冲压模具设计流程.doc

冲压模具一般设计流程步骤详细内容备注1、冲压件工艺分析分析材料类型；尺寸、规格；力学性能和冲压性能冲裁件、弯曲件、拉深件、挤压件的工艺分析2、冲压生产方案分析与制定冲压工序顺序；冲压工序数目；冲压工序组合根据工件的形状、尺寸精度、表面质量要求进行工艺分析，确定基本工序的性质；根据工艺计算，确定工序数目； 根据各工序的变形特点、尺寸要求确定工序排列的顺序；根据生产批量和条件，确定工序的组合3、冲压设备选择根据冲压工序性质；冲压件大小；冲模外形尺寸选择查表1 4、工艺计算坯料展开计算；冲压力计算；压力中心计算；排样规划与搭边值计算；凸、凹模间隙和工作部分尺寸计算；拉深的相关计算注意拉深模具的计算；冲裁件搭边值、拉深件拉深次数、拉深系数、拉深极限表2-65、工作零件设计凸模设计；凹模设计；凸凹模及凸、凹模的镶拼结构设计确定模具主要零件外形尺寸6、定位零件设计送进导向方式与零件；送料定距方式与零件；定位板与定位销的设计导料销、导料板、侧压装置；挡料销、侧刃、导正销的结构、尺寸确定7、推件与卸料零件设计卸料装置设计（固定卸料装置、弹压卸料装置）；推件与顶件装置设计；弹簧与橡胶的选用与计算8、模架设计模架结构设计参考资料1、邓展主编，冲压工艺与冲模设计手册，化学工业出版社，2013年4月2、魏春雷，吴俊超主编，冲模设计 与案例分析，北京理工大学出版社，2010年12月表1 表2 弹压与固定卸料搭边值表3 最小搭边值表4 拉深件修边余量表5 拉深系数表6 拉深次数案例分析：图1所示冲裁件，材料为A3,厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。2.1冲压件基本情况零件名称:止动件生产批量:大批材料:A3t=2mm2.2冲压件工艺分析材料:该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。零件结构:该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工T14级确定工件尺寸的公差.孔边距12二的公差为-0.11,属11级精度。查公差表可得各尺寸公差为:零件外形: 65mm 24mm 30mm R30 mm R2mm零件内形: 10 mm孔中心距37mm有好的冲压性能，良好的冲压性质以及精确地公差等级所有该件适合冲裁。2.3方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:先落料，再冲孔，采用单工序模生产；落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产；中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该件冲压生产以采用方案为佳。2.4排样设计查冲压模具设计与制造表2,确定搭边值:两工件间的搭边:a=2.2m；工件边缘搭边:a1=2.5m；步距为:32.2m；条料宽度H=(D+2a1)-=(65+22.5)-=70确定后排样图如图2所示。冲裁单件材料的利用率：=1550（7032.2）100%=68.8% ？ (3-3)式中 A冲裁面积(包括内形结构废料)；n 一个冲距内冲冲裁件数目；b条料宽度；h进距。查板材标准，宜选900mm1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(701000mm)，每张条料可冲378个工件，则总为：总=100% =100% = 65.1%2.5压力与压力中心计算2.5.1冲压力冲裁力F = F1=1.3Lt (3-4)=1.3 215.96 2450=252.67(KN)式中：F冲裁力（N）；L工件外轮廓周长，L21mm；t材料厚度；材料的剪切强度（Mpa），查得350Mpa。其中按非退火A3钢板计算.冲孔力 F冲= F1=1.3Lt =1.3273.1102X450=74.48(KN) 其中:d为冲孔直径，2 73.14为两个孔圆周长之和卸料力： F卸K卸F落 (3-5)式中：K卸卸料力因数，其值由2表2-15查得K卸0.05。卸料力：F卸=60. 055 37.24=12.30(KN)推件力：推件力计算：F推=nK推F冲 (3-7)式中：K推推件力因数，其值由2表2-15查得推0.05；n卡在凹内的工件数，n=4。推件力则为：F推60.05537.24=12. 30 (KN)其中n=6是因有两个孔.模具总冲压力为：F总 F落F卸F压252.67+74.48+12.63+12.302.6压力中心 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快的中心相重合。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，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：（1）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。（2）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。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。2.6.1如图3所表示由于工件x方向对称，由于工件x方向对称，故压力中心X0=32.5mm。yc 计算时，忽略边缘4-R2圆角。2.7工作零件刃口尺寸计算，落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。2.7.1刃口尺寸计算.对于孔10的凸凹模的制造公差查表查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由2表2-13查得，X0.5 D= (d+x)=（10+0.5*0.4）=10.2mm R=1/2d=5.1mm d=(10+0.40.5+0.132)=10.3 mm R=1/2d=5.15mm 冲孔：d=（10.2+0.132） =10.332 mm 落料：D=（125-0.2）=29.87 mm2.7.2落料凹模板尺寸:凹模厚度: H=Kb(15mm) H=O. 28 X 65=18.2 mm凹棋边壁厚c(1.5-2)H = (1. 5-2) 18.2 =(27.3-36.4)mm 实取c=30mm凹棋板边长: L=b+2c=65+2 X 30=125mm查标准JB/T一6743.1-94:凹模板宽B=125mm故确定凹棋板外形为:12512518(mm)凹棋板作成薄型形式并加空心垫板后实取为:12512514(mm)。2.7.3凸凹模尺寸:凸凹模长度:L=hl+h2+h3=16+10+24=50 (mm)其中:h1凸凹模固定板滚度h2:一弹性卸料板厚度h-增加长度(包括凸模进入凹棋深度，弹性元件安装高度等)。凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,据强度要求查冲压模具设计与制造表2.9.6知，该壁厚为4.9 mm即可，故该凸凹模侧壁强度足够。3.7.4冲孔凸模尺寸:凸模长度:L凸=h1+h2+h3 =14+12+14 =40mm其中:hl-凸模固定板厚 h2一空心垫板厚；h3-凹模板厚；凸模强度校核:该凸模不属于细长杆，强度足够。2.8冲床选用2.8.1冲压设备的选择依据：1）所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即F压F总2）压力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，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。3）所选压力机的最大高度应与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的要求。4压力机工作台面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冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。2.8.2压力机的选择根据总冲压力 F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力：630KN；滑块行程：130mm；行程次数：50 次分；根据总冲压力 F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双分查表1。最大闭合高度：360mm；连杆调节长度：80mm；工作台尺寸（前后左右）：480mm710mm。2.9其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于表2。序号名称长宽厚（mm）材料数量1上垫板1251256T8A12凸模固定板1251251445钢13空心垫板1251251245钢14卸料板1251251045钢15凸凹模固定板1251251645钢16下垫板1251256T8A12.10 冲孔刃口尺寸计算对于孔30的凸凹模的制造公差由2表2-12查得凹=0.025mm,凸=0.020mm。由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由2表2-13查得，X0.5则d凸(d+X)(10+0.5*0.52) mm (3-11)10.18 mmD凹按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.04 0.06mm，其工作部分结构尺寸如图3-8。 图3-7落料力刃口尺寸 图3-8 冲孔刃口尺寸2.11模具的零件设计与计算2.11 1凸模的外形尺寸计算冲裁时所受的应力，有平均应力和刃口的接触应力k两种。因为孔径d=30mm，材料厚度t=0.5mm。dt, 凸模强度：k (3-15)式中：t冲件材料的厚度（mm），t=0.5mm；d凸模或冲孔直径（mm），d=30mm；冲件材料抗剪强度（Mpa），310Mpa；k凸模刃口的接触应力(Mpa)；k凸模刃口的许用接触应力Mpa。k =625Mpa1800Mpa凸模在中心轴向心压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。卸料板导向凸模 最大允许长度Lmax的计算：Lmax= (3-16)式中：Lmax凸模最大允许长度（mm）；E凸模材料弹性模量，对于钢材可取E21000Mpa；其余符号见前式。Lmax=2373.9mm因为弹性卸料板，其具体长度如图3-103-10 凸模2.11.2 凹模尺寸结构凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定凹模的厚度确定由式子：HKb (3-17) 凹模壁厚（指凹模刃口与外缘的距离）的确定：(1) 冲30小凹模C(1.52)H (3-18)(2) 冲147大凹模 C(23)H式中：b凹模孔的最大宽度（mm）；K因数,按下表查得K30=0.3，K147=0.15；H凹模厚度；C凹模壁厚。S垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22则图3-11 30凹模的刃壁形式(1)30凹模厚度：H0.330=9mm 壁厚：C=1.59=13.5mm(2)14凹模厚度：H0.15147=9mm 壁厚：C=222.05=44.1mm(3)凸凹模最小壁厚：m=1.5t=1.50.5=0.75mm凹模的结构形式1 。冲裁凹模的刃壁形式：(1) 30凹模见图3-11，固定结构形式见图3-12: h=35mma=530(2)冲裁147凹模见图3-13参考. 3.7 卸料设计与计算3.7.1 卸料板结构形式卸料板结构形式采用1B1表14-9序号5图：无导向弹压卸料板,见图3-14。适用范围：广泛应用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模，卸料效果好，操作方便。图3-12 凹模的固定结构形式 图3