啤酒扳手的冲压模具设计

Ⅰ中文题目：啤酒扳手的冲压模具设计摘要本次毕业设计的主要任务是，啤酒扳手的冲压模具设计。通过查阅相关资料文献，在设计过程中首先要分析零件的材料和结构工艺性，再确定模具设计和加工方案，最后进行相关零件的尺寸计算并运用CAD进行各个主要零件图的设计完成。从零件的排样、尺寸精度及质量要求综合考虑，采用冲孔--落料同时进行的复合模生产。关键词：工艺性；设计；复合模；模具设计目录TOC\o"1-3"\h\u20572前言 1207991冲压件工艺分析 2232851.1设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模 2103381.2零件工艺性分析 344441.2.1材料与结构分析 3286351.2.2冲裁件的精度分析 383311.2.3断面粗糙度的分析 483541.2.4加工工艺方案的确定 4178802冲压模具工艺设计计算 545912.1排样的设计与计算 5138122.1.1冲裁件的排样设计 5160622.1.2冲裁件的搭边 6237492.1.2材料料宽的计算 6216802.1.3材料利用率的计算 7177572.2冲压力的模具计算 8160592.2.1冲压力的计算 8128902.3模具凸凹模刃口尺寸相关计算 9129322.3.1凸凹模加工方法的确定 9292842.3.2凸凹模刃口尺寸及公差计算 10157023模具零部件设计 1265853.1凸模的设计 12302323.1.1凸模结构的确定 12206973.1.2凸模的固定 12255193.1.3凸模材料的选择 12107053.2凹模的设计 12255163.2.1凹模刃口结构的确定 12145293.3凹模板的设计 13315513.4上、下模座的设计 14208673.4.1模座大小及材料的确定 1432503.5凸模固定板的设计 1470733.6导料板与卸料板的设计 15322714模架的总体结构设计 16304674.1冲裁件模架的选择 164084.2模具总体装配图 1616121结论 1730508致谢 189858参考文献 19蔡萌啤酒扳手的冲压模具设计PAGE2PAGE19前言随着我国工业化的飞速发展，模具设计与制造在发展空间上有了质的飞跃。改革开放以来，在与国际的接触与交流中，我们对产品的质量和成本都有了更高的要求。近年来许多企业都普及了UG，以及二维CAD等软件的应用，可见模具在整个工业生产中占得地位越来越重要。我此次设计的啤酒扳手冲裁模采用的是复合模具生产。不仅能体现我所学的专业知识，同时也是对我大学三年学的所有专业内容的检验。其中设计内容包括：材料的选用（45号钢）、冲裁件的工艺分析（均是自由公差，适合一般精度的冲裁，普通冲裁即可得到）、冲裁工艺方案的确定（采用冲孔—落料复合模生产）、模具压力机的选择（压力机类型为J23-25)等等。在对工件进行工艺排样时，在保证材料利用率的情况下，还要保证工件的质量和尺寸精度，最终采用了材料利用率低的直排排样，这样模具结构不仅简单，工件质量也高。冲压模具生产，尤其是大批量生产在实际生活中应用非常的广泛。越来越多的工业生产部门选择用冲压模具生产方法加工零部件，例如家用电器、各类汽车、电子类产品等等。所以，作为新一代大学生，我们更应该努力学习专业知识，把自己所学的技能能为之所用，为模具行业添一点力，为社会做一份贡献。1冲压件工艺分析1.1设计任务：设计啤酒扳手的冲裁模图1-1啤酒扳手图1-2啤酒扳手冲孔尺寸材料：如图该冲裁件的材料是45钢；料厚：t=2mm；生产批量：适于批量生产；未注公差：按IT14级确定工件公差。1.2零件工艺性分析1.2.1材料与结构分析零件材料为45号钢（普通优质碳素结构钢）,这种材料的力学性能较好，具有较高的强度和较好的切削加工性，它的抗剪强度不小于600Mpa,伸长率为16%；零件的结构简单，没有复杂的结构，外形轮廓对称，并在转角处有圆角R1>0.25t=0.5；冲裁件上有小孔φ8mm，按照表1-3所示得出，一般冲压模可冲压的最小孔径d≥1.3t,t=2mm,所以φ8mm孔满足冲裁工艺要求；冲裁件的最大尺寸是91mm,属于小型零件。按照零件的外形与结构特征，零件对模具设计要求不高，且对模具冲压加工有利，比较适合冲裁。表1-3最小冲孔尺寸1.2.2冲裁件的精度分析该冲裁件的零件图上的内、外形尺寸均是自由公差，一般按照IT14级确定工件的尺寸。材料厚度为2mm,通过查表，各个尺寸公差都可以达到普通冲裁要求，所以可用于一般的精度进行冲裁。表1-4冲裁件尺寸精度1.2.3断面粗糙度的分析冲裁件没有具体的断面粗糙度，无特殊要求，所以可以不必考虑。1.2.4加工工艺方案的确定通过对冲裁件的工艺性分析后，该零件主要加工工序为：先冲φ8mm的孔，再冲长19mm，宽15mm，弧度90度，转角为R1mm的零件形状，最后进行零件整体落料，所以可以采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁和复合模冲裁。用单工序模加工，模具结构简单，但需要单独设计φ8mm的孔及其他具体尺寸的两套凸凹模模具，成本高，生产效率低，很难满足大批量生产要求；选用复合模冲裁时，只需要一套满足凸凹模尺寸要求的模具设计，这样不仅零件的尺寸精度较好，成本低，还能满足生产大批量的要求。综合上面的分析，即选择用复合模进行对啤酒扳手的冲裁加工方法。

2冲压模具工艺设计计算2.1排样的设计与计算2.1.1冲裁件的排样设计啤酒扳手采用的材料是45号钢，考虑到零件在实际生活中的应用，也为了保证零件的尺寸要求，因此采用有废料排样设计。图2-1是采用直排排样设计图，图2-2是直对排排样设计图。图2-1直排排样图图2-2直对排排样图2.1.2冲裁件的搭边通过查《冷冲模设计与制造》，得零件瓶酒扳手孔间距a1=2.0mm,孔边距a=2.0mm。表2-3最小搭边值2.1.2材料料宽的计算根据查《冷冲模设计与制造》2-21和2-20表，得出：条料宽度偏差Δ=0.8mm,条料与导料板之间的最小间隙C=0.5mm。该复合模具采用无侧压装置的送料方式：直排时板料的宽度:B1-△=（Dmax+2a+c）-△=(91+2*2.0+0.5)-△=95.5-△=95.5-0.8,步距S1=42mm；直对排时板料的宽度:B2-△=（Dmax+2a+c）-△=(91+2*2.0+0.5)-△=95.5-△=95.5-0.8,步距S2=31mm。表2-4条料宽度偏差表2-5条料与导料板之间的最小间隙2.1.3材料利用率的计算一个步距内材料的利用率=A/BSX100%，其中A是一个步距内冲裁件的实际面积；B是条料的宽度；S是一个步距的长度。直排排样：η1=（（πD2/4）/BS）×100%={[π(2x15x15+64-32）+63x16-28*10]/0.5x42}x100%=63.19%直对排排样：η2=（（πD2/4）/BS）×100%={[π(2x15x15+64-32）+63x16-28x10]/0.5x31}x100%=85.3%通过以上计算的材料利用率，得知直对排排样材料余料少，利用率比较高，但是采用这种排样进行冲裁时，零件最后一道工序是整体落料，两个凸模之间的间隙只有2mm,这样很难保证工件的形状和尺寸精度，所以综合零件的形状，尺寸和精度要求下，采用直排排样更合适，这样不仅使模具的结构简单、合理，还能保证冲裁件的质量。2.2冲压力的模具计算2.2.1冲压力的计算冲裁力公式：F=KLtτb式中F--冲裁力（N）L--冲裁件周边长度（mm)t--材料厚度(mm)τb--材料抗剪强度（MPa)系数K是修正系数，一般情况下K取1.3；对于同一种材料，材料抗拉强度与抗剪强度的关系为σb≈1.3τb，冲裁力也可用公式：F=Ltσb啤酒扳手采用落料--冲孔复合冲裁模，材料按未经退火45号钢计算，σb=600MPa。查表2-6，K卸=0.04-0.05，K推=0.055；采用平刃口凸模和凹模冲裁时，冲裁力的计算公式为：F=1.3F0≈Ltσb(1)冲裁力:F落料力=Ltσb=3.14x35x2x600=131880(N)F冲孔力=Ltσb=3.14x12.5x2x600=47100(N) F冲裁力=F落料力+F冲孔力=131880+47100=178980(N)(2)卸料力：F卸料力=K卸F落料力=0.05x131880=6594（N)(3)推件力：凹模刃口直壁高度（图2-7）h=10mm,则n=h/t=5F推件力=nK推F冲孔力=5x0.055x47100=12952.5(N)(4)总冲压力：F总=F冲裁力+F卸料力+F推件力=178980+6594+12952.5≈199（KN)表2-6冲件材料系数图2-7凹模直壁刃口高度根据以上的计算，得出模具的冲裁总压力为199KN，查《冷冲模设计与制造》初选压力机类型为J23-25。2.3模具凸凹模刃口尺寸相关计算2.3.1凸凹模加工方法的确定啤酒扳手的冲裁加工中，零件厚度t=2mm,属于薄料，且由于模具间隙比较小，所以采用凸、凹模配作法进行加工比较合适。在凸、凹模配作法设计过程中，冲φ8mm的孔及长19mm,宽15mm，弧度90度近似梯形的零件形状时应以凸模尺寸为基准，；零件最后进行整体落料时应以凹模尺寸为基准。2.3.2凸凹模刃口尺寸及公差计算计算配合加工的凸模和凹模尺寸时，根据零件形状，落料件凹模磨损后有三种尺寸变化，即增大、不变、增小，冲孔件也是遵守这三个规律。第一种：凹模受损后，零件尺寸增大的是400.3,910.3，由表2-8查得X1=0.75，X2=0.75根据《冷冲模设计与制造》公式A凹=（A-X△）0得：A1凹=（A-X△）=(40-0.75x0.3)=39.75A2凹=（A-X△）=(91-0.75x0.3)=90.775第二种：凹模受损后，零件尺寸减小的是=190.2，=R40.5，由图表2-8得X1=1，X2=0.5根据《冷冲模设计与制造》公式B凹=（B＋X△）0得：B1凹=（B+X△）=19+1x0.2=19.2B2凹=（B+X△）=4+0.5x0.5=4.25第三种：凹模磨损后，尺寸没有受到影响的是：150.2根据《冷冲模设计与制造》公式C凹=（C+0.5△）/2得：C凹=（C+0.5△）/2=（15+0.5x0.2)=15.1通过查找《冷冲模设计与制造》，选设备制造公差。 表2-8磨损系数

3模具零部件设计3.1凸模的设计3.1.1凸模结构的确定图3-1凸模设计该模具选用中型圆孔凸模，图A是冲φ8mm孔的凸模，图B是冲近似梯形零件的凸模，图C是对零件整体落料的凸模。3.1.2凸模的固定安装在该凸模上的固定板厚度为15mm,通过查《冷冲模设计与制造》确定凸模上的固定板为Q235，凸模与其固定板的固定方式用M8螺钉和φ10销钉定位。3.1.3凸模材料的选择根据查《冷冲模设计与制造》选出凸模的材料为Cr12,热处理硬度是58—62HRC,因此模具的寿命和耐磨性高。3.2凹模的设计3.2.1凹模刃口结构的确定图3-2凹模设计根据查《冷冲压工艺及模具制造》确定凹模刃口形式结构为圆孔凹模，根据材料厚度t=2mm,选出直刃壁高度为9mm。由图3-2可以看出，该模具凹模外形是圆形，φ8mm孔的凹模大小为φ12mm,近似梯形零件形状的凹模大小为φ26mm,最后整体落料的凹模尺寸为总长110mm,两边为φ42mm的半圆；采用镶嵌式结构。3.3凹模板的设计图3-3凹模板设计该模具凹模板的长度设计为200mm，宽170mm，高度为30mm。查《冷冲压工艺及模具制造》最后选用φ8螺钉和φ10定位销钉进行固定。3.4上、下模座的设计3.4.1模座大小及材料的确定图3-4上模座设计图3-5下模座设计由图3-3,3-4看出，该上、下模座的设计长均为340mm，宽290mm，高度35mm。上模座与凸模固定板的外形尺寸长度大于70mm,宽度大于60mm，下模座与上模座一样。通过查《冷冲模设计与制造》确定材料为Q235。3.5凸模固定板的设计图3-6凸模固定板设计由图3-6看出，该凸模固定板的上为200mm，宽是170mm，高度为20mm；用M8螺纹和φ10mm销钉进行定位；根据查《冷冲模设计与制造》确定凹模固定板选用Q235材料。3.6导料板与卸料板的设计图3-7导料板与卸料板设计由上图3-7得出卸料板的长度为200mm，宽度170mm，高度是14mm，导料板的高度是4mm，其长度和宽度与卸料板相同。导料板和卸料板采用一体式，模具通过刚性导料板进行导料，同样也用刚性导料板进行卸料。通过查《冷冲压工艺设计与模具设计》选用卸料板及导料板用Q235材料。

4模架的总体结构设计4.1冲裁件模架的选择啤酒扳手冲裁件模架有四大结构，分别是：上模座、下模座、导柱、导套；主要零部件有：上模座、