圈冲压模具设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （保险圈冲压模具设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计（论 文）论文题目： 保险圈冲压模具设计教 学 点： 重庆科创职业学院指导老师： 王飞 职 称： 讲师 学生姓名： 赵小勇 学 号: 2006155509专 业： 模具设计与制造成都电子机械高等专科学校成教院制2009 年 2 月 10 日15成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目： 保险圈冲压模具设计任务与要求： 设计分析了保险圈零件的结构工艺性，提出了合理的成型工艺。确定合理的冲压工艺方案，零件冲压成形的方向和模具结构，并进行工艺参数的计算,并在规定时间内交稿。时间： 2008 年 12 月 20日 至 2009 年 2 月 27 日 共 9 周教 学 点： 重庆科创职业学院学生姓名： 赵小勇 学 号： 2006155509专业： 模具设计与制造指导单位或教研室： 电气教研室指导教师： 王飞 职 称： 讲师成都电子机械高等专科学校成教院制毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字12月20日至12月25日确定论文题目良好12月26日至1月10日找资料良好1月11日至1月20日定初稿良好1月21日至1月25日审初稿良好1月26日至2月5日交初稿良好2月6日至2月25日修改初稿和装订良好2月27日交论文完成教师对进度计划实施情况总评 签名： 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘 要本设计分析了保险圈零件的结构工艺性，提出了合理的成型工艺。确定合理的冲压工艺方案，零件冲压成形的方向和模具结构，并进行了工艺参数的计算，计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等，初选压力机吨位等都是论文中所要解决的问题。且对模具的设计、工作过程作了阐述。关键词：保险圈、冲压、模具AbstractThe design and analysis of the insurance circle parts of the structure of technology, put forward a reasonable Process. 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 typical 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 录第一章 前言1第二章 零件工艺分析2第三章 工艺方案的确定3第四章 工艺参数的计算4第一节 毛坯的尺寸计算4第二节 排样及材料利用率的计算5第三节 各部分工艺力的计算6第四节 计算压力中心7第五节 主要工作部分尺寸计算7第五章 冲压设备的选择11第六章 模具总体结构的设计12结束语13致 谢14参考文献15第一章 前言在冲压生产中，常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成，这种在压力机的一次工作行程中，在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本工序的模具就称为复合模具。冷冲压是一种先进的金属加工方法，与其它加工方法(切削)比较，它有以下特点：1)它是无屑加工 被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形不产生切屑，变形中金属产生加工硬化。2)所用设备是冲床 冲床供给变形所需的力。3)所用的工具是各种形式的冲模 冲模对材料塑性变形加以约束，并直接使材料变成所需的零件。4)所用的原材料多为金属和非金属的板料。冷冲压与其它加工方法比较，在技术上、经济上有许多优点：1）在压床简单冲压下能得到形状复杂的零件而这些零件用其它的方法是不可能或者很难得到的。如汽车驾驶室的车门、顶盖和翼子板这些具有流线型零件。2)制得的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有定精度，具有互换性。3)在耗料不大的情况下。能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件。4)材料利用率高，一般为70一85。5)生产率高，冲床冲一次一般可得一个零件而冲床一分钟的行程少则几次，多则几百次。同时，毛坯相零件形状规则，便于实现机械化和自动化。6)冲压零件的质量主要靠冲模保证所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。7)在大量生产的条件下，产品的成本低。冷冲压的缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵因而在小批量生产中受到限制。另外冲压件的精度决定于模具精度如零件的精度要求过高、用冷冲压生产就难以达到。第二章 零件工艺分析由工件图来看，该工件需要内外缘同时翻边，翻边高度为4mm，由计算可知最大翻边高度为Hmax=5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成，无需拉深。由于产品批量较大，不宜采用单一工序生产，且不易保证内外缘的同心度。而用级进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。 因为该工件是轴对称件，材料厚度仅为1.0mm，冲裁性能较好。为了减少工序数经对该工件进行详细分析，并查阅有关资料后，可采用复合模一次压制成形。该工艺特点是首先进行落料，再冲孔，最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件外观乎整、毛刺小、产品质量较高，而且大大提高了生产效率。所以经分析，决定设计复合摸来完成此工件的加工。第三章 工艺方案的确定计算翻边前是否需要进行拉深，这要核算翻边的变形程度，由模具设计手册查的极限翻边系数：Kmin=0.62,则可只允许的最大翻边高度Hmax为：式中 Hmax最大翻边高度D翻边直径r圆角半径t材料厚度则 =5.93mm零件竖直高度H=4mmHmax=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。第四章 工艺参数的计算第一节 毛坯的尺寸计算 （1）毛坯翻便预制孔的直径d0d0=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(4-0.431.0-0.721.0)=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=d(H-r) =3.1437(4-1) =38.727mmA2=r(d-2r)+4r/2 =3.1413.14（37-21）+41/2 =178.823mmA3=/4(d-2r) =3.14(37-21)/4 =961.16mm 据等面积原则：A=A1+A2+A3=38.727+178.3823+961.16=1179.175mm毛坯的面积 A毛坯=D/4将A1、A2、A3代入上式得：D= =43.55mm第二节 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4-1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+21.5=43.55+21.5=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：（见图4-2）图4-2排样图一个步距内的材料利用率为： 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）则 =57%分析：由于保险圈冲裁时，产生的结构废料较多，因此保险圈的材料利用率较低。第三节 各部分工艺力的计算一、冲孔力计算F冲=1.3Lt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; 材料抗剪强度（Mpa）由手册查得=300Mpa.L=d0=3.1419.3=60.602mm则 F冲=Ltb=60.6021.0X300 =23.63KN二、落料力的计算 F落=1.3Lt式中： 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43.55，则L=3.1443.55=136.75;则 F落=1.3136.751.0300=53.33KN三、翻边力的计算 内翻力：F内翻=1.1ts(D-d0)式中 s材料的屈服强度，查手册得s=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=1.13.141200（25-19.3）=3.94KN外翻力： F外翻1.25LtbKF外翻外缘翻边所需的力(N);L弯曲线长度(mm) L=D;t料厚(mm)；t=1.0mmb零件材料的抗拉强度(MPa)；由手册查得b=380MpaK系数，取0.20.3。则 F外翻=1.253.14371.03800.25=13.79KN四、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22查得K推=0.03 n工件在凹模内的个数，取n=3则 F推3X0.0326.63=1.60KN五、卸料力计算 F卸K卸F落式中F卸卸料力因数，其值由表22查得K卸=0.02；则 F卸0.0253.33KN=1.07KN因此，总的冲裁力为： FF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第四节 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。保险圈是形状对称的工件，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。第五节 主要工作部分尺寸计算一、冲孔刃口尺寸计算 根据表23查得冲裁刃口双面间隙Zmin0.065mm,Zmax=0.095mm.零件尺寸极限偏差=0.13mm,磨损因数有表2-4查得,磨损因数x0.75.表4-3 落料、冲孔摸刃口始用间隙材料名称45T8、T7、(退火)磷青铜(硬)铍青铜(硬)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钢板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L2L6LY12(退火)铜母线铝母线力学性能HBS190b600MPaHBS=140190b=400600MPaHBS=70140b=300400MPaHBS190b300MPa厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*-*-0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*-0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.100.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.18表4-4因数X冲孔凸凹模的制造公差由表4-5查得：凸=0.020，凹=0.025。表2-5 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差校核：凸+凹=0.045Zmax-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+x)(19.3+0.750.13)=19.39mm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0.0650.095mm。二、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=0.13mm.落料凸凹模的制造公差由表2-5查得凹=0.03mm，凸=0.02mm.磨损因数由表2-4查得 X=0.75校核：凸+凹=0.02+0.03Zmax-Zmin=0.03mm.D凸(D+x)(43.55+0.750.13)=43.45mm圆整后为：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0.0650.095mm.三、翻边的工作部分尺寸计算1、内翻孔尺寸为24，尺寸精度IT11级。凸模尺寸计算：d凸=（dmin+0.4）将模具公差按IT10级选取，则凸=凹=（） ，取凸=凹=0.06。把dmin=24.0mm,=0.13mm,代入上式 则 d凸=(24+0.40.13) =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+Z）把 dmin=24mm,=0.13,Z=2.0MM,凹=0.06mm代入上式则凹模的尺寸为： d凹=（24+0.13+2.0）=26.13圆整后为：26.02、外缘翻边尺寸381、 定间隙单边间隙为：Z/2=1.0t=1.0mm则翻边模的间隙Z=21.0=2.0mm3、凸凹模工作部分的尺寸和公差 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-0.75） 将模具公差按IT10级选择则凹=0.1mm 把Dmax=38.13,=0.13,代入 则D凹=（38.13-0.750.13） =38.03圆整后为：38.0间隙取在凸模上，则凸模的尺寸为：D凸=（Dmax-0.75-Z）把 Dmax=38.13,=0.13，Z=2.0mm.凸=0.1mm代入则D凸=（38.13-0.750.13-2.0）=36.03圆整后为：36.0第五章 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(1618)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：370mm560mm模柄孔尺寸：40mm 60mm 第六章 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6-1）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6-1保险圈冲裁复合模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-下模固定板结束语本论文通过对保险圈设计中需要了解的相关名词及需要掌握的冲压模具的参数，进行了工艺参数的计算，计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等。对模具的设计、工作过程作出了系统的介绍和总结。 致 谢通过这次的模具设计，深刻感受到理论与实践相结合的重要性，使我对模具有了更深的了解，尤其是对冷冲模的发展、分类、结构组成及工作原理。实际制作模具更是一项艰难的工作，很多工作都是靠经验的，也学到了书本上是学不到的。这段日子里，我觉得自己过的很充实。学到了很多知识，不仅掌握了许多新的知识，并且对专业知识加深了巩固，这一切都离不开老师们的指导，经常询问我们毕业设计的进展情况，以及有何困难，不断指导，在此我向老师致以最真诚的感谢！通过毕业设计虽然使我得到了很大的收获，但是对于我初学者来说，经过查阅了大部分的资料，对于真正的模具设计来说是有限的，是欠缺的。因此，在我们的设计图纸和说明书中，存在着很多不足之处，希望老师在审阅时，给予指证，帮助我们更好的进步。参考文献1模具实用技术丛书编委会编，冲模设计应用实例，机械工业出版社，1999.5 2许发樾主编，实用模具设计与制造手册，机械工业出版社，2003.2 3.机械工业出版社编写组，冲模设计手册，机械工业出版社，2000.7