下：
F=Ltσbk （4.7）
式中：
L—凸模周边长度；mm
t—材料厚度；mm
σb—材料抗拉强度；N/mm2
k—系数，由表4.2查得
表4.2任意形状拉深件的系数k值
制件复杂程度
难加工件
普通加工件
易加工件
k值
0.9
0.8
0.7
因为，电炉引线盒的加工属于普通件的加工，取k=0.8
L的值由模具设计知：
L=πd=3.14×456=1431.9mm
则F拉=L×t×σb×k=1431.9×2×450×0.8=1031.04KN
4.1.3压力机的选择
冷冲压设备的选择是冲压工艺及其模具设
计中的一项重要内容，它直接影响到设备的安全和合理利用，也关系到冲压生产中产品质量、生产效率及成本，已经模具寿命等一系列问题。
冲压设备的选择包括两个方面：
类型和规格。
选择的压力机的类型为闭式单点压力机，
由以上计算得：
总的压力F=Fz+F压+F=1914.61+269.88+031.53=3215.53KN
公称压力：
公称压力定义为在下死点附近压力机所能承受的最大变形抗力。
机架、滑块、连杆等的强度都是基于工程压力而设计的。
为了使压力机的精度高、保持良好工作状态，最好在工程压力的80%以下使用。
公称压力发生的位置：
表示公称压力在死点上的某一点可以发生的位置。
离合器、齿轮、曲轴的主要尺寸都是以此位置计算其转矩而决定的。
公称压力是加工中能量大小的一种表示和度量。
在加工中消耗的功和能是由电动机提供，飞轮的大小决定使用能量的多少。
经以上论述，应选择公称压力为4000KN的闭式单点压力机。
其基本参数由下表4.3所示
4.2修边冲孔
修边冲孔后的工件图如下图4.2所示
图4.2修边冲孔后的工件图
4.2.1冲裁力
修边的冲裁力：
由式3-2知，F=1.3Ltτk≈Ltσb
所以F1=578.6×6×2×370=2568.98KN
冲孔时的冲裁力：
F2=6f1+f2
式中：
f1—冲小孔的冲裁力；
所以f1=3.14×20×2×370=46.47KN
f2—冲大孔的冲裁力；
所以f2=3.14×456×2×370=1059.56KN
则：
F2=1338.38KN
4.2.2推件力
由式4.4知，Ft=nKtF
由模具的设计知道：
最多梗塞在凹模内的冲孔废料为7个，所以n=7
由表4.1知：
Kt=0.055
Ft=7×0.055×1338.38=515.28KN
所以总的压力为F=F1+F2+Ft=2568.98+1338.38+515.28=4422.64KN
4.2.3卸料力
因为采用的是弹性卸料。
卸料力由式3.5知Fd=KdF
Fd=0.06×4422.64=265.36KN
4.2.4压力机的选择
压力机的最小压力为4422.64+265.36=4688KN，所以选择公称压力为6300KN的压力机。
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