《贮气筒支架的工艺流程与模具设计_1.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贮气筒支架的工艺流程与模具设计_1.pdf（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1 目录 1 绪论.3 1.1 冲压的概念、特点及应用.3 1.2 冲压的基本工序及模具.4 1.3 冲压技术的现状及发展方向.5 2 冲压工艺分析.9 2.1 冲压件的性能分析.9 2.1.1 对冲压成形性能的要求.9 2.1.2 对材料厚度公差的要求.9 2.1.3 对表面质量的要求.9 2.2 冲压件结构.9 2.2.1 冲裁工艺性分析.10 2.2.2 冲压件设计主要解决问题：.10 23 确定冲压工艺流程方案.10 2.3.1 编制冲压工艺方案.10 2.3.2 冲压工艺方案的分析.11 2.3.3 确定冲压工艺方案.11 3落料冲孔模尺寸计算.13 3.1 毛坯件尺寸的计算.13
2、3.1.1 毛坯件尺寸的计算方法.13 3.1.2 毛坯件尺寸的计算.13 3.2 排样和裁板方式的计算.14 3.2.1 排样设计.14 3.2.2 送料步距和条料宽度计算.15 3.2.3 排样图.16 3.3 落料冲孔复合模具的设计与工艺计算.17 3.3.1 冲裁工艺力.17 3.3.2 冲孔冲裁力的计算.17 3.3.3 落料冲裁力的计算.17 3.3.4 卸料力及推件力的计算.18 3.3.5 压力中心的确定.18 3.4 凸凹模刃口尺寸的计算.20 3.4.1 落料工序的刃口的计算如下.20 3.4.2 冲孔工序刃口尺寸的计算.22 3.5 冲裁模零部件的设计.23 3.5.1
3、工作零件.23 3.5.2 凹模壁厚壁厚.26 3.5.3 凹模轮廓尺寸的确定.26 3.6 落料冲孔模标准零件的选用.31 4 拉深弯曲复合模具的设计与工艺计算.32 4.1 盒行件拉深变形过程及特点.32 4.2 拉深工艺的辅助工序.32 2 4.3 拉深弯曲复合模工作零件的设计.33 4.3.1 凹模圆角半径.33 4.3.2 凸、凹模间间隙.34 4.4 弯曲部分工作部分尺寸设计.34 4.4.1 凸模圆角半径.34 4.4.2 凹模圆角半径.34 4.5 压力机公称压力的确定.34 4.6 各零件结构简图.35 5 毕业设计总结.40 参考文献.41 3 1 绪论 1.1 冲压的概念
4、、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结
5、合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上
6、冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。4 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比
7、重都相当的大，少则60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不良采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得
8、一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同
9、单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。5 工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发
10、展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺
11、方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形
12、状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反6 复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/
13、CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽
14、车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达 2 5微米，进距精度 23微米，总寿命达 1 亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交
15、叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为 1500040000r/min）,加工精度一般可达 10微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高 3 摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形
16、电极，如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到 300mm/min,加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达 Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开7 始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、
17、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用 RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造 SSM和熔融挤压成形 MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在
18、国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3)冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁
19、芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的 2000KN“冲压中心”采用 CNC 控制，只需 5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其
20、中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC 万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、8 冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24 小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批
21、量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外
22、，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在 40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。9 2 冲压工艺分析 2.1 冲压件的性能分析 冲压原材料及其性能冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。2.1.1 对冲压成形性能的要求 为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常
23、要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。2.1.2 对材料厚度公差的要求 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于 一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。2.1.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好.2.2 冲压件结构 10 图 1.1 冲裁如图 1.1所示贮气筒支架零件，材料为 20A，材料厚度 4mm.2.2.1 冲裁工艺性分析 落料冲孔的工艺性:此零件冲件
24、的最小宽度 40mm，零件的厚度 t=4mm。冲裁允许的最小宽度尺寸为 B2t=8mm，该零件上有 30 个孔，而每一个孔的孔边距和孔间距都比极限值大的多，所以可以采用冲孔，因此该零件冲裁是可行的。2.2.2 冲压件设计主要解决问题：（一）、对冲压件进行工艺分析，设计出的模具结构能保证工件的正常生产；（二）、通过分析比较，确定最佳工艺方案。设计出的冲裁模结构必须有足够的强保证生产的正常运行；（三）、解决根据冲裁力和弯曲力选择压力机和根据模架最大闭合高度选择压力机间的矛盾；（四）、合理选择冲压设备；（五）、合理排样，最大限度的提高材料利用率。23 确定冲压工艺流程方案 2.3.1 编制冲压工艺方
25、案 通过对本零件的分析可以确定如下冲孔方案：11 方案一：落料-冲孔-拉深-弯曲 方案二：落料冲孔复合模-拉深-弯曲 方案三：落料-冲孔-拉深弯曲复合 方案四：落料冲孔复合-拉深弯曲复合 2.3.2 冲压工艺方案的分析 方案一：先落料后冲孔，对于模具的设计比较简便，但冲孔的定位误差大，孔的位置精度难以保证，且生产周期长。方案二：落料拉深一步完成，减短了生产周期，且卸料容易，但先拉深对以后弯曲定位以及件的摆放方式都有一定得影响。方案三：与方案一的问题一样，先落料后冲孔，则孔的定位误差大，孔的精度难以得到保证。方案四：落料冲孔复合，减短了生产周期，对孔的精度也有了一定得提高，然后拉深弯曲一部完成，
26、由于拉深与弯曲有共同之处，所以它们能一步完成，卸料取料都方便，模具设计相对简单，制造成本适当，可以采用此方案进行加工。2.3.3 确定冲压工艺方案 工序一：落料冲孔复合模 工序二：拉深弯曲复合模 工序简图：工序一：12 工序二：13 3落料冲孔模尺寸计算 3.1 毛坯件尺寸的计算 3.1.1 毛坯件尺寸的计算方法 因为第二步拉深弯曲复合工序是在落料冲孔的基础完成的，所以得通过成型零件的尺寸计算毛坯展开件的尺寸。3.1.2 毛坯件尺寸的计算 （1）弯曲展开尺寸的计算 由于弯曲都是 L 型拉深，所以毛坯展开长度可以通过以下公式计算：12L=l+l+r+xt2（）式中：L:弯曲件毛坯总长度；mm 1
27、2ll，：各段直线部分长度；mm r：圆弧部分弯曲中心角 x：中性层位移系数 由零件图纸可知，冲压内圆角为 R5，板料 t=4mm 得：r51.25t4 查表的应变中性层的位移系数x=0.33 又因为 r51.25t4时，变薄系数 在 0.97到 0.99之间 所以 /t=t=40.98=3.92mm取 3.9mm 代入公式得：1193.95 103.95mm2L（5+0.33）=21.1 2193.95mm2L（5+0.334）=20 3653.95 103.95mm2L（5+0.334）=67.1（2）拉深展开尺寸的计算 0HHH 式中：0H：工件高度 14 H：盒形件修边余量 因为 0H
28、=65 B=295（B 为盒形件的短边长度）则 0H0.3B 所以采用一次拉深成形 按弯曲计算直边部分的展开长度0l 0pl0.57r67.60.572079mmH 因为6.53.25r20H，r200.067295B 查模具工程大典盒形件合理毛坯分区法选取1A型毛坯。因为prr20R 所以把圆角部分看成是直径为 d=2r，高为 H 的圆形件 则2r26551RH 所以毛坯展开件的各部分的尺寸通过计算如图 3-1 3.2 排样和裁板方式的计算 3.2.1 排样设计 排样的作用:1.提高材料利用率.2.使人工才做方便,安全,减轻工人劳动强度 3.使模具结构简单,模具寿命提高.在冲压件的成本中，材
29、料的费用占 60%以上,因此材料的经济利用是一个重要的问15 题.冲压件在条料上或板料上的布置方法叫做排样.排样不合理就会浪费材料,衡量排样经济性的标准是材料的利用率,也就是工件的实际面积0A与板料面积A 的比值.几种常见的排样方法:1 有废料排样法:有废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间后者只在冲裁件与条料侧边之间,都有工艺余料存在,冲裁是沿着冲裁件的封闭轮廓进行,所以冲裁件质量和模具寿命比较高,但是材料利用率较低.2 少废料排样法 少废料排样法是只在冲裁件之间后者只在冲裁件与条料侧边之间留有搭边值,这种排样方法只沿着冲裁件的部分外轮廓进行材料利用率很高.3 无废料排样法 无废料排样法是在冲裁件
30、与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边值存在,这种方法的冲裁件实际上是由直接切断条料获得的,所以材料利用率可达85%-95%.因为本零件毛坯比较大，考虑到操作方面和模具结构，以及定位方面的问题，采用单排排样，3.2.2 送料步距和条料宽度计算 送料步距：S=413+a=413+13.2=426.2mm 条料宽度：00max1(2a)BD 式中：maxD：条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a：工件间搭边值（由于定位方式的选择以及最小搭边值而确定其值）1a：侧搭边值，查表的1a=4mm；：条料的单向偏差，查表得=0.066 代入公式得条料宽度为，00max1(2a)BD=00.06750.1 3
31、.2.3材料利用率的计算 一个步距内的材料的利用率用下式表示 100%ABS 式中：材料利用率；A:一个步距内工件的实际面积；S:送料步距；B:条料宽度；通过用分割法计算出工件的实际面积为 16 A=2231399mm 由于 B=750mm，S=426mm，把数代入公式得：100%ABS=72.4%由此可知，材料的利用率相对较高。3.2.3 排样图：17 3.3 落料冲孔复合模具的设计与工艺计算 3.3.1 冲裁工艺力 冲裁力公式为 P=PP孔落 式中：P:冲裁力；P孔：冲孔冲裁力；P落：落料冲裁力;3.3.2 冲孔冲裁力的计算 P孔=KLt 式中：P孔:冲裁力，N；L：冲裁周边长度，mm；t
32、：材料厚度，mm；：材料抗剪强度，MPa；11.3404 300190PKN 孔 215603.14734PKN孔 315603.14 8.541.6PKN孔 415603.14944.1PKN孔 515603.142098PKN孔 615603.14 10.551.4PKN孔 715603.14 1573.5PKN孔 815603.14 12.561.2PKN孔 所以，12345678112P2P7P2P4P1723.4PPPPKN孔孔孔孔孔孔孔孔孔 3.3.3 落料冲裁力的计算 P落=KLt=1.3300 L L=83+2 0.25 2 3.14 79+80+90+2 0.25 3.14
33、2 10+65+72+30+21.54+79+10+15.71+7.85+16.1+200+16.1+7.85+23.32+3.9+34.99+7.82+25.03+134.81+25.03+7.82+40.77+3.95+29.91+7.85+55.1+40+52.48+10.1+7.85+67+77+14.14+423+14.14=2454.46mm 所以P落=15602454.46=3829KN 所以 P=P落+P孔=3829+1723.4=5552.4KN 18 3.3.4 卸料力及推件力的计算 xx5552.40.035194.3FK FKN 3 0.0455552.4750TTFn
34、K FKN 所以5552.4750194.36496ZFKN 压力机公称压力应大于或等于总压力的（1.11.3）倍 所以 P=1.3ZF=1.36496=9094.4KN 所以选取公称压力为 10000KN的压力机 压力机型号为 J53-1000C闭式压力机 压力机主要参数：公称压力（KN）:10000 滑块行程（mm）:700 行程次数（次/分钟）:10 最小封高（mm）:700 工作台面(mm):前后左右：12001000 滑块地面（mm）:前后左右:1190800 外形尺寸（mm）:前后左右高：535549007290 3.3.5 压力中心的确定 由于本零件形状相对复杂，且是多孔冲模，所
35、以压力中心可用解析计算法求出，计算依据是：合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之代数和。在分别计算凸模刃口轮廓的压力中心坐标位置123xxx，nx和123nyyyy，后，则可按下述方法计算压力中心坐标（00 xy，）11122nn012n1xxxxxniiiniiFFFFFFFF 112210121yyniinninniiFxFF yF yFFFF 因为冲裁力与周边长度成正比，所以上式中各个冲裁力123,nF F FF可分别用相应的冲裁周边长度123,nL L LL代替；并且对于平行力系，冲裁力的合力等于各分力的代数和，即12nFFFF；整理后得到 19 1 12210121niinninni
36、iL xL xL xL xxLLLL 112210121niinninniiL yL yL yL yyLLLL 如下图所示建立坐标系 代入公式得：1 12210121niinninniiL xL xL xL xxLLLL=290 112210121niinninniiL yL yL yL yyLLLL=73.52 所以模具的压力中心在点（290，73.52）20 3.4 凸凹模刃口尺寸的计算 本设计采用凸模与凹模配作法 配作法的主要原理如下：对于形状复杂或薄板工件的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定得间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配加工另
37、一件，使它们之间保持一定得间隙。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中师变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸 A 落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸。第一类尺寸 14max()jAAx（2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸-第二类尺寸 B 冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸。第二类尺寸 min14()jBBx（3）凸模或凹模磨损好会基本不变的尺寸-第三类尺寸 C 凸模或凹模在磨损后基本不变的
38、尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的空心距尺寸。第三类尺寸 min11()28jCC 工件的尺寸精度为 IT12级，3.4.1 落料工序的刃口的计算如下 x 为磨损系数可以查表得到 尺寸 010.380a 10.07541max0()79.775aAAx 尺寸0.320110a 00210.0754(1100.750.3)110.225aB 尺寸1100.15C 1min11()100.0228aCC 尺寸030.63413a 10.630.16430(4130.5 0.63)412.7aA 尺寸040.3072a 21 130.08440(720.75)71.8aA 尺寸050.254
39、7a 10.250.0625450(470.75)46.813aA 尺寸060.2130a 10.210.0525460(30 1 0.21)29.79aA 尺寸2450.125C 2min11()450.03128aCC 尺寸3140.09C 3min11()140.02328aCC 尺寸4200.105C 4min11()200.02628aCC 尺寸0.353094b 00310.08750.354(940.75)94.26aB 尺寸521.10.105C 5min11()21.10.02628aCC 尺寸070.46200a 10.460.115470(2000.5 0.46)199.
40、77aA 尺寸080.2123.32a 10.210.0525480(23.320.21)23.11aA 尺寸090.2124.63a 10.210.0525490(24.630.21)24.42aA 尺寸0100.40134.81a 10.400.104100(134.810.75 0.40)134.51aA 尺寸0110.2128.68a 10.210.05254110(28.680.21)28.47aA 尺寸0120.2129.91a 10.210.05254120(29.910.21)29.7aA 尺寸0130.2540a 10.250.06254130(400.750.25)39.8
41、125aA 22 尺寸0140.3067a 10.300.0754140(670.75 0.30)66.775aA 尺寸0.094015.1b 00410.02250.094(15.1 1)15.19aB 尺寸6720.15C 6min11()720.037528aCC 尺寸0150.3077a 10.300.0754150(770.75 0.30)76.775aA 尺寸0.6350423b 00510.15750.634(4230.5)423.315aB 尺寸0.6360443b 00610.15750.634(4430.5)443.315aB 尺寸7100.075C 7min11()100
42、.01928aCC 尺寸0160.80742.1a 10.800.24160(742.10.5 0.80)741.7aA 3.4.2 冲孔工序刃口尺寸的计算 0min()tddx 式中：td：冲孔凸模基本尺寸 mind：冲孔件孔的最小极限尺寸 ：制件公差 x：磨损系数 ：凸模制造公差 冲件的尺寸精度为 IT12，所以查表得磨损系数 x=0.75，凸模按 IT7制造 凸模刃口计算如下 尺寸0.251040a 0010.0720.072(400.75 0.25)40.188td 尺寸0.15207a 0020.0720.072(70.75 0.15)7.113td 尺寸0.15308.5a 003
43、0.0720.072(8.50.75 0.15)8.613td 23 尺寸0.15409a 0040.0720.072(90.75 0.15)9.113td 尺寸0.215020a 0050.0720.072(200.75 0.21)20.158td 尺寸0.186010.5a 0060.0720.072(10.50.75 0.18)10.64td 尺寸0.187015a 0070.0720.072(150.75 0.18)15.14td 尺寸0.188012.5a 0080.0720.072(12.50.75 0.18)12.64td 3.5 冲裁模零部件的设计 此模具采用倒装结构，冲出的工
44、件由打料板推出，采用定位销及挡料销定位，定位简单，出料容易。3.5.1 工作零件 1.冲孔凸模：冲孔凸模采用 T10A 制造，热处理硬度达到 58 62HRC,凸模工作部分粗糙度达到 0.4 m。结构如图 10.5:12.5:24 20:9:25 8.5:7:40:26 15:落料凹模：落料凹模装于上模，采用 T10A制造，热处理硬度达到 58 62HRC，工作部位粗糙度为 0.4 m。凹模厚度：H=Kb 式中：H：落料凹模厚度 K:系数 b：冲裁件的最大外形尺寸 因为板料的厚度 t=4，所以查凹模厚度系数表得 K=(0.150.22)取 K=0.15 冲裁件的最大外形尺寸为 b=742.1，
45、代入上式得 H=Kb=0.15742.1=110 3.5.2 凹模壁厚壁厚 凹模壁厚：C=（1.5 2）H=1.5110=165 3.5.3 凹模轮廓尺寸的确定 2LlC 2BbC 式中 l：沿凹模长度方向压力中心至最远刃口间距的2 倍 b：沿凹模宽度方向压力中心至最远刃口间距的2 倍 l=2（714.1-290）=848.2 b=2289=578 所以 L=842+2165=1178 b=578+2165=900 所以凹模尺寸：L B H=1178900110 27 凹模尺寸如下图：凸凹模：凸凹模装于下模，直接用螺钉与定位销与下模架固定，采用 T10A,热处理硬度达到 5862HRC,工作部
46、分粗糙度达到 0.4 m。凸凹模高度：L=2hth 式中 L:凸凹模长度 2h：卸料板厚度 t：材料厚度 h：增加长度；h 取 48 28 凸凹模尺寸如下图：其他结构件采用 45#，热处理硬度达到 3842HRC，结构如下图：29 打料板：利用安装在上模内的弹簧的弹力来给打料板一个推件力，而达到把冲裁件推出的作用，这种装置容易调节，工作可靠，且设计简单，适合大部分模具采用 卸料板：卸料板的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作能继续进行。卸料装置按卸料方式可分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。本模具采用的是弹性卸料装置，由卸料板、卸料螺钉、以及
47、弹簧组成。其结构如下图所示：30 凸模固定板：凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。外形尺寸与凹模一致，厚度取凹模厚度的 60%80%。31 3.6 落料冲孔模标准零件的选用 模架（GB/T2855.13-1990）材料为 Q235,四导柱模架 凹模边界：L=1260 B=100 导柱：（GB/T2861.2）B 型 110mm600mm 导套：（GB/T2861.7）B 型 140mm340mm 内六角圆柱头螺钉（GB/T70.1-2000）上模：4-M30 下模：4-M30 圆柱销（GB/T119.1）上模：2 40mm286mm 下模：2 40mm200mm
48、卸料螺钉：（JB/T7650.5-1994）弹簧（GB/T70.1-2000）1250136 导料销（JB/T7653-1994）挡料销（JB/T7653-1994）冲孔落料复合模的总体结构如下：32 4 拉深弯曲复合模具的设计与工艺计算 4.1 盒行件拉深变形过程及特点 盒形件事非旋转体零件，与旋转体零件的拉深相比，其拉深变形要复杂得多。盒形件的几何形状是由四个圆角部分和四条直线组成，拉深变形时，圆角部分相当于圆筒形件拉深，而直角部分相当于弯曲变形。但是，由于直边部分和圆角部分是连在一块的整体，因而在变形过程中相互收到牵制，圆角部分的变形与圆筒形件拉深不完全一样，直边变形也有别于简单弯曲，有
49、其特有的变形特点。（1）盒形件拉深的变形性质与圆筒件一样，也有径向伸长，切向缩短。沿径向越往口部伸长越多，沿切向圆角部分变形大，直边部分变形小，圆角部分的材料向直边流动，即盒形件的变形时不均匀的。（2）变形的不均匀导致应力分布不均匀。盒形件拉深时破坏首先发生的圆角处。又因圆角部材料在拉深时允许向直边流动，所以盒形件与相应的圆筒件比较，危险断面处受力小，拉深时可采用小的拉深系数也不容易起皱。（3）盒形件拉深时，由于直边部分和圆角部分实际上是联系在一起的整体，因此两部分的变形相互影响，影响的结果是：直边部分除了产生弯曲变形外，还产生了径向伸长，切向压缩的拉深变形。两部分相互影响的程度随盒形件形状的
50、不同而不同，也就是说随相对圆角半径 r/B和相对高度 H/B的不同而不同。r/B越小，圆角部分的材料向直边部分流动的越多，直边部分对圆角部分的影响越大，使得圆角部分的变形与相应圆筒件的差别就越大。当 r/B=0.5时，直边不复存在，盒形件成为圆筒件，盒形件的变形与圆筒件一样。4.2 拉深工艺的辅助工序 拉深坯料或工序件的热处理、酸洗和润滑等辅助工序，是为了保证拉深工艺过程的顺利进行，提高拉深零件的尺寸精度和表面质量，提高模具的使用寿命。拉深过程中必要的辅助工序是拉深乃至其他冲压工艺过程不可缺少的工序。（1）润滑 由于材料与模具接触面上总是有摩擦力存在，冲压过程中产生的摩擦对于板料成形不总是有害