汽车稳定杆卡子冲压模具毕业设计Word文档格式.docx

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工件简单，对称有利于材料的合理利用，制件需要进行落料、冲孔两道基本工序，尺寸较小。

结论：

该制件可以进行冲裁

制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。

3确定工艺方案及模具的结构形式

根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、两道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;

（1）落料———冲孔；

单工序模冲压

（2）冲孔——落料；

单工序模冲压。

（3）落料—冲孔；

复合模冲压

方案

（1）

（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内

完成一个冲压工序的冲裁模。

由于此制件生产批量大，尺寸又较小这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

方案（3）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。

采用复合模冲裁，其模具结构没有单工序模复杂减少了模具的个数，也避免了不同模具间产生的误差，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。

根据分析采用方案（3）复合冲裁。

4模具总体结构设计

4.1模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。

4.2定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。

控制条料的送进步距采用导正销定距。

4.3卸料方式的选择

因为工件料厚为2mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。

4.4导向方式的选择

　　为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的导向方式。

5

模具设计工艺计算

图5.2尺寸展开图

5.1计算毛坯尺寸

根据图示得：

工件的展开尺寸为627.37×

100（mm）,如图4—2所示。

比例1:

10

5.2排样、计算条料宽度及步距的确定

5.2.1搭边值的确定

排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。

搭边的作用：

补偿剪裁误差、送料步距误差以及补偿因条料与导料之间的间隙所造成的送料歪斜误差。

使凸凹模刃口双边受力，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边的数值：

a.搭边值应合理选择，搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

或影响送料工作。

b.搭边的合理数值就是在保证冲裁件质量、保证模具较长寿命、保证自动送料到位条件下允许的最小值。

c.搭边的合理数值主要取决于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等

搭边值通常由经验确定，如表5--2所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。

表5.2搭边

和

数值9（低碳钢）

材料厚度

圆件及r＞2t的工件

矩形工件边长L＜50mm

矩形工件边长L＞50mm

或r＜2t的工件

工件间

侧面

＜0.25

0.25~0.5

0.5~0.8

0.8~1.2

1.2~1.6

1.6~2.0

2.0~2.5

2.5~3.0

3.0~3.5

3.5~4.0

4.0~5.0

5.0~12

1.8

1.2

1.0

0.8

1.5

2.2

2.5

3.0

0.6t

2.0

2.8

3.5

0.7t

3.2

4.0

0.8t

4.5

0.9t

搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损.表5.2给出了低碳钢的搭边值。

对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数进行适当修正：

中碳钢（WC0.3%～0.45%）0.9

高碳钢（WC0.5%～0.65%）0.8

硬黄铜1～1.1

硬铝1～1.2

软黄铜，纯铜1.2

铝1.3—1.4

非金属（皮革、纤维、纸等）1.5—2

该制件是矩形工件且边长L>

50，根据尺寸从表5.2中查出：

两制件之间的搭边值a=2.2（mm）,侧搭边值

=2.5（mm）。

由于该制件的材料是Q235属于低碳钢，所以两制件之间的搭边值为：

取a=2.2mm

侧搭边值取

=2.5mm

5.2.2条料宽度的确定

计算条料宽度有三种情况需要考虑；

a有侧压装置时条料的宽度。

b无侧压装置时条料的宽度。

c有定距侧刃时条料的宽度。

有定距侧刃时条料的宽度。

有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。

条料宽度公式：

B=（D+2

）

公式（5.1）其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为

，见表5—3条料宽度偏差。

D——冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸。

——侧搭边值。

------板料剪裁时的下偏差（见表5.3）

查表5.3条料宽度偏差为0.3

根据公式4—1B=（D+2

+

=（100+2×

2.5+0.1）0-0.1

=105.10-0.1

表5.3条料宽度公差（mm）

条料宽度

B/mm

材料厚度t/mm

～0.5

>

0.5～1

1～2

～20

0.05

0.08

0.10

20～30

0.15

30～50

0.20

50~90

0.12

0.25

90

.024

0.30

5.2.3送料步距的确定

送料步距公式：

A=D+a公式（5.2）

D----平行于送料方向的冲裁件宽度。

a——冲裁件之间的搭边值（mm）；

查表5.2得a=2.2mm

根据公式5.2A=D+a

=627.33+2.2

=629.53（mm）

5.2.4排样

根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。

采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。

同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。

由于设计的零件是矩形零件，且孔与形状尺寸的要求都不高，所以采用少废料直排法。

5.2.5材料利用率的计算

1.一个步距内的材料利用率为：

（5.3式）

—一个步距内零件的实际面积

---一个步距内所需毛坯面积

A--送料步距B--条料宽度

冲裁零件的面积为

=长×

宽=627.33×

100=62733（mm2）

毛坯规格为：

1000×

10000（mm）。

送料步距为：

A=D+a=21.5

送料宽度：

=（100+2×

2.5+0.1）0-0.1=105.10-0.1

以上代入（5.3式）

2.为了计算出更准确还应该考虑料头与料尾以致裁板时边料消耗情况，此时可用条料（或者整个板料）总利用率

来表示，即（5.4式）

1）纵裁时的条料数为：

n1=1000/B

=10000/629.53=16.12可冲16条，

每条料件数为：

n2=（1000-a）/h

=（1000-2.2）/105.1

=9.23可冲9件，

板料可冲总件数n为：

n=n1×

=16×

9=151（件）

2）纵裁时的条料数为：

n1=1000/B

=1000/629.33

=1可冲1条，

每条件数为：

n2=（10000-a）/h

=（10000-2.2）/105.1

=95.4可冲95件，

板料可冲总件数为：

n=

=95（件）

板料的利用率为：

（5.4中）n--条料（或整个板料）上实际冲裁的零件数

L--条料（或板料的）长度

B--条料（或板料的）宽度

--一个零件的实际面积

横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用裁法。

6冲裁力的计算

6.1计算冲裁力的公式

计算冲裁力是为了选择合适的压力机的主要依据，也是模具强度、刚度设计校核时所必需的数据。

设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求。

（1）公式计算法：

普通平刃口凸、凹冲裁模，其冲裁力F一般可以按下式计算：

F=KtLτ公式（5.5）

式中，F----冲裁力（N）

τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；

L——冲裁轮廓周边总长（mm）；

t——材料厚度（mm）;

系数K是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数Kp，一般取1.3。

一般情况下，材料的抗拉强度

，所以，也可通过抗拉强度来计算冲裁力：

（2）图标计算法：

因为冲裁力的F的大小取决于冲裁内外周边的总长度、材料的厚度和长度和材料的抗拉强度，可以按照下列进行计算：

公式（5.6）

式中，L—冲裁件承受剪切的周边长度（mm）

t—冲裁件的厚度（mm）

—材料的抗拉强度（MPa）

—系数，取决于材料的屈服比，一般

为0.6--0.9.

6.2总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力

由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。

总的冲裁力包括

F——总冲压力。

Fp——总冲裁力。

FQ——卸料力

FQ1——推料力。

FQ2——顶件力

根据金属冲压材料的力学性能设计手册查出Q235的抗剪强度为τ=304～373（MPa）取τ=343（MPa）

6.2.1总冲裁力

Fp=F1+F2公式（5.7）

F1——落料时的冲裁力。

F2——冲孔时的冲裁力.

落料时的周边长度为：

L1=2×

（105.1+627.33）=1424.84（mm）

根据公式5—5落料冲裁力：

F1=KtLτ

=1.3×

2×

1424.84×

343

=1270672.3（N）

冲孔时的周边长度为：

L2=2πd=2×

3.14×

35=219.8（mm）

冲孔冲裁力F2=KtLτ

219.8×

=196017.6（N）

总冲裁力：

Fp=F1+F2=196017.6+1270672.3=1466690（N）

表6.5卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t/mm

K

钢

≤0.1

＞0.1~0.5

＞0.5~0.25

＞2.5~6.5

＞6.5

0.065~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.063

0.055

0.045

0.025

0.14

0.06

0.03

铝、铝合金

纯铜，黄铜

0.025~0.08

0.02~0.06

0.03~0.07

0.03~0.09

对于表中的数据，强度高的材料取小值，反之取大值。

6.2.2卸料力FQ的计算

FQ=K卸Fp公式（5.8）

K

——卸料力系数。

　查表6—5得

＝0.04--0.05，取

＝0.05

　　根据公式5—8　FQ=K卸Fp

　　　　　　　　＝0.05×

1466690

　　　　　　　　＝73334.5（N）

6.2.3推件力FQ1的计算

FQ1=KtFp公式（5.9）

——推料力系数。

查表6—5得K

＝0.055

根据公式5—9FQ1=K

Fp

=0.055×

1466690

=80667（N）

6.2.4顶件力FQ2的计算

FQ2=K

Fp公式（6.1）

——顶件力系数。

查表6—5得K顶＝0.06,

根据公式6—1FQ2=KdFp

=0.06×

=64001（N）

6.2.5总的冲压力的计算

根据模具结构总的冲压力：

F=Fp+FQ+FQ1+FQ2

F=Fp+FQ+FQ1+FQ2

=1466690+73334.5+80667+64001

=1684692（N）=1684.69（KN）

根据总的冲压力及冲压设备的参数，初选压力机为：

双柱可倾压力机J23-25

7模具压力中心与计算

因冲裁件尺寸较小，冲裁力不大，且选用了双柱导柱式模架，估计压力中心是在模架的中心，不会超出模柄端面之外，因此不必详细的计算压力中心的位置。

8冲裁模间隙的确定

设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。

考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。

考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Zmin。

冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。

冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。

较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。

因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。

确定合理间隙值有以下几种方法：

（1）理论确定法

理论确定法确定合理的间隙值是根据凸、凹模产生的裂纹相互重合的原则进行计算的：

式中.t--板料厚度

--产生裂纹时凸模压入板料的深度（mm）

/t--产生裂纹时凸模压入板料的相对深度（即光亮带的相对宽度,mm）

--最大切应力方向与垂线间的夹角,

（2）查表确定法:

在实际生产中,合理间隙的数值是实验方法所制定的表格来确定.如下表:

表8.1冲裁模初始双面间隙Z（mm）

材料

厚度

08、10、35、

09Mn、Q235

16Mn

40、50

65Mn

Zmin

Zmax

小于0.5

极小间隙

0.5

0.6

0.7

0.9

1.75

2.1

2.75

.3.5

5.5

6.0

6.5

8.0

0.040

0.048

0.064

0.072

0.092

0.100

0.126

0.132

0.220

0.246

0.260

0.4000.460

0.540

0.610

0.720

0.940

1.080

0.060

0.104

0.140

0.180

0.240

0.320

0.360

0.380

0.500

0.560

0.640

0.740

0.880

1.000

1.280

1.440

0.090

0.170

0.280

0.420

0.480

0.580

0.680

0.780

0.840

1.200

0.400

0.600

0.660

0.920

0.960

1.100

1.300

1.680

0.980

1.140

1.040

1.320

1.500

（3）经验确定法：

根据多年研究与使用决定间隙数值可按要求分类，其值可用下列公式计算：

软材料（如铜，铝等）：

t<

1mmZ=（6%-8%）t

t=1-3Z=（10%-16）t

硬材料（如钢等）：

1mmZ=（8%-12%）t

t=1-3Z=（12%-16%）t

根据实用间隙表8.1查得材料Q235钢的最小双面间隙Zmin=0.246mm，最大双面间隙Zmax=0.360mm

9冲裁凸模、凹模刃口尺寸的计算

9.1凸、凹模刃口尺寸计算的基本原则

冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。

正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。

从生产实践中可以发现：

a、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。

b、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。

c、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。

由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：

（1）、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。

故设计落料模时，以凹模尺寸为基