轴盖复合模的设计与制造说明书Word格式.docx

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零件竖直高度H=4mm<

Hmax=5.93mm

所以翻边时可一次翻边成型，无需进行拉深。

根据以上分析计算，冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻边。

根据以上基本工序，可拟定以下几个冲压工艺方案：

方案一：

落料、冲孔同步、内翻边与外翻边同步。

方案特点是内翻边与外翻边同时进行使模具制造复杂，使冲孔凹模与内外翻边凸凹模做为一体，不但节省材料，也使模具结构紧凑，并提高制造精度。

方案二：

落料、冲孔、内翻边与外翻边同步。

方案特点是：

与第一方案相比因落料与冲孔分步进行可进小冲裁力，但降低了冲裁速度。

方案三：

落料、冲孔同步，内翻边、外翻边分步进行。

方案特点是模具制造比较简单，模具使用寿命较高，但精度低。

分析比较以上三种方案，可以看到选用第一种方案比较合理。

三、工艺参数的计算

（一）毛坯的尺寸计算

（1）毛坯翻便预制孔的直径d0

d0=D-2（H-0.43r-0.72t）

式中D—翻边直径（按中线计）（mm）;

H—翻边高度（mm）,H=4mm;

r—竖边与凸缘的圆角半径（mm），r=1.0mm;

t—料厚（mm），t=1.0mm.

D=24mm+1.0mm=25mm

则d0=25-2（4-0.43×

1.0-0.72×

1.0）=19.3mm

（2）毛坯的直径D0

按等面积原则，用解析法求该工件的毛皮直径D0.可将工件分为圆柱、1/4球环、圆三个简单几何体，他们的面积分别计算如下：

A1=πd（H-r）

=3.14×

37×

（4-1）

=38.727mm²

A2=πr[π（d-2r）+4r]/2

1[3.14×

（37-2×

1）+4×

1]/2

=178.823mm²

A3=π/4（d-2r）²

1）²

/4

=961.16mm²

据等面积原则：

A=A1+A2+A3

=38.727+178.3823+961.16

=1179.175mm²

毛坯的面积A毛坯=πD²

将A1、A2、A3代入上式得：

D=

=43.55mm

（二）排样及材料利用率的计算

排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。

搭边还可以保持条料有一定的刚度，便于送料。

搭边是废料．从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。

但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。

一般来说，搭边值是由经验确定的，下表列出了冲裁时常用的最小搭边值。

考虑到操作方便及模具结构，故采用单排排样设计。

由下表2-1查的搭边值a=1.5,a1=1.5.

表2-1冲裁金属材料

条料宽度b=D0+2×

1.5=43.55+2×

1.5=46.55mm

条料送进步距h=D0+1.5=43.55+1.5=45.05mm

材料利用率计算：

（见右图）

一个步距内的材料利用率η为：

图2-1排样图

式中：

A—一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm）

B—条料宽度（mm）

S—步距（mm）

=57%

分析：

由于轴盖冲裁时，产生的结构废料较多，因此轴盖的材料利用率较低。

（三）、各部分工艺力的计算

（1）冲孔力计算

F冲=1.3Ltτ

式中：

F冲—冲孔力（N）；

L—工件内轮廓周长（mm）;

t—材料厚度（mm）,t=1.0mm;

τ—材料抗剪强度（Mpa）由手册查得τ=300Mpa.

L=πd0=3.14×

19.3=60.602mm

则F冲=Ltδb=60.602×

1.0X300

=23.63KN

（2）落料力的计算

F落=1.3Ltτ

F落—落料力（N）

L—工件外轮廓周长mm，由于先落料，后翻边，因此落料尺寸为毛坯尺寸φ43.55，则L=3.14×

43.55=136.75;

则F落=1.3×

136.75×

1.0×

300=53.33KN

（3）翻边力的计算

内翻力：

F内翻=1.1πtδs（D-d0）

式中δs—材料的屈服强度，查手册得δs=200Mpa.

D—翻边直径（mm）,D=25mm

d0—毛坯预制孔直径（mm）d0=19.3mm.

则F内翻=1.1×

3.14×

1×

200（25-19.3）=3.94KN

外翻力：

F外翻＝1.25LtδbK

F外翻——外缘翻边所需的力（N）;

L——弯曲线长度（mm）L=πD;

t——料厚（mm）；

t=1.0mm

δb——零件材料的抗拉强度（MPa）；

由手册查得δb=380Mpa

K——系数，取0.2～0.3。

则F外翻=1.25×

380×

0.25=13.79KN

4）推件力的计算

F推＝nK推F冲

式中K推一—推件力因数，其值由表2—2查得K推=0.03

n——工件在凹模内的个数，取n=3

则F推＝3X0.03×

26.63=1.60KN

5）卸料力计算

F卸＝K卸F落

式中F卸——卸料力因数，其值由表2—2查得K卸=0.02；

则F卸＝0.02×

53.33KN=1.07KN

因此，总的冲裁力为：

F＝F冲+F落+F推+F卸+F内翻+F外翻

＝23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79

＝87.36KN

（四）计算压力中心

确定压力中心的目的：

冲裁模的压力中心就是合力的作用点，为了保证压力机和模具正常平衡工作，模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机的滑块中心重合，否则会产生偏心，形成偏心载荷。

轴盖是形状对称的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心，即：

圆心。

对于复杂形状零件或多凸模冲模的压力中心可以用解析法和图解法求解。

（五）主要工作部分尺寸计算

1．冲孔刃口尺寸计算

根据表2—3查得冲裁刃口双面间隙Zmin＝0.065mm,Zmax=0.095mm.零件尺寸极限偏差Δ=0.13mm,磨损因数有表2-4查得,磨损因数x＝0.75.

表2-3落料、冲孔摸刃口始用间隙

材

料

名

称

45

T8、T7、

（退火）

磷青铜

（硬）

铍青铜

10、15、20、

冷轧钢带、

30钢板

H62、H68（硬）

LY12（硬铝）

硅钢片

Q215、Q235

钢板

08、10、15

H62、H68（半硬）

纯铜（硬）

磷青铜（软）

铍青铜（软）

H62、H68（软）

纯铜（软）

防锈铝

LF21、LF2

软铝

L2～L6

LY12（退火）

铜母线

铝母线

力学性能

HBS≥190

b≥600MPa

HBS=140～190

b=400～600MPa

HBS=70～140

b=300～400MPa

HBS≦190

b≦300MPa

厚度t

初始间隙Z

Zmin

Zmax

0.1

0.015

0.035

0.01

0.03

*

--

0.2

0.025

0.045

0.3

0.04

0.06

0.05

0.02

0.5

0.08

0.8

0.13

0.10

0.07

0.075

1.0

0.17

0.16

0.065

0.095

1.2

0.21

0.24

0.19

0.105

1.5

0.27

0.31

0.25

0.15

0.14

1.8

0.34

0.38

0.20

2.0

0.42

0.30

0.22

0.26

0.18

注：

有*号处均是无间隙。

表2-4因数X

冲孔凸凹模的制造公差由表2-5查得：

δ凸=0.020，δ凹=0.025。

校核：

δ凸+δ凹=0.045〉Zmax-Zmin=0.03mm.

因此．凸、凹模采用配作加工方法。

则凸模刃口尺寸

d凸＝（d+xΔ）

＝（19.3+0.75×

0.13）

=19.39

mm

圆整后为：

19.4

凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保证其双间隙为0.065～0.095mm。

2．落料刃口尺寸的计算

查表2-3冲裁模刃口双面间隙Zmin=0.065mm,Zmax=0.095mm.

工件极限偏差Δ=0.13mm.

落料凸凹模的制造公差由表2-5查得δ凹=0.03mm，δ凸=0.02mm.

磨损因数由表2-4查得X=0.75

δ凸+δ凹=0.02+0.03〉Zmax-Zmin=0.03mm.

D凸＝（D+xΔ）

＝（43.55+0.75×

=43.45

43.4

则落料凹凸模采用配合加工的方法。

凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为0.065～0.095mm.

3.翻边的工作部分尺寸计算

A：

内翻孔尺寸为Φ24

，尺寸精度IT11级。

凸模尺寸计算d凸=（dmin+0.4Δ）

将模具公差按IT10级选取，则δ凸=δ凹=（

～

）Δ，取δ凸=δ凹=0.06。

图2-4翻边成型模

把dmin=24.0mm,Δ=0.13mm,代入上式

则d凸=（24+0.4×

=24.05

圆整后为：

24.0

由于工件要求内形尺寸，则以凸模为设计基准。

间隙取在凹模上

故凹模尺寸为：

d凹=（dmin+Δ+Z）

把dmin=24mm,Δ=0.13,Z=2.0MM,δ凹=0.06mm代入上式

则凹模的尺寸为：

d凹=（24+0.13+2.0）

=26.13

26.0

B.外缘翻边尺寸Φ38

1、定间隙

单边间隙为：

Z/2=1.0t=1.0mm

则翻边模的间隙Z=2×

1.0=2.0mm

2、凸凹模工作部分的尺寸和公差

图2-5凸凹模

由于工件要求外形尺寸，则以凹模为设计基准。

凹模尺寸为D凹=（Dmin-0.75Δ）

将模具公差按IT10级选择则δ凹=0.1mm

把Dmax=38.13,Δ=0.13,代入

则D凹=（38.13-0.75×

0.13）

=38.03

38.0

间隙取在凸模上，则凸模的尺寸为：

D凸=（Dmax-0.75Δ-Z）

把Dmax=38.13,Δ=0.13，Z=2.0mm.δ凸=0.1mm代入

则D凸=（38.13-0.75×

0.13-2.0）

=36.03

36.0

四、冲压设备的选择

由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力F压

（1．6～1．8）

F总选择压力机。

模具设计手册末附录B3选取公称压力为250kN的开式压力机。

其与模具设计的有关参数为:

公称压力：

250KN

滑块行程：

65mm

最大闭合高度：

270mm

封闭高度调节量：

55mm

工作台孔径：

370mm×

560mm

模柄孔尺寸：

Φ40mm×

60mm

五、模具总体结构的设计

（一）绘制模具总体结构草图

模具的结构如图：

（如图2-6）

主要有上模座、下模座、冲孔凸模、落料凹模、冲孔落料翻边凸凹模、翻边成型模、卸料块等零件组成。

图2-6轴盖冲裁复合模

1-下模座2-导柱3-卸料板4-上模固定板5-导套6冲孔凸模

7-上模座8-垫板9-落料凹模10-成型模11-顶出器12-推板

13-模柄14-凸凹模15-卸料板16-顶杆17-下模固定板

（二）模具结构的设计，确定结构件的形式

1、卸料零件计算

上卸料采用刚性卸料装置。

压力机滑块上的打料横梁通过打料棒、顶板、顶杆、卸料块将制件从上横中打出。

下卸料是采用橡胶作为弹性元件的弹性装置。

由式计算橡胶的自由高度。

H自由=（3.5～4）S工作

式中S工作—工作行程与模具修模量式调整量（4～6）I和再加1。

S工作=（5.0+1+4）mm=10mm;

则H自由=（3.5～4）×

10=35～40mm;

取H自由=35mm;

橡胶的装配高度H2=（0.85～0.9）H=29.75～31.5mm;

取H2=30mm.

卸料弹簧的设计计算：

1）、根据模具结构初定6根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：

F卸/n=1.07KN/6=178.33N

2）、根据预压力F预（﹥178.33）和模具结构尺寸，由模具设计手册附录既表2-6，初选出序号34～38的弹簧，其最大工作负荷F1=330N﹥178.33N

弹簧负荷（F）与行程（s）曲线

3）、校验是否满足S1≥S总，查书附录既负荷—行程曲线上图，并经过计算可得以下数据：

由表中数据可见，序号37、38的弹簧均满足S1≥S总，但选序号37的弹簧最合适了，因为弹簧太长，会使模具高度增加，37号弹簧的规格：

外径：

D=20mm

钢丝直径：

d=3.0mm

自由高度：

H0=55mm

装配高度：

H2=H0-S预=55-9.5=45.5mm.

2、定位零件的确定

定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。

对于带有弹压卸料板的冲模，若采用活动挡料销，在冲件时活动挡料销随凹模的下行而压入孔内，工作方便，但是要求弹压卸料板较厚，对于弹压卸料板较薄的板料，如果采用固定挡料销的形式，在凹模的相应位置留出空间，同时满足冲件要求，而且经济性好，因此选用固定挡料销，参照GB2866.11—81固定挡料销A型,材料:

45钢,基本尺寸:

d4,热处理硬度:

HRC43~48。

3、卸料装置的确定

弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用，它可在冲压开始时起压料作用，结束后起卸料作用，主要用于精冲薄料和要求制件平整的冲模中，其弹力可用弹簧或橡胶获得，也可以通过顶杆安装在下模座或压力机工作台下而的弹顶器或气垫获得。

弹压卸料板上开孔大小，即卸料孔每侧与凸模保持间隙C’=0.1～0.2t,t为材料厚度。

为保证装配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺钉的长度L及孔深H都必须保持一致，相差不超过0.02mm.

弹压卸料板受弹簧，橡胶等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。

4、推件装置的设计

把制件或废料从装于上模座的凹模中推出来的零件，称为推件装置。

推件装置的推力，可以利用压力机上的打杆在打杆横梁作用下得到，或利用上模内安装弹簧或橡胶得到.

推件器要在能保证平稳推下制件的前提下，受力点尽量少些，为使推件力均匀分布，推件要均匀分布，长度一致。

因此，在轴盖冲模中选用了三根长度一致的推件（即圆柱销）均匀分布在圆周上，推出制件。

5、顶杆的确定

顶杆的作用是在冲裁完毕后，将滞留在凸凹模的制件顶出的机构。

在轴盖冲模中采用Φ4的顶杆，因顶力很小，Φ4的杆足够强度。

6、模柄的确定：

中、小型冲模通过横柄将上模固定在压力机的滑块上，模柄的结构形式较多，主要有：

旋入式；

压入式；

凸缘式；

浮动式。

本模具采用凸缘式模柄。

7、固定板的设计

固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分为圆形和矩形两种，其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%~80%。

固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/m6）。

压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。

8、垫板的设计与标准：

垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力，以降低模座所收的单位压力，防止模座被局部压陷，影响模具正常工作。

模具是否用垫板，根据模座承受压力大来确定，凸（凹）模支承端面对模座的单位压力为：

σ=P／A

P—冲裁力

A—凸（凹模）支承端面面积

σ小于等于[σ]模座许用应力则应在凸（凹）模与模座间加经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取6~12mm，外形尺寸按固定板形状决定。

（三）模架的选择

根据主要零件的结构、外形尺寸及卸料装置的尺寸。

模架选用适用中等精度，中小尺寸冲压件的后侧导柱模架从右向左送、操作方便。

上模座：

L/mm×

B/mm×

H/mm=125×

125×

35

下模座：

B/mm×

40

导柱：

d/mm×

L/mm=Φ22×

130

导套：

D/mm=Φ22×

60×

33

垫板厚度取：

8mm

落料凹模的厚度已定为：

40mm

卸料板厚度取：

弹簧外露高度：

（45.5-13.5）=32mm

模具的闭合高度：

35+40+8+8+40+32+1=164mm

所以H闭=164mm

模具闭合高度满足Hmin+10

H闭

Hmax-5,故认为合适。

六、模具的动作过程（如图2-6）

工作时，将毛皮条料放入弹性卸料板3上，有挡料销定位，上模下行，冲孔凸模6进行冲孔，同时落料凹模10完成落料动作，上模继续下行时，翻边成型模11与凸凹模14进行翻边。

滑块运行到下死点，对工件进行整修。

冲压工序完毕后开模，如工件滞留在下模，有橡胶将工件顶出，如工件滞留在下模，有顶出器顶出。

七、模具主要零件结构设计的分析

（一）、冲孔凸模设计：

根据冲压件的的形状和尺寸，冲孔凸模采用整体式的直通式（主要由于模具安装的空间限制而采用直通式），截面形状是圆形，刃口形状为平刃。

凸模材料：

Cr12MoV

由于冲件形状已决定了横向尺寸和形状，所以在一般情况下，凸模的强度是足够的，但是，对于特制细长的凸模和板料厚度大的情况，才需要进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险面尺寸和自由长度是否满足强度要求。

压应力校核公式：

圆形凸模

≥4tτ/[σ

]

非圆形凸模

≥F/[σ

弯曲应力的校核：

无导向装置

≥95

/

425

带导向装置

≥270

1200

dmin－凸模最小直径（mm）

T－材料厚度（mm）

I－材料抗剪强度（MPa）

Amin－凸模最窄处的截面积（mm2）

F－冲裁力

T－凸模材料许用压力（MPa）

D－凸圆最小直径（mm）

I－凸模最小截同的惯性矩（mm4）

冲孔凸模是直通式最小直径是19.3mm,进行冲裁的板料厚度为1mm。

既不属于细长杆，又不属于板料厚的零件，所以凸模的强度足够不需进行压应力和弯曲应力的校核。

冲孔凸模的固定方式，采用螺钉吊装固定。

直通式凸模为方便固定板型孔的加工，则采用M7/h6的基轴制过渡配合。

（二）、落料凹模的设计

凹