铰链冲压成型模具设计.doc

目录摘要.2绪论.4第一章 零件图和零件方案的拟订.6一 零件图及零件工艺性分析.6 二、工序分析.7第二章 落料模的设计与计算.7 一、毛坯尺寸计算.7 二、冲压工艺方案的确定.7 三、模具结构形式的确定.8 四、主要工艺设计计算.8 五、主要零部件的设计.12第三章 弯曲模的设计与计算.15 一、冲压工艺分析及工艺方案的制订.15 二、弯曲力的计算.16 三、零件设计与计算.17 第四章 冲孔模的设计与计算.20 一、冲压工艺性分析及工艺方案的确定.21 二 、冲裁工艺方案的确定.22 三、冲压工艺参数计算.23 四、零部件的设计.25结束语.29参考文献.30摘要 模具技术水平的高低是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一.我们国家工业的进一步发展要求模具行业向大型的、精密的、复杂的、高效的、长寿命的和多功能的方向发展. 模具制造业属于典型的面向资源单件订货的制造行业；满足项目交货期是模具企业进行生产计划与控制主要的追求目标；模具企业大多为多项目生产,在单项目进度的同时需要保证多项目总工期的按时完成；由于资源分配不合理以及生产过程中不确定性因素的影响,多项目任务间的资源争夺频繁发生,项目间的资源争夺直接限制了各项目的生产率,严重影响到多项目的完工期；传统的资源冲突消解方法已不能满足现实多变的模具动态多项目生产环境；因此,如何及时科学地消解模具生产中的资源冲突,对于多项目的成功实施有着重大意义； 近年来，我国模具需求越来越高，模具的大力生产制造势在必行；模具制造技术还需要很大程度的提高；关键词：冷冲压；模具设计计算；板形件；板料成形；模具；Abstract Mould level of technology is the measure of a country manufacturing level one of the important marks. The further development of our country industry requirements to large mould industry, precision, complex, high efficiency, long life and multifunctional direction.Die and mould industry belongs to typical resource-oriented piece order of manufacturing industry. To meet project delivery time is mould enterprises to carry out the production plan and control the main pursuit of the goal. Mold enterprise for production projects, mostly in single project progress at the same time as the need to make sure that the total project time limit for a project completed on time. Due to the unreasonable allocation of resources and the influence of uncertainty factors in the process of production, resources among multiple project tasks for the frequent, project resource contention between productivity directly limits the various purposes, seriously affect the completion date is multiple purpose. Traditional resource conflict resolution methods cannot satisfy the reality and changeable mold dynamic multi-project production environment. Therefore, how to dispel the resource conflicts in the mold production scientifically, in time for the successful implementation with a number of great significance. In recent years, Chinas mold demand is higher and higher, vigorously of mould manufacturing is imperative. Also need to greatly improve mould manufacturing technology. Key words: cold stamping; Mold design and calculation; Strip shape; Sheet metal forming. Die;绪论模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”；我国模具行业发展在各个地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区；而且我国模具设计制造水平在总体上比很多国家落后许多，在加上产品质量和标准化水平不高； 我国模具行业市场前景广阔，发展持续增长，机遇与挑战并存；当前汽车、IT、建材、展具、医疗、卫浴等诸多产业当中，80%以上的零部件都是有模具制造出来的，我国模具工业发展比较晚，一直没有形成产业规模，经过十五，十一五高速发展，现代模具产业在新兴工业化道路上驶上了快车道，模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务，模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，是的模具制造能力和水平的高低也称为国家创新能力的重要标志；我国模具工业的现状与发展目前,国内模具市场越来越大,国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具国际采购的趋向十分明显.所以,看向未来,国际、国内模具市场总体发展前景是一片美好.我国模具工业将会有一个继续高速发展的机遇期.与世界发达国家的差距目前全世界模具年产值超过600亿美元；日本、美国等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业；虽然中国模具工业近几年设计、制造技术、模具质量水平等取得了很大的发展，但与发达国家相比仍存在较大的差距；模具设计体系 规范模具设计软件系统开发是当务之急；制造工业水平 国内模具生产厂家公益条件参差不齐，不少厂家特别是私人企业，由于设备不全套，很多工件依赖手工完成，严重影响精度和质量；而欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的；调试水平 模具的最终目的是生产出来合格的产品；国内模具的质量和性能检验大多数就在用户处，容易给用户造成大量的损失和浪费；然而国外大多都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户的各种工作条件试模，所以能在最短的期限内达到较好的效果；原材料问题 国外材料综合机械性能、耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度军明显优于国产材料；材料从根本上影响国产磨具的外观质量和使用寿命；价格因素 对用户来说合理的质量价格比是最好选择，所以说进口模具价格比国产模具高8-10倍，仍然有其市场空间；配套体系 我国模具生产企业往往忽视与其它设备、原料供应商合作，无形中使用户走了许多弯路；4 .冷冲压工艺的特点 （1）冷冲压是少、无切屑加工的方法，所获得的冲压件一般不需要再次加工； (2)冷冲压加工方法是一种高效率的加工方法； (3)冲压件的尺寸精度由模具保证，所以精度高，质量稳定，可批量生产 ；(4)冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂等其他方法无法加工的零件，是其他加工方法所不能替代的加工方法； 另外，冷冲压加工不需要加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，成本费用较低； 由于具有上述突出特点，冷冲压在生产中得到了广泛的应用；全世界的钢材中，有大多数是板材，其中的绝大部分是经过冲压制成；第一章零件图及零件工艺方案的拟定一零件图及零件工艺性分析1.零件图：根据零件图分析零件的工艺路线，制造要求；材料:08钢 厚度 : 205mm图1-1工件名称：铰链该零件材料厚度t=2.5mm3.2mm,属于薄板冲裁；零件外形相对简单；外轮廓圆角半径满足表1-1的要求，零件外形符合冲裁件外形设计规范；表1-1 冲裁件的外形圆角半径连接角度90o90o90o10020020020010010010.50.5158150.81158送料步距为S=L+1=109mm.调料宽度：B-0=(Dmax+C)-0=53+0.8=53.8（mm)B调料宽度Dmax调料宽度方向冲裁件的最大尺寸调料宽度的单向偏差C调料与导料板之间的单面间隙导料板间距A=B+C=54.16mm(2) 材料利用率计算K=na/A100=73%其中，K为材料利用率；n为条料上生产的冲件数；a为每一冲件的面积；为条料面积；(3) 冲压力计算落料尺寸L=393.16mm, 落料力：F落=1.3Lt=1.3393.162.5353=4.5105105N推件力计算：设同时卡在凹模中的工件数为1，查表得推件力系数k=0.055,F推=nKTF=20.055451.05=49620N总冲压力F总=F落+F推=500670N(4) 压力机选择；选择的压力机的标称压力应大于总冲压力，查冲漠设计手册，选择型号为J21-63系列开始固定台压力机，压力机的参数为：公称压力：630KN;滑块行程：120nn;压力机工作台面尺寸：540mm840mm（前后左右）;压力机工作台漏料孔尺寸：290mm330mm(前后左右)；滑块模柄孔尺寸：50mm70mm;压力机最大装模高度：270mm;连杆调节量：70mm；(5)落料模刃口尺寸计算模具的刃口尺寸计算对于整个模具来说是非常重要的，模具的凸、凹模之间的间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响；冲裁模间隙是制定冲裁工艺和设计模具时要确定的一个非常重要的工艺参数；因此确定合理的冲裁间隙至关重要，确定合理的冲裁间隙大小的方法有两种：一、理论确定法；二、经验确定法；理论确定法的主要依据是保证裂纹重合，根据材料的力学性能、板料厚度等因素来确定间隙值；但理论确定法在实际生产加工中使用不太方便，所以生产中广泛使用的是经验确定法，用经验公式来确定间隙数值，加工方便适应各种情况，非常实用；影响凸、凹模间隙值因素有多种，而断面质量和和尺寸精度要求也各不相同；所以，在实际生产中很难确定统一的间隙值，我们只能够根据相应要求及材料的力学性能、所用板料的厚度，来确定一个适当的范围作为合理间隙值；当间隙偏大时，会导致毛刺较高较厚；当间隙偏小时，会导致端面质量有一定的缺陷；因此合理的间隙值极为重要，合理间隙值的最小值我们称为最小合理间隙 Z min ，最大值称为最大合理间隙 Z max ；在设计和制造模具时还应考虑到模具凸、凹模在使用中会因磨损而使间隙增大，故应按最小间隙 Z min确定模具间隙值；在设计冲裁工艺的时候，应该考虑到冲裁件对冲裁工艺的适应效果，也就是适应性；.冲裁零件的形状，本次设计的零件为“铰链”形状简单、对称；外形没有尖角有利于模具的制造，还能提高模具寿命；2.零件的精度要求，设计是零件的精度要求也是非常重要的考虑因素；一般通过增加余料来提高精度，也就是搭边，选取合理的搭边值不仅可以提高零件的精度还可以提高模具的寿命；一副模具的凸、凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素也是主要因素；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其重要的；下面根据参考文献和计算凸、凹模刃口尺寸及其公差的原则和有关公式 来分别确定凸、凹的刃口尺寸；根据零件形状特点，尺寸要求和查冷冲模设计可得：（1）落料时通常先确定凹模的尺寸大小，再根据最小合理间隙来确定凸模的尺寸大小；落料件尺寸的基本计算公式为：DD= (D max X)0+DDP= (DP Zmin)0-P=(D X- Zmin) 0-P查得最小间隙Zmin =0.29mm，最大间隙Zmax =0.35mm，凹模制造公差 D=0.040mm，凸模制造公差T=0.030mm；将以上各值代入:D+P 1.25mm，故不会弯裂；其次，因为计算零件相对弯曲半径r/t=0.85,卸料后哦弯曲件圆角半径的回弹可以不予考虑，而弯曲中心角的回弹，采用校正弯曲来控制；表3-1最小弯曲半径（2） 精度分析零件上乜有公差要求，直接按照IT14选取，所以普通弯曲即可满足零件的精度要求；（3） 材料分析08钢具有良好的弯曲成形性能；由以上分析可知，该零件冲压性能良好，可以弯曲；（4） 工艺方案的制订对于本零件，可采用如下两个工艺方案；方案一：采用无导向的单工序弯曲模；方案二：采用导柱导向的单工序弯曲模；无导向单工序弯曲模结构简单，尺寸小，质量小，模具制造容易，成本低，它适合于精度要求低的U形工件的弯曲；导柱导向单工序弯曲模导向准确、可靠，能保证间隙均匀，稳定，因此精度要求较高的工件弯曲或U形弯曲可采用这种方案，但比前种模具成本高；虽然本零件精度要求不高，但由于本零件是U形弯曲件，采用无导向的模具结构会使凸、凹模之间的间隙调整麻烦，因此本零件采用导柱导向的单工序弯曲模方案；（5） 模具结构形式的确定操作方式的选择；选择手工送料的方式；定位方式的选择；选择定位板定位方式；出件方式的选择；由于手动操作送料和定位，所以选择弹顶出件方式比较合理、方便；U形件弯曲模总体结构如图3-1图3-1二、弯曲力的计算（1） 自由弯曲的弯曲力U形弯曲自由弯曲力 F自=0.7KBt2b(r+t)=0.71.3642.52330/(2.5+2)=26700N校正弯曲时的弯曲力F校=AP=4028.559=67260N顶件力顶件力FD可近似取自由弯曲力的30%80%，即FD=（0.30.8）F自=（0.30.8）26700=80100KN21360KN（2） 压力机因为采用校正弯曲，因此按校正弯曲力初选压力机，压力机型号为J23-10；压力机参数为：公称压力： 100KN滑块行程：45mm压力机工作台面尺寸：240mm370mm(前后左右)，压力机工作台漏料孔尺寸： 130mm200mm（前后左右），台孔直径170mm；滑块模柄孔尺寸：30mm 55mm；压力机最大闭合高度：180mm；连杆调节量：35mm（3）搭边值确定搭边值时排样时需要考虑的一个重要因素，搭边值的选取要合理，因为它会对工件的精度造成较大的影响。具体的说搭边就是指排样的时候，冲裁件之间以及冲裁件与条料边缘之间留下的工艺废料。搭边具有以下作用：补偿定位误差，保证冲出合格的零件；增加条料刚度，方便条料送进，提高生产效率；避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，提高模具寿命等。因此搭边值的选取必须合理。搭边值的大小要合理，在实际确定搭边值时，应考虑一下因数。（4）材料的力学、机械性能；（5） 冲裁零件的形状与尺寸大小；（6） 材料的厚度；（7） 卸料方式，弹性还是非弹性。根据以上因素和参考文献选取比较合理搭边值：三、零件设计与计算（1） 凸模圆角半径；在保证不小于最小弯曲半径值得前提下，当零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即rp=r=2mm.（2） 凹模圆角半径；凹模圆角半径不应该过小，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；取 rd=(23)t=(23)2.5=57.5mm,取rd=5mm. （3）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，则浪费模具材料，且需压力机有较大的工作行程；该零件为万变高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，查表3-2，得h0=5mm；表3-2 U形校正弯曲凹模深度h0值（4） 凸、凹模间隙；凸、凹模单边间隙C=tmax+kt=2.5+0.042.5=2.6mm；（5） 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，间隙去在凹模上； LP=(Lmin+0.75)=49.16mm; LD=(LP+2C)=54.37mm； （6）凹模结构尺寸；弯曲凹模宽度可在坯料宽度的基础上每边增加3040mm；本零件坯料宽度为28.5mm，因此可确定凹模宽度为58.568.5，参考标准凹模板尺寸系列，取凹模宽度B=100mm；凹模高度：H=h0+h工件+rd=5+22+5=32mm；参考标准凹模板尺寸系列，取整H=36mm；凹模长度：因为要安装定位板，凹模长度在坯料长度的基础上每边增加3040mm，本零件取坯料长度为106.5mm，因此可确定凹模长度为：166.51186.5，参考标准凹模板尺寸系列，可确定凹模长度为L=160mm；凹模结构尺寸：160mm100mm36mm；（7） 凹模垫板设计 凹模下设垫板，可减少推荐快对下模座的冲击，垫板高度参考标准垫板，取为6mm；凹模垫板结构尺寸为：160mm100mm6mm； （8）凸模垫板设计 设凸模垫板，可减少凸模对上模座的冲击，垫板高度草考标准垫板，取高度为8mm，凸模垫板结构尺寸为：160mm100mm8mm； （9）定位板设计 坯料采用定位板定位，定位部分高度取t+1=3.5mm，定位部分长、宽尺寸与坯料长、宽尺寸一致，分别取106.5mm和28.5mm，定位板总高度取为5mm，定位板周边与凹模周边平齐，定位板分成两块，采用非封闭式结构；定位板结构尺寸为：26.75mm100mm5mm； （10）凸模设计 凸模长度计算L；凸模长度等于凸模固定板高度、凸模固定板到定位板之间的安全距离、定位板厚度、凸模进入凹模深度之和； L=16+1020+5+(5+5+22-2.5)=60.570.5mm 根据装配图中各零件的尺寸关系，确定凸模长度为68mm，凸模固定板到定位板之间的安全距离可确定为17.5mm，凸模纵向尺寸可取30mm（比坯料宽度稍宽）； （11）标准模座设计标准模架一般有双导柱模座、四导柱模座、对角导柱模座等，但是通常中、小型冲模常采用后侧式或对角式的导柱型模架。标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应先算出凹模周界的大小。但是本次工艺中凸模固定在凸模固定板上，凸模固定板的尺寸较大，所以在选取模座的时候要根据凸模固定板的大小来选。在选取模座的时候还应考虑到模座厚度，如果冲裁力太大，模座的刚度不够容易造成损伤，所以模座的厚度要合理。根据凹模周界尺寸，可确定模座LB为160mm100mm；模具采用滑动导向的中间导柱标准铸铁模架，查表，取下模座型号为160mm100mm40mm GB/T 2855.10-1990,上模座型号为160mm100mm30mm GB/T 2855.9-1990； （12）模具闭合高度及合模高度计算 根据装配图可确定合模高度H为上模座厚度、下模座厚度、凸模垫板厚度、凸模固定板厚度、凸模固定板到定位板之间的安全距离、定位板厚度、凹模厚度、中垫板厚度、凹模垫板厚度之和；H=35+40+8+16+17.5+5+32+16+6=175.5mm；因为压力机最大闭合高度为180mm，连杆调节量为35mm，因此所选压力机满足模具闭合高度的要求； （13）导柱、导套的选取 导柱长度：L=175.5-(23)-(1015)=157.5163.5mm，查标准导柱表，选取导柱、导套型号为：导柱：B25h516050GB/T 2861.1导套：A25H68533（14） 弹顶装置的设计； 优力胶；根据模具结构，选定优力胶直径为 80，推板工作行程为5+5+22=32mm，优力胶的自由高度为：H0=+h修磨=32/0.3+46=110mm；由于H0/D=1.375，满足0.5H0/D1.5，因此可确定优力胶的规格为80110mm，优力胶的安装高度为H安=H0-H0=110-0.15110=93.5mm； 顶板；顶板在凹模中运动，与凹模的单边间隙为0.1mm，确定顶板结构尺寸为54.16mm31.5mm13mm； 中垫板；由于凹模深度有限，为安装顶板，凹模下方增设一块中垫板，厚度为16mm，因此中垫板的结构尺寸为160mm100mm16mm 托板；为了安装优力胶，须要设置两块托板，托板结构尺寸为：8010mm； 卸料螺钉；本零件采用M6的卸料螺钉，长度计算如下： 卸料螺钉长度=顶板行程长度+下模座厚度+凹模垫板厚度+顶板与凹模垫板之间的安全距离=（5+5+22）+40+6+（16+2-13）=82mm；双头螺杆；双头螺杆直径取为M12；双头螺杆长度等于双头螺杆与下模座配合长度、顶件块行程、卸料螺钉大头部分长度、托板厚度、优力胶高度、M12螺母长度及调整余量之和：L=20+34+810+110+10+5=207mm，取210mm；（15） 模柄的选取； 根据P=F/A及压力机滑块模柄孔尺寸，查标准模柄表可确定压入式标准模柄型号为：模柄A3085 GB/T 2862.1（16） 螺钉销钉的选取 根据装配图和表3-3可确定螺钉、销钉规格及数量；凸模固定板固定：螺钉 4-M845，销钉2-845mm凹模固定： 螺钉 4-M875，销钉 2-880mm；定位板固定： 沉头螺钉4-M615， 销钉 4-615mm；模柄止转销： 销钉610mm表3-3 模板紧固螺钉孔及销孔的配置尺寸第四章 冲孔模具设计零件图如图所示一、冲压工艺性分析及工艺方案的确定（1） 此