冲孔翻边模具设计1.docx

1、冲孔翻边模具设计1第1章 概论21.1 冲压模地位及冲模技术.21.2.1冲压模相关介绍.21.2.2冲模在现代生产中的地位.32.3 工艺方案的确定.4第一章 概论1.1引言 日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工

2、业生产的重要手段。1.2冲压模地位及我国冲压技术 1.2.1冲压模相关介绍 冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。 冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。 冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。 冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。 复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料

3、；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 1.2.2冲模在现代工业生产中的地位在现代工业生产中，冲模约占模具工业的50%，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品

4、中占60%70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套。第二章 冲压件的工艺分析2.1 冲裁工艺性如图所示零件，中批量生产，已有毛坯如图所示， 材料为08钢，厚度为1.5mm。08钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能，和良好的塑形成型能力。查冷冲压模具设计与制造表2.3冲压件内、外形所能达到的经济精度，因制件形状简单、对称，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT12-IT13。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。2

5、.2 翻边工艺计算翻孔工艺计算有两方面的内容：一是要根据翻孔的孔径，计算毛坯预制孔的尺寸；二是要根据允许的极限翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度。平板毛坯翻孔预制孔直径可以近似地安弯曲展开计算将及h=H-r-t代人上式并整理后可得预孔直径为=D-2（H-0.43r-0.72t）=25.5-2X(9-0.43X5-0.72X1.5)=12.46mm一次翻孔的极限高度，可以根据极限翻孔系数及预制孔直径推导求得。即 式中 所以最大翻边高度其中 D翻边后的中经(mm) Kmin极限翻边系数 r翻边圆角半径(mm) t材料厚度(mm)根据相对厚度查表可得极限翻边系数=0.50于是因为工件翻边高度H

6、，所以在平板上能一次性翻边成形。2.3冲压方案的确定2.3.1初步确定加工方案根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方案：方案一：一套冲孔、翻边复合模方案二：一套冲孔、翻边单工序模方案三：一套冲孔、翻边连续模2.3.2 冲压工艺的制定单工序模、连续模和复合模的相互比较见表2-2表2-1单工序模、连续模和复合模的性能比较 项目单工序模连续模复合模工作情况尺寸精度精度较高可达IT1310级可达IT98级工件形状易加工简单件可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件形状与尺寸要受模具结构与强度的限制孔与外形的位置精度较高较差较高工件平整性推板上落料，平整较差，易弯曲推板上落料

7、，平整工件尺寸一般不受限制宜较小零件可加工较大零件工件料厚一般不受限制0.66mm0.053mm工艺性能操作性能方便方便不方便，要手动进行卸料安全性比较安全比较安全不太安全生产率低，压力机一次行程只能完成一道工序，但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高高，压力机一次行程内可完成多道工序较高，压力机一次行程内能完成两道以上工序条料宽度要求不严格要求严格要求不严格模具制造结构简单，制造周期短结构复杂，制造和调整难度大结构复杂，制造难度大 总的看来：方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度

8、大。方案二：生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。方案三：生产效率较高，完成冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合模。正装复合模和倒装复合模的比较见下表2-3序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求适用于较硬且厚度较大的材料但不能达到平整要求2操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出操作方便，能装自动拔料装置，能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔

9、内废料的胀力，有利于凸凹模减少最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度4装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板表2-2正装复合模和倒装复合模的比较从表2-2中可以看出：正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚但是不能冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料而倒装虽不能达到平整要求，而且废料在凸凹模孔内积聚，但能冲裁较硬的板料。从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模，即模具结构为冲孔、翻边倒装复合模。第三章 冲裁力及压力中心计算3.1 冲裁力的计算3.1.1 冲

10、孔力的计算冲孔力公式F冲=式中 L冲裁件周长（mm） t材料厚度（mm） 材料的抗剪强度（MPa）查表知=260MPa K系数，常取K=1.3则 F冲=3.1.2 推件力的计算 F推 =nK推F冲 式中K推推件力因数，查表知K推=0.05 n工件卡在凹槽内的个数，取n=3 则 F推= 3.1.3 翻边力的计算 F翻= 式中 材料的屈服强度，查表得=200MPa D翻边直径（mm）,D=24mm 毛坯预制孔直径，=20.96mm 则 F翻=3.1.4 总的冲裁力 F= F冲+F推+F翻 =33.37+5.01+3.15KN=41.53KN3.2 计算压力中心计算压力中心的目的是使模柄轴线和压力机

11、滑块的中心线重合，避免滑块受偏心载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。从制件的形状可以看出，该制件是回转体结构，形状对称，故模具压力中心就在圆心部位，即无须再来计算了。3.3 冲压设备的确定 由于复合模的特点，为防止设备过载，可按公称压力F压（1.61.8）F选择压力机。 F压（1.61.8）F66.4574.75KN查表选取公称压力为100KN的开式压力机，参数如下：公称压力：100KN滑块行程：55mm滑块行程次数：145次/min最大闭合高度：180mm最大装模高度：145mm模柄孔尺寸：30mm55mm第四章 主要工作部分尺寸计算4.1 冲孔刃口计算 查

12、表冲裁模初始双面间隙Z取Zmin=0.132m Zmax=0.240m对零件图中未注公差的尺寸，冲压件一般保证精度IT14，因制件形状简单且对称，在这里保证精度IT13。查互换性与测量技术基础表3-6简单形状冲裁时mm的极限偏差，磨损因数查表得x=0.75。 冲孔凸凹模的制造公差由表差得：凸=0.020mm 凹=0.025mm校核：凸+凹=0.045mm3.8mm 所以此凸凹模可以满足要求 具体的凸凹模结构设计如图：5.4 翻边凹模的设计翻边凹模由上凹模固定板固定，工作时，凹模下行，对毛坯进行压边从而达到翻边的作用。因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm所以翻边凹模选用材料为T8A钢，淬硬

13、处理。具体结构设计如下图：5.3 其他部件的设计 名称尺寸材料热处理压边圈上模垫板 导板带肩推板推杆翻边凹模固定板凸模固定板凹模固定板高度34mm高度24105mm40mm-13mm高度18mm 高度 15mm 高度 12mm45Q235Q235Q23545Q275 Q275 Q275-淬火淬火淬火（43-48HRC） - - -第六章 装配图由以上设计计算，并绘图设计，该外壳零件的落料冲孔倒装式复合模装配图如下：参考文献1 王秀凤、万良辉冲压模具设计与制造北京航空航天大学出版社2 杨占尧冲压模具图册高等教育出版社3 肖景容冲压工艺学机械工业出版社4 梁炳文冷冲压工艺手册北京航空航天大学出版社5 王孝培冲压设计资料6.许发樾 冲模设计应用实例机械工业出版社7.余银柱 冲压工艺与模具设计北京大学出版社8.王立人 冲压模设计指导北京理工大学出版社