【《某电器底壳制件落料模具设计计算案例》6800字】

某电器底壳制件落料模具设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u20937某电器底壳制件落料模具设计计算案例 1323351.1毛胚尺寸计算 134381.2排样图设计和材料利用率计算 3150841.2.1排样方案选择 359021.2.2搭边的确定 5136321.2.3条料宽度和步距计算 6249791.2.4材料利用率的计算 8112181.3冲压工艺力的计算 9296001.1.1落料力计算 9112701.1.2卸料力及推件力的计算 923191.1.3冲压设备选择 11323071.1.4压力中心的确定 12238661.4工作零件设计 1269721.4.1凸模、凹模刃口尺寸计算 12196161.4.2凸模外形尺寸设计 1516423对于凸模长度的确定需要考虑到具体的结构，其公式如下。 1612457凸模设计如下图所示。 1759651.4.3凹模外形尺寸设计 17119261.5定位零件设计 19276621.5.1挡料销的选择 19150691.5.2导料板的选择 20177191.6卸料零件设计 21236871.6.1卸料板的设计 21254601.6.2卸料螺钉的选择 22225921.6.3卸料弹簧的选择 22195981.7安装固定和导向零件的选择 23269471.7.1模架和导向零件的选择 2344091.7.2固定板设计 2477511.7.3垫板设计 25109471.7.4模柄选择 25253541.7.5螺钉销钉选择 25304461.8装配图 261.1毛胚尺寸计算相对拉伸半径为：R/t=2/0.8=2.5>0.5在上述公式内：t、R——分别代表材料的厚度和拉伸半径（mm）总体来看，整个工件的圆角半径偏大，所以需要基于合适的方式进行处理，首先需要对中性层曲率半径ρ进行计算，具体公式如下所示：ρ=r+kt(1.1)在上述公式内：t、r—分别代表材料的厚度和拉伸半径（mm）k—代表中性层系数，具体取值如下表所示。表1.1板料拉伸中性层系数注：k1、k2分别用于有顶板V形件或U件拉伸、无顶板V形件拉伸。根据表1.1中的信息可知，结合式1.1图1.1计算展开尺寸示意图结合上述信息可知，对应着较大的圆角半径（R>0.5t），在此基础上可以对拉伸件进行计算，公式为：(1.2)在上述公式内：L—代表张开长度（mm）弧长的基本形式是:(1.3)根据图中的信息：结合上述信息可以计算得到,L=mm由此可以得到的展开尺寸，具体如下图。图1.2尺寸展开图1.2排样图设计和材料利用率计算1.2.1排样方案选择排样属于冲压工艺中的重要组成部分，指的是带料中制件的布置方式，对生产率以及资源消耗均会产生显著的影响，所以必须进行针对性的设计。当前已经形成了多种类型的排样形式，例如有无搭边，有搭边等，必须紧密结合实际要求来选择合适的方式。具体如图1.3所示。有搭边排样少搭边排样无搭边排样图1.3排样方式当前在精度要求不高的制件中主要利用了无搭边或者是少搭边排样方式，基于这种设计方式能够有效的降低冲模结构的复杂度。然而应用中存在不足问题，可能会影响到冲模的寿命，导致制件质量降低。在选择排样方式时需要考虑到多方面的因素，一般结合制件的复杂度大小来选择合适的方式。如果形状复杂度较高，则可以通过放样方式得到最优的方案。对于复杂度较低的情况则采用计算方法。基于这种方式可以形成比较科学的排样方案。结合本次研究的内容可知，零件中含有四个比较规则的槽形，尺度整体偏。在此基础上结合工作台面尺寸确定了排样方式，具体如下图所示。图1.4排样图整体来看，针对该零件如果采用多行排列方式，对于压力机提出了较高的要求，并且由于零件本身尺寸较大，导致模具需要比较大，不仅增大了操作的难度，而且提高了成本。除了上述因素之外，还需要将安装问题综合考虑在内，安装过程容易受到尺寸大小的影响，如果模具过大，必然增大了安装的难度。总体来看，本次设计的排样可以达到冲裁的标准。1.2.2搭边的确定在设计过程中需要确定合适的搭边，其主要表示临近两个工件之间的余料。搭边的设计具有重要的作用，有助于提高产品的质量，降低条料的宽度误差等因素产生的不利影响。搭边过小或者过大均会产生不利的影响，一般需要将其保持在合适的范围内。如果过小则会影响到其功能的发挥，继而导致送料难度增大，甚至会导致模具受损，降低使用的年限。而在过大时容易导致材料的浪费，增大了使用的成本，所以需要设置大小合适的搭边值，通常将其设置为毛坯厚度。另外，条料需要达到刚度的要求，有助于保持送料的有效进行，从而提升产品的质量。根据当前的研究可知，有诸多因素会直接影响到搭边值，具体体现在如下方面：1．材料的力学性能如果材料的硬度较大，则搭边一般较小。如果塑性高，则对应的搭边值较大。2．排样方案直排、对排的搭边值不同，后者更高。1.工件大小以及形状形状比较简单时搭边较小。圆角半径较大时，搭边值较小。4．材料厚度搭边值与其厚度表现为正相关的关系。5．送料及挡料方式如果存在侧压板，并且采用手工送料方式，则可以设置较小的搭边值。通常可以结合经验来对搭边值进行设置，具体取值如表1.2所示。表1.2搭边a和a1数值由于该模具用落料模，结合实际要求设置搭边值如下：具体取值为：具体如下图所示。图1.5搭边值1.2.3条料宽度和步距计算根据先前的分析已经确定了搭边值以及排样方式，在此基础上可以进行条料宽度计算的过程，具体的内容如下文所示。在设计过程中需要保证条料宽度的合理性，否则会产生不利的影响，一般情况下需要保证冲裁过程中搭边值满足要求，在此原则下对条料宽度最小值进行确定。另外还需要对其最大值进行确定，即确保可以在导料板中送入。除了上述因素之外，同样需要对侧压装置的使用情况进行分析。如果不存在侧压装置，则表达式如下所示。（1.4）在上述公式内B——代表标称宽度(mm)；一代表—侧搭边(mm)；D——在与送料力向保持垂直的尺寸最大值(mm)；、一分别代表宽度公差、间隙尺寸(mm)。对于存在的情况，则表达式如下。（1.5）导料板距离表示为：A=B+图1.6条料宽度的确定a)无侧压装置b)有侧压装置1——导料板2——凹模表1.3剪切条料宽度公差（mm）表1.4条料与导料板之间的间隙（mm）条料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度≤100>100~200>200~300≤100>100≤1>1~50.50.50.51115588此次设计的模具采用有侧压装置查表1.3得，取=0.3mm;查表1.4得，取=0.1mm。侧搭边取mm所以条料宽度为1.2.4材料利用率的计算在设计中需要对材料利用率进行合理的计算，该部分属于关键的指标，主要根据一次冲压的冲裁件和一次进距毛坯之比进行计算。具体公式如下所示：（1.6）在上述公式内：A.代表进距；，即为冲裁件直径以及搭边值之和；B.代表宽度；冲裁件的面积可由CAD测量可得S1=28003mm2则：η=28003/210×168×100%=79.3%1.3冲压工艺力的计算1.1.1落料力计算工件图见图1.7，其尺寸如图所示。根据现有资料可以得到如下参数取值：=0.1mm，=0.14mm，.，所以根据上述信息可知已经达到了分开加工的基本要求。图1.7落料凹模落料力：=(161.99.0.75×0.25)=161.8=(161.8.0.1)=161.7.=(205.0.75×0.25)=204.81=(204.81.0.1)=204.711.1.2卸料力及推件力的计算冲裁结束之后，受到弹性变形等因素的影响，容易导致废料孔径发生弹性收缩，可能导致工件在凹模孔中卡住。为了有效的解决上述问题，一般需要将凸模中的材料卸下，以此可以保证冲裁过程的连续性与可靠性。在此过程中涉及到了卸料力的定义，其主要表示将零件卸下需满足一定的条件，具体包括推件力、顶件力，分别代表沿着冲裁方向和相反方向的推出力。根据现有的研究可知，、、与诸多因素有关，例如压力机等，并且容易受到不同因素的影响而出现一定的变化，具体与模具间隙大小、零件尺寸以及材料特性等相关。所以实际设计过程中需要考虑到这些因素，然后对它们进行计算。但是直接进行定量计算的难度较大，缺乏科学的计算方法，所以常用的方法是经验公式法，具体如下所示：===在上述公式内，——冲裁力（N）；、、——分别为卸料力、推件力、顶件力系数，见表1.5。表1.5卸料力、推件力、顶件力系数在凹模孔口内可能会卡有较多的工件，这对于推件力会产生一定的影响，需要对其进行合理地计算，一般可以将工件数表示为，其中h代表凹横孔口直壁高，t代表材料的厚度。根据[2]中的信息可知，，由此可以得到根据表1.5中的信息：，，由此可以得到冲压力是冲裁中的重要组成部分，一般可以将其划分为多个不同的部分，包括推件力、冲裁力以及卸料力三部分，应该将这些因素考虑到选择压力机的过程中。具体划分为如下几种情况：如果选择下出料方式，刚性卸料装置，则可以得到：=+如果出料方式相同，但是选择弹性卸料，则可以得到=++如果选择上出料、弹性卸料，则可以得到=++结合上述分析可知，在此次研究中的冲压力如下所示：=+++=230+13+72+18=333KN1.1.3冲压设备选择在确定冲压设备类型之后，还需要对其规格进行合理的确定，在此过程中则需要考虑到模具以及冲压件尺寸等信息。具体的要求如下所示。（1）需要满足条件总冲压力<公称压力。（2）行程满足相关要求。（3）台面高于下模座尺寸。（4）冲模、压力机的一致性要求。通常情况下需要将总压力保持在合适的范围内，一般需要处于冲压机额定吨位数的八成以内，有助于改善设备的使用寿命，使得零件加工达到更高的精度要求。经过分析在本次设计中采用了方式压力机。详细参数如下：公称压力：630kN最大闭合高度：360mm滑块行程：120mm工作台面尺寸：380mm×260mm模柄孔的尺寸：Φ50mm×76mm封闭高度的调节范围：80mm1.1.4压力中心的确定在设计过程中需要对压力中心进行合理地确定，该零件存在明显的中心对称特性，因此在中心位置即为对应的压力中心，可以表示为下图。图1.8压力中心1.4工作零件设计1.4.1凸模、凹模刃口尺寸计算1．凸模与凹模分开加工实际上指的是依据特定的图样来对二者分别进行加工，但是二者之间的初始间隙需要达到一定的要求，需要保证小于最大合理间隙，凸、凹模依次标注公差(、)，具体需要达到如下要求：或取=0.4（）=0.6（）结合上述分析可知，模具需要满足条件，否则其间隙难以达到设计的要求，将会处于以外，影响到了模具的正常使用，难以达到预期的使用年限。图1.9凸、凹模分别加工时的间隙变动范围落料：工件的尺寸为。结合上述分析需要先对凹模尺寸进行合理地设置，确保和最小极限尺寸保持一致。另外，对于凸模、凹模制造偏差分别设置为负值、正值，具体的表达式如下所示：在上述公式内，、——依次代表凹模、凸模标称尺寸（mm）；——代表制造公差（mm）；——代表凸、凹模最小合理间隙（双边）（mm）；、——代表凸、凹模的制造公差（mm），可查表1.6，或取=（1/4～1/5），=/4；D——代表落料件标称尺寸（mm）；——代表和工件精度有关的系数，即依据不同的精度而取值不同，查表1.7可得IT10以上、IT11~13、IT14分别取值为1、0.75、0.5。表1.6规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸模、凹模的制造公差（mm）表1.7系数2.凸模和凹模配合加工在凸、凹模加工过程中还需要考虑到加工的复杂度要求，如果是冲制形状复杂度较高，则一般选择配合加工方式。从加工的过程上来看，此类方法需要先设置合适的基准件，即先对凸模进行加工处理，在此基础上来对凹模进行设计，确保二者的间隙可以达到设计的要求。除了这种方式之外，同样可以先对凹模进行加工，然后对凹模进行加工。在此过程中需要将尺寸及公差设置在基准件中。采用这种设计方式具有明显的优势，可以有效地降低间隙对于公差产生的影响，减少了加工的难度，提高了设计的质量。落料：针对基准件进行设计，这里主要是凹模，在此基础上得到凸模。在凹模受损之后，刃口尺寸可能会出现不同的情况，具体划分为三种类型，需要采用不同的计算方法。具体的过程如下文所示。1）首先是尺寸增大。首先需要将尺寸化为，具体需要依据工件图进行操作，计算公式如下所示：2）其次是尺寸减小。首先需要转换为，然后进行计算的过程，具体公式如下所示：3）第三是尺寸固定。进一步可以将其划分为三种情况，具体的过程如下所示：在尺寸为的情况下，对应的公式如下所示：如果是，对应的公式如下所示：如果是，对应的公式如下所示：在上述公式内，、、——代表刃口尺寸（mm）；——代表偏差，如果是对称的，则有=/2；——代表公差（mm）；A、B、C——代表标称尺寸（mm）；——代表制造偏差（mm），并且有=/4。1.4.2凸模外形尺寸设计凸模总体可以划分为固定部分、刃口部分，二者分别实现不同的功能，依次作为连接和冲裁。随着在此领域研究的深入，逐步形成了多种类型的凸模，具体可以将其划分为如下类型。1.标准圆形凸模具体如图1.10所示，左右两图可以满足不同的加工要求，分别适合于对d=1～15mm、8～30mm冲裁。（a）（b）图1.10标准圆形凸模2.带护套的小孔凸模小孔凸模如图1.11。图1.11小孔凸模图1.12快换凸模1—护套2—心柱3—凸模对于凸模长度的确定需要考虑到具体的结构，其公式如下。在上述公式内，、、——依次代表固定板、卸料板、导尺的厚度（mm）；——附加长度，具体划分为三部分，首先是卸料板、固定板距离，设置为15~20mm；其次是凸模处于凹模的深度，取值为0.5~1mm；第三是修磨余量，取值为4~6mm。在本次研究中确定的参数如下所示：=25mm，=20mm，=5mm，Y=30mm，则可以得到凸模长L=25+20+5+35=80mm凸模设计如下图所示。图1.13落料凸模1.4.3凹模外形尺寸设计1.冲孔凹模的孔口型式凹模刃口存在多种形式，具体如下图所示。abcdef图1.14凹模孔口形式图a的刃边强度比较大，在刃磨之后仍然能够保持工作部分的稳定性，在尺寸上基本不会变化。如果零件的加工精度要求较高，则可以采用这种方式。然而在洞口可能会形成一定的废料，刃磨过程中有部分尺寸磨损。图b则主要应用到了复杂度较低的制件中，或者是在冲裁精度要求不高时采用这种方式，对于洞口不会产生显著的磨损，在刃磨之后尺寸可能增大，但是对于模具使用年限并不会产生显著的影响。图c、d分别可以应用到不同零件的冲裁中，前者大多应用到了复杂度较高的零件中，后者明显不同，主要在凹模厚度不大的情况下使用。图e则主要在上出料模具中使用。图f一般对厚度较小的零件进行冲裁，不超过0.5mm。并且能够对间隙进行灵活地调整，在达到要求时可以结束此过程。在本次设计中最终选择的结构形式是图a，刃口孔深取值为h=5mm。具体选择了Cr12，并且达到HRC60～62的要求。基本的结构如下图所示。图1.15凹模在此次设计中将凹模壁厚最小值以及最大值分别设置为C1=41mm、C2=44mm，并且有H=50mm。1.5定位零件设计1.5.1挡料销的选择在本次研究中经过分析最终选择了固定挡料销，一般采用了圆头形式，应用优势在于比较简单，具体如图1.16a所示。此外还可以选择图1.16b所示的结构。ab图1.16固定挡料销在本次研究中最终采用了固定挡料销，具体的参数信息如下所示：在本次研究中采用挡料销来取代原先的定位销，具体的结构如图1.17中所示，基于该方式的优势比较明显，不仅降低了模具结构复杂度，同时降低了成本，也可以满足定位的基本要求，所以适合于应用到冲裁过程中。图1.17定位和挡料1.5.2导料板的选择该部分属于关键的部分，能够实现对于带料的导正功能，具体即为图1.18中所示。实际上主要划分为两部分，分别是导料板、侧压板，在一定的情况下可以将二者作为一个整体，例如在条料宽度处于60mm以内的情况下。图1.18导料板的形式经过上述分析，最终采用的形式是图b，并且设置H=2mm，可以满足本次设计的基本要求。1.6卸料零件设计1.6.1卸料板的设计卸料板用的是弹性结构的，在本次设计中需要在上膜设置卸料板，并且将其和凸模的间隙进行设置，这里取值为（0.05）t=0.8。在材料和尺寸上均需要满足要求，其中卸料板采用用钢，具体尺寸及模板结构如图1.19所示：图1.19卸料板1.6.2卸料螺钉的选择在本次设计的采用的紧固螺钉如下所示：1.6.3卸料弹簧的选择在设计过程中采用了圆柱旋压弹簧，43～48HRC，能够满足使用的要求。本次用的是多个螺旋旋压弹簧，所以QUOTEF顶=F预，其中QUOTE代表荷载，结合这些信息可以确定需要的型号。其中QUOTE,总变形量是40mm。结合上述分析，最终采用了,。1.7安装固定和导向零件的选择1.7.1模架和导向零件的选择导向零件主要是指导柱和导套，已经较多的应用到各种类型