加油口支座冲孔落料模具的设计Word格式文档下载.docx

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然后对模具的改进进行了分析；

最后总结了此次设计过程。

关键词：

模具、模具选择、橡皮、工艺设计、模具改进。

【Abstract】:

Theproject'

snameisthedesignofoilfillerbracketpiercingandblankingdie.Thisdesignismainlyabouttwoaspects,namelysheetmetalformingtechnologyandpunchdiedesign.It 

analysesandinterpretsthedevelopmentofmold,aswellasexplainsthecontentsofthisproject;

Themainbodyofthetechnologicaldesignisabouttheanalysisof 

partsandtheselectionmethodofmold;

Becidesitconcernsthemolddesignandthedesignandselectionofrubber;

moreoveritisaboutthedeterminationofeveryparts'

sizesandanalysisoftheimprovementofmold;

finallyitsummarizestheprocessofthisdesign.’

keywords:

mold, 

moldselection, 

rubber, 

technologicaldesign, 

moldimprovement

前言

冲压是机械制造中先进的加工方法这一，它利用压力机通过对模具板料的加工，使其产塑性变形或分离。

从而获的一定的形状，尺寸和性能的零件。

冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形。

有时对板料施加剪切力，而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法，由于冲压加工经常在室温状态下进行，因此也称冷冲压；

冲压加工的材料一般为板材或带材，故也称为板材冲压。

冲压加工需研究冲压工艺和模具两个方面的问题，根据通用的分类方法，冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。

冲压加工作为一个行业，在国民经济的机械加工工业中占有重要的地位。

根据统计，冲压零件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。

冲压加工的应用范围较大，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空、航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。

冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，一般情况下，可以直接满足装配和使用要求。

此外在冲压加工过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高。

所以，冲压件具有质量轻、刚性好、精度高和外表光滑、美观等特点。

冲压加工是一种高生产率的加工方法，由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在室温状态下加工，因此较易实现机械化和自动化，比较适宜配置机器人而实现无人化生产。

冲压加工的材料利用率较高，一般可达70%——85%。

冲压加工的能耗也较底，由于冲压生产具有节材、节能和高生产率等特点，所以冲压件可批量生产其成本比较底，经济效益较高。

当然，冲压加工与其它加工方法一样，也有其自身的局限性。

例如，冲压模具的结构比较复杂，模具的价格又偏高。

因此，对小批量、多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算，目前为了解决这一问题，正在努力发展一些简易冲模，

如聚氢酯、橡胶冲模，低合金冲模以及采用组合冲模、钢皮模等。

同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。

采用冲压与焊接或胶接等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便，成本更易降低。

这是制造复杂形状结构件的发展方向之一。

冲压工艺，模具以及冲压设备等正在随着科学技术的发展而不断发展，从总体来看，现代冲压与模具的主要方向可以归纳为以下几个方面

近年来，冲压成形工艺有很多新的发展，特别是紧密冲裁、紧密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异。

冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提到高品质的新的发展水平。

前几年的精密冲压主要是指对平扳零件进行精密冲裁，而现在除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、精密拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形，过去的精密冲裁只能对厚度5——8mm的薄扳或中扳进行加工，现在可以对厚度达25mm的厚扳实现精密冲裁，并可对ə>

900Mpa的高强度合金材料进行精冲。

由于引入了计算机辅助工程（CAE），冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计，在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计（CAD）,可以对排料成拉深毛坯进行优化设计。

此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预测等技术的发展，均标志着冲压成形已由原来经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。

冲压工艺在机电产品，汽车零件等制造中应用都非常广泛。

其中冲模是冲压工艺中必不可少的设备，冲压工艺可以分成分离工序和成型工艺两大类，而本小组所研究的课题——加油口支座冲孔落料模具设计。

主要针对冲压工艺和冲模设计这两方面展开。

其中冲孔落料模是冲压工艺及模具设计是非常重要是应用广泛的一种。

为了圆满完成任务设计，我与同学几人到江西紧固件厂实习参观，通过这些天的努力，我了解到加油口支座的性能。

工艺过程及技术条件（无毛刺、表面平整）等等。

从中我们了解到此冲孔落料复合模结构产实际。

支座材料为Q195钢，料较薄ð

=1.4，尺寸精度要求不高，但该零件为非对称的多向弯曲件，需多次弯曲才能成形，工序安排是否合理对零件质量难易程度有较大影响。

同时不同工序需设计不同模具以满足生产需求。

本人设计着重介绍冲孔落料模的设计步骤，结构特点及工作过程，同时，考虑到在生产实际中，可能碰到的问题，不切生产实际，所以对模具的工作过程及装模、试模、修模工艺过程亦有所分析。

通过查阅技术文献，参加生产现场，我们了解了冲压件的生产工艺过程及一些设备。

一.工艺设计

1.1．零件的工艺分析

工件名称：

加油口支座

材料；

Q195ð

=1．4

工件简图：

如图

加工这样的工件，传统的工艺方法是采用二个工序来完成，即第一个工序是冲孔、落料，第二个工序在翻孔成形。

采用这种工艺方法须两套模具，生产率低；

在第二步工序中操作者需将手伸入模具，安全性差；

翻孔与外缘的同心度不易保证。

采用复合模一次完成落料、冲孔、翻孔工序，这样能大大提高生产效率，避免了传统方法难以解决的手进入模具的问题，操作方便、安全，冲出制件质量较好。

①该零件左右基本对称，但两端并不对称，即为部分对称，且材料叫薄为1．4mm，少废料排样。

②该零件过度光滑，无尖角或其它突出形状，且转角半径满足要求。

③该零件弯曲处转宽，设有细长的悬臂和狭长的槽。

④该零件有孔，冲孔尺寸大于冲孔极限尺寸，翻边高度较低。

⑤该零件的外型尺寸无公共要求，内型尺寸，也公差要求，只有孔距他、有精度要求，但精度要求也不变，其他尺寸都无精度要求。

通过以上的工艺分析，我们可以看出该零件为普通的板料冲压件，且尺寸精度要求不高。

结论，该零件可以采用冲压方法生产，其冲裁性能较好，且能进行中等批量的生产。

1.2.确定冲裁的工艺方案及模具的结构形式

1模具具体结构形式的确定

通过我向技术员了解到，如果把凸模表在下模很难保证工件在冲压工序中不会起皱，这样的话我把凸模表在下模部分---倒装式。

又为了提高生产效率，并保证冲孔的位置精度和冲压件和形状公差，根据材料的厚度，结论：

我采用有定位销的倒装式冲压复合模，即冲孔落料一步到位。

2工序组合及方案比较选用

根据该原件的尺寸和形状工艺性能和以上上述分析。

我和同组成员讨论后作出以下方案组合。

方案一：

（1）冲孔，落料

（2）冲缺同时冲余孔

方案二：

（1）落料

（2）冲孔

（3）冲缺同时冲余孔

方案三：

（1）冲所用孔同时落料

（2）冲缺

本工序较多，生产率更低，增加了模具的数量，且落料放在冲孔之前，本来冲头在完成冲孔后落料时能起到定位作用，从而提高加工的精度。

这样的话它的冲压精度更低，但它的模具更简单，装的更容易。

方案三，从生产效率看它最高。

它将冲所有孔和落料一起进行，还有成型和冲侧也放在一起，这样就减少了冲压工艺，减少了模具数量，提高了生产效率，同时它把冲工艺孔和其它在一起，减少了孔间距的公差，提了冲孔的精度。

但冲缺时没有定位孔，仅仅靠定位销无法保证加工精度。

方案一，具有方案三的各项优点，却没有方案三的欠定位问题，为最佳方案我的设计任务：

方案一的第一道工序即冲孔落料复合模设计。

二.模具设计

2.1毛坯尺寸计算

根据毛坯外形尺寸+搭边尺寸=毛坯尺寸

2.2合理排样和条件宽度

2.2.1．省料：

/搭边是废料，从节省材料出发，搭边值愈小愈好，但过小的搭边，易增加刃口磨损，降低模具寿命，影响冲裁件的剪切表面质量。

2.2.2．排样：

/用工件只须内孔翻边，则落料件的尺寸与工件的外径相等。

2.2.3．确定搭边值和条件宽度：

由于该工件可按矩形来计算搭边值，且该工件厚度δ=1．4mm;

它的搭边值可查表得：

a=1．8mm,工件距离a1=2．0mm

排样方式和搭边值确定之后，就可以确定条料宽度，为了保证送料顺利，必须考虑条料的单向（负向）公差，计算公式：

B=D+2a+△;

式中B—条料宽度的基本尺寸（mm）D—工件在宽度方向的尺寸（mm）a—c侧搭边的最小值（mm）△---条料宽度的单向（负向）公差（mm）,可查表

于是B=D+2a+△=81+2×

2+（-0．6）=84．4mm

排样图如下:

由上可直接在剪板机上剪出84．4×

76．6mm板料

2.3主要工艺参数计算

2.3.1．各工序冲压力的计算

这里我只计算我的第一道工序的各个冲压力,至于其他工序的冲压力另外同学会在他的设计中详细的介绍．

总冲压力等于冲裁力与推料力之和．

F2=F+Ft;

F=F1+F2

F1—落料时冲裁力;

F2—冲孔时冲裁力

先计算冲裁件的周长L=∑L1+∑L2

εL1为各直线的总长度,εL2为该零件各圆弧长度的总和．

既L=∑L1+∑πθn·

Rn/180°

（其中θn为第n个圆弧对应的角度）

通过计算可得:

L=2×

24+47+48+3.14×

1.4–2×

1.4+（81-65）×

3.14×

2/2+（65-24）×

4/2+2×

1.5

=194.8+82+9.4

=286.2mm

该工件厚度为1．4mm,其抗剪强度τ=260~320Mpa取τ=300Mpa

各部分工艺力计算

⑴落料力计算

F落=1.3Ltτ

式中F落---落料力（N）;

L---工件外轮廓周长（mm）;

t---材料厚度（mm）,t=1．4mm;

τ—材料的抗剪强度（Mpa）．由表查的τ=260∽320Mpa,取τ=300Mpa．

1.4+2×

1.5–2×

1.4+（（81-65）/2）×

2+（65-24）×

2

=194.8+9.4+82=286.2mm

F落=1.3×

L×

1.4mm×

300Mpa≈156.3kN

（2）卸料力

F卸=K卸F落

式中K卸---卸料力因数,其值查表得K卸=0.045

则F卸=0.045×

F落=7KN

L=286.2

落料力F1=KtLτ=1.3×

1.4mm×

300Mpa=156.3KN

F卸=K卸F1=0.045F1=7KN

F顶=K顶F1=0.06F1=9.45KN

F推=nK推F1=0.055F1=8.6KN

又4-R10的周长为:

4×

6π=75.4mm

经分析计算:

81-48.7=16.15;

16.15–2.5=13．65;

11–2.5=8.5;

2.5–1.4\2=1.8;

1.8×

3.14=2.822.82+8.5=11.32

直径为:

81-（13.65+11.32）×

2=31

所以内空周长为:

31×

3.14=97.5

故冲孔力F2=KLtτ=（97.5+75.4）×

1.4×

1.3×

300=94.4KN

所以F总=F落+F卸+F顶+F冲=156.3+7+9.45+94.4=267.15KN

2.3.2．凹模,凸模工作尺寸的计算

在工作尺寸计算前,我们先了解下列原则．

①如果属于落料,则先确定凹模口尺寸，并以凹模的尺寸为基准，冲裁间隙通过减小凸模尺寸来满足；

若是冲孔，则先确定凸模刃口尺寸，冲裁间隙通过增大凹模尺寸来满足．

②对于落料件,凹模刃口尺寸的基本尺寸取工件的最小尺寸;

对于冲孔件,凹模刃口尺寸取工件的最大极限尺寸．且计算时,还需用参数x=0.5-1进行修正．

③不论落料还是冲孔，冲模刃口间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）

④对于凹模内表面刃口尺寸制造偏差方向（+δp）；

对于凸模外表面刃口尺寸制造偏差方向（-δd）；

⑤冲模刃口尺寸制造偏差为：

对于形状简单的圆形，方形刃口，制造偏差可按IT6-IT7级（GB2-3级）来取或查表;

对于复杂形状刃口的制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4选取．

我按凹模和凸凹模分开时计算刃口尺寸,所采用以下公式：

冲孔时（设工件孔的尺寸为d+△）

dp=（d+x△）-δp…………………………………………

（1）

dd=（dp+Zmin）+δd=（d+x△+Zmin）+δd……………

（2）

落料时（设工件尺寸为d-△）

Dd=（D-x△）+δd……………………………………………（3）

Dp=（Dd-Zmin）-δp=（D-x△-Zmin）-δp………………（4）

|δp|+|δd|≤Zmax-Zmin……（5）

上式中dp,dd____分别为冲孔凸模和凹模刃口尺寸

Dd,Dp――分别为落料时凹模和凸模的刃口尺寸

d,D――分别为冲孔件的孔径和落料件外径的基本尺寸

△――工件制造公差值

Zmin――最小合理间隙

δp,δd—分别是凸模和凹模制造偏差

根据以上公式和原则：

冲孔时　查表：

Zmax＝0.240

Zmin＝0.132

δp＝-0.020,δd＝0.030，x＝0.5（磨损因数）

|δp|+|δd|＝0．05≤max-Zmin＝0.108满足要求

故凸凹模采取分别制造的方法

1．冲孔凸凹模

（1）要求将工件尺寸大孔ф31±

0.3mm为单向公差：

30.4+0.6mm

dp=（d+x△）–δp＝（30.4+0.5×

0.6）-0.02=31-0.02mm

dd=（dp+Zmin）+δd=（31+0.132）+δd=31.132+0.03mm

（2）冲四小孔时：

查表：

Zmax＝0.240

Zmin＝0.132

Δp＝-0.020,δd＝0.020，x＝0.75（磨损因数）△=0.15

|δp|+|δd|＝0．04≤max-Zmin＝0.108满足要求

*未注公差都按IT12等级查表可得

所以：

dp=（d+x△）–δp＝（6+0.75×

0.15）-0.02-=6.11-0.02mm

dd=（dp+Zmin）+δd=（6.11+0.132）+δd=6.242+0.02mm

2.落料凸凹模

（1）根据以上公式和原则：

落料时查表：

δp1＝-0.025,δd＝0.035，x＝0.75（磨损因数）△=0.35

|δp|+|δd|＝0.06≤max–Zmin＝0.108满足要求

Dd1=（D1-x1△1）+δd1=（81-0.75×

0.35）+0.35=80.74+0.35

Dp1=（Dd1-Zmin）–δp=（80.74-0.132）-0.025=80.608-0.025

（2）同理可得δp2＝-0.02,δd2＝0.03，x2＝0.75,△2=0.3

Dd2=（D2-x2△2）+δd=（75-0.75×

0.3）+0.03=74.74+0.03

Dp1=（Dd1-Zmin）–δp=（74.74-0.132）-0.02=80.608-0.02

（3）同理可得δp3＝-0.02,δd3＝0.02，x3＝0.75,△3=0.15

Dd3=（D3-x3△3）+δd=（10-0.75×

0.15）+0.02=9.89+0.02

Dp3=（Dd3-Zmin）–δp=（9.89-0.132）-0.02=9.758-0.02

（4）同理可得δp4＝-0.025,δd4＝0.035，x4＝0.5,△4=0.35

Dd4=（D4-x4△4）+δd4=（100-0.5×

0.35）+0.035=99.82+0.035

Dp4=（Dd4-Zmin）–δp4=（99.82-0.132）-0.025=99.688-0.025

（5）同理可得δp5＝-0.02,δd5＝0.02，x5＝0.75,△5=0.1

Dd5=（D5-x5△5）+δd5=（2.8-0.75×

0.1）+0.02=2.725+0.02

Dp5=（Dd5-Zmin）–δp5=（2.75-0.132）-0.02=2.618-0.02

（6）同理可得δp6＝-0.02,δd6＝0.02，x6＝0.75,△6=0.1

Dd6=（D6-x6△6）+δd6=（1.5-0.75×

0.1）+0.02=1.425+0.02

Dp6=（Dd6-Zmin）–δp6=（1.425-0.132）-0.02=1.293-0.02

3.孔心距

Ld=L±

△/8

式中Ld----凹模孔心距的标称尺寸（mm）；

L----工件孔心距的标称尺寸（mm）；

△----工件孔心距的公差。

所以①Ld=L±

△/8=65±

0.2/8=65±

0．025

②Ld=L±

△/8=48±

0．2/8=48±

落料部分由于形状比较复杂，所以采取凸凹模配合加工的方法来制造，这里先加工凹模，凸模的尺寸按照凹木的尺寸来做，由于该零件的外型尺寸设标公差，该零件的外型尺寸的精度要低，用它的凹模尺寸工件的展开尺寸的外型尺寸来做，它的落料凹模采取的是组合凹模的形式经过查手册用它的具体尺寸可见零件图，凸模则以凹模为基准件按照配做，根据手册查的保证其间隙在0．08mm～0．12mm之间就可以了．

三．橡皮的设计和选用

我设计的冲裁复合摸采用橡皮为弹性元件,其优点是承受负荷比弹性大,且安装调整方便,选用方法如下:

1．卸料和顶料装置应选择较硬的橡皮,而拉深时压边所用的较软

2．橡皮压力按下式计算:

F=s×

q式中

F---橡皮压力（N）

s---橡皮的横截面积（cm2）

q---单位压力（F/cm2）可查表选取

3．为了保证橡皮不致过早损坏而失去弹性，所选橡皮的最大压缩量不应超过起自由高度的35～45%。

另外橡皮在安装后，一般应预先压缩10～25%，过橡皮工作压缩量（工作行程）不应大于起高度的25～35%从而可得到选择橡皮自由高度的计算公式：

Hz=Hg/（0．25～0．35）;

Hz---------橡皮自由高度;

Hg-----橡皮工作压缩量（工作行程）

橡皮高度与直径之比按下式进行计算:

0．5≥Hz/D≤1．5D为橡皮直径．

由上述可知板料厚度为1．4mm,推件力为8．6KN,又因为本设计的上模有四块橡皮,则每个橡皮承担的推件力即为该橡皮的预压力为:

F=8．6/4=2150N=50×

0．25πD2×

104×

10-6

其中（D取mm,预压缩量取0．15从而q=50N/cm2）

求得D=74mm;

同时工作行程Hz为37mm,故橡皮的自由高度Hg为:

Hz=Hg/（0．25～0．35）所以Hg=11．1mm

四．确定各个主要零件的外型尺寸

凹模的材料我选用Cr12,热处理硬度为HRC58～62

凹模的厚度:

H=Kb≥）15mm）………．

（1）

凹模的壁厚C=（1．5～2．0）H（≥30～40）……．

（2）

b—冲裁件最大外形尺寸;

K—系数,可查表．

根据以上

（1）,

（2）公式和查表:

我得到凹模的厚度H=28mm;

壁厚C=42mm;

凹模长度:

La=b+2c=165mm

凹模宽度:

Ba=步距+工件宽+2c=160mm

（1）凸模固定板:

因为我采用的倒装式的冲裁复合模,所以凸模固定板在上模固定冲头,且冲头与固定板采用过度配合,装入后,端面进行磨和．凸模固定板的厚度可采用凹模厚度来确定．即h3=（0．6～0．8）Ha=20mm;

材