圈沖壓模具設計

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1、成都電子機械高等專科學校成教院畢業(yè)論文（設計）　　　 　 （保險圈沖壓模具設計） 成都電子機械高等?？茖W校成教院 畢 業(yè) 設 計（論 文） 論文題目： 保險圈沖壓模具設計 教 學 點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學院 指導老師： 王飛 職 稱： 講師 學生姓名： 趙小勇 學 號: 2006155509 專 業(yè)： 模具設計與制造 成都電子機械高等?？茖W校

2、成教院制 2009 年 2 月 10 日 15 成都電子機械高等專科學校成教院 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目： 保險圈沖壓模具設計 任務與要求： 設計分析了保險圈零件的結構工藝性，提出了合理的成型工藝。確 定合理的沖壓工藝方案，零件沖壓成形的方向和模具結構，并進行工 藝參數(shù)的計算,并在規(guī)定時間內交稿。 時間： 2008 年 12 月 20日 至 2009 年 2 月 27 日 共 9 周 教 學 點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學院

3、 學生姓名： 趙小勇 學 號： 2006155509 專業(yè)： 模具設計與制造 指導單位或教研室： 電氣教研室 指導教師： 王飛 職 稱： 講師 成都電子機械高等專科學校成教院制 畢業(yè)設計(論文)進度計劃表 日 期 工 作 內 容 執(zhí) 行 情 況 指導教師 簽 字 12月20日 至 12月25日 確定論文題目 良好 12月26日 至 1月10日 找資料 良好 1月11日 至 1

4、月20日 定初稿 良好 1月21日 至 1月25日 審初稿 良好 1月26日 至 2月5日 交初稿 良好 2月6日 至 2月25日 修改初稿和裝訂 良好 2月27日 交論文 完成 教師對進度計劃實施情況總評 　　　　　　　　　　　　　　　　　 簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據之一。 摘 要 本設計分析了保險圈零件的結構工藝性，提出了合理的成型工藝。確定合理的沖壓工藝方案，零件沖壓成

5、形的方向和模具結構，并進行了工藝參數(shù)的計算，計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設計模具的有關結構要素、選用模具典型組合等，初選壓力機噸位等都是論文中所要解決的問題。且對模具的設計、工作過程作了闡述。 關鍵詞：保險圈、沖壓、模具 Abstract The design and analysis of the insurance circle parts of the structure of technology, put forward a reasonable P

6、rocess. Determine a reasonable program of stamping process, the direction of stamping parts and mold structure and process parameters were calculated blanking edge, center of pressure to identify mold, die perimeter calculated to determine the question structure of the mold design elements, choose t

7、ypical combination of mold and so on, are all primaries tonnage presses paper to be solved. And on the mold design, process , debugging process described. Key words：Insurance circles, stamping, die 目 錄 第一章 前言 1 第二章 零件工藝分析 2 第三章 工藝方案的確定 3 第四章 工藝參數(shù)的計算 4

8、 第一節(jié) 毛坯的尺寸計算 4 第二節(jié) 排樣及材料利用率的計算 5 第三節(jié) 各部分工藝力的計算 6 第四節(jié) 計算壓力中心 7 第五節(jié) 主要工作部分尺寸計算 7 第五章 沖壓設備的選擇 11 第六章 模具總體結構的設計 12 結束語 13 致 謝 14 參考文獻 15 第一章 前言 在沖壓生產中，常常將幾個單工序沖壓過程集中在一副模具中完成，這種在壓力機的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同時完成兩種或兩種以上基本工序的模具就稱為復合模具。 冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，與其它加工方法(切削)比較，它有以下特點： 1)它是無屑加工 被加工的金屬在再結晶溫度

9、以下產生塑性變形．不產生切屑，變形中金屬產生加工硬化。 2)所用設備是沖床 沖床供給變形所需的力。 3)所用的工具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變成所需的零件。 4)所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。 冷沖壓與其它加工方法比較，在技術上、經濟上有許多優(yōu)點： 1）在壓床簡單沖壓下．能得到形狀復雜的零件．而這些零件用其它的方法是不可能或者很難得到的。如汽車駕駛室的車門、頂蓋和翼子板這些具有流線型零件。 2)制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有—定精度，具有互換性。 3)在耗料不大的情況下。能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零

10、件。 4)材料利用率高，一般為70一85％。 5)生產率高，沖床沖一次一般可得一個零件．而沖床一分鐘的行程少則幾次，多則幾百次。同時，毛坯相零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。 6)沖壓零件的質量主要靠沖模保證．所以操作方便，要求的工人技術等級不高，便于組織生產。 7)在大量生產的條件下，產品的成本低。 冷沖壓的缺點是模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴．因而在小批量生產中受到限制。另外．沖壓件的精度決定于模具精度．如零件的精度要求過高、用冷沖壓生產就難以達到。 第二章 零件工藝分析 由工件圖來看，該工件需要內外緣同時翻邊，翻邊高度為4mm，

11、由計算可知最大翻邊高度為Hmax=5.93mm,由此可知設計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由于產品批量較大，不宜采用單一工序生產，且不易保證內外緣的同心度。而用級進模結構復雜。采用復合模可一次完成落料、沖孔、內外緣翻邊。 因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)經對該工件進行詳細分析，并查閱有關資料后，可采用復合模一次壓制成形。該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件外觀乎整、毛刺小、產品質量較高，而且大大提高了生產效率。所以經分析，決定設計復合摸來完成此工件的加工。 第三章

12、工藝方案的確定 計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設計手冊查的極限翻邊系數(shù)：Kmin=0.62,則可只允許的最大翻邊高度Hmax為： 式中 Hmax—最大翻邊高度 D—翻邊直徑 r—圓角半徑 t—材料厚度 則 =5.93mm 零件豎直高度H=4mm

13、模具制造復雜，使沖孔凹模與內外翻邊凸凹模做為一體，不但節(jié)省材料，也使模具結構緊湊，并提高制造精度。 方案二：落料、沖孔、內翻邊與外翻邊同步。方案特點是：與第一方案相比因落料與沖孔分步進行可進小沖裁力，但降低了沖裁速度。 方案三：落料、沖孔同步，內翻邊、外翻邊分步進行。方案特點是模具制造比較簡單，模具使用壽命較高，但精度低。 分析比較以上三種方案，可以看到選用第一種方案比較合理。 第四章 工藝參數(shù)的計算 第一節(jié) 毛坯的尺寸計算 （1）毛坯翻便預制孔的直徑d0 d0=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中 D—翻邊直徑（按中線計） （m

14、m）; H—翻邊高度（mm）,H=4mm; r—豎邊與凸緣的圓角半徑（mm），r=1.0mm; t—料厚（mm），t=1.0mm. D=24mm+1.0mm=25mm 則 d0=25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm （2）毛坯的直徑D0 按等面積原則，用解析法求該工件的毛皮直徑D0.可將工件分為圓柱、1/4球環(huán)、圓三個簡單幾何體，他們的面積分別計算如下： A1=πd(H-r) =3.14×37×(4-1) =38.727mm2 A2=πr[π(d-2r)+4r]/2

15、 =3.14×1[3.14×（37-2×1）+4×1]/2 =178.823mm2 A3=π/4(d-2r)2 =3.14×(37-2×1)2/4 =961.16mm2 據等面積原則： A=A1+A2+A3 =38.727+178.3823+961.16 =1179.175mm2 毛坯的面積 A毛坯=πD2/4 將A1、A2、A3代入上式得： D= =43.55mm 第二節(jié) 排樣及材料利用率的計算 排樣時工件之間，以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償條料的定位誤差，保證沖出合格的工

16、件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料。 搭邊是廢料．從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的，下表列出了沖裁時常用的最小搭邊值。 考慮到操作方便及模具結構，故采用單排排樣設計。由下表4-1查的搭邊值a=1.5,a1=1.5. 表2-1 沖裁金屬材料 條料寬度 b=D0+2×1.5=43.55+2×1.5=46.55mm 條料送進步距 h=D0+1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率計算：（見圖4-2） 圖

17、4-2排樣圖 一個步距內的材料利用率η為： 式中： A—一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）（mm） B—條料寬度（mm） S—步距（mm） 則 =57% 分析：由于保險圈沖裁時，產生的結構廢料較多，因此保險圈的材料利用率較低。 第三節(jié) 各部分工藝力的計算 一、沖孔力計算 F沖=1.3Ltτ 式中 ： F沖—沖孔力（N）； L—工件內輪廓周長（mm）; t—材料厚度（mm）,t=1.0mm; τ—材料抗剪

18、強度（Mpa）由手冊查得τ=300Mpa. L=πd0=3.14×19.3=60.602mm 則 F沖=Ltδb=60.602×1.0X300 =23.63KN 二、落料力的計算 F落=1.3Ltτ 式中： F落—落料力（N） L—工件外輪廓周長mm，由于先落料，后翻邊，因此落料尺寸為毛坯尺寸φ43.55，則L=3.14×43.55=136.75; 則 F落=1.3×136.75×1.0×300=53.33KN 三、翻邊力的計算 內翻力： F內翻=1.1πtδs(D-d0)

19、 式中 δs—材料的屈服強度，查手冊得δs=200Mpa. D—翻邊直徑（mm）,D=25mm d0—毛坯預制孔直徑（mm） d0=19.3mm. 則 F內翻=1.1×3.14×1×200（25-19.3）=3.94KN 外翻力： F外翻＝1.25LtδbK F外翻——外緣翻邊所需的力(N); L——彎曲線長度(mm) L=πD; t——料厚(mm)；t=1.0mm δb——零件材料的抗拉強度(MPa)；由手冊查得δb=380Mpa K——系數(shù)，取0.2～0.3。 則 F外翻=1.25×3.14×37

20、×1.0×380×0.25=13.79KN 四、推件力的計算 F推＝nK推F沖 式中 K推一—推件力因數(shù)，其值由表2—2查得K推=0.03 n——工件在凹模內的個數(shù)，取n=3 則 F推＝3X0.03×26.63=1.60KN 五、卸料力計算 F卸＝K卸F落 式中F卸——卸料力因數(shù)，其值由表2—2查得K卸=0.02； 則 F卸＝0.02×53.33KN=1.07KN 因此，總的沖裁力為： F＝F沖+F落+F推+F卸+F內翻+F外翻 ＝23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13

21、.79 ＝87.36KN 第四節(jié) 計算壓力中心 確定壓力中心的目的：沖裁模的壓力中心就是合力的作用點，為了保證壓力機和模具正常平衡工作，模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機的滑塊中心重合，否則會產生偏心，形成偏心載荷。 保險圈是形狀對稱的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即：圓心。 對于復雜形狀零件或多凸模沖模的壓力中心可以用解析法和圖解法求解。 第五節(jié) 主要工作部分尺寸計算 一、沖孔刃口尺寸計算 根據表2—3查得沖裁刃口雙面間隙Zmin＝0.065mm,Zmax=0.095mm.零件尺寸極限偏差Δ=0.13mm,磨損因數(shù)有表2-4查得,磨損因數(shù)

22、x＝0.75. 表4-3 落料、沖孔摸刃口始用間隙 材 料 名 稱 45 T8、T7、 (退火) 磷青銅 (硬) 鈹青銅 (硬) 10、15、20、 冷軋鋼帶、 30鋼板 H62、H68(硬) LY12(硬鋁) 硅鋼片 Q215、Q235 鋼板 08、10、15 鋼板 H62、H68(半硬) 純銅(硬) 磷青銅(軟) 鈹青銅(軟) H62、H68(軟) 純銅(軟) 防銹鋁 LF21、LF2 軟鋁 L2～L6 LY12(退火) 銅母線 鋁母線 力學性能 HBS≥190 b≥600MPa HBS=140～190 b

23、=400～600MPa HBS=70～140 b=300～400MPa HBS≦190 b≦300MPa 厚度t 初始間隙Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- * -- 0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- 0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03 0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04

24、 0.06 0.025 0.045 0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095 1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17 2.0 0.38

25、 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18 表4-4因數(shù)X 沖孔凸凹模的制造公差由表4-5查得：δ凸=0.020，δ凹=0.025。 表2-5 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 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。 則凸模刃口尺寸 d凸＝(d+xΔ)＝(19.3+0.75×0.13)=19.39mm 圓整后為：19.4 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為0.065～0.095mm。 二、落料刃口尺寸的計算 查表2-3沖

26、裁模刃口雙面間隙Zmin=0.065mm,Zmax=0.095mm. 工件極限偏差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. 磨損因數(shù)由表2-4查得 X=0.75 校核：δ凸+δ凹=0.02+0.03〉Zmax-Zmin=0.03mm. D凸＝(D+xΔ)＝(43.55+0.75×0.13)=43.45mm 圓整后為：43.4 則 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，其雙面間隙為0.065～0.095mm. 三、翻邊的工作部分尺寸計算 1、內翻孔尺寸為Φ24，尺寸精度IT11級。 凸模尺寸計算：

27、d凸=（dmin+0.4Δ） 將模具公差按IT10級選取，則δ凸=δ凹=（～）Δ ，取δ凸=δ凹=0.06。 把dmin=24.0mm,Δ=0.13mm,代入上式 則 d凸=(24+0.4×0.13) =24.05 圓整后為：24.0 由于工件要求內形尺寸，則以凸模為設計基準。間隙取在凹模上 故凹模尺寸為： d凹=（dmin+Δ+Z） 把 dmin=24mm,Δ=0.13,Z=2.0MM,δ凹=0.06mm代入上式 則凹模的尺寸為： d凹=（24+0.13+2.0） =26.13 圓整后為：26.0 2、外緣翻邊尺寸Φ38 1、 定

28、間隙 單邊間隙為：Z/2=1.0t=1.0mm 則翻邊模的間隙Z=2×1.0=2.0mm 3、凸凹模工作部分的尺寸和公差 由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準。 凹模尺寸為D凹=（Dmin-0.75Δ） 將模具公差按IT10級選擇則δ凹=0.1mm 把Dmax=38.13,Δ=0.13,代入 則D凹=（38.13-0.75×0.13） =38.03 圓整后為：38.0 間隙取在凸模上，則凸模的尺寸為： D凸=（Dmax-0.75Δ-Z） 把 Dmax=38.13,Δ=0.13，Z=2.0mm.δ凸=0.1mm代入 則D凸=（3

29、8.13-0.75×0.13-2.0） =36.03 圓整后為：36.0 第五章 沖壓設備的選擇 由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力F壓(1．6～1．8) F總選擇壓力機。模具設計手冊末附錄B3選取公稱壓力為250kN的開式壓力機。其與模具設計的有關參數(shù)為: 公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 封閉高度調節(jié)量：55mm 工作臺孔徑：370mm×560mm 模柄孔尺寸：Φ40mm× 60mm 第六

30、章 模具總體結構的設計 一、繪制模具總體結構草圖 模具的結構如圖：（如圖6-1） 主要有上模座、下模座、沖孔凸模、落料凹模、沖孔落料翻邊凸凹模、翻邊成型模、卸料塊等零件組成。 圖6-1保險圈沖裁復合模 1- 下模座 2-導柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-導套 6沖孔凸模 7-上模座8-墊板 9-落料凹模 10-成型模 11-頂出器 12-推板 13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-頂桿 17-下模固定板 結束語 本論文通過對保險圈設計中需要了解的相關名詞及需要掌握的沖壓模具的參數(shù)，進行了工藝參數(shù)的計算，計算沖裁力、確定模具

31、壓力中心、計算凹模周界、確定待設計模具的有關結構要素、選用模具典型組合等。對模具的設計、工作過程作出了系統(tǒng)的介紹和總結。 致 謝 通過這次的模具設計，深刻感受到理論與實踐相結合的重要性，使我對模具有了更深的了解，尤其是對冷沖模的發(fā)展、分類、結構組成及工作原理。實際制作模具更是一項艱難的工作，很多工作都是靠經驗的，也學到了書本上是學不到的。 這段日子里，我覺得自己過的很充實。學到了很多知識，不僅掌握了許多新的知識，并且對專業(yè)知識加深了鞏固，這一切都離不開老師們的指導，經常詢問我們畢業(yè)設計的進展情況，以及有何困難，不斷指導，在此我向老師致以最真誠的感謝！ 通過畢業(yè)設計雖然使我得到了很大的收獲，但是對于我初學者來說，經過查閱了大部分的資料，對于真正的模具設計來說是有限的，是欠缺的。因此，在我們的設計圖紙和說明書中，存在著很多不足之處，希望老師在審閱時，給予指證，幫助我們更好的進步。 參考文獻 1．模具實用技術叢書編委會編，沖模設計應用實例，機械工業(yè)出版社，1999.5 2．許發(fā)樾主編，實用模具設計與制造手冊，機械工業(yè)出版社，2003.2 3.機械工業(yè)出版社編寫組，沖模設計手冊，機械工業(yè)出版社，2000.7