三角定位片冲压复合模具设计

1、冲压成形工艺与模具设计课程设计题目：三角定位片冲压复合模 具设计学院：材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级：:学号：指导老师:目录1 .零件图及工艺方案 11.1 零件图11.2 工艺分析11.3 工艺方案的确定12 .工艺设计22.1 计算毛坯尺寸 22.1.1 修编余量的确定 22.1.2 计算工件表面积22.1.3 拉伸次数的确定32.2 排样设计32.2.1 送料步距的确定42.2.2 调料宽度的确定42.2.3 材料利用率的确定 43 .模具工作零件刃口尺寸计算 43.1 落料刃口尺寸43.2 冲孔刃口尺寸53.3 拉深64 .工序力的计算及压力机的选用 74.1 落料

2、力和冲孔力 74.2 卸料力和顶件力 74.3 拉深力84.4 压力机的选择 84.5 压力中心的确定85模具结构的设计95.1 落料拉深凸凹模的设计 95.2 冲孔凸模105.3 拉深冲孔凸凹模115.4 落料凹模115.5 各板设计125.6 模架的选取125.7 装配图126参考资料13.c1 .零件图及工艺方案1.1 零件图,R3然0地2材料10钢料厚1.5mm1.2 工艺分析通过对三角定位片零件图分析可以初步得出尺寸不是很大，精度要求不是很高，大量生产。制件外形为一简单拉伸件，还要异形冲孔。要注意拉伸过程中起皱和破裂的的控制。该零件的材料是10钢抗拉强度为b b>335MPa,

3、料厚1.5mm,偏薄，所要拉伸的深度比较浅， 而且拉伸圆角半径为 3mm ,大于一倍料厚满足拉伸件拉伸件的要求，因此具有良好的结构 工艺性，零件尺寸除了 80mm标有公差，其余均为标注公差，所以该零件的精度没有什么 要求，固可按照IT14级精度进行计算。综上：该零件的形状、尺寸、精度、材料均符合冲压工艺要求，故可以采用冲压方法加工。1.3 工艺方案的确定根据以上分析和计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本 工序：落料、冲孔、拉深。根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案：方案一以上工序过程都采用单工序模加工。 用此方案，模具的结构都比较简单，制 造很容易，成本低廉，但由于结构简

4、单定位误差很大，而且单工序模一般无导向 装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。万案一落料与拉深还有冲孔在复合模中加工成半成品。 提高了生产率。对落料以及 拉深、冲孔的精度也有很大的提高。万案二采用带料级进多工位自动压力机冲压， 可以获得较高的生产效率，而且操作 安全，但这一方案需要专用的压力机或自动的送料装置。模具的结构比较复杂， 制造周期长，生产成本高。根据设计需要和生产批量，综合考虑以上方案，方案二最适合。即落料、拉 深在同一复合模中完成，这样既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度， 而且成本不高，经济合理。2 .工艺设计2.1 计算毛坯尺寸2.1.1 修编余量的确定由于板料存在

5、着各项异性，实际生产中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全 重合，因此拉伸口部分不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切去不整齐的部 分。为此计算毛坯尺寸应留有修边余量。拉伸件高度：h=20mm拉伸件的相对高度：h/d=20/80=0.25<0.5故可不考虑修边余量。2.1.2 计算工件表面积并分别求出个简单几何 然后根据表面积相等原首先将拉伸件划分为若干个简单便于计算的几何体, 体的表面积。把各简单几何面积相加即为零件的总面积, 则，求出坯料直径。计算过程如下1.二兀 D=A+A+A=Z2 A4D=-4EAAi=:兀 d(H-r)A=：2 兀 r(d-2r)+8r 2冗2A=Z（d-2r）

6、2把以上各部分的面积相加后带入式，整理后可以得出坯料的直径为D= ,d2+4dH-1.72dr-0.56r-2式中D 坯料的直径，单位mmd、H、r拉伸件直径高度和圆角半径，单位 mm计算的 D= 107.85mm ,取 D=108mm2.1.3 拉伸次数的确定总的拉伸系数m=d/D=0.74 ,查教材可知m1=0.5,m>m1,故可以一次拉伸。2.2 排样设计排样设计主要是确定排样方式、送料步距、条料宽度、材料利用率2.2.1 排样方式的确定根据冲裁件在板料上的布置方式，排样方式有直排、单行排、多行排、斜 排的多种排样方式。该零件属于圆形冲空件，工艺废料和结构废料不可避免综合 排样的设

7、计原则选择直排。2.2.2 送料步距的确定工件之间的最小搭边值为1.5mm最小工艺边距搭边值为 2mm根据公式A=D+a1送料步距确定为109.5mm2.2.3 调料宽度的确定调料宽度按下式计算B=D+2a=113mm2.2.4 材料利用率的确定=A/BS*100%= 75.3%式中：-材料的利用率A- 一个步距的工件的实际面积S- 送料步距B- 条料宽度3.模具工作零件刃口尺寸计算采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上 标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸凹模刃口尺寸及公差保证， 这样就需 要分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差， 并标注在凸凹模设计图样上，这样

8、 加工方法具有互换性，便于成批制造，主要用于简单，规形状(图形，方法或矩 形)的冲件。3.1 落料刃口尺寸所以落料时，因为落料件表面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应该先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准，又因为落料件尺寸会随凹模刃口的磨 损而增大，为了保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件， 故凹模基本尺寸应 该取落料件尺寸公差围的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸上减 去最小合理间隙。Dd (D X )0 dDp (Dd 2Cm. )0式中Dp一落料凸模最大直径（mm pDd 一落料凹模最大直径（mrmD 工件允许最大尺寸（mrm一冲裁工件要求的公差X 一系数，为避免多数

9、冲裁件尺寸都偏向于极限尺寸，此处可取X=0.5。对于未标注公差可按IT14级计算，根据教材上表查得，冲裁模刃口双面间隙: Zmax=0.120mm Zmin=0.090p一凹、凸模制造偏差，这里可以按IT6和IT7来选取:落料刃口尺寸： 工件尺寸公差按 凸模=0.035。108mmDd(DX )0 d=(108-0.5x0.87 ) 0+0.022=107.57+0.022Dp(DdZ . )0Jmin pIT14级精度选取，得工件尺寸偏差108-0.87 ,查表凹模 =0.022,=(107.57-0.090 ) -0.035= 107.48-0.0353.2冲孔刃口尺寸对于形状复杂或薄工件

10、的模具，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值， 必须使用配合加工。此方法是事先做好其中的一件（凹模或凸模）作为基准件， 然后以此件的实际尺寸配加工另一件， 使它们之间保持一定间隙。设计时，基准 件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差。所以对于冲孔使用配作法对于非规则形状的冲裁， 落料凹模刃口尺寸随刃口磨损量增大的变化情况，没有圆形落料凹模刃口尺寸磨损后只增大那样单一的变化规律；冲孔凸模没有圆形没有圆形冲孔凹模刃口尺寸磨损后只减小那样单一的变化规律；无论是落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸磨损后尺寸减小，简称的变化均有可能有三种情况：磨损后尺寸增大，简称A类尺寸;

11、B类尺寸；磨损后尺寸不变，简称C类尺寸。A类尺寸:( amax/4X )0B类尺寸:(bmin0X ) 4C类尺寸:(Cm./2)/8式中amax 与A类尺寸对应的工件尺寸允许的最大值( mmbmin 与B类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值( mmCmin 与C类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值(mml分析只a和r的尺寸均是增大的尺寸为a=200.52 ( =0.52) R=G.36(=0.36),其中x=0.5 ,采用凹模为设计基准件，所以ad =(20-0.5x0.52)+0.52/4+0.13+0.36/4=19.74R=(6-0.5x0.36) =5.82 +0.093.3拉深对于拉伸时工

12、作零件设计主要是凹模圆角半径 力凸模圆半径年,凸、凹模 的间隙乙凸模直径DP,凹模直径Dd0当rd过小时，材料对凹模的压力增大，摩 擦力增大，摩擦力增大，磨损加剧，使模具寿命降低。所以rd既不能过大也不能过小，通常按经验公式计算rd=0.8 /(D-d)式中，D为毛坯直径，mm d为拉伸后的直径，mm求的凹模圆角半径rd=5mm对于凸模圆角半径对拉伸影响不大，但必须合适，所以一般选取拉伸后零件底部的圆角半径rp=r拉深间隙是指单面间隙。间隙的大小对拉深力、拉深件的质量、拉深模的寿命都 会有影响，对于精度要求较高的零件，为了使拉深后回弹小，常采用负间隙拉深， 其间隙值为0.9-0.95t , Z

13、处于材料名义厚度和最小厚度之间。对于该零件选取材料的厚度t为间隙。拉深时，拉深模直径尺寸的确定的原 则，与冲裁模刃口尺寸的确定基本相同，只是具体容不同，这里不在复述。拉深凸模和凹模的单边间隙Z=t=1.5mm计算凸凹模制造公差，按IT8级精度选取,对于拉深尺寸20,凸 凹0.046mm。因因拉深件注外形尺寸，按凹模进行配作：故凹模的尺寸Dd=20+0.46凸模的尺寸为D=(D-2Z)-0.464.工序力的计算及压力机的选用4.1 落料力和冲孔力平刃凸模落料力的计算公式为P kLt式中 P -冲裁力（N）；L一冲件的周边长度（mmt一板料厚度（mmi;一材料的抗冲剪强度（MPa；K一修正系数。它

14、与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多 种因素有关。其影响围的最小值和最大值在（1.01.3）P的围，一般k取为1.25 1.3。在实际应用中，抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度 b的0.70.85。为便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度b的80%取350MPa落料的周长为339.12mm 冲孔力白周长为 97.68mm因此，该冲件的落料力的计算公式为F落 1.3 0.8 Lt b=1.3x0.8x339.12x1.5x350=185159NF孔=1.3x0.8xLtb=1.3x0.8x78.84x1.3x350=37307N4.2 卸料力和顶件力一般情况下，冲裁件从板料

15、切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来 所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、 材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的， 一般用下列经验公式计算： 卸料力F 卸 KiF式中F冲裁力（N）Ki 顶件力及卸料力系数，其值可查教材。这里取K1为0.04因此F 卸=0.04x (185159+37307)=8898NF 顶=0.05x185159=9257N4.3 拉深力拉深力一般以经验公式计算由于是不采用压边圈的一次拉深，所以 拉深力F=1.25九(D-d) t b

16、=1.25x3.14x28x1.5x350=57697N4.4 压力机的选择F=F落+F孔+F卸+F顶+F拉=185159+37307+8898+9257+57697=298318N=298KN所以选择开式压力机标称压力：298KN固定行程：215mm模柄孔：4.5 压力中心的确定模具压力中心的确定特别的作用，如果压力中心没有位于模柄的投影下面， 模具工作的时候容易失衡，短期不会出现什么问题，随时模具工作的时间增加， 会逐渐的磨损凹模和凸模，导致模具的工作寿命大大缩短，甚至提前报废。所以 为了提高模具的寿命和使用年限，必须确定压力中心，保证压力中心和模柄尽量 重合，即使不重合，也要保证模具的压力中心位于模具的投影下面。 本次设计中， 由于模具使用复合膜，而且压力中心即为几何中心，所以模具的压力中心选择工 件的几何中心即可。5模具结构的设计5.1落料拉深凸凹模的设计5.2冲孔凸模5.3拉深冲孔凸凹模5.4落料凹模5.5 各板设计卸料板 200mmx160mmx10mm凸模固定板 200mmx160mmx30mm凹模固定板 200mmx160mmx30mm上垫板 200mmx160mmx10mm下垫板 200mmx160mmx20mm5.6 模架的选取选取对角导柱模架上模座 200mmx160mmx40