法兰—落料冲孔翻边复合模.

1、法兰冲模设计目录任务书3第1章冲压件的工艺分析 41.1冲裁工艺性41.2翻边工艺性41.3判断能否一次性翻边成功5第2章确定工艺方案52.1初步确定加工方案62.2冲压方案的制定6第3章 排样及材料利用率的计算 83.1计算预冲孔的大小83.2确定排样方式93.3计算材料利用率 10第4章冲压设备的确定124.1冲裁力的计算124.2计算压力中心144.3冲压设备的确定14第5章 模具主要工作部分尺寸的确定 145.1落料刃口尺寸145.2冲孔刃口尺寸155.3翻边刃口尺寸16第6章模具结构和主要零部件设计176.1模架的选择176.2主要零部件设计18燕山大学本科课程设计6.3冲压模具装配

2、图19参考文献21致谢22第1章冲压件的工艺分析该法兰为落冲孔翻边件，材料为08F钢，材料厚度1mm生产批量为大批量。工艺性分析内容如下:61.1冲裁工艺性08F钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能，和良好的塑形 成型能力。由零件简图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、冲孔、翻边或拉深等 工序成形。该零件的外径为 90mm属于小制件，形状简单且对称，适于冲 裁加工。查冷冲压模具设计与制造表2.3冲压件内、外形所能达到的经济精 度，因制件形状简单、对称，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT12-IT13。90 -0.5+0.5 2.25+10+1-0.5由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁

3、的加工方法制得。1.2翻边工艺性1. 翻边工件边缘与平面的圆角半径r=（23）t2. 翻边的高度h=5 1.5r=1.53. 翻边的相对厚度d/t=9.38（1.72）,所以翻边后有良好的圆筒壁4. 冲孔毛刺面与翻边方向相反，翻边后工件质量没大影响。5. 查中国模具设计大典第3卷，第35页，K.W.I扩孔实验，预加 工孔9.38可扩孔到35左右，而制件为18,即满足翻边性能。总体看来：该制件均满足冲裁工艺性和翻边工艺性，适于冲裁加工。1.3判断能否一次性翻边成功由预冲孔公式可以得到翻边高度 H的表达式：H=错误！未找到引用源。+0.43叶0.72t（2-1）或H=错误！未找到引用源。（1-错误

4、！未找到引用源。）+0.43叶0.72t= 错误！未找到引用源。+0.43r+0.72t若将Kmin带入上式，则可得到许可的最大翻边高度HmaxHmax=错误！未找到引用源。（1-Kmin） +0.43叶0.72t其中D 翻边后的中经（mm）Kmin 极限翻边系数r翻边圆角半径（mm）t材料厚度（mm）查冷冲模设计，表7-1低碳钢圆孔极限翻边系数这里凸模采用圆柱形平底型式孔的加工方式为冲孔因相对厚度d/t=9.38 得Kmin= 0.55于是Hmax=错误！未找到引用源。（1-0.55 ） +0.43 X 2+0.72 X 1=5.53(mm)因工件高度Hvkmax,所以在平板上能一次性翻边成

5、形第2章确定工艺方案2.1初步确定加工方案根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方 案：方案一：一套落料、冲孔、翻边复合模方案二：一套落料、冲孔、翻边单工序模方案三：一套落料、冲孔、翻边连续模2.2冲压方案的确定单工序模、连续模和复合模的相互比较见表 2-2表2-1单工序模、连续模和复合模的性能比较项目单工序模连续模复合模工作情况尺寸精度精度较咼可达IT1310级可达IT98级工件形状易加工简单件可加工复杂零 件，如宽度极 小的异形件、 特殊形件形状与尺寸要受模具结构与强度的限制孔与外形的位置精度较咼较差较咼工件平整性推板上落料，平整较差，易弯曲推板上落料，平整工件尺寸一

6、般不受限制宜较小零件可加工较大零件工件料厚一般不受限制0.6 6mm0.05 3mm工艺性能操作性能方便方便不方便，要手动进行卸料安全性比较安全比较安全不太安全生产率低，压力机 一次行程只 能完成一道 工序，但在 多工位压力 机使用多副 模具时，生 产率咼高，压力机一次行程内可完成多道工序较咼，压力机一次行程内能完成两道以上工序条料宽度要求不严格要求严格要求不严格模具制造结构简单，制造周期短结构复杂，制造和调整难度大结构复杂，制造难度大总的看来：方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成落料、冲孔和翻边等工 序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具 结构较复杂，因此模

7、具制造难度大。方案二：生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率 和经济效益都降低；但模具制造周期短。方案三：生产效率较高，完成落料、冲孔的连续模生产效率较高，和方 案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难 保证。因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合 模。正装复合模和倒装复合模的比较见下表 2-3序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出操作方便，能装自动拔料装置，能提高 生产效率又能保证安全生产， 孔的废料 通过凸凹模的孔往下漏掉3废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减

8、少孔内废料的胀力， 有利于凸凹模减少最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有 较大的壁厚以增加强度4装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板表2-2正装复合模和倒装复合模的比较从表2-2中可以看出：正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在 凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚。而倒装不能达到平整要求， 而且废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度。从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模， 即模具结构为落料、冲孔、翻边正装复合模。第3章排样及计算材料利用率3.1计算预冲孔大小图3-1零件图该制件是在冲

9、孔后的平板毛坯上翻边成形，在翻边时，同心圆之间的距离变化不显著，预制孔直径可以用弯曲展开的方法近似计算：查冷冲模设计第215页预冲孔直径公式d=D1-2错误！未找到引用源。(3-1)因D仁D+t+2r h=H-r-t代入上式，并简化得：d=D-2(H-0.43r-0.72t)式中D 翻边后的中经(mm)H-翻边高度(mm)r 翻边圆角半径(mm)t材料厚度(mm)这里 D=16mm H=5mm r=2.25mm t=1mm所以 d=16-2 (5-0.43 X 2.25-0.72 X 1)=9.38mm同可得：相对厚度 d/t=9.38/1=9.38翻边系数 d/D=9.38/16=0.593

10、.2确定排样方式采用有废料和少废料排样，排样图分别如图3-2和图3-3少废料排样虽然材料利用率有所提高，但由于条料本身的宽度公差，以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸而使冲裁件的精度 降低，也降低了模具寿命，结合各自的优缺点，综合考虑采用有废料排样法。3.3计算材料利用率1. 计算制件的面积A制件面积A的计算公式：A=错误！未找到引用源。(D-d2)(3-2)=错误！未找到引用源。(902 -9.38 2)=6289.4322(mm2)式中D 毛坯外径(mm)d冲孔直径(mm)2. 确定搭边a与al的值查冷冲模设计表3-10搭边a与al数值7燕山大学本科课程设计取 a=1.5mm

11、 a1=2mm于是条料宽度：b=90+2a仁94mm进距:l=90+a=91.5mm3.材料利用率计算查中国模具设计大典第3卷冲压模具设计。表18.3-24轧制薄钢板的尺寸(GB/T708-1988)板料规格选用 1.0mmX 750mrK 1500mm(tmm BmrH Lmm)1) 若采用纵裁：裁板条数n仁B/b=750/94=8条余0mm每条个数门2=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=16个余34.5mm 每板总个数n总=门1 x n2=8 x 16=128(个)材料利用率 耳总=错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。X100%(3-3)=错误！未找到引用源。X 100%=

12、71.56%2) 若采用横裁：裁板条数n仁L/b=1500/94=15条余90mm每条个数n2=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=8个余16.5mm 每板总个数n总=门1 x n2=15 X 8=120(个)材料利用率 耳总=错误！未找到引用源。X 100%(3-4)错误！未找到引用源。X 100%67.1%显然纵裁的材料利用率要高些，因此选用纵裁。4.计算零件的净重GG=F.t. p(3-5)式中 G 工件重量（g）F工件面积（cm）t材料厚度（cm）p 材料密度（g/cm3）08F钢属于低炭钢，在这里密度取 p =7.85 g/cm则 G=F.t. p=6289.4322 X 1

13、0-2 X 1.0 X 10-1 X 7.85=49.37 g第4章冲裁力及压力中心计算4.1冲裁力的计算4.1.1落料力F落查冷冲模设计第54页，落料力F落公式为F落=KLt t（4-1）式中 F落一落料力（NL冲裁件周长（mm）t材料厚度（mm）t 材料的抗剪强度（MPaK 系数，常取K=1.3这里 L=nX 90mm t=1mm 取 t =300MPa则 F 落=1.3 X n X 90 X 1 X 300=82293.12(N)4.1.2卸料力F卸查冷冲模设计表3-8卸料力、推件力和顶件力系数取K卸=0.05F 卸=K 卸.F 落(4-2)=0.05 X 82293.12=4114.6

14、56(N)4.1.3冲孔力F冲查冷冲模设计第54页，落料力F冲公式为F 冲=KLt t(4-3)式中 F冲一落料力(N)L冲裁件周长(mm)t材料厚度(mm)t 材料的抗剪强度(MPaK系数，常取K=1.3这里 L=nX 9.38mm t=1mm 取 t =300MPa于是 F 冲=1.3 X n X 9.38 X 1 X 300=11486.75(N)4.1.4顶件力F顶查冷冲模设计表3-8卸料力、推件力和顶件力系数取K顶=0.06F顶=K顶.F 冲(4-4)=0.06 X 33064.2=1983.852 (N)4.1.5翻边力F翻查冷冲模设计，第216页，翻边力公式为F 翻=1.1 n

15、(D-d)t (T s(4-5)其中 F翻一翻边力(N)D翻边后中经(mm)d翻边预冲孔直径(mm)t材料厚度(mm)c s 材料的屈服点(MPa)这里 D=16mm d=9.38mm, t=1mm, c s=206MPa于是 f 翻=1.1 X 3.14(16-9.38) X 1 X 206=4286.08(N)4.1.6总冲压力F总F总=F落+F冲+F卸+F顶+F翻(4-6)=82293.12+ 11486.75 + 4114.656 + 1983.852+4286.08=104164.426(N)4.2计算压力中心计算压力中心的目的是使模柄轴线和压力机滑块的中心线重合， 避免滑 块受偏心

16、载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚 至损坏模具。从制件的形状可以看出，该制件是回转体结构，形状对称，故模具压力 中心就在圆心部位，即无须再来计算了。4.3冲压设备的确定因为 F 总=104164.426 (N)所以可以选择公称压力为160K N的开式压力机第5章主要工作部分尺寸计算5.1落料刃口尺寸查冷冲模设计表3-3冲裁模初始双面间隙Z取 Zmin=0.1mmZmax=0.14mm对零件图中未注公差的尺寸，冲压件一般保证精度IT14，因制件形状简单且对称，在这里保证精度IT13。查互换性与测量技术基础表 3-6简单形状冲裁时凸凹模的制造偏差S 凹=+0.03mmS 凸

17、=-0.02mm因此：| S 凹 |+| S 凸 1=0.03+0.02 mm=0.05mmZmax -Zmi n=0.14-0.1mm=0.04mm| S 凹|+| S 凸 | Zmax Zmin因此在这里采用单配方法加工。对于落料，先做凹模，并以它作为基准配做凸模查互换性与测量技术基础表 2-4查出其极限偏差为：错误！未找到引用源。mm查冷冲模设计表3-5磨损系数取X=0.5D凹=错误！未找到引用源。（5-1）=错误！未找到引用源。mm= 错误！未找到引用源。mm落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.100.14mm5.2冲孔刃口尺寸S 凸=-0.02mm冲孔部分：S凹=+0.02

18、mm| S 凹|+| S 凸 |=0.02+0.02mm=0.04mm| S 凹 |+| S 凸 |= Zmax Zmin对于采用分别加工时，应保证下述关系：| S 凹 |+| S 凸 | Zmax Zmin(5-2)但对于形状复杂或料薄的工件，为了保证凸、凹模间一定的隙值，必须 采用配合加工。因此在这里采用还是采用单配方法加工 对于冲孔，先做凸模，并以它作为基准配做凹模 查互换性与测量技术基础表 2-4查出其极限偏差为：错误！未找到引用源。mm查冷冲模设计表3-5磨损系数取X=0.5则 d凸=错误！未找到引用源。(5-3)= 错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。mm冲孔凹模的尺寸按凸

19、模尺寸配制，其双面间隙为0.100.14mm5.3翻边工作刃口尺寸5.3.1翻边间隙如图5-1，由于在翻边过程中，材料沿切向伸长，因此其端面的材 料变薄非常严重，根据材料的统一变形情况，翻边凹模与翻边凸模之间的间 隙应小于原来的材料厚度。20Z/211-K 、一、一图5-1翻边间隙查冷冲压模具设计与制造，表5-5平板毛坯翻边时凸凹模之间的间隙得 Z/2=0.85mm5.3.2翻边刃口尺寸1.翻边凸模的刃口尺寸计算查互换性与测量技术基础表 2-4查出其极限偏差为：错误！未找到引用源。mm查冷冲模设计表3-5磨损系数取X=0.5则d凸=错误！未找到引用源。（5-4）错误！未找到引用源错误！未找到引

20、用源。2.翻边凹模的刃口尺寸计算根据翻边间隙和翻边凸模的刃口尺寸来确定翻边凹模的刃口尺寸D凹=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。(5-5)=错误！未找到引用源=错误！未找到引用源。mm第6章主要零部件及模具结构的设计6.1模架的选择查中国模具设计大典第3卷，表22.4-30后侧导柱模架(GB/T2851.3-1990)根据凹模周界尺寸选择选择模架 160mrK 160mm名称尺寸材料热处理上模板160mM 160mrK 40mmHT200下模板160mM 160mrK 50mmHT200导柱 28mm 150mm20渗碳5862HRC导套 28mm 90mm 38mm20渗碳5862HRC凸缘模柄 32mm 59mmQ2356.2、其他模具零件的结构设计6.2.1 .落料凹模