轿车后保险杠底座冲压工艺与模具设计.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 毕业设计 论文 设计说明书 题 目 轿车后保险杠底座冲压 工艺与模具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08 级机械制造 3 班 学 生 李 芳 弟 指导教师 安 治 国 重庆交通大学 2012 年 前 言 冲压加工作为一种先进的加工方法 在国民经济的各行业均有广泛应用 近 20 年来 我国的冲压工艺 模具设计与制造水平得到迅速的提升 相关行业对冲压生产 和管理 模具设计和制造从业人员 质 与 量 的需求与日剧增 本课题的目的是 通过查阅有关冲压工艺与模具设计的书籍以及网上相关资料 学习冲压加工 冲压工 艺分析和产品图整理 弯曲件展开计算与展开图的绘制 冲压工艺方案的确定与工序 图的绘制 冲裁工艺 成形工艺 翻边工艺等冲裁模设计 对冲压工艺及模具设计有 个大概的了解 为本课题的设计进行所需要知识的储备并且能比较正确的设计出本课 题的模具 其次在学习本课题过程中能掌握 AutoCAD 以及 UG 等绘图软件 本课题国内外的研究现状及发展趋势 1 本课题国外的发展及趋势 1 1 我国冲压技术现状主要原因 冲压基础理论与成形工艺落后 模具标准化程度低 模具设计方法和手段 模 具制造工艺及设备落后 模具专业化水平低 所以 结果导致我国模具在寿命 效 率 加工精度 生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大 1 2 冲压技术发展方向产品市场变化 多品种 少批量 更新换代速度快 技术发展 计算机技术 制造新技术 冲压 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 模具设计与制造技术正由手工设计 依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅 助设计 CAD 数控切削加工 数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造 CAD CAM 技术转变 满足产品开发在 T Time Q Quality C Cost S Service E Environment 的要求 1 冲压成形理论及冲压工艺 加强理论研究 开展 CAE 技术应用 开发和应用冲压新工艺 2 模具先进制造工艺及设备 数控化 高速化 复合化加工技术 先进特种加工技术 精密磨削 微细加工技术 先进工艺 装备技术 数控测量 效率和质量是制造业的永恒主题 3 模具新材料及热 表处 理 提高使用性能 改善加工性能 提高寿命 4 模具 CAD CAM 技术 二 三维相 结合的数字化设计技术与数字化制造技术 模具行业是最早应用 CAD CAM 技术的行业 之一 5 快速经济制模技术 加快模具的制造速度 降低模具生产成本 适应小批 量试制 6 先进生产管理模式 并行工程思想 标准化 专业化生产 模具工业是国民经济的基础工业 是高技术行业 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 模具在日本被誉为 进 入富裕社会的原动力 在德国被称为 金属加工业中的帝王 我国模具工业发展十分迅速 1996 2002 年间 模具产值年平均增速在 14 左右 由上可见 模具技术是先进制造技术的重要代表 模具工业是高新技术产业的一个 重要组成部分 模具工业又是高新技术产业化的重要领域 发展历程 进入 90 年代以来 高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形 技术的形成和发展 21 世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展 发展的方向将更 加突出 精 省 净 的需求 冲压成形技术将更加科学化 数字化 可控化 科学化主要体现在对成形过程 产品质量 成本 效益的预测和可控程度 成形过 程的数值模拟技术将在实用化方面 取得很大发展 并与数字化制造系统很好地集 成 人工智能技术 智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零 件成形 从而真正进入实用阶段 注重产品制造全过程 最大程度地实现多目 标全局综合优化 优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系 统整体发展 对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展 以 便从产品初步设计甚至构思时起 就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度 作出快速分析评估 冲压技术将具有更大的灵活性或柔性 以适应未来小指量 多品种混流生产模式及市场多样化 个性化需求的发展趋势 加强企业对市场变化 的快速响应能力 重视复合化成形技术的发展 以复合工艺为基础的先进成形 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展 也正在从制造单个零件向直接 制造结构整体的方向发展 2 1 国外冲压模具发展状况 工业先进国家的冲压工艺和冲模技术是相当发达的 他们逐步把冲压生产过程用 智力型代替体力型 出现了下列情况 冲压 加工全自动生产系统和模具柔性制造系统已经投入使用 模具 精度很高 国外 已经研制成冲压件用的新材料 模具 使用寿命长 模具 制造设备不断更新 2 2 国内冲压模具发展状况 近十多年来 我国对板料成形性能 成形极限图 曲面零件的翻边 弯曲回弹 盒形件毛料计算 冲压件工艺缺陷的分析等方面的研究 均取得了较好的成绩 我国 模具制造工业的发展大致经历了以下几个阶段 50 年代 手工业作坊时代 60 年代 通用机械时代 生产工具为车床 铣 床 刨床 磨床等 70 年代 仿形机械时代 生产工具为车床 仿形铣床 仿 形刨床 80 年代 数控机械时代 生产工具为 NC 车床 NC 铣床 NC 电火花加 工机床 NC 电火花切割机床 90 年代 计算机数控机械及 CAD CAM 应用时代 生产工具为 CNC 车床 CNC 铣床 CNC 磨床 CNC 线切割机床等 目前 我国的模具制造只在研究单位和部分企业有较先进的设备 还有一部分模 具制造仍存在着专业化程度低 周期长 精度低 使用寿命短的弊病 这与产品更新 换代快 冲压件品种日益增多而批量日益减少的发展趋势不相适应 我们必须加快模 具加工设备更新换代的步伐 促进模具技术的较快发展 使冲压工艺及其模具技术在 实现我国现代化和提高人民生活水平的过程中发挥更大的作用 未来冲压模具制造技术发展趋势 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 模具技术的发展应该为适应模具产品 交货期短 精度高 质量好 价格 低 的要求服务 达到这一要求急需发展如下几项 1 全面推广 CAD CAM CAE 技术 模具 CAD CAM CAE 技术是模具设计制造的发展方向 随着微机软件的发展和进步 普 及 CAD CAM CAE 技术的条件已基本成熟 各企业将加大 CAD CAM 技术培训和技术服务 的力度 进一步扩大 CAE 技术的应用范围 计算机和网络的发展正使 CAD CAM CAE 技 术跨地区 跨企业 跨院所地在整个行业中推广成为可能 实现技术资源的重新整合 使虚拟制造成为可能 2 高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工 大幅度提高 了加工效率 并可获得极高的表面光洁度 另外 还可加工高硬度模块 还具有温升 低 热变形小等优点 高速铣削加工技术的发展 对汽车 家电行业中大型型腔模具 制造注入了新的活力 目前它已向更高的敏捷化 智能化 集成化方向发展 3 模 具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加 工出期望的模型所需的诸多功能 大大缩短了模具的在研制制造周期 有些快速扫描 系统 可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上 实现快速数据采集 自动生成各 种不同数控系统的加工程序 不同格式的 CAD 数据 用于模具制造业的 逆向工程 模具扫描系统已在汽车 摩托车 家电等行业得到成功应用 相信在 十五 期间将 发挥更大的作用 4 电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花 创成加工技术 这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术 它是有高速旋转 的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 像数控铣一样 因此不再需要制造复杂的 成型电极 这显然是电火花成形加工领域的重大发展 国外已有使用这种技术的机床 在模具加工中应用 预计这一技术将得到发展 5 提高模具标准化程度 我国模 具标准化程度正在不断提高 估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30 左右 国外发达国家一般为 80 左右 6 优质材料及先进表面处理技术 选用优质 钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要 模具热处理和表 面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节 模具热处理的发展方向是采用真 空热处理 模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积 TiN TiC 等 等离子 喷涂等技术 7 模具研磨抛光将自动化 智能化 模具表面的质量对模 具使用寿命 制件外观质量等方面均有较大的影响 研究自动化 智能化的研磨与抛 光方法替代现有手工操作 以提高模具表面质量是重要的发展趋势 8 模具自 动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标 模具自动加工系统应有多台机床 合理组合 配有随行定位夹具或定位盘 有完整的机具 刀具数控库 有完整的数控 柔性同步系统 有质量监测控制系统 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 设计任务 1 1 1 课题内容 1 1 2 课题任务要求 1 1 3 本课题研究的目的和意义 1 1 4 本课题的研究重点 2 第二章 零件的工艺性分析和方案的拟定 3 2 1 零件的工艺分析 3 2 2 工艺方案的拟定 4 第三章 主要工艺参数的确定 6 3 1 该工件外形毛坯尺寸的计算 6 3 2 排样和材料利用率的计算 6 3 3 压力中心计算与确定 9 3 4 冲压力的计算 9 3 4 1 落料 冲孔力的计算 9 3 4 2 翻边力的计算 10 3 4 3 弯曲力的计算 11 3 5 凸 凹工作部分尺寸和公差计算 12 3 5 1 尺寸计算原则 12 3 5 2 凸凹模间隙的确定 12 3 5 3 间隙的影响 13 3 5 4 尺寸计算公式 14 3 5 5 冲孔落料模的凸凹模尺寸计算 16 3 6 零部件的设计 18 3 6 1 凸模的设计 18 3 6 2 凸模固定板设计 19 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 6 3 落料凹模设计 20 3 6 4 凸凹模设计 23 3 6 5 卸料机构的设计 23 3 7 设备的选用 25 3 7 1 压力机的选用 25 3 7 2 模架的选用 26 第四章 模具装配的设计 27 4 1 导柱 导套的固定 27 4 2 上 下模座的设计 27 第五章 模具总体结构及工作过程 30 5 1 模具装配的技术要求 30 5 2 模架的装配 31 5 3 总装 31 5 4 技术要求 32 第六章 结论与展望 33 致 谢 35 参考文献 36 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 摘 要 改革开放以来 随着国民经济的高速发展 市场对模具的需求量不断增长 近年 来 模具工业一直以 15 左右的增长速度快速发展 模具工业企业的所有制成分也发 生了巨大变化 除了国有专业模具厂外 集体 合资 独资和私营也得到了快速发展 本课题是针对轿车后保险杠底座冲压工艺及模具设计进行分析设计 即冲压模具 设计 零件形状较为复杂 根据对零件的加工工艺及结构特点 设定一下工艺步骤 1 冲孔 落料 2 成形 3 翻边 本课题通过分析轿车后保险杠底座的成形工艺 根据轿车后保险杠底座的结构特 点和技术要求 设计一个冲孔落料复合模 本次设计的重点涉及冲压工序和冲模分类 常见冲压设备及工作原理 选用原则 冲压成形基本原理和规律 冲压成形性能及常 见冲压材料 模具材料种类 性能 选用原则及热处理方法 模具制造特点 模具零 件加工方法及应用等 在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上 了解 冲裁工艺计算 工艺方案制定和冲裁模设计 间隙确定 刃口尺寸计算原则和方法 排样设计 冲裁力与压力中心计算 冲裁工艺性分析与工艺方案制定 冲裁典型结构 零部件设计及模具标准应用 冲裁模设计方法与步骤等 关键词关键词 模具工业 冲压模具 轿车后保险杠底座 冲孔 落料 ABSTRACT Since the reform and opening up with the rapid development of the national economy the market demand for mold growth In recent years the mold industry has been rapid development of the growth rate of about 15 of the mold forms of ownership of industrial enterprises has undergone tremendous changes in addition to state owned professional mold factory collective joint ventures wholly owned and private has been a rapid development This topic is the analysis and design base for the car after bumper stamping process and die design stamping die design More complex shape parts according to the processing of parts and structural characteristics the set of process steps 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 Punching blanking 2 Forming 3 Flanging This topic by analyzing the car to the rear bumper of the forming process of the base sedan rear bumper structure of the base characteristics and technical requirements design a punching off the material composite modulus The focus of the design involved in the stamping process and die classification common stamping equipment and works the choice of principles stamping the basic principles and laws stamping formability and common stamping materials types of mold material performance selection principles and heat treatment mold manufacturing characteristics mold parts processing methods and applications Understanding of the blanking process technology program development and die design to determine the gap the edge size calculation principles and methods layout design punching power on the basis of the analysis of blanking deformation process and blanking factors affecting the quality center of pressure calculation the blanking process analysis and process programming the typical structure of the blanking part design and mold standard applications die design method and steps Key words mold industry stamping dies car bumper base punching blanking 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 第一章 设计任务 1 1 课题内容 针对轿车后保险杠底座零件 进行冲压工艺的制定及其模具设计 主要内容如下 1 对零件进行三维建模 Solid work CATIA UG 等软件不限 2 分析产品结构工艺性 拟定工艺方案 拟定冲压工序安排方案 画出冲压工序图 画出待设计模具的排样图 3 冲压工艺计算及设计 排样 材料利用率计算 刃口尺寸计算 冲压力 压力中心的计算 4 冲模结构设计 确定凸凹模尺寸 选择模架类型 绘制冲模装配图 绘制冲模零件图 编写技术 文件 1 2 课题任务要求 1 工序图 模具装配图 非标准件零件图等绘图工作量不少于 2 5 张 0 号图纸 2 机械类英文资料翻译 工作量不少于三仟 3000 字 3 文献综述不少于一仟伍佰 1500 字 4 设计计算说明书不少于一万伍仟 15000 字 1 3 本课题研究的目的和意义 研究课题的目的 通过查阅有关冲压工艺与模具设计的书籍以及网上相关资料 对冲压工艺及模具设计有个大概的了解 为本课题的设计进行所需要知识的储备并且 能比较正确的设计出本课题的模具 其次在学习本课题过程中能掌握 AutoCAD 以及 UG 等绘图软件 本课题的研究意义 通过本课题知道冲压工艺及模具设计的设计思路 了解并 认识本行业的发展以及未来前景 其次 将大学所学的机械设计 机械原理等课程综 合应用 并且熟练并掌握绘图软件的使用 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 4 本课题的研究重点 冲压工艺方案是冲压模具设计的依据 若工艺方案有误 往往会造成模具返工 甚至报废 为此 制定冲压工艺方案时 必须周密考虑 根据冲压件的材料 形状 尺寸和精度要求 各冲压工序的变形特点及生产条件 仔细对比若干不同工艺方案 从中选择出技术上可行 经济上合理的工艺方案 本次课题的主要任务是画出零件的 三维结构模型 然后根据之前制定的工艺方案 大量阅读参考资料以及各种文献 了 解冲压模具设计的步骤并且应用辅助CAD 软件绘出相应零件的冲模设计 设计全部的模 具零件 完成装配 本课题的重点是冲压成形基本概念 冲压工序和模具分类 冲压 成形基本规律以及应用 冲压成形性能与机械性能关系 本课题的难点是冲压工艺的 编制 冲压模具的排样设计 结构特点和零部件设计 第 2 章 零件的工艺性分析和方案的拟定零件的工艺性分析和方案的拟定 零件名称 轿车后保险杠底座 零件材料 DP590 零件厚度 3 2mm 该零件是轿车后保险杠底座 其零件图 零件三维图分别如图 1 1 1 2 所示 图 1 1 零件图 图 1 2 零件三维图 2 1 零件的工艺分析 零件名称 轿车后保险杠底座 零件材料 DP590 厚度 3 2mm 该零件是轿车 后保险杠底座 异形件 它属于一般精度 精度等级为 IT11 级 该零件是轿车后保险杠底座 为了固定其他零件的零件 其精度不高 属于小型 冲压件 其工艺简单 工步少 其主要的工步为 落料 冲孔 翻边 起伏成行 该 零件基本对称 外形近似于矩形 易于排样 孔间距大 外形 内孔的转角处无尖角 冲裁工艺性 该零件为中小尺寸冲件 厚 3 2mm 形状不是太复杂 尺寸精度一 般 因此可采用普通冲裁工艺进行制造 翻边工艺性 该零件有一处翻边 弯曲处的要求均符合翻边工艺的要求可以一次 成形 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 冲孔工艺性 该零件还有两个条形孔 因其与外圈翻边间的距离符合工艺要求 所以在落料工艺中一起进行 由以上分析可知 该冲件主要冲压工序的工艺性良好 2 2 工艺方案的拟定 该零件所需的基本冲压工序为落料 冲孔 翻边 冲孔 起伏成行 其工艺步 骤如下 落料 切出外形 冲裁出直径为 8 2 15 10 的孔以及两个条形孔 起伏成型出中间部分 翻边外圈 依据以上工序 可以做出以下工艺方案 方案一 1 冲裁出直径为 8 2 15 10 的孔以及两个条形孔 2 落料 3 起伏成形 4 翻边外圈部分 方案二 1 落料 冲裁出直径为 8 2 15 10 的孔以及两个条形孔 2 起伏成行 3 翻边外圈部分 方案一有利于降低冲裁力和提高模具寿命 模具机构简单 操作也较方便 但容易产生 加工误差积累 模具数量多 加大了制造成本 加工效率低 多次冲裁 工件精度低 方案二模具机构比较简单 模具寿命较大 不宜损坏 同时几个孔作为定位 孔 定位比较方便 零件精度较高 合理利用复合模具生产效率较高 根据以上分析 所以较合理的工艺方案为 方案二 其较好的完成冲压件 并 具有较好的经济性 其工序如下 1 冲孔 落料 2 起伏成形 3 外圈翻边 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 第三章 主要工艺参数的确定 3 1 该工件外形毛坯尺寸的计算 因零件展开图形状基本由曲线构成 且其形状近似为矩形 故零件展开毛坯尺寸 为 长 L 195 4mm 宽 B 177 1mm 如图 3 1 所示 3 1 零件展开图 3 2 排样和材料利用率的计算 图 3 2 排样图 一 排样的分类 按照材料的利用率 排料可分为有废料排样 少废料排样和无废料排样三种 废 料是指冲裁中除零件以外的其他板料 包括工艺废料和结构废料 1 有废料排样 有废料排样是指在冲裁件与冲裁件之间 冲裁件与条料侧边 之间均有工艺废料 冲裁是沿冲裁件的封闭轮廓进行的 2 少废料排样 少废料排样是指只在冲裁件之间或只在冲裁件与条料侧边之 间留有搭边 冲裁只沿冲裁件的部分轮廓进行 材料利用率可以达到 70 90 3 无废料排样 无废料排样使之在冲裁件与冲裁件之间 冲裁件与条料侧边 之间均无搭边存在 冲裁件实际上是直接由切断条料获得的 材料利用率可高达 85 90 二 排样设计原则 1 提高材料利用率 冲裁件生产批量大 生产效率高 材料费用一般会占总成本的 60 以上 所以材 料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标 在不影响零件性能的前提下 应合理设 计零件外形及排样 提高材料利用率 2 改善操作性 冲裁件排样应使工人操作方便 安全 劳动强度低 一般说来 在冲裁生产时应 尽量减少条料的翻动次数 在材料利用率相同或相近时 应选用条料宽度及近距小的 排样方式 3 使模具结构简单合理 使用寿命高 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 4 保证冲裁件质量 采用少废料 无废料排样时 材料利用率高 不但有利于一次行程获得多个冲裁 件 还可以简化模具结构 降低冲裁力 但受条料宽度误差及条料导向误差的影响 冲裁件尺寸及精度不易保证 另外 在有些无废料排样中 冲裁时模具会单面受力 影响模具使用寿命 有废料排样时冲裁件质量和模具寿命较高 但材料利用率较低 所以 在排样设计中 应全面权衡利弊 综合零件形状和使用要求 大批量生产 考虑到经济性 该零件的排样实现了少 废料排样 生产批量大 采用模具加工可以有明显的经济效益 用少废料排样 排样图如图 3 1 所示 采用导料板导向且无测压装置 其中搭 边值查下表 取 3 5mm 工件间取 3 mm 导料板与最宽条料之间的间隙 条mmZ1 料宽度偏差 mm1 1 表 3 1 搭边 a 和 a1 的数值 材料厚度 t mm 搭边值 a边距 a1 0 25 以下 2 83 0 0 25 0 5 2 22 5 0 5 0 8 1 82 0 0 8 1 2 1 51 8 1 2 1 6 1 82 0 1 6 2 0 2 02 2 2 0 2 5 2 22 5 2 5 3 0 2 52 8 3 0 3 6 2 83 2 进距 mmL6 1811 1 1775 3 条料宽度 mmZaDB 0 5 1 0 1 1max 0 203 15 32 4 195 2 板料规格拟选用 20510002 3 板料采用纵排 板料条数 条 余 0mm1203203 1 n 每条个数 条 余 0 487mm5 6 181 5 31000 2 n 板料每块可冲总个数 个551 21 nnn 材料的利用率 冲裁件的实际 A 32911mm 进距 s 180mm 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 一个进距内材料的利用率 o o o o o o BS A 90100 180203 32911 100 一张板料上总的材料利用率 81 100 1000203 329115 100 0 BL nA 3 3 压力中心计算与确定 模具的压力中心是为了保证压力机和模具的正常工作 应使模具的压力中心与压 力机滑块的中心线相重合 压力中心计算 图 3 3 压力中心 如图 3 3 所示 由公式 24321 2424332211 0 llll lxlxlxlx x 得其压力中心坐标为 99 5 97 3 4 冲压力的计算 3 4 1 落料 冲孔力的计算 1 冲裁力 落料力由下式计算 式 3 1 b KLtF 式中 材料的抗剪强度 取 350Mpa b b t 材料厚度 t 3 2mm L 冲裁长度 L 682 84mm 所以KNKLtF b 2 9943502 384 6823 1 2 卸料力 推件力及顶件力 式 3 2 FKF 卸卸 式 3 3 FnKF 推推 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 式 3 4 FKF 顶顶 式中分别为卸料力系数 推件力系数及顶件力系数 分别取 顶推卸 KKK 0 04 0 045 0 05 n 为下出件时 同时卡在凹模洞口里的工件 废料 数目 按模 具结构取 1 为冲裁力 将相关数值代入上述式子 经计算得 F 3 4 2 翻边力的计算 1 翻边力 翻边半径为 8 5mm 翻边变形程度 式 3 5 bR b Et 式中 外凸翻边的变形程度 t E 外凸曲率半径 单位为 mm R 翻边后竖边的高度 单位为 mm b 翻边力 式 3 6 b cLtF 式中 翻边力 单位为 N F 系数 可取 取 c8 0 5 0 c7 0 c 翻边部分的曲线长度 单位为 mm L 材料厚度 单位为 mm t 抗拉强度 单位为 取 b MPaMPa b 590 翻边半径为 8mm 翻边变形程度 式 3 5 bR b Et 式中 外凸翻边的变形程度 t E 外凸曲率半径 单位为 mm R 翻边后竖边的高度 单位为 mm b 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 翻边力 式 3 6 b cLtF 式中 翻边力 单位为 N F 系数 可取 取 c8 0 5 0 c8 0 c 翻边部分的曲线长度 单位为 mm L 材料厚度 单位为 mm t 抗拉强度 单位为 取 b MPaMPa b 590 3 4 3 弯曲力的计算 式 3 7 APF 校 其中 A 为校正部分的投影面积 P 为单位校正力 查表得本材料的 P 为 90MPa 则NF 6 2233199024 24813 校 压力机的公称压力选择 考虑到零件形状及其精度 故采用弹压卸料装置和上出件的模具 则压力机的公称压 力为 根据上面的计算 选用公称压力为的开式压力机 KN1250 3 5 凸 凹工作部分尺寸和公差计算 3 5 1 尺寸计算原则 在确定冲模凸模和凹模工作部分尺寸时 必须遵循以下几项原则 1 根据落料和冲孔的特点 落料件的尺寸取决于凹模尺寸 因此落料模应先决 定凹模尺寸 用减小凸模尺寸来保证合理间隙 冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸 故冲 孔模应先决定凸模尺寸 用增大凹模尺寸来保证合理间隙 2 根据刃口的磨损规律 刃口磨损后尺寸变大 其刃口的基本尺寸应取接近或 等于工件的最小极限尺寸 刃口磨损后尺寸减小 应取接近或等于工件的最大极限尺 寸 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 考虑工件精度与模具精度的关系 在选择模具刃口制造公差时 既要保证工 件的精度要求 有能保证有合理的间隙数值 一般冲模精度较工件精度高 2 3 级 3 5 2 凸凹模间隙的确定 表 3 1 冲裁模初始双面间隙 Z Z 2C 冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量 尺寸精度 模具寿命和力能消耗的重要工艺 参数 冲裁间隙数值 主要与材料牌号 供应状态和厚度有关 但由于各种冲压件对 其断面质量和尺寸精度的要求不同 以及生产条件的差异 再生产实践中就很难有一 种统一的间隙数值 而应区别情况 分别对待 再保证冲件断面质量和尺寸精度的前 提下 使模具寿命最高 查如上表 那么通过分析零件的使用场合及其材料特征等情况下 选择 mmZ58 0 min 则取单面间隙 C 0 35mmmmZ78 0 max 3 5 3 间隙的影响 通常 冲裁模凸模直径小于凹模直径 凸 凹模之间存在这个空隙 称之为冲裁 间隙 Z Z 2C C 单边间隙 间隙值得大小 对诸多方面会造成一些影响 1 对冲裁件质量的影响 1 冲裁间隙对冲裁断面质量有明显的影响 通常 冲裁断面特征用以下几个 可变参数表示 塌角 R 冲裁或冲孔孔边缘理论尖角的塌陷区段长度 毛边斜 度 冲裁断裂分离时形成的斜度 光边高度 G 毛边高度 M 和 毛刺高度 若以间隙适中时的断面特征为 型 分别往前 后各推两型 即按 至 型来描述间 隙对断面质量的影响及趋势如表 3 3 所示 可见 型断面的塌角 R 较 型的有所增 加 斜度 则基本不变 由拉深应力产生的毛刺仍属正常 间隙如再扩大 型断 面 则塌角 R 及斜度 显著增加 毛刺也加大 并伴随有工件变形 型断面的塌 角较 型减小 但斜度 与 型差不多 由于间隙的缩小 在毛面中间出现光点 毛刺中等 除拉深毛刺外 并有压缩应力产生的挤压毛刺 型断面塌角极小 几乎 没有斜度 有两层相互间隔的光面和毛面 毛刺 拉和挤 有所增加 当凸模和凹模 的刃口变钝后 就会出现根部肥大的毛刺 这种毛刺难以消除 应即刻刃磨 2 一般所谓尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与图样要求尺寸的差值 差值越 小 则精度越高 这个差值包括冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差和模具本身的制造 偏差 当模具制成后 后者即已确定 而前者则受控于冲压工艺参数 当然也包括冲 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 裁间隙 由于落料和冲孔后 工件要产生回弹 所以直接影响到工件的尺寸精度 间 隙小时 落料件尺寸小于凹模 冲出的孔则大于凸模 所以 对于精密的冲件 在决 定模具刃口部分尺寸时须考虑弹性变形因素 3 在冲裁过程中 凸模下方的材料由于受到弯矩作用而有穹弯现象产生 若 变形达到塑形弯曲范围 冲裁结束后即使有所回弹 工件也会保留一些残余的弯曲变 形 通常 间隙越大 弯曲越明显 但有时虽然间隙较小 由于凹模侧面对冲裁件的 压挤作用 也会出现较大的弯曲 另外 弯曲度的大小也与材料性质和厚度有关系 为了减小或消除弯曲变形 应在凸模下方增设反压结构或另加较平工序 2 对冲模寿命的影响 影响冲模寿命的因素很多 但在诸多的因素中 间隙是重要因素之一 通常 采 用偏大的间隙 可大幅度提高模具寿命 一般可比小间隙时提高 2 3 倍 有的高达 6 7 倍 但过大的间隙 将使工件断面质量下降 毛刺和弯曲度增大 而且会增加凸 凹模端面边缘的应力集中 使刃边很快屈服变形而失去棱角 变钝 从而降低冲模寿 命 间隙小时 由于剪切条件苛刻 凸 凹模之间的摩擦力很大 磨损剧增 甚至因 摩擦温升而粘结 此外 还可能产生凹模胀裂 凹模折断 凸凹模互啃等损坏情况 使冲模寿命极低 同时 冲模间隙不均匀时 即局部间隙小和局部间隙大 对冲模寿 命也是不利的 3 对工艺力能消耗的影响 笼统地说 选用中等或偏大的间隙 会收到省力节能的效果 这是因为在一定范 围内增大间隙 剪切区内的压应力降低 而拉应力增大 容易产生裂纹 从而抗剪强 度变小 使冲裁力下降 同样 由于增大间隙 冲出的工件尺寸会因拉伸变形产生回 弹而缩小 因而不至于再堵塞在凹模孔内 使推件力明显变小 间隙过小或过大时 冲裁功都会有所增加 只有间隙合适时 冲裁断裂时的上 下裂纹才会相遇汇合 使 冲裁功最小 3 5 4 尺寸计算公式 凸模与凹模配合加工 对于冲制复杂形状零件的模具或单间生产的模具 其凸 凹模常常采用配合加工 的方法 凸 凹模的尺寸计算 落料件按凹模磨损后尺寸变大 变小 不变的规律分 为三种 冲孔件按凸模磨损后尺寸变小 变大 不变的规律分为三种 具体计算公式 见表 3 2 在制造本零件的模具时 落料工艺采用配合加工法制造模具 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 表 3 2 配合加工法凸 凹模尺寸及其公差 表中 凸模刃口尺寸 为 mm 凸凸凸 CBA 凸凸凸 CBA 凹模刃口尺寸 为 mm 凹凹凹 CBA 凹凹凹 CBA 工件基本尺寸 为 mm CBA CBA 工件公差 为 mm 工件的偏差 对称偏差时 凸 凹模制造公差 为 mm 凹凸 凹凸 当标注形式为 或 时 凹 凸 4 凹凸 当标注形式为 或 时 凹 凸 48 凹凸 磨损系数 其值见表 3 10 所示 x 表 3 3 曲线形状的冲裁凸 凹模的制造公差 单位为 mm 注 1 本表所列公差 只在凸模或凹模一个零件上标注 而另一件则注明配作 间隙 2 本表适用于汽车拖拉机行业 3 5 5 冲孔落料模的凸凹模尺寸计算 在模具设计的过程中 需对模具的关键部位凸 凹模的间隙和制造精度进行严格 的计算 通过查冲压手册冲裁模双面间隙值表 该零件材料为 DP590 料厚 3 2mm 通过查冲压手册落料冲孔模双面间隙值表得凸 凹模的间隙分别为 则选择单面间隙 C 0 35mmZ58 0 min mmZ78 0 max 由于冲制的形状复杂 所以选择凸模与凹模配合的加工方法 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 5 1 冲孔模的尺寸计算 图 3 5 冲孔模刃口尺寸 据零件形状 凸模磨损后其尺寸变化有两种情况 第一类 凸模磨损后尺寸减小的是图中 1 a 2 a 3 a 4 a 第二类 凸模磨损后尺寸不变的是图中 1 c 查冲压手册第 38 页得到 12 0 432 08 0 c 由此再查表 3 2 得 x1 x2x3 x4 0 75 xc 1 根据表 3 4 由公式得 式 t xaat 3 8 mma t 03 0 1 25 21 mma t 03 02 77 37 mma t 03 0 3 49 31 mma t 03 0 4 19 47 由公式得 式 t cct 2 1 3 9 二 落料模的尺寸计算 根据零件形状 凹模磨损后其尺寸变化有三种情况 第一类 凹模磨损后尺寸增大的是图中 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 查冲压手册第 38 页得到 4 0 1471 28 0 161513129865432 0 24 141110 由此再查表 3 2 得 x1 x3 x4 x5 x7 x9 x12 x14 x15 0 75 x2 x6 x8 x13 x16 0 5 x10 x11 1 0 由公式得 式 ao xAAao 3 10 mmA ao 1 0 1 19 mmA ao 07 0 2 19 54 mmA ao 07 0 3 17 42 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 mmA ao 07 0 4 14 91 mmA ao 07 0 5 29 49 mmA ao 07 0 6 19 26 mmA ao 1 0 7 0 99 mmA ao 07 0 8 47 61 mmA ao 07 0 9 47 51 mmAA aoao 06 0 1110 2 79 mmA ao 07 0 12 42 79 mmA ao 07 0 13 47 58 mmA ao 1 0 14 124 14 mmA ao 07 0 15 14 91 mmA ao 07 0 16 38 92 再由公式得 式 ao xBBao 3 11 再由公式得 式 ao CCao 2 1 3 12 3 6 零部件的设计 3 6 1 凸模的设计 1 凸模结构设计 圆凸模结构有如下两种结构 图 3 6 圆凸模的结构图 2 凸模外形尺寸 图 3 7 凸模长度的确定 凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的 如图 3 6 所示结构 其凸模长度用 下列公式计算 式 hhhhL 321 3 13 式中 凸模长度 为 mm LL 凸模固定板高度 为 mm 1 h 1 h 卸料板高度 为 mm 2 h 2 h 导尺高度 为 mm 3 h 3 h 附加高度 它包括凸模的修模量 凸模进入凹模的深度 凸模固 h 定板与卸料板的安全距离等 一般取 mmh20 15 那么针对本零件中 mmh27 1 mmh11 2 mmh12 3 mmh20 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 因此 本零件凸模长度为 mmhhhhL7020121127 321 3 凸模设计 图 3 8 圆凸模设计 3 6 2 凸模固定板设计 凸模固定板主要用于小型凸模等工作零件的固定 在进行凸模固定板设计时 其平面尺寸除了保证凸模的安装外 应有足够的尺寸来安放螺钉和销钉 凸模固定板 的外形尺寸和凹模轮廓尺寸基本一致 厚度可按经验公式取 0 6 0 8 H H 为凹模 厚度 凸模固定板材质选用 45 钢材料进行制作 其设计见下图 图 3 9 凸模固定板 3 6 3 落料凹模设计 1 凹模外形选择 如图 3 8 所示 其中图 a b c 为直筒式刃的凹模 其特点是制造方便 刃口强 度高 刃磨后工作部分尺寸不变 广泛用于冲裁公差要求较小 形状复杂的精密制件 但因废料 或制件的聚集 而增大了推件力和凹模的胀裂力 给凸模 凹模的强度都带 来了不利的影响 一般复合模上出件的冲裁模用图 d c 型 下出件的冲裁模用图 b 或图 a 型 图 d c 型足锥筒式口径向尺寸略有增大 如时 刃磨 0 1mm 时 0 30 其尺寸增大 0 0017mm 凹模锥角 后角和洞高度 h 均随制件材料的厚度增加而 增大 一般取 综上所述及其对应工件的落料孔分 30 15 3 2 8 h 析 选择 b 型凹模洞口 取 h 5mm 图 3 10 凹模的刃口形式 2 凹模外形尺寸 凹模外形尺寸 一般按经验方法确定 主要有查表法和经验公式计算法两种 针 对本零件主要采用经验公式确定凹模外形尺寸 料厚 t 3 2mm b 192 4mm 如下 凹模高度 h 15mm 式kbh 3 14 式中 k 系数 其值见表 2 40 b 最大孔口尺寸 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 凹模壁厚 c 1 5 2 h c 30 40mm 表 3 4 系数 k 的数值 因此凹模高度 h 40mm 壁厚 c 52mm 则凹模尺寸图如下 图 3 11 凹模尺寸 3 凹模设计 凹模的材质选用钢进行制作 采用淬火处理 硬度 58 64HRC 需注意MoVCr12 各工序之间的误差要求 根据零件的排样图可以求出各工序之间的相互位置以及各凹 模 其设计见图 3 5 图 3 12 凹模结构图 3 6 4 凸凹模设计 其设计见图 图 3 13 凸凹模 3 6 5 卸料机构的设计 本模具采用的是弹性卸料板 其主要装置有卸料板 弹性元件 卸料螺钉和辅助 装置等部分组成 其各导向型孔必须与凹模固定板的相应型孔同心 以保证工作时凸 凹模间的间隙均匀 1 弹性元件的选取 选取普通橡胶弹性元件 橡皮选择如下表 表 3 5 橡皮的截面尺寸 表 3 6 橡皮压缩量和单位压力 根据表 3 6 选择橡皮压缩量为 35 单位压力为 2 10MPa 选择圆环截面且 39768N 选择八个橡皮 则 卸 F d 16mm 式h0 35 0 45 h AA A AA 3 15 式 作作作 0 15作 作0 1h 3 16 式 作作作作作 h hh 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 17 式 3 0 25 0 工作 自由 h h 3 18 得到mm 40 自由 h 所以其厚度为 mmH 3 33 2 落废料的方式 废料采用下出料的方式 冲孔时产生的废料通过下模座直接落到机器下面检验 设备的参数说明 1250KN 的压力机的工作尺寸 左右 mm 前后 mm 11201710 比零件的尺寸还大 所以废料可以直接落下 4 垫板外形尺寸的计算 根据零件冲孔的布局 为保证其冲载的刚度 延长模具的使用命 加垫板 增强 冲载模具的抗压强度 选取 45 号钢为材料 垫板选取厚度为 20mm 故确定后的垫板 尺寸为 306X287X20mm 3 7 设备的选用 3 7 1 压力机的选用 压力机除了要满足一般的要求外 还须注意压力机的精度和刚性是否有保证及冲 压速度是否满足生产率的要求 由于冲件采用的是一般的冲压方法 由所计算得的冲 压力 以及所需的装模高度 冲裁压力机可选用 2500KN 机械压力机 其型号为 12525 J 1 冲裁压力机的规格及参数如下 公称压力 1250KN 滑块行程 140mm 滑块行程次数 60 次 min 1 最大封闭高度 430mm 装模高度调节量 120mm 工作尺寸 左右 mm 前后 mm 11201710 工作台板厚度 120mm 垫板厚度 100mm 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 模柄孔尺寸 直径 深度 70mm 80mm 3 7 2 模架的选用 由于该零件采用冲孔 落料复合模加工 要求导向精度高使用寿命长 并且由于 凹模长 L 306mm B 287mm 故根据 中国模具设计大典 选择了铸铁滑动中间导柱模 架 其特点是 其凹模面积是导套间的有效区域 仅适用于横向送料 常用于弯曲模 或复合模 具有导向精度高 上模座在导柱上 运动平稳的特点 其凹模周界范围为 mmmmmmmm500500 5063 其标准为 GB T2851 5 1990 其主要参数为 序号名称参数 1凹模周界 BL 2闭合高度 minmax H H 3上模座 mmmmmm 4下模座 mmmmmm 5导柱 mmmm 6导套 mmmmmm 7导柱 mmmm 8导套 mmmmmm 第四章 模具装配的设计 4 1 导柱 导套的固定 根据所选的模架可知 导柱 导套分别通过过盈配合与上 下模座连接 导柱 导套通过导套中的滚珠进行上下移动 其导向精度较高 图 4 1 导柱 导套的固定 4 2 上 下模座的设计 根据模具的加工时模架受力情况 选择中间导柱滑动模架 其特点是 其凹 此文档收集于网络 如有侵