冲压课程设计说明书加热支架管(冲孔、翻边)冲压复合模具设计讲解

1、设计说明书题 目：加热支架管（冲孔、翻 边）冲压复合模具设计学 班 姓 学院 级 名 号机械工程学院 成型121 （模具） 杨万贤 1208030069指导老师：叙福日期：2015年6月20日第1章概论 .11.1 冲压模地位及冲模技术11.1.1 冲压模相关介绍 11.1.2 冲模在现代生产中的地位2第 2 章 冲压件的工艺分析 2.2.1 冲裁工艺性 2.2.2 翻边工艺性 3.2.3 工艺方案的确定.32.3.1 初步确定加工方案 4.2.3.2 冲压方案的制定 5.第 3 章 冲压设备的确定 6.3.1 冲裁力的计算 6.3.2 计算压力中心 7.3.3 冲压设备的确定 7.第 4 章

2、 模具主要工作部分尺寸的确定 8.4.2 冲孔刃口尺寸 8.4.3 翻边刃口尺寸 8.第 5 章 模具结构和主要零部件设计 9.5.1 模架的选择 9.5.2 冲孔凸模的设计1.05.3 凹凸模的设计1.05.4 翻边凹模的设计1.15.5 其他部件的设计1.2第六章 装配图装配1.26.1 装配图 1.3.参考文献 1.4.总结 15第一章 概论1.1 引言日常生产、 生活中所使用到的各种工具和产品， 大到机床的底座、 机身外壳，小到一个胚头螺丝、 纽扣以及各种家用电器的外壳， 无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形， 模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种

3、产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。1.2 冲压模地位及我国冲压技术1.2.1 冲压模相关介绍冷冲压 : 是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。冲压模具 : 在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压模按照工序组合分为三类

4、：单工序模、复合模和级进模。复合模与单工序模相比减少了冲压工艺， 其结构紧凑，面积较小； 冲出的制件精度高，工件表面较平直， 特别是孔与制件的外形同步精度容易保证； 适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备， 是技术密集型产品。 冲压件的质量、生产效率以及生产成本等， 与模具设计和制造有直接关系。 模具设计与制造技术水平的高低， 是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一， 在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.2.2 冲模在现代工业生产中的地位在现代工业生产中，冲模约

5、占模具工业的 50% ,在国民经济各个部门，特 别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品 等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、 电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%70%在电视机、录音机、计算机等电 子产品中占80%Z上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中 占85犯上。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套。第二章冲压件的工艺分析2.1冲裁工艺性如图所示零件，中批量生产，已有毛坯如图所示，材料为SUS304为日本材料的标准，相当于中国的0CU9Ni9,厚度为0.8m

6、m图2-1零件三维SUS30妁不锈钢，1.具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑性和 韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶间腐蚀及应力腐 蚀倾向较大，切削加工性较差。抗拉强度crb (MPa户520,条件屈服强度(7 0.2 (MPa) >205,硬度：< 187HBF90HRB衿200HV具有较好的冲裁成形性能，和 良好的塑形成型能力。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 。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。第二页翻边工艺性1

7、 .翻边工件边缘与平面的圆角半径r= （23） t2 .翻边的高度h=12.2 翻边工艺计算翻孔工艺计算有两方面的内容：一是要根据翻孔的孔径，计算毛坯预制孔的 尺寸；二是要根据允许的极限翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度。 计算预冲孔的大小u第四页din图2.3 零件图Di-do2平板毛坯翻孔预制孔直径d0可以近似地安弯曲展开计算二t=(r ) h22将Di =D +2r+t&h=H-r-t代人上式并整理后可得预孔直径d0为d0=D-2 (H-0.43r-0.72t ) =4-2X(0.8-0.43X0.2-0.72X0.8)=3.7mm一次翻孔的极限高度，可以根据极限翻孔系数及

8、k=0.72预制孔直径d0推导求得。D -dDdnH =0 0.43r 01.72t = (1- d0) 0.43r 0.72t即22Dd0=K 式中D所以最大翻边高度忆1-o)y "12t其中D 一翻边后的中经（mm）Kmin一极限翻边系数一翻边圆角半径（mm）一材料厚度(mm)根据相对厚度d0 =4.6查表可得极限翻边系数Kmin =0.68 t于是 Hmax =4.8(1-0.68) 0.43 0.2 0.72 0.8 =1.43mm 2因为工件翻边高度H<H max ,所以在平板上能一次性翻边成形2.3 冲压方案的确定2.3.1 初步确定加工方案根据工件形状，初步确定采

9、用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方案:方案一：一套冲孔、翻边复合模方案二：一套冲孔、翻边单工序模方案三：一套冲孔、翻边连续模2.3.2冲压工艺的制定单工序模、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局可达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局较差较局工件平整性推板上落料，平整较差，易弯曲推板上落料，平整工件尺寸一般不受限制宜较小零件可加上较大零件工件料厚一般不受限0.6 6mm0.05 3mm制

10、上2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 产率图高，压力机一次行程内可完 成多道工序较高，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 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

11、 益都降低；但模具制造周期短。方案三：生产效率较高，完成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适附于较硬且厚度较大的材料但不能达到平整要求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，

12、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但是不能冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料而倒装虽不能达到平整要求， 而且废料在凸凹模孔内积聚，但能冲裁较硬 的板料。 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 结构为冲孔、翻边倒装复合模。第三章冲裁力及压力中心计算冲裁力和冲裁功是选择和确定冲压设备、及模具强度校核的重要依据，在冲 裁模设计中必须进

13、行计算。同时，应掌握影响冲裁力大小的因素及降低冲裁力的 方法。3.1 冲裁力的计算3.1.1 冲孔力的计算冲孔力公式 F冲=KLtTb式中 L冲裁件周长（mmit 材料厚度（mm%材料的抗剪强度（MPa查表知T b =430550 MP裁530K 系数，常取K=1.3第六页贝F 冲= 1.3xn x4.5x0.8x530MPa = 7788.46 = 7.79KN3.1.2 推件力的计算F推=nK推F冲式中K推推件力因数，查表知 K推=0.055n 工件卡在凹槽内的个数，取 n=3贝（JF 推= 3m0.055m7.79KN =1.29KN3.1.3 翻边力的计算F 翻=1.仞（D d0） t

14、as式中；：s材料的屈服强度，查表得 c-s=205MPaD 翻边直径（ mm ,D=4mmd0毛坯预制孔直径，d0 =3.7mm贝（JF 翻=1.1父3.14父（4-3.7） x1.5x205MPa =0.32KN3.1.4 总的冲裁力F= F冲+F推+F翻由于有三个冲孔，F总=28.2KN=7.79 +1.29+0.32KN=9.40KN3.2 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

15、来计算了。3.3 冲压设备的确定由于复合模的特点，为防止设备过载，可按公称压力F压（1.61.8） F选择压力机。F 压（1.61.8 ） F33.8450.76KN查表选取公称压力为63KN的开式压力机，参数如下：公称压力：63KN滑块行程：50mm滑块行程次数：160次/min最大闭合高度：170mm最大装模高度：120mm模柄孔尺寸：, 30mm 50mm第四章主要工作部分尺寸计算冲裁模凸、凹刃口尺寸精度的影响冲裁件尺寸精度的重要因素。 凸凹模的合 理间隙值也要靠刃口尺寸及其公差保证。因此， 在冲裁模设计中，正确确定与计 算凸、凹模刃口尺寸及其公差是极为重要的。4.1 冲孔刃口计算查表冲

16、裁模初始双面间隙Z取Zmin=0.102mm Zmax=0.176mm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简单形状冲裁时中3.7。由14 mm的极限偏差 =0.14mm,磨损因数查表得 x=0.75。冲孔凸凹模的制造公差由表差得：6凸=-0.020mm6凹=+0.020mm校核：1 6 凸+6 凹 1=0.040mm*Zmax -Zmin =0.074mm则凸模刃口尺寸d 凸二(d0min +*与石 0 =12.57一0.0200 mmd 凹=(d 凸 +Zmin)0母= (d°min +

17、 X + Z min)0= 12.7004.2 翻边工作刃口尺寸计算如图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。第八页查表得平板毛坯翻边时凸凹模之间的间隙取Z/2=1.3mm.翻边凸模的刃口尺寸计算如下:查表得翻边凸模极限偏差为：中喧02 mm查表磨损系数取X=0.5则 dfl= (d+XA) Z/4)=(24+0.5*0.28)0 -0.07=24.140.07 mm翻边凹模的刃口尺寸计算如下:根据翻边间隙和翻边凸模的刃口尺寸来确定翻边凹模的人口尺寸口凹=(d凹+2*Z/2) 7/

18、4)A(24.14+2*1.3 ) 707=26.7400.07 mm第五章主要零部件及模具结构设计5.1 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 160X160mm第九页名称尺寸材料热处理上模板160X 160mrK 40mmHT200下模板160X 160mrK 45mmHT200导柱（|）28mrK 150mm20渗碳5862HRC导套（|）28m佛 100mrK 中 40mm20渗碳5862HRC凸缘模柄（|）32mme 59mmQ2355.2 冲孔凸模的设计凸模长度的计算公式L = h1 h2

19、 h3 h式中 hi凸模固定板厚度h2固定卸料板厚度h3导料板厚度h 增加长度所以 L=15+0+0+38mm=53mm因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mrn以冲孔凸模选用材料 为T8A钢，淬硬处理。具体的凸模设计如下:5.3 凹凸模的设计凹凸模由下凸模固定板固定，伸出导板的部分起冲裁作用并对毛坯起第十页导向作用。其高度在本模具设计中由凹模固定板高度、导板高度、翻边后高度和预留高度决定。所以凸凹模高度 h=12mm+40mm+14mm+4mm=70mm因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm以翻边凹模选用材料 为T8A钢，淬硬处理。倒装复合模的冲孔废料容易积存在凸凹模型内，所受胀力大凸

20、凹模最 小壁厚要大些。所以查表可知倒装复合模的凸凹模最小壁厚为3.8mm又（24.14mm-12.70mm /2=5.72mm>3.8mm5.4 翻边凹模的设计翻边凹模由上凹模固定板固定，工作时，凹模下行，对毛坯进行压边 从而达到翻边的作用。因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mnf以 翻边凹模选用材料为T8A钢，淬硬处理。第十一页具体结构设计如下图:5.3其他部件的设计名称尺寸材料热处理压边圈高度34mm45-上模垫板高度24Q235-导板小 105m佛 40mmQ235淬火带肩推板-Q235淬火推杆小 13mm45淬火（43-48HRC翻边凹模固定板高度18mmQ275-凸模固定板高度15mmQ275-凹模固定板高度12mmQ275-第六章装配图由以上设计计算，并绘图设计，该外壳零件的落料冲孔倒装式复合模装配 图如下：第十二页去除耳 工荐密第十三页2 杨占尧冲压模具图册高等教育出版社3 肖景容冲压工艺学机械工业出版社4 梁炳文冷冲压工艺手册北