盖板冲压成形复合模和电话机底座注塑模

本科毕业设计（论文）盖板冲压成形复合模和电话机底座注塑模李莉燕 山 大 学2014年 06月 本科毕业设计（论文）盖板冲压成形复合模和电话机底座注塑模学 院： 机械工程学院 专 业： 材 料 成 型 学生 姓名： 杨 钊 学 号：111010120061 指导 教师： 翟 瑞 雪 答辩 日期： 2014.06.26 燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：机械工程学院 系级教学单位：材料成型及控制工程 学号111010120061学生姓名李莉专 业班 级模具11-1题目题目名称盖板冲压成形复合模和电话机底座注塑模题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容金属板材冲压模具盖板冲压成形复合模具和塑料成形模具电话机底座注塑模的设计，主要包括工艺方案制定、模具结构的选择和设计、模具尺寸计算、主要零部件强度校核。基本要求（1）绘制工程图折合成A0图纸不少于3张，应包含有部件图和零件图。（2）借助计算机辅助设计软件，绘制3D图。（3）设计计算说明书的字数不少于20000字。（4）开题报告字数不少于3000字。（5）翻译与毕业设计（论文）相关的外文资料不少于3000汉字参考资料1.模具制造手册编写组，模具制造手册(第二版)M，北京：机械工业出版社， 20032.廖伟.冲模设计激发及典型实例解析M，北京：化学工业出版社.20123.刘建雄,吴正宇, 陈泽民塑料注射模成型缺陷及预测昆明理工大学学报( 理工版)，2006周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容查阅资料，工艺分析，结构选择，简单计算，开题考核必要的工艺计算、尺寸计算，冲压复合模具的三维图绘制冲压模具的二维总装图的绘制，塑料模具的三维图绘制塑料模具的二维总装图的绘制，两套模具的重要零部件绘制编写设计说明书，完成全部设计内容，答辩。指导教师：职称： 2014年3月5日系级教学单位审批： 年 月 日摘要本文前半部分阐述了落料、冲孔、弯曲复合模的结构设计及工作过程，通过工艺分析，采用落料冲孔弯曲工序，通过冲裁力、顶件力、压料力、卸料力、弯曲力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架，落料凹模采用整体结构，废料从凸凹模外部卸出。本模具结构紧凑，装拆，修磨方便，安全可靠，生产效率比使用传统模具生产提高两倍以上。后半部分论述了塑料注射模的基本原理和设计过程，并着重讲述了电话机底座注射模的设计过程。首先，讲述了模具的作用和国内外的发展状况及其发展方向。然后论述了方案的选择和确定。再次对于所确定的方案给出了详细的设计过程和计算过程。此次设计中，最关键的是确定型芯和型腔的结构，此外还分析了模具受力，脱模机构的设计、冷却系统的设计等。关键词落料冲孔弯曲 复合模 注射模 抽芯 斜导柱燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThe working process and the structural design of blanking,piercing and the bending compound die are expounded, By the technics analysis, Adopting working process of the piercing,bending and blanking ,Through the calulation of punching force,kicking force,blank - holder force,discharging force and bending force, we determine the Type of Die. this mold uses the bevel pillars die set from backside,blanking die uses inlay and splice structure,waste materials is unloaded from the Slot of convex and concavedie.This Mould is compact, and it is convenience to install , dismantle and regrind,also it is very safe,Comparing with the traditional technology which uses conventional Mould,the production efficiencyis will be improved more than 2 times .The graduation project title is the camera bracket a parts injection mold design, this text discussed primarily the plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Chargers shell inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment.Keywords The piercing ,bending and blanking Composite mold Inject the mold Take out core Inclined slippery piece目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1课题背景11.1.1冷冲压模具11.1.2塑料工业21.2 技术现状及发展趋势31.2.1冷冲压技术31.2.2塑料模具技术4第2章 工件工艺性分析及方案的确定52.1材料分析52.2冲裁件结构工艺性52.3工艺方案的分析及确定62.4工艺设计及计算62.4.1毛坯尺寸的计算62.4.2排样图的设计及计算72.4.3冲压压力中心计算92.4.4各部分工艺力计算92.4.5冲压设备的选择11第3章 模具工作部分设计计算133.1冲裁间隙133.1.1对冲裁件质量的影响133.1.2对模具寿命的影响133.1.3合理间隙的选用143.2模具刃口尺寸的计算153.2.1计算方法153.2.2落料刃口尺寸计算153.2.3冲孔部分刃口设计计算163.3弯曲部分尺寸计算17第4章模具结构总体设计184.1确定送料方式184.2定位方式的选择184.3卸料、出件方式的选择184.4导向方式的选择184.5模具主要零件结构设计194.5.1卸料零件的计算194.5.2落料凹模的设计204.5.3凸、凹模设计204.5.4冲孔凸模214.5.5弯曲模的设计214.5.6模架及模柄的选择214.5.7凸模固定板及垫板的选择224.5.8滑块的设计234.5.9转动板的设计23第5章绘制模具装配图及三维建模245.1复合模总装图245.2复合模三维图25第6章塑件成型工艺分析266.1塑件的分析266.2ABS的性能分析266.3ABS的注射成型过程及工艺参数27第7章注塑模结构的总体方案确定287.1确定分型面287.2确定型腔数及其排列297.3注射机型号的确定和相关参数的校核297.3.1注射机型号的确定297.3.2注塑机的校核31第8章注塑模结构的设计及计算328.1浇注系统的设计328.1.1浇注系统设计原则328.1.2主流道的设计328.1.3浇口套的设计338.1.4冷料穴的设计338.1.5浇口的设计348.1.6浇注系统凝料的脱出机构358.2.脱模机构的确定358.2.1脱模推出机构的设计原则368.2.2制品推出的基本方式368.3成型零部件的设计378.3.1成型零件的结构设计378.3.2成型零件工作尺寸计算388.4导向机构的设计408.4.1导向机构的作用408.4.2导柱的设计418.4.3导套的设计428.5侧抽芯机构的设计428.5.1侧向分型与抽芯机构的分类428.5.2斜导柱侧向分型与抽芯机构设计438.6冷却系统的设计458.6.1模具冷却系统的设计原则458.6.2模具冷却系统的结构45第9章绘制模具装配图及三维建模469.1复合模总装图469.2复合模三维图47结论48参考文献50致谢52附录153附录259V第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题背景11.1.1冷冲压模具冲压是通过模具对板材施加压力或拉力,使板材塑性成型,有时对板材施加剪切力而使板材分离,从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。冲压加工需要研究冲压工艺与模具两个方面的问题。冲压工艺可以分为分离工序和成形工序。而分离工序又有落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序；成型工序又包括卷圆、扭曲、拉深、变薄拉深、翻孔、翻边、拉弯、胀形、起伏、扩口、缩口、旋压、校形等。冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占的比重更大。冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，一般情况下，可以直接满足装配和使用要求。此外，在冲压过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以，冲压件具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。冲压加工是一种套高生产率的加工方法，如汽车等大型零件每分钟可生产几件，而小零件的高速冲压则每分钟可生产千件以上。由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此轻易实现机械化和自动化，比较适宜配置机械人而实现无人化生产。特别是适用于定型产品的中大批生产。“冲压要发展，模具是关键”，提高模具的效率需从冲模设计和制造开始。当然，冲压加工与其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格偏高。因此，对小批量、多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算，目前为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨脂橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用组合冲模、钢皮模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。1.1.2塑料工业模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具具设计于制造技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模具。塑料模具具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模具的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模具结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模具对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模具更是如此。1.2 技术现状及发展趋势1.2.1冷冲压模具技术近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。本文着重结合汽车工业的发展需求，讨论冲压技术的现状和发展趋势。冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。20世纪初，美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹，涉及可成形性预估、成形方法的创新，以及成形过程的分析与控制。但在20世纪的大部分时间里，对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成形力学，远不能满足汽车工业的需求。60年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图（FLD）的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑。由于80年代有限元方法及CAD技术的先期发展，使90年代以数值模拟仿真为中心的和计算机应用技术在冲压领域得以迅速发展并走向实用化，成为材料变形行为研究和工艺过程设计的有力工具。汽车冲压技术真正进入了分析阶段，传统的板成形技术开始从经验走向科学化。纵观上世纪的发展历程可见：（1）冲压性能的研究和改进是与冲压技术的发展相辅相承的。（2）汽车、飞机等工业的飞速发展，以及能源因素都是冲压技术发展的主要推动力。进入新世纪，环境因素及相关的法律约束日益突出，汽车轻量化设计和制造成为当前的重要课题。（3）成形过程数字化仿真技术的发展，推动传统冲压技术走向科学化，进入先进制造技术行列。（4）冲压技术的发展涉及材料、能源、模具、设备等各方面。工艺方法的创新及其过程的科学分析与控制是技术发展的核心；模具技术是冲压技术发展的体现，是决定产品制造周期、成本、质量的重要因素。1.2.2塑料模具技术塑料模具是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模具工业是国民经济的基础工业。用塑料模具生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。a. 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例b. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。c. 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。d. 新的塑料成型工艺和快速经济模具。e. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。f. 应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。g. 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。81第2章 工件工艺性分析及方案的确定第2章 工件工艺性分析及方案的确定冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状，尺寸，精度，表面粗糙度及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量，材料利用率，生产率，模具制造难易，模具寿命，操作方式及设备选用等都有很大的影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本。2.1 材料分析冲裁材料为Q235-A，该钢种是普通碳素结构钢，碳的质量百分数是0.14%0.22，属于沸腾钢，屈服点s=235MPa，抗拉强度b=375460MPa，延伸率不小于26，具有良好的冲压性能，适合冲裁。2.2 冲裁件结构工艺性（1）弯曲件形状和尺寸的对称性 弯曲件的形状和尺寸应尽可能对称，弯曲件左右的高度不能相差太大，弯曲半径应一致，保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。（2）冲裁件的圆角 冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角，在用一道工序冲裁时，拐角处应尽量设计成较大的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁模的制造带来困难，而且模具也容易损坏。只有在采用少无废料排样或镶拼模具结构时，才允许冲压件有尖锐的清角。（3）冲裁件的悬臂或窄槽 冲裁件凸出的悬臂或凹入的窄槽不宜太长或太窄，否则会降低模具寿命。一般情况下,B应不小于1.5。当工件材料为黄铜、铝、软钢时,B1.3；当工件材料为高碳钢时，B1.9。当材料厚度1mm时，按=1mm计算。槽宽与槽长的关系为L5B。（4）弯曲件的宽度 窄板弯曲时，变形区的截向形状发生畸变，内表面的宽度bb1，外表面的宽度b2b。当b3 时，尤为明显，如果弯曲件的宽度b要求较高，不允许鼓起现象时，应在弯曲线上预先做出工艺切口。（5）冲孔极限尺寸 因受凸模强度和稳定性的限制，冲孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状，材料的力学性能，材料的厚度等有关。（6）冲裁件的几何形状 冲裁件的形状应尽可能符合材料合理排样，减少废料。在许可情况下，把冲裁件设计成对称或少无废料的形状。 （7）端头圆弧尺寸 对于腰圆弧冲裁件，若允许圆弧半径R大于料宽的一半，则能采用少废料排养，否则会有台肩产生。2.3 工艺方案的分析及确定一般对于这样的工件，通常采用先落料、冲孔、再弯曲的加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把三道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。 图2-1将三道工序复合在一起，可以有以下两种不同的工艺方案： 先落料。然后冲孔和弯曲在同一道工步； 落料、冲孔为同一工步首先完成，然后进行弯曲。方案的分析比较：如果采用方案加工工件，不易保证长度尺寸430+0.15mm的精度，而且易使内孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析、比较最后确定方案，对于弯曲的回弹问题，可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。该冲压工件的形状较为简单对称，弯曲部分有R=2.5mm的圆角过渡。除孔180+0.021mm和430+0.15mm有精度要求外，其余尺寸精度要求不高。材料为Q235-A钢，其冲压性能较好，孔与外缘的壁厚较大，根据文献知复合模中的凸凹模壁厚部分有足够的强度。因此该冲裁件可选用落料、冲孔及弯曲的复合模。2.4 工艺设计及计算第2章2.12.22.32.42.4.1 毛坯尺寸的计算该毛坯的工件展开图如图2-2所示。按弯曲件展开来计算，中性层半径为： r=R+Kt式中 r中性层半径（mm） R弯曲内半径，R=2.5mm K中性层位置因数， t材料厚度，t=3mm则中性层半径 r=2.5mm+0.3mm3mm=3.4mm中性层长度 l=r180=3.143.4mm90180=5.34mm 图2-2 工件展开图直线部分长度为： a=15mm-2.5mm-3mm=9.5mmb=86mm-2.5mm-3mm=80.5mmL=a+b+l=9.5mm+80.5mm+5.34mm=95.34mm则毛坯的外形尺寸为： l1=95.34mm-80.5mm=14.84mm l2=40-2622+80.52mm=80.8mml3=26mml4=40mm查表可得冲裁时的搭边值 a = 3mm、a1=2.5mm则条料宽度为：b=40mm+23mm=46mm送进布距为： h=40mm+3.5mm=43.5mm2.4.2 排样图的设计及计算2.4.2.1 排样的设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。图2-3 排样的方法a）有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失。本模具采用有废料的排样方式，其排样图如图2-4所示。 图2-4 排样图2.4.2.2 材料利用率的计算冲裁件的面积A=3250.1mm2步距S=B+a=40+3.5=43.5mm一个步距的材料利用率为：h=3250.1/（43.599.34）=75.21%2.4.3 冲压压力中心计算冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图2-5所示。为了减少计算，坐标设在和、上，此时=0， =0，=0;可少算三个数。如图所示，将xoy坐标系建立在图示的对称中心上，将冲裁轮廓线按集合图形分解为L1L7共7段基本线段。因为该工件是轴对称零件，所以其重心在对称中心线上。计算压力中心时，仅考虑如图所示x方向的值。设模具的压力中心坐标为 ，则=0，其计算公式如下： 图2-5=51mm式中 x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标（mm）； y1、y2yn各图形冲裁力的y轴坐标（mm）；2.4.4 各部分工艺力计算当冲裁完成后，由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向发生弹性收缩，会箍在凸模上。而冲裁下来的工件或（废料）径向会扩张， 因此会卡在凹模内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的工件或废料推出。卸料力、推件力是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。在此用经验公式计算。2.4.4.1 落料力计算 F落=1.3Lt式中 F落 落料力（N） L 工件外轮廓周长（mm） t 材料厚度（mm）t=3mm 材料的抗剪强度。查得 =310MpaL=214.84+80.8mm+26mm+40mm=257.28mm则 F落=1.3257.28310N311.05kN2.4.4.2 冲孔力计算 F冲=1.3Lt式中 L 工件内轮廓周长（mm）则 F冲=1.33.1418+63310N91.11kN2.4.4.3 卸料力计算从凸模上将零件或废料卸下来的力称卸料力 F卸=K卸F式中 K卸卸料力因数，其值查表2-1可得K卸=0.03则 F卸=K卸F落9.33KN F卸=K卸F冲2.73KN2.4.4.4 推件力计算顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力 F推=nK推F冲式中 K推推件力因数，其值查表2-1可得K推=0.045则 P推=20.04591.11KN8.2KN2.4.4.5 弯曲力计算按近似压弯力公式：F1=0.7KBt2bR+t式中 F1自由弯曲力（N） B 弯曲件的宽度 B=40mm t 弯曲件的厚度 t=3mm R 弯曲件的内弯曲半径 R=2.5mm b材料的强度极限 查表得b=380MPa K 安全因数 一般取K=1.3则 F1=0.71.340323802.5+3N22.63KN2.4.4.6 压料力计算FQ=0.8F1=0.822.63103=18.11KN压料力的值可近似取自由弯曲力的30%80%即2.4.4.7 总冲压力F总=F落+F冲+F卸+F卸+F推+F1+FQ=463.16KN总冲压力为：表2-1 常用系数值料厚（mm）K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.060.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝 铝合金紫铜 黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.092.4.5 冲压设备的选择为了安全起见，防止设备的超载，可按公称压力1.61.8F总的原则参照冲压手册可选取公称压力为630KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为：公称压力：630KN滑块行程：130mm最大闭合高度：360mm封闭最高调节量：80mm工作台尺寸：480mm710mm模柄孔尺寸：50mm80mm第3章 模具工作部分设计计算第3章 模具工作部分设计计算3.1 冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。233.13.1.1 对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值（），差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。模具的制造精度与冲裁件精度之间的关系见表3-1.表3-1 冲裁件精度冲模制造精度材 料 厚 度 t (mm)0.50.81.01.52345681012IT6IT7IT7IT9IT9IT8-IT8IT9-IT9IT10-IT10IT10IT12IT10IT12IT12-IT12IT12-IT12IT12-IT12-IT14-IT14-IT14-IT143.1.2 对模具寿命的影响冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总寿命。冲裁过程模具的损坏有磨损、崩刃、折断、啃坏等多种形式。影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度;被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等模具间隙是其中的一个主要因素。模具刃口的磨损，带来刃口的钝化和间隙的增加，使制件尺寸精度降低，冲裁能量增大，断面粗糙。刃口的钝化会使裂纹发生点由刃口端面向侧面移动，发生在刃口磨损部分终止处，从而产生大小和磨损量相当的毛刺（凸模刃口磨钝，毛刺产生在落料件上，凹模刃口磨钝，毛刺产生在孔上），所以必须注意尽量减小模具磨损。为提高模具寿命，一般需要增大间隙，使2/t达到15%25%，模具寿命可提高35倍，若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造精度，在冲裁刃口进行充分的润滑，以减小磨损。3.1.3 合理间隙的选用由以上分析可知，凸、凹模间隙是冲裁过程最重要的工艺参数，它对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力等都有很大的影响。因此，设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产通常是选择一个适当的范围，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙 ，最大值称为最大合理间隙 。考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。本模具设计采用查表选取法。参考表3-2选取。表3-2 冲裁模具初始双面间隙Z（mm）材料厚度tT8、451Cr18Ni9Q215Q235 35CrMoQSnP10-108F、10、15H62、T1、T2、T3L2、L3、L4、L50.350.030.040.090.110.140.190.230.280.370.480.050.080.120.150.180.230.270.320.430.540.020.030.060.080.100.130.170.200.250.330.050.070.100.120.140.170.220.240.310.390.010.020.040.050.070.080.120.130.160.210.030.040.070.080.100.120.160.180.220.27-0.020.0250.040.050.060.070.080.110.14-0.030.0450.060.070.100.110.120.170.200.50.81.01.21.51.82.02.53.0本模具所冲裁的材料为Q235-A，材料厚度为3mm，查表得：Zmin=0.36mm, Zmax=0.42mm。未注公差的毛坯的尺寸按照IT14级精度计算，磨损因数x的值查表。3.2 模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。233.13.23.2.1 计算方法凸模与凹模分开加工凸、凹模分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种方法适用于圆形或形状简单的工件，为了保证凸、凹模间隙小于最大合理间隙，不仅凸、凹模分别标注公差（凸模，凹模），而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件：也就是说，新制造的模具应该是。3.2.2 落料刃口尺寸计算应以凹模为基准件，然后配做凸模。先做凹模，凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。因此凹模尺寸应按不同情况分别计算。对于尺寸D=14.76mmX=0.75 按IT14级，=0.43 =-0.020 =0.020=对于尺寸D=26mmX=0.5按IT14级，=0.52 =-0.02 =+0.025对于尺寸D=40mmX=0.5 ，=0.62 =-0.02 =+0.03对于尺寸D=95.56mmX=0.5，=0.87 =-0.02 =0.035校核：=0.06mm对于尺寸，0.02mm+0.02mm=0.040.06对于尺寸，0.02mm+0.025mm=0.0450.06对于尺寸，0.02mm+0.03mm=0.050.06对于尺寸，0.02mm0.035mm=0.0550.06可以证明所取的和是最合适的3.2.3 冲孔部分刃口设计计算由于冲出的孔形状简单，所以凸模与凹模分开加工。由表查得IT10级=0.48，冲裁凸模。 对于6孔，凹模的制造公差可由表查得=0.02mm，=0.02mm，X=0.5校核： +Zmax-Zmin 0.02+0.020.39-0.33所以证明所取的和是适合的 对于由表查得=0.02mm，=0.025mm，由表查得X=0.75校核： +Zmax-Zmin 0.02+0.0250.39-0.33所以证明所取和是合适的3.3 弯曲部分尺寸计算由于该弯曲不易施加侧向压力，所以不能施加校正弯曲力，而侧面与大孔的间距420+0.15mm又有精度要求，精度等级为IT11级。凸模的圆角半径与零件的弯曲半径相同，R凸=2.5mm凹模的圆角半径由表查得，R凹=4mm凸、凹模单面间隙值Z/2=0.9t=2.7mm对于工件尺寸86-0.870，取弯曲凸模、凹模的制造公差为IT7和IT8级，查表得凹=0.054凸=0.035mm 得：B凹=B-340+凹=86-34