冷冲模具设计Word文件下载.docx

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托架（见右图）

生产批量：

5万件/年

材料：

08钢板

编制冲压工艺方案设计模具结构。

第一章冲压工艺过程设计

1.1零件分析

1.1.1冲压件的材料分析

1）08钢为优质碳素结构钢（根据GB699——65）

其化学成分为：

C：

0。

050。

12%

Si:

0.170.37%

Mn:

0.350.65%

`P≤0.035%

S≤0.04%

2）08钢的特性

强度不高，但塑性、韧性很好，焊接性优良，无回火脆性，有良好的深冲、拉深、弯曲、镦粗等冷加工性能，但存在时效敏感，淬硬性和淬透性极低，一般在热轧供应状态或正火后使用，退火后导磁率较高，剩磁较少

3）08钢的用途

宜制作受力不大，要求塑性高的零件，大多轧制成薄板、钢带，供作只求容易加工成形而不要求强度的覆盖零件和焊接构件，如深冲器皿，汽车车身，各种容器等。

此外，也可作心部强度要求不高的渗碳、碳氮共渗零件和螺钉螺母冷镦加工件，退火后还可以用作电磁铁或电磁吸盘等磁性零件。

4）优质碳素结构钢08钢的力学性能

已退火状态下，抗剪强度τ为260～360MPa，抗拉强度σb为330～450MPa，伸长率δ10为32%，屈服强度σs为200MPa。

5）冲压件的理论质量

冲压件厚度为1。

5mm，理论质量为11。

78kg/m

1.1.2冲压件的结构分析

此冲压件为形状对称且左右弯曲半径一致的弯曲件。

其主要的形状、尺寸可以由落料、弯曲、冲孔、精修和整形等工序获得。

该冲压件采用1。

5mm的钢板冲压而成的，可保证足够的刚度和强度。

其主要的配合尺寸有∮100+0.03mm，∮5+00.03mm，15+00.12mm。

15+00.12mm的尺寸精度不要求那么高，为IT11~~12级，4个∮5+00.03mm小孔与∮10+00.03mm之间的相对位置要准确，尺寸精度为IT9级。

零件图上所有未标注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级来确定工件尺寸的公差。

根据（GB/T1800。

3——1998）未标注公差的尺寸公差为25+00.52mm，30+00.52mm，36+00.62mm，46+00.62mm。

1.1.3冲压件的结构工艺性分析

该件的相对弯曲半径为r/t=1.5/1.5=1。

弯曲件的直边高度为H2t=2*1。

5=3；

弯曲件的孔边距离为L=0。

5mmt.孔的位置处于弯曲变形区内，所以应先弯曲后冲孔；

该件没有工艺缺口、槽和工艺孔。

1.2确定冲压件的总体工艺方案

1.2.1确定工艺方案

制成该零件所需的基本工序为冲孔、落料和弯曲。

其中冲孔和落料属于简单的分离工序，弯曲成形的方式可以有图2所示的三种。

图2工艺方案

零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构。

该零件上的Ф10孔的边与弯曲中心的距离为6mm，大于1.0t（1.5mm），弯曲时不会引起孔变形，因此Ф10孔可以在压弯前冲出，冲出的Ф10孔可以做后续工序定位孔用。

而4-Ф5孔的边缘与弯曲中心的距离为1.5mm，等于1.5t，压弯时易发生孔变形，故应在弯后冲出。

完成该零件的成形，可能的工艺方案有以下几种：

方案一：

落料与冲Ф10孔复合，见图3（a），压弯外部两角并使中间两角l预弯45º

，见图3（b）,压弯中间两角，见图3（

方案二：

落料与冲Ф10孔复合，见图3（a）,压弯外部两角，见图4（a），压弯中间两角，见图4（b）,冲4-Ф5孔，见图3（d）。

方案三：

落料与冲Ф10孔复合，见图3（a），压弯四个角图5，冲4-Ф5孔，见图3（d）。

图4方案二

图5压弯四个角

方案四：

全部工序组合采用带料连续冲压，如图6所示的排样图。

在上述列举的方案中，方案一的优点是：

①模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；

②工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；

③各工序（除第一道工序外）都能利用Ф10孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较简单方便。

缺点是：

工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。

方案二的优点是：

模具结构简单，投产快寿命长，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，且工序分散，劳动量大，占用设备多。

方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命短，工件质量（精度与表面粗糙度）低。

图6级进冲压排样图

方案四的优点是工序最集中，只用一副模具完成全部工序，由于它实质上是把方案一的各工序分别布置到连续模的各工位上，所以它还具有方案一的各项优点。

缺点是模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。

综上所述，考虑到该零件的批量大不，为保证各项技术要求，选用方案一。

其工序如下：

①落料和冲Ф10孔；

②压弯端部两角；

③压弯中间两角；

④冲4-Ф5孔。

1.2.2工艺计算

1．毛坯长度

毛坯长度按图7分段计算。

毛坯总展开长度L0

L0=2（l1+l2+l3+l4）+l5

由图7-15：

l1=9mm;

L3=25.5mm

l5=22mm

l2=2/π（R+kt）=3.14/2（1.5+0.14×

1.5）

=3.32mm

l4=l2

L0=2（9+3.32+25.5+3.32）+22=104.28（取104-O.5mm）

图7弯曲件毛坯长度计算图

2．排样及材料利用率

由于毛坯尺寸较大，并考虑操作方便与模具尺寸，决定采用单排。

取搭边a=2a1=1.5

则进距A=30+1.5=31.5mm

条料宽度B=104.28+2×

2=108.28（取108mm）

板料规格选用

采用直排时：

工件的实际面积：

F=31.5×

104.28=3284.92mm2

利用率：

η=F/AB=3284.92/31..5/108.28=96.3%

经计算直排时板料利用率为96.3％，故决定采用直排。

3．计算压力及初选冲床

（1）落料与冲孔复合工序，见图3（a）。

冲裁力F1=（L+l）σc×

t

L=2（104.28+30）=268.56mm

l=π×

10=32.3mm

t=1.5mm

σb=400Mpa

故P1=（268.56+32.3）×

400×

1.5=179970（N）

卸料力Pa=K0×

P0=0.04×

179970=7198.8（N）

推件力Pi=n×

Kt×

P2=4×

0.055×

179970

=39593.4（N）

总冲压力

P0=Pt+P0+Pt

=179970+7198.8+39593.4=226762.2（N）

=22.68（t）

选用25吨冲床。

（2）第一次弯曲，见图3（b）

首次压弯时的冲压力包括：

预弯中间两角、弯曲和校正端部两角及压料力等。

这些力并非同时发生或达到最大值，开始只有压弯曲力和预弯力，滑块至一定位置时开始压弯端部两角，最后进行镦压。

为安全可靠，将端部两角的压弯力Pw、校正力Pa及压料力Pj合在一起计算。

总冲压力P0=Pw+Pa+Pj

Pw=Bt2σb/r+t=30×

1.52×

40/1.5+1.5=900（N）

Pj=0.5Pw=0.5×

900=450（N）

Pa=F×

q

F=1670mm2（校正面积）

q=80MPa（单位校正力）

故Pa=1670×

8=133600（N）

得P0=9000+4500+133600=147100（N）=14.7（t）

选用25吨冲床

（3）第二次弯曲，见图3（c）

二次弯曲时仍需压料力，故所需总的冲压力：

P0=Pw+Pj

式中Pw=Bt2σb/r+t=30×

Pj=0.5Pw=4500（N）

故P0=900+4500=5400（N）

选用16吨冲床

4.冲4-φ5孔，见图10（d）

4个5孔同时冲压，所需的总压力

P0=Pw+Pe

Pe=nπd×

t×

σb=4×

π×

5×

1.5×

4.=37680（N）

P0=K0×

Ph=0.04×

37680=1510（N）

故P0=37680+1510=39190（N）

选用25吨压力机

（4）压力机的规格及参数

根据总冲压力,并结合现有设备,粗选用J23-25开式双柱可倾冲床,并。

其主要工艺参数如下：

　　公称压力：

250KN

　　滑块行程：

65mm

　　行程次数：

55次∕分

　　最大闭合高度：

270mm

工作台尺寸:

370×

560mm

1.2.3工艺程卡

见附件

第二章　冲压模具设计

2.1冲孔落料模设计

2.1.1相关的模具计算

1．冲裁力的计算在上章以计算得179970N

2．压力中心的确定本模具的冲件为对称形状的单个冲件，冲件和压力中心与与零件的对称中心相重合。

3．凸凹模刃口尺寸的计算

①总裁模具的间隙计算

由已知数据再根据教程表2.2.4得，落料冲孔复合模的初始化

用间隙2C

2Cmax=0。

19mm2Cmin=0。

15mm

②凸模和凹模刃口的计算

⑴坯料1。

5*30*104mm由落料获得，Φ10　+00.03mm由冲孔获得

2Cmax－2Cmin=（0.19–0.15）mm=0.04mm

由公差表查得

Φ10+00.03为IT9级，取X=1mm；

坯料1。

30×

104mm为IT14级，取X=0．5mm；

其中，零件图上没有标注公差的尺寸查得104+00.87mm，30+00.52mm

设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则，

冲孔：

dp=（dmin+x×

Δ）0-δp

=（10+1×

0.03）0-0.009mm=（10.03）0-0.009mm

dd=（dp+2Cmin）0+δd

=（10.03+0.15）+00.015mm=10.18+00.015mm

校核︱δp︱+︱δd︱≤2Cmax–2Cmin

0.009+0.015≤0.19–0.15

0.024≤0.04（满足间隙公差条件）

落料方向一：

Dd=（Dmax-x×

△）+0δd

=（104–0.5×

0.87）+00.035mm

=103.565+00.035mm

Dp=（Dd–2Cmin）0-δp

=（103.565–0.15）0-0.022mm

=103.4150-0.022mm

　　校核0.022+0.035=0.057＞0.04

　　　　由此可知，只有缩小δp、δd提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，此时可取

　　　　　δp=0.225×

0.04=0.009mm

　　　　　δd=0.375×

0.04=0.015mm

故Dd=104.435+00.015mm

　　　　Dp=104.2850-0.009mm

　　　方向二：

Dd=（Dmax-x×

=（30–0.5×

0.52）+00.021mm

=29.74+00.02mmDp=（Dd–2Cmin）0-δp

=（29.74–0.15）0-0.013mm

=29.590-0.013mm

校核0.013+0.021=0.034＜0.04（满足间隙公差条件）

1/4圆弧半径的尺寸计算：

Dd=（Dmax-x*△）+0δd

=（2–0.5×

0.25）+00.01mm

=1.875+00.01mm

=（1.875–0.015）0-0.006mm

=1.7250-0.006mm

校核0.01+0.006=0.016＜0.04（满足公差间隙条件）

2.1.2模具的结构设计

采用倒装式的模具结构

（1）凹模的外形尺寸

凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度、刚度和修磨量。

凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的。

凹模的厚度为

H=KB（≥15mm）

=0.38×

104=39.52≈40mm

凹模的壁厚为

C=2×

H（≥30～40mm）

=2×

40=80mm

式中B为冲裁件的最大外形尺寸，K为系数，是考虑板料厚度影响的系数，可查教材表2.8.2

（2）定位方式本模具采用倒装复合模,因此采用活动挡料销和定位板的形式定位。

（3）卸料方式本模具有冲孔的工序需要压料，因此采用弹压卸料板，其卸料板由弹簧和卸料螺钉组成。

（3）推件方式推件装置弹簧加推件块的方式。

2.1.3冲孔模具的装配图

1、2、4、紧固螺钉2、推件弹簧3、冲孔凸模5、上模座6、导套

7、卸料弹簧8、导柱9卸料螺钉10下模座11、垫板12、挡料销13、卸料板

14、销钉15、落料凹模16、推件块17、落料凹模固定板

2.1.4选择标准零件

（1）模座的选择：

根据凹模的尺寸及压力机的闭合高度选择GB2855.5-81.HT200200×

200mm闭合高度210×

255mm

（2）导柱的的规格：

32×

190mm导套的规格：

115×

48mm

（3）卸料弹簧的选择；

根据模具的安装位置，选用6个弹簧，则每个弹簧的负荷为：

F预=F卸/N=7198/6=1199N

查表，并考虑到模具结构尺寸，安GB2089-80初选弹簧参数为：

d=6Dt=32

t=9.93Fj=1360h0=65n=5.5hj=19.3L=7.54

h预=hj/Fj×

F预=19.3/1360×

1199=16mm

检查弹簧最大压缩量是否满足条件

h预+h工作=16+2.5=18.5＜19.3

故所选弹簧是合适的。

（4）卸料螺钉根据卸料弹簧的高度选用GB2867.6-81圆柱头内六角卸料螺钉规格：

10×

70mm

（5）模柄选用A50×

100GB2862.3-A3

2.1.5选择冲压设备，校核基本参数

（1）选用的压力机第一章以有现只需要校核其闭合高度

H=236<

250闭合高度

2.1.6冲孔落料零件图

2.2第一次弯曲模设计

2.2.1相关的尺寸计算

（1）弯曲模工作部分尺寸的设计

凸模圆角半径

弯曲件的相F总对弯曲半径较小，取凸模圆角半径等于工件内侧的圆角半径R，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径Rmin。

凹模圆角半径

V形凹模的圆角半径

R底=（0.6~0.8）（R凸+t）

=0.8×

（1.5+1.5）

3

=2.4mm

凸凹模间隙凸凹模的间隙值是靠调节机床的闭合高度来控制的,不需要在设计时和制造时确定间隙

2.2.2第一次弯曲的装配图

2.2.3选择标准零件

（3）模柄的选择：

选择压入式模柄A50×

105mmGB2861.1-A3

2.2.4选择冲压设备，校核基本参数

H=235<

闭合高度

2.2.5第一次弯曲的零件图

2.3第二次弯曲模设计

2.3.1相关的尺寸计算

形凹模的圆角半径

凸凹模间隙弯曲U形件时，其凸凹模间隙的大小一般可按下公式计算

C=t+Δ+Kt

式中C=弯曲凸凹模单边间隙

t=材料厚度

Δ=材料厚度正偏差

K=系数取0.05查表得

=1.5+0.02+0.05×

1.5

=1.595mm

弯曲力的计算、校正弯曲力的计算、顶件力的计算、压料力的计算上第一章以算过，这里就不做计算了。

2.3.2装配简图

2.3.3选择标准零件

160mm闭合高度180×

220mm

28×

170mm导套的规格：

100×

38mm

根据模具的安装位置，选用4个弹簧，则每个弹簧的负荷为：

F预=F卸/N=450/4=125N

d=3.5Dt=18

t=5.93Fj=557h0=50n=7.5hj=16.0L=537

F预=16.0/557×

125=3.5mm

h预+h工作+h修磨=3.5+2.5+6=12＜15

（6）卸料螺钉根据卸料弹簧的高度选用GB2867.6-81圆柱头内六角卸料螺钉规格：

（7）模柄选用压入式A50×

2.3.4选择冲压设备，校核基本参数

H=196＜闭合高度

2.4冲孔模设计

2.4.1相关的模具计算

1．冲裁力的计算在上章以计算得1510N

由已知数据再根据教程表2.2.4得，落料冲孔复合模的初始化

2Cmax=0.132mm2Cmin=0.240mm

⑴2Cmax－2Cmin=（0.240-0.132）mm=0.180mm

Φ5+00.03为IT9级，取X=1mm；

=（5+1×

0.03）0-0.009mm

=5.030-0.008mm

=（5.03+0.132）+00.012mm=5.126+00.012mm