卡脚的模具设计

第一章零件的冲压工艺分析图1-1产品图如上图所示，为卡脚的成品图，该零件为复合型冷冲压件，形状相对比较简单，但是加工时需要冲裁、弯曲两道工序来完成。1.1分析该零件的结构工艺性1、 该零件的内、外转角都t.符合弯曲成型的要求；2、 该零件的直边高度为15mm>2t=2x1mm=2mm.，满足弯曲直边的高度要求;3、 如上图所示，弯曲线不在制件宽度突变处，故不需要工艺孔或槽；4、 此零件的弯曲线性尺寸的精度和角度都无精度要求，满足弯曲要求。1.2分析公差和表面粗糙度1、 公差该件的最小公差的尺寸为15mm，查表精度等级为IT14级，远远低于冲裁可以达到的精度等级IT10级。2、 表面粗糙度此制件未作特殊要求。3、 被冲材料为20,冲裁性能比较好。材料的厚度在1mm，具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量。根据以上分析，此件的冲裁工艺性良好，弯曲的工艺性良好。除该件R2处的材料纹向应与弯曲线垂直要注意外，总体先冲孔后弯曲的加工工艺。其他都符合弯曲工艺性和冲裁工艺性的要求。第二章冲压工艺方案制定及模具结构形式确定2.1冲压工艺方案的制定方案一、先落料，然后两次弯曲，采用三幅单工序模，两幅弯曲模。方案二、先落料，然后一次复合弯曲，采用一副单工序模，一副复合弯曲模。2.2模具结构形式的论证和确定方案一模具结构简单，但是生产率底，虽然能满足生产要求但是不能满足经济要求。方案二模具也能达到产品的精度要求，同时生产效率比较高，所以方案二是比较适合的选择。第三章胚料形状和尺寸的确定3.1毛胚尺寸的计算圆角半径r=2>0.5tt=1，由于圆角半径满足弯曲工艺，弯曲件的毛腥长度计算可以根据弯曲前后应变中性层长度不变的原则来确定弯曲件的毛腥展开长度和尺寸。多角弯曲时,弯曲件尺寸在外侧的毛坯展开尺寸，可以按下式近似计算：L=(L1+L2+....+Ln)-(n-1)c式中：L——弯曲件毛坯长度；、L2一弯曲件直边部分长度；n-1——弯曲的部位数；c——弯曲时纤维伸长的修正系数；查表，知 c取1.5L=15x4+22x3-(6-1)=118.5经过计算，该弯曲件的毛胚尺寸为118.5x15mmLO图3-1产品展开图3.2调料的尺寸确定排样图既要在冷冲压工艺规程中反映出来，以指导冲压生产，又要在模具装配的右边反映出来，在模具加工和装配中起参考作用，所以画排样图是冷冲压工艺和模具设计中极为重要，且技术性很强的设计工作。排样的方法有很多，如：直排、斜排、直对排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特点和加工工艺要求，和经济性的考虑，采用直排较为可行。图3-2排样示意图查表得，a=2.2〜3.2 a1=2.7〜3.7,考虑此制件的特殊性，取a=3mm气=3mmis图3-3毛胚排样图第四章弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力.和顶件力FD^F校=Ap=25x18x120=54kNFD=(0.3〜0.8)F自cc0.7KBt2q=0.3x r+1…0.7x1.3x18x32x550…=0.3x =5kN对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般fd可以忽略，即'压力偏「校生产中为安全，取F压力机＞1.8F校=1.8x54=97.2kN，根据压弯力大小，初选设备为JH23—25。第五章落料工艺计算5.1刃口尺寸计算该零件属于一般落料弯曲件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸15mm、118.5mm由落料获得。查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.48mm，最大间隙Z或=0.66mm，所以Z-Z.=0.66-0.48=0.18mm。按照模具制造精度高于冲裁件精度3〜4级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸150043mm、118.50043mm，凸、凹模制造公差8丁=8A=0.027mm，磨损系数X取0.75。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算：落料尺寸18。mm、118.5。mm，-0.43 -0.43校核不等式8t+8A色Z哑-Zmin，代入数据得0.027+0.027=0.054<0.18。说明所取的8丁与8A合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：8=0.4x0.18mm=0.072mm，8=0.6x0.18mm=0.108mm。将已知和查表的数据代入公式得L=(L —XA)+8a=(18-0.75x0.43)+0.027mm=17.678+0.027mmAmax 000LT=(LA-ZmJ—8T=(17.678-0.48)0 mm=-0.02717.1980 mm-0.027LA=(Lmax-XA)+8a=(18-0.75x0.43)+0.027mm=17.678+0.027mmLT=(LA-ZmJ—8T=(17.678-0.48)00027mm=17.1980 mm-0.027故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：L=17.678+0.108mm，L=17.1980mm。LA=17,678+0.108mm,'=17.19800072mm5.2冲裁力计算此例中零件的落料周长为148.52mm,冲孔周长为26.69mm,材料厚度1mm,20钢的抗剪强度取500MPa,冲裁力基本计算公式F=KLtx。则冲裁该零件所需落料力匕=1.3x148.52x3x500=289614Nr289.6kN冲孔力 F2=2x1.3x26.69x3x500=104091Nr104.1kN模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力Ft为F=NK(F+F)=-x0.045x(289.6+104.1)kNr53kNTT1 2 3计算零件所需总冲压力F总=F+F2+Ft=(289.6+104.1+53)kN=446.7kN初选设备为JC23—63。第六章冲压设备的选用6.1冲孔落料连续模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC23—63，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360mm闭合高度调节量：80mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480mmx710mm工作台孔尺寸：^250mm模柄孔尺寸：歹50mmx80mm垫板厚度：90mm6.2弯曲模设备的选用根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JH23-25，其主要技术参数如下：公称压力：250kN滑块行程：75mm最大闭合高度：260mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370mmx560mm工作台孔尺寸：歹260mm模柄孔尺寸：歹40mmx60mm垫板厚度：50mm第七章模具零部件结构的确定7.1弯曲模主要零部件设计凸模圆角半径在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径31较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即rT=r=2mm。

0.25A图7-1凸模凹模圆角半径凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取r^=(2~3)t=2x1mm=2mm。图7-2凸凹模凹模深度凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件为弓子形件弯边高度不大弯曲件，则凹模深度应等于零件的高度，且高出值h°15mm。弯曲件的凸、凹模横向尺寸及公差零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。7.2标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。模具采用后侧导柱模架，查得模架规格为：上模座160mmx125mmx35mm，下模座160mmx125mmx40mm，导柱25mmx130mm，导套25mmx80mmx33mm。7.3送料定距零件标准结构的固定侧刃挡块，其结构简单，制造容易，广泛应用于冲值中、小型冲裁件的挡料定距。与侧刃为典型的配合形式。7.4卸料装置和推件装置冲裁落料因为冲裁材料不厚，而且有弯曲成型，所以冲压时需对零件起压料作用，所以选用弹压卸料装置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8〜1.0）倍，所以取为5mm,其外形尺寸一般与凹模相同。因为在冲压过程中，凸模自然会将冲件从凹模中卸下，所以这里不需要有推件与顶出装置。弯曲成形过程中采用弹性推杆卸料装置就可以满足了，因为弯曲件的宽度15mm7.5导向零件选用滑动导柱和导套，其结构和尺寸都有标注规定。导套内孔有储油槽，以便储油润滑，内孔与导柱滑动配合；导柱的两端基本尺寸相同，公差不同。按照标注选用时，L应保证导柱的上端面与上模座的上平面之间的距离不小于10〜15mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于2〜3mm，以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于2〜3mm，以便排气和出油。导套的外径和上模座采用过盈配合（H7/r6）；导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合（H7/r6）。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般按照H6/h5配合，冲裁间隙大的一般按照H7/h6配合。7.6紧固零件螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。查表，卸料螺钉M10固定螺钉M10，以及p10和冲销。第八章模具的结构及工作过程弯曲模具装配图由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图所示。

HID图2长脚一次成形弯曲模I.顶板2、7、14、1&顶杆3.弹簧4.定

位板5.凹模6.垫板8.13.顶板9、

12.橡胶10.II.托板15.螺杆16.凹

模底板17.凸模19.凸凹模20.打杆<b)CZJTL(c)(d)图l卡脚成形工序a—毛坯 h—第1步弯曲c—第2步弯曲d—成形工件8.1模具结构和工作过程图2是卡脚一次成形弯曲模结构。模具工作过程如下：1.毛坯置放和定位。冲压前，在橡胶9和12的弹力作用下，凸模17和凹模底板16均处于其上极限位置。毛坯放在凸模17上，毛坯靠定位板4水平方向定位。第1步弯曲。上模下行时，先由凸凹模19、凸模17及凹模底板16将毛坯弯成图1b形状，如图2左半部所示。此时，橡胶9和12未被压缩(模具装配时的预压变形除外)，凸模17和凹模底板16仍处于其上极限位置，凸模17凸出于凹模底板16上表面17mm。第2步预成形。随着上模下行，橡胶9被压缩，凸模17下移，橡胶12不变形，凹模底板16不动。当凸模17的底面与凹模底板16的底面平齐时，工件被弯成图1c的形状，如图2右半部所示。工件全部成形。上模继续下行，橡胶9和12均被压缩，凸凹模19、凸模17和凹模底板16同步下移，凸凹模19和凹模5将工件两端弯曲，当凸模17和凹模底板16与垫板6接触时，工件全部成形。工件出模。上模随压力机滑块抬起，橡胶的恢复力将凹模底板16和凸模17顶至其上极限位置，使工件脱离凹模5。由于凸凹模19对工件的摩擦力大于凸模17的摩擦力，工件脱离凸模17而留在凸凹模19上。当滑块中的横梁撞到固定在机身上的凸块时，横梁和打杆20停止上移，从而打杆20通过顶板1使顶杆2和顶杆18相对于凸凹模19下移（弹簧3被压缩），将工件顶离凸凹模19。8.2模具结构特点该模具的新颖之处在于：（1） 采用2组橡胶实现凸模17和凹模底板16分别浮动，使三步90°弯曲工序在1副模具中1次成形，显著提高了生产效率。（2） 通过2组橡胶的合理设计，保证在第1步弯曲成形（图1b）过程中，2组橡胶都未被压缩，凹模底板16和凸模17都静止不动。第2步弯曲成形（图1c）过程中，橡胶9被压缩，凸模17下移，凹模底板16静止不动。从而使工件压弯成形，避免拉伸成形，使工件平整，同时压弯成形与拉伸成形相比显著降低了模具的磨损，减小了工件的回弹。8.3弹性元件的设计（1） 为了得到平整的工件，模具采用弹压式卸料结构，使条料在弯曲后可以脱离凸凹模19,所以用弹簧为弹性元件。卸料力由弹簧提供。（2） 橡胶的选用橡胶的初始弹顶力（橡胶被上模压缩变形初始时刻橡胶的张力等于橡胶预紧力）和许用压缩量是该复合模的重要参数。通过合理选材（橡胶材质、规格）、尺寸（橡胶直径，叠层总高）设计和预压量的确定，使橡胶的初始弹顶力和许用压缩量满足以下要求：橡胶9：初始弹顶力大于第1步弯曲时其承受压力，许用压缩量大于预压缩量与凸模17的行程之和。橡胶12:初始弹顶力大于第2步弯曲时其承受压力，许用压缩量大于预压缩量与凹模底板16的行程之和。橡胶初始弹顶力的上限值则受螺杆15、顶杆7和顶杆14的强度限制，同时也受结构空间限制。许用压缩量上限值仅受结构空间限制。因此在顶杆强度和结构许可条件下，初始弹顶力设计得大些模具，工作更可靠。结论在这次模具课程设计中，通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我对模具设计的各种成型方法，成型零件的加工工艺，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解