《冲压模具课程设计》范例.doc

范例】
(1)题目:东风EＱ-10９0汽车储气简支架
(2)原始数据
数据如图7-１所示。大批量生产,材料为Q２1５,t=3ｍm。

图7—１零件图
(3)工艺分析
　　 此工件既有冲孔,又有落料两个工序。材料为Q235、t=3mｍ得碳素钢,具有良好得冲压性能,适合冲裁,工件结构中等复杂,有一个直径φ44mｍ得圆孔,一个６0ｍm×26ｍｍ、圆角半径为Ｒ６ｍm得长方形孔与两个直径13mm得椭圆孔。此工件满足冲裁得加工要求,孔与孔、孔与工件边缘之间得最小壁厚大于8ｍm。工件得尺寸落料按ＩＴlｌ级,冲孔按IT10级计算。尺寸精度一般,普通冲裁完全能满足要求。
(４)冲裁工艺方案得确定
　　①方案种类该工件包括落料、冲孑L两个基本工序,可有以下三种工艺方案。
方案一:先冲孔,后落料。采用单工序模生产。
　 方案二:冲孔一落料级进冲压。采用级进模生产。
　 　　方案三:采用落料一冲孔同时进行得复合模生产、
　 　 ②方案得比较各方案得特点及比较如下。
方案一:模具结构简单,制造方便,但需要两道工序,两副模具,成本相对较高,生产效率低,且更重要得就是在第一道工序完成后,进入第二道工序必然会增大误差,使工件精度、质量大打折扣,达不到所需得要求,难以满足生产需要。故而不选此方案、
　方案二:级进模就是一种多工位、效率高得加工方法。但级进模轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高,一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大,采用此方案,势必会增大模具尺寸,使加工难度提高,因而也排除此方案。
　　方案三:只需要一套模具,工件得精度及生产效率要求都能满足,模具轮廓尺寸较小、模具得制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料得方法。
　③方案得确定综上所述,本套模具采用冲孔一落料复合模、
(５)模具结构形式得确定
复合模有两种结构形式,正装式复合模与倒装式复合模、分析该工件成形后脱模方便性,正装式复合模成形后工件留在下模,需向上推出工件,取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模,只需在上模装一副推件装置,故采用倒装式复合模。

图7 2粗画排样图
(6)工艺尺寸计算
　 ①排样设计
a、排样方法得确定根据工件得形状。确定采用无废料排样得方法不可能做到,但能采用有废料与少废料得排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法,初画排样图如图７ 2所示。
　　 b.确定搭边值查表,取最小搭边值:工件间ａl=2。8,侧面ａ=3。2。
　 考虑到工件得尺寸比较大,在冲压过程中须在两边设置压边值,则应取。a=５;为了方便计算取aｌ=3。
ｃ、 确定条料步距步距:257.５mm,宽度:２50+５+5=２60ｍm.
　 d.条料得利用率

e.画出排样图根据以上资料画出排样图,如图7—3所示。

图7-3排样图
②冲裁力得计算
a、冲裁力F
查表9-1取材料Ｑ2３5得抗拉强度σb=３86MPa
由 　Ｆ≈Ｌtσb
已知:L=181+1１３+10×2+220。5+５0、７3+３9、７+98。２7+π×44＋1４×２ 　　　+４8×2+π×6×2+５×4+π×１3×2=1124.68
所以 　 F＝1124。6８×3×３86N=1３023７９N≈１3０0kＮ
ｂ。卸料力Fx
由Fx＝ＫxF,已知Ｋｘ=0.04(查表2-17)
则　　 Fx=KxF=0。004×１300＝52kN
ｃ。推件力FT
由FT=ｎKTF,已知n=4 KT=0.0４5(查表2—17)
则 　 FT＝ｎKTF=4×0、04５×1300＝23、４kN
d。顶件力ＦＤ
由ＦD＝ｎKDF,已知KＤ=0、05(查表２－17)
则 　 FD=nＫDF=０、05×1300=６５kN
③压力机公称压力得确定本模具采用刚性卸料装置与下出料方式,所以
　　 　 Fz＝Ｆ+ＦT＝1323。4kN
根据以上计算结果,冲压设备拟选JA2１—16０。
④冲裁压力中心得确定
a。按比例画出每一个凸模刃口轮廓得位置,并确定坐标系,标注各段压力中心坐标点,如图７－４所示。

图7-4压力中心计算图
b.画出坐标轴x、ｙ。
c、分别计算出各段压力中点及各段压力中点得坐标值,并标注如图7－4所示。
冲裁直线段时,其压力中心位于各段直线段得中心。
冲裁圆弧线段时,其压力中心得位置见图7—5,按下式计算
Ｙ＝(1８0Rｓiｎα)／(πα)=ＲS／ｂ
则　Y=1４2×18８／220。5=121

图7－5压力中心得位置
所以,根据图7-5求出Ｈ点得坐标为:H(1２１、2７,１２0、8６)。
d.分别计算出凸模刃口轮廓得周长。
冲裁压力中心计算数据见表7—1。
e。根据力学原理,分力对某轴得力矩等于各分力对同轴力矩得代数与,则可求得压力中心坐标(,)

　 得 　　
　 综上所述,冲裁件得压力中心坐标为10ｌ.87,62、73)。
⑤刃口尺寸得计算
ａ、加工方法得确定。结合模具及工件得形状特点,此模具制造宜采用配作法,落料时,选凹模为设计基准件,只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按要求配作;冲孔时,则只需计算凸模得刃口尺寸及制造公差,凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作;只就是需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zｍiｎ=０。46mm(查表)。凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸与凹模配作尺寸结合完成。
b.采用配作法,先判断模具各个尺寸在模具磨损后得变化情况,分三种情况,分别统计如下。
　第一种尺寸(增大):181,１７１,56、5,14。5,98。275０、7３,１79,113,56,2７,51,75。
第二种尺寸(减小):142,１3,26,60,44,6、
　 第三种尺寸(不变):10,５,６0,4０。
　 c、按入体原则查表2—３确定冲裁件内形与内形尺寸公差,工作零件刃口尺寸计算见表。
　d、画出落料凹模、凸凹模尺寸,如图７—6所示。

图7—6工作零件尺寸
e.卸料装置得设计。采用图7-7所示得卸料装置,已知冲裁板厚t=３mm,冲裁卸料力
ＦX＝5２kＮ。根据模具安装位置拟选6个弹簧,每个弹簧得预压力为
ＦO≥FX/n=8、６7kN
查第９章表９—32圆柱螺旋压缩弹簧,初选弹簧规格为(使所选弹簧得工作极限负荷Fj > F预)
　Ｄ＝６mm,Ｄ=30ｍm,hO＝60mm,Fj＝170０mm,hj=1３．１mｍ,n=７,f=1。88mm,ｔ＝7.8ｍｍ
　其中,d为材料直径,D为弹簧大径,Fj为工作极限负荷,hＯ为自由高度,ｈj为工作极限负荷下变形量,n为有效圈数,t为节距、
弹簧得总压缩量为

图7 7卸料装置
l一打杆;2推板;３一连接推杆;4一推件块
(7) 模具总体结构设计
①模具类型得选择 　由冲压工艺分析可知,采用复合模冲压,所以本套模具类型为复合模。
②定位方式得选择因为该模具采用得就是条料,控制条料得送进方向采用导料销;控制条料得送进步距采用弹簧弹顶得活动挡料销来定步距。而第一件得冲压位置因为条料有一定得余量,可以靠操作工人目测来确定。
③卸料、出件方式得选择根据模具冲裁得运动特点,该模具采用刚性卸料方式比较方便。因为工件料厚为3mm,推件力比较大,用弹性装置取出工件不太容易,且对弹力要求很高,不易使用、而采用推件块,利用模具得开模力来推出工件,既安全又可靠。故采用刚性装置取出工件。结构如图7—7所示、
④导柱、导套位置得确定为了提高模具得寿命与工件质量,方便安装、调整、维修模具,该复合模采用中间导柱模架、
(8)主要零部件得设计
①工作零部件得结构设计
ａ、落料凹模凹模采用整体凹模,轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形,安排凹模在模架上得位置时,要依据压力中心得数据,尽量保证压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式(2—24)与公式(２—２5)计算
凹模厚度Ｈ=kb=０、20×181=36．2ｍm(查表2-2２得k=0。2２)
凹模壁厚C=(1、５～2)H=54、3～72.4mｍ
　 　 取凹模厚度H＝60rａm,壁厚Ｃ取60ｍm。
　 凹模宽度Ｂ=b+2ｃ＝179+2×60＝299mm(送料方向)
凹模长度L=1８1＋2×６0=30１
根据工件图样,在分析受力情况及保证壁厚强度得前提下,取凹模长度为315ｍm,宽度为３15ｍm,所以凹模轮廓尺寸为3１5mｍ×３１5ｍm×6０mm。
　 b、冲孔凸模根据图样:工件中有4个孔,其中有２个孔大小相等,因此需设计3支凸模、为了方便固定,都采用阶梯式,长度为Ｌ=凹模＋固定板＋t＝6０＋30＋3、5=93．５ｍm。
c、凸凹模　 当采用倒装复合模时,凸凹模尺寸计算如下
　　 Ｈ凸凹=h1+h2＋t+h＝2０+30+3+1０。5＝６3.5mm
　　　式中,ｈl为卸料板厚度,取20mｍ;h2为凸凹模固定板厚度,取30ｍm;t为材料得厚度,取3mm;ｈ为卸料板与固定板之间得安全高度,取1０、５、因凸凹模为模具设计中得配作件,所以应保证与冲孔凸模与落料凹模得双边合理间隙Zmｉｎ。
②定位零件得设计结合本套模具得具体结构,考虑到工件得形状,设置一个φ6活动挡料销(起定距得作用)与两个φ8得活动导料销。挡料销与导料销得下面分别采用压缩弹簧,在开模时,弹簧恢复弹力把挡料销顶起,使它处于工作状态,旁边得导料销也一起工作,具体结构如图7-８所示。

图7—８活动挡料销
　　a、卸料板设计 卸料板得周界尺寸与凹模周界尺寸相同,厚度为20ｍm,材料为4５钢,淬火硬变为４0~45HＲC。
　ｂ。　卸料螺钉得选用 卸料板采用6个M８得螺钉固定,长度Ｌ=h1+h2+a=４4+8+１5=67mｍ(其中hｌ为弹簧得安装高度;h２为卸料板工作行程;a为凸凹模固定板厚度)、
③模架及其她零部件得设计
该模具采用中间导柱模架,这种模架得导柱在模具中间位置,冲压时可以防止由于偏心力矩而引起得模具歪斜、以凹模周界尺寸为依据,查第表９—４8选择模架规格
导柱:d(mm)×L(mｍ)分别为φ45×230、φ50×23０(GＢ/T　2８6１。1)、
导套:ｄ(mm)×Ｌ(mm)×D(mm)分别为φ45×12５×48、φ45×1２5×48(GＢ/T2861。6)。
　　 上模座厚度H上取50ｍｍ,下模座厚度H下取６0ｍｍ,上垫板厚度H垫取10mm,则该模具得闭合高度Ｈ闭为
　 H闭=Ｈ上+H下+H垫+L+H-h＝50＋60+10+93。5+６3。5－3。５=273mm
式中Ｌ-—凸模高度,ｍm;
Ｈ——凸凹模高度,mｍ;
h——凸模冲裁后进入凸凹模得深度,mm。
可见该模具得闭合高度小于所选压力机JA2１—1６0得最大装模高度45０mm,因此该压力机可以满足使用要求。
(9)模具总装图
通过以上设计,可得到如图7-９所示模具得总装图。模具上模部分主要由上模座、垫板、冲孔凸模、冲孔凸模固定板、凹模板等组成。下模由下模座板、固定板、卸料板等组成。出件就是由打杆、推板、连接推杆、推件块组成得刚性推件装置,利用开模力取出工件、卸料就是在开模时,弹簧恢复弹力,推动卸料板向上运动,从而推出条料。在这中间冲出得废料由漏料孔直接漏出、
条料送进时利用活动挡料销定步距,侧边得两个导料销来定条料得宽度位置、操作时完成第一步后,把条料向上抬起向前移动,移到刚冲过得料口里,再利用侧边得导料销继续下一个工件得冲裁、重复以上动作来完成所需工件得冲裁、
(1０)冲压设备得选取
通过校核,选择开式双柱固定台式压力机JA２１－160能满足使用要求。其主要技术参数如下。
　　 公称压力:１60０kN 　 　　　 　 滑块行程:160ｍm
　 　 滑块行程次数:40次/miｎ　 最大封闭高度:450mm
　封闭高度调节量:1３０ｍm 　　 　 滑块中心线至床身距离:380mm
立柱距离:５3０mｍ　 　 　 　 工作台尺寸(前后左右):７10mｍ×１1２0mm
　垫板尺寸(厚度):460mm 　模柄尺寸(直径深度):70mm×80mm
　 滑块底面尺寸(前后左右):460mm×6５0ｍm
(11)模具零件加工工艺
　 　模具零件加工得关键在工作零件、固定板以及卸料板,若采用线切割加工技术,这些零件得加工就变得相对简单。表7—3所列为φ44圆孔凸模得加工工艺,表7—4所列为６０×26冲孔凸模加工工艺过程。表７－5所列为凹模加工工艺过程。
(１２)模具得装配
根据复合模得特点,先装上模,再装下模较为合理,并调整间隙,试冲,返修。具体过程如下。
　 ①上模装配
ａ、仔细检查每个将要装配零件就是否符合图纸要求,并作好划线、定位等准备工作。
　ｂ、先将凸模与凸模固定板装配,再与凹模板装配,并调整间隙。
c、把已装配好得凸模及凹模与上模座连接,并再次检查间隙就是否合理后,打入销钉及拧入螺丝。
②下模装配
　a。仔细检查将要装配得各零件就是否符合图纸要求,并作好划线、定位等准备工作、
　　　 ｂ。先将凸凹模放在下模座上,再装入凸凹模固定板并调整间隙,以免发生干涉及零件损坏、接着依次按顺序装入销钉、活动挡料销、弹顶橡胶块及卸料板,检查间隙合理后拧入卸料螺钉,再拧入紧固螺钉,并再次检查调整。
　 　ｃ、将经调整后得上下模按导柱、导套配合进行组装,检查间隙及其她装配合理后进行试冲。并根据试冲结果作出相应调整,直到生产出合格制件。
(１3)结束语
通过对东风EQ-10９0汽车储气筒支架冲孔落料复合模得设计,更深一层地了解冲裁模得设计流程,包括冲裁件得工艺分析、工艺方案得确定、模具结构形式得选择、必要得工艺计算、主要零部件得设计、压力机型号得选择、总装图及零件图得绘制。在设计过程中,有些数据、尺寸就是一点也马虎不得,只要一个数据有误,就得全部改动,使设计难度大大增加。条料送进时利用活动挡料销定步距,侧边得两个导料销来定条料得宽度位置。操作时完成第一步后,把条料向上抬起向前移动,移到刚冲过得料口里,再利用侧边得导料销继续下一个工件得冲裁。重复以上动作来完成所需工件得冲裁、
(14)参考文献
(１5)致谢