弯管垫片的模具设计

毕业设计题目弯管垫片的模具设计系别专业班级姓名学号指导教师日期设计任务书设计题目：弯管垫片模具的设计设计要求：1.冲裁、翻边工艺性分析的确定。

2.有关计算及模具设计。

3.节约材料及零件的精确度。

4.提高加工零件的效率及模具使用寿命。

设计进度：11月23日－11月30日查阅、收集资料12月1日－12月7日主要设计计算12月8日－12月14日结构设计12月15日－12月22日模具的整体设计12月23日－12月25日校核、修改、提交论文指导教师（签名）：目录摘要 (1)前言 (2)1 工艺性分析和方案确定 (3)1.1工艺的分析 (3)1.2工艺的确定 (3)1.3毛胚形状，尺寸和下料方式的确定 (4)1.4工件的排样设计 (5)1.5排样和材料的利用率 (5)1.6冲模结构的确定 (5)2 各部分工艺力的计算 (7)2.1工艺力的计算 (7)2.2闭模高度： (9)2.3冲裁设备的选择 (9)2.4压力机容许偏心载荷 (10)3 工件的尺寸计算 (12)3.1主工作部分尺寸计算 (12)3.2落料刃口尺寸计算 (12)3.3切边刃口尺寸计算 (13)4 翻边尺寸计算 (15)4.1翻边的工作部分尺寸计算 (15)4.2凸模承压能力的效核 (15)4.3抗纵向弯曲应力的效核 (16)5 弹性元件的计算 (20)6 主要零件的设计 (22)6.1定位零件的设计 (22)6.2卸料装置的设计 (22)6.3推件装置的设计 (24)7 导柱导套及模柄的选用 (27)7.1导柱导套的选用 (27)7.2模柄的选用 (27)7.3模架选择及模具的动作过程 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献． (30)摘要随着模具工业的迅猛的发展，模具设计与制造以成为一个行业，工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率和质量，使操作技术简化，还能省料、节能，获得显著的经济效益。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。

其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

我设计的弯管垫片模具，材料为黄铜H68，厚度t=1mm。

传统的加工方法为落料、冲孔、翻边、修整。

我的加工方法比较特别。

由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：落料、省去预制孔直接翻边、再利用翻边凸模与翻边凹模的间隙进行挤切修边。

从而完成工件的加工。

关键词：落料、冲孔、翻边、修边前言通过在洛拖一周和兴华模具厂六周的实习，使我认识到模具发展的广阔前景，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越引起人们的重视。

我国模具行业发展比较落晚、技术比较落后。

随着经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大、技术要求也越来越高。

我国大部分模具是需要国外进口的，一些发达国家对我国技术的封锁，但是随着我国不断的改革开放和模具工业不断的发展，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产产品在很大程度上依赖于模具生产，特别是国防、汽车、轻工、电子、航工等行业尤为突出。

例如，汽车的覆盖件：发动机、底部、构成驾驶室和薄板冲压成形的表面零件和内部零件。

我国在模具产品开发设计方法手段落后、规模比较小以及管理的落后。

从总体上看，自产自用占主导、商品化模具仅为1\3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具。

仍需依赖进口。

1 工艺性分析和方案确定1.1工艺的分析工件名称 ：弯管垫片生产批量 ： 大批量材 料 ：黄铜H68 厚度1mm图1 弯管垫片简图该零件是圆形的轴对称工件，总体上结构简单，主要尺寸是内径1.0014+Φ，外径24Φ，精度要求一般，无特别的尺寸要求，可取为IT11级。

材料厚度mm t 1=，翻边的高度为2mm ，其工件的加工工艺性较好，即冲裁性较好，1.2工艺的确定方案一：采用单工序模具，即先落料后冲孔，再翻边，需两套模具。

方案二：采用复合模具，即一次安成落料冲孔翻边工序，只需要一套模具。

方案三：采用级进模具，即先冲孔落料在翻边，只需要一套模具。

表1 三种模具特点比较 单工序模 复合模 连续模 较低 高 一般 生产效率较低 较高 高 生产批量适合大、中、小批量 适合大批量 适合大批量 模具复杂程度较易 较复杂 复杂模具成本较低 较高 高 模具制作精度较低 较高 高 模具制造周期较快 较长 长 模具外形尺寸较小 中等 较大 冲压设备能力较小 中等 较大 工作条件 一般 较好 好由于这样一个工艺按单工序模具来加工，则需两个工序，即需要两套模具。

两台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全，所以方案一不合理。

若采用模具级进则模具制造难度加大。

工件的尺寸也不容易保证。

生产效率也不高，所以方案三也不合理。

而采用复合模制冲件时，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生产效率高，所以综合考虑，方案一比较合理。

1.3毛胚形状，尺寸和下料方式的确定由于该工件是圆形的垫片，最大外径是落料的直径，且生产批量大，所以为了送料方便快速，坯料可以用条料，宽度应比工件的最大直径大两个单边搭边值，两冲裁件也应留一个最小的搭边值，以保证冲裁出完整的工件，避免残缺工件的产生。

提高坯料的利用率，提高生产效率和工件质量。

由于工件只须内孔翻边，则落料件的尺寸与工件的外径相等，查最小搭边值得出mm a a 5.11==则调料宽度的尺寸计算还与条料送进时模具上有无侧压装置及是否有侧刃有关，本套模具中没有侧压和侧刃装置，则条料宽度的计算公式为:条料宽度：mm mm b 5.1224⨯+=mm 27=送进步距：m mm h 5.124+=mm 5.25=1.4工件的排样设计图2 排样图1.5排样和材料的利用率在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件形状尺寸和合理排样是年降低成本的有效措施之一。

一般的冲裁时产生的废料分两种，一种是训孔的废料和材料尾部余料，这种废料的产生与排样无关，而只与零件的结构有关，称之为结构废料；另一种是料头、前、中、侧面的搭边，与搭边选用及工艺方法有关，称之为工艺废料。

所以要提高材料的利用率就要合理排样，尽可能地减少工艺废料。

由于工件的形状和结构的限制这里采用有废料排样的方法，排样时留有搭边值，其值在前面已经查出。

那么材料的利用率按式：()%100/1⨯⨯=B A nF ϑ （1-1） ϑ----条料的材料利用率；n---- 条料上冲件总数，此取n ＝40；F 1---- 工件实际面积(mm);A---- 条料长度(mm)此取A ＝1021.5 mm;B---- 条料宽度 (mm)此取B ＝27 mm;则： ()[]%100275.1021/14.310124022⨯⨯⨯-⨯=ϑ%20= 1.6冲模结构的确定首先从上面我们已经确定这是一套复合模，分析这个冲件可知，它是一个简单的圆形且是轴向对称的冲件，而且最大直径可直接通过落料得到，内部需要同心冲孔和翻边，而内孔的冲裁又会产生废料，所以总体上应将落料的凹模固定在上模座上，而冲孔的凹模固定在下模座上，这样先完成落料，再随着模具的继续动作完成冲孔和翻边，而冲孔和翻边产生的废料可以通过与冲孔凹模相通的通孔直接排出模具外。

又由于条料只有1mm，较薄，而且冲压件较小，质量要求一般，属于普通冲裁，所以可以用弹性卸料装置进行卸料，同时可以利用弹性装置来实现冲裁前凸凹模与卸料板的压力来完成压料动作，以保证工件的平整度。

又由于毛坯以条料的形式送进模具，生产量又大，所以可用两个导料销和一个挡料销来完成条料送进时的正确定位和均匀正确的送料步距，同时由于冲件结构较简单，冲件又小，所以用手动送料即可。

在上下模座的导向方式上，考虑到冲件的结构较简单，尺寸精度要求较一般，而且是大量的生产，应尽右能提高模具的使用寿命，可以用导柱和导套配合的形式来完成上下模正确的冲裁定位。

表2 倒、顺装复合模的比较比较项目倒装复合模顺装复合模工作零件装配位置凸模在上模部分在下模部分凹模在上模部分在下模部分凸凹模在下模部分在上模部分出件方式采用顶杆、顶杆自上模（凹模）内推出，下落到模具工作面上采用弹顶器自下模（凹模）内顶出至模具工作面上冲裁件的平整度较差较好废料排除废料凸模内积聚到一定程度后，便从下模部分的漏料孔或排出槽排出废料不在凸凹模积聚。

压力机回程时及从凸凹模内推出凸凹模的强度和寿命凸凹模承受的涨力太大，凸凹模的最小壁厚应严格控制，否则会涨裂受力情况比倒装复合模好，但凸凹模的内形尺寸易磨损增大，壁厚可比倒装的薄生产操作废料自漏料孔中排出，有利于清理模具的工作面，生产操作较安全废料自上而下击落，和工件一起汇聚在模具工作面上，对生产操作不利适应性冲裁件平整要求不高，凸凹模强度足够时采用。

凸凹模尺寸较大时，可直接固定要下模上，不用固定板适用于薄料的生产，平整度要求较高，以及壁厚较小，强度较差的凸凹模2 各部分工艺力的计算2.1工艺力的计算（1）、落料力计算 按式（2-1）：τLt F 3.1=落 （2-1）式中 F 落――落料力（N ）；L ――工件外轮廓周长（mm ）；T ――材料厚度（mm ），t=1mm ；τ――材料抗剪强度（MPa ）。

由查表，MPa 240=τ。

mm L 2414.3⨯=mm 4.75=则 kN MPa mm mm F 52.2324014.753.1≈⨯⨯⨯=落（2）、卸料力 按式（2-2）：落卸卸F K F = （2-2）式中 K 卸――卸料力因数，其值由表2-15查得，02.0=卸K 。

则 kN F 52.2302.0⨯=卸N 470≈（3）、翻边力 此模具翻边凸模的工作部分为圆锥形，且翻边时无预制孔。

因此F=1.3F 翻。

按式（2-3）翻边力为：()01.1d D t F S -=σπ翻 （2-3）式中 翻F ――翻边力；σs ――材料的屈服强度，查表得，MPa S 100=σ；D ――翻边直径（按中线计），mm mm mm D 15114=+=； 0d ――毛坯预制孔直径()mm mm d 00=t ――材料厚度（mm ）。

无预制孔的翻边力比有预制孔的翻边力大75.1~3.1倍，此处取1.3，则 翻F F 3.1=()kN 15100114.31.13.1⨯⨯⨯⨯⨯=kN 74.6=（4）、切边力 按式（2-4）：τLt F 3.1=切 （2-4）式中 F 切――切边力（N ）；L ――工件外轮廓周长（mm ）；T ――材料厚度（mm ），t=1mm ；τ――材料抗剪强度（MPa ）。