冲压模设计课程设计-回油管夹片冲压模具设计.doc

设计项目设计计算及过程计算结果一、引言二、工艺分析三、冲裁工艺方案的确定四、模具结构形式的确定五、必要的尺寸计算六、模具总体结构设计七、主要零部件的设计八、弯曲成形相关设计九、结束语一、引言零件简图：如图一所示名称： 回油管夹片生产批量：大批量材料：08钢材料厚度：0.35mm设计此工件的冲裁及弯曲模图一二、工艺分析该项零件形状简单，是由圆弧和直线组成。由冲压工艺书表2-10，2-11，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为，将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证,其它尺寸标注,生产批量等情况,也均符合冲裁的工艺要求,因此采用导正销定位,弹性卸料装置,自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。三、冲裁工艺方案的确定1、方案种类方案一：采用复合模。方案二：采用级进模。2、方案比较方案一采用复合模加工,复合模的特点是生产率高,冲裁的内孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸较小,但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高,复合模主要采用于生产批量大,精度要求高的冲裁件。复合模在加工时因定位需要和保证尺寸精度，需要设置搭边，这样一来条料的利用率就比较低，尤其是生产这种精度要求不太高的零件时，考虑精度的同时还要考虑到利用率，在大批量生产中，这是非常重要的。方案二采用级进模加工,级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化,对于特别复杂或边距较小的冲压件,用简单模或复合模冲裁有困难时,可用级进模一步步冲出,但级进模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。在这个零件的加工时，设计成冲孔切断级进模，可以缩小模具的尺寸，在冲孔完成后的下一个工步完成切断动作，切下零件，相当于是一个简单的落料模和废料的切断，这样就提高了生产率和减小模具的整体尺寸。3、方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔切断级进模。四、模具结构形式的确定采用弹性卸料，后侧导柱模架。五、必要的尺寸计算1、排样设计与计算（1）排样方法的确定根据工件的形状，确定采用少废料排样的方法。模具为连续模，采用直排，经多次排样计算画出排样图，如图二 图二:排样（2）计算查表2-18，根据零件形状两制件间按矩形且为少废料排样，故取搭边值为0，侧边取搭边值也为0。进距为制件宽度，即：h=12mm条料宽为制件长度，即：b= 51.033mm（3）条料的利用率一个进距内的材料利用率为式中 A冲裁件面积（）；n一个进距内的冲件数目；B条料宽度（mm）进距（mm）在此排样中，=87.43%2、总压力的计算（1）：冲孔力F因为材料08钢的 由已知: F所以 : F冲（2）切断力F （3）推件力 查表2-2(冲压工艺与模具设计) 由 F推=nK推F冲=0.0634618=291N取表2-38,序号1的凹模刃口形式,h=4mm,凸模运动到h.=3mm处，则 n=（h-h.）/t=4/0.35=3 代入数据得推件力F推（4）卸料力查表2-2 有K卸=0.05F卸=K卸F冲= 所以，F总=F冲+F落+F推+F卸=11080N3、冲裁压力中心的确定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，应使冲模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，使滑块和导轨间产生过大的磨损，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： 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。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。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 座标 位置 O0(x0,y)，即为所求模具的压力中心(图2)。图 2 解析法求压力中心 计算公式为： 因冲裁力与冲裁周边长度成正比， 所以式中的各冲裁力P、Pn，可分别用各冲裁周边长度 L、Ln代替，即： 由于设计的为对称形状的单个冲裁件，所以冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。在冲孔时，F孔的压力中心在矩形的几何中心，即圆心。而落料时F落压力中心在被切边的中点上。根据原则3确定压力中心： F落X=(6-X)F孔解得 X=2.78mm4、刃口尺寸的计算（1）加工方法的确定：模具制造有凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工两种方法，凸模和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和简单的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。所以此方法是与加工形状复杂或薄板制件的模具。结合模具制造及工件的形状特点，选用凸模和凹模配合加工的方法。（2）刃口尺寸计算1、冲孔凸模、凹模冲孔应以凸模为基准件，然后配做凹模。先做凸模，凸模磨损后，刃口尺寸变小，按照A类，设工件尺寸为，则 取x=0.5 则所以凹模的尺寸为 2、落料部分无刃口公差尺寸，与凸模配合加工，保证最小间隙。5、确定各主要零件的结构尺寸凹模外形尺寸的确定H的确定：因为凹模的高度必须大于等于15mm，所以取H=15mmW=1.2H=12.2mmLd=b+2W=51.033+24.4=75.433mm,为了方便加工，取Ld=76mm凹模宽度的确定：Bd=步距+工件宽+ Bd=12+12+30.5=54.4mm为了方便加工，取Bd=55mm凸模长度Lp的确定 合理6、压力机的选择冲床的公称压力应大于计算出的总压力F总=11080N，最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm，即10.348+68+5=83.4mm。查附录7，选择开式压力机，型号为J23-40。主要参数有：公称压力40KN 滑块行程40mm最大闭合高度160mm 调节量35mm工作台尺寸280x180mm 模柄尺寸7、选择其他零件尺寸及型号已知冲裁板厚t=0.35mm，冲裁力卸料力F=230.N。根据模具安装位置拟选4个弹簧，每个弹簧的预压力为：291/4=72.75N冲裁时卸料板的工作行程；考虑凸模的修模量；弹簧的预压量为；故弹簧总压缩量为考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量时就应有50N的压力，初选弹簧钢丝直径d=2mm,弹簧中径；工作极限负荷；自由高度；工作极限负荷下变形量。设弹簧在预压量时，卸压力达50N，即mm故12.3+3+318.3mm,能满足要求。弹簧装配高度根据凸凹模及弹簧卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为125mm125mm；厚度为5mm.选择上下模板及模柄：采用GB2855.6-81后侧带导柱模板，根据最大轮廓尺寸76mmX55mm选相近规格标准模板，考虑壁厚30mm，LxB=125mmx125mm，上模板厚30mm，下模板厚35mm，按GB2862.3-81选B30x78压入式的模柄。凹模、凸模、凸凹模尺寸：取冲孔凹模高度为15mm，凹模壁厚取25mm，冲孔凸模和切断凸模采用固定板固定，垫板、固定板：考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固，垫板厚度取为5mm，冲孔凸模固定板厚度为15mm，切断凸模固定板厚度取为12mm（9）闭合高度：模具闭合高度应为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和，即30+35+68+15148mm所选压力机闭合高度，。满足导柱、导套：按GB2861.281选A型导柱，d=22mm，其中导柱长度有130150mm，根据模架要求选导柱长度=130mm。按GB2861.681选A型导套，选d22mm导套，其中长度有6585mm，根据模架要求选取导套长度为80。卸料螺钉：按GB2967.681 选d8mm的卸料螺钉，螺柱长=75mm。卸料螺钉窝深度应满足卸料板行程+螺钉头高度+修模量（3mm）+安全间隙（26mm）3+10+3+（26mm）1822mm。对螺钉验算：（上模板厚+垫板厚+凸模固定板厚+落料凸模厚+安全间隙+0.5）-卸料板厚-螺钉杆长30+5+15+12+0.5-5-7518.5mm故所选螺钉长度满足要求。六、模具总体结构设计1、模具类形的选择由冲压工艺分析可知，采用冲孔切断级进模，所以本套模具类形为级进模。2、定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销；控制条料的送进步距采用固定挡料销来定步距，而第一件的冲压位置采用始用挡料销定位。3、卸料、出件方式的选择根据模具冲裁的运动特点,该模具采用弹性卸料方式比较方便。因为工件料厚为0.35mm，推件力比较小，用弹性装置取出工件比较容易，且对弹力要求不高，应用方便。 七、主要零部件的设计1、工作零部件的结构设计2、定位零件的设计结合本套模具的具体结构,考虑到工件的形状是个矩形，一边是平直的，可以设置一个6固定挡料销起定距的作用;两个6的固定导料销起导向作用。3、卸料部件的设计卸料板设计卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同,厚度为20mm,材料为45#钢,淬火硬度为4045HRC.卸料螺钉的选用卸料板采用6个M8的螺钉固定.长度L=75 mm.4、模架及其他零部件的设计该模具采用中间导柱模架,这种模架的导柱在模具中间位置,冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜.以凹模周界尺寸为依据,选择模架规格:导柱:d/mmL/mm分别为22130;导套: d/mmL/mmD/mm分别为228028;根据查表确定:上模座厚度H上取30mm,下模厚度H下取35mm,上垫板厚度H垫取5mm,则该模具的闭合高度H闭为:H闭=H上模+H下模+H垫+L+H-h=30+35+5+68+15-3=150mm上式中: L凸模高度68mmH凸凹模高度15mmh凸模冲裁后进入凸凹模的深度3mm可见该模具的闭合高度小于所选压力机JA21160的最大装模高度160mm,因此该压力机可以满足使用要求.8、弯曲成形相关设计 分析零件可知，工件的形状决定了此工件必须经过两次弯曲变形方可成形，故可确定此弯曲应是利用滑块的形式来成形的，因本零件的尺寸较小，故当批量不是特别大时应该可以直接使用手工脱模。当大批量生产时可采用自动推杆脱模机构，该机构的结构图见说明书后附图1。进行弯曲成形前，工件已经过冲孔落料级进模加工，加工后工件的基本尺寸为 51.033 12 ，其中有两个7的孔。8.选用压力机成形前应先通过工件零件及所使用材料等，选择出适用的压力机，依次为依据，进而选择其他部件。下面为选用压力机的相关计算：自由弯曲力 上式中， 安全系数：k=1.3 宽度： b=12 弯曲半径：r=4mm 08刚抗拉强度：=300MPa则 =369N校正弯曲力 冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按=Ap近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积 A=128=96查表得单位校正力 p=70MPa，代入上式得顶件力 =（0.30.8）取系数0.5，则 =148N选择冲压设备分析已知条件可得，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、顶件力都不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，可按压力机公称压力p=(1.11.3) 来选择压力机。现取系数1.2，则有P=1.2=8064N=8.064KN查询P77页开式压力机规格表可得，压力机最小公称压力为40KN，故选用公称压力为40KN的压力机。 查表得08钢最小相对弯曲半径为0.40.8，分析冲裁后的零件图样，图样中的弯曲角分别为R3、R4，都大于最小相对弯曲半径的最大值，故可得：用08号钢作为材料的此形状工件可经弯曲成形。8.凸凹模尺寸的计算分析零件的外形可知，该工件的成形过程应为：第一步是先通过凸模及压力机的作用将其弯曲为U形；第二步是在凸模下降到一定高度时，通过适当设计带动滑块一起运动，从而成形出两处凹入的圆弧。则：下面是计算凸凹模各部位的制造尺寸：凸凹模间隙值的选取：凸凹模间隙值按照U形件的标准来选取，则有： C =（1.01.1）t选取凸凹模间隙值系数为：1.05工件料厚： 0.35mm则： C = 0.368模具宽度尺寸：模具宽度尺寸计算基准原则：弯曲件宽度尺寸标注在外侧时，应以凹模为基准，即先确定凹模尺寸，凸模尺寸按凹模配置，必须保证单边间隙C。弯曲件宽度尺寸标注在内侧时，应以凸模为基准，即先确定凸模尺寸，凹模尺寸按凸模配置，必须保证单边间隙C.观察给出的原始零件图，在原始零件图的尺寸标注标准在零件皆标准在零件的外侧，故应先计算出凹模尺寸，然后依照凹模尺寸配置凸模尺寸。因说给出的工件的各尺寸中并没有标准公差，故按照惯例，没有标注公差时，即认为该工件是IT14级，则依页冲压常用公差配合表选得工件的精度应为级，因工件厚度小于，故凸凹模公差为.，则有：下端圆管部分：凹模宽度尺寸 凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单边间隙，即：则分别计算后得：上端杆状部分：内凹圆管部分： 计算出结果后，可看出凸模的最细处只有1.077mm，这样的宽度对于40的压力机来说是在是有些太细小了，故决定在凸模后加加强板，以增加安全系数。.设计要用到的弹簧在模具的卸料、顶件及压边装置中，经常会采用弹簧来缓冲及复位等。在本模具中共有三处使用到弹簧，分别起到缓冲模柄压力、使得滑块复位、凹模手里均衡及缓冲压力的作用。下面分别计算以上三处弹簧的尺寸（三处皆选用圆柱螺旋压缩弹簧）：上模板及模柄处的缓冲弹簧该弹簧承受的力为工件的成形力，依经验公式有：取系数为：0.3则计得：= 0.36720=2016N则依此可选得此处弹簧基本尺寸为：d=8，D2 =35，=2630，=98的弹簧两侧滑块复位弹簧的选取该弹簧承受的力为工件的校正弯曲力的分力，并且因本题中所选取成形压力机为40KN，而工件成形过程中所需的最大力校核弯曲力，仅为6720N，故可选取弹簧所受力应为0.10.3倍的，现选取系数为0.2，且滑块分为左右两块。故该处每个弹簧说承受的力F = 0.5/2 = 672N , 则依此可选得此处弹簧基本尺寸为：d=4.5，D2 =25，=786，=35凹模顶料力的计算因为凹模的尺寸相对较小，而因为各方面的因素压力机却不得不选用过大的压力机，故将凹模直接连接在凹模顶出杆上，以增加缓冲，进而降低凹模所受压力，增加安全系数。取计算系数为0.5则有：=0.5 = N = 184N则依此可选得此处弹簧基本尺寸为：d=2.5，D2 =22，=194，=253.4其它标准件及非标准件的设计或选取 依照上面计算的各个值，初步选取各个标准件，校核标准件的尺寸之和是否适合于压力机等。各个非标准件的详细尺寸及外形见装配图及各个零件图。模架的选取：本设计中，因所欲成形工件的外形尺寸较小，且壁厚只有0.35，故初定选用后侧导柱模架。另由以上计算结果初步选用凹模周界 L=160mm、B=100mm闭合高度h=190225 材料为HT200，I级精度的后侧导柱模架标记为：模架 160100190225 GB2851.381HT200则组成模架的各个部分的尺寸为上模座尺寸为16010040下模座尺寸为16010050导柱尺寸为25180 导套尺寸为259038凸模模柄：选用国标为GB2862.3-81的B型模柄，标记为： 直径d=30mm、mm、材料为A3的B型凸缘模柄 模柄B3075 GB2862.3-81A3凹模固定板根据凸凹模及弹簧固定螺杆等的布置，取凹模固定板的平面尺寸为264mm165mm；厚度为19mm。详见零件图1凹模 凹模同顶出杆连接在一起，经计算取凹模平面尺寸为46mm20mm；厚度为7.1mm。详见零件图2固定板 根据滑块及凹模的布置，取固定板的平面尺寸为100mm80mm，厚度为21mm。详见零件图3上滑块 根据模柄及下滑块、凸模等的布置，取上滑块的平面尺寸为160mm80mm，厚度为28mm。详见零件图4凸模 根据所加工工件的尺寸及必要的加强板等的设计，取凸模固定部分的平面尺寸为100mm80mm，厚度为11mm。详见零件图5下滑块 根据工件的加工及尺寸要求设计下滑块的平面尺寸为72mm38mm，厚度为28mm。详见零件图6闭合高度模具闭合高度应为上模座、下模座、凸模、凹模、固定板、滑块等厚度的总和，即 50+25+12+25+19+21+58+5=215mm弯曲时凸模进入凹模的深度,可根据生产现场调整，可略有增减，以保证能生产出合格的产品为准。 所选压力机闭合高度，满足连接用的内六角螺栓及圆柱销按GB30-76分别选取模柄处及固定板处所用的螺栓。模柄处选用d12mm，螺柱长=40mm的内六角螺栓。固定板处选用d=12mm，螺柱长=70的内六角螺栓。上述两处所选用的螺栓都是在各部件固定尺寸后方配置。按GB119-76选取滑块处所应用到的圆柱销，此处圆柱销兼固定和定位的作用。故选取d