三角定位片设计

1、三角定位片设计说明书 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY冲压课程设计 学院名称： 材料工程学院 专 业：材料成型与控制工程 班 级： 11东模具1班 学 号： 11801528 姓 名： 顾佳欢 指导教师姓名： 卢雅琳 指导教师职称： 卢院长 二一四年四月目 录第1章 冲压工艺分析1 、三角定位片设计条件与任务·····················

2、83;············12、 三角定位片工艺分析···································&#

3、183;····13、 工具方案及模具形式的确定···································2第2章 工艺计算1、 工艺计算与设计····

4、83;········································62、凸、凹模刃口尺寸计算·······&#

5、183;·······························11第3章 模具结构设计1、 各凸、凹模尺寸的确定··············&

6、#183;·························122、 压料板的尺寸确定······················

7、······················133、 推件块的尺寸确定··························

8、;··················134、 凸模固定板的厚度确定·····························&#

9、183;··········135、冲孔凸模长度尺寸的确定·····································

10、;·146、 弹性卸料板厚度的确定········································157、 模柄的选取····

11、3;·············································158、 螺钉、销钉的选择··

12、83;·········································159、 模架的选取·······

13、;···········································1510、 上模座的主要参数····

14、83;······································1611、 下模座的主要参数·········&

15、#183;·································1612、 计算模具总体闭合高度·············

16、83;·························17第一章 冲压工艺分析1 、三角定位片设计条件与任务1、 设计条件1、 材料：08钢2、 生产批量：年产量10万件3、 冲压工序：落料、拉深、冲孔2、 三角定位片工艺分析2.1零件图 表 1-12.2冲压件的工艺要求 1）冲压件的工艺性是指对冲压工艺的适应性。冲压件良好的工艺性应能采用最少的

17、材料及能源消耗，最简单的冲压加工方法，生产出符合品质要求的产品。 2）冲裁件的外形或内孔应避免尖角，各直线或曲线的连接处，应有适当的圆角转接，转接圆角半径rmin=0.60t=1.2mm 3）为防止冲裁时凸模折断或弯曲，冲孔时孔径不能太小。本冲裁件冲孔远大于最小直径，因此不考虑此问题。冲裁件转接圆角rmin转接圆角外转接圆角>=90º外转接圆角<90º内转接圆角>=90º内转接圆角<90º高碳钢、合金钢0.45t0.70t0.50t0.90t低碳钢0.30t0.50t0.35t0.60t黄铜、铝0.24t0.35t0.20t0.4

18、5t2.3尺寸精度和表面粗糙度 冲裁件外形所能达到的经济精度为IT14，表面粗糙度为12.5（查阅冷冲压工艺及模具设计胡兆国主编P37）2.4材料 08钢特性及适用范围：为极软的碳素钢，强度，硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲，拉延，弯曲和镦粗等冷加工性能，焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接结构。3、工具方案及模具形式的确定3.1毛坯尺寸计算3.1.1修边余量的确定 由于板料存在着各项异性，实际生产中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深口部不可能很整齐，通常都要有修边工序，

19、以切去不整齐的部分。为此在计算毛坯尺寸时应先留有修边余量。 拉伸件高度h=9mm 拉伸件相对高度h/d=9/68=0.13<0.5 故可不考虑修边余量3.1.2计算工件表面积 为了方便计算，把零件分解为若干个简单几何体，分别求出其表面积后相加。可将其分为圆筒部分（A1）、圆弧旋转而成的圆角球台部分（A2）和底部圆形平板（A3）三部分。 圆筒部分的表面积A1=d（h+h）=3.14x68x7=1494.64 圆角球台部分表面积A2=/42r（d-2rp)+8rXr =3.14/4x2x3.14x(68-2x1)+8x2x2 =675.85 底部表面积为 A3=/4(d-2rp)²

20、=3.14/4（68-2）²=3419.46 工件总面积A=A1+A2+A3=5589.95 毛坯直径D=d²-1.72drp-0.56rp²+4dH=81.02 取D=823.1.3拉伸次数的确定总拉伸系数m=d/D=68/82=0.829(t/D)x100=(2/82)x100=2.43 不需使用压边圈查教材可知m1=0.50,m>m1,故可一次拉伸3.2排样设计排样设计主要确定排样方式、送料步距，条料宽度，材料利用率。3.2.1排样方式的确定根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排，单行排，多行排，斜排，对头直排和对头斜排等多种排列方式。三角定位片

21、属于圆形冲孔件，工艺废料和结构废料不可避免，综合排样的设计原则和冲裁件的结构特点来看，应选择直排。 表1-23.2.2送料步距的确定查冷冲压工艺及模具设计P62 表2-9得工件间最小搭边值为1.5mm最小工艺边距搭边值为1.5mm根据公式A=D+a1,送料步距确定为83.5mm3.2.3条料宽度的计算查表可知条料与导料板的间隙和条料下料宽度偏差分别为b。=0.8，条料宽度按下式计算B=（D+2a+b。)=(82+2x1.5+0.8)=85.8mm样图如下3.2.4材料利用率的确定由上可知2x1700x4200的板料采用横裁可裁条料数为n1=1700/85.8=19（条），余69.2mm每条板料

22、可冲制件数n2=(4200-1.5)/85.2=48,余81.6mm则每张板料可冲制件数为n=19x48=912(件）采用竖裁可裁条料数为n1=4200/85.8=48(条）余81.6mm每条板料可冲制件数n2=(1700-1.5)/85.2=19(件），余69.2mm则每张板料可冲制件数n=19x48=912(件）利用率为 =NxA/LxB=(19x48x5589/1700x4200)x100=71.43.3模具方案的设计三角定位片模具设计方案组成冲裁模具各部分组成的初步拟定方案送料方式1） 手工送料2） 半自动送料3） 自动化送料 卸料方式1） 弹性卸料2） 刚性卸料冲裁模类型1） 单工序

23、模2） 复合冲裁模3） 级进冲裁模工序数目1） 落料拉伸冲孔在一次冲压工序条件下生产2） 落料拉深冲孔3） 落料冲孔拉深4） 落料拉深冲孔 方案应根据静端盖冲孔模模具设计技术要求：冲压件形状、尺寸、精度要求和材料性能；现有设备条件和生产技术水平；模具设计、制造和维修的技术水平和能量、效率、成本和安全等各个方面进行分析、比较确定一个合适冲压件生产条件的最佳工艺方案是复合冲裁模。 3.4送料方式自动送料装置的作用：送料装置室冲压自动化的主要组成部分。在通用压力机上采用自动送料装置进行自动或半自动生产，一般可使用生产效率提高23倍。在高效自动冲压设备上配以相应的自动检测装置及送料装置等，其生产效率可

24、提高45倍，甚至更高。所以，冲压加工过程实行自动化是提高生产效率和保障安全生产的根本途径。三角定位片的冲裁件的生产纲领是大批量生产；冲压的工序是对三角定位片底部进行冲孔，采用半自动送料和自动送料设计的送料装置会使模具很复杂，为了降低成本，满足加工需要，故选择手工送料方式进行送料。 3.5 卸料方式 冲裁常见的卸料方式有两种：一种是弹性卸料，另一种是刚性卸料，相应的卸料装置可分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两大类。冲裁模的卸料装置是用来对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、顶出的机构，以便下次冲压的正常进行。 刚性卸料装置卸料力大，常用于材料较硬，厚度较大、精度要求不太高的工件冲裁；弹性卸料装置依靠

25、弹簧或橡胶的弹性压力，推动卸料版动作而将材料卸下，利用弹性卸料装置的模具冲出的工件平整、精度较高，常用于材料较薄、较软工件的冲裁。卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。刚性卸料板又称固定卸料板，用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作手约束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性卸料装置卸料，常做压边、压料装置或凸模导向。三角定位片材料厚是2mm，冲压性质属于薄板料冲裁，且08钢又是低碳钢（较软），在冲孔时要求具

26、有一定的尺寸精度、位置精度和一定的底部平整度，所以在选择卸料方式时选用弹性卸料板。3.6冲裁模类型在冷冲压生产中，用来将金属板或非金属板料相互分离的冲模称之为冲裁模。冲裁模的结构取决于工件的要求、生产批量、生产条件和模具制造技术水平等多种因素，因此冲模结构是多种多样的，作用相同的两件其形式也不尽相同。冲模按照工序组合程度可分为：单工序模、复合模，级进模，其特点分别为：但工序模是指在压力机的每一形成内，只能完成一个冲压工序只有一对凸、凹模，只完成一道工序；复合模只有一个工位，并在这个工位上完成两道或两道以上的工序，即在压力机的一次行程中，板料在同一工位上，同时完成落料、冲孔、弯曲拉深等多个冲压工

27、序的冲模；级进模具有两个或两个以上的工位，条料在逐次送进过程中逐步成形，具体是指在工作时，可按一定的程序，在压力机滑块一次行程中，完成两个或两个以上的冲压工序，并随着条料的连续送进，在模具的几组凸模，凹模作用下，分别完成冲孔、落料等工作的模具，特点是每一个行程都是一件制品被冲出。所以选择复合模3.7方案的确定结合本零件的设计要求，决定采用方案二，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较麻烦。在本设计中，将设计落料、拉深、冲孔复合模。第二章 工艺计算1、工艺计算与设计1、1计算总冲压力 该模具采用弹性卸料方式。总冲压力F。由冲裁力F、卸料力F卸和推件力F推组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁

28、力F由落料冲裁力F落料、冲孔冲裁力F和拉深冲裁力F拉深三部分组成。=Lt=3.14x82x2x300=154488N =Lt=(17+5)x3x2x300=39600N=dt k=3.14x68x2x300x0.4=51244.8N冲裁力F=+=245332.8N一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能，模具间隙、材料厚度，零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算：=n=0.055x39600=21

29、78N=0.05x154488=7724.4N式中 t 材料厚度，单位mm b 材料抗拉强度，单位MPa L 冲裁周长，单位mm d 最后一次拉深直径，单位mm K 修正系数 推荐力系数 卸料力系数总冲压力F。=F+=245332.8+2178+7724.4=255235.2N255KN1.2 压力中心的计算为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事

30、故。任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具架构考虑不宜于使压力中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。该模具一次冲裁，拉伸，对称冲孔，受力均匀平衡，所以压力中心取在称线上，不用再计算。1.3应选取的压力机标称压力P。=（1.11.3）F。 =（1.11.3）x255 =280.5331.5KN1.4初选压力机 1) 压力机的选取原则  根据总

31、的冲压力选取大于总冲压力的压力机冲裁。选择合适的压力机型 号，使之与模具行成合理的配置关系，可提高模具使用过程中的安装可靠性，从而提高产品质量、生产率和模具寿命。选择压力机型号主要是使其技术规格能符合模具成型工艺的要求，主要考虑公称压力、闭合高度、滑块行程以及工作台垫板尺寸等。 根据所要完成的冲压工艺性质，生产批量的大小，冲压的集合尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的修边件主要采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能破坏修边模的间隙分布，降低模具的寿命和修边件的表面质量。可是它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装的机械化附属装置的特点，使它成

32、为目前中、小型冲压设备的主要形式。 根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定冲压设备的规格。  1.压力机的公称压力必须大于冲压所需要的总冲压力，即：F压 >F总  2.机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，对于修边等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离（导板模）或滚珠导向装置脱开的不良后果。  3.冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。  4.压力机工作台的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的

33、冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。  2) 选取压力机 根据上述原则，查表选择开式压力机名称量值公称压力（KN）400发生公称压力时滑块离下极点距离9(mm)7滑块行程固定行程（mm）100调节行程（mm）10010标准行程次数（不小于）（min/)80快速型发生公称压力时滑块离下级点距离（mm）2滑块行程（mm）40行程次数（不小于）（min-1)200最大闭合高度（mm）固定台可倾（mm）300最低活动台位置（mm）400最高活动台位置（mm）200闭合高度调节量（mm)80标准型滑块中心到机身距离（喉深）（mm）220工作台尺寸（mm）左右630前后42

34、0工作台孔尺寸左右300前后150直径200立柱间距离（不小于）（mm）300加大型滑块中心到机身距离（喉深）（mm）/工作台孔尺寸（mm）左右/前后/工作台孔尺寸（mm）左右/前后/直径/立柱间距离（不小于）（mm）/活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离（mm）270横柄孔尺寸（直径X深度）（mm）50X70工作台厚度（mm）80倾斜角（不小于）（º）301.5 冲裁间隙的确定1.5.1冲裁间隙的含义 间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个及其重要的问题。冲裁间隙是指凸凹模间缝隙的距离，冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影

35、响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，设计时应该根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分（双面间隙用Z表示，单面间隙用Z/2表示）未注单面的即为双面间隙。1.5.2合理冲裁间隙的确定 由以上分析可知，凸凹模间隙对冲裁件质量、冲模力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙。但分别从质量、精度、冲裁力等方面的要求各自确定的合理间隙值并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的零件。这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。在模

36、具设计图样上只注明最小双面间隙，最大双面间隙只是作为制造时参考，应尽可能小于最大间隙值，以便能够延长模具寿命。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Zmin。三角定位片模具确定采用经验确定法来确定模具间隙值。 选三角定位片冲孔模初始单面间隙c=0.1230.180 即：Zmax/2=0.180 Zmin/2=0.123所以双面间隙为：Zmax=2x0.180=0.36 Zmin=2x0.123=0.2462、凸、凹模刃口尺寸计算2.1.1确定凸、凹模的制造公差 确定凸、凹模的制造公差时应考虑制件的精度要求，即能保证工件精度要求，又能保证合理的间隙数值，

37、一般模具制造精度比工件精度高34级。 冲压加工能够达到的公差等级为IT10IT14，若零件没有标注公差，则对于非圆形件，按国家标准非配合尺寸的公差数值IT14精度来处理冲模则按IT11精度制造；对于圆形件，一般可按IT6IT7精度制造模具。2.1.2凸、凹模刃口部分尺寸的计算公式 凸、凹模加工采用分开加工。分开加工的特点是凸模和凹模分别按照各自图样规定的技术要求、尺寸和公差单独进行加工。因此要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，凸、凹模分开加工适用于圆形或简单形状工件的冲裁模。由于静端盖冲孔模设计主要设计到冲孔，所以主要叙述冲孔方面的情况。 设工件孔的尺寸为d，根据以上原则，冲孔时首先确定凸

38、模刃口尺寸，使模具基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，在增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Zmin。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。其计算公式为：=（d+x）=（d+x+Zmin）公式中 、 冲孔凸、凹模刃口尺寸（mm） d 冲孔工件孔径的基本尺寸（mm） x 系数 Zmin最小合理间隙（双面）（mm） 、凸、凹模制造公差（mm）为了保证新模具的间隙小于最大合理间隙值（Zmin)，凸模和凹模的制造公差必须满足下列条件： |+|Z max-Z min 冲孔凸模的尺寸 =(d+x) =(17+2x5x1.732+0.75x0.3) =34.455 圆角半径R=5mm 冲孔凹模的尺寸： =（d+

39、x+Zmin） =（17+2x5x1.732+0.75x0.3+0.246) =34.701 圆角半径R=5mm 落料凹模的尺寸 =（D-x） =（82-0.75x0.18） =81.865 落料凸模的尺寸 =（D-x-Zmin） =（82-0.75x0.18-0.246) =81.619第3章 模具结构设计1各凸、凹模尺寸的确定1.1落料凹模结构尺寸的确定 凹模外形尺寸主要包括凹模厚度、凹模壁厚c、凹模宽度和凹模长度 凹模厚度尺寸的确定。查表可知凹模厚度修正系数K=0.28，凹模厚度尺寸=Kd=0.28x82=22.9623mm 凹模壁厚 由经验公式c=（1.52.0）=（1.52.0）x2

40、3，可取c=40mm左右。 凹模直径=D+2c=（82+2x40）mm=162mm，设计时取=170mm。表 1-31.2凸凹模（拉深凸模）外径的确定 外径与三角定位片内径一致，即=66mm，厚度取H=23mm1.3凸凹模（拉深凹模）壁厚的确定 2倍壁厚=落料凹模内径-三角定位片外径，即2=81.865-70=11.865mm，=5.933。厚度应大于推件块的厚度，取H1=42mm2、压料板的尺寸确定 压料板内径=拉深凸模的外径=66mm，外径=落料凹模的内径=81.865mm。 厚度取=10mm3、推件块的尺寸确定 其外径应略小于拉深凹模的内径70mm，这里取68mm；其内径应略大于冲孔凸模刃口尺寸。厚度取=30mm。4、凸模固定板的厚度确定 凸模固定板的厚度取=30mm表1-45、 冲孔凸模长度尺寸的确定 凸模固定板的厚度取=30mm。推件块的厚度取=30mm，自由尺寸与修模量及进入凹模深度总计A´=7mm。凸模长度=+A´=30+30+7=67mm。表1-5第 14 页 共 22 页6、弹性卸料板厚度的确定 根据模具总体结构分析，弹性卸料板的厚度取=10mm表1-67、模柄的选取为了便于安装，选择压入式模柄，根据上模座的尺寸，以及安装位置，不影响强度，选择其规格为A50X115 JB/T 7646.1-19948