冲孔翻边模具设计[1].

目录

第1章概论 (2)

1.1冲压模地位及冲模技术 (2)

1.2.1冲压模相关介绍 (2)

1.2.2冲模在现代生产中的地位 (3)

第2章冲压件的工艺分析 (3)

2.1 冲裁工艺性 (3)

2.2 翻边工艺性 (4)

2.3 工艺方案的确定 (4)

2.3.1 初步确定加工方案 (4)

2.3.1 冲压方案的制定 (5)

第3章冲压设备的确定 (7)

3.1 冲裁力的计算 (7)

3.2 计算压力中心 (7)

3.3 冲压设备的确定 (8)

第4章模具主要工作部分尺寸的确定 (8)

4.2冲孔刃口尺寸 (8)

4.3 翻边刃口尺寸 (9)

第5章模具结构和主要零部件设计 (10)

5.1 模架的选择 (10)

5.2冲孔凸模的设计 (10)

5.3 凹凸模的设计 (11)

5.4 翻边凹模的设计 (11)

5.5 其他部件的设计 (12)

第六章装配图装配 (12)

6.1 装配图 (13)

参考文献 (14)

总结.........................................................................................................................

第一章概论

1.1引言

日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。

随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。

1.2冲压模地位及我国冲压技术

1.2.1冲压模相关介绍

冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。

冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。

冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。

复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质

量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

1.2.2冲模在现代工业生产中的地位

在现代工业生产中，冲模约占模具工业的50%，，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套。

第二章冲压件的工艺分析

2.1 冲裁工艺性

如图所示零件，中批量生产，已有毛坯如图所示，材料为08钢，厚度为1.5mm。

08钢为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能，和良好的塑形成型能力。查《冷冲压模具设计与制造》表2.3冲压件内、外形所能达到的经济精度，因制件形状简单、对称，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT12-IT13。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

2.2 翻边工艺计算

翻孔工艺计算有两方面的内容：一是要根据翻孔的孔径，计算毛坯预制孔的尺寸；二是要根据允许的极限翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度。 平板毛坯翻孔预制孔直径

d 可以近似地安弯曲展开计算

h )2t

(r 22d -01++=πD

将t D D ++=r 21及h=H-r-t 代人上式并整理后可得预孔直径0d

为 0

d =D-2（H-0.43r-0.72t ）=25.5-2X(9-0.43X5-0.72X1.5)=12.46mm

一次翻孔的极限高度，可以根据极限翻孔系数及预制孔直径

d 推导求得。

即

t r D D

t r d D H 72.043.0d -1272.0143.0200++=++-=

）（

式中 K D d =0

所以最大翻边高度

t r K D

H 72.043.0)1(2min max ++-=

其中 D —翻边后的中经(mm) Kmin —极限翻边系数 r —翻边圆角半径(mm) t —材料厚度(mm)

根据相对厚度

8.30t d 0

=查表可得极限翻边系数min K =0.50 于是mm H 97.81.50.7250.430.50)-(12

5

.25max =?+?+=

因为工件翻边高度H<

max

H ，所以在平板上能一次性翻边成形。

2.3冲压方案的确定

2.3.1初步确定加工方案

根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔和翻边等工序，现确定以下方案：

方案一：一套冲孔、翻边复合模

方案二：一套冲孔、翻边单工序模

方案三：一套冲孔、翻边连续模

2.3.2 冲压工艺的制定

单工序模、连续模和复合模的相互比较见表2-2

表2-1单工序模、连续模和复合模的性能比较

总的看来：

方案一：生产效率高，因为滑块下行一次既完成冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度大。

方案二：生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。

方案三：生产效率较高，完成冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。

因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合模。

正装复合模和倒装复合模的比较见下表2-3

表2-2正装复合模和倒装复合模的比较

从表2-2中可以看出：正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚但是不能冲裁较硬的或厚度大于0.3mm 的板料而倒装虽不能达到平整要求，而且废料在凸凹模孔内积聚，但能冲裁较硬的板料。

从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模，即模具结构为冲孔、翻边倒装复合模。

第三章 冲裁力及压力中心计算

3.1 冲裁力的计算

3.1.1 冲孔力的计算

冲孔力公式

F 冲=b t τKL

式中 L ————冲裁件周长（mm ） t ————材料厚度（mm ）

b τ————材料的抗剪强度（MPa ）查表知b τ=260MPa K ————系数，常取K=1.3 则 F

冲=33.37KN 33367.9260MPa 1.520.961.3==????π

3.1.2 推件力的计算

F 推 =n K

推

F 冲

式中K 推————推件力因数，查表知K 推=0.05

n ————工件卡在凹槽内的个数，取n=3 则 F 推=KN KN 5.0133.370.053=?? 3.1.3 翻边力的计算 F

翻=s t D σπ）（0d 1.1-

式中 s σ—————材料的屈服强度，查表得s σ=200MPa D ——————翻边直径（mm ）,D=24mm 0d ——————毛坯预制孔直径，0d =20.96mm 则 F

翻= 3.15KN 200MPa 1.520.96)-(2414.31.1=????

3.1.4 总的冲裁力

F= F

冲+

F 推+F 翻

=33.37+5.01+3.15KN=41.53KN

3.2 计算压力中心

计算压力中心的目的是使模柄轴线和压力机滑块的中心线重合，避免滑块受偏心载荷的影响而导致滑块轨道和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。

从制件的形状可以看出，该制件是回转体结构，形状对称，故模具压力中心就在圆心部位，即无须再来计算了。

3.3 冲压设备的确定

由于复合模的特点，为防止设备过载，可按公称压力F 压》（1.6~1.8）

F

选择压力机。

F 压》（1.6~1.8）F 》66.45~74.75KN

查表选取公称压力为100KN 的开式压力机，参数如下：

公称压力：100KN 滑块行程：55mm

滑块行程次数：145次/min 最大闭合高度：180mm 最大装模高度：145mm 模柄孔尺寸：φ30mm ?55mm

第四章 主要工作部分尺寸计算

4.1 冲孔刃口计算

查表冲裁模初始双面间隙Z 取

Zmin=0.132m Zmax=0.240m

对零件图中未注公差的尺寸，冲压件一般保证精度IT14，因制件形状简单且对称，在这里保证精度IT13。

查《互换性与测量技术基础》表3-6简单形状冲裁时0.14

12.46+?mm 的极限偏差

0.14mm =?，磨损因数查表得x=0.75。

冲孔凸凹模的制造公差由表差得：δ凸=0.020mm δ凹=0.025mm

校核：δ

凸+δ凹=0.045mm

则凸模刃口尺寸 d

凸=mm 12.57)x (d 0

0.020-0-min 0=?+凸δ

025

.00

0min min 00min 07.12)Z x (d d d +++=+?+=+=δ

δ

）（凸凹Z

4.2 翻边工作刃口尺寸计算

如图5-1，由于在翻边过程中，材料沿切向伸长，因此其端面的材料变薄非常严重，根据材料的统一变形情况，翻边凹模与翻边凸模之间的间隙应小于原来的材料厚度。

图5-1 翻边间隙

查表得平板毛坯翻边时凸凹模之间的间隙取Z/2=1.3mm. 翻边凸模的刃口尺寸计算如下：

查表得翻边凸模极限偏差为：Φ24.0024+mm

查表磨损系数取 X=0.5 则 凸d =（d+X Δ）0)4/1(?- =(24+0.5*0.28)007.0- =24.14007.0- mm

翻边凹模的刃口尺寸计算如下：

根据翻边间隙和翻边凸模的刃口尺寸来确定翻边凹模的人口尺寸

D 凹=（d 凹+2*Z/2）?

+)4/1(0

=（24.14+2*1.3）07

.00+ =26.7407.00+ mm

第五章 主要零部件及模具结构设计

5.1 模架的选择

5.2 冲孔凸模的设计

凸模长度的计算公式 h h h h L +++=321 式中 1h ————凸模固定板厚度 2h ————固定卸料板厚度 3h ————导料板厚度 h ————增加长度 所以 L=15+0+0+38mm=53mm

因为冲裁件形状简单，冲裁材料厚度小于3mm 所以冲孔凸模选用材料为T8A 钢，淬硬处理。 具体的凸模设计如下：