铰链落料冲孔复合模具设计

1、较链落料冲孔复合模具设计第一章概述1.1课题的来源与选题依据1课题来源：企业开发研制产品需耍。选题依据：根据学生所学专业及教学大纲要求，结合相关企业实际生 产需要及设计模式，促使学生将所学专业基础知识及专业知识具体应用到 实践中，培养英理论联系实际的能力。1.1.1课题的意义及目的随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压及模具技术也 在不断革新与发展，主要表现在以下几个方面：1）工艺分析计算方法现代化近几年来，国外开始采用有限变形的弹塑性有限方法，对复杂成型件 的成型过程进行应力，应变分析的计算机模拟，只预测某一工艺方案对零 件成型的可能性和会发生的问题，将结果显示在图形的终端上，供设

2、计人 员进行修改和选择。2）模具设计制造现代化为了加快产品的更新换代，缩短模具设计周期，工业发达国家正在大 力开展模具计算机辅助设计和制造的研究，并已在生产中运用。3）冷冲压生产机械化与自动化为了大量牛产的需要，冲压设备由低速压力机发展到高速自动压力机。4）发展新的成型工艺为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成型工 艺，简易模具，数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。5）不断改进板料的冲压性能目前世界各先进工业国不断研制出冲压性能良好的板料，只提高冲压 成型能力和使用效果。设计目的：1）掌握冷冲压模具的设计方法，要求我们将理论与实际密切联系起 来力求所学知识更完备。2）培养综合运

3、用所学知识，独立解决实际问题的能力，并提高模具 的设计与制造水平。3）熟悉查阅有关资料的手册的方法，了解成型模具的工艺要求及结 构特点。4）为了使我们为以后的工作打下良好的基础。1常州工学院毕业设计说明书第二章冲压工艺过程设计2.1冲压件的工艺分析2.1.1根据零件的使用条件和技术要求进行工艺分析该零件（狡链）主要用于电信设备上零部件的安装固定以及用于其它地 方，可以说用途甚为广泛。有两个该零件通过销一样的东西将其结合就形 成了较链，但问题的关键是要注意卷圆部分以及八字孔，而其它部分要求 并不是十分严格，只要能达到产品使用目的就可以。2.1.2根据零件的形状、尺寸精度和材料进行工艺分析1冲裁件

4、的形状和尺寸a该冲裁件形状简单、对称、可采用少废料直排，提高材料利用率， 并且该冲裁件的外形4处交角处采用了圆角过渡，而八字形孔要保证其尖 角不允许圆角过渡，但卷圆端部的两个90。尖角不符合冲裁工艺耍求，故 需要设工艺圆角，其圆角值可查冲压工艺与模具设计表261 rmin=0.35t=0.35x2.5=0.875mm,取 rmin=lmmob因该冲裁件本身就没有悬臂与狭槽，故不需考虑其最小宽度boc因受模具强度和零件质量的限制，冲裁件中孔与孔之间以及孔与零 件边缘z间的壁厚值不能太小，若是太小零件质量不易保证。查书冲压 工艺与模具设计图262知必须满足c$t ,即c22.5,而该冲裁件上 cm

5、in=9-5.2=3.8>c 故满足要求。d.冲裁件的孔径由于受冲孔凸模强度和刚度的限制而不宜太小，否则 凸模易折断和压弯。该冲裁件的材料为ss400 , t =400510mpa,查书 冲压工艺与模具设计表2.6.2知自由凸模最小冲孔孔径dl.3t=1.3x 2.5=3.25mm,而该零件的最小孔径d=08.4>3.25mm故满足要求。0e该零件上尺寸90、70, 20、40等都是自由公差按it14取，尺寸63 -0.5趋近it14级,而尺寸8.5±03、10.4±02、08.4土0.2均在it14级以下，普通 冲裁加工可获得的零件尺寸公差等级可以查冷

6、冲压模具设计指导表 8-19,当t二2.5mm时，内孔、孔中心距和孔边距高于it14,故该冲裁件可以用普通冲裁完成。2弯曲工艺性分析a弯曲件的最大弯曲圆角半径可以不加限制，只耍措施得当控制其回 弹量即可，查书冲压工艺与模具设计表3.3.1最小相对弯曲半径rmin/t 的实验数值：当弯曲线与板料轧纹方向垂直时rmin=0.6x2.5=1.5mm；当弯曲线与板料轧纹方向水平时rmin=1.2x2.5=3mm；而r=5rmin故满足要求。b由后面尺寸展开计算知直边l2=18.42mm,即h=l2=18.42mm>2t=2x2.5二5mm,故弯曲件的直边高度也满足要求。c孔边至弯曲半径中心的距离

7、l查冲压工艺与模具设计p120图3.3.14 l22t 而 2l二26.4498.54.2二4.74w2t二2x2.5二5mm。故不能满足要求，应先弯曲 后冲孔。但尺寸相差不大，且考虑该八字形孔是固定螺栓让孔，形状和尺 寸要求并不是很高，允许有少量的变形，如果重新做模具其成本大大增加, 所以综合考虑仍然釆用冲孔落料复合模。2.1.3材料分析注：a.拉伸试验取横向试样；屈服现象不明显，采用rpa2；对拉伸试验取lo=50mm, b=25mm的试样,即为gb/t228中p14试样。3常州工学院毕业设计说明书b.弯曲试验取横向试样。冲裁试验时试验宽度为35mm。c.冲击试验取纵向试样，冲击试验仅适用

8、于厚度不小于12.0mm的产 d.wel-tens90re 的拉伸试样取 lo=50mm, b二25mm。根据材料分析ss400韧性较好，塑性较好，弹性模量较大(e=206gpa) 适宜冷冲压成形加工。2.2确定工艺方案2.2.1冲压工序类型和工序数量的确定该零件为电信设备上零部件的安装固定，故该零件为中批量生产，工 艺性较好，可以从零件图上直观确定该冲裁件所需的基本工序有：落料、 冲孔、预弯、卷圆、弯曲。2.2.2工序组合及方案比较方案一：落料一冲8.4孔一冲10.4孔一预弯一卷圆一弯曲。方案二：复合模冲孔落料(落料与冲8.4孔)一冲10.4孔一预弯 -卷圆-弯曲。方案三：落料与冲8字形孔的

9、级进模一预弯一卷圆一弯 曲。方案比较：方案一：此方案需要6副模具，工作量较大，较烦琐，成本较高，生 产率低。方案二：虽然此方案要5副模具才能完成，但相对方案一6套模具来 说己经减轻工作量，并且每副模具都较简单，而且加工质量比较好，成本 也较低。方案三：虽然此方案只需要4副模具，但第一副模具是涉及级进模, 此副模具结构较复杂，而但制造成本较高，同时冲孔时冲孔的质量比较差, 没有方案二的冲孔质量好；八字孔一次成型，孔与孔连接处应力较集中, 影响模具强度。综合考虑：采用方案二2.2.3各工序模具结构形式的确定工序i冲孔落料复合模，釆用倒装式。工序ii冲孔模，采用顺装，镶套式凹模，下漏料。工序iii弯

10、曲预弯r圆角，顺装，带顶板校正弯曲。工序iv弯曲模卷圆r圆角，立式卷圆模。工序v弯曲模成形弯曲，顺装，带顶板校正弯曲。2.2.4计算并确定每个工序的形状和尺寸，绘制各工序图、排样图， 并且计算材料利用率1复合模(冲外形及2-?8.4±0.2孔)1) 计算弯曲件毛坯展开尺寸该零件圆角半径为r=5mm查书冲压工艺与模具设计知道r=5>0.5t=0.5x0.25=1.25mm故选单向弯曲件的毛坯展开长度计算公式为：nax(r+xt)l= 180°4r5=2 因=t2.5查书冲压工艺与模具设计表3.3.3知道x=0.38ji45° x(5+0.38x2.5)l3=4

11、.67mm 因 r/t =4.25/2.5 =1.7 180°查书冲压工艺与模具设计表3.3.5知道k二0.61 jr a x(r+xt) n (315°-15° )x(4.25+0.61 x2.5)=30.24mm 则卷圆部分 l4二180°180°图2-1-1毛坯弯曲图图2-1-2弯曲角度ab=6.752+6.752=9.55mmbc=20 ab=20 9.55=10.45mm10.45bd=14.78mm sin45°de=tg22.5°x7.5=3.11mmll=40-10.45-3.11=26.44mml2=6.7

12、5+14.78-3.11=18.42mm可得 ll=26.44mml2=18.42mm所以毛坯展开尺寸为l=ll+l2+l3+l4=26.44+18.42+4.67+30.24=79.77mm 因零件弯曲成形时材料伸长趋势影响故取l=79.8mmo5常州工学院毕业设计说明书图2-2毛坯展开图2）确定排样方案搭边和条料宽度的确定查书冲压工艺与模具设计表2.5.2因工件材料t=2.5mm h为矩形工件l>50mmfl al=2.5,a2=2.8考虑补偿定位误差，保持条料有一定的刚度可収 al=3mm ,a=3mm条料宽度的确定。§、c 查表 2.5.3 知 5 =0.8 c=0.4

13、000 此处为无侧压装置则 b=d+ (a+8 ) +c- 8 =79.8+2(3+0.8)+0.4 0.8 = 87.8 0.8mm0.2 取 b=88-lmmo按制件在材料上的排列来看排样方案取为直排，详见排样图6图2-3排样图3) 计算材料利用率139.2x63+(63+90)xl3.09+90x26.44sn=xl00%=85% axb79.5x882冲孔模(工序图)3预弯(工序图)由前面尺寸展开计算知ll=26.44mm, l2=19.42mm, l3=4.67mm 设l5(225°圆弧长)，查书冲压工艺与模具设计表3.3.5知道k二0.617常州工学院毕业设计说明书l 预

14、弯二ll+l2+l3+n (r+kt) n (4.25+0.61x2.5)x a =26.44+19.42+4.67+ x225° =72.2mml80°180°4.卷圆(工序图)l 卷圆二l1+l2+l3二26.44+18.42+4.67二49.53mm5 零件图2.2.5计算各工序的冲压力，初选压力机1）复合模冲孔落料冲裁力计算该零件材料为ss4009常州工学院毕业设计说明书o b=400510mpa 取 o b=450mpa落料 f=lto b=79.8x2.5x450=89775n查书冲压模具设计指导表220知k 卸二0.04 f 卸二fx k 卸=897

15、75 x 0.04=3591nf 落料=89775+3591=93366冲 8.4 孔.f二lt ob二 n x8.4x2.5x450=29673n查书冲压模具设计指导表2-20知k 推二0.04 f 推=nfxk 推二6x29673x0.04二7121.52nf 冲孔二29673+7121.52二36794.52nf=f 落料+f 冲孔=93366+36794.52=130160.52n 工 初选压力机j23-162）冲10.4孔f=ltob=nxl0.4x2.5x450=36738n查书冲压模具设计指导表220知k 推=0.04 f 推二nf x k 推二6 x 36738 x 0.04=

16、8817.12nf 工=36738+8817.12=45555.12n初选压力机j23-103）预弯按校正弯曲时的弯曲力计算查书冲压模具设计指导表3.3.6知q二4060 mpa取q=60mpa aw6.25x63=393.75 （弯曲件被校正部分的投影面积）a=60 x 393.75=23625n f 校二q x初选压力机j23-104）卷圆按自由弯曲时的v形弯曲件弯曲力计算查书冲压模具设计指导（3.3.14）知k"30.6kbt2ab0.6xl.3x63x2.52 x 450=20475n f 自二r+t4.25+2.510式中b为弯曲件的宽度（mm）； t为弯曲件的厚度（mm）

17、； r为内圆弯 曲半径（mm）； ob为弯曲件的抗拉强度（mpa）； k为安全系数，一般取 1.3o初选压力机j23-105）弯曲按校正弯曲时的弯曲力计算查书冲压模具设计指导表3.3.6知q二4060 mpa取q=60mpaaw4.36x63=274.68n （弯曲件被校正部分的投影面积）f 校二q x a=60 x 274.68=16480.8n初选压力机j23-1011常州工学院毕业设计说明书第三章冲压模具设计3.1模具结构形式的确定我所设计的是较链落料冲孔(08.4)复合模具，经分析：我采用倒装 复合模，它的定位方式可以釆用一个固定挡料钉做步挡钉定距，两个活动 挡料钉做侧挡钉导料，卸料方

18、式可以采用弹压卸料，刚性打料推件，详情 见模具工装设计图。3.2计算模具压力中心，确定模具受力中心的位置落料工序图屮考虑到倒圆角，由于计算较复杂且耍求并不是太严格, 所以我们将其近似看成是直线，以直线计算较方便，图见工序图图3-1零件图各点坐标：a (0, 22.5)b (13.015, 0)c (32.78, 38.25)d (60.29, 31.5)e (79.8, 15.75)零件关于x轴对称y0二0x0 二2(45x0+26.03x13.015+19.09x32.78+40.27x60.29+31.5x79.8+nx84xl7.5) 6367.78=33.82(45+26.03+19.

19、09+40.27+31.5+ n x8.4)188.27 所以模具的压 力中心为（33.8,0）该零件左右对称中心坐标为（39.9, 0）与（33.8,0）相差不大，在模 柄范围内，为使模具结构对称，降低模具材料成本，选模具的压力中心为 （39.9, 0）o3.3计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板，凸模） 的外形12尺寸，并确定标准模架以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。1. 设计凹模的外形尺寸查书冲压工艺与模具设计表2.8.2知系数k二0.35h=kxb=0.35x79.8=27.93mm c=2h=2x27.93=55.86mm凹模外形尺寸a=79.8+2x55.86=191.5

20、2mm b二90+2x55.86二201.72mm综合考虑并查冷冲模国家标准 取h=28mm lx b=250mm x 200mm 即凹模尺寸 lxbx h=250mm x 200mm x 28mm （gb2858.281） 凹模材料可以选用w6mo5cr4v2o2. 设计主要零部件外形尺寸1）垫板垫板的作用是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在上、下模 座上压岀凹坑，影响模具止常工作，垫板厚度根据压力机大小选择，一般 取512mmo而此副模具上垫板需考虑打板活动量，故取h=24mm而下 垫板可按冷冲模国家标准查取h二12mm,而垫板的外形尺寸与凹模轮廓尺 寸基木一致贝'j lxb

21、=250mmx 200mm,材料为45钢，热处理后硬度为4348hrc。贝u 上垫板尺寸 lx bx h=250mmx 200mm x 24mm12mm(gb2858.3一81) 下垫板尺寸 lx bx h=250mmx200mmx2) 固定板固定板主耍用于小型凸模或凸凹模等工作零件的固定，固定板的外形与凹模轮廓尺寸一致，厚度収(0.60.8)h凹即h二(060.8)x28=(16.822.4)mm取h=22mm,材料可选q235或45钢。则上、下固定板尺寸lx bx h=250mm x200mmx 22mm(gb2858.381)3) 卸料板卸料板外形尺寸考虑安装条料纵向送料的挡料钉，宽度尺

22、寸需放大, 并且根据排样图上挡料钉位置尺寸取其宽度b=230mm,长度仍与凹模一 致，即l=250mm,厚度按冷15mm冲模国家标准取h二15mm,则卸料板的尺寸lxbxh=250mm x 230mm x4) 卸料橡皮的自由高度根据工件材料厚度t=2.5mm,冲裁时凸模进入凹模深度取2mm考虑 模具维修时刃磨量2mm再考虑开启时卸料板高出凸模1mm,则总的工作 行程 h 工件二2.5+2+2+1 二7.5mm13常州工学院毕业设计说明书h工件75h自由二二二(25-30) mm,取h,模具在组装时橡皮的预压自由?25mm (0.250.3) 02503量为 h 预二(10%t5%) xh 自由

23、二(2639) mm 取 h 预=3.5mm5) 模架的选择查中华人民共和国国家标准gb28512875-81冷冲模.1984-01-01实施.国家标准总局批准选冷冲模滑动导向模架中间导柱模架250x 200x 220-265gb2851.5-813.4确定凸、凹模的间隙，计算凸凹模工作部分尺寸1)查书冲压工艺与模具设计表2.2.3矢口 2cmin二0.36mm2cmaz=0.5mm冲裁件精度在it14时x=0.5也可以查书冲压工艺与模具设计表2.3.1设凸、凹模分别按it6, it7级加工制造，则0.25 a 0.25x0.50.1250.02 落料 adl=(amaz x a )+二(63

24、 0.5x0.5)+=62.74+=62.7+mm 00000.25 a 0.25 x 0.870.220.02ad2=(amaz x )+=(90 0.5 x0.87)+二89.57+二89.6+mm 00000.02展开尺寸79.8+试模修正0冲孔000dp=(dmin+x ) 0.4) 0.25 a 二(8.2+0.5 x 0.25 x 0.4二8.4 0.1-0.37+0.5x0.3刀土0.125x0.37=69.82±0.05mm 孔距尺寸ld=(lmin+0.5 a)±0.125 a =(70落料凸凹模的基本尺寸与凹模相同，分别是62.7mm, 89.6mm,

25、79.8mm,8.4mm,不必标注公差，但耍注明以0.360.5mm的双面间隙与 落料凹模配做。3.5校核压力机初选压力机型号为j23-16,该压力机最大闭合高度为220mm,而模具 的总闭合高度为250mm,由这一条就可以说明：初选型号为j23-16的压 力机不能满足要求，故改选型号为jh21-60的压力机。该压力机的主要技术规格公称压力/kn公称压力行程/mm滑块行程/mm行程次数/次最大闭合高度/mm14闭合高度调节量/mm滑块中心线到机身距离/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm模柄孔尺寸/mm电机功率/kw60041407030070270870x520 （左右x前后）15050x

26、60 （直径x深度）5.51.是否满足 hmaz 5mm>hm>hmin+10mmh 闭合二50+24+22+61 7+12+60二250mm由压力机 jh21-60 知道 hmaz二300mm hmin=230mm由 hmaz 5mm>hm>hmin+1.0mm 矢口300-5>250>230+10295>250>240所以满足要求2公称压力fg是否大于冲压计算的总压力f总，即fg$f总52n fg二600kn2f 总=130160所以满足要求3 滑块行程是否满足冲压件的成形要求所选压力机滑块行程为140mm而冲裁此零件的行程只需约6mm远远小于140mm所以满足要求4.工作台尺寸是否大于模具尺寸所选压力机工作台尺寸/mm870x520 （左右x前后）而模具为480x280所以工作台尺寸每边肯定大于70mm,并且工作台垫板孔能