冲压模具设计任务与模具工艺计算

目录一、冲压模具设计任务（工件示意图）5二、拉伸件工艺性分析51、拉伸件工艺性分析52、确定工艺方案及模具结构形式6三、模具工艺计算61、毛胚落料模的工艺计算6 1、预定毛坯尺寸6 2、排样与搭边7 3、冲裁力计算8 4、确定压力中心8 5、凸、凹模刃口尺寸计算8 6、模具轮廓尺寸计算9 7、模具总装图9 8、冲压设备的选择102、拉伸模的工艺计算10 1、拉伸力计算10 2、拉伸模工作部分尺寸计算10 3、冲压设备的选择123、整形模的工艺计算124、修边及冲孔复合模的工艺计算13 1、总冲裁力计算13 2、压力中心计算13 3、冲模刃口尺寸计算14 4、冲压设备的选择15 5、模具三维立体爆炸图155、剖切模的工艺计算16 1、总冲裁力计算16 2、压力中心计算16 3、凸、凹模刃口尺寸计算17 4、剖切模主要零件轮廓尺寸及剖切过程17 5、冲压设备的选择19四、模具工作零件加工工艺规程191、落料凹模加工工艺规程192、凸凹模加工工艺规程203、冲孔凸模加工工艺规程21附1、专业英文翻译（ISO9000）参考文献防尘罩拉伸模设计摘要：本文详细介绍了汽车启动电机上的防尘罩的落料、拉伸、整型、修边冲孔、剖切，5副模具的设计过程及其工艺分析。零件所用材料为08F，板厚1mm。零件尺寸精度要求不高，但形状较复杂，工序较多。本文附零件图、各模具总装图、复合模具三维模型爆炸图，另附专业中英文翻译一篇。关键词：防尘罩，拉伸模Design of Drawing Dies for Dust GuardsAbstract: This text introduces the designing process and the processing technology of 5 sets of dies during producing the dust guards of starting electric motor of automobiles in details, which include blanking、drawing、forming、trimming and piercing、slitting the materials. The material for the parts is 08F and 1mm thick. There is no high request put on the size accuracy of the part, but for its complicated shape, more steps are needed.In the text, there are picture of parts、assembled dies and 3-D explosion pictures of the die model together with a translation of the professional English.Key words: dust guards, drawing dies一、冲压模具设计任务（工件示意图）工件名称：防尘罩拉伸模设计材料：08F , t=1mm零件如图1：图1二、拉伸件工艺性分析、 拉伸件工艺分析材料为08F，为优质碳素结构钢（已退火），其抗剪强度=220310MPa，抗拉强度b=280390MPa，伸长率10为32%，屈服强度s=180MPa，具有较好的拉伸性能。拉伸件形状较复杂，既不属于圆筒形或矩形件的拉伸，也不属于球形件的拉伸。从工艺分析考虑（考虑到其拉伸过程中金属的流动性与可靠定位）决定将两个冲件合起来拉伸比较合理；拉伸件有R0.3的小圆角，不能一次拉伸时成型，需添加整形工序。、 确定工艺方案及模具结构形式经过分析，拉伸件成型的工艺方案有落料拉伸整形修边和冲孔剖切，六个工序。可能的方案有以下几种：方案1： 六道工序均采用单工序模制作，其特点是模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快，但工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大。方案2： 落料、拉伸、整形、剖切采用单工序模，修边和冲孔采用复合模，操作比较安全，可以避免这两道工序中冲孔可能产生的定位不准的情况，且减少了一副模具，保留了方案1的优点，又提高了生产效率。方案3： 使用连续模将所有工序集中在一副模具上制造，其特点是连续模工序高度集中，生产效率高，适用于大量生产，但模具结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期长。综上所述：考虑到工件要求不高、批量不大以及模具寿命、成本等多种因素，所以选择方案1。虽然生产效率较低但是模具结构较简单，模具制造工作量小，成本低，寿命长。三、模具工艺计算、 毛胚落料模的工艺计算1. 预定毛坯尺寸：采用长圆形毛坯形状计算公式页：5实用冲压工艺及模具设计手册p507p508，查表得：修边余量=6mm。页：5冷冲压工艺与模具设计p131表4-3长轴两端处毛坯直径D=2（凸缘宽度+）+（B2+4BH0-1.72Brp-0.57rp2）1/296mm；毛坯长度L=D+（A-B）=196mm；毛坯宽度K=2（凸缘宽度+）+（2H0+B-0.86rp）122mm；上式中H0=（1.051.10）H=39.941.8，取H0=41mm；连接的圆弧半径Rc=（5D+3K）/8106mm。毛坯如下图：图22. 排样与搭边：为使生产效率高，简化冲裁模结构，便于定位，采用单排排样方案。查表得：最小搭边值a=1.2mm，b=2.0mm；送料进距h=122+1.2=123.2mm；条料宽度：B=196+22.0=200mm；如图3：3. 总冲裁力计算：页：7模具设计与制造p23由于模具采用刚性卸料装置和下出件方式，总冲裁力为F0=F+F1，式中F为冲裁力，F1为推件力。F=Ltb 式中L冲裁件的周长（mm）； t板料厚度（mm）； b材料的抗拉强度（N/mm2）。F1=nK1F 式中K1推件力系数。查表得：K1=0.055，L=256.8069257mm。 得：F=Ltb=2571390=NF1=nK1F=10.055=5512.65NF0=F+F1=.65N4. 确定压力中心：本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面的几何中心上。5. 凸、凹模刃口尺寸计算：采用凸、凹模分开加工的方法：凹模：Dd=（D-x）+d凸模：Dp=（Dd-Zmin）-p =（D-x-Zmin）-p查表得：磨损系数x=0.75，工件的制造公差按自由公差取IT14,=0.3mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.14mm，页：8冷冲压工艺与模具设计p51表2-2最大合理间隙（双边）Zmax=0.20mm，p=-0.020mm，d=+0.020mm。经计算得：Dd=195.775+0.020 mm；Dp=195.635-0.020 mm。满足|p|+|d|Zmax -Zmin条件。6. 模具轮廓尺寸计算：根据落料尺寸查凹模周界L=315mm，B=200mm。页：8模具设计与制造简明手册p306根据典型组合中固定卸料纵向送料典型组合尺寸选取：凸模长度为75mm；配用模架闭合高度H最大255mm，最小210 mm；孔距s=279 mm，s1=175mm，s2=164mm，s3=90mm； 垫板厚度为10 mm，上模固定板厚度为25 mm，2件导料板长度厚度为26010，凹模厚度为35 mm，卸料板厚度为20mm，承料板315604mm，螺钉4M612，6M1270，圆柱销21270，41050，螺钉6M1230，螺钉6M1265，圆柱销21270。查表得页：8实用冲压工艺及模具设计手册p818p822：采用Cr12MoV， HRC5860，凸、凹模采用CrWMn，落料HRC5860，其他非标准零件用45钢。7. 模具总装图： 8. 冲压设备的选择：根据最大闭合高度和冲压力选取J23-25开式双柱可倾压力机页：9模具设计与制造简明手册p50，最大闭合高度为270mm，选中间导柱模架（GB/T 2851.5-90）页：9模具设计与制造简明手册p279。、 拉伸模的工艺计算通过工艺方案的计算，一次拉伸成形有一定的困难，但考虑到08F材料的拉伸性能较好,如果下料尺寸掌握准确,是有可能一次拉伸成形的。为此进行了一次拉伸成形的试验，图2为落料毛坯尺寸，图3为带料的排样图。1. 拉伸力计算：页：9模具设计与制造简明手册p120P拉=kltb=0.63161390=73944N式中k=0.50.8,取0.6。2. 拉伸模工作部分尺寸计算：拉伸凹模圆角半径：D-d=57-（18.52）=20mm，t=1mm。查表得：拉伸凹模圆角半径为4mm。页：10模具设计与制造简明手册p121拉伸模工作部分尺寸计算：凸、凹模基本尺寸：查表得凸模与凹模单面间隙Z/2为11.1t，即11.1mm，取1.05mm；页：10冷冲压工艺与模具设计p147表4-14查表得凸模与凹模制造公差d=0.08，p=0.05；页：10冷冲压工艺与模具设计p148凹模基本尺寸：dd=（dmin+0.4）0+d=136.160+0.08 mm；凸模基本尺寸：dp=（dmin+0.4+Z）0-p=138.260-0.05 mm；凸、凹模轮廓尺寸：根据拉伸件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：10模具设计与制造简明手册p306根据典型组合中弹压卸料纵向送料典型组合尺寸选取：凸模长度为56 mm；配用模架闭合高度H最大170 mm，最小140 mm；孔距s=136 mm，s1=70 mm，s2=76 mm，s3=40 mm； 垫板厚度为6 mm，上模固定板厚度为16 mm，2件导料板长度厚度为1406，凹模厚度为18 mm，卸料板厚度为16 mm，承料板160403mm，螺钉2M610，6M845，圆柱销2845，4620，螺钉4M820，卸料螺钉6848，螺钉6M845，圆柱销2845。查表得页：10实用冲压工艺及模具设计手册p818p822：该模具采用SiMnMo，HRC6062，凹模采用Cr12MoV，HRC6264，凸模采用Cr12MoV，HRC5862，压边圈采用CrWMn，HRC5458，其他非标准零件用45钢。压边力的计算：页：10实用冲压工艺及模具设计手册p119为防止凸缘部分材料起皱，采用压边方法。查表得：p压=Fq=52626.75NF压边面积（mm2），经计算约为19137 mm2；q单位压边力（N/mm2）,查表得2.53,取2.75 N/mm2。图4图4为拉伸模结构，凹凸模单面间隙为11.10mm，拉伸凹模圆角半径取为R4mm，采用弹性卸料，所用橡皮为拉伸件高度的4倍。经过试模，成功地拉出了制件，且表面光滑，无起皱、拉毛等现象。如果落料毛坯尺寸偏小，则会起皱，料大会拉裂。3. 冲压设备的选择：根据最大闭合高度和冲压力选取J23-16开式双柱可倾压力机页：11模具设计与制造简明手册p50，最大闭合高度为270mm页：11模具设计与制造简明手册p279。、 整形模的工艺计算同拉伸模工艺计算，将凹模的圆角改小至R0.3mm。如下图： 该模具采用材料同拉伸模。、 修边及冲孔复合模的工艺计算1. 总冲裁力计算：页：12模具设计与制造p23由于模具采用弹性卸料装置和上出件方式，总冲裁力为F0=F+F2+F3，式中F为冲裁力，F2为顶件力，F3为卸料力。F=Ltb 式中L冲裁件的周长（mm）； t板料厚度（mm）； b材料的抗拉强度（N/mm2）。F2=K2F ；F3= K3F 式中K2、K3顶件力和卸料力系数。查表得：K2=0.06，K3=0.040.05，由于制件多孔、轮廓复杂，取K3=0.05, L=187.2414mm187mm。得：F=Ltb = 1871390=72930NF2=K2F=0.0672930=4375.8NF3=K3F=0.0572930=3646.5N F0=F+F2+F3=80952.3N2. 压力中心计算：本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面的几何中心o（0，0）上，如图：3. 冲模刃口尺寸计算：冲孔凸模与凹模刃口尺寸计算：页：13模具设计与制造p19凸模：dp=（d+ x）-p凹模：dd=（dp+Zmin）+d=（ d+ x+ Zmin）+d查表得：磨损系数x=0.75，工件的制造公差按自由公差取IT12,=0.12mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.19mm，页：13模具设计与制造简明手册p81最大合理间隙（双边）Zmax=0.27mm，p=-0.020mm，d=+0.020mm。经计算得：dp=6.09-0.020mm dd=6.14+0.020mm满足|p |+|d |Zmax -Zmin条件。落料凸模、凹模刃口尺寸计算：凹、凸摸采用配合加工，落料以凹模为基准件，然后配制凸模。 模具磨损后会变大的尺寸A类，Ad=（A-x）0+d，d=/4。A1=R2mm：Ad1=1.9250+0.025 mmA2=R65mm：Ad2=64.60+0.075 mmA3=44mm：Ad3= 44.10+0.1 mmA4=57mm：Ad4=56.90+0.1mm 模具磨损后会变小的尺寸B类，Bd=（B+x）0-d B1=R6mm：Bd1 =6.090-0.03mm B2=37mm：Bd2 =37.18750-0.06mm 模具磨损后不变的尺寸C类，Cd=Cd，d=/8。C1= 34.5606mm：Cd1=34.56060.03125 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为2Cmin2Cmax，即0.190.27mm。凹模孔口结构形式及轮廓尺寸：凹模孔口结构采用矩形，这种结构孔形刃边强度较好，孔口尺寸不随刃磨增大，适用于形状复杂或精度较高的冲件，因此选用这种形式。根据工件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：14模具设计与制造简明手册p319根据典型组合中复合模矩形厚凹模典型组合尺寸选取：凸凹模长度为54 mm；配用模架闭合高度H最大225 mm，最小190 mm；孔距s=136 mm，s1=70 mm，s2=76 mm，s3=40 mm； 垫板厚度为6 mm，上模固定板厚度为16 mm，凹模厚度为28 mm，卸料板厚度为14 mm，下模固定板厚度为18 mm，垫板厚度为6 mm，螺钉6M860，圆柱销2860，卸料螺钉6848，螺钉6M875，圆柱销2845。查表得页：15实用冲压工艺及模具设计手册p818p822：毛坯落料模、冲孔修边复合模采用Cr12MoV， HRC5860，凸、凹模采用CrWMn，落料HRC5860，修边HRC5660，其他非标准零件用45钢4. 冲压设备的选择：根据最大闭合高度和冲压力选取J23-25开式双柱可倾压力机页：15模具设计与制造简明手册p50，最大闭合高度为270mm，选中间导柱模架（GB/T 2851.5-90）页：15模具设计与制造简明手册p279。5. 模具三维立体爆炸图：、 剖切模的工艺计算1. 总冲裁力计算：由于模具采用刚性卸料装置，总冲裁力为F0=F，式中F为冲裁力。F=Ltb 式中L冲裁件的周长（mm）； t板料厚度（mm）； b材料的抗拉强度（N/mm2）。得：F0=F=Ltb=2391390=93210N2. 压力中心计算：本零件外形为完全对称图形，且板厚均匀，所以其压力中心在零件表面的几何中心上，如图：3. 凸、凹模刃口尺寸计算：1） 凸、凹模轮廓尺寸：按照经验值取凸、凹模间隙为1/16t，即0.0625mm。为了保证模具使用寿命，放大间隙为1mm。2） 凸、凹模厚度尺寸：采用凸、凹模分开加工的方法： 凹模：Dd =（D-x）+d 凸模：Dp =（Dd-Zmin）-p =（ D-x-Zmin）-p 查表得：磨损系数x=0.75，工件的制造公差按自由公差取IT12,=0.12mm，最小合理间隙（双边）Zmin=0.19mm，页：17模具设计与制造简明手册p81最大合理间隙（双边）Zmax=0.27mm，p=-0.020mm，d=+0.020mm。Dd=5.91+0.020 mm;Dp=5.72-0.020 mm。满足|p |+|d |Zmax -Zmin条件。4. 剖切模主要零件轮廓尺寸及剖切过程：根据工件尺寸查凹模周界L=160mm，B=100mm。页：17模具设计与制造简明手册p319根据典型组合中固定卸料纵向送料典型组合尺寸选取：凸模长度为70 mm；配用模架闭合高度H最大245mm，最小200 mm；孔距s=214 mm，s1=130mm，s2=124 mm，s3=60mm； 垫板厚度为8 mm，上模固定板厚度为22 mm，2件导料板长度厚度为22010，凹模厚度为32 mm，卸料板厚度为18 mm，承料板250604mm，螺钉4M612，6M1265，圆柱销21270，41050，螺钉6M1230，螺钉6M1265，圆柱销21270。图5图5为剖切模，采用有废料剖切。图6为凸模，采用端面刃磨，维修方便。工作时，凸模接触工件即开始冲切。凸模不带斜度，对工件的断面不产生拉力，两个定位块是可调的，以冲件外形定位，准确可靠。查表得页：18实用冲压工艺及模具设计手册p818p822：剖切模材料采用6W6Mo5Cr4V，HRC5860，凸、凹模采用T10A，HRC4550，其他非标准零件用45钢。图7为凹模，采用两块拼合结构，嵌入镶板的型腔中，侧面用螺钉锁紧，间隙为可调。剖切开始时，凸模的R19.5mm首先对直壁进行冲裁，凸模下行到工件底部时尺寸48mm和R19.5mm同时对冲件进行冲裁，剖切为两件，剖切断面质量良好。5. 冲压设备的选择：根据最大闭合高度和冲压力选取J23-25开式双柱可倾压力机页：19模具设计与制造简明手册p50，最大闭合高度为270mm，选后侧导柱模架（GB/T 2851.3-90）页：19模具设计与制造简明手册p279。四、模具工作零件加工工艺规程：以下以修边冲孔复合模为例简介模具工作零件加工工艺规程，其他几副模具基本相同。1. 落料凹模加工工艺规程：工序号工序名称工序内容1下料50135（按等体积法计算后再加上锻造的烧损量）2锻造将毛坯锻造成为165mm105mm60mm的平行六面体3热处理退火（消除锻后残余内应力；降低硬度）4铣（刨）平面刨（或铣）六面达160mm100mm54mm（磨削余量单面0.5mm）5平磨磨上下大平面，留精磨余量0.2mm；与卸料板、凸模固定板叠合磨一对侧面，并对角尺6钳工划销孔、螺钉过